Modellgestützte Untersuchungen zur Grundwassergüteentwicklung in Braunkohleabraumkippen und deren Abstrom unter Berücksichtigung natürlicher Rückhalt- und Abbauprozesse

Die Arbeit entwickelt eine Methodik zur Gefährdungsprognose der Kippenumgegend durch stark mineralisierte, saure Kippengrundwässer. Für die Standorte Espenhain und Jänschwalde wurden Feld- und Laboruntersuchungen sowie Simulationen zur Wiederaufsättigung und zum reaktiven Stofftransport durchgeführt. Die geochemische Vorfeldbilanzierung ist ein wesentliches Werkzeug zum Verständnis der sich entwickelnden Kippenwasserbeschaffenheiten. Die Felduntersuchungen auf der Kippe Espenhain zeigen im Liegenden der Verwitterungszonen den Ablauf reduktiver Prozesse, verkoppelt mit der Umsetzung tertiärer organischer Substanz. Deren lokal nachgewiesene Abfolge bis zur Sulfatreduktion ist ein nachhaltiger Selbsthilfemechanismus bezüglich der durch Verwitterung freigesetzten Acidität und Metalle. Die weitere Untersuchung der Redoxsequenz und ihrer technischen Beeinflussbarkeit ist geboten. Innerhalb der Arbeit wird das reaktive Stofftransportprogramm PCGEOFIM verifiziert und für beide Standorte angewendet

Fazies und Geochemie im Tertiär südlich von Leipzig

Die Broschüre informiert über die Ergebnisse der Untersuchungen zu den geogenen Ursachen der Entstehung von Sauerwasser, einem der hauptsächlichen Wasserqualitätsprobleme in den Braunkohlenbergbaugebieten Nordsachsens. Das Vorhaben wurde vom LfULG gemeinsam mit Forschungspartnern von 2009 bis 2011 bearbeitet. Die angewendete Untersuchungsmethodik und die gewonnenen Erkenntnisse werden inzwischen schon in der mitteldeutschen Braunkohlenindustrie praktisch umgesetzt. Sie lassen sich auf andere in- und ausländische Kohlenreviere übertragen. Integrativer Ansatz des Vorhabens war die geochemische Charakteristik der tertiären Schichtenfolge durch die Analyse der Stoffeinträge in die Paläomoore (Braunkohlenflöze) und die geochemische Charakteristik der tertiären Zwischenmittelhorizonte und sonstiger Flözbegleitschichten. Das war die Basis für eine Paläo-Environment-Analyse. Aus der Analyse konnten die kausalen Ursachen der geochemischen Zusammensetzung der Braunkohlenbergbaukippen abgeleitet und hinsichtlich des Aciditätspotenzials aus der Pyritverwitterung für die Grundwasserversauerung (Acid Mine Drainage) quantifiziert werden

Multilinear analysis of Time-Resolved Laser-Induced Fluorescence Spectra of U(VI) containing natural water samples

Natural waters’ uranium level monitoring is of great importance for health and environmental protection. One possible detection method is the Time-Resolved Laser-Induced Fluorescence Spectroscopy (TRLFS), which offers the possibility to distinguish different uranium species. The analytical identification of aqueous uranium species in natural water samples is of distinct importance since individual species differ significantly in sorption properties and mobility in the environment. Samples originate from former uranium mine sites and have been provided by Wismut GmbH, Germany. They have been characterized by total elemental concentrations and TRLFS spectra. Uranium in the samples is supposed to be in form of uranyl(VI) complexes mostly with carbonate (CO32− ) and bicarbonate (HCO3− ) and to lesser extend with sulphate (SO42− ), arsenate (AsO43− ), hydroxo (OH− ), nitrate (NO3− ) and other ligands. Presence of alkaline earth metal dications (M = Ca2+ , Mg2+ , Sr2+ ) will cause most of uranyl to prefer ternary complex species, e.g. Mn(UO2)(CO3)32n-4 (n ∊ {1; 2}). From species quenching the luminescence, Cl− and Fe2+ should be mentioned. Measurement has been done under cryogenic conditions to increase the luminescence signal. Data analysis has been based on Singular Value Decomposition and monoexponential fit of corresponding loadings (for separate TRLFS spectra, the “Factor analysis of Time Series” (FATS) method) and Parallel Factor Analysis (PARAFAC, all data analysed simultaneously). From individual component spectra, excitation energies T00, uranyl symmetric mode vibrational frequencies ωgs and excitation driven U-Oyl bond elongation ΔR have been determined and compared with quasirelativistic (TD)DFT/B3LYP theoretical predictions to cross -check experimental data interpretation

Multilinear analysis of Time-Resolved Laser-Induced Fluorescence Spectra of U(VI) containing natural water samples

Natural waters’ uranium level monitoring is of great importance for health and environmental protection. One possible detection method is the Time-Resolved Laser-Induced Fluorescence Spectroscopy (TRLFS), which offers the possibility to distinguish different uranium species. The analytical identification of aqueous uranium species in natural water samples is of distinct importance since individual species differ significantly in sorption properties and mobility in the environment. Samples originate from former uranium mine sites and have been provided by Wismut GmbH, Germany. They have been characterized by total elemental concentrations and TRLFS spectra. Uranium in the samples is supposed to be in form of uranyl(VI) complexes mostly with carbonate (CO32− ) and bicarbonate (HCO3− ) and to lesser extend with sulphate (SO42− ), arsenate (AsO43− ), hydroxo (OH− ), nitrate (NO3− ) and other ligands. Presence of alkaline earth metal dications (M = Ca2+ , Mg2+ , Sr2+ ) will cause most of uranyl to prefer ternary complex species, e.g. Mn(UO2)(CO3)32n-4 (n ∊ {1; 2}). From species quenching the luminescence, Cl− and Fe2+ should be mentioned. Measurement has been done under cryogenic conditions to increase the luminescence signal. Data analysis has been based on Singular Value Decomposition and monoexponential fit of corresponding loadings (for separate TRLFS spectra, the “Factor analysis of Time Series” (FATS) method) and Parallel Factor Analysis (PARAFAC, all data analysed simultaneously). From individual component spectra, excitation energies T00, uranyl symmetric mode vibrational frequencies ωgs and excitation driven U-Oyl bond elongation ΔR have been determined and compared with quasirelativistic (TD)DFT/B3LYP theoretical predictions to cross -check experimental data interpretation

Multilinear analysis of Time-Resolved Laser-Induced Fluorescence Spectra of U(VI) containing natural water samples

Natural waters’ uranium level monitoring is of great importance for health and environmental protection. One possible detection method is the Time-Resolved Laser-Induced Fluorescence Spectroscopy (TRLFS), which offers the possibility to distinguish different uranium species. The analytical identification of aqueous uranium species in natural water samples is of distinct importance since individual species differ significantly in sorption properties and mobility in the environment. Samples originate from former uranium mine sites and have been provided by Wismut GmbH, Germany. They have been characterized by total elemental concentrations and TRLFS spectra. Uranium in the samples is supposed to be in form of uranyl(VI) complexes mostly with carbonate (CO32− ) and bicarbonate (HCO3− ) and to lesser extend with sulphate (SO42− ), arsenate (AsO43− ), hydroxo (OH− ), nitrate (NO3− ) and other ligands. Presence of alkaline earth metal dications (M = Ca2+ , Mg2+ , Sr2+ ) will cause most of uranyl to prefer ternary complex species, e.g. Mn(UO2)(CO3)32n-4 (n ∊ {1; 2}). From species quenching the luminescence, Cl− and Fe2+ should be mentioned. Measurement has been done under cryogenic conditions to increase the luminescence signal. Data analysis has been based on Singular Value Decomposition and monoexponential fit of corresponding loadings (for separate TRLFS spectra, the “Factor analysis of Time Series” (FATS) method) and Parallel Factor Analysis (PARAFAC, all data analysed simultaneously). From individual component spectra, excitation energies T00, uranyl symmetric mode vibrational frequencies ωgs and excitation driven U-Oyl bond elongation ΔR have been determined and compared with quasirelativistic (TD)DFT/B3LYP theoretical predictions to cross -check experimental data interpretation

Integrated Hydrological and Hydrochemical Analysis of Arsenic and Iron Behavior in Waters of a Decommissioned Tin Mine in Ehrenfriedersdorf, Germany

Arsenic contamination poses significant challenges to environmental and public health, with mining activities contributing to its wider distribution. This study investigates the fate of arsenic and iron in mine waters at a decommissioned tin mine, now a visitor mine, located in Ehrenfriedersdorf, Germany, situated in the Free State of Saxony. Despite the general shortage of data, which is common for old mining sites, we explored the complex interplay of climatic conditions, hydrological processes, and arsenic and iron behavior in the mine waters through a comprehensive approach encompassing general site characterization, mine water monitoring, and analysis of local weather data. Over a period of three years, we conducted 14 sampling campaigns, collecting a total of 95 water samples, each consisting of three filtration subsamples, resulting in the analysis of 285 water samples. These samples were collected both aboveground and underground. Aboveground samples included mine outflows, a tailing outflow, and an adjacent creek, while underground sampling points were scattered throughout the mine initially and later focused on the identified “main” mine water system. The chemical data from the analyses were correlated with local climatic water balances to reveal distinctive patterns in arsenic and iron concentrations at various locations within the mine system. Our findings shed light on the hydrological behavior of the mine, helping to elucidate the impact of precipitation and potential evapotranspiration on arsenic and iron concentrations in a tailing outflow, in the flooded mine body, and at the portal of the main dewatering gallery. Our findings emphasize the importance of sustained monitoring and the utilization of local weather data to comprehend metalloid and metal contamination risks in similar mining environments

Fazies und Geochemie im Tertiär südlich von Leipzig

Die Broschüre informiert über die Ergebnisse der Untersuchungen zu den geogenen Ursachen der Entstehung von Sauerwasser, einem der hauptsächlichen Wasserqualitätsprobleme in den Braunkohlenbergbaugebieten Nordsachsens. Das Vorhaben wurde vom LfULG gemeinsam mit Forschungspartnern von 2009 bis 2011 bearbeitet. Die angewendete Untersuchungsmethodik und die gewonnenen Erkenntnisse werden inzwischen schon in der mitteldeutschen Braunkohlenindustrie praktisch umgesetzt. Sie lassen sich auf andere in- und ausländische Kohlenreviere übertragen. Integrativer Ansatz des Vorhabens war die geochemische Charakteristik der tertiären Schichtenfolge durch die Analyse der Stoffeinträge in die Paläomoore (Braunkohlenflöze) und die geochemische Charakteristik der tertiären Zwischenmittelhorizonte und sonstiger Flözbegleitschichten. Das war die Basis für eine Paläo-Environment-Analyse. Aus der Analyse konnten die kausalen Ursachen der geochemischen Zusammensetzung der Braunkohlenbergbaukippen abgeleitet und hinsichtlich des Aciditätspotenzials aus der Pyritverwitterung für die Grundwasserversauerung (Acid Mine Drainage) quantifiziert werden

Fazies und Geochemie im Tertiär südlich von Leipzig

Die Broschüre informiert über die Ergebnisse der Untersuchungen zu den geogenen Ursachen der Entstehung von Sauerwasser, einem der hauptsächlichen Wasserqualitätsprobleme in den Braunkohlenbergbaugebieten Nordsachsens. Das Vorhaben wurde vom LfULG gemeinsam mit Forschungspartnern von 2009 bis 2011 bearbeitet. Die angewendete Untersuchungsmethodik und die gewonnenen Erkenntnisse werden inzwischen schon in der mitteldeutschen Braunkohlenindustrie praktisch umgesetzt. Sie lassen sich auf andere in- und ausländische Kohlenreviere übertragen. Integrativer Ansatz des Vorhabens war die geochemische Charakteristik der tertiären Schichtenfolge durch die Analyse der Stoffeinträge in die Paläomoore (Braunkohlenflöze) und die geochemische Charakteristik der tertiären Zwischenmittelhorizonte und sonstiger Flözbegleitschichten. Das war die Basis für eine Paläo-Environment-Analyse. Aus der Analyse konnten die kausalen Ursachen der geochemischen Zusammensetzung der Braunkohlenbergbaukippen abgeleitet und hinsichtlich des Aciditätspotenzials aus der Pyritverwitterung für die Grundwasserversauerung (Acid Mine Drainage) quantifiziert werden