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Mikrobielle Sulfatreduktion

Mikrobielle Sulfatreduktion – am Beispiel des Restloches 111

Am Rest­loch (RL) 111 bei Ples­sa wur­den in Zusam­men­ar­beit mit dem Umwelt­for­schungs­zen­trum, Bereich Mag­de­burg, und der LMBV über meh­re­re Jah­re hin­weg sys­te­ma­ti­sche For­schungs- und Ent­wick­lungs­ar­bei­ten zur bio­lo­gi­schen Alka­li­ni­sie­rung durch­ge­führt. Die Stö­chio­me­trie legt nahe, dass durch rela­tiv leicht ver­füg­ba­ren orga­ni­schen Koh­len­stoff sul­fatrei­ches See­was­ser bei aus­rei­chend hoher Eisen­kon­zen­tra­ti­on Eisen­sul­fid und Hydro­gen­car­bo­nat erzeu­gen kann und so die Aci­di­tät und den Schwe­fel­ge­halt der schwe­fel­sau­ren Berg­bau­wäs­ser in den Berg­bau­fol­ge­seen wirk­sam zu min­dern ver­mag. 

Die ver­fah­rens­tech­ni­sche Rele­vanz fiel bei den Ver­su­chen am RL 111 rela­tiv mar­gi­nal aus. Das im ano­xi­schen Sohl­be­reich gebil­de­te Eisen­sul­fid wur­de trotz schüt­zen­der Stro­h­auf­la­ge durch Sau­er­stoff­zu­fuhr mit den kon­vek­ti­ven See­was­ser­strö­mun­gen immer wie­der unter Säu­re­bil­dung rück­oxi­diert ein Vor­gang, der im Labor­ver­such kaum rele­vant war. Grund­sätz­lich gelang es nicht, die gebil­de­te Alka­li­ni­tät aus dem ano­xi­schen Reak­tor­be­reich an der Soh­le des Sees in den See­was­ser­kör­per aus­zu­tra­gen ohne den Zutritt von Sau­er­stoff in den Reak­tor­be­reich zuzu­las­sen.

Auch fehl­te es im See­was­ser des RL 111 an gelös­tem Eisen, weil die­ses schon viel frü­her durch Eisen­hy­dr­o­xid­bil­dung und Sedi­men­ta­ti­on aus dem See­was­ser aus­ge­tra­gen wor­den war. Nut­zungs­mög­lich­kei­ten für die bio­ge­ne Alka­li­ni­sie­rung wur­den nicht zuletzt im Ergeb­nis der Tests am RL 111 eher in den mero­mik­ti­schen Tie­fen­was­ser­be­rei­chen in den Tage­bau­rand­schläu­chen gese­hen, die, unter dem Hypo­lim­ni­on gele­gen, nicht an der ther­misch bewirk­ten See­was­ser­zir­ku­la­ti­on teil­neh­men. Die­sen Teil­see­was­ser­kör­pern strömt oft­mals sul­fat- und eisen­rei­ches Grund­was­ser zu. 

Durch die Grenz­schicht des Epi­lim­ni­on zum Hypo­lim­ni­on und von die­sem zum mero­mik­ti­schen Tie­fen­was­ser­be­reich kann gra­vi­ta­tiv absin­ken­der par­ti­ku­lä­rer orga­ni­scher Koh­len­stoff (so z. B. Laub, Kot, Pflan­zen­res­te) in den mero­mik­ti­schen Teil­was­ser­kör­per ein­drin­gen und die dort gebil­de­ten Gase (CO₂, H2S, CH4 u. a. m.) kön­nen nach Gas­bla­sen­bil­dung den Reak­ti­ons­raum über die Grenz­flä­che zum Hypo­lim­ni­on wie­der zum Epi­lim­ni­on und zur Atmo­sphä­re ver­las­sen.