Die Braunkohlefolgelandschaft in Sachsen und ihre Integration in das natürliche Gewässersystem

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1 Martin Socher//Frank Sander/Frank Herbst Die Braunkohlefolgelandschaft in Sachsen und ihre Integration in das natürliche Gewässersystem Die Regionen Mitteldeutschland und die Lausitz waren bis 1989 mit bis zu 310 Mio. Tonnen jährlicher Rohbraunkohlegewinnung eine der bedeutendsten Braunkohlenbergbauregionen der Welt. Heute werden nur noch 80 Mio. Tonnen pro Jahr gefördert. Zurückgeblieben sind stark veränderte und künstlich geschaffene Gewässer, die in die natürliche Gewässerlandschaft integriert werden müssen. Dabei kommt dem Sanierungsbergbau eine herausragende Rolle zu. 1. Braunkohlenförderung 1998 und 2008 Die Braunkohle war die wichtigste Energiequelle in der DDR. Bis zu 310 Mio. Tonnen wurden jährlich gefördert [1]. Nach der Wiedervereinigung sank der Bedarf an Rohbraunkohle und Briketts drastisch. Die Stilllegung des überwiegenden Teils der Tagebaue, Brikettfabriken und Kokereien war die Folge. Im Jahr 2008 wurden in beiden Revieren nur noch ca. 80 Mio. Tonnen Braunkohle gefördert [2], die fast vollständig in fünf modernisierten oder neu errichteten Braunkohlekraftwerken verstromt wurde. Die nahezu gleichzeitige Stilllegung einer großen Tagebauanzahl führte zu einem enormen Bedarf zur Rekultivierung und Wiedernutzbarmachung bergbaulich genutzter Areale, der durch vorhandene Rekultivierungsrückstände aus der Zeit vor 1990 zusätzlich erhöht wurde. Der Sanierungsbergbau erhielt daher einen bedeutenden Stellenwert. Hauptziel des Sanierungsbergbaus ist die Herstellung eines ausgeglichenen, sich weitgehend selbst regulierenden Wasserhaushaltes [3] und die Wiedernutzbarmachung [4] der in Anspruch genommenen Flächen. Voraussetzung dafür ist die Herstellung der Standsicherheit der Böschungen, die Wiederauffüllung des Grundwasserdefizits, die Flutung der Bergbaufolgeseen, die Herstellung der erforderlichen Wasserbeschaffenheit in den Bergbaufolgeseen und den bergbaulich beeinflussten Fließgewässern sowie die Rekultivierung der bergbaulich genutzten Böden. Lausitzer Revier Im Lausitzer Revier ging die Braunkohlenförderung von 195 Mio. t im Jahr 1989 auf 58 Mio. t im Jahr 2008 zurück. Langfristig wird eine Fördermenge von ca. 60 Mio. t erwartet, so dass der Vorrat der aktiven Tagebaue etwa für die nächsten 40 Jahre ausreicht. Die Lagerstätten der Lausitz enthalten Braunkohlenvorräte von mehr als 12 Mrd. t, von denen aber momentan nur 30 % als wirtschaftlich gewinnbar gelten [2]. Mitteldeutsches Revier Im Mitteldeutschen Revier sank die Fördermenge von 106 Mio. t im Jahr 1989 auf ca. 20 Mio. t im Jahr Auch hier wird davon ausgegangen, dass dieses Abbauniveau in der nahen Zukunft stabil erhalten bleibt. Die Reichweite der Vorräte der aktiven Tagebaue beträgt etwa 35 Jahre. Die Lagerstätten in Mitteldeutschland umfassen ca. 10 Mrd. t Braunkohle. Nur 20 % des Vorrates gelten als wirtschaftlich gewinnbar [2]. Aktiver Braunkohlenbergbau in Sachsen Von 25 aktiven sächsischen Tagebauen im Jahr 1990 wurden 21 stillgelegt, und ein Tagebau gestundet, so dass gegenwärtig noch 3 Tagebaue in der Lausitz und in Mitteldeutschland aktiv sind. Der zurzeit gestundete Tagebau Reichwalde wird vorraussichtlich 2010 die Förderung wieder aufnehmen und zukünftig bis zu 14 Mio. t Braunkohle pro Jahr fördern. Die sächsischen Tagebaue fördern ca. 33 Mio. t Braunkohle pro Jahr, so dass die Gesamtmenge mit Reichwalde in Sachsen ca. 45 bis 47 Mio. t. Rohbraunkohle betragen wird. 2. Wesentliche Umweltwirkungen des Braunkohlentagebergbaus 2.1. Grundwasser Der Braunkohlentagebau ist von gravierenden Eingriffen in Umwelt und Landschaft geprägt. Es erfolgt eine Absenkung des Grundwasserspiegels bis unter das Kohleflöz, um die Braunkohle abbauen zu können. Der entstehende Grundwasserabsenkungstrichter hat je nach anstehender Geologie und der vorhandenen Grundwasserleiter verschiedene Ausdehnung (Kapitel 6). Die geologisch vorhandenen Strukturen von Grundwasserleitern und -stauern wird zerstört, so dass eine vertikale Verbindung zwischen verschiedenen Grundwasserleitern hergestellt wird Fließgewässer Die Fließgewässer innerhalb der Abbauzone des Bergbaus werden durch Verlegung und Ausbau in ihrer morphologischen und biologischen Qualität erheblich beeinflusst (Kapitel 5). Auch das Abflussregime der Fließgewässer wird deutlich verändert. Beispielsweise durch die zusätzliche Ein 10 WASSER UND ABFALL

2 leitung der Sümpfungswässer oder durch die Unterbrechung des Kontaktes zwischen Grund- und Oberflächenwasser innerhalb des Grundwasserabsenkungstrichters. Dies führt zu häufigem Trockenfallen kleiner bis mittelgroßer Fließgewässer, weil dann nur noch der Niederschlagsabfluss des Einzugsgebiets in den Fließgewässern abfließt. Erfolgt die Flutung der Bergbaufolgeseen aus der Vorflut, dann wird während dieser Phase ein hoher Anteil des Vorflutwassers dem Gewässer entzogen, so dass die hydrologische Situation hier angespannt ist Halden und Kippen Vor der Förderung der Braunkohle müssen die über der Kohle befindlichen Substrate, der Abraum, entfernt werden. Die Vorgehensweise ist je nach Tagebautechnologie unterschiedlich. Je nachdem in welcher Tiefe die Kohle liegt, können die Abraummengen sehr groß sein. Die Abraummassen wurden überwiegend inhomogen verkippt; es wurde kein Unterschied zwischen tertiären und quartären Massen und auch kein Unterschied zwischen stark und schwach pyrit- oder markasithaltigen, tertiären Massen gemacht. Eine Unterscheidung zwischen quartären und tertiären Massen wurde bisher nur in den Tagebauen der MIBRAG in Westsachsen vorgenommen. Die Vermischung hat zur Folge, dass die in den oberen Schichten der Kippen befindlichen Pyrite und Markasite zu einem hohen Anteil zu Säure, Sulfat und Eisen oxydiert werden und somit ein hohes Beeinträchtigungspotenzial für Grund- und Oberflächenwasser besitzen Versauerung, Sulfat und Eisen Ausgangsstoff ist das in tertiären Sanden, welche die Kohlevorkommen häufig begleiten, reichlich vorhandene Eisen(II)- disulfit (FeS2), auch Pyrit oder Markasit genannt, das bei Zutritt von Luftsauerstoff zu den Produkten Eisen-2, Sulfat und freien H+ Ionen oxydiert wird [5]. Folge ist eine Versauerung der Bodensubstrate und der hinzutretenden Grund- oder Sickerwässer, wobei nicht selten ph-werte von < 3 erreicht werden und eine Anreicherung mit Eisen und Sulfat erfolgt. Für Sulfat kann sich mehr als das 20-fache der natürlichen Hintergrundwerte [6] einstellen. Die Pyritverwitterung ist ein langsamer Prozess, der in den vorhandenen Kippen noch keinesfalls abgeschlossen ist, zumindest so lange nicht, wie Luftsauerstoff hinzutreten kann. Über eine lange Liegezeit der Kippen ist mit einer Pyritoxydation bis in 15 m Tiefe zu rechnen. Die Pyritoxydation kann dabei 2- bis 4- mal so hoch sein wie bei der Primäroxydation während des aktiven Tagebaus [7]. Die Entstehung von Säure, Sulfat und Eisen bewirkt eine direkte oder indirekte Belastung des Grund- und Oberflächenwassers und führt zur Verschlechterung der Wasserqualitäten. Durch den Zutritt des Wassers werden die Stoffe gelöst und transportiert. Der Eintrag in die Oberflächengewässer erfolgt entweder mit dem Grundwasserstrom in die Bergbaufolgeseen, durch direkten Grundwasserübertritt in die Fließgewässer, nachdem der Grundwasserwiederanstieg erfolgt ist, durch oberflächig abfließenden Niederschlag oder durch Sickerwasser (Kapitel 4.5 und 5.3). Das Nachlieferungspoteztial ist teilweise als sehr hoch einzuschätzen, so dass von einer langfristigen Beeinflussung auszugehen ist, die durchaus bis zu 100 Jahre anhalten kann Masseverlust und Bergbaufolgeseen Nach Abschluss der Kohlegewinnung und Erstellung der Standsicherheit der Böschungen, wird die zurückbleibende Hohlform in der Regel mit Wasser geflutet oder sie füllt sich über den natürlichen Grundwasserwiederanstieg von selbst, so dass ein Bergbaufolgesee entsteht (Kapitel 4). Es entstehen neue, große Wasserflächen, die den Wasserhaushalt auf Grund der höheren Verdunstungsraten deutlich verändern. Die Wiederherstellung eines vorbergbaulichen Zustandes des Wasserhaushaltes ist keinesfalls mehr möglich. Zur Regulierung eines festgelegten Endwasserstandes in den Bergbaufolgeseen ist in der Regel die Einrichtung eines Ablaufes zur Abführung von Überschusswasser in die Vorflut erforderlich. 3. Braunkohlensanierungsbergbau 3.1. Rechtliche Grundlagen und Verantwortlichkeiten Mit der Wiedervereinigung Deutschlands wurde die Bundesrepublik Rechtsnachfolgerin und damit Bergwerkseigentümerin aller bis dahin volkseigenen Braunkohlentagebaue und Veredlungsanlagen. In der Braunkohlenindustrie der DDR wurden keine Rückstellungen gebildet. Daher haben sich der Bund und die betroffenen Braunkohleländer Sachsen, Brandenburg, Thüringen und Sachsen-Anhalt im Verwaltungsabkommen über die Regelung der Finanzierung ökologischer Altlasten vom darauf verständigt, diese Aufwendungen gemeinsam zu finanzieren. Das Bundesberggesetz fordert im 55 von den Bergbautreibenden die Wiedernutzbarmachung der für den Bergbau in Anspruch genommenen Flächen [4]. Diese bergrechtliche Pflicht hat der Bund als Eigentümer der nicht mehr erforderlichen Braunkohlenbetriebe übernommen und die Erfüllung dieser Pflicht ab der Lausitzer und Mitteldeutschen Bergbau-Verwaltungsgesellschaft mbh (LMBV) übertragen. Seit 1992 wurden über 8 Mrd. Euro in die Braunkohlesanierung investiert, davon 3 Mrd. Euro in Sachsen. Das 4. Bund-Länder-Verwaltungsabkommen über die Finanzierung der Braunkohlesanierung trat am 1. Januar 2008 in Kraft. Mit einem Finanzvolumen von über 1 Mrd. Euro sichert es die Fortsetzung der Finanzierung der Braunkohlesanierung für die Jahre 2008 bis Die Finanzierung der spezifischen Maßnahmen der Braunkohlesanierung erfolgt zu 75 % durch den Bund und zu 25 % durch die betroffenen Länder. Ergänzende Maßnahmen zur Abwehr von Gefahren aus dem Grundwasserwiederanstieg werden je zur Hälfte vom Bund und betroffenen Ländern finanziert. Über die Projekte entscheiden der Bund und die Braunkohleländer im Steuerungs- und Budgetausschuss Braunkohlesanierung (StuBA) unter Vorsitz des Bundes. Der Umfang und die Art der Wiedernutzbarmachung wird in den Raumordnungsverfahren der Länder nach landesplanerischen Zielen (Braunkohlenpläne; Sanierungsrahmenpläne im Maßstab 1: mit den Methoden der Rahmenplanung) und in bergrechtlichen Abschlussbetriebsplänen (in Sachsen: Oberbergamt in Freiberg zuständig) unter öffentlicher Beteiligung festgelegt. Für die Flutung der Bergbaufolgeseen sind nach Wasserhaushaltsgesetz (WHG) wasserrechtliche Planfeststellungsverfahren erforderlich, die auch Umweltverträglichkeitsstudien einschließen. Die Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) fordert die Herstellung eines guten ökologischen Zustands bzw. Potenzials (biologisch und chemisch) der Oberflächengewässer und den guten mengenmäßigen und chemischen Zustand beim Grundwasser bis 2015 bzw. bis 2027 [8]. WASSER UND ABFALL

3 3.2. Stand der Sanierung Die Arbeiten der Böschungssanierung und -sicherung sowie der Abbruch von Altanlagen sind weitgehend abgeschlossen. Dazu wurden von der LMBV 11,9 Mio. m 3 Altanlagen abgebrochen, 1,7 Mrd. m 3 Erdmassen bewegt und 1,1 Mrd. m 3 Kippenvolumen verdichtet [9]. In Mitteldeutschland waren 1990 ca km 2 von Grundwasserabsenkungen betroffen. Im Verantwortungsbereich der LMBV betrug das Grundwasserdefizit für Mitteldeutschland 1990 etwa 3,7 Mrd. m 3, wovon Ende 2008 noch 2,3 Mrd. m 3 übrig waren. In der Lausitz betrug die Fläche der Grundwasserabsenkung im Jahr 1990 ca km 2. Im Verantwortungsbereich der LMBV betrug das Grundwasserdefizit in der Lausitz 1990 etwa 4,5 Mrd. m 3, wovon Ende 2008 noch 1,4 Mrd. m 3 übrig waren. Insgesamt konnte das Grundwasserdefizit im Sanierungsbergbau gut halbiert werden. Nach vorliegenden Prognosen kann das Grundwasserdefizit im Sanierungsbergbau bis zum Jahr 2025 in Mitteldeutschland auf 38 % und in der Lausitz auf 11 % reduziert werden [10]. Vorrausetzung für den Beginn der Flutung der bergbaulichen Hohlformen war die Herstellung der Standsicherheit der Böschungen, die vom Bundesberggesetz im 55 gefordert wird [4]. Nachdem die erdbaulichen Arbeiten nahezu abgeschlossen sind, verlagert sich der Schwerpunkt des Sanierungsbergbaus in Richtung der wasserwirtschaftlichen Bild 1 Stand der Wiedernutzbarmachung im Mitteldeutschen Revier 2008, bezogen auf Hektar [2] 32 % 8 % 29 % 31 % Wasserflächen Landwirtschaft Forstwirtschaft Sonstiges Bild 2 Stand der Wiedernutzbarmachung im Lausitzer Revier 2008, bezogen auf Hektar [2] 57 % 11 % 14 % 18 % Wasserflächen Landwirtschaft Forstwirtschaft Sonstiges Aspekte, die sich mit der Flutung und der Nachsorge zur Herstellung der geforderten Wasserbeschaffenheit in zwei Phasen unterteilen lassen [9]. Wassergesetz- und Umweltgesetzgebung, WRRL und nicht zuletzt die Realisierung der geplanten Nachnutzungen bestimmen den Aufwand der Nachsorge. Im Verantwortungsbereich der LMBV betrug das Seewasserdefizit für Mitteldeutschland 1990 etwa 2,0 Mrd. m 3, wovon Ende 2008 noch 0,5 Mrd. m 3 übrig waren. In der Lausitz betrug das Seewasserdefizit 1990 etwa 2,5 Mrd. m 3 (Ende 2008 noch 0,8 Mrd. m 3 ). Nach vorliegenden Prognosen kann das Seewasserdefizit bis zum Jahr 2025 in Mitteldeutschland auf 10 % und in der Lausitz auf 12 % reduziert werden [10]. Die Rekultivierung der Böden und die Etablierung der Nachfolgenutzung sind zu 2/3 abgeschlossen. In Mitteldeutschland wurden 76 % und in der Lausitz 63 % der Landinanspruchnahme wieder nutzbar gemacht (Bilder 1 und 2). Im Lausitzer Revier überwiegt mit 57 % Flächenanteil die forstwirtschaftliche Rekultivierung, während in Mitteldeutschland die Anteile der forst- und landwirtschaftlichen Rekultivierung ähnlich groß sind [2]. 4. Standgewässer 4.1. Anzahl der Standgewässer in Sachsen Nach Abschluss der Flutung werden in Sachsen insgesamt 53 Bergbaufolgeseen mit einer Fläche von 10 oder mehr Hektar vorhanden sein, die eine Wasserfläche von ca ha und ein Volumen von ca ,6 Mio. m 3 aufweisen. Diese Seen werden Flächen zwischen 10 und ha und Volumina zwischen 0,5 und 333 Mio. m 3 aufweisen [10] (Tabelle 1). Nach dem Erreichen der Endwasserstände, der Einstellung einer weitgehend stabilen Biozönose und der Entlassung aus dem Bergrecht werden davon 43 Seen eine Fläche von mehr als 50 ha aufweisen und somit WRRL-relevant sein. Werden auch Seen berücksichtigt, die weniger als 10 ha Wasserfläche haben, so werden im Mitteldeutschen und Lausitzer Revier zukünftig ca. 100 Bergbaufolgeseen vorhanden sein. 4.2 Flutung der Bergbaufolgeseen Vor der Flutung der bergbaulichen Hohlformen müssen die erdbaulichen Gestaltungen zur Herstellung der Böschungen erfolgt sein. Bei der Planung der Bö 12 WASSER UND ABFALL

4 Tab. 1 Sächsische Bergbaufolgeseen Westsachsen Ostsachsen Summe Anzahl der Tagebaue An zahl der Bergbaufolgeseen Anzahl der WRRL-relevanten Bergbaufolgeseen Anzahl der vollständig gefluteten Seen Fläche Kleinste Bergbaufolgeseen ha Fläche Größte Bergbaufolgeseen ha Fläche Summe ha Volumina Kleinste Bergbaufolgeseen Mio. m 3 1,0 0,5 Volumina Größte Bergbaufolgeseen Mio. m Volumina Summe Mio. m ,6 schungs- und Uferstabilität sind nicht zuletzt auch die enormen Energien des zukünftigen Wellenschlags zu berücksichtigen. Das Bergrecht fordert die Herstellung und den Nachweis standsicherer Böschungssysteme. Dazu sind in der Böschungsgestaltung bestimmte Neigungswinkel und Lagerungsdichten des Böschungssubstrates herzustellen, die teilweise nur durch aufwändige Rütteldruckverdichtungen zu erreichen sind. Auf Grund der gegebenen Substratzusammensetzungen, überwiegend rolliges, sandig bis kiesiges Substrat, kam diese Technologie insbesondere in Ostsachsen in umfangreichem Maße zum Einsatz. Damit die aufwändig hergestellten Böschungen durch Erosionsprozesse nicht wieder zustört werden, wird eine möglichst rasche Flutung der bergbaulichen Hohlform angestrebt. Zusätzlich erfolgt in vielen Fällen eine Festlegung der Substrate durch die Ansaat einer Gras-Kräuter- Mischung. Ziel des Sanierungsbergbaus ist die möglichst rasche Flutung der Bergbaufolgeseen. Neben der Erhaltung der Böschungssicherheit soll damit vor allem auch eine hochwertigere Seewasserqualität erzielt werden, so dass die häufig auch touristisch ausgerichteten Nachnutzungen zeitnah stattfinden können. Bei der Flutung der Bergbaufolgeseen ist zwischen einer passiven Flutung mit dem Grundwasserwiederanstieg und der aktiven Flutung mit Oberflächenwasser zu unterscheiden. Die passive Flutung benötigt mehr Zeit, denn der gesamte umgebende Grundwasserabsenkungsbereich muss ebenfalls aufgefüllt werden. In Sachsen erfolgten eine passive Flutung bei 17 und eine aktive Flutung bei 36 Bergbaufolgeseen. Bei der aktiven Flutung ist zwischen der Herkunft der Flutungswässer zu unterschieden. In Ostsachsen stammen die Flutungswässer vorwiegend aus der Fließenden Welle der Vorflut und in Westsachsen erfolgt die Flutung vorrangig mit Sümpfungswässern, die aus dem aktiven Braunkohlenbergbau stammen. Mit Vorflutwässern wurden bzw. werden in Sachsen 26 und mit Sümpfungswässern 10 Bergbaufolgeseen geflutet. In Ostsachsen wird das Flutungswasser aus folgenden Fließgewässern entnommen: Spree, Kleine Spree, Schwarze Elster, Schwarzer Schöps, Lausitzer Neiße und Pließnitz. In Westsachsen wurden nur zwei Bergbaufolgeseen mit Vorflutwässern geflutet, die aus der Luppe (Werbeliner See) und der Vereinigten Mulde (Seelhausener See) entnommen wurden. Drei weitere Speicher, die dem Hochwasserschutz bzw. der Kraftwerksversorgung mit Brauchwasser dienen, werden aus der Pleiße bzw. den Fließgewässern Eula, Wyhra und der Vereinigten Mulde gespeist. Seit 1994 wurden im Mitteldeutschen (2,67 Mrd. m 3 ) und Lausitzer (4,26 Mrd. m 3 ) Braunkohlenrevier 6,93 Mrd. m 3 Wasser für die Flutung der Bergbaufolgeseen, die Auffüllung des Grundwasserdefizits und die Gewährleistung der Mindestwasserführung in den Fließgewässern sowie sonstigen Nutzungen bereitgestellt[10]. Dabei hat sich das verfügbare Mengenverhältnis der Herkunft des Flutungswassers deutlich verändert. Zu Beginn der Flutungsphase 1994 entstammten die Flutungswässer vollständig den von der LMBV selbst gehobenen Sümpfungswässern. Ab 1995 wurden auch sogenannte Fremdwässer aus der Vorflut und Sümpfungswässer aus dem aktiven Braunkohlenbergbau zur Flutung eingesetzt. Im Mitteldeutschen Revier waren die Mengen des Flutungswasseraufkommens zwischen Eigenwasser der LMBV und Fremdwasser bereits 1999 nahezu gleich groß, während dieser Zeitpunkt im Lausitzer Revier erst 2004 dauerhaft erreicht war. Gegenwärtig ist der Anteil des Fremdwassers zur Flutung deutlich größer als der des Eigenwassers der LMBV und wird zukünftig noch weiter ansteigen [10]. Mit Stand 12/2008 waren von den 53 Bergbaufolgeseen bereits 26 vollständig geflutet. Weitere 22 Bergbaufolgeseen wiesen Ende 2008 einen Flutungsstand zwischen 50 und 99 % auf. Die restlichen Bergbaufolgeseen hatten einen Flutungsstand zwischen 10 und 49 % erreicht. Nach gegenwärtiger Prognose wird der letzte aktiv geflutete Bergbaufolgesee des Sanierungsbergbaus im Jahr 2018 seinen Endwasserstand erreicht haben. Dies hängt vor allem von den zur Verfügung stehenden Flutungswassermengen ab, die sich aus Niederschlagsaufkommen und den Oberflächenwasserabflüssen ergeben. Von den über reinen Grundwasserwiederanstieg gefluteten Bergbaufolgeseen des Sanierungsbergbaus wird der letzte See seinen Endwasserstand ca erreicht haben Nachnutzung der Bergbaufolgeseen Alle Seen in Sachsen mit einer größeren Wasserfläche haben einen künstlichen Ursprung und sind durch Braunkohlenbergbau, Kiesabbau oder Talsperrenbau entstanden. Sie weisen eine hohe Attraktivität für eine touristische Nutzung auf, auch die Bergbaufolgeseen. Die Vielzahl der Planungsaufgaben zur Festlegung der Nachnutzung in den Bergbaufolgelandschaften führte dazu, dass mit den Braunkohleplänen eine gesonderte Planungsebene im Maßstab von 1 : eingeführt wurde. Mit den Mitteln und Methoden der Rahmenplanung wurden Vorrang- und Vorbehaltsgebiete allseitig abgestimmt. Von den 53 Bergbaufolgeseen sind 26 für eine mehr oder weniger intensive touristische Nutzung vorgesehen. Ein Badebetrieb ist an 22, eine Nutzung mit Booten ohne Motor ist an 21, eine Nutzung mit Booten mit Motor ist an 6, eine Nutzung im Sinne der Weißen Flotte ist an 12 Seen und für den Tauchsport sind 10 Seen vorgesehen. Für die andere Hälfte der Seen wurde der Schwer WASSER UND ABFALL

5 punkt auf Natur und Landschaft gelegt, der bisher in zwei Fällen mit einer intensiven Fischwirtschaft kombiniert ist. Eine nahezu vollständige Sicherung der Bergbaufolgeseen als Naturschutzgebiet ist für 4 Seen zu verzeichnen, die alle in Westsachsen gelegen sind Hochwasserschutz und Mindestwasserabfluss Von den 53 Bergbaufolgeseen in Sachsen erfüllen 13 Seen eine wasserwirtschaftliche Speicherfunktion. Dabei liegt der Schwerpunkt mit 9 Seen im Lausitzer Braunkohlenrevier. Die Speicherfunktion dient vor allem dem Hochwasserschutz und der Niedrigwasseraufhöhung in den angeschlossenen Fließgewässern. In einem Fall dient der Speicher zusätzlich der Bereitstellung von Brauchwasser für ein Braunkohlenkraftwerk, das vorrangig der Verstromung der Braunkohle dient. Insgesamt steht für den Hochwasserschutz ein Speichervolumen von 185 Mio. m 3 zur Verfügung, wobei davon ca. 112 Mio. m 3 auf Ostsachsen und ca. 73 Mio. m 3 auf Westsachsen entfallen [10]. Das Spektrum der für die Bewirtschaftung verfügbaren Speicherlammellen bewegt sich zwischen 0,6 und 12,6 m. Die Bergbaufolgeseen werden auf Grund ihrer Speicherfunktion nachhaltig in das wasserwirtschaftliche Gesamtbewirtschaftungskonzept Sachsens integriert Wasserqualität in den Bergbaufolgeseen Säure, Sulfat und Eisen Der Eintrag von Säure, Sulfat und Eisen in die Bergbaufolgeseen vollzieht sich vorrangig über den Grundwasserpfad, aber auch über den oberflächig abfließenden Niederschlag, der zusätzlich saures Erosionsmaterial mitführen kann. Auch mit dem Sickerwasser werden erhebliche Mengen eingetragen. Die eingetragenen Mengen an Säure, Sulfat und Eisen sowie auch das Nachlieferungspotenzial sind in starkem Maße von den geologisch bedingten Mengen an Pyrit oder Markasit, der Zeitdauer des Luftzutritts und der damit verbundenen Oxydationsphase und in entscheidendem Maße auch von der Grundwasserströmungsrichtung sowie der Lage und der Ausdehnung der Kippe zum Bergbaufolgesee abhängig. Hinzu kommt das Flutungsmanagement des jeweiligen Sees. Bei hohem Versauerungspotenzial durch angrenzende Kippen, gepaart mit direktem Grundwasserzustrom, ergibt sich der höchste Versauerungsgrad eines zukünftigen Bergbaufolgesees, wenn die Flutung einzig und allein durch zuströmendes Grundwasser erfolgt. Hinzu kommt die Lösung von Metallen, die unter stark sauren Bedingungen stattfindet. Sie ist momentan im Wasser der Bergbaufolgeseen nur für Eisen auffällig. Gegenwärtig weisen von den 53 Bergbaufolgeseen bereits 26 Seen einen weitgehend neutralen ph-wert von >6,5 auf. Bei 16 Seen wurde ein stark saurer ph-wert (3,0 bis 4,5) und bei 10 Seen ein extrem saurer ph-wert (<3,0) festgestellt. Die Prognose der Entwicklung der ph-werte zeigt, dass sich der Anteil der neutralen Seen auf 32 erhöhen wird [10]. Dieser Anstieg verändert aber nicht den Anteil der extrem sauren Seen, der bei 10 verbleibt, sondern ändert vor allem den Anteil der stark sauren Seen, der sich von 16 auf 6 Seen reduziert. Der Anteil der schwach sauren Seen mit einem ph-wert von 4,5 bis 6,5 nimmt von 1 auf 5 Seen zu [10] (Bild 3). Sulfatkonzentration Die Sulfatkonzentrationen in den Bergbaufolgeseen übertreffen den geogen bedingten Hintergrundwert, der in den Fließgewässern bei 70 bis 100 mg/l liegt, um ein Vielfaches. Gegenwärtig stellt sich die Situation so dar, dass nur 7 Seen eine Sulfatkonzentration von < 250 mg/l aufweisen. Eine Konzentration von 250 bis < 600 mg/l wurde bei 14 Seen und eine Konzentration von 600 bis < mg/l wurde bei 12 Seen festgestellt. Mit 19 Seen fällt die größte Seenzahl in das Spektrum mit einer Sulfatkonzentration von bis < mg/l [10] (Bild 3). Der Spitzenwert mit einer Konzentration von mg/l wurde im ostsächsischen Blunoer Südsee festgestellt Maßnahmen zur Verbesserung der Wasserqualität Maßnahmen zur Verbesserung der Wasserqualität in den Bergbaufolgeseen sind aus mehreren Gründen erforderlich. Viele der geplanten Nachnutzungen der Bergbaufolgeseen sind nur dann möglich, wenn das Seewasser weitgehend neutrale ph-werte aufweist, so wie es in den meisten natürlichen Seen Deutschlands der Fall ist. Saure ph-werte erfordern bei jeglicher Nutzung mit längerfristigem Aufenthalt im Wasser den Einsatz hochwertiger, säurebeständiger Materialien. Bedeutsam ist das Verschlechterungsverbot des Artikels 4 WRRL[8]. Dies gilt vor allem für die Ausleitung der Seewässer in die Vorflut, die nur dann möglich ist, wenn das Seewasser einen ph-wert von 6,5 und einen Eisengehalt von < 3,0 mg/ l aufweist. Maßnahmen zur Neutralisation des ph-wertes und der Enteisung der Seewässer leiten sich daraus ab. Die Nutzung des Uferfiltrats zur Trinkwassergewinnung im Verlauf der Spree in Brandenburg und Berlin erfordert im Lausitzer Revier eine Steuerung der Sulfatkonzentration in der Spree. Die Steuerung der Wasserqualität der Bergbaufolgeseen kann durch hydrologische, hydrochemische, bodenchemische und biologische/biochemische Maßnahmen erfolgen. Es ist zwischen direkt im Seewasser und indirekt wirkenden Maßnahmen, beispielsweise der Konditionierung des anströmenden Grundwassers, zu unterscheiden. Bild 3 ph-werte im Istzustand und in der Prognose sowie der Sulfatgehalte im Istzustand für die Bergbaufolgeseen Sachsens 49 % 2 % ph-werte Istzustand 53 Bergbaufolgeseen 19 % 30 % ph < 3,0 (extrem sauer) ph 3,0 4,5 (stark sauer) ph 4,6 6,5 (schwach sauer) ph > 6,5 60 % (neutral) ph-werte Prognose 53 Bergbaufolgeseen 19 % 11 % 10 % < < < < % 2 % 13 % 23 % Sulfatgehalte Istzustand 53 Bergbaufolgeseen 26 % 14 WASSER UND ABFALL

6 Bild 4: Ausbringung von Kalkmilch mit Schiffen zur Neutralisation des Seewassers im Bernsteinsee (Ostsachsen), Quelle: LMBV 5. Fließgewässer Alle Maßnahmen dienen der Reduzierung des Säuregrades und des Eisengehaltes, und zwar durch das Zuführen von Alkalinität mit unterschiedlichsten Methoden. Die einfachste und kostengünstigste Methode ist die Flutung der Seen mit neutralem Wasser aus der Vorflut oder mit Sümpfungswässern des aktiven Braunkohlenbergbaus. Auch für die langfristige und zum Teil mengenmäßig anspruchsvolle Nachsorge der Wasserqualität der Seen wäre dies die zu bevorzugende Methode. Voraussetzung dafür sind aber ausreichende Wassermengen in der Vorflut, was insbesondere in Ostsachsen ein Problem darstellt. Hinzu kommt die Forderung nach möglichst unbelasteten Flutungswässern. Hydrochemische Methoden si nd d ie Ei nbr i ng u ng von Natronlauge und weiteren alkalischen Verbindungen in unterschiedlichster Aufbereitungsform, wie beispielsweise Kalkmilch, Soda, ungebrannter Kalk, gebrannter Kalk, Kalkhydrat oder Dolomit. Als Methoden der Einbringung von Alkalinität kommen Direktverteilung im Seewasser mittels Schiffen (Bild 4) oder Verregnungsanlagen, stationäre Aufbereitungsanlagen, z. B. Grundwasserreinigungsanlagen, Direktverteilung in den Abraum, Kalkmilcheinbringung während der Rütteldruckverdichtung, Reaktive Wände in der Kippe, reaktive Dichtwände im Gewachsenen oder Reaktive Teppiche als Böschungsauflage der Seen in Frage [6]. Reaktive Dichtwände, Reaktive Wände und Reaktive Teppiche (Herausbildung von Kolmationsschichten) sind auch zur Reduzierung oder zur weitgehenden Unterbindung des Zustroms von sauren Grundwässern in den Bergbaufolgesee geeignet. Methoden zur Reduzierung der hohen Sulfatlasten sind zwar bekannt, aber sie weisen bisher entweder eine unzureichende Effektivität oder einen weitaus zu geringen Mengendurchsatz aus, so dass ein Einsatz zur Wasseraufbereitung im Braunkohlenbergbau gegenwärtig nicht sinnvoll und allenfalls im Pilotmaßstab anwendbar ist Bergbauliche Beeinflussungen Die bergbauliche Beeinflussung der sächsischen Fliessgewässer spiegelt sich in einer deutlichen Veränderung der Morphologie, der Strukturqualität, der Hydrologie, der Biologie und in vielen Fällen auch der Chemie wieder. In Sachsen sind ca. 947 km Fließgewässer in unterschiedlich starkem Maße bergbaulich beeinflusst [11] (ca. 5 % des sächsischen Fließgewässernetzes), wovon ca. 436 km WRRL-relevant sind, was ca. 6 % des WRRL-relevanten Fließgewässernetzes von ca Kilometern entspricht. Von den 947 km entfallen ca. 389 km auf Ostsachsen (112 km Fließgewässer 1. Ordnung, 277 km 2. Ordnung). Auf Westsachsen entfallen ca. 558 km (198 km 1. Ordnung, 362 km 2. Ordnung). Von den 947 km wurden ca. 330 km verlegt und ca. 172 km gedichtet Morphologische Beeinflussungen Die morphologischen Beeinflussungen der Fließgewässer sind in der Landschaft am offensichtlichsten wahrzunehmen. Oft fand eine Verlegung der Fließgewässer bis deutlich außerhalb der natürlichen Auenbereiche statt, die zumeist mit einer Begradigung und einer massiven Sicherung der Ufer mittels Steinschüttung oder Steinwurf, teilweise mit einer Sohlabdichtung und fehlenden Ufergehölzen verbunden war. Hinzu kam bei einigen Fließgewässern die Vergrößerung des Gewässerquerschnitts, damit die gehobenen Sümpfungswässer zusätzlich in der Vorflut abgeführt werden konnten. Die Folge war, dass Breiten-, Tiefen-, Strömungs- und Substratvarianz in den veränderten Fließgewässern sehr stark vereinheitlicht wurden und einen naturfernen Charakter aufwiesen, so dass in vielen Fällen bei der Bewertung der Strukturqualität nur noch die Zuweisung der schlechtesten Bewertungsklassen möglich war. Für die 443 km WRRL-relevanten bergbaulich beeinflussten Fließgewässer liegt eine Strukturkartierung [12] nach dem LAWA Vor- Ort-Verfahren [13] vor. Die WRRL-relevante Ausweisung in 5 Qualitätsklassen ergab, dass 144 km der Klasse 5 (sehr stark bis vollständig verändert), 133 km der Klasse 4 (stark verändert), 146 km der Klasse 3 (deutlich verändert), 20 km der Klasse 2 (mäßig verändert) und 0 km der Klasse 1 (unverändert bis gering verändert) zugewiesen wurden (Bild 5) Biologische und chemische Beeinflussungen Die Bewertung der biologischen und chemischen Wasserqualität erfolgt gegenwärtig nach den Vorgaben der WRRL. Die Bewertungsergebnisse beider Aspekte werden im ökologischen Zustand dargestellt. Von den 617 Fließgewässer-Wasserkörpern in Sachsen sind 60 durch eine mehr oder weniger starke bergbauliche Beeinflussung gekennzeichnet. Davon wurden beim Chemischen Zustand 9 Fließgewässer-Wasserkörper mit wechselnden Belastungen von Arsen, Zink und Organozinnverbindungen festgestellt. Bei weiteren 2 Wasserkörpern wurde eine Belastung mit Cadmium und bei weiteren 10 Wasserkörpern eine Belastung aus Landwirtschaft oder Industrie bestimmt [14]. Sulfat und Eisen zählen bei den Fließgewässer-Wasserkörpern nicht zu den bewertungsrelevanten Parametern [15]. Dennoch können beide Stoffe eine Belastungsgröße erreichen, die anderweitige Auswirkungen haben, die es zu berücksichtigen gilt. Ein Eisengehalt von > 3 mg/l bewirkt die Ausfällung des Eisens, welches durch Braunfärbung des Wassers sichtbar wird und über eine Verockerung des Fließgewässers auch die Biozönose negativ beeinflusst. In Sachsen weisen 38 der 60 bergbaulich beeinflussten Fließgewässer-Wasserkörper der Bergbaufolgelandschaft einen schlechten, 17 einen unbefriedigenden und 5 einen mäßigen ökologischen Zustand auf [14]. Die bergbaubedingte Vereinheitlichung der Morphologie und die damit verbundene Verschlechterung der Strukturqualität, die mit einer Reduzierung der Habitatvielfalt einher geht, führt zu einer Verarmung der Biozönose, was die schlechte Bewertung des Ökologischen Zustands nach sich zieht (Bild 5). WASSER UND ABFALL

7 6. Grundwasser 6.1. Absenkungstrichter Im Jahr 1990 wurde für das Lausitzer Braunkohlenrevier die Größe des Absenkungstrichters mit ca km 2 und für das Mitteldeutsche Braunkohlenrevier mit ca km 2 angegeben [1]. Die Wassermengendefizite betrugen zum gleichen Zeitpunkt in der Lausitz ca. 13 Mrd. m 3 und in Mitteldeutschland ca. 10 Mrd. m Gehobene Mengen und Verwendung Die im Zusammenhang mit der Braunkohlengewinnung und den im Sanierungsbergbau gehobenen Grundwassermengen betrugen 2008 insgesamt 579 Mio. m 3, wovon 476 Mio. m 3 auf das Lausitzer Revier und 103 Mio. m 3 auf das Mitteldeutsche Revier entfallen. Der überwiegende Teil mit 403 Mio. m 3 wurde in die Vorflut abgegeben oder für die Mindestabgabe bzw. Ausgleichsmaßnahmen verwendet. Für die Brauchwassernutzung wurden 130 Mio. m 3 und für die Trinkwassernutzung 4 Mio. m 3 bereitgestellt. In die Flutung der Bergbaufolgeseen gingen 42 Mio. m 3 ein [16, 17] Grundwasserqualität Die Bewertung der Qualität der Grundwasserkörper erfolgt nach WRRL. Von den 70 Grundwasserkörpern in Sachsen gibt es 13, in deren Abgrenzung sich Bergbaufolgeseen befinden. Einen schlechten mengenmäßigen Zustand weisen 5 Grundwasserkörper und einen guten weisen 8 auf. Der chemische Zustand wird für 10 Grundwasserkörper als schlecht und nur für 3 als gut eingeschätzt. Für 9 Grundwasserkörper wurden die Parameter Sulfat oder Ammonium als Belastung festgestellt [14]. Der Parameter Cadmium wurde in 3 und der Parameter Nitrat in 2 Grundwasserkörpern als Ursache ermittelt. 7. Ausblick 7.1. Gewässerrahmenvereinbarung Am wurde eine Rahmenvereinbarung zwischen der LMBV und dem Freistaat Sachsen zur Übertragung der sächsischen Bergbaufolgeseen an den Freistaat Sachsen unterzeichnet. In diesem Vertrag wurden die Konditionen und das Prozedere für die Übertragung von 42 Seen mit etwa Hektar Wasserfläche vereinbart. Der Freistaat Sachsen ist bemüht, die übernommenen Bergbaufolgeseen einschließlich aller Rechte und Pflichten in kommunale oder private Strukturen zu übertragen, mit Ausnahme der Bergbaufolgeseen mit speicherwirtschaftlicher Funktion. Diese verbleiben im Eigentum des Freistaates Sachsen. Voraussetzung für die Übernahme ist die Erfüllung einer Reihe von Bedingungen, wie beispielweise: die stabile Gewährleistung des Zielwasserstandes, die Herstellung der öffentlichen Sicherheit, der Abschluss aller wesentlichen bergbaulichen und wasserwirtschaftlichen Sanierungsarbeiten, die Funktionsfähigkeit der wasserwirtschaftlichen Anlagen, die Umsetzung der geplanten Nachnutzungen muss möglich sein und die Umsetzung der Anforderungen der WRRL (Abschluss oder Umsetzungsprozess) Aufgaben und Umsetzungsmöglichkeiten Der Umfang der Aufgaben zur Flutung der Bergbaufolgeseen ist gut abschätzbar und wird in den kommenden 5 bis 10 Jahren im Wesentlichen abgeschlossen sein. Die Wiederauffüllung des Grundwasserdefizits wird bis zum Jahr 2025 im Wesentlichen abgeschlossen sein [10] Die wasserwirtschaftliche Nachsorge hinsichtlich der Wasserbeschaffenheit der Bergbaufolgeseen wird momentan in zwei Phasen unterteilt, wobei die erste, intensivere Behandlungsphase auf ca.15 Jahre und die zweite, extensivere Phase auf wei Bild 5 Darstellung des Ökologischen Zustands und der Strukturqualität für die 60 bergbaulich beeinflussten Fließgewässer-Wasserkörper in Sachsen 61 % 0 % Ökologischer Zustand nach WRRL 60 Bergbaulich beeinflusste Fließgewässer-Wasserkörper Angaben bezogen auf 443 km 0 % 0 % 5 % 12 % Ökologischer Zustand 27 % sehr gut gut/gut und besser mäßig unbefriedigend schlecht Strukturqualität unverändert bis gering verändert mäßig verändert deutlich verändert stark verändert sehr stark bis vollständig verändert 32 % 30 % 33 % Strukturqualität nach LAWA vor Ort [13] 60 bergbaulich beeinflusste Fließgewässer-Wasserkörper Angaben bezogen auf 443 km 16 WASSER UND ABFALL

8 tere 10 Jahre veranschlagt wird. Maßnahmen zur chemischen Konditionierung des Wassers werden wegen des hohen Nachlieferungsvermögens aus den Kippenbereichen über einen langen Zeitraum erforderlich sein. Die Dauer der Maßnahmen wird also durch das Nachlieferungspotenzial und den Auslaugungsprozess bestimmt, der durchaus deutlich länger als die bisher zur Nachsorge veranschlagten 25 Jahre andauern kann. 8. Zusammenfassung Der Braunkohlenbergbau verändert die sächsische Landschaft seit mehr als 100 Jahren. Insbesondere das Gewässersystem wurde für den aktiven und den Sanierungsbergbau in Anspruch genommen, wobei oberirdische und Grundwasserkörper gleichermaßen betroffen sind. Der nach 1990 einsetzende Sanierungsbergbau der LMBV hat einen Großteil der bergbaulichen Arbeiten abgeschlossen. Der aktuelle Schwerpunkt liegt im wasserwirtschaftlichen Bereich, wobei die Sanierung dazu dienen soll, einen ausgeglichenen, sich weitgehend selbst regulierenden Wasserhaushalt herzustellen. Dazu gehört auch die Integration notwendiger Maßnahmen der Nachsorge, die den Sanierungserfolg sichern und unter Berücksichtigung der Anforderungen der WRRL die veränderten und künstlich entstandenen Gewässer in die sächsische Gewässerlandschaft integrieren sollen. Literatur [1] Pflug, W. (Hrsg.): Braunkohlentagebau und Rekultivierung. Springer Verlag, 1998 [2] Deutscher Braunkohlen-Industrie-Verein e. V. (DEBRIV): Braunkohle in Deutschland 2009 Profil eines Industriezweiges. Köln/Berlin, 03/2009 [3] Benthaus, F. C. & Nitsche, C. : Wiederherstellung des Wasserhaushaltes in den vom Braunkohlenbergbau beeinflussten Gebieten Mitteldeutschlands und der Lausitz. Wissenschaftliche Mitteilungen 28, 56. Berg- und Hüttenmännischer Tag, Freiberg, 06/2005 [4] Bundesberggesetz vom 13. August 1980 (BGBl. I S. 1310), zuletzt geändert durch Artikel 37 des Gesetzes vom 21. Juni 2005 (BGBl. I S. 1818) [5] Balkenhol, R. K.: Experimentelle Untersuchungen und Modellierungen von Folgereaktionen der Pyritverwitterung in Braunkohletagebau- Haldensedimenten. Göttingen, 2000 [6] Institut für Wasser und Boden Dr. Uhlmann: Machbarkeitsstudie zur Herstellung einer nachhaltig ausleitfähigen Wasserbeschaffenheit in den Tagebauseen im oberen Einzugsgebiet der Spree unter Berücksichtigung des limitierten Flutungswassers. Dresden, 12/ 2008 [7] Graupner, B. et al. Großräumige Sulfatfreisetzung durch sekundäre Pyritoxydation im Lausitzer Bergbaurevier. Wissenschaftliche Mitteilungen 35, 58. Berg- und Hüttenmännischer Tag, Freiberg, 06/2007 [8] Europäisches Parlament und Rat: Richtlinie 2000/60/EG zur Schaffung eines Ordnungsrahmens für Maßnahmen der Gemeinschaft im Bereich der Wasserpolitik. 10/2000 [9] Lausitzer und Mitteldeutsche Bergbau-Verwaltungsgesellschaft mbh (LMBV): Sanierungsbericht Senftenberg, 4/2009 [10] Lausitzer und Mitteldeutsche Bergbau-Verwaltungsgesellschaft mbh (LMBV): Wasserwirtschaftlicher Jahresbericht der LMBV für den Zeitraum 01. Januar 31. Dezember Senftenberg, 04/2009 [11] G.U.B. Ingenieurgesellschaft mbh: Vorplanung Bergbaulich beeinflusster Fließgewässer Abschlussbericht im Auftrag der LMBV. Zwickau/ Senftenberg, 2006 [12] Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie: Ergebnisse der Strukturkartierung nach dem LAWA Vor-Ort Verfahren für die WRRL-relevanten Fließgewässer in Sachsen einsehbar unter: umwelt/lfug/lfug-internet/wasser.html [13] Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA): Gewässerstrukturgütekartierung in der Bundesrepublik Deutschland, Verfahren für kleine und mittelgroße Fließgewässer. Schwerin, 01/2000 [14] Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG): Bericht über die sächsischen Beiträge zu den Entwürfen der Bewirtschaftungspläne der Flussgebietseinheiten Elbe und Oder Teil Bewirtschaftungsplan. Dresden, 12/2008 [15] Sächsische Wasserrahmenrichtlinienverordnung (SächsWRRLVO): Verordnung des Sächsischen Ministeriums für Umwelt und Landwirtschaft zur weiteren Umsetzung von Richtlinien der Europäischen Gemeinschaft im Bereich der Wasserpolitik. Dresden, 12/ 2007 [16] Jolas, P. & Luckner, L.: Umweltverträgliche Gewinnung mitteldeutscher Braunkohle und die nachbergbauliche Grundwasserqualität. Vortrag auf dem Fachsymposium: Innovative Braunkohlen Integration in Mitteldeutschland (ibi.). Freiberg, 02/2009 [17] Vattenfall Europe Mining & Generation: 10 Fragen und Antworten zum Energieträger Braunkohle. Broschüre, Cottbus, 2008 Autoren Prof. Dr. Martin Socher Referatsleiter Abteilung 4 Wasser, Boden, Wertstoffe Referat 44 Oberflächengewässer, Hochwasserschutz Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft Martin.Socher@smul.sachsen.de Frank Sander Referatsleiter Abteilung 4 Wasser, Wertstoffe Referat 46 Bergbaufolgen Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie Frank.Sander@smul.sachsen.de Dr. Frank Herbst Referent Abteilung 4 Wasser, Wertstoffe Referat 46 Bergbaufolgen Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie Frank.Herbst@smul.sachsen.de Anzeige WASSER UND ABFALL