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Pyritverwitterung

Ursache für die chemische Belastung der Grund- und Oberflächenwässer sind die Folgen, die sich aus der Gewinnung der Braunkohle im Tagebauverfahren ergeben. Dies trifft sowohl für den in der Vergangenheit stattgefundenen als auch den aktiven Braunkohlenbergbau zu. Voraussetzung für die Gewinnung der Braunkohle ist eine Absenkung des Grundwasserspiegels bis unter das Braunkohlenflöz, so dass eine Belüftung der entwässerten geologischen Schichten erfolgt. Besonders intensiv ist die Belüftung der geologischen Substrate, wenn diese als Abraum bewegt und als Kippen oder Halden abgelagert werden.

Die vorhandenen Belastungen mit Säure, Eisen, Sulfat und untergeordnet auch einer Reihe von Schwermetallen sowie Arsen und Aluminium, haben ihre Ursache in der Pyrit- und Markasitverwitterung und der damit verbundenen Versauerung. Pyrit und Markasit sind vorwiegend als Beimengungen in den tertiären geologischen Schichten zu finden, die in der Lausitz den Hauptteil der Abraummassen bilden, da überwiegend nur geringmächtige quartäre Deckschichten ausgebildet sind. Im Mitteldeutschen Revier nehmen die Anteile der tertiären Schichten in den Abraummassen von Süd nach Nord zu.

Unabhängig davon sind insbesondere die Kippen- und Haldenbereiche aufgrund der inhomogenen Verstürzung der Abraummassen auch im Mitteldeutschen Revier durch eine starke Tendenz zur Versauerung und als Sulfat- und Eisenquelle gekennzeichnet.

Zur Energiegewinnung wird der im Pyrit und Markasit befindliche Schwefel von Schwefelbakterien oxidiert wobei dann freie Säure sowie zweiwertiges Eisen und Sulfat entstehen.

Pyritoxidation:  FeS2 + 3,5 O2 + H2O    →    Fe2+ + 2 SO42- + 2 H+

Das zweiwertige Eisen wird bei Zutritt von Wasser und Sauerstoff zu Eisenhydroxid oxidiert, wobei erneut freie Säure entsteht.

Eisen-II-Oxidation:  4 Fe2+ + O2 + 10 H2O   ↔   4 Fe(OH)3 + 8 H+

Marginalspalte

Bild: Eisenhaltige Ablagerungen am Großen Goitzschesee, Foto: Gernot Viehweger 2014

Ansprechpartner

Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie

Referat 44: Oberflächenwasser, Wasserrahmenrichtlinie (Braunkohlefolgen)

Dr. Frank Herbst