Wasser im Steinbruch
Links: Regentropfen fallen in eine Pfütze (22.03.2008),
Rechts: die Steinbruchwände spiegeln sich im Wasser (08.04.2006)

Das Grundwasser trat auf den ersten 3 Sohlen nicht zu Tage. Aufgrund der zahlreichen breiten Klüfte war eine Wasserhaltung bis auf die 3. Sohle nicht notwendig gewesen. Niedergehendes Regenwasser versickert innerhalb weniger Tage in dem klüftigen Gestein und trat in der Nähe der nächsten Wohnbebauung zu Tage. Der auf dem Berg stockende Baumbestand um den Steinbruch wird also nur vom Regenwasser ernährt! Auch im Grenzbereich um Zechstein bzw. am Kontakt zum Gneis treten keine Quellen auf. 

Mit dem Auffahren einer 4. Sohle muss eine Wasserhaltung eingeführt werden. Das abgepumpte Wasser wird über einen Graben der Sailauf, die in die Aschaff mündet, zugeführt. Dabei kam es schon zu Schwierigkeiten, weil man den geringen Gehalt an stark färbenden (wegen des Hämatit), roten Ton (meist Illit) aus den Klüften für wasserschädigend ansah. Solche Trüben sind bei Hochwässern normal und versorgen mit den Tonmineralien bei einer Überschwemmung die Wiesen und Flussauen mit Nährstoffen. 

Zur Wasserhaltung wird in einem Pumpensumpf eine Tauchpumpe mit fester Verrohrung (A-Leitung) verwendet und zur 1. Sohle gepumpt. Während langer Trockenheit, wie z. B. im Frühjahr 1993 oder im aussergewöhnlich trockenen Sommer 2003 (und jetzt 2015 - siehe Foto ganz unten), war fast keine Wasserhaltung notwendig. Daran kann man erkennen, dass nach Regenperioden die Klüfte leerlaufen. Wenn kein Regen mehr fällt, trocknet der Steinbruch regelrecht aus. Diese Beobachtung wurde auch in einem umfangreichen hydrogeologischen Gutachten bestätigt, welches zur Fortsetzung des Steinbruchs 2012 angefertigt wurde. 

Auch infolge der Trockenheit im Frühjahr 2011 trocknete der Steinbruch völlig aus, so dass kein Wasser mehr heraus gepumpt werden musste -
aufgenommen am 14.05.2011.

Rhyolith-Säulen im Wasser einer Pfütze,
aufgenommen am 24.09.2016

Bei einem jährlichen Niederschlag von ca. 750 l/m² pro Jahr in Sailauf werden die zu hebenden Wassermengen deutlich. Die Wassermenge im Steinbruch ist erheblich größer, da von der gesamten Nutzfläche auch außerhalb des Steinbruchs das Wasser in den Steinbruch geleitet wird. 

Und durch den weiteren Abbau werden die Grundwasserverhältnisse
der Hartkoppe nicht beeinflusst.
aufgenommen am 08.08.1992 

Die mit einer Zeitungsmeldung im Main-Echo im März 2007 über die As- und U-Gehalte im Oberflächenwasser des Steinbruches kann man leicht erklären. Das Regenwasser läuft durch das Kluftnetz und löst dabei Spuren von Arsen und Uran, die sich dann im Wasser leicht nachweisen lassen. Dies ist schon immer so und wird auch zukünftig so sein, da ausgerechnet die Mineralien meist an Klüfte gebunden sind. Infolge der von ca. 100 Millionen Jahren erfolgten Mineralisation mit einer arsenreichen, sehr seltenen Paragenese, ist das leicht erklärbar. Dabei wurde bis jetzt aber übersehen, dass es von großer Bedeutung ist, welche Wertigkeit das Arsen im Wasser hat, also ob ein Arsenit oder Arsenat vorliegt. Diese verhalten sich toxikologisch sehr unterschiedlich.
Zu dem auslösenden Zeitungsartikel gab es einen Leserbrief, der leider nicht abgedruckt wurde:

Main-Echo Donnerstag, 15. März 2007 Alzenau und Kahlgrund „Uran und Arsen im Sailaufer Bach“ und Freitag, 16. März 2007:

Sehr geehrte Damen und Herren der Redaktion,
Sie schrieben Artikel zum Arsen und Uran in Sailauf. Dabei wird in den Beitragen alleine mit den Worten Arsen (dabei denkt man an Vergiftungen) und Uran (erinnert an die mit religiösem Eifer geführte Diskussion um die Kernkraft) eine erhebliche Gefahr suggeriert.
Arsen als Spurenstoff ist in der Natur weit verbreitet. So enthalten natürliche Gesteine in der Regel 0,5 bis 13 g/t (Gramm pro Tonne) Arsen (As). In Kohlen können es 0,5 bis 130 g/t sein; selbst Erdöl führt 0,002 – 1,5 g/t. Und selbst unsere Luft führt 0,008 bis 1 ng/m³ (Milliardstel Gramm pro Kubikmeter)! Meerwasser enthält auch ca. 1,5 mg/m³ As (Milligramm pro Kubikmeter). Also As ist überall - es ist nur eine Frage der Konzentration. Und es ist wohl auch für den menschlichen Organismus essentiell.
Ähnlich ist es mit dem Uran. In Gesteinen kommt es im Durchschnitt mit ca. 0,5 bis 4 g/t vor. Man findet es auch wieder im Meerwasser mit 3 mg/m³. In der Luft kommt es wegen des anderen chemischen Verhaltens im Gegensatz zu As nicht vor, es sei denn man untersucht die Luft nach einem Vulkanausbruch.
Bei der Verwitterung der Gesteine werden die Mineralien zerstört, die As und U enthalten. Dabei werden die Elemente aus dem Gitterverband als Ionen gelöst und je nach den Umgebungsbedingungen neu eingebaut oder mit dem Wasser abtransportiert. So findet man die Stoffe in den Bächen, Flüssen und letztlich im Meer wieder (stark vereinfacht).  Der Spessart ist geologisch sehr vielfältig und dies ist mit einer im wahrsten Sinne bewegten Vergangenheit verbunden. Neben Vulkanen und komplexen Sedimenten haben wir hier bis vor ca. 80.000.000 Jahren eine starke hydrothermale Aktivität gehabt, die zu einer umfangreichen Mobilisation von Spurenstoffen geführt hat. Aus diesem Grund sind die Gehalte von z. B. As und U an vielen Stellen deutlich höher als im weltweiten Durchschnitt. Je nach Gesteinsart im Untergrund können die Gehalte bis zu 250 g/t As erreichen. Die größte As-Lagerstätte ist der Kupferschiefer im Spessart. Hier ist das As an die Kupfererze gebunden. Da ein Teil davon auf die Bergbauhalden gelangte, ist der Gehalt an As sehr hoch und behindert - lokal sichtbar -, das Pflanzenwachstum.
Uran kommt als Bestandteil der Mineralien (z. B. Zirkon, Monazit) in allen Gesteinen des Spessarts vor. Sichtbare Uranmineralien sind seltener als Arsenmineralien, aber doch stellenweise vorhanden. Der älteste Beleg dafür stammt von M. B. KITTEL, der es 1840 als Pecherz beschrieb – die Fundstelle liegt heute im überbauten Bereich der Stadt Aschaffenburg. Die Urangehalte können im Spessart bis zu 120 g/t U betragen. Logischerweise findet man nach der Verwitterung diese Stoffe auch wieder im Wasser (z. B. in Schöllkrippen, wo man sogar das Trinkwasser wegen zu hoher As-Gehalte aufbereiten muss).
Die Konzentration hängt von der Höhe der Niederschläge, seiner Einwirkdauer, der physikalisch-chemischen Umgebung und vom Dargebot an Pufferstoffen ab, die eventuell freiwerdende Ionen sofort wieder binden (z. B. organische Bestandteile) oder nur adsorbieren (z. B. Eisenoxide, Tonmineralien). Aber dies ist auch nur eine Zwischenlösung, denn irgendwann landen auch diese im nächsten Bach und dann findet man die Stoffe gelöst oder an Partikel gebunden. Dann kann es sein, dass ein Teil wieder im Sediment des Baches gebunden wird. Diese Vorgänge sind äußerst komplex und hier nur sehr stark vereinfacht wieder zu geben.
Weitere Analysen von Böden bringen keine Lösung, weil man in der Regel keine Kenntnis davon hat, wie hoch der Gehalt lokal oder in der Region normalerweise ist. Allein die repräsentative Probennahme ist schon schwierig. Wenn man bis vor einigen Jahren mit Asche aus dem Hausbrand gedüngt hat, ist der Gehalt an As und U höher, weil diese Stoffe sich gerne an Kohlenstoff binden – mit der Asche findet man sie dann im Gartenboden wieder, wenn der Gehalt an organischen Stoffen oder Tonen hoch ist. In gut gepufferten (an Kalk reichen, z. B. mit Löss) Böden ist das As oder U noch da, bildet hier aber unlösliche Komplexe, so dass es da ist, aber für Pflanzen schwer verfügbar ist. In sauren Boden (wie auf den kristallinen Gesteinen des Spessarts oder auf Buntsandstein) werden die besagten Ionen nicht gebunden, sondern abgeführt.

Übrigens, die „rote Brühe“ ist einfach ein Niederschlagswasser mit einem färbenden Anteil an Eisenoxiden und dem Tonmineral Illit. Wie oben aufgeführt, adsorbieren beide sehr gerne mobile Ionen. Aus diesem Grund weisen Eisenoxide erhebliche Gehalte z. B. an Arsen auf (bis zu kg/t). Da solche Erze aus dem Spessart früher zur Eisenverhüttung verwandt wurden, hatte man das Problem des Sprödbruches durch zu hohe Arsengehalte – und konnte mit diesem Eisen keine belastbaren Konstruktionsteile herstellen.
Mit freundlichen Grüßen
Joachim Lorenz

weiterführende Literatur zu den Schwermetallen:

• Autorenkollektiv (2006): Arsenic.- Elements An International Magazin of Mineralogy, Geochemistry, and Petrology Vol. 2, No. 2, p. 65 – 128, Mineralogical Society of America.
• BURNS, PETER C. & FINCH, ROBERT [Eds.] (1999): Uranium Mineralogy, Geochemistry and the Environment.- Reviews in Mineralogy Vol. 38, 679 p., Mineralogical Society of America, Washington. DC.
• FALBE, JÜRGEN & REGNITZ, MANFRED [Hrsg.] (1989): Römpp Chemie Lexikon Band A – Cl.- 9. Aufl., S. 1 – 762, [Georg Thieme Verlag] Stuttgart.
• FALBE, JÜRGEN & REGNITZ, MANFRED [Hrsg.] (1992): Römpp Chemie Lexikon Band T – Z.- 9. Aufl., S. 4.429 – 5.314, [Georg Thieme Verlag] Stuttgart.
• FIEDLER, HANS-JOACHIM & RÖSLER, HANS JÜRGEN (1993): Spurenelemente in der Umwelt.- 2. Aufl., 385 S., [Gustav Fischer Verlag] Jena.
• HIRNER, ALFRED V., REHAGE, HEINZ & SULKOKSKI, MARTIN (2000): Umwelt-geochemie Herkunft, Mobilität und Analyse von Schadstoffen in der Pedosphäre.- 836 S., 125 Abb., [Steinkopff Verlag] Darmstadt.
• Kernforschungszentrum Karlsruhe [Hrsg.] (1991): Radioaktivität Risiko – Sicherheit.- 2. Aufl., 80 S.,
• MERIAN, ERNEST [Hrsg.] (1991): Metals and Their Compounds in the Environment Occurence, Analysis and Biological Relevance.- 1.438 p., tab., [VCH Verlagsgesellschaft mbH] Weinheim
• MOORE, CARLETON B. & MASON, BRIAN (1985): Grundzüge der Geochemie.- 340 S., 97 Abb., 66 Tab., [F. Encke Verlag] Stuttgart].
• ROSENBERG, F. & RÖHLING, H.-G. [Hrsg.] (1999): Arsen in der Geosphäre.- Schriftenreihe der Deutschen Geologischen Gesellschaft, Heft 6: 127 - 130, 4. Abb., 1 Tab., Hannover.
• RÖSLER, HANS JÜRGEN & LANGE, HORST (1976): Geochemische Tabellen.- 2. Aufl., 674 S., [F. Encke Verlag] Stuttgart.
• VOLKMER, MARTIN (1990): Die natürliche Strahlenbelastung.- 9. Aufl., 64 S., Hamburgische Electricitäts-Werke AG.

Fragen zu dem äußerst komplexen Thema wurden auf einer Bürgerversammlung am 23.05.2007 in Sailauf beantwortet. Dabei wurde auch auf die Besonderheiten des Spessarts eingegangen. Dabei kann man Argumente schildern, Analogien darlegen - aber die grundsätztliche Angst bei Vorurteilen und Nichtglaubenwollen ist nicht zu beseitigen. Egal zu welchen Maßnahmen man sich entscheidet: Die Quelle für das As und U wird so lange vorhanden sein, wie es einen Rhyolith in der Hartkoppe gibt. Und die Schwermetalle-Gehalte sind - wegen der Zechsteinsedimente - in Eichenberg höher.
 

Im Oktober 2007 wurde eine komplexe Anlage zum Abscheiden von Arsen- und Uranylionen installiert und in Betrieb genommen. Dabei wird dem aus dem Steinbruch abgepumpten Steinbruchwasser in geringen Mengen Eisenchlorid, Kalkmilch und ein Flockungsmittel zugegeben. Die Metalle werden darin gebunden und über einen Lamellenabscheider abgetrennt, so dass nur noch klares Wasser mit weniger als 0,3 mg pro Liter As und 0,5 mg pro Liter U abgegeben werden. Das klare Wasser läuft dann wie bisher in einem Graben zum Sailauf-Bach.
Der abgeschiedene Rest wird dann als Sondermüll entsorgt (Main-Echo vom 27. Oktober 2007). 
Der Steinbruchbetrieb wurde anschließend wieder aufgenommen. 

Das Regenwasser im Steinbruch ist mit Tonmineralien und Hämatit
angereichert. Nachdem die Pumpen abgestellt wurden, lief die unterste
Sohle voll Wasser,
aufgenommen am 25.03.2007

Die unsterste Sohle ist völlig mit Regenwassser gefüllt,
aufgenommen am 08.09.2007.

Leider gibt es immer wieder Menschen, die mit dem Thema "Arsen und Uran" Angst erzeugen. Einzelne Personen oder kleine Gruppen "entdecken" hier einen Handlungsbedarf. Unterstützt durch eine sensationsgeile Presse erscheinen dann unsachliche Beiträge (Prima Sonntag vom 15.05.2011, Titelseite):

Ich schrieb dazu einen Leserbrief an die Autorin, bekam aber weder
eine Antwort noch wurde der gedruckt:

Guten Tag Frau Arlt,
die Frage stellt sich nicht nur bei Kindern. Und nicht nur auf dem Spielplatz. Denn wenn man Ihre Art des Hinterfragens auf Alles anwendet, dann Essen und Trinken Sie auch Gift - täglich. Denn im Trinkwasser ist immer auch Arsen und Uran, das Wasser aus dem Boden kommt. Bei den beiden Wörtern wird in vielen Fällen der Verstand ausgeschaltet und eine Giftigkeit inllusioniert, die in Wirklichkeit nicht vorhanden ist.
 
Aber nehmen wir mal an, dass ein maximaler Wert von 72 mg/As pro Kg Splitt wirklich gemessen worden ist. Bei der Analyse wird alles aufgelöst, unabhängig davon, ob es in einem Menschen auch löslich ist. Dann ist die Frage, in welcher Oxidationsstufe liegt das As vor drei oder fünf? Das hat erhebliche Auswirkungen auf die Toxidizität, wurde aber bei der Analyse nicht bestimmt (oder von Ihnen nicht abgeschrieben)! Das mit der Oxidationsstufe fünf ist viel weniger Gifig als das mit drei. 
Aber nehmen wir mal weiter an, ein Kind spielt auf den Splitt und isst/verschluckt ein Korn von 2 bis 10 mm Größe (wobei ich bezweifle, dass bei der größen Härte das überhaupt gemacht wird. Mit den Zähnen kann man das nicht zerbeißen, denn der Apatit der Zähne ist weicher, so dass die Zähne kaputt gehen würden). So landet das ganze Korn im Magen und im Darm, wo es 1 bis 2 Tage bleiben würde. Und jetzt gehen wir davon aus, dass das ganze As aus dem Korn gelöst werden würde, das wären bei 72 mg/kg dann etwa 0,07 mg oder ca. 70 µg (Millionstel Gramm) As. Wobei auch der äußerst beständige Rhyolith im Magen nicht lösungsfähig ist, so dass sicher nur ein sehr kleiner Teil löslich ist, denn sonst hätte der Regen das As schon ausgewaschen. Das ist dann der Grenzwert für das Trinkwasser, so dass Sie mit 1 l Wasser (legal) die gleiche Menge As aufnehmen.
Und wo liegt da jetzt die Gefahr?

Für weitere Fragen stehe ich Ihnen zur Verfügung.
Mir scheint, dass man nach der Methode von Herrn Sarrazin Polemik (Arsen + Uran versus Kinder) veranstaltet und auf billigem Stimmenfang Werbung für sich macht.
Mit freundlichen Grüßen
Joachim Lorenz

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