Sulfat in Spree und Müggelsee

Hintergrund

Jahrzehntelang wurden die Grundwasserstände in der Lausitz für den Braunkohletagebau abgesenkt. Da das gehobene und anschließend in die Spree geleitete Grundwasser sehr hohe Konzentrationen an gelöstem zweiwertigen Eisen aufweist, wurde es damals wie heute in sogenannten Grubenwasserkläranlagen durch entsprechende Fällungsmittel vom Eisen befreit und zusätzlich neutralisiert.

In den Abraumhalden und im gesamten Grundwasserabsenkungstrichter kam es zu einer Belüftung der vormals wassergesättigten und sauerstofffreien Bodenbereiche – zum Teil bis zu einer Tiefe von mehr als 100 Metern. Das in diesen Schichten vorhandene Mineral Pyrit (ein Eisensulfid) wird dadurch oxidiert, was in der folgenden chemischen Gleichung beschrieben ist:

Da die meisten Altmoränengebiete der Lausitz sehr kalkarm sind und damit der sonst in vielen jungeiszeitlichen Regionen vorhandene Carbonatpuffer fehlt, kann die gebildete Schwefelsäure nicht gebunden werden. Dadurch führte der Grundwasseranstieg im Umfeld von aufgelassenen Tagebauen – verstärkt seit 1990 – zur massiven Versauerung der entstehenden Seen. Das Problem der Versauerung wurde auch in verschiedenen Nebenflüssen der Spree beobachtet. Zusätzlich stiegen die Sulfat- und Eisenkonzentrationen: In den neuen, zum Teil großen Bergbauseen, die zur Spree entwässern, liegen die Sulfat-Konzentrationen bei bis zu 3000 mg/L, die von Eisen bei bis zu 500 mg/L. Sobald in Fließgewässern oder Seen der pH-Wert durch natürliche Prozesse oder durch technische Maßnahmen wieder ansteigt, werden gut sichtbare Eisen(III)-Hydroxide ausgefällt („Verockerung“). Das unsichtbare Sulfat bleibt aber im Gewässer und wird flussabwärts transportiert, wodurch es zu einer Entkopplung des Schwefel- und Eisenkreislaufes kommt. Näheres wurde bereits beschrieben im

Dossier: "Sulfatbelastung der Spree - Ursachen, Wirkungen und aktuelle Erkenntnisse“

Wie sich das auf die Langzeitentwicklung der Sulfatkonzentrationen an ausgewählten Messtellen der Spree sowie im Müggelsee auswirkt, soll im Folgenden anhand eigener Untersuchungen gezeigt werden.