Monitoring Gesamtstandort Morgenstern Untersuchungskampagnen Mai, Juni, September und Dezember 2015

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1 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 1 von 45 Monitoring Gesamtstandort Morgenstern Untersuchungskampagnen Mai, Juni, September und Dezember 2015 Projekt-Nr.: Auftraggeber: LANDKREIS GOSLAR Fachbereich Bauen & Umwelt - Bodenschutz / Deponiemanagement Klubgartenstraße Goslar Auftragnehmer: Partnerschaft Diesing, Kumm, Dr. Pelzer, Dr. Türk Lilly-Reich-Straße Hildesheim Tel.: / Fax: 05121/ Bearbeiter: Dr. Guido Pelzer Dipl.-Min. Joachim Peter Hildesheim, den digitales Exemplar

2 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 2 von 45 Inhaltsverzeichnis Seite 1 Aufgabenstellung Vorgehen und durchgeführte Arbeiten Monitoringprogramm Hydraulische Messungen Hydrochemische Untersuchungen Durchgeführte Arbeiten zum hydraulischen und hydrochemischen Monitoring Meteorologische Rahmenbedingungen Befunde der Grundwasseruntersuchungen Hydrochemische Charakterisierung im PIPER-Diagramm Analyse auf ausgewählte Refraktärmetalle und Übergangsmetalle Bereichsweise Auswertung der Spurenanalytik Grube Morgenstern mit Deponiebereich und Altlast Florentz: Sickerwasser Grube Morgenstern mit Deponiebereich und Altlast Florentz: GWM Schrägstollen Unmittelbares Umfeld Grube Morgenstern Grube Fortuna und weiteres Umfeld 26 4 Ergebnisse der Grundwasserspiegelmessungen Ergebnisse der Abflussmessungen Schröderstollen Zusammenfassendes Fazit Empfehlungen für das weitere Vorgehen Quellen und Schriften... 45

3 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 3 von 45 Abbildungen Abbildung 2.1: Halbjährliche Niederschlagssummen seit dem Jahr Abbildung 2.2: Monatliche Niederschlagssummen seit dem Jahr 2005 und Termine der Probenahmen im Rahmen des Grundwassermonitorings (Pfeile). 12 Abbildung 3.1: PIPER-Diagramm mit den Ergebnissen des Monitorings Mai und Juni 2015 (vgl. Anl. 4.1). 14 Abbildung 3.2: PIPER-Diagramm mit den Ergebnissen des Monitorings September und Dezember 2015 (vgl. Anl. 4.2). 15 Abbildung 3.3: Überblick über die ermittelten Molybdän-Konzentrationen. Werte unterhalb der Bestimmungsgrenze sind mit der halben Bestimmungsgrenze dargestellt. 18 Abbildung 3.4: Überblick über die ermittelten Wolfram-Konzentrationen. Werte unterhalb der Bestimmungsgrenze sind mit der halben Bestimmungsgrenze dargestellt. 18 Abbildung 3.5: Ganglinien der EDTA-Konzentrationen im Oberflächenwasser und Quellaustritte ohne die Probenahmestellen Mausebrunnen (20) und Quellaustritt SE-lich Anna Hoffnung (5). (Messwerte unterhalb der Bestimmungsgrenze sind mit der halben Bestimmungsgrenze dargestellt) 29 Abbildung 4.1: Überblick über die Ergebnisse der Wasserspiegelmessungen im Vergleich zur mittleren Tagestemperatur und zum Niederschlag (DWD Station Liebenburg-Othfresen) 34 Abbildung 4.2: Korrelationsdiagramm der Grundwasserdruckspiegel in den Messstellen Fortuna II-Schacht und Schrägstollen gegliedert nach hydrologischen Jahren. Überblick über die Ergebnisse der Wasserspiegelmessungen Für die einzelnen hydrologischen Jahre sind Regressionsgeraden, Formeln und Bestimmtheitstmaße angegeben. Für die letzten 3 Jahre sind zusätzlich die Datenpunkte dargestellt 36 Abbildung 4.3: Relation der GW-Druckspiegel in den Messstellen Schrägstollen und Fortuna-Schacht nach Messungen im Rahmen des 1972 durchgeführten Pumpversuchs nebst linearer Regression (Daten aus /2/ entnommen). 37 Abbildung 4.4: Diagramm zur Abschätzung der zu erwartenden Veränderungen der Steigung der Regressionsgeraden im Korrelationsdiagramm Fortuna II-Schacht/Schrägstollen als Folge einer Veränderung der hydraulischen Durchlässigkeit der Verbindungsstrecke Fortuna-Morgenstern (Annahmen: die hydraulische Durchlässigkeit lässt sich nach dem DARCY-Gesetz beschreiben und die Differenz Wsp. Fortuna/Wsp. Schrägstollen ist proportional zum hydraulischen Gradienten i) 38 Abbildung 5.1: Messwehr Schröderstollen nach dem Umsetzen 40 Abbildung 5.2: Abflusskurve des Schröderstollen nach den Messwerten des Datenloggers im Vergleich zur mittleren Tagestemperatur und zum Niederschlag (DWD Station Liebenburg-Othfresen) 41 Tabellen Tabelle 2.1: Übersicht der im Rahmen des Monitorings genutzten Messstellen bzw. Probenahmepunkte 6 Tabelle 2.2: Übersicht der Mess- und Probenahmestellen für die Überwachung im Monitoring Tabelle 2.3: Parametersätze des Monitoringprogramms Tabelle 3.1: Übersicht über die Ergebnisse (µg/l) der EDTA-Messungen in Probenahmestellen im weiteren Umfeld 28 Tabelle 3.2: Qualitative Übersicht des Auftretens von Leitsubstanzen in den Messstellen des Monitorings 32

4 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 4 von 45 Anlagen Anlage 1.1: Lage der Entnahmestellen der Wasserproben im Verhältnis zu ausgewählten Grubenbauen Anlage 1.2: Lage der Entnahmestellen der Wasserproben im Verhältnis zur geologischen Karte Anlage 1.3: Lage der Entnahmestellen der Wasserproben im Verhältnis zum digitalen Geländemodell DGM5 Anlage 2.1: Analysenergebnisse Monitoring Mai 2015, Parameter: Chlorbenzole, EDTA, LHKW, Alkylphenole Anlage 2.2: Analysenergebnisse Monitoring Mai 2015, Parameter: Molybdän, Wolfram Anlage 2.3: Analysenergebnisse Monitoring Juni 2015, Parameter: Chlorbenzole, EDTA, LHKW, Alkylphenole Anlage 2.4: Analysenergebnisse Monitoring Juni 2015, Parameter: Molybdän, Wolfram Anlage 2.5: Analysenergebnisse Monitoring September 2015, Parameter: Chlorbenzole, EDTA, LHKW, Alkylphenole Anlage 2.6: Analysenergebnisse Monitoring September 2015, Parameter: Molybdän, Wolfram Anlage 2.7: Analysenergebnisse Monitoring Dezember 2015, Parameter: Chlorbenzole, EDTA, LHKW, Alkylphenole Anlage 2.8: Analysenergebnisse Monitoring Dezember 2015, Parameter: Molybdän, Wolfram Anlage 3.1: Ergebnisse der Wasseruntersuchungen: Sickerwasser Anlage 3.2: Ergebnisse der Wasseruntersuchungen: Grundwasser Anlage 3.3: Ganglinien ausgewählter Parameter Anlage 4.1: PIPER-Diagramm Mai und Juni 2015 Anlage 4.2: PIPER-Diagramm September und Dezember 2015 Anhang Anhang 1: Prüfberichte und Probenahmeprotokolle Mai 2015 Anhang 2: Prüfberichte und Probenahmeprotokolle Juni 2015 Anhang 3: Prüfberichte und Probenahmeprotokolle September 2015 Anhang 4: Prüfberichte und Probenahmeprotokolle Dezember 2015

5 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 5 von 45 1 Aufgabenstellung Zur hydrochemischen Charakterisierung im Hinblick auf Zustand und Dynamik werden im Umfeld des Gesamtstandorts Morgenstern Grundwassermessstellen sowie ausgewählte Quellaustritte und Oberflächengewässer im Rahmen eines Monitorings untersucht. Gleichzeitig erfolgt eine Beprobung des Deponiesickerwassers. Die Ergebnisse des Monitorings bis zum Ende des zweiten Halbjahres 2014 wurden im Bericht vom ausgewertet /8/. Im Jahr 2015 wurde die Durchführung des Monitorings und die Auswertung der Ergebnisse vom Landkreis Goslar getrennt vergeben. Auf der Basis unseres Angebotes vom wurden wir vom Landkreis Goslar mit der Durchführung der Auswertung der Ergebnisse des Monitorings im Jahr 2015 beauftragt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden im folgenden Bericht dargestellt.

6 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 6 von 45 2 Vorgehen und durchgeführte Arbeiten 2.1 Monitoringprogramm Aufgrund des erreichten Kenntnisstandes wurde der Umfang des chemischen Monitorings im Jahr 2015 reduziert. Tabelle 2.1 gibt einen Überblick der bisher im Rahmen des Monitorings genutzten Messstellen. Tabelle 2.1: Übersicht der im Rahmen des Monitorings genutzten Messstellen bzw. Probenahmepunkte Name Rechts Hoch 1 Quellbereich W-lich Wbh. Immenrode , ,28 2 Bach unterhalb Wbh. Immenrode , ,22 3 Graben unterhalb Brunnen oberhalb Weddingen , ,00 4 Quellfassung Flammenmergel oberhalb Weddingen , ,00 5 Quellaustritt SE-lich Anna Hoffnung , ,00 6 Auslauf gusseisernes Rohr , ,00 7 Quellfassung S-lich Anna Hoffnung , ,317 8 Ablauf Anna Hoffnung , ,01 9 Teich ehemaliger Tagebau Anna , ,47 10 oberer Söhlenteich , ,37 11 Grevelquelle , ,00 12 Ablauf Schröderstollen , ,07 14 Auslauf Teich Fortuna-Süd , ,00 15 NW-licher Teich Fortuna-Süd , ,13 16 Grotenbrunnen , ,03 17 Zulauf Fortuna Teich , ,33 18 Teich westlich Lewer Berg 19 Auslauf unterhalb Morgenstern Teich , ,74 20 Mausebrunnen , ,16 21 Deponiesickerwasser BA , ,46 22 Deponiesickerwasser BA , ,60 23 Luttenschacht , ,57 24 GWM Sohle , ,18 25 GWM PS1 (Posidonienschiefer) , ,03 26 Schrägstollen , ,26 27 GWM FM1 (Flammenmergel) , ,31 28 GWM Hi1 (Hilssandstein) , ,47 29 Fortuna II-Schacht , ,55 30 Staumauer im Schröderstollen , ,90 31 Brunnen Dahle , ,17 32 Quellfassung S-lich Söhlenteich , ,32 33 Pinge N-lich Tagebau Anna , ,98 34 Krummbach am Ortseingang Groß Döhren , ,69 35 Brunnen oberhalb Weddingen , ,29 36 Deponie Morgenstern, Bauwasserhaltung Die Lage der Messstellen ist den Karten in den Anlagen 1.1 bis 1.3 zu entnehmen.

7 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 7 von Hydraulische Messungen Die Tabelle 2.2 gibt einen Überblick über die hydraulischen Messungen und die jeweils für die Messstelle vorgesehenen Parameterumfänge. Tabelle 2.2: Übersicht der Mess- und Probenahmestellen für die Überwachung im Monitoring 2015 Id Messstelle Gewässertyp Hydraulisch Hydrochemisch (Parametersätze) Mai 15 Juni 15 Sept 15 Dez Quellaustritt SE-lich Anna Hoffnung Oberfläche Auslauf gusseisernes Rohr Oberfläche Quellfassung S-lich Anna Hoffnung Oberfläche Ablauf Anna Hoffnung Oberfläche Datenlogger* Teich ehemaliger Tagebau Anna Oberfläche Ablauf Schröderstollen Oberfläche Datenlogger Auslauf Teich Fortuna-Süd Oberfläche Datenlogger* Mausebrunnen Oberfläche Deponiesickerwasser BA2 Oberfläche Deponiesickerwasser BA1 Oberfläche Schrägstollen Grundwasser Datenlogger GWM FM1 (Flammenmergel) Grundwasser Datenlogger GWM Hi1 (Hilssandstein) Grundwasser Datenlogger Fortuna II-Schacht Grundwasser Datenlogger Quellfassung S-lich Söhlenteich Oberfläche * aktuell keine Daten einbezogen. Der Luttenschacht wurde im Jahr 2014 zurückgebaut und steht nicht mehr für Messungen/Probenahmen zur Verfügung Hydrochemische Untersuchungen Der Untersuchungsumfang der chemischen Analytik wurde weiter differenziert und die bisherige Unterteilung in drei Parametergruppen auf 8 Parametergruppen erweitert. Das allgemeine hydrochemische Monitoring dient vor allem der Charakterisierung der Wasserproben im PIPER-Diagramm (Hauptanionen, Hauptkationen). Dies gilt für Grundwasserproben und Sickerwasserproben ebenso wie für alle anderen Wasserproben aus Oberflächengewässern und Quellen. Der Parametersatz 1 umfasst diese Grundparameter und wird quasi auf alle Proben angewandt. Er kann durch den Parametersatz 2 (Leitparameter) ergänzt werden. Beide Parametersätze sind für die flächenhafte Überwachung konzipiert. Der Parametersatz 3 (Vollumfang) ist hingegen umfassend und beinhaltet grundsätzlich auch die Parametersätze 1 und 2. In den Parametersätzen 4 bis 8 wurden ergänzende Untersuchungen gefasst, wobei sich diese Parametersätze zum Teil überschneiden können.

8 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 8 von 45 Parametersatz 1 (Grundparameter): ph-wert Säurekapazität bis ph 4,3 elektrische Leitfähigkeit Säurekapazität bis ph 8,2* Natrium Kalium Calcium Magnesium *nur bei ph-werten >8,2 Hydrogencarbonat Chlorid Sulfat Als Schlüsselparameter, die nach bisherigen Erkenntnissen als Tracer oder Anzeiger für eine beginnende Schadstoffausbreitung fungieren können, werden EDTA, LHKW und Chlorbenzole genutzt. Aufgrund der hohen Gehalte an seltenen Metallen (Refraktärmetalle) im Deponiesickerwasser wurden diese im ersten Halbjahr 2014 flächendeckend bestimmt. Da Niob und Rhenium bisher nur im Deponiesickerwasser und im Luttenschacht oberhalb der Bestimmungsgrenzen angetroffen wurden, werden seit dem zweiten Halbjahr 2014 im Rahmen des Parametersatzes 2 nur die Metalle Molybdän und Wolfram untersucht. Aufgrund erhöhter Konzentrationen im Grundwasser der Messstellen GWM Schrägstollen und GWM Hi1 (Werte oberhalb des GFS-Wertes) wurde im November zusätzlich Arsen bestimmt. Parametersatz 2 (Leitparameter): EDTA Chlorbenzole LCKW Wolfram Molybdän Arsen Der Parametersatz 3 orientiert sich weiter an den bisherigen Untersuchungen im Bereich der Deponie und der Altlast der Grube Morgenstern. Parametersatz 3 (Vollumfang): ph-wert Phosphat (PO4) Wolfram DOC elektrische Leitfähigkeit Bor Molybdän Kohlenwasserstoffe BTXE Chlorid Hydrogencarbonat LHKW Bromid Säurekapazität bis ph 4,3 Chlorbenzole Fluorid Säurekapazität bis ph 8,2* Kalium Sulfat Natrium PAK Cyanid ges. Arsen Calcium Alkylphenole (Phenol / Kresole) Cyanid l. freis. Chrom ges. Magnesium Komplexbildner EDTA Nickel Nitrat Zink Eisen, ges. Ammonium Mangan *nur bei ph-werten >8,2 Parametersatz 4 fasst einen gegenüber dem Vollumfang leicht verringerten Umfang für das Deponiesickerwasser.

9 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 9 von 45 Parametersatz 4 (Ergänzende Untersuchung Deponie-Sickerwasser): ph-wert Phosphat (PO4) Wolfram DOC elektrische Leitfähigkeit Bor Molybdän Kohlenwasserstoffe BTXE Chlorid Hydrogencarbonat Kalium LHKW Bromid Säurekapazität bis ph 4,3 Natrium Chlorbenzole Sulfat Säurekapazität bis ph 8,2* Calcium PAK Cyanid ges. Magnesium Alkylphenole (Phenol / Kresole) Cyanid l. freis. Arsen Komplexbildner EDTA *nur bei ph-werten >8,2 Die Parametersätze 5 8 stellen Umfänge für ergänzende Untersuchungen dar. Hier wurden für die Untersuchungskampagnen Frühjahr und Herbst (Parametersätze 5 und 7) größere Umfang vorgesehen als bei den Kampagnen Sommer und Winter (Parametersätze 6 und 8). Parametersatz 5 (Ergänzende Untersuchung Grundwasser Frühjahr+Herbst): Gesamttrockenrückstand Kupfer Glühverlust der Trockenmasse Blei Sulfid Cadmium Nitrit Quecksilber CSB BSB5 Parametersatz 6 (Ergänzende Untersuchung Grundwasser Sommer+Winter): CSB Blei Cadmium Parametersatz 7 (Ergänzende Untersuchung Oberflächenwasser Frühjahr+Herbst): Gesamttrockenrückstand CSB Eisen Glühverlust der Trockenmasse Chrom Mangan Sulfid Kupfer Bor Ammonium Nickel BTXE Nitrat Zink Nitrit Blei Stickstoff Cadmium Cyanid ges. Quecksilber Parametersatz 8 (Ergänzende Untersuchung Oberflächenwasser Sommer+Winter) Ammonium Zink Bor Nitrat Blei BTXE CSB Cadmium Fluorid Eisen Die Tabelle 2.3 gibt einen Überblick über den Umfang der Parametersätze.

10 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 10 von 45 Tabelle 2.3: Parametersätze des Monitoringprogramms 2015 Parameter Parametersatz Vor Ort-Untersuchungen Farbe x x x Trübung x x x Geruch x x x Temperatur x x x ph-wert x x x el. Leitfähigkeit x x x Sauerstoff-Gehalt x x x Sauerstoff-Sättigung x x x Redoxpotential x x x Laboranalysen ph-wert x x x elektrische Leitfähigkeit x x x Gesamttrockenrückstand x x Glühverlust der Trockenmasse x x CSB x x x x BSB5 x Chlorid x x x Bromid x x Fluorid x x Sulfat x x x Sulfid x x Hydrogencarbonat x x x Säurekapazität bis ph 4,3 x x x Säurekapazität bis ph 8,2 (nur bei ph-werten >8,2) x x x Nitrat x x x Nitrit x x Stickstoff ges. x Cyanid ges. x x x Cyanid l. freis. x x Phosphat (PO4) x x Bor x x x x Ammonium x x x Kalium x x x Natrium x x x Calcium x x x Magnesium x x x Arsen x x x Blei x x x x Cadmium x x x x Chrom ges. x x Kupfer x x Nickel x x Quecksilber x x Zink x x x Wolfram x x x Molybdän x x x Eisen, ges. x x x Mangan x x DOC x x Kohlenwasserstoffe x x BTXE (Benzol, Toluol, o-xylol, m-xylol, p-xylol, Ethylbenzol, Isopropylbenzol) x x x x LHKW inkl. VC x x x Chlorbenzole x x x PAK x x Alkylphenole (Phenol / Kresole) x x Komplexbildner EDTA x x x

11 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 11 von Durchgeführte Arbeiten zum hydraulischen und hydrochemischen Monitoring Die Auslesung der Datenlogger der Drucksonden, die Probenahme und die Analytik im Rahmen des Monitorings 2015 erfolgten durch die Wessling GmbH (bisheriges Monitoring: Probenahme, Analytik GBA Gesellschaft für Bioanalytik Hamburg mbh). Im Rahmen der Probenahmetermine wurden die installierten Drucksonden ausgelesen. Die Drucksonden Ablauf Anna-Hoffnung und Ablauf Fortuna-Teich sind weiterhin außer Funktion. Die Probenahmen erfolgten in den Zeiträumen , , und Die Datenlogger der Drucksonden der Grundwassermessstellen GWM Sohle2, GWM PS1, Schrägstollen, GWM HI1, GWM FM1, Fortuna II-Schacht und das Auslesen des Datenloggers im Messwehr Schröderstollen erfolgte währen und im Nachgang der Probenahmen. 2.3 Meteorologische Rahmenbedingungen Für die Interpretation der Monitoringergebnisse ist der Verlauf der meteorologischen Ereignisse, insbesondere Niederschläge und Schneeschmelzen, von Bedeutung. Abbildung 2.1 gibt einen Überblick über die Halbjahresniederschläge. Nach Aufzeichnungen der Wetterstation Liebenburg-Othfresen war das Winterhalbjahr 2014/2015 mit 223,2 mm relativ trocken. Die Niederschläge im Sommer 2015 waren mit 335,8 mm eher durchschnittlich und lagen weit unterhalb des Vorjahreswertes (559,50 mm). ABBILDUNG 2.1: HALBJÄHRLICHE NIEDERSCHLAGSSUMMEN SEIT DEM JAHR 2005.

12 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 12 von 45 Die Abbildung 2.2 zeigt anhand der Monatsniederschläge die zeitliche Niederschlagsverteilung seit dem Jahr 2005 im Verhältnis zu den Probenahmeterminen des laufenden Grundwassermonitorings. Die Monatsniederschläge waren im Winter 2014/2015 mit 11,5-55,6 mm relativ gering. Der höchste Wert wurde mit 55,6 mm im Januar 2015 gemessen. Im Sommerhalbjahr lagen alle Monatsniederschläge mit Ausnahme des Septembers unterhalb der Vorjahreswerte und erreichten ihr Maximum im August mit 90,6 mm (Vorjahresmaximum Sommer: 150,3 mm im Juli). In der ersten Hälfte des Winterhalbjahres 2015/2016 lagen die Monatsniederschläge höher als im Vorjahr. Der feuchteste Monat war der November mit 106,9 mm. ABBILDUNG 2.2: MONATLICHE NIEDERSCHLAGSSUMMEN SEIT DEM JAHR 2005 UND TERMINE DER PROBENAHMEN IM RAHMEN DES GRUNDWASSERMONITORINGS (PFEILE).

13 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 13 von 45 3 Befunde der Grundwasseruntersuchungen 3.1 Hydrochemische Charakterisierung im PIPER-Diagramm Im Hinblick auf eine generelle geochemische Charakterisierung der Wasserproben aus Grundwassermessstellen, Brunnen, Quellen, Oberflächengewässern und den Sickerwasserfassungen der Deponie Morgenstern wurden die Parameter Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium, Chlorid, Sulfat und Hydrogenkarbonat bzw. Säurekapazität KS4,3 in den Untersuchungsumfang aufgenommen und die Ergebnisse in PIPER- Diagrammen ausgewertet. Aufgrund der im Quartalsrhythmus wechselnden Beprobungsumfänge werden die Ergebnisse des Berichtzeitraums in zwei PIPER-Diagramm zusammengefasst (Anlagen 4.1 und 4.2, Abbildung 3.1 und 3.2). Ein Piper-Diagramm besteht aus drei Teilen. In einem rautenförmigen Diagramm sind die Verhältnisse der Äquivalenzkonzentrationen von Alkalien, Erdalkalien, Sulfat+Chlorid und Hydrogencarbonat dargestellt. Zusätzlich werden in zwei Dreiecksdiagrammen die Verhältnisse der Äquivalenzkonzentrationen von Natrium+Kalium, Calcium und Magnesium sowie Chlorid, Sulfat und Hydrogencarbonat verglichen. Um dem Leser die räumliche Zuordnung der Proben zu erleichtern, werden im Folgenden zusammen mit den Probenbezeichnungen die in Anlage 1.1 verwendeten ID- Nummern kursiv in Klammern genannt. Die vorliegenden Ergebnisse streuen im Rautendiagramm über einen weiten Bereich. Im Folgenden wird eine Gliederung/Diskussion auf Grundlage der Einteilung nach Furtak&Langguth vorgenommen. Die Zusammensetzung des Deponiesickerwassers lässt im PIPER-Diagramm im Vergleich zu den vorangegangenen Messungen nur geringe Variationen erkennen. Die Analysenergebnisse fallen wie die Analysen des Deponiesickerwassers aus früheren Kampagnen in das Feld alkalischer, überwiegend hydrogencarbonatischer Wässer. Das Deponiesickerwasser des 1ten Bauabschnitts (22) zeigt regelmäßig etwas höhere Äquivalenzkonzentrationen an Magnesium und Calcium als die zur gleichen Zeit entnommenen Proben des Deponiesickerwassers des 2ten Bauabschnitts (21). Die weiterhin durch einen hohen ph-wert auffällige Messstelle GWM HI1 (Hilssandstein, 28) erweist sich ebenfalls als lagestabil und fällt nach wie vor in den Bereich überwiegend sulfatisch-chloridischer alkalischer Wässer. Hierbei ist die Äquivalenzkonzentration von Chlorid weiterhin wesentlich höher als die von Sulfat. Aufgrund des hohen ph-werts liegt in den Wasserproben aus GWM HI1 praktisch kein Hydrogencarbonat sondern nur Carbonat vor. Die in den Prüfberichten CHA und CHA für diese Messstelle angegebenen Hydrogencarbonat- Konzentrationen sind daher unplausibel. Für die Darstellung im PIPER-Diagramm wurde die nach dem ph-wert anzunehmende Hydrogencarbonat-Konzentration (<<BG) verwendet. Eine Berechnung der Carbonatkonzentration auf Grundlage der

14 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 14 von 45 Säurekapazität ph8,2 und des ph-wertes ergibt für das Jahr 2015 Werte von 420 mg/l im Juni und 301 mg/l im Dezember (vgl. Anlage 3.2). Die Carbonatkonzentration ist damit etwas geringer als die Hydrogencarbonatkonzentrationen im Schrägstollen ( mg/l) und in der GWM FM1 ( mg/l). Die regelmäßig sehr geringen Äquivalenzkonzentrationen an Calcium und Magnesium in dieser Messstelle können aus einer durch erhöhte Carbonatkonzentrationen bedingten Ausfällung von Carbonaten resultieren. Die GWM FM1 (Flammenmergel, 27) plottet im Juni 2015 an der Grenze des Feldes überwiegend sulfatisch/chloridischer alkalischer Wässer und im Dezember 2015 im Feld überwiegend hydrogencarbonatischer normal erdalkalischer Wässer. Wie bereits im Jahr 2014 beobachtet fand damit zum Jahresende hin eine Anstieg des Aquivalenzkonzentrationsverhältnis Ca/Na+K und eine Verschiebung auf den Bereich der Quellaustritte der Kreide hin statt. Ein Zusammenhang mit der erhöhten GW- Neubildung im Dezember bzw. dem hohen GW-Druckspiegel in GWM FM1 kurz vor der Probenahme ist anzunehmen (vgl. Abb. 4.1). Quellaustritte Trias ohne Sölenteich Grubengebäude und Tagebaue Quellaustritte Kreide Schacht Fortuna Quellfassung S-lich Sölenteich GWM HI1 GWM FM1 Deponie- Sickerwasser ABBILDUNG 3.1: PIPER-DIAGRAMM MIT DEN ERGEBNISSEN DES MONITORINGS MAI UND JUNI 2015 (VGL. ANL. 4.1).

15 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 15 von 45 Die bisher untersuchten Proben aus dem Oberflächenwasser des Sölenteichs (10, zuletzt im September 2014, in den aktuellen PIPER-Diagrammen nicht dargestellt) fielen in den Bereich erdalkalischer Wässer mit höherem Alkaligehalt und zeigten relativ geringe Äquivalenzkonzentrationen an Sulfat sowie ein ausgewogenes Verhältnis von Hydrogencarbonat und Chlorid. Sie unterscheiden sich dadurch im Anionendreiecksdiagramm deutlich von den Proben aus den Tagebaurestlöchern und dem Grubengebäude. Quellaustritte Trias ohne Sölenteich Grubengebäude und Tagebaue Quellaustritte Kreide Schacht Fortuna GWM FM1 GWM HI1 Quellfassung S-lich Sölenteich Deponie- Sickerwasser ABBILDUNG 3.2: PIPER-DIAGRAMM MIT DEN ERGEBNISSEN DES MONITORINGS SEPTEMBER UND DEZEMBER 2015 (VGL. ANL. 4.2). Die im Jahr 2015 aus einer als Weidebrunnen genutzten und nach der Geologischen Karte 1: im Bereich des Rogensteins gelegenen Quellfassung südlich des Sölenteichs (32) entnommenen Proben zeigten wie bereits bei den vorangegangenen Messungen deutlich geringere Äquivalenzkonzentrationen an Natrium+Kalium und Chlorid sowie eine deutlich höhere an Calcium und Hydrogencarbonat und fallen in das Feld überwiegend hydrogenkarbonatischer normal erdalkalischer Wässer. Die Quellschüttung im Bereich des Sölenteichs (10) wird demnach nicht allein aus dem Rogenstein gespeist sondern umfasst auch salinar geprägte Wässer, die an der im Bereich des Sölenteichs verlaufenden Störung austreten.

16 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 16 von 45 Die Proben aus dem Grubengebäude und den Tagebaurestlöchern fallen alle in das Feld überwiegend sulfatisch-chloridischer Wässer mit höherem Alkaligehalt. Mit Aus ahme des Ablauf des Schröderstollens plotten alle Probenahmestellen relativ lagestabil im PIPER-Diagramm. Die stärkste alkalische Prägung zeigt in diesem Zusammenhang weiterhin die Messstelle Fortuna II-Schacht (29). Die aus dem Schrägstollen (26) und aus dem Schröderstollen (12) entnommenen Proben weisen hingegen eine stärker hydrogencarbonatische Prägung auf, als die übrigen Proben der Gruppe. Die Proben aus dem Schröderstollen (12) zeigen deutliche Schwankungen des Äquivalenzkonzentrationsverhältnisses Hydrogencarbonat/ Sulfat + Chlorid Alle Proben aus Quellen und unterhalb von Quellbereichen liegen im Bereich normal erdalkalischer Wässer. Im Kationen-Dreiecksdiagramm fallen diese Proben in den Bereich größer 70 Äquivalenzprozent Calcium und liegen dadurch relativ dicht zusammen. Im Anionen-Dreiecksdiagramm zeigt sich eine Differenzierung hinsichtlich Hydrogencarbonat/Sulfat während die relative Chlorid-Äquivalenzkonzentration mit Ausnahme der Probe aus dem Bereich des Sölenteichs im Berichtszeitraum durchgehend unterhalb 10% liegt. Ein vergleichsweise höheres Sulfat/Hydrogencarbonatverhältnis liegt in den Proben Quellfassung S-lich Anna Hoffnung (7) sowie Mausebrunnen (20) vor. Diese liegen relativ weit im Norden des Untersuchungsgebietes und im Einflussbereich von Gesteinen der Trias. Die übrigen aus Quellaustritten im Ausstrichsbereich von Gesteinen der Kreide (im Berichtzeitraum nur Quellfassung SE-lich Anna Hoffnung (5), Neokom) stammenden Proben weisen ein niedrigeres Sulfat/Hydrogencarbonat-Verhältnis auf. Aus der Auswertung der Monitoringergebnisse im PIPER-Diagramm ergeben sich unter Berücksichtigung der gesamten vorliegenden Ergebnisse folgende Schlussfolgerungen: 1. Die Wasserproben aus den Quellbereichen liegen mit Ausnahme des in 2015 nicht beprobten Sölenteichs (10) im Feld normal erdalkalischer Wässer. Die Wasseraustritte im Bereich von Gesteinen der Kreide sind überwiegend als hydrogencarbonatisch und die im Bereich der Gesteine der Trias als hydrogencarbonatisch-sulfatisch bis sulfatisch einzustufen. 2. Das Quellwasser aus dem Bereich des Sölenteichs ist durch eine vergleichsweise erhöhte Äquivalenzkonzentration an Chlorid charakterisiert. Da dieser Quellbereich auf einer senkrecht zur Sattelachse verlaufenden Störung und nahe des Evaporitausbisses südlich Heimerode liegt, ist eine Beeinflussung durch Salinargesteine naheliegend. 3. Die Proben aus den Grubenbauen und Tagebauen fallen im Rautendiagramm in einen klar von den Quellaustritten abgegrenzten Bereich mit stärkerer sulfatischer bis sulfatisch/chloridischer und stärker alkalischer Prägung. Dies ist ein Indiz für eine relevante hydraulische Verbindung zwischen den Grubenbauen und den beprobten Teichen in den Tagebaurestlöchern. 4. Die Proben aus der Messstelle Schacht Fortuna II weisen deutlich höhere relative Äquivalenzkonzentrationen und höhere absolute Konzentrationen an Nat-

17 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 17 von 45 rium+kalium auf, als die aus den übrigen Grubenbauen und Tagebauen entnommenen. Aufgrund der extrem hohen relativen Äquivalenzkonzentrationen an Natrium+Kalium im Sickerwasser der Deponie Morgenstern und der von melchior + wittpohl /3/ untersuchten Sickerwasserverluste aus der Deponie ist hierin neben geogenen salinaren Beeinflussungen auch ein Einfluss der Deponie Morgenstern zu vermuten. 5. Die Proben aus den Messstellen GWM HI1 und GWM FM1 weisen in der Regel deutlich höhere relative Äquivalenzkonzentrationen an Natrium auf, als die Proben aus Quellaustritten im Bereich dieser Gesteine und ähneln damit eher den Proben aus dem Luttenschacht und dem Schacht Fortuna II. Die Hydrochemie der GWM Hi1 ist weiterhin durch kontinuierlich sehr hohe ph-werte geprägt, die u.a. eine Verarmung an Calcium und Magnesium bewirken. Im Jahr 2015 bewegte sich die GWM FM1 im PIPER-Diagramm zum Jahresende hin auf das Feld normal erdalkalischer Wässer und damit auf den Bereich der Quellaustritte der Kreide zu. Für die GWM FM1 sind damit starke Lageschwankungen im Piperdiagramm festzustellen, die im Zusammenhang mit starken Anstiegen des Grundwasserdruckspiegels z.b. im Juli 2014 und August 2015 aufzutreten scheinen. Insbesondere für die GWM Hi1 deutet sich eine Beeinflussung durch den Gesamtstandort Morgenstern an. Aufgrund der niedrigen EDTA- Konzentrationen ist jedoch kein signifikanter Einfluss von Deponiesickerwasser aus dem Bereich der Hausmülldeponie anzunehmen. 3.2 Analyse auf ausgewählte Refraktärmetalle und Übergangsmetalle Die Refraktärmetalle 1 Niob, Molybdän sowie Wolfram und das Übergangsmetall 2 Rhenium gehören zum Inventar der Deponie Morgenstern. Da bei den bisherigen Monitoring Niob und Rhenium praktisch nur im Deponiesickerwasser nachgewiesen wurden, erfolgte in 2015 eine Verringerung des Untersuchungsumfangs auf die Parameter Wolfram und Molybdän. Die Anlagen 2.2 und 2.4 geben einen Überblick über die räumliche Verteilung der Befunde. In Abbildungen 3.3 und 3.4 sind die Messergebnisse vergleichend in Diagrammen dargestellt. Die Konzentrationen an Wolfram ( µg/l) und Molybdän ( µg/l) waren im Jahr 2015 im Deponiesickerwasser weiterhin auffallend hoch. In Anbetracht der nur schwach alkalischen ph-werte und der gleichzeitig ermittelten relevanten Calciumkonzentrationen von mg/l dürfte Wolfram im Deponiesickerwasser nicht als freie WO 4 -Ionen vorliegen, sondern komplex gebunden sein (unter anderem Komplexbildner EDTA?). 1 Hochschmelzende, unedle Metalle, der 4. Nebengruppe (Titan, Zirconium und Hafnium), 5. Nebengruppe (Vanadium, Niob und Tantal) und der 6. Nebengruppe (Chrom, Molybdän und Wolfram). 2 Chemische Elemente mit den Ordnungszahlen 21-30, 39-48, und , CAS-Gruppen IB- VIIIB.

18 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 18 von 45 ABBILDUNG 3.3: ÜBERBLICK ÜBER DIE ERMITTELTEN MOLYBDÄN-KONZENTRATIONEN. WERTE UNTERHALB DER BESTIMMUNGSGRENZE SIND MIT DER HALBEN BESTIMMUNGSGRENZE DARGESTELLT. ABBILDUNG 3.4: ÜBERBLICK ÜBER DIE ERMITTELTEN WOLFRAM-KONZENTRATIONEN. WERTE UNTERHALB DER BESTIMMUNGSGRENZE SIND MIT DER HALBEN BESTIMMUNGSGRENZE DARGESTELLT.

19 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 19 von 45 Gegenüber den Konzentrationsverhältnissen vor Beginn der Sanierungsarbeiten an dem Sickerwasserdrainagesystem ist im Jahr 2015 eine stärkere Differenzierung zwischen den Sickerwässern des 1. Bauabschnitts und des 2. Bauabschnitts festzustellen. Die Wolfram-Konzentrationen lagen im Jahr 2015 im Sickerwasser des 2. Bauabschnitts mit µg/l wesentlich niedriger als im Sickerwasser des 1. Bauabschnitts ( µg/l). Die Molybdän-Konzentrationen sind im Mittel im 1. und 2. Bauabschnitt vergleichbar, die Befunde des Sickerwassers des 2. Bauabschnitts zeigen jedoch größere Konzentrationsschwankungen. In den untersuchten Grund- und Oberflächenwasserproben wurde Wolfram im Berichtzeitraum nur in den Proben aus GWM Hi1 (1,3 und 1,4 µg/l) und in der im September aus dem Auslauf des Schröderstollens entnommenen Probe (5,6 µg/l) oberhalb der Bestimmungsgrenze ermittelt. Die kontinuierlichen Nachweise von Wolfram im Grundwasser der GWM Hi1 dürften eine Folge des hohen ph-werts und der dadurch erhöhten Löslichkeit von Wolframaten sein. Bei neutralen Bedingungen sind Wolframate schwer löslich. In diesem Zusammenhang überrascht der im September in der Probe aus dem Schröderstollen gemessene Wert, bei dem es sich allerdings im Vergleich zu den bisherigen Messwerten um einen Ausreißer handeln könnte. Da in den Proben aus Messstellen, die dem Verbindungsstollen und seiner Verlängerung zuzuordnen sind (insbesondere Fortuna II-Schacht) die Wolfram-Konzentration unterhalb der Bestimmungsgrenze lag, erscheint ein Zusammenhang mit den im Sickerwasser der Deponie Morgenstern vorliegenden hohen Wolframgehalten eher unwahrscheinlich. Im Fall von Molybdän wurden in insgesamt 7 Messstellen außerhalb der Deponie bzw. der Grube Morgenstern zumindest zeitweilig Gehalte oberhalb der Bestimmungsgrenze von 1 µg/l festgestellt (Abb. 4.1). Inwieweit es sich dabei um Molybdän aus dem Quellbereich des Gesamtstandortes Morgenstern handelt oder doch geogen erhöhte Werte vorliegen, kann nicht in allen Fällen eindeutig gesagt werden. Mit Ausnahme der GWM FM1 (Flammenmergel) zeigen die im bisherigen Beobachtungszeitraum gemessenen Molybdänkonzentrationen in den einzelnen Messstellen relativ geringe zeitliche Schwankungen und damit stabile Verhältnisse an. Die in 2015 beobachteten Konzentrationsschwankungen von Molybdän in GWM FM1 fallen mit starken Schwankungen der Lage im PIPER-Diagramm zusammen, wobei die relativ hohe Konzentration im Dezember mit einer Verschiebung im PIPER-Diagramm zu eher unauffälligen Verhältnissen (Bereich Quellaustritte der Kreide) zusammenfällt. Die in der Vergangenheit in der Messstelle Schrägstollen temporär beobachteten und auf wechselnde Anteile an Deponiesickerwässern zurückgeführten Molybdänbefunde oberhalb der Bestimmungsgrenze ergaben sich in 2015 nicht. In einer gemeinsamen Veröffentlichung des BLA-GEO und der LAWA /9/ wird ein Nationaler Basiswert für Molybdän von 1,34 µg/l genannt. Im Vergleich zu diesem Basiswert sind die im Jahr 2015 an den Messstellen Quellfassung südlich Anna- Hoffnung (7), Teich ehemaliger Tagebau Anna (8), Ablauf Schröder-Stollen (12), GWM FM1 (27), GWM Hi1 (28) und Fortuna II-Schacht (29) ermittelten Werte zumindest zeitweise als erhöht einzustufen.

20 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 20 von 45 Generell ist eine Abgrenzung von aus dem Sickerwasser der Deponie Morgenstern stammenden und geogen mobilisiertem Molybdän anhand der vorliegenden Daten nicht möglich. Erschwerend kommt hinzu, dass geochemische Fixierungs-bzw. Pufferungsprozesse im Aquifer in Betracht zu ziehen sind, die z.b. in den stark unterschiedlichen Molybdän/Wolfram-Verhältnissen im Deponiesickerwasser und in den sickerwasserbeeinflussten Wasserproben aus den Grubengebäude (Schrägstollen, Fortuna II-Schacht) Ausdruck finden. Der Umstand, dass in der durch relativ gleichbleibende Molybdän-Konzentrationen von 1,3-1,5 µg/l gekennzeichneten Quellfassung südlich Anna Hoffnung (7) bisher einmal EDTA und niemals Chlorbenzole nachgewiesen wurden, deutet auf zumindest lokal erhöhte geogene Hintergrundwerte hin. 3.3 Bereichsweise Auswertung der Spurenanalytik Eine ausführliche Diskussion der hydrochemischen Situation erfolgte im Monitoringbericht 1. Halbjahr 2014 /7/. Im Folgenden wird auf die vorliegenden Monitoringberichte /7/ und /8/ aufgebaut und lediglich auf mögliche Veränderungen näher eingegangenen. Für die Darstellung der Spurenanalytik wird die bisherige Gliederung in drei Bereiche beibehalten: Grube Morgenstern mit Deponiebereich und Altlast Florentz Der Bereich umfasst die Beobachtungen im Sickerwasser sowie am ehemaligen Luttenschacht und in der GWM Sohle 2, die jeweils die eigentlichen Quellen charakterisieren. Hinzu kommt die GWM Schrägstollen, die als bisher einzige Messstelle über das im Grubenwasser mobile Stoffspektrum Aufschluss gibt. Unmittelbares Umfeld Grube Morgenstern Zum unmittelbaren Umfeld gehören die Messstellen im Flammenmergel GWM FM1 sowie im Hilssandstein GWM HI1. Sie wurden auf der Basis des Geologischen Modells des Gesamtstandortes /4/ platziert und befinden sich in einem Bereich, der aufgrund der potentiellen Ausdehnung der Bruchfelder hydraulischen Kontakt zur Grube haben sollte. Die hydraulischen Beobachtungen belegen einen solchen Kontakt für den Hilssandstein, wobei der hydraulische Gradient stets in Richtung des Grubengebäudes weist /5/. Verbindungsstrecke Grube Fortuna und weiteres Umfeld Wie das hydraulische Strukturmodell zeigt, erfolgt der Abfluss aus dem Bereich der Grube Morgenstern zumindest ganz überwiegend über die Verbindungsstrecke in Richtung der Grube Fortuna. Dort findet der weitere Abfluss z.b. über das Grubengebäude, Störungen und Karstwasserleiter zum Teich Fortuna-Süd statt. Ein geringerer Teil des Abflusses erreicht vermutlich den Ablauf am Mundloch des Tagesstollens Anna Hoffnung.

21 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 21 von Grube Morgenstern mit Deponiebereich und Altlast Florentz: Sickerwasser Die Analyse des Sickerwassers aus der Deponie Morgenstern sowie aus dem Luttenschacht (rückgebaut) beschreibt das mögliche Stoffinventar im Bereich der Deponie. Es beruht auf Einflüssen aus dem Deponat sowie Ablagerungen im Zusammenhang mit der Altlast Florentz (Luttenschacht). Nicht erfasst ist der Bereich des Schachts Morgenstern und der Sohle 2. Die Anlage 3.1 zeigt in einer Übersicht die Analysenergebnisse der im Rahmen des Monitorings durchgeführten Sickerwasseruntersuchungen. Das Deponiesickerwasser wird in zwei Fassungen gesammelt, die dem ersten und zweiten Bauabschnitt der Deponie zuzuordnen sind. Das Sickerwasser der Deponie Morgenstern ist vor allem durch eine hohe elektrische Leitfähigkeit und einen leicht alkalischen ph-wert um ph 8 charakterisiert. Die Leitfähigkeit lag 2015 im Bereich µs/cm und beruht vor allem auf den hohen Konzentrationen von Chlorid ( mg/l) und Hydrogenkarbonat ( mg/l) sowie Ammonium ( mg/l), Natrium ( mg/l) und Kalium ( mg/l). Der Anteil von Kalium ist dabei gegenüber Natrium auffallend hoch. - Bemerkenswert ist der nach wie vor hohe Gehalt an ortho-phosphat (3,4-13,5 mg/l). Sulfat ist dagegen, ebenso wie Calcium und Magnesium, in der Regel nur in relativ geringen Konzentrationen vorhanden. Wie bereits im Kapitel 3.2 besprochen, ist die teils sehr hohe Konzentration der Refraktärmetalle für den Standort Morgenstern besonders typisch. Vor allem die Konzentration von Wolfram ist mit bis zu µg/l ungewöhnlich hoch. Im Vergleich dazu sind die Gehalte organischer Schadstoffe mit Werten im 1er-, 10er- bis unteren 100er- Mikrogrammbereich für ein Deponiesickerwasser nicht untypisch. Der Komplexbildner EDTA kommt in dem Sickerwasser mit Konzentrationen von etwa 400 bis 1000 µg/l vor und ist ein ausgezeichneter Tracer, der nicht in der Natur vorkommt. EDTA dient als ein idealer deponiespezifischer Leitparameter. Die aus dem Berichtzeitraum vorliegenden Proben des Deponiesickerwassers ähneln in der Zusammensetzung den im Rahmen des Monitorings vor der Sanierung des Sickerwassersystems entnommenen Proben. Unterschiede zeichnen sich vor allem im Sickerwasser des Bauabschnitts 2 in Form eines Anstiegs der Konzentrationen an Sulfat, Nitrat und Molybdän sowie eines Absinkens der Konzentrationen an Ammonium, Arsen, Bor, Chrom ges., Natrium, Wolfram, Hydrogencarbonat, Orthophosphat, BTEX, LCKW, Chlorbenzolen und PAK ab. Die Befunde für das Sickerwasser des Bauabschnitts 1 liegen in 2015 für Arsen, Molybdän sowie Sulfat (nur Mai 2015) höher und für Bor, Chlorid, Hydrogencarbonat, Orthophosphat, PAK sowie Wolfram niedriger. Ein Teil der Veränderungen im Sickerwasser des BA2 betrifft redoxsensitive Parameter (Ammonium, Nitrat, Sulfat, Arsen) und kann durch eine erhöhte Sauerstoffzufuhr in den Deponiekörper als Folge der Baumaßnahmen erklärt werden. Die Ursache weiterer

22 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 22 von 45 Paralellentwicklungen in beiden Sickerwässern (Parameter Bor, PAK und Wolfram) sind unklar und können auch Effekte des Laborwechsels sein Grube Morgenstern mit Deponiebereich und Altlast Florentz: GWM Schrägstollen Die Befunde aus der GWM Schrägstollen geben als einzige einen Hinweis auf die generelle Beschaffenheit des Grundwassers im Grubengebäude. Da sich die Messstelle am Ostrand des Grubengebäudes befindet, ist dort vor allem eine Prägung durch den Einfluss von Deponiesickerwasser zu erwarten. Gegenüber früheren Beprobungen, bei denen jeweils nur wenige hundert Liter Grundwasser gefördert wurden, liegt bei den im Rahmen des jetzigen Monitorings durchgeführten Untersuchungen ein sehr viel höherer Gehalt an Calcium und Sulfat (Gips) vor. Die bisherigen Analysenergebnisse deuten auf einen Einfluss des Grundwasserspiegels im Grubengebäude und des Niederschlagsgeschehens auf den Konzentrationsgang dieser Messstelle hin (vgl. Anlage 3.3). Dies spiegelt sich z.b. in schwankenden Werten für elektrische Leitfähigkeit, Sulfat, Hydrogenkarbonat, Ammonium, Arsen, Bor, Kalium, EDTA, LCKW und Chlorbenzolen wider. Zum Einen wird ein direkter, verdünnender Einfluss der Grundwasserneubildung vermutet, da der Schrägstollen nicht verfüllt wurde. Andererseits fallen die höchsten Konzentrationen von EDTA, LCKW und Chlorbenzolen in Zeiträume sinkender Grundwasserspiegel nach Grundwasserhochständen, also in Zeiträume für die ein verstärkter Grundwasserabfluss aus dem Bereich des Grubengebäudes inklusive Bruchfeld zu erwarten ist. Aufgrund der Beobachtungen ist auch ein Zulauf von Tagwässern bzw. Sicker- und Kluftwässern über den Stollen denkbar /7/. Die Beurteilung wird durch den im Vergleich zur Niederschlagsdynamik relativ großen Abstand zwischen den Probenahmen erschwert. Im Vergleich zum Jahr 2014 wiesen viele Parameter (elektr. Leitfähigkeit, Chlorid, Sulfat, Ammonium, Calcium, Kalium, Magnesium, Natrium, Arsen und DOC) größere Schwankungen auf und lagen überwiegend im Mittel etwas höher. Die Konzentration an Zink zeigte mit µg/l geringere Schwankungen als 2014 ( µg/l) und war im Mittel niedriger. Die organischen Parameter PAK, LCKW, BTEX und Chlorbenzole lagen im Mittel etwas niedriger als in Die Werte von Arsen und EDTA zeigten zum Juni 2015 einen deutlichen Anstieg und sanken anschließend wieder ab. Im Vergleich zu den Vorjahren zeigten sich im Jahr 2015 keine ungewöhnlichen Befunde. Folgende Überschreitungen der Geringfügigkeitsschwellenwerte /6/ wurden beobachtet: Arsen µg/l (GFS-Wert 10 µg/l) Sulfat mg/l (GFS-Wert 250 mg/l) Ammonium 4-12 mg/l (GFS-Wert 0,5 mg/l) Bor 1,4-1,8 mg/l (GFS-Wert 0,74 mg/l) Vinylchlorid 1-4,3 µg/l (GFS-Wert 0,5 µg/l)

23 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 23 von 45 Der Warnwert für EDTA von 1 µg/l wird mit 3-9,5 µg/l nach wie vor überschritten. 3 Wie bereits in den Jahren 2013 und 2014 weisen die Monitoringergebnisse der GWM Schrägstollen des Jahres 2015 für viele Parameter weiterhin ausgeprägte Konzentrationsschwankungen auf. Da die Absickerung aus der Deponie als stark gedämpft anzunehmen ist, liegt hierin ein Hinweis auf deutlich Einflüsse der Grundwasserneubildung bzw. des Niederschlagsverlaufs und dadurch hervorgerufener Schwankungen des Grundwasserspiegels. Die Einflüsse der Hausmülldeponie und der Bauschuttdeponie wie auch der Altlast Florentz spiegeln sich weiterhin auf relativ niedrigem Niveau im Grundwasser der Messstelle Schrägstollen wider. Geht man nach wie vor davon aus, dass LCKW, insbesondere Vinylchlorid und cis-1,2- Dichlorethen (vgl. Anl. 3.2) sowie Chlorbenzole und Benzol bzw. BTEX-Aromaten als geeignete mobile Indikatorsubstanzen der Altlast Florentz einzustufen sind, so entsprechen die beobachteten Konzentrationen der randlichen Lage der GMS Schrägstollen. Das EDTA kann dagegen als Indikator des Deponieeinflusses angesehen werden, während Sulfat aus dem Bereich der Bauschuttdeponie stammen könnte Unmittelbares Umfeld Grube Morgenstern Das unmittelbare Umfeld wird von den Messstellen GWM Hilssandstein und GWM Flammenmergel beschrieben. Die Messwerte im Rahmen des Monitorings sind in Anlage 3.2 tabellarisch und in Anlage 3.3 als Ganglinien ausgewählter Parameter dargestellt. Die Messstelle GWM Hilssandstein (GWM HI1) zeichnet sich weiterhin durch hohe Messwerte für ph, Leitfähigkeit und Natrium aus. Nachdem diese Werte zum Herbst 2014 etwas gesunken waren (Leitfähigkeit: µs/cm; ph 11,4; Natrium: 382 mg/l) wurden im Jahr 2015 wieder höhere Werte gemessen (Leitfähigkeit: µs/cm; ph12-12,1; Natrium: mg/l). Gleichzeitig erfolgte ein Anstieg der Konzentrationen an Ammonium, Kalium, Calcium sowie ein Absinken des Molybdängehalts. Nachdem im September 2014 für die Parameter Fluorid, Bromid und BTEX die höchsten Werte der bisherigen Messreihe ermittelt wurden, lagen die Werte in 2015 für BTEX und Bromid unterhalb der Bestimmungsgrenze und für Fluorid deutlich niedriger. Auffällig war der Anstieg der Alkylphenole, die mit 4,78 mg/l im Dezember 2015 den höchsten Wert der bisherigen Messreihe zeigten. Ebenfalls im Dezember wurde ein mit 0,1 µg/l im Vergleich zu bisherigen Messreihe ungewöhnlich hoher Wert an 1,2- Dichlorbenzol als einziges Chlorbenzol bestimmt, dessen Konzentration bisher bei 3 Die Bewertung erfolgt auf der Basis von Beobachtungen aus Baden-Württemberg. Für das dortige Grundwasserüberwachungsprogramm wurde für EDTA ein Warnwert von 1 µg/l (GÜP-Warnwert) formuliert. Die Bedeutung von NTA und DTPA erwies sich dagegen bei diffusen Einträgen im Vergleich zu EDTA als vernachlässigbar.

24 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 24 von 45 allen Messungen unterhalb der Bestimmungsgrenze lag. 1,2-Dichlorbenzol gehört in der GWM Schrägstollen zu den dominierenden Chlorbenzolen, wobei das Fehlen weiterer Chlorbenzole ungewöhnlich ist. Aufgrund des Umstandes, dass für die benachbarte GWM FM1 aus derselben Probenahmekampagne ein identischer Chlorbenzolbefund vorliegt, könnte der Befund auch eine Querkontamination der Probe zurückgehen. Die PAK-Konzentrationen waren mit n.n. - 0,02 µg/l vergleichsweise gering. Im Juni 2015 wurde EDTA mit 0,9 µg/l und damit zum zweiten Mal in der bisherigen Messreihe oberhalb der Bestimmungrenze ermittelt (zuletzt im November 2013 mit 1,4 µg/l). Der hohe ph-wert und die Nachweise von Alkylphenolen sowie Spuren von an Chlorbenzolen, PAK und EDTA deuten weiterhin auf einen Einfluss der Deponie hin. In der Messstelle liegen in den Proben aus dem Jahr 2015 die folgenden Überschreitungen der Geringfügigkeitsschwellenwerte vor: Fluorid 0,86-0,93 mg/l (GFS-Wert 0,75 mg/l) Ammonium 23 mg/l (GFS-Wert 0,5 mg/l) Bor 1,0-1,1 mg/l (GFS-Wert 0,74 mg/l) Arsen µg/l (GFS-Wert 10 µg/l) Im Hinblick auf Bor und Arsen lässt sich nach wie vor nicht eindeutig entscheiden, inwieweit es sich um geogen erhöhte Konzentrationen handelt. - Anthropogenen Ursprungs ist der hohe Gehalt an Natriumhydroxid. Aber auch Fluorid und Ammonium sind wahrscheinlich auf eine Quelle aus dem Bereich des Gesamtstandortes Morgenstern zurückzuführen. 4 Ortho-Phosphat wurde im Zeitraum vor 2015 regelmäßig in geringen Konzentrationen (0,14-0,53 mg/l) nachgewiesen. Im Jahr 2015 lagen die Konzentrationen bei beiden Messungen unterhalb der Bestimmungsgrenze (<0,03 mg/l). Die in den vorangegangenen Jahren ungewöhnlich stark schwankende Konzentration an Zink war im Jahr 2015 gering. Inwieweit die relativ hohe Konzentration von Molybdän und die leicht erhöhte an Wolfram auf einen direkten Zusammenhang mit dem Stoffinventar des Deponiestandorts hinweisen, oder zumindest teilweise als indirekte Wirkung aus einer erhöhten Mobilität geogenen Molybdäns und Wolframs im stark alkalischen Milieu resultieren, ist nicht erkennbar. Wie im Kapitel 4 gezeigt wird, weist der hydraulische Gradient von GWM HI1 stets in Richtung der Grube Morgenstern (Messstelle Schrägstollen), so dass eigentlich keine 4 Es ist vorsichtshalber weiter die theoretische Möglichkeit zu berücksichtigen, dass ein Einfluss aus dem beim Messstellenbau eingesetzten Dämmer möglich ist. Ein solcher Effekt, der vom Hersteller für unwahrscheinlich gehalten wird, sollte sich aber inzwischen abgeschwächt haben.

25 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 25 von 45 Schadstoffzufuhr aus dem Grundwasser im Grubengebäude zu erwarten ist. - In der Zusammenschau ist aber nach wie vor eine Beeinflussung aus bis oberhalb des GW- Druckspiegels in der GWM HI1 angestauten Rückstaubereichen, z.b. in verstürzten Abbaukammern, nicht auszuschließen. Schließlich ist es, wie in /8/ ausgeführt, denkbar, dass über stauende Schichten im Auffüllungsmaterial der Bauschuttdeponie auch ein Zulauf von Deponiesickerwasser möglich ist. Die Messstelle Flammenmergel (GWM FM1), hatte bei der ersten Probenahme am mit ph 10,8 ebenfalls einen erhöhten ph-wert aufgewiesen. Er war allerdings nicht auf Natriumhydroxid zurückzuführen. Seit August 2013 lagen die Werte knapp oberhalb des neutralen Bereichs (2015: ph 7,4 und ph 7,2). Die anorganischen Parameter sind im Vergleich mit der Messstelle GWM HI1 weniger auffällig. Im direkten Vergleich sind die Konzentrationen an Sulfat, Hydrogencarbonat, Nitrat, Calcium sowie Magnesium höher und die Konzentrationen an Chlorid, Fluorid, Ammonium, Arsen, Bor, Kalium, Natrium sowie Molybdän geringer als in der GWM HI1. Bei der Messung im Dezember 2015 war gegenüber der bisherigen Messreihe ein starker Anstieg der Konzentration an Calcium sowie ein starkes Absinken des Wertes für Natrium und damit eine deutliche Veränderung des hydrochemischen Charakters festzustellen (vergleiche Abschnitt 3.1). Im Berichtzeitraum lagen die organischen Parameter mit Ausnahme der PAK (0,014 µg/l und 0,09 µg/l), der Chlorbenzole (<0,01 µg/l und 0,01 µg/l) und der Kohlenwasserstoffe (0,2 mg/l und <0,1 mg/l) unterhalb der Bestimmungsgrenzen der Analysenverfahren. Geringe PAK-Konzentrationen wurden bereits in der Vergangenheit vereinzelt gemessen, wobei das Stoffspektrum der jeweils oberhalb der Bestimmungsgrenze ausgewiesenen Einzelstoffe stark variiert und nicht auf eine gleichbleibende Quelle schließen lässt. Im Dezember wurde erstmalig im bisherigen Monitoring in der GWM FM1 ein Chlorbenzol oberhalb der Bestimmungsgrenze gemessen (1,2-Dichlorbenzol mit 0,1 µg/l). 1,2-Dichlorbenzol gehört in der GWM Schrägstollen zu den dominierenden Chlorbenzolen, wobei das Fehlen weiterer Chlorbenzole ungewöhnlich ist. Aufgrund des Umstandes, dass für die benachbarte GWM HI1 aus derselben Probenahmekampagne ein identischer Chlorbenzolbefund vorliegt, könnte der Befund auch eine Querkontamination der Probe zurückgehen bzw. ein messtechnischer Effekt sein. In der Messstelle liegen in den Proben aus dem Jahr 2015 die folgenden Überschreitungen der Geringfügigkeitsschwellenwerte vor: Zink µg/l (GFS-Wert 58 µg/l) Kohlenwasserstoffe <0,1 0,2 mg/l (GFS-Wert 0,1 mg/l) Die Ammonium-Konzentration lag im Juni 2015 oberhalb des Schwellenwertes der Grundwasserverordnung.

26 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 26 von 45 Im den letzten Berichten war darauf hingewiesen worden, dass aufgrund des Nachweises von EDTA, Kohlenwasserstoffen und PAK sowie erhöhten Sulfatgehalten und der Beobachtungen anhand des PIPER-Diagramms auch für den Flammenmergel ein Hinweis auf eine Beeinflussung durch Deponiesickerwasser vorliegen kann. Er zeichnet sich in der Regel hydrochemisch stärker als im Fall der Messstellen GWM Schrägstollen oder GWM HI1 ab. Wie im Fall des Hilssandsteins kommt als Pfad eine Beeinflussung aus Rückstaubereichen in verstürzten Abbaukammern aber auch über rückstauende Einbaubereiche im Deponiekörper (z.b. auch durch Bauabschnitt 2) in Betracht /1/. Bei der abschließenden Messung im Dezember 2015 fiel GWM FM1 hingegen in den hydrochemisch unauffälligen Bereich der Quellaustritte der Kreide. Hier bleibt abzuwarten, ob es sich um eine dauerhafte Veränderung des hydrochemischen Charakters oder temporäre Effekte handelt Grube Fortuna und weiteres Umfeld Die Grundwasserprobenahme aus dem Fortunaschacht II erfolgte auch im Jahr 2015 nach dem Abpumpen von 40 m³ Grundwasser. Es ist also, anders als bei den Probenahmen vor dem Beginn des jetzigen Monitorings, von repräsentativen Proben auszugehen. Das Wasser stammt mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit direkt aus dem Verbindungsstollen bzw. der dortigen Pumpenkammer. Hinsichtlich der anorganischen Parameter ist das Grundwasser aus dem Fortunaschacht durch eine hohe elektrische Leitfähigkeit, sehr hohe Konzentrationen an Sulfat und Kalium sowie relativ hohe Konzentrationen an Chlorid, Ammonium, Bor, Calcium und Natrium gekennzeichnet. Das Inventar organischer Verbindungen mit kontinuierlichen Nachweisen von Alkylphenolen, Chlorbenzolen, LCKW und EDTA gibt eindeutige Hinweise auf anthropogene Beeinflussungen und entspricht dem in der GWM Schrägstollen beobachteten Stoffspektrum. Überschreitungen der Geringfügigkeitsschwellenwerte lagen im Jahr 2015 bei folgenden Stoffen vor: Sulfat mg/l (GFS-Wert 250 mg/l) Ammonium 3,7-4,3 mg/l (GFS-Wert 0,5 mg/l) Bor 2,1 2,4 mg/l (GFS-Wert 0,74 mg/l) Vinylchlorid 2,5 4,9 µg/l (GFS-Wert 0,5 µg/l) PAK ohne Naphthalin 0,082-0,22 µg/l (GFS-Wert 0,2 µg/l) Fluoranthen 0,016 0,1 (GFS-Wert 0,025 µg/l) Zink, welches in der bisherigen Messreihe durchgehend oberhalb der Geringfügigkeitsschwelle lag, erreichte diese im Jahr 2015 nur im Juni (58 µg/l).

27 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 27 von 45 Die Konzentrationen an LCKW (5,4 8,9 µg/l) und Chlorbenzolen (0,11 0,36 µg/l) lagen an den Messterminen des Jahres 2015 im Mittel etwas niedriger als in 2014 (LCKW: 4,3 17,4 µg/l; Chlorbenzole: 0,353 0,46 µg/l). Im Mittel etwas gestiegen sind die Werte für Alkylphenole (aktuell: 0,1-0,33 µg/l; Vorjahr: n.n. - 0,13 µg/l) und EDTA (aktuell: 3,9-4,8 µg/l; Vorjahr: 3,5-4,7 µg/l). Die Gehalte an PAK (aktuell: 0,082-0,25 µg/l; Vorjahr: 0,144-0,155 µg/l) sind im Mittel praktisch gleich geblieben. Im Mai 2015 wurde mit 90 mg/l ein ungewöhnlich hoher DOC gemessen (Schwankungsbereich der Messreihe ohne diesen Wert 1,4 2,8 mg/l). Da an diesem Stichtag weder für den CSB noch für die übrigen organischen Parameter erhöhte Werte gemessen wurden, dürfte es sich bei diesem Wert um einen Ausreißer handeln. Wie die Anlage 3.3 zeigt, ist eine jahreszeitlich bedingte Konzentrationsänderung bisher nicht erkennbar. Die meisten Parameter zeigen im bisherigen Beobachtungszeitraum nur relativ geringe Schwankungen. Größere Konzentrationsschwankungen sind für die Parameter Arsen, LCKW und EDTA festzustellen. Die Parameter LCKW und EDTA zeigen unterschiedliche Ganglinien, wobei bei einem starken Anstieg der LCKW-Konzentration in der Regel ein Absinken der EDTA- Konzentration gegenübersteht. (vergl. Diagramme in Anl. 3.3). Nach derzeitigem Kenntnisstand ist die EDTA-Quelle in der Absickerung von Deponiesickerwasser aus der Deponie Morgenstern und die LCKW-Quelle im Bereich der Altlast Florentz anzunehmen. Die mit dem Deponiesickerwasser in das Grundwasser gelangende EDTA-Stoffmenge dürfte seit der Automatisierung der Sickerwasserförderung aus dem Sickerwasserschacht relativ gleichmäßig in das Grundwasser gelangen. Der Konzentrationsverlauf müsste demnach von der zeitlich mit dem Verlauf der Grundwasserneubildung schwankenden Verdünnung auf der Fließstrecke geprägt sein. Gleichzeitig ist aufgrund der Länge des Fließweges ein zeitlicher Versatz zu dem GW-Neubildungsgeschehen im Einzugsgebiet der Grube Morgenstern zu erwarten. Für die LCKW ist eine Abhängigkeit des temporären Quellterms von den Wasserspiegelschwankungen im Bereich des Grubengebäudes zu erwarten. Bei hohen Grundwasserspiegeln dürfte das eluierte belastete Volumen größer sein. Beim anschließenden Absinken des Wasserspiegels ist mit einem verstärkten Abströmen von belastetem Grundwasser aus gering durchströmten Bereichen (z.b. verstürzte Abbaukammern) zu rechnen. Der letzte Grundwasserhochstand vor dem temporären LCKW-Maximum im Fortuna II-Schacht im März 2014 lag im Juni 2013 und folgte auf eine Phase sehr hoher Niederschläge (siehe Abb. 4.1) und dürfte auch für das Absinken der EDTA- Konzentration am Fortuna II-Schacht in diesem Zeitraum verantwortlich sein. Vor dem temporären LCKW-Maximum im Fortuna II-Schacht im Juni 2015 lag der letzte GW- Hochstand Ende August 2014 vor (siehe Abb. 4.1). Es ergibt sich ein etwa gleichbleibender zeitlicher Versatz von 9-10 Monaten, der demnach in etwa der Fließstrecke Altlast Florentz-Fortuna II-Schacht entsprechen dürfte. Bei Annahme einer Fließstrecke Morgenstern Fortuna II-Schacht von ca. 4km ent-

28 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 28 von 45 spricht das einer mittleren Fließgeschwindigkeit von rund 5 km/a, was im Bereich des in /1/ abgeschätzten Fließgeschwindigkeitsintervalls (2,9-10,8 km/a) liegt. Die Befunde an den anderen Probenahmestellen im weiteren Umfeld, die auf den Umfang des Parameterpakets 2 (vgl. Abschnitt 2.1.2) untersucht wurden, sind in den Anlagen 2.1 bis 2.8 dargestellt. Neben den bereits besprochenen Parametern wurden Analysen auf EDTA, LCKW, Chlorbenzole und Arsen durchgeführt. Tabelle 3.1 gibt einen Überblick über die bisherigen Messwerte von EDTA in Oberflächenwasserproben. Abbildung 3.5 zeigt die Messwerte in Form von Ganglinien. Tabelle 3.1: Übersicht über die Ergebnisse (µg/l) der EDTA-Messungen in Probenahmestellen im weiteren Umfeld Id Probenahmestelle Probenahmekampagne Mrz. 14 Jun. 14 Sep. 14 Nov. 14 Mai 15 Jun. 15 Sep. 15 Dez. 15 Quellaustritt SE-lich Anna 5 Hoffnung Auslauf gusseisernes Rohr 1,3 1,3 1,1 1,4 1,8 1,7 1,3 1,9 Quellfassung S-lich Anna 7 Hoffnung <0,5 <0,5 <0,5 1,3 <0,5 <0,5 <0,5 8 Ablauf Anna Hoffnung 1,4 1,3 1,1 2,3 2,3 2,3 1,4 1,1 9 Teich ehemaliger Tagebau Anna 0,77 0,66 0,98 1,4 1,1 0,9 0,7 10 oberer Söhlenteich <0,5 <0,5 <0,5 12 Ablauf Schröderstollen <0,5 <0,5 <0,5 <0,5 0,85 1,4 0,6 0,6 14 Auslauf Teich Fortuna-Süd 3,9 0,97 0,97 0,81 2 1,5 1, NW-licher Teich Fortuna-Süd <0,5 <0,5 17 Zulauf Fortuna Teich <0,5 20 Mausebrunnen <0,5 0,35 25 <0,5 <0,5 32 Quellfassung S-lich Söhlenteich <0,5 <0,5 <0,5 1,3 <0,5 <0,5 <0,5 33 Pinge N-lich Tagebau Anna <0,5 <0,5 Krummbach am Ortseingang 34 Groß Döhren 0,92 0,92 Aufgrund der weiten Verbreitung von EDTA und ihren Verbindungen, insbesondere in Wasch- und Reinigungsmitteln kann es bei EDTA-Analysen im Spurenbereich leicht zu Störungen in Form einer Fremdkontamination der Proben kommen. Hierzu gehören ggf. auch laborbedingte Effekte. Einige Laboratorien verwenden nur speziell gereinigte und vorbereitete Gefäße. Einzelne Positivbefunde wie z.b. in der Quellfassung S-lich Anna Hoffnung (7) im Mai 2015, am Mausebrunnen (20) im Juni 2015 und der Quellfassung S-lich Söhlenteich im Mai 2015 sind daher als wenig aussagekräftig einzustufen. Kontinuierliche Positivbefunde sind für alle Probenahmestellen gegeben, die eine Verbindung zum Verbindungsstollen Fortuna-Morgenstern besitzen. Hierzu zählen die aktuellen Probenahmestellen Auslauf gusseisernes Rohr (6), Ablauf Anna Hoffnung (8), Teich ehemalige Tagebau Anna (9) und Auslauf Teich Fortuna Süd (14). Die Messwerte lagen in 2015 tendenziell etwas höher als im Vorjahr. Generell sind deutliche Konzentrationsschwankungen festzustellen, wobei die sich ergebenden Ganglinien hinsichtlich der Lage der Maxima und Minima zwar Ähnlichkeiten aber keine parallelen

29 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 29 von 45 Verläufe aufweisen. Im Auslauf des Teichs Fortuna Süd wurde der im März 2014 gemessene bisherige Höchstwert von 3,9 µg/l nicht mehr erreicht. Die einzige weitere Probenahmestelle mit kontinuierlichen Positivbefunden ist der Quellaustritt SE-lich Anna Hoffnung (5). Mit bis zu 37 µg/l liegen für diese Probenahmestelle weiterhin sehr hohe EDTA-Werte vor, die bisher nicht erklärt werden können. Da das Konzentrationsniveau weit oberhalb der in den eindeutig dem Grubengebäude zuzuordnenden Messstellen Fortuna II-Schacht und Ablauf Anna-Hoffnung liegt, ist eine lokale Quelle in Betracht zu ziehen. ABBILDUNG 3.5: GANGLINIEN DER EDTA-KONZENTRATIONEN IM OBERFLÄCHENWASSER UND QUELLAUSTRITTE OHNE DIE PROBENAHMESTELLEN MAUSEBRUNNEN (20) UND QUELLAUSTRITT SE-LICH ANNA HOFFNUNG (5). (MESSWERTE UNTERHALB DER BESTIMMUNGSGRENZE SIND MIT DER HALBEN BESTIMMUNGSGRENZE DARGESTELLT) Erstmals im Mai 2015 und dann bei allen folgenden Probenahmen wurde EDTA im Schröderstollen oberhalb der Bestimmungsgrenze gemessen. Die Messwerte lagen bist auf den Wert vom Juni 2015 (1,4 µg/l) nur knapp über der Bestimmungsgrenze. Generell ist die Möglichkeit eines begrenzten Abflusses von Wässern aus dem Bereich der Grube Morgenstern zur Ohleistrecke hin beim bisherigen Kenntnisstand nicht auszuschließen. Allerdings ist kein Umstand erkennbar, der im aktuellen Berichtzeitraum ggf. zu einem erhöhten Abfluss auf diesem Wege geführt haben könnte. Da die Positivbefunde im Schröderstollen mit dem Laborwechsel einhergingen ist auch ein labortechnischer Effekt nicht auszuschließen. Derzeit werden zusätzliche Grundwassermessstellen errichtet, von denen weitere Aufklärung zur Frage ggf. möglicher Ab-

30 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 30 von 45 flüsse von Grubenwässern der Grube Morgenstern zur Ohleistrecke bzw. zum Schröderstollen hin zu erwarten ist. In der Probe aus dem Mausebrunnen (20) vom Juni 2015 wurde mit 25 µg/l ein hoher EDTA-Wert gemessen. In den nachfolgenden Messungen lagen die Messwerte wieder unterhalb der Bestimmungsgrenze. Ein Zusammenhang dieses Befundes mit dem Grubengebäude Morgenstern-Fortuna ist aufgrund der Höhe des Messwertes unwahrscheinlich. EDTA hat sich als hilfreicher Indikator erwiesen. Vor dem Hintergrund des Befundes südöstlich Anna-Hoffnung sollte EDTA bei einem alleinigen Auftreten aber nicht überbewertet werden. Es ist eher ein deutlicher Hinweisgeber, jedoch kein hinreichender Beweis, solange nicht weitere Parameter das Bild bestätigen. Im Vergleich zum bisherigen Monitoring fällt auf, dass in 2015 keine Probenahmestelle kontinuierlich Messwerte unterhalb der Bestimmungsgrenze aufwies. Hier kann ein Zusammenhang mit dem Wechsel bei Labor und Probenehmer bestehen. Im Jahr 2015 erfolgten erstmals im Rahmen des Monitoring Positivbefunde für Chlorbenzole im Oberflächenwasser. Die Nachweise erfolgten im Auslauf Teich Fortuna-Süd (0,04 µg/l im Mai 2015 und 0,17 µg/l im September 2015), im Teich ehemaliger Tagebau Anna (0,06 µg/l im Dezember 2015) und im Ablauf Anna Hoffnung (0,03 µg/l im September 2015). In den übrigen Messungen an Probenahmestellen im weiteren Umfeld lagen die Konzentrationen an Chlorbenzolen unterhalb der Bestimmungsgrenze. Die Positivbefunde fallen alle auf Probenahmestellen, für die eine Verbindung mit den Grubenbauten Morgenstern Fortuna Anna-Hoffnung und somit mit der Altlast Florentz und der Deponie Morgenstern bestehen und stützen damit das bestehende Systemmodell. Allerdings schwanken die Verhältnisse der nachgewiesen Einzelstoffe bei allen Messstellen (inklusive Grundwasser) im Laufe des Monitoringzeitraums 2015 stark, was nicht plausibel erscheint. Überraschend sind auch die starken Schwankungen der Messwerte im Teich Fortuna-Süd, die stärker schwanken, als die im Fortuna II- Schacht gemessenen. Auch für diesen Parameter ist ein Zusammenhang der veränderten Messwerte mit dem Laborwechsel nicht auszuschließen. Die weitere Entwicklung bleibt abzuwarten. Die Arsenkonzentrationen der Probenahmestellen im weiteren Umfeld lagen im Jahr 2015 im Bereich <0,5-21 µg/l. Konzentrationen oberhalb der Geringfügigkeitsschwelle (10 µg/l) wurden kontinuierlich mit µg/l im Auslauf des Teichs Fortuna Süd (14), mit µg/l im Teich ehemaliger Tagebau Anna (9) und mit µg/l im Auslauf gusseisernes Rohr (6) gemessen. Geringe Arsengehalte wurden mit 5,3-7,2 µg/l in der Quellfassung S-lich Sölenteich (32) und mit 3,3-4,6 µg/l in der Quellfassung S-lich Anna Hoffnung (7) festgestellt. Die übrigen Probenahmestellen wiesen sehr geringe Werte auf (<0,5-1,7 µg/l). Aufgrund der bekannten geogen erhöhten Arsengehalte in den Neokom-Eisenerzen dürften die beobachteten Überschreitungen der Geringfügigkeitsschwellen auf die

31 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 31 von 45 Mobilisierung geogenen Arsens zurückgehen und können im Hinblick auf den Gesamtstandort Morgenstern als unauffällig eingestuft werden. Die Unterschiede der Proben hinsichtlich des Salzgehaltes sind im Wesentlichen anhand der Piper-Diagramme diskutiert worden. Es liegen nach wie vor in einzelnen Fällen auch Überschreitungen der Geringfügigkeitsschwellen für Sulfat und/oder Chlorid vor, die jedoch geogen bedingt sind und daher nicht weiter diskutiert werden (vgl. Prüfberichte in der Anlage). Ergänzend erfolgte an den Messstellen Quellaustritt SE-lich Anna Hoffnung (5) und Auslauf Teich Fortuna-Süd (14) zusätzlich eine Analytik auf die Parameterumfänge 7 und 8 (vergleiche Abschnitt 2.1.2). Die Analysenergebnisse sind hinsichtlich altlastenbürtiger Beeinflussungen als unauffällig einzustufen. Die Proben aus dem Quellaustritt SE-lich Anna Hoffnung (5) unterscheiden sich von dem Auslauf des Teichs Fortuna-Süd neben den bereits vorstehend diskutierten hydrochemischen Aspekten durch ein geringere Salinität, ein höheres Kalium-Natrium-Verhältnis, im Mittel etwas höhere und stärker schwankende Ammoniumkonzentrationen (0,04-0,83 mg/l gegenüber <0,05-0,11 mg/l im Auslauf Teich Fortuna-Süd), geringere Konzentrationen an Bor (0,28-0,4 mg/l gegenüber 2-2,7 mg/l im Auslauf Teich Fortuna-Süd) und Arsen (0,76-1,9 mg/l gegenüber mg/l im Auslauf Teich Fortuna-Süd), etwas höhere Konzentrationen an Nickel (8,3-8,4 µg/l gegenüber 2,9-4,7 µg/l im Auslauf Teich Fortuna-Süd) und einen höheren und stärker schwankenden chemischen Sauerstoffbedarf (CSB: < mg/l gegenüber <15-16 mg/l im Auslauf Teich Fortuna-Süd). Zusätzlich liegt für den Quellaustritt SE-lich Anna Hoffnung (5) ein einzelner positiver Bleibefund (7,2 µg/l) aus dem Juni 2015 vor, der knapp über der Geringfügigkeitsschwelle liegt (GFS: 7 µg/l). Die Tabelle 3.2 gibt auf der Basis der bisherigen Ergebnisse einen Überblick des Vorkommens erwiesener oder möglicher Indikator- bzw. Leitsubstanzen. Die nicht in der Tabelle aufgeführten Messstellen haben sich als unauffällig erwiesen. Hinsichtlich der Leitsubstanzen ist möglicherweise auch Arsen zu berücksichtigen, wenngleich es durch verschiedene geogene bzw. milieubedingte Prozesse in erhöhten Konzentrationen auftreten kann. In mehreren Umfeldmessstellen liegt die Arsenkonzentration zumindest zeitweilig oberhalb der Geringfügigkeitsschwelle von 10 µg/l. Neben dem Deponiesickerwasser und den GWM HI1 (28) und GWM FM1 (27) handelt es sich durchgehend um Messstellen die in direkten Kontakt mit dem Grubengebäude Morgenstern-Fortuna- Anna Hoffnung stehen. Im Berichtzeitraum wurde in den Messstellen Schrägstollen (26), GWM HI1 (28), Auslauf Teich Fortuna Süd (14), Teich ehem. Tagebau Anna (9)

32 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 32 von 45 und Auslauf gusseisernes Rohr (6) kontinuierlich der Geringfügigkeitsschwellenwert für Arsen erreicht oder überschritten. Tabelle 3.2: Qualitative Übersicht des Auftretens von Leitsubstanzen in den Messstellen des Monitorings Name Erwiesene oder mögliche Indikator- bzw. Leitsubstanzen LCKW EDTA Chlorbenzole Alkylphenole PAK Molybdän Wolfram Arsen >GFS 5 Quellaustritt SE-lich Anna Hoffnung X (x) 6 Auslauf gusseisernes Rohr X X Quellfassung südlich Anna 7 Hoffnung X X 8 Ablauf Anna Hoffnung X X (x) (x) 9 Teich ehem. Tagebau Anna X X X X 12 Ablauf Schröder Stollen X X X 14 Auslauf Teich Fortuna-Süd X X (x) X 20 Mausebrunnen X (x) 21 Deponiesickerwasser BA2 (x) X X X X X X X 22 Deponiesickerwasser BA1 X X X X X X X X 23 Luttenschacht (x) X (x) (x) (x) (x) (x) (x) 24 GWM Sohle 2 (x) (x) (x) (x) (x) 26 Schrägstollen X X X X X (x) X 27 GWM FM1 (Flammenmergel) (x) X (x) X X (x) (x) 28 GWM HI1 (Hilssandstein) X X X X X X X 29 Fortuna II-Schacht X X X X X X (x) 32 Quellfassung südlich Söhlenteich X X 33 Pinge N-lich Tagebau Anna (x) (x) 34 Krummbach (x) (x) = Befund aus früherer Kampagne Nicht dargestellt sind Tetrahydronaphthalin und Chlorphenole sowie BTXE-Aromaten, die nur im Quellbereich von Bedeutung sind. Die Tabelle 3.2 zeigt, wie in den vorhergehenden Kapiteln ausgeführt, für die Messstellen GWM Fortuna II-Schacht, GWM HI1 und GWM FM1 ein Auftreten mehrerer Indikatoren. Ansonsten sind lediglich für den Ablauf Anna Hoffnung (8), Teich ehem. Tagebau Anna (9), Ablauf Schröderstollen (12) und dem Auslauf Teich Fortuna-Süd (14) mehr als zwei Indikatoren nachweisbar. In den Messstellen Ablauf Anna Hoffnung (8), Teich ehem. Tagebau Anna (9), Auslauf Teich Fortuna-Süd (14) wurden im Berichtzeitraum auch Chlorbenzole nachgewiesen die als deutlicher Hinweis auf einen Zusammenhang mit dem Gesamtstandort Morgenstern zu werten sind. Diese Beobachtungen sind ein weiteres Indiz, dass der Grundwasserabstrom von Morgenstern zumindest zu großen Teilen über die Verbindungsstrecke und den Teich im Tagebau Fortuna-Süd erfolgt. Darüber hinaus deutet sich eine Beeinflussung des Grundwassers im Grubengebäude Anna Hoffnung an. Der in der Vergangenheit als starkes Argument gewertete Parameter EDTA wurde im Jahr 2015 mit einer Ausnahme in allen Messstellen zumindest temporär nachgewiesen 5. Er ist daher aktuell nur bei kontinuierlichen Positivbefunden als mögliches Indiz 5 Dieser Befund ist vor dem Hintergrund des Laborwechsels mit Vorbehalt zu sehen.

33 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 33 von 45 für einen Zusammenhang mit dem Gesamtstandort Morgenstern zu werten. Die kontinuierlich hohen EDTA-Konzentrationen in dem ansonsten unauffälligen Quellaustritt SE-lich Anna Hoffnung (5) belegen jedoch das Vorhandensein zumindest einer weiteren EDTA-Quelle im Untersuchungsgebiet. Die Interpretation einer Beeinflussung allein auf der Basis z.b. von EDTA oder auch potentiell geogener Parameter wie Molybdän und Arsen ist daher als sehr unsicher einzustufen und bedarf der Validierung durch weitere Beobachtungen und möglichst zusätzlicher Indikation durch andere Substanzen. Gleichwohl sind die in der Tabelle 3.2 aufgeführten Befunde als wichtige Hinweise und Veranlassung für weiteres Monitoring zu werten.

34 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 34 von 45 4 Ergebnisse der Grundwasserspiegelmessungen Die Ergebnisse der mittels Datenloggern durchgeführten Grundwasserdruckspiegelmessungen in den Messstellen GWM FM1, GWM HI1, GWM Schrägstollen, GWM Sohle 2, GWM PS1 und Schacht Fortuna II sind in Abbildung 4.1 als Ganglinien im Vergleich zum Verlauf der mittleren Tagestemperatur und dem Niederschlag dargestellt. ABBILDUNG 4.1: ÜBERBLICK ÜBER DIE ERGEBNISSE DER WASSERSPIEGELMESSUNGEN IM VERGLEICH ZUR MITTLEREN TAGESTEMPERATUR UND ZUM NIEDERSCHLAG (DWD STATION LIEBENBURG-OTHFRESEN)

35 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 35 von 45 Während des Monitorings 2015 erfolgte nach Auskunft der Wessling GmbH keine Kalibrierung der Datenlogger/Drucksonden. Bei der vor dem Beginn des Monitorings durchgeführten Auslesung/Kalibrierung der Datenlogger/Drucksonden wurde dem Logger in GWM FM1 durch einen Eingabefehler ein 8m zu niedriger Bezugswert vorgegeben. Dies wurde bei der Auswertung der Monitoringdaten korrigiert. Im Rahmen des Einbaus und der Inbetriebnahme der Datenfernübertragung an den Messstellen Schrägstollen und Fortuna II-Schacht wurde am eine Kalibrierung der Datenlogger in diesen Messstellen durchgeführt. Die durch die Kalibrierung ausgeglichene Drift der Datenlogger betrug 0,07 m am Schrägstollen und 0,05 m am Fortuna II-Schacht. Die Grundwasserganglinien in den beobachteten Messstellen reagieren relativ schnell auf das Niederschlagsgeschehen. Als Folge der geringen Niederschläge im November 2014 lagen die Grundwasserstände zu Beginn des Jahres 2015 relativ niedrig. Als Folge der höheren Niederschläge im Dezember 2014 und im Januar 2015 war im Januar bis Februar 2015 ein deutlicher Anstieg zu verzeichnen, dem als Folge der geringen Niederschläge im Februar und in der ersten Hälfte des März 2015 ein leichtes Absinken folgte. Die Niederschläge Ende März/Anfang April 2015 führten noch einmal zu einem Anstieg der Grundwasserdruckspiegel, die dann bis Mitte August im wesentlichen fielen (Ausnahme: GWM FM1 zeigte kurzzeitig im Juli einen erhöhten Druckspiegel). Erst ab Mitte Mai war ein deutlicher Anstieg der Grundwasserdruckspiegel als Folge anhaltender Niederschläge zu verzeichnen, der in der Messstelle GWM FM1 Ende Juli sein Maximum erreichte. Ende August bis Ende November 2015 fielen dann höhere Niederschläge, die für einen Anstieg der Grundwasserdruckspiegel zum Jahresende hin sorgten. Die Dynamik der Druckspiegelganglinien ist in GWM HI1 und den im Grubengebäude stehenden Messstellen GWM Sohle2, Schrägstollen und Fortuna II-Schacht am geringsten. Die Ganglinie GWM HI1 verläuft den Messstellen im Grubengebäude weitgehend parallel und liegt durchgehend oberhalb der Messstelle Schrägstollen. Die Ganglinie der GWM Sohle 2 löst sich im Januar 2015 von der Ganglinie Schrägstollen und verläuft über den größten Teil des Jahres 2015 deutlich höher. Erst zum Jahresende hin ist wieder eine weitgehende Annäherung an die Ganglinie Schrägstollen zu beobachten. Im Rahmen der Leichtphasenentnahme aus GWM Sohle 2 wurde am ein Leichtphasendruckspiegel von 62,32m u. OK Schutzrohr bei einer Leichtphasenschichtdicke von 1,51m gemessen, was bei einer Leichtphasendichte von 0,8g/cm³ einem Grundwasserdruckspiegel ohne Öl von ca. 198,40m entspricht. In der GWM Schrägstollen wurde zum gleichen Zeitpunkt ein GW-Druckspiegel von 198,67mNN gemessen, was im Anbetracht der Ungenauigkeiten in etwa dem Druckspiegel in GWM Sohle 2 entsprach. Die Ergebnisse der Drucksondenmessungen in 2015 in GWM Sohle 2 sind demnach unplausibel. Bei Gelegenheit sollte eine Kontrolle und Kalibrierung der Drucksonde in GWM Sohle 2 durchgeführt werden. In Abbildung 4.2 sind die Grundwasserdruckspiegel in den Messstellen Schrägstollen und Fortuna II-Schacht als Korrelationsdiagramm dargestellt. Wie bereits in /1/ diskutiert, zeigt sich eine lineare Abhängigkeit, wobei die Steigung der Regressionsgeraden

36 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 36 von 45 proportional zur hydraulischen Durchlässigkeit des Verbindungsstollens Morgenstern Fortuna ist. Im Diagramm sind die die vorhandenen Loggerdaten in Zeiträume entsprechend den hydrologischen Jahren gegliedert und jeweils jahresbezogene Regressionsgeraden dargestellt worden. Die Steigung der Regressionsgeraden für den Zeitraum ab dem ist mit 0,5063 etwas geringer als im Vorjahr (0,5241) und zeigt den niedrigsten Wert der bisherigen Messreihe. In der ersten Jahreshälfte ( ) lag die Steigung der Regressionsgeraden mit 0,46 noch niedriger. Die Regressionsgerade für die Messwerte im anschließenden Zeitraum zeigt hingegen mit 0,5612 eine unauffällige Steigung im Bereich des Wertes für das Jahr Es scheint demnach keine dauerhafte Veränderung vorgelegen zu haben. ABBILDUNG 4.2: KORRELATIONSDIAGRAMM DER GRUNDWASSERDRUCKSPIEGEL IN DEN MESSSTELLEN FORTUNA II-SCHACHT UND SCHRÄGSTOLLEN GEGLIEDERT NACH HYDROLOGISCHEN JAHREN. ÜBERBLICK ÜBER DIE ERGEBNISSE DER WASSERSPIEGELMESSUNGEN FÜR DIE EINZELNEN HYDROLOGISCHEN JAHRE SIND REGRESSIONSGERADEN, FORMELN UND BESTIMMTHEITSTMAßE ANGEGEBEN. FÜR DIE LETZTEN 3 JAHRE SIND ZUSÄTZLICH DIE DATENPUNKTE DARGESTELLT Die Steigung der Regressionsgeraden in Abbildung 4.2 wird bei konstanten Abflussbedingungen des Fortunasystems maßgeblich von der Durchlässigkeit der Verbindungsstrecke und von dem Verhältnis der Grundwasserneubildung in den Grundwassereinzugsgebieten Fortuna und Morgenstern geprägt. Gegen eine Verringerung der Durch-

37 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 37 von 45 lässigkeit der Verbindungsstrecke als Ursache für die relativ geringe Steigung der Regressionsgerade 2015 spricht die deutlich höhere Steigung des anschließenden Zeitraums. Die Ursache ist daher in einem zeitweilig unterschiedlichen Verlauf der Grundwasserneubildung in den Einzugsgebieten Morgenstern und Fortuna zu vermuten, zum Beispiel einer temporär erhöhten Grundwasserneubildung im Bereich Morgenstern, die im Zusammenhang mit den Baumaßnahmen auf der Deponie Morgenstern aufgetreten sein könnte (Rodungsarbeiten, Entfernen der Vegetationsschicht). Im Vergleich des aktuelle Zustands mit den in Abbildung 4.3 dargestellten Daten aus dem Jahr 1972 (Steigung der Regressionsgeraden 0,9474) wird eine deutliche Verschlechterung der Durchlässigkeit erkennbar. 193 Wsp. Fortuna-Schacht (mnn) y = 0,9474x + 9,9806 R 2 = 0, Wsp. Schrägstollen (mnn) ABBILDUNG 4.3: RELATION DER GW-DRUCKSPIEGEL IN DEN MESSSTELLEN SCHRÄGSTOLLEN UND FORTUNA-SCHACHT NACH MESSUNGEN IM RAHMEN DES 1972 DURCHGEFÜHRTEN PUMPVERSUCHS NEBST LINEARER REGRESSION (DATEN AUS /2/ ENTNOMMEN). Nach dem Gesetz von DARCY gilt für die Grundwasserströmung in porösen Medien: Q = i k f A mit Q : Grundwasserdurchflussrate i : Gradient k f : Durchlässigkeitsbeiwert A : Durchtrittsfläche Unter der Annahme, dass die hydraulische Durchlässigkeit im verbrochenen Teil der Verbindungsstrecke im Wesentlichen dem DARCY-Gesetz folgt und dass der Gradient i proportional der Druckspiegeldifferenz Fortuna II-Schacht/Schrägstollen ist, lassen sich die Änderungen der Druckspiegeldifferenz Fortuna II-Schacht/Schrägstollen prognostisch für veränderte hydraulische Durchlässigkeiten (bzw. Transmissivitäten T) berechnen. Ausgehend von den Messwerten aus dem Zeitraum (Druckspiegeldifferenz Fortuna II-Schacht/Schrägstollen 1,80-5,45m) wurden für eine schrittweise Verringerung der Durchlässigkeit der Verbindungsstrecke Regressionsgeraden berechnet und in Abbildung 4.4 dargestellt. Die Schwankungen der Steigungen der in Abbildung 4.2 dargestellten Regressionsgeraden würden im Vergleich zu Abbildung 4.4 auf Schwankungen der hydraulischen

38 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 38 von 45 Durchlässigkeit in der Größenordnung von +10% und -30% hindeuten. Da kurzfristige Schwankungen der hydraulischen Durchlässigkeit in dieser Größenordnung unplausibel sind, muss es sich hierbei um andere Einflussfaktoren wie z.b. Schwankungen im Verhältnis der Grundwasserneubildungsraten Morgenstern/Fortuna und damit eine Unschärfe des Verfahrens handeln. Demnach wären nur starke Verringerungen der hydraulischen Durchlässigkeit (> 30 %) im Korrelationsdiagramm kurzfristig feststellbar. Die Werte 11/ /2015 liegen innerhalb dieses Schwankungsbereichs. Im Hinblick auf den Zustand im Jahr 1972 (Abbildung 4.3) wurde durch Iterationsrechnungen abgeschätzt, dass die Verringerung der Steigung der Regressionsgeraden von 1972 bis einer Verringerung der hydraulischen Durchlässigkeit der Verbindungsstrecke auf rund 1/12 (Faktor 0,083) entspricht. Zur Veranschaulichung der Auswirkungen einer weiteren Verringerung der hydraulischen Durchlässigkeit der Verbindungsstrecke auf den Druckspiegel im Stollensystem der Grube Morgenstern ist in Abbildung 4.4 der Schwankungsbereich des Grundwasserdruckspiegels in der Messstelle Fortuna II-Schacht (Zeitraum ) grau hinterlegt. ABBILDUNG 4.4: DIAGRAMM ZUR ABSCHÄTZUNG DER ZU ERWARTENDEN VERÄNDERUNGEN DER STEIGUNG DER REGRESSIONSGERADEN IM KORRELATIONSDIAGRAMM FORTUNA II-SCHACHT/SCHRÄGSTOLLEN ALS FOLGE EINER VERÄNDERUNG DER HYDRAULISCHEN DURCHLÄSSIGKEIT DER VERBINDUNGSSTRECKE FORTUNA-MORGENSTERN (ANNAHMEN: DIE HYDRAULISCHE DURCHLÄSSIGKEIT LÄSST SICH NACH DEM DARCY-GESETZ BESCHREIBEN UND DIE DIFFERENZ WSP. FORTUNA/WSP. SCHRÄGSTOLLEN IST PROPORTIONAL ZUM HYDRAULISCHEN GRADIENTEN I)

39 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 39 von 45 Bei gleichbleibenden Wasserständen in der Messstelle Fortuna II-Schacht wären demnach bei einer Verringerung der hydraulischen Durchlässigkeit der Verbindungsstrecke um 50% ein maximaler Grundwasserdruckspiegel von ca. 212 mnn im Schrägstollen zu erwarten. Eine Verringerung der hydraulischen Durchlässigkeit auf 10% des heutigen Wertes würde demnach einen maximalen Grundwasserdruckspiegel von ca. 255 m NN im Schrägstollen nach sich ziehen, falls nicht andere Wegsamkeiten aktiv werden und für einen zusätzlichen Abfluss der Grundwasserneubildung im Einzugsgebiet Morgenstern sorgen. Dieses Niveau würde etwa demjenigen entsprechen, dass für die Zeit vor dem Auffahren der Grube Morgenstern vermutet wird. Eine dämpfende Wirkung ist von der derzeit laufenden Oberflächenabdichtung der Deponie zu erwarten, falls das auf der Oberflächenabdichtung ablaufende Wasser in einen Bereich außerhalb des Grundwassereinzugsgebiets Morgenstern abgeleitet wird. Unabhängig von der hydraulischen Durchlässigkeit des Verbindungsstollens würde auch ein weiterer Anstieg des Wasserdruckspiegels im Bereich der Grube Fortuna zu einem Anstieg des Grundwasserdruckspiegels im Bereich des Schrägstollens führen. Unter den getroffenen Annahmen (die hydraulische Durchlässigkeit der Verbindungsstrecke lässt sich durch das DARCY-Gesetz beschreiben und die Differenz Fortuna II- Schacht/Schrägstollen ist proportional i) kann aus der Schwankungsbreite der Differenz der Wassersspiegel der Messstellen im Fortuna II-Schacht und Schrägstollen auf die temporären Schwankungen des von Morgenstern nach Fortuna fließenden Grundwasservolumenstroms geschlossen werden. Das Verhältnis der maximalen zur minimalen Druckspiegeldifferenz Fortuna II-Schacht/Schrägstollen entspricht unter diesen Bedingungen dem Verhältnis von maximalen und minimalen Grundwasservolumenstrom. Der maximale temporäre Volumenstrom in der Verbindungsstrecke dürfte im Zeitraum demnach dreimal so groß sein wie der minimale. Im Jahr 2015 betrug das Verhältnis maximaler zu minimaler Volumenstrom nur rund 1,6, was eine Folge der relativ niedrigen GW-Druckspiegelmaxima im Schrägstollen ist.

40 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 40 von 45 5 Ergebnisse der Abflussmessungen Schröderstollen Aufgrund einer veränderten Führung der aus dem Schröderstollen zu Tage tretenden Grubenwässer wurde das für die Messung der Abflussmengen im Dezember 2008 von der TU Braunschweig eingerichtete Messwehr Schröderstollen im Winter 2013/2014 in den Schröderstollen verlegt. Die Montagearbeiten wurden von der ARGE Schröderstollen durchgeführt. Abbildung 5.1 zeigt das Messwehr an seiner neuen Position im Schröderstollen. Bei dem Messwehr handelt es sich um ein 60 -Messwehr. Die Wasserstände im Messwehr werden mit einer Drucksonde mit Datenlogger gemessen (SEBA Dipper-3). Die Messfrequenz beträgt derzeit 6 Stunden. Abbildung 5.2 zeigt die aus den Wasserstandsmessungen berechneten Abflussmengen im Vergleich zum Niederschlagsverlauf und zum Temperaturverlauf. Bis zum Mai 2015 ist ein deutlicher Zusammenhang zwischen Niederschlag und Abfluss zu erkennen. Nach einer Unterbrechung der Messungen im Zeitraum Mitte Mai bis Mitte Juni 2015 sind nur noch geringe Reaktionen auf das Niederschlagsgeschehen zu erkennen. Lediglich ein Starkregenereignis im August und größere Regenfälle im November 2015 pausen sich noch schwach in der Messkurve durch. Ein sehr starker Anstieg der Messkurve Anfang Dezember lässt sich hingegen nicht aus dem Niederschlagsverlauf plausibilisieren. ABBILDUNG 5.1: MESSWEHR SCHRÖDERSTOLLEN NACH DEM UMSETZEN Am wurde der Logger ausgelesen und eine Beprobung des Abflusses durchgeführt. im Probenahmeprotokoll wird der Abfluss mit ca. 120l/min geschätzt. Aus den Messwerten der Drucksonde berechnet sich ein Abfluss von 195 l/min. Wir empfehlen eine Überprüfung, Reinigung und Neukalibrierung des Druckaufnehmers/Loggers durchzuführen. Hierbei sollte auch geprüft werden, ob der Druckauf-

41 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 41 von 45 nehmer in der Wassersäule positioniert ist oder ober er ggf. durch Sedimentablagerungen gestört wird. Der Jahresabfluss für das hydrologische Jahr 2015 ( ) errechnet sich auf Basis des Mittelwerts der vorliegenden Messwerte zu rund m³. ABBILDUNG 5.2: ABFLUSSKURVE DES SCHRÖDERSTOLLEN NACH DEN MESSWERTEN DES DATENLOGGERS IM VERGLEICH ZUR MITTLEREN TAGESTEMPERATUR UND ZUM NIEDERSCHLAG (DWD STATION LIEBENBURG- OTHFRESEN)

42 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 42 von 45 6 Zusammenfassendes Fazit Das Grundwassermonitoring wird in seinem jetzigen Umfang mit leichten Modifizierungen seit nunmehr zweieinhalb Jahren durchgeführt. Es umfasste im Jahr Mess- und Probenahmestellen, die sich über das Untersuchungsgebiet mit den ehemaligen Gruben Morgenstern und Fortuna verteilen. Der größte analytische Untersuchungsaufwand konzentriert sich auf den Bereich der Grube Morgenstern mit den dortigen Grundwassermessstellen sowie den Schacht Fortuna. In den übrigen Messstellen, Quellen und Oberflächengewässern wird neben der Analyse zur hydrochemischen Charakterisierung gezielt auf Indikatorsubstanzen untersucht. Der Grundwasserdruckspiegel durchlief zu Beginn des Berichtzeitraums ein temporäres zweigipfeliges Maximum, welches im Vergleich zu den vorangegangenen Jahren jedoch relativ niedrig ausfiel. Der Vergleich der Grundwasserdruckspiegel im Bereich der Grube Morgenstern und des Fortuna II-Schachts gibt keine Hinweise auf eine signifikante Verschlechterung der hydraulischen Durchlässigkeit der Verbindungsstrecke. Temporäre Unregelmäßigkeiten dürften auf Veränderungen im Verhältnis der Grundwasserneubildungsraten im Bereich der Deponie Morgenstern zurückgehen. Der hydraulische Gradient weist an der Messstelle GWM HI1 weiterhin klar in Richtung des Grubengebäudes. Hinweise auf eine zeitweilige Potentialumkehr liegen nicht vor. Nach allen bisherigen Ergebnissen erfolgt die wesentliche Emission von der Grube Morgenstern über den Verbindungsstollen Richtung Grube Fortuna. Nach der hydraulischen Bilanzierung erfolgt der Ablauf über den Fortuna Teich /1/. Für diese Interpretation spricht nach wie vor auch der hydrochemische Befund, wie er sich aus den Darstellungen im Piper-Diagramm ergibt. Hinzu kommen die Ergebnisse der Untersuchung auf Leitsubstanzen wie z.b. LCKW, Chlorbenzole oder den Komplexbildner EDTA. Der Quellbereich der Deponie Morgenstern ist vor allem durch EDTA, Chlorbenzole und die in hohen Konzentrationen vorkommenden Refraktärmetalle sowie Spuren des seltenen Metalls Rhenium gekennzeichnet. Die breit angelegte Untersuchung auf ausgewählte Refraktärmetalle und Rhenium in Grundwasssermessstellen, Quellaustritten und Oberflächengewässern erbrachte lokal positive Befunde für Molybdän und untergeordnet Wolfram, lässt jedoch wie bereits im Vorjahr keinen eindeutigen Kausalzusammenhang zwischen der Deponie Morgenstern und diesem Befunden erkennen. Es besteht die Möglichkeit, dass zumindest stellenweise geogen erhöhte Konzentrationen auftreten. Nachdem sich die Zusammensetzung des Grundwassers in GWM HI1 im Jahr 2014 hinsichtlich ph-wert und elektr. Leitfähigkeit allmählich in Richtung der geogen zu erwartenden Verhältnissen zu entwickeln begann, lagen im Jahr 2015 wieder die vorher beobachteten stark alkalischen Verhältnisse vor. Ungeachtet des weiterhin kontinuierlich auf das Stollensystem der Grube Morgenstern gerichteten hydraulischen Gradienten liegen in Form des deutlich alkalischen ph-werts und Spuren von altlastentypi-

43 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 43 von 45 scher Stoffe wir Chlorbenzolen, PAK und Alkylphenolen weiterhin Hinweise auf eine Beeinflussung dieser Messstelle durch den Standort Morgenstern vor. Das Grundwasser in der Messstelle GWM FM1 hat sich hinsichtlich seines hydrochemischen Charakters in Richtung auf die geogen zu erwartenden Verhältnisse entwickelt und lag im Dezember 2015 erstmals in dem in Quellaustritten beobachteten Bereich. Vor allem für GWM HI1 ist eine Beeinflussung aus Rückstaubereichen in verstürzten Abbaukammern der Grube Morgenstern in Betracht zu ziehen. Daneben ist es denkbar, dass über stauende Schichten im Auffüllungsmaterial der Deponie ein Zulauf von Deponiesickerwasser möglich ist. Aufgrund der wachsenden Beobachtungsreihen lassen sich erste Rückschlüsse auf die Dynamik der Schadstofffreisetzung im Bereich des Gesamtstandortes Morgenstern ziehen. Die an der Messstelle Fortuna II-Schacht für den Parameter LCKW beobachtete Dynamik deutet auf die zu erwartende Abhängigkeit der Schadstoffreisetzung aus der Altlast Florentz von den Schwankungen des Grundwasserspiegels im Grubengebäude Morgenstern hin. Ein zeitlicher Versatz von 9-10 Monaten zwischen den LCKW- Peaks in der Messstelle Fortuna II-Schacht zu GW-Hochständen deutet auf eine mittlere Fließgeschwindigkeit von rund 5 km/a in der Verbindungsstrecke hin, welche im Bereich des in /1/ abgeschätzten Fließgeschwindigkeitsintervalls liegt. Für eine weitere Klärung der Situation sind nach wie vor die bereits in /1/ und /4/ vorgeschlagenen Messstellen zu empfehlen, die sich zum Teil bereits in der Errichtung befinden.

44 Projekt Monitoring Gesamtstandort Morgenstern, Bericht v Seite 44 von 45 7 Empfehlungen für das weitere Vorgehen Das durch das hydrochemische Monitoring gewonnene Bild hat sich mit der jetzt durchgeführten Kampagne weiter stabilisiert. Insgesamt zeigt das System mit einzelnen Ausnahmen bisher eine eher geringe Dynamik. Hinsichtlich der hydrochemischen Parameter wird die Interpretierbarkeit der dynamischen Prozesse durch die Probenahmefrequenz begrenzt. Um weitere Informationen insbesondere zur Frage der Abhängigkeit der Hydrochemie des Grundwassers im Schrägstollen von Niederschlagsereignissen zu erhalten, empfehlen wir, in dieser Messstelle eine quasikontinuierliche Messung der elektrische Leitfähigkeit mittels Multiparametersonde und Datenlogger einzurichten. Die bereits im Spurenbereich relevanten organischen Parameter Chlorbenzole, EDTA und PAK können erfahrungsgemäß in Folge von Laborwechseln schwanken und so die Signifikanz der Ergebnisse schwächen. Zur Verbesserung der Kontinuität und damit der Aussagekraft der Messwerte sollte die ggf. gesonderte Vergabe dieser Analysen für einen längeren Zeitraum (5 Jahre) und die obligate Verwendung speziell vorgereinigter Probengefäße erfolgen. Unsere Erfahrungen mit dem Monitoring von Deponiestandorten zeigen, dass ein tiefergehendes Verständnis der beobachteten Systemdynamik erst nach längerer Monitoringdauer bzw. auf breiterer Datenbasis möglich wird. Daher empfehlen wir das hydraulische und das hydrochemische Monitoring bis auf weiteres im bisherigen Umfang fortzuführen und die in Errichtung befindlichen Grundwassermessstellen kurzfristig einzubeziehen. Mit Vorliegen der Ergebnisse 2016 sollte eine Modifizierung des Monitoringprogramms geprüft werden. Dr. Guido Pelzer (Dipl.-Geol.) Joachim Peter (Dipl.-Min.)