Acid Mine Drainage

Restsee mit Eisenoxidfärbung, Missouri River

Río Tinto, Spanien

Acid Mine Drainage (AMD) auf deutsch bekannt unter den Bezeichnungen saure Grubenwässer, saure Abflüsse, saure Bergbauwässer, saure Haldenwässer, saure Sickerwässer und saure Bergbauausflüsse, sind saure Wässer mit hohen Gehalten an gelösten Schwermetallen (Schwermetall-Ionen) und Sulfat-Ionen, die aus Erzlagerstätten, Kohlenlagerstätten, Bergwerken (Minen) und Bergbauhalden ausfließen, die Schwermetallsulfid-Minerale, insbesondere Pyrit enthalten. Da es keine einheitliche deutsche Bezeichnung gibt, hat sich der englische Ausdruck Acid Mine Drainage auch in Deutschland eingebürgert.

Entstehung

Acid Mine Drainages entstehen durch eine komplexe Kopplung abiotischer und mikrobieller Oxidationen von sulfidischen Mineralen. Beide Prozesse müssen dabei zusammenwirken, eine rein abiotische Oxidation, also ohne die speziellen Mikroorganismen, verläuft etwa 10.000 mal langsamer. Sulfid wird bei der Oxidation der Sulfidminerale zu Sulfat oxidiert, die Schwermetalle werden als Ionen gelöst. Der mikrobielle Anteil besteht in einer Oxidation von Eisen(II)-Ionen zu Eisen(III)-Ionen und in der Oxidation von elementarem Schwefel und von Schwefelverbindungen zu Schwefelsäure bzw. Sulfat durch spezielle Bakterien und Archaeen. Bei der Oxidation von Sulfid-Mineralen mit einem Atomverhältnis von Schwefel zu Schwermetall von über 1, beispielsweise Pyrit (FeS₂), wird Schwefelsäure gebildet, woraus eine Ansäuerung resultiert. Die Oxidation von Sulfidmineralen stellt eine Form der Verwitterung dar. Die Pyrit-Oxidation ist auch als Pyritverwitterung bekannt.

Bedeutung

Acid Mine Drainages stellen eine erhebliche Gefahr durch die einhergehende Umweltverschmutzung dar. Sie schädigen die Umwelt durch Kontamination mit Schwermetallen und durch Säuerung, Bauwerke und Geräte durch Korrosionswirkung der Säure. Soweit sie im Zusammenhang mit Bergbau auftreten, stellen sie deshalb Bergbaufolgeschäden dar. Hauptquelle sind Abraumhalden, die durch Verwitterung immer wieder zu einer Nachsäuerung führen. Die Wasserqualität von Restseen von Tagebauen wird maßgeblich und nachhaltig durch den Sulfidgehalt des Kippenmaterials bestimmt. Die Säuerung kann zu pH-Werten zwischen 2 und 4 führen und Restseen enthalten typischerweise hohe Metallkonzentrationen, die sich toxisch auf lebende Organismen auswirken können. Eine Nutzung als Trinkwasserreservoir oder für Freizeitaktivitäten ist kaum möglich. Eine besondere Gefahr ist die Verunreinigung von Grundwasser. Die AMD-Restseen des größten Tagebaus der Welt, der Kupfermine Chuquicamata in Chile, haben eine Fläche von 48 km².

Behandlung, Prävention

Durch Zugabe von Kalk (CaCO₃) wird die Säure neutralisiert (der pH-Wert angehoben) und die Schwermetalle werden größtenteils als Hydroxide ausgefällt und damit aus dem Wasser entfernt. In den rheinischen Braunkohlerevieren wird durch Beimischung von Kalkstein in den pyrithaltigen Abraum der Pyritverwitterung vorgebeugt. Die Eisen- und Schwefel-Oxidation verursachenden Bakterien und Archaeen werden nämlich durch höhere pH-Werte gehemmt.

Literatur

• Christine Röckmann: Von Pyrit bis Schwefelsäure. Die Versauerung von Braunkohle-Restlochseen. Forum Geoökologie 12 (2), 2001 (PDF, 47.303 KB)

Weblinks

• International Network for Acid Prevention (INAP)

Siehe auch

• Bioleaching
• Bergbaubedingte Versauerung von Grund- und Oberflächenwasser