Projekt 02430/01

Entwicklung eines Verfahrens zur Rekultivierung von Kali-Althalden (Pilotprojekt Bleicherode)

Projektdurchführung

Kali-Umwelttechnik GmbH
Eisenhartstr. 50
99706 Sondershausen

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Entwicklung eines Gesamtkonzepts zur Rekultivierung von Kali-Rückstandshalden und damit Minimierung des Salzaustrags. Ökologisch vertretbare Integration der Halden in das Landschaftsbild. Verringerung des Salzaustrags durch biologische Versiegelung. Auftreffendes Niederschlagswasser durch Pflanzen aufgenommen, gespeichert und wieder abgegeben. Ziel des Projekts: durch Einsatz verschiedener Überdeckungsmaterialien, durch Auswahl verschiedener Pflanzenarten und Erprobung geotechnischer Hilfsmittel Versickerung minimieren, damit Verringerung der Bildung von Salzlösungen, die zur Versal-zung von Grund- und Oberflächenwasser führen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenVersuche zur Standfestigkeit auf der Halde und im Labor (Scherparameter). Aufbau der Flächen nach Auswahl geeigneter Stoffe: Bodenaushub, Bauschutt, Wirbelschicht- und Feuerungsasche. Aufbau: Bauschutt, kulturfähige Schicht, am Hangfuß Widerlager aus Bauschutt. Böschungsneigung 37°, lotrechte Überdeckung 3,2m. Herbst 94 Begrünung aus Grasansaat und Gehölzen. Nach 6 Monaten Startdüngung mit 50 kg/ha NPK-Dünger. Versuche zur Standsicherheit: Triaxial-, D-, CU- und UU-Versuche. Versuche zur Begrünung: Unterscheidung: Flächen mit und ohne Vorland. Überdeckung mit Bauschutt, Erdaushub und Feuerungsaschen. Bei fehlendem Vorland Anlage von Pflanzgruben, d=0,3m, h=0,3m, Bepflanzung mit Sträuchern. Anlage von Kleinterassen, 0,4x0,4m. Frühjahr 94 ausgewählte Bodensubstrate mit Gräsern bepflanzt. Herbst 94 Fertigstellung einer Lysimeter-Station, Ergänzung durch eine weitere im Frühjahr 95 zur Überprüfung der Tauglichkeit verschiedener Substrate. Messung der anfallenden Sickerwässer, chemische Analyse des Austrags (N, P, K, Mg, Schwermetalle). Bestimmung der Biomasse 1x jährlich im Herbst, Aufnahme der Krautvegetation 2x jährlich. Messung der Bodenerosion, Installation von Fangkästen an Nord- und Südhang. Frühjahr 94 Anlage von Flächen zur Begrünung mit Gehölzen, entweder direkt im Rückstand oder mit Erdbeigabe. Verwendung geotechnischer Hilfsmittel (Jute-, Erosi-onsschutzmatten). Bestimmung der Parameter: Analytik, Sicker- und Niederschlagswässer, Substrate, Klima, Salzbelastung der Vorfluter mittels Leitfähigkeitsmessungen.


Ergebnisse und Diskussion

Drei Verfahren wurden untersucht: Mächtige Abdeckungen mit kulturfreundlichen Materialien mit Schichtaufbau; Überschüttung steiler Hänge mit Deckschichten geringer Mächtigkeit (bei Böschungsneigungen von max. 38 - 42° sollte die Einzelböschungslänge 50 m nicht übersteigen. Geeignet sind schwachbindige tonige Sande (kf ³ 1 x 10-6 m/s) oder entsprechende Materialmischungen) und Direktbegrünung der 0,5 - 1 m starken Lockerschicht an Haldenteilen, die länger als 20 Jahre lagern. Prinzipiell ist eine Begrünung nach allen drei Verfahren möglich. Die mächtige Abdeckung garantiert die besten Wuchsbedingungen mit ausreichendem Wurzelraum und Nährstoff- und Wasserspeicherkapazität. Die Versickerung von Niederschlägen wird um > 90 % verringert. Gute Ergebnisse wurden im Versuchszeitraum mit Überschüttungen geringer Mächtigkeit erreicht, deren Standsicherheit jedoch bei h ~ 1,1 - 1,15 und damit unter dem von der DIN empfohlenen Wert liegt. Eine erfolgreiche Begrünung wurde bei Verwendung von reinen Erdbaustoffen und Erdbaustoffen unter Zuschlag von Bauschutt und Aschen mit puzzolanhydraulischen Eigenschaften sowie Komposten als Nährstoffträger erreicht. In Lysimeterversuchen wurde eine Reduzierung der Niederschlagsversickerung um > 80 % bestimmt. Als wenig ökologisch wirksam erwies sich die Direktbegrünung. Entscheidend ist die Grobkörnigkeit und Struktur der Lockerschicht, die kf-Werte von > 10-3 m/s und eine hohe Infiltrationsrate aufweist. Lysimetermessungen ergaben eine Reduzierung der Versickerung um weniger als 20 %. Die Langzeitstabilität von Begrünungen mit Gräsern ist derzeit nicht bekannt. Geotechnische Hilfsmittel und Anspritzverfahren wirkten sich nicht ausreichend verbessernd auf den Wasserhaushalt aus. Empfohlen wird eine Kombinationsbegrünung aus Gräsern und vielfältigen Gehölzmischungen, um einen optimalen Wasserverbrauch zu erreichen. Immergrüne Nadelbaumarten weisen eine hohe Interzeption auf. Sie sollten einbezogen werden. Aus den Untersuchungen resultieren Empfehlungen geeigneter Grasmischungen und Gehölze. Untersuchungen der bo-denmechanischen Eigenschaften der Lockerschicht führten zu dem Ergebnis, dass bei ausreichender Mächtigkeit (0,5 - 1 m) auf eine zusätzliche kapillarbrechende Schicht verzichtet werden kann, sofern nicht standsicherheitliche Aspekte diese Schicht erforderlich machen. Die kapillaren Aufstiege bei schwachmächtigen Übererdungen und geringen Lockerschichtanteilen sollten in Fortsetzung der Arbeiten an vorhandenen Versuchsflächen untersucht werden. Die Verwendung von Komposten in Mengen von 100 - 200 Tonnen TS/ha erwies sich kurz- und mittelfristig als gute Basis der Begrünung. Zielstellung sollte es sein, Depotwirkungen zu erreichen, um die Nährstoffversorgung möglichst langfristig zu sichern. Klärschlammkomposte erwiesen sich als besonders erfolgreich. Bei Verwendung von Komposten sollten salztolerante Gräser Anwendung finden. Die Verwendung von Klärschlammkomposten führte nur zu geringen Erhöhungen der Schwermetallkonzentrationen in den Sickerwässern und Lysimetern. Über die Richtwerte erhöht wurden teilweise Nitrat- und Ammoniumbelastungen festgestellt. Mit zunehmender Schichtstärke und deren Wasserspeicherfähigkeit ist im Zusammenhang mit der Pufferwirkung des Haldenkörpers ein unmittelbarer Eintrag von Schadstoffen in das Grundwasser nicht wahrscheinlich. Bei ge-ringmächtigen Schichten sind kurzfristige erhöhte Nährstoffausträge zu erwarten. Lysimeterversuche belegen, daß die Stickstoffgabe pro Hektar kein ausreichendes Beurteilungskriterium für die Langzeitverfügbarkeit der Nährstoffe und damit der Nährstoffversorgung sowie der Nährstoffauswaschung ist. Die Zusammensetzung der Mischung (C/N - Verhältnis) und die Modifikation des Nährstoffträgers sind entscheidend wirksam. Weitere Untersuchungen zur gesamten Problematik sind notwendig.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Vorgestellt wurde das Pilotprojekt dem Thüringer Landesministerium für Landwirtschaft, Naturschutz und Umwelt, der Nordhäuser/Bleicheröder Zeitung, der Stadtverwaltung Sondershausen, der Kreisverwaltung und der Entwicklungsgesellschaft Nordhausen. Präsentiert wurde das Projekt auf der TERRA-TEC in Leipzig, der GEOTECHNIKA in Köln und bei dem Besuch des Thüringer Ministerpräsidenten Dr. Vogel in der K-UTEC. Der Umweltausschuss des Landtags von Thüringen hat sich vor Ort über das Pilotprojekt informiert, ebenso der Thüringer Wissenschaftsminister Schuchardt. Der Wirtschaftsminister Dr. Schuster wurde über das Projekt informiert. Das Projekt ist Bestandteil des dezentralen Thüringer Exponats Salz der Expo. Exkursionen mit Studenten von der Universität Kassel, Greifswald und Dresden fanden zur Problematik der Rekultivierung statt.
Band 25 der DBU-Reihe Initiativen zum Umweltschutz: Heiden, Erb, Liebmann, Kahle (2001): Kalibergbau - Umweltlast und Chance


Fazit

Die Bearbeitung des Themas durch ein interdisziplinäres Team hat zu einer hohen Komplexität der Un-tersuchungen und einem lebhaften Meinungsaustausch geführt. Unzureichend war der Bearbeitungszeitraum von ca. 3 Jahren. Die Vorbereitung und technische Ausführung der Versuchsanordnungen sowie an die Vegetationsperioden gebundene Bepflanzung ließen einen sofortigen Beginn der praktischen Ver-suchsarbeiten nicht zu. Der verbleibende Versuchszeitraum war zur Sicherung der Versuchsaussagen nicht ausreichend. Die Weiterführung der Versuche ist deshalb dringend erforderlich. Zur Finanzierung wurden vielfältige Aktivitäten unternommen, die bisher noch nicht zum Erfolg geführt haben.