Geochemische Grundlagen zur nachhaltigen Bewirtschaftung von Gesteinen in Baden-Württemberg

Lotze, Thomas

Ziel der Dissertation war die Bestimmung geogener Inhaltsstoffe von natürlich vorkommenden Gesteinen sowie eine darauf aufbauende Klassifizierung zu deren Weiterverwendbarkeit, um einen nachhaltigen Umgang mit den natürlichen Ressourcen zu gewährleisten. Das Hauptaugenmerk lag auf den Gehalten an Schwermetallen und anderen potentiell toxischen Elementen. Deren leicht verfügbare Anteile waren dabei von besonderem Interesse, da wiederverwendete Gesteine mit ihren leicht löslichen Anteilen zu einer Überschreitung von Richt- und Grenzwerten in Trinkwasser und Böden im Umfeld des Einlagerungsraumes führen können. Ein wesentlicher Aspekt der Arbeit war daher die Eluierbarkeit von Schadstoffen aus dem Gestein. Für eine Einschätzung der potentiellen Umweltgefährdung durch die untersuchten Gesteine wurden entsprechende Grenz- und Richtwertlisten zum Abgleich herangezogen. Bei der Zuordnung zu diesen Werten war zwischen Gesteinsmaterialien und deren Eluat zu unterscheiden. Anhand von Korrelationsanalysen des Datenmaterials wurden Unterschiede bezüglich Stoffbestand und Bindungsformen der Elemente zwischen den stratigraphischen Serien oder verschiedenen Gesteinsarten ermittelt. Daraus ergeben sich Charakterisierungen der stratigraphischen Serien hinsichtlich ihres Steuerungsverhaltens für Schwermetall-Bindungsformen. Um Vorhersagen zum Löslichkeitsverhalten einiger Elemente stellen sowie mögliche Umweltszenarien durchprüfen zu können, wurden geochemische Modellierungen vorgenommen. Letztlich wurde eine Klassifizierung der Gesteine zum Zweck ihrer Wiederverwendung und des nachhaltigen Umgangs erarbeitet.

The scope of this study was to determine the geogenic element components of rocks and, based on this determination, draw up a classification for the rocks reuse to get a sustainable management of natural resources. The main attention focussed on heavy metals and other potential toxic components. Their easily available shares were of special interest, as the reused rocks may release soluble elements. As a result, exceedings of guide numbers and threshold values in drinking water and soils can occur in the sphere of the deposit area. Therefore, the water-extraction of noxious substances from the rocks was an important aspect of this treatise. Threshold values and guide numbers were used to estimate the hazardous potential of the examined rocks. For the classification the discrimination between the bulk concentrations of the rock materials and the leached proportions in the hydrous extracts was necessary. Concerning the main elements and mineral contents and the bonding forms of (toxic) trace elements distinctions between the various stratigraphical series and different types of rocks were scrutinized by intercorrelating the analytical data. The results of the correlations indicate a characterization of different heavy metal bonding forms in the stratigraphical series. Based on the extraction experiments scenarios for the solubility behaviour of some elements were simulated for different environmental conditions, performed with thermodynamic modelling programs. Based on all studies carried out a classification of the rocks was developed under the aspect of a sustainable environmental management.

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Lotze, Thomas: Geochemische Grundlagen zur nachhaltigen Bewirtschaftung von Gesteinen in Baden-Württemberg. 1999.

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