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:
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
Da können Sie sich selbst ein Bild machen.
