Herkunft, Migrationsformen und Verbleib von Haupt- und Spurenelementen in Sicker- und Porenwässern des ehemaligen Braunkohletagebaus Zwenkau/Cospuden
Zur experimentellen und rechnerischen Speziation in Sicker- und Porenwässern
Origin, migration forms and fate of main and trace elements in drainage and pore waters of the former lignite mine of Zwenkau/Cospuden
About experimental and calculated speciation in drainage and pore waters
Kathrin Brüschke
Doctoral thesis
Date of Examination:
2001-05-02
Date of issue:
2001-06-27
Advisor:
Heinrichs, Hartmut Prof. Dr.
Referee:
Heinrichs, Hartmut Prof. Dr.
Referee:
Hoefs, Jochen Prof. Dr.
Persistent Address: http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B361-3
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Name:
brueschke.pdf
Size:
4,8 MB
Format:
PDF
Description:
Dissertation
Abstract
English
Acidification due to pyrite oxidation in former lignite mining regions leads to severe and long-term consequences for the quality of regional waters. From the pyrite itself and from other minerals that are attacked by sulfuric acid , a large number of main and trace elements are set free. Their long-term fate is largely affected by their binding form that affects mobility and susceptibilty to precipitation. In the context of this study, drainage , pore, ground and surface waters were exposed to an experimental speciation scheme. Parallely, speciation calculations were performed using the computer routine MINTEQA2. Comparison of experimental and calculated results provide new insight in the binding forms of the studied elements. Most elements in the samples from Cospuden/Zwenkau showed a strong influence of colloidal and subcolloidal structures; especially iron oxyhydroxides determine the behaviour of other elements by adsorption and coprecipitation. In contrast, water samples from mining lake 111 in Lusatia showed no signs of anorganic colloids. In some samples, organic complexants seem to participate in the speciation of some elements.
Keywords: pyrite oxidation; speciation; acid mine drainage
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Die Versauerung im Bereich ehemaliger Braunkohletagebaue durch Pyritverwitterung hat weitreichende und langfristige Folgen für die Wasserqualität. Aus dem Pyrit und infolge des Angriffs der gebildeten Schwefelsäure auf andere Minerale werden zahlreiche Haupt- und Spurenelemente freigesetzt. Für deren langfristigen Verbleib ist vor allem ihre Bindungsform entscheidend, die Einfluss auf Mobilität und Fällung nimmt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Sicker-, Poren-, Grund- und Oberflächenwässer einem experimentellen Speziationsverfahren unterworfen. Parallel wurden Speziationsrechnungen mit dem Programm MINTEQA2 für zahlreiche Haupt- und Spurenelemente angestellt. Der Vergleich zwischen experimentellen und rechnerischen Ergebnissen führt zu neuen Erkenntnissen über die Bindungsformen der untersuchten Elemente. Die meisten Elemente in den Proben aus Cospuden/Zwenkau zeigen einen starken Einfluss kolloidaler und subkolloidaler Strukturen; besonders Eisenoxihydroxide prägen durch Mitfällung und Adsorption das Verhalten zahlreicher Elemente. Im Gegensatz dazu wiesen Wasserproben aus dem Gebiet des Restlochs 111 in der Lausitz keine Anzeichen für anorganische Kolloide auf. In einzelnen Proben scheinen organische Komplexbildner zur Speziation einiger Elemente beizutragen.
Schlagwörter: Pyritoxidation; Speziation; saure Minenwässer
