Stellen Sie sich ein verlassenes Minengelände vor, umgeben von toten Bäumen und übersät mit dunklen, roten Teichen ohne Anzeichen von Wasserleben. Dies ist das Ergebnis von in der Umwelt zurückbleibenden Minenabfällen, die durch Wasser und Luft verwittert werden. Wenn der Abfall im Laufe der Zeit den Elementen ausgesetzt wird, entstehen giftige Substanzen wie Arsen und Blei.
„Es handelt sich um ein großes Umweltproblem, mit dem die Bergbauindustrie in Kanada und weltweit konfrontiert ist“, sagte Aria Zhang, die im Rahmen ihres Masterstudiums an der University of Waterloo eine Methode zur Abdeckung von Minenrückständen untersuchte. „Sobald diese Giftstoffe freigesetzt werden, ist es schwer zu kontrollieren. Sie verschmutzen den Boden und sickern in Seen und Grundwasser ein. Sie können die Trinkwasserversorgung der Menschen, die landwirtschaftliche Produktion und das Ökosystem gefährden.“
Unter der Aufsicht der Professoren David Blowes und Carol Ptacek sowie des Hydrogeochemikers Jeff Bain bewertete Zhang 2008 die Wirksamkeit einer Abdeckung aus Schichten aus Erde, Sand und Kies, die über Minenabfällen in der Nähe von Timmins, Ontario, gelegt wurde.
Die Abdeckung sollte die chemische Reaktion hemmen, bei der Giftstoffe entstehen, und verhindern, dass diese in die Umwelt gelangen. Allerdings gab es innerhalb der Sanierungsbranche Bedenken hinsichtlich der Wirksamkeit von Abdeckungen bei der Eindämmung von Giftstoffen aus dem Abfall, der zwischen 1968 und 1972 auf diesem Gelände abgelagert wurde.
„An alten Minenstandorten sind Metalle wie Blei, Arsen und Kupfer zu instabilen Feststoffen ausgefällt“, sagte Zhang. „Es ist vergleichbar mit Kalkablagerungen in einem Wasserkocher, wenn hartes Wasser vorhanden ist. Sie reagieren empfindlich auf chemische Veränderungen, was bedeutet, dass sie sich unter einer Abdeckung wieder auflösen und möglicherweise in die Umwelt gelangen können.“
Schutz der Gemeinden vor giftigen Minenabfällen. Bildnachweis: Canadian Light Source
Mithilfe experimenteller Techniken an der Canadian Light Source an der University of Saskatchewan und der Advanced Photon Source am Argonne National Laboratory in Illinois stellten Zhang und Kollegen fest, dass der Sanierungsansatz erfolgreich war. Sie fanden heraus, dass die Abdeckung die toxischen Mineralien am Standort nicht destabilisierte und die Entwicklung weiterer Giftstoffe verhinderte. Ihre Erkenntnisse wurden erst kürzlich gemacht veröffentlicht In Angewandte Geochemie.
„Diese Abdeckung wird bereits an vielen Minenstandorten angewendet, aber aufgrund dieser Unsicherheit über die Chemie gab es einige Bedenken“, sagte Zhang. „Jetzt wissen wir es besser.“
Die Ergebnisse liefern Entscheidungsträgern und Ingenieuren nützliche Informationen bei der Planung zukünftiger Minensanierungsbemühungen. „Unsere Erkenntnisse können heute angewendet werden. Es wird viel Bergbau betrieben und viele alte Minen werden saniert. Wenn Fachleute Abdeckungen entwerfen und Sanierungsmethoden auswählen, können sie unsere Ergebnisse berücksichtigen.“
Zhang hofft, dass ihre Erkenntnisse der Umwelt und der menschlichen Gesundheit zugute kommen.
„Die Sanierung ist von entscheidender Bedeutung, um zu verhindern, dass giftige Metalle in den Minenabfällen in die Umwelt gelangen, sodass sie nicht die Trinkwasserversorgung gefährden oder gesundheitliche Bedenken hervorrufen. Diese giftigen Metalle sind dafür bekannt, dass sie Fische töten und Krebs verursachen, daher ist es sehr wichtig.“ „Es ist wichtig, etwas dagegen zu unternehmen und Vertrauen in die Wirksamkeit Ihrer Sanierungsmethode zu haben“, sagte Zhang.
Mehr Informationen:
Aria Zhang et al., Geochemie und Mineralogie alter Abraumhalden unter einer Verbunddecke, Angewandte Geochemie (2023). DOI: 10.1016/j.apgeochem.2023.105819