Umweltgeologie Abschnitt 007 Teil 1

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  • 7/21/2019 Umweltgeologie Abschnitt 007 Teil 1

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    TU Dresden / Institut fr GeotechnikProfessur fr Angewandte Geologie

    Vorlesungsmaterial UmweltgeologieSeite 7-1

    Abschnitt 7 - Altlasten des Uranbergbaus - Teil 1

    Einfhrung in die Altlastenproblematik - Deponie Georgswerder

    Deponie Georgswerder bei Hamburg [7-1] :Bild oben: Verkippung von Fssern mitSondermll in den 1970er Jahren, gemischteAblagerung von Abfllen war damaliger Standder Technik.Bild rechts: Lage der Flssigkeitsbecken undFasslager.

    Einfhrung in die Altlastenproblematik - BundesbodenschutzgesetzBundes-Bodenschutzgesetz (BBodSchG) Gesetz zum Schutz des Bodens vom 17.

    Mrz 1998 2 - Begriffsbestimmungen fr:

    - Boden- schdliche Bodenvernderungen- Altlasten- altlastenverdchtige Flchen- Altlastensanierung

    Bodenschutz - Schdliche Bodenvernde-rungen: BBodSchG 2 (3) Beeintrchtigungen der Bodenfunktionen,

    die geeignet sind, Gefahren, erheblicheNachteile oder ... Belstigungen ... herbei-zufhren

    Bodenschutz - Schdliche Bodenvernde-rungen: Stoffliche Bodenvernderungen Stoffimmission / Stoffmobilisierung durch

    - Altlasten (Altstandorte,Altablagerungen)- Luftverschmutzung / Niederschlag- Landwirtschaft (Dngemittel, Biozide)- Bergbau- Klrschlamm / Glle / Fkalien- Industrie / Gewerbe / Haushalte

    Ergebnis messbare Bodenkontamination

    Definition Altlasten-BBodSchG 2 Abs. 5:Altlasten im Sinne dieses Gesetzes sind:1. stillgelegte Abfallbeseitigungsanlagen

    sowie sonstige Grundstcke, auf denenAbflle behandelt, gelagert oder abgelagertworden sind (Altablagerungen), und

    2. Grundstcke stillgelegter Anlagen undsonstige Grundstcke, auf denen mitumweltgefhrdenden Stoffen umgegangenworden ist, ausgenommen Anlagen deren

    Stilllegung einer Genehmigung nach demAtomgesetz bedarf (Altstandorte)

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    Einfhrung in die Altlastenproblematik - Bundesbodenschutzgesetz

    Altlastverdchtige Flchen-BBodSchG 2Abs. 6:

    Altablagerungen und Altstandorte, bei de-nen der Verdacht schdlicher Bodenvern-derungen oder sonstiger Gefahren fr denEinzelnen oder die Allgemeinheit besteht

    Altlastenbehandlung/Altlastenbewertung:

    Bundes-Bodenschutzgesetz - BBodSchG: 8 - Werte und Anforderungen 9 - Gefhrdungsabschtzung 13 - Sanierungsuntersuchungen 15 - berwachung 18 - Sachverstndige

    Verordnung zur Durchfhrung des Bundes-Bodenschutzgesetzes:- Bundes-Bodenschutz- und Altlastenveror- dnung(BBodSchV)- 12. Juli 1999

    Einfhrung in die Altlastenproblematik - Phasen der Altlastenbehandlung

    1. Altlastenerfassung: Verdachtsflchen im Altlastenkataster Ergebnis - Datenbank regional nach Verwaltungseinheiten, Bund,

    Land, Regierungsbezirk, Landkreis,Gemeinde

    2. Historische Erkundung: Sammlung aller verfgbaren Daten und

    Unterlagen zum konkreten Objekt Recherchen in Archiven Zeitzeugenbefragungen berwachungsentscheidung

    TECHNISCHE ERKUNDUNG3. Orientierende Erkundung: Ermittlung des / der Pflichtigen stichprobenartiges Aufsuchen und Untersu-

    chen von vermuteten Schadstoffherden Transportpfade berwachung

    TECHNISCHE ERKUNDUNG4. Detailerkundung: Komplexuntersuchung aller relevanten

    Transportpfade Gefhrdungsabschtzung / Sanierung ? Grobziele der Gefahrenabwehr berwachung

    5. Sanierungsuntersuchung: technische Erkundung berwachung

    Sanierungsvarianten Sanierungsziele Sanierungsentscheid

    6. Sanierung: Genehmigungsverfahren / Planung Durchfhrung der Manahmen zur

    Gefahrenabwehr (Baumanahmen) Sanierungsbegleitung / Qualittskontrolle Dokumentation der Manahmen

    7. Nachsorge: Prfung der Wirksamkeit der Manahmen Sanierungserfolg / Qualittssicherung Langzeitberwachung / Beweissicherung

    Restrisiko bei Folgenutzungen technische Manahmen der Wartung,

    Pflege und Instandsetzung der Bauwerke Nachbesserungen

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    Bergbaualtlasten - bersicht Bergbau der DDR

    heutige Bundeslnder Sachsen., Sachsen-Anhalt, Thringen, Brandenburg1.Erzbergbau

    - Freiberger Revier (Blei, Zink, Silber)- Zinnerz- Kupferschiefer- Uran - SDAG Wismut

    2.Salzbergbau3. Steinkohle4. Braunkohle5. Sonstige

    Bergbaualtlasten - Gruppierung

    Rohstoffgewinnung RohstoffaufbereitungAltstandorte:

    - unterirdische Hohlrume- Tagebaue

    - Frdereinrichtungen

    Altstandorte:- Aufbereitungsbetriebe- Ausgangs-, Zwischen-, Endprodukte

    Altablagerungen:- Halden- Kippen

    Altablagerungen:- Halden- Industrielle Absetzanlagen

    Bergbaualtlasten - natrliche Radioaktivitt im Uranerzbergbau

    Uranerzbergbau Kontaminationsquellen:

    1. Uranerze2. Uranlsungen3. Urankonzentrat4. Aufbereitungsrckstnde5. Sonstige

    Stoffspezifik - erhhte natrlicheRadioaktivitt

    Uran-Radium-Zerfallreihe (schematisch)

    Uranerzbergbau - Strahlungsarten beim Kernzerfall

    Alpha-Strahlung: Kernzerfall unter Aussendung zweifach

    positiv geladener Heliumkerne Teilchenstrahlung / Alpha-Teilchen Reichweite wenige cm in Luft

    Beta-Strahlung: Kernzerfall unter Aussendung von negativ

    geladenen Elektronen Teilchenstrahlung / Beta-Teilchen Reichweite im Meterbereich in Luft

    Gamma-Strahlung: Kernzerfall unter Aussendung elektromag-

    netischer Wellen

    Wellenstrahlung / Gammastrahlen

    hohe Reichweite, durchdringt Feststoffe,dabei Wechselwirkung und Schwchung

    7 mm Blei reduzieren die Intensitt auf dieHlfte

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    Uranerzbergbau - Maeinheiten der Radioaktivitt

    Becquerel (Bq) - Aktivitt: Anzahl der Atomkerne, die sich in einer

    Sekunde umwandeln je Umwandlung ein Strahlungsimpuls Beispiel: 4 Kernumwandlungen pro

    Sekunde entsprechen 4 Bq

    Aktivittskonzentration: Aktivitt bezogen auf die Masse (Boden,

    Gestein) in Bq/g Aktivitt bezogen auf das Volumen

    (Wasser) in Bq/l

    Beispiele fr die Berechnung der Aktivitts-konzentration: 1 mg Uran-238 = 12,2 Bq 1 g Uran-238 = 12200 Bq (1,22 x 104Bq) 1 g Ra-226 = 3,7 x 1010Bq

    UmrechnungsfaktorUran-238mg/kg im Boden mal 0,0122 = Bq/g

    1 mg/kg U-238 = 0,0122 Bq/g (12,2 Bq/kg) 1 g/kg U-238 = 12,2 Bq/g

    Uranerzbergbau - Laboranalytik

    Gammaspektrometrie: U-238, Ra-226, Th-230, Pb-210 Nutzungs charakteristischer Gammalinien Probenmenge ca. 0,5 l fr die Messung

    Alphaspektrometrie: Po-210, Th-230, U-238 Nutzung charakteristischer Alphalinien chemische Vorbereitung ist ntig Abscheidung dnner Schichten aus der

    Lsung auf Objekttrger

    Probenmengen im mg-Bereich

    Messeinrichtung fr die Gammaspektrometrie Spektrogramm aus der Gammaspektrometrie

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    Uranerzbergbau - Kontaminationsmessung vor Ort

    Tragbares Kontaminationsmessgert vom TypLB 122 fr Direktmessungen vor Ort (QuelleFirmenprospekt).

    Uranerzbergbau - Schema der Urangewinnung

    LagerstttenprospektionBohrungen

    Schrfebergmnnische Erkundung

    BohrkerneProben

    Schurfhalden

    bergmnnischeGewinnung

    Frderung

    HandklaubungradiometrischeAufbereitung

    ReicherzeFabrikerze

    Erztransport

    BergehaldenErzhalden

    Lager- undTransport-

    verluste

    Aufbereitung

    Zerkleinerung

    mechanische und chemischeProzesse

    Konzentrat Aufbereitungsabgnge

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    Uranerzbergbau - Schema der nasschemischen Uranerzaufbereitung

    Erzeingang vom Schacht

    Vorbereitung

    - Brechen Wasser

    - Mischen

    - Mahlen

    Laugung Oxidationsmittel

    - Surelaugung H2SO4

    - alkalische Laugung Na2CO3

    Sorption von Uran an Ionenaustauscherharz mit Uran

    Ionenaustauscher

    Desorption von Uran

    Regeneration des Ionen-Berge austauschers

    - Resttrbe

    - Sande

    Uranlsung

    Neutralisierung Ammoniak

    Eindicker Fllung Natronlauge

    Einsplung auf Absetzanlagen

    Dekantation

    Aufbereitungsabgnge Filtration

    Tailings (Ra-226, Th-230, Trocknung

    As, Schwermetalle)

    Endprodukt Yellow Cake

    (NH4)2U2O7

    Na2U2O7

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    Uranerzbergbau - Kontaminationsquellen

    1.1.1.1.2.1.3.(1.4.2.2.1.2.2.2.3.2.4.

    UranerzeUraninit (Pechblende, UO2)Uranglimmer (U-Phosphate)Uranminerale + NebengesteinBergematerial)UranlsungenProzewsserGrubenwsserSickerwsserLaugungswsser

    Bild rechts:

    Uraninit [7-2].3.3.1.3.2.3.3.4.4.1.

    4.2.4.3.

    Urankonzentrat (Yellow Cake)(NH4)2U2O7

    Na2U2O7IonenaustauscherAufbereitungsrckstndeMechanische Aufbereitung Handklaubung (Reicherze) gravitative VerfahrenLaugungsrckstnde (Tailings)RotschlammBild rechts:Yellow Cake auf einer Mrtelschicht

    5.5.1.5.2.

    SonstigeSchwermetallerze / ArsenmineraleAnorganische Verbindungen Suren Laugen Holzschutzmittel Flammschutzmittel

    5.5.3.

    SonstigeOrganische Verbindungen (KW) Treibstoffe Hydraulikle Lsungsmittel (LCKW) Teer / Teerle Holzschutzmittel

    Lokalisierung der KontaminationsquellenBergbau: Erzhalden Bergehalden bauliche Anlagen Untertagelaugung Grubenwsser

    Aufbereitungsfabriken: Erzhfe Erzbunker Aufbereitungsanlagen Prozesswsser Absetzanlagen

    Sonstige Werksttten

    Kraftwerke (Aschen)

    Mlldeponien

    TransportbetriebeStoffspezifik: Erhhte natrliche Radioaktivitt.

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    Uranerzbergbau - Strahlenexposition

    Schema der Belastungspfade fr radioaktiveStoffe [7-3]:Die von den Altlasten des Uranerzbergbausausgehende zustzliche Strahlenbelastung darfnicht hher als 1 mSv/a sein. Sie wird fr eineReferenzperson berechnet. FolgendeBelastungspfade sind zu bercksichtigen: uere Bestrahlung Inhalation Ingestion Biopfad

    Wasserpfad

    Beitrge zur mittleren Jahresdosis der Strahlenexposition in Deutschland [7-4].

    Literatur / Quellenangaben zum Abschnitt 7

    [7-1] Sanierung Deponie Georgswerder. - Umweltbehrde Hamburg, April 1988

    [7-2] DUDA, R. et al.: Mineralien. - Bechtermnz Verlag, Augsburg 1997

    [7-3] Schlema-Alberoda. Umweltsitutation und Haldensanierung. - Wismut GmbH, Chemnitzim Oktober 1995

    [7-4] KOSS, V.: Umweltchemie. - Springer Verlag 1997