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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