Pyritoxidation und die daraus resultierende Freisetzung von eisen- und sulfatreichen Wässern sind eine der Folgen des jahrzehntelangen Braunkohleabbaus in der Lausitz (Frei et al., 2024). Die sich daraus ergebende Versauerung und Verockerung der angeschlossenen Vorfluter stellen eine Bedrohung für die entsprechenden Ökosysteme dar und verursachen Probleme bei der Trinkwasseraufbereitung (Friedland et al., 2021). Die Herkunft und Genese des Sulfats in Grundwässern soll zukünftig besser erforscht werden um Aussagen über die Entwicklung saurer Bergbauwässer und ihrer Folgen treffen zu können. Stabile Isotopen können zusätzliche Informationen zu herkömmlichen Konzentrationsbestimmungen liefern, wenn gemessene Isotopensignaturen hinreichende Unterschiede aufweisen. So wären potenziell verschiedene Quellen und Senken des Sulfats unterscheidbar. In einer ersten Explorativstudie wurden deshalb Grundwasserproben in Kippen- und Hangendpegeln im Einflussbereich von Bergbaufolgeseen sowie entlang eines Transekts in der Spreewitzer Rinne genommen und hinsichtlich ihrer Schwefel- und Sauerstoffisotopensignaturen analysiert. Resultierende Isotopenverhältnisse des Sulfats zeigen eine Variationsbreite von 57 ‰ für δ³⁴S und 19 ‰ für δ¹⁸O, die damit prinzipiell genügend Spielraum zur Identifikation von Sulfat aus unterschiedlichen Quellen zulässt und den Nachweis eventuell ablaufender biochemischer Reaktionen, wie z.B. Sulfatreduktion erlauben kann.

In der vorliegenden Studie ist das Sulfat in den analysierten Wässern, wie erwartet, meist durch Pyritoxidation unter anaroben Verhältnissen entstanden, beziehungsweise haben Zumischungen von aerob oxidiertem Sulfid stattgefunden. Insbesondere in den Sedimenten der Spreewitzer Rinne ist der Einfluss von Oberflächenwasser sichtbar, das aus dem Speicherbecken Lohsa II eindringt. Hinweise auf natürlich ablaufende Selbstreinigungsvorgänge, wie zum Beispiel Sulfatreduktion, konnten in der vorliegenden Studie nicht eindeutig festgestellt werden. Im Bereich der Kippen- und Hangendpegel war keine eindeutige Entwicklungstendenz der Isotopenwerte feststellbar, was vor allem an der unzureichenden Auflösung der Beprobung liegen dürfte. In zukünftigen Untersuchungen ist hier eine höhere Probenahmedichte notwendig um Veränderungen der Isotopenwerte entsprechenden Prozessen zuordnen zu können.

Literatur:

Frei, S., Klostermann, L., and Gilfedder, B. S.: Eisenrückhalt in der Lausitz: Eine räumlich differenzierte Analyse der Spree, Grundwasser - Zeitschrift der Fachsektion Hydrogeologie, 29, 213–228, https://doi.org/10.1007/s00767-024-00576-7, 2024.

Friedland, G., Grüneberg, B., and Hupfer, M.: Geochemical signatures of lignite mining products in sediments downstream a fluvial-lacustrine system, Science of The Total Environment, 760, 143942, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143942, 2021.