2015-1027_Bericht_GWM_2015.pdf

Fugro Consult GmbH

Lübecker Straße 53-63 39124 Magdeburg

Endbericht Geschäftsführer: Dr. Uta Alisch (Vorsitz)

Altlaststandort Kupferhütte Ilsenburg Dr. Rolf Balthes

Dr. Dirk Brinschwitz Wolfgang Weinhold

Weiterführung des mittelfristigen Tel.: 0391 2447280

Fax: 0391 2447289

GW-Monitorings 2011 - 2015 fugro@fugro.de

www.fugro.de

AG Berlin-Charlottenburg

Untersuchungskampagne HRB 134082 B

Ust.-IdNr.: DE 150 375 679

Juni 2015

Deutsche Bank AG Konto-Nr. 960 300 2 BLZ 100 700 00

IBAN: DE83 1007 0000 0960 3002 00 SWIFT/BIC: DEUTDEBBXXX

Auftraggeber: Ilsenburger Grobblech GmbH Veckenstedter Weg 10 38871 Ilsenburg

Auftragnehmer: Fugro Consult GmbH Lübecker Straße 53-63 39124 Magdeburg

Bearbeiter: Dipl.-Geol. Frank Ahlborn

Kurztitel: Ilsenburg, GW-Monitoring KT-Nr.: 4411090

Fugro Consult GmbH

Bestätigt: ......................................... F. Ahlborn Projektleiter

Datum: Magdeburg, 27.10.2015

Sitz der Gesellschaft Tel.: 030 93651-0 Zertifiziert nach ISO 9001:2008 Wolfener Straße 36 Fax: 030 93651250 12 100 8243 TMS 12681 Berlin Akkreditiert nach DIN EN ISO/IEC 17025:2005 D-PL-14036-01

Fugro Consult GmbH, a member of the Fugro group of companies with offices throughout the world.

Ilsenburg, GW-Monitoring - 4411090

Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung und Aufgabenstellung .............................................................................................. 6

2 Projektbeteiligte ........................................................................................................................ 6

3 Standortbeschreibung ............................................................................................................... 7

3.1 Allgemeine Angaben ................................................................................................................. 7

3.2 Geologische und hydrogeologische Standortsituation ............................................................. 7

4 Durchgeführte Arbeiten ............................................................................................................. 8

4.1 Stichtagsmessungen ................................................................................................................ 8

4.2 Automatische Wasserstandsmessungen (Datenlogger) .......................................................... 8

4.3 Auswertung von Niederschlagsdaten ....................................................................................... 9

4.4 Probenahmen ........................................................................................................................... 9

4.5 Analytik ................................................................................................................................... 11

5 Ergebnisse .............................................................................................................................. 11

5.1 Hydrodynamik ......................................................................................................................... 11

5.1.1 Lockergesteinsgrundwasserleiter (GWL1) ............................................................................. 11

5.1.2 Festgesteinsgrundwasserleiter (GWL2) ................................................................................. 12

5.1.3 Niederschlagsdaten ................................................................................................................ 13

5.1.4 Datenloggeraufzeichnungen ................................................................................................... 14

5.2 Hydrogeochemische Verhältnisse .......................................................................................... 18

5.2.1 Sensorische Untersuchungen und Vor-Ort-Messungen ......................................................... 18

5.2.1.1 Lockergesteinsgrundwasserleiter (1. GWL) ........................................................................... 18

5.2.1.2 Festgesteinsgrundwasserleiter (2. GWL) ............................................................................... 19

5.2.1.3 Oberflächengewässer (Ilse) .................................................................................................... 20

5.3 Bewertung der Stoffkonzentrationen ...................................................................................... 20

5.3.1 Bewertungsgrundlagen ........................................................................................................... 20

5.3.2 Aktuelle Stoffkonzentrationen Lockergesteinsgrundwasserleiter (1. GWL) ........................... 22

5.3.3 Aktuelle Stoffkonzentrationen Festgesteinsgrundwasserleiter (2. GWL) ............................... 24

5.3.4 Aktuelle Schadstoffkonzentrationen Oberflächengewässer (Ilse) .......................................... 25

5.3.5 Entwicklung der Schadstoffkonzentrationen im Abstrom des Schadensherdes .................... 25

6 Vorschläge zur Weiterführung des Monitorings ...................................................................... 31

7 Zusammenfassung ................................................................................................................. 34

8 Literatur- und Quellenverzeichnis ........................................................................................... 35

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Ilsenburg, GW-Monitoring - 4411090

Tabellenverzeichnis

Tabelle 4-1: Beprobte GWMS pro Messkampagne ...................................................................................... 9

Tabelle 5-1: Ergebnisse der Vor-Ort-Untersuchungen im Abstrom der Elektrolysehallen (1. GWL) ......... 19

Tabelle 5-2: Ergebnisse der Vor-Ort-Untersuchungen im Abstrom der Elektrolysehallen ( 2. GWL) ........ 19

Tabelle 5-3: Ergebnisse der Vor-Ort-Untersuchungen im Oberflächengewässer (Ilse) ............................. 20

Tabelle 5-4: Grundlagen für die Bewertung von Grundwasserkontaminationen ........................................ 21

Tabelle 5-5: Grundlagen für die Bewertung von Oberflächenwasserkontaminationen .............................. 22

Tabelle 6-1: Empfohlenes Messnetz Grundwasser ......................................................................................... 32

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 5-1: Tägliche und monatliche Niederschlagssummen (01.05.14 - 30.04.15) ................................. 13

Abbildung 5-2: Jahressummen der Niederschläge innerhalb der Betrachtungszeiträume .............................. 14

Abbildung 5-3: Datenloggeraufzeichnungen IK 041/95 u. Niederschlagssummen .......................................... 15

Abbildung 5-4: Datenloggeraufzeichnungen GWM 1/04 u. Niederschlagssummen ........................................ 16

Abbildung 5-5: Datenloggeraufzeichnungen GWM 1A/05 u. Niederschlagssummen...................................... 17

Abbildung 5-6: Entwicklung der Ni-Konzentrationen im Abstrom der Elektrolysehallen (1. GWL) ................ 26

Abbildung 5-7: Gegenüberstellung Ni-Konzentrationen und GW-Spiegel (+ 6 Monate) ............................... 27

Abbildung 5-8: Stoffentwicklung (As, Cu, Ni, Zn) an GWM 1/05 ................................................................... 28

Abbildung 5-9: Entwicklung der Ni-Konzentrationen im Abstrom der Elektrolysehallen (2. GWL) ................. 29

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Ilsenburg, GW-Monitoring - 4411090

Anlagenverzeichnis

1 Karten

1.1 Übersichtskarte mit Lage der Messstellen

1.2 Grundwassergleichenpläne der Stichtagsmessung vom 08.06.2015 1.2.1 1. GWL 1.2.2 2. GWL

1.3 Stoffverteilungskarten Wasser 1.3.1 Metalle 1. GWL 1.3.2 Anionen+Kationen 1. GWL 1.3.3 Metalle 2. GWL 1.3.4 Anionen+Kationen 2. GWL 1.3.5 Oberflächengewässer (Ilse)

2 Diagramme der Grund- und Oberflächenwasserdynamik

2.1 GW-Ganglinien 1. GWL (Lockergestein) 2.2 GW-Ganglinien 2. GWL (Festgestein) 2.3 OW-Ganglinien (Ilse) 2.4 Ganglinienverläufe Datenlogger

3 Diagramme der Wasseranalysen

3.1 Schadstoffentwicklung 1. GWL (Lockergestein) 3.2 Schadstoffentwicklung 2. GWL (Festgestein) 3.3 Schadstoffentwicklung Oberflächenwasser (Ilse)

4 Protokolle

4.1 Stichtagsmessungsprotokoll der Stichtagsmessung vom 08.06.2015 4.2 GW-Probenahmeprotokolle 4.3 OW-Probenahmeprotokolle

5 Prüfbericht Analytik (UCL)

6 Tabellarische Übersicht der Analytikergebnisse der Beprobungskampagne 06/2015

7 Digitale Anlagen auf CD

• Bericht zur Weiterführung des mittelfristigen Monitorings des Grundwassers der Elektrolysehallen IV und V sowie des Zerrenherdstollens und Beprobung des Vorfluters Ilse - Untersuchungskampagne Juni 2015

• Datenbank zum Grund- und Oberflächenwassermonitoring - Stand: 08.06.2015 / Stammdaten + Ausbaudaten GWMS / Stichtagsmessungen / Wasseranalysen / Sedimentanalysen / Datenloggeraufzeichnungen IK017-91, IK022-93-5“, IK041-95, GWM1A/05, GWM 1/04 / Niederschlagsdaten der Wetterstationen Stapelburg und Ilsenburg

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Ilsenburg, GW-Monitoring - 4411090

Abkürzungsverzeichnis

BBodSchV Bundes-Bodenschutz und Altlastenverordnung

GFS Geringfügigkeitsschwellenwert der LAWA

GOK Geländeoberkante

GW Grundwasser

GWH Grundwasserhemmer

GWGL Grundwassergeringleiter

GWL Grundwasserleiter

GWMS Grundwassermessstelle

LAWA Länderarbeitsgemeinschaft Wasser

LABO Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Bodenschutz

M-Wert LAWA-Maßnahmewert

OK Oberkante

OWMS Oberflächenwassermessstelle

P-Wert LAWA-Prüfwert

PN Probenahme

PV Pumpversuch

ROK Rohroberkante

UK Unterkante

WG LSA Wassergesetz des Landes Sachsen-Anhalt

WHG Wasserhaushaltsgesetz

WRRL Wasserrahmenrichtlinie

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Ilsenburg, GW-Monitoring - 4411090

1 Einleitung und Aufgabenstellung

Die Ilsenburger Grobblech GmbH führt das bereits in den Jahren 2001 bis 2010 durchgeführte

Grundwassermonitoring am Standort der ehemaligen Kupferhütte Ilsenburg in den Jahren 2011 bis 2015

fort. Aufgabenstellung des GW-Monitorings ist die Überwachung der Schadstoffquelle unter den

Elektrolysehallen IV und V der ehemaligen Kupferhütte sowie des Abstroms.

Das GW-Monitoring 2011-2015 sollte gemäß Leistungsbeschreibung folgende Hauptleistungen umfassen:

• Jährliche Stichtagsmessung von Grund- und Oberflächenwasserständen

• Kontinuierliche Messungen von Grundwasserständen an ausgewählten Messstellen

• Jährliche Beprobung und analytische Untersuchung von Grund- und Oberflächenwässern

• Dokumentation und Auswertung der Untersuchungsergebnisse

Die mit dem Monitoring gewonnenen Daten sollten die Schadstoffsituation im Grund- und

Oberflächenwasser der ehemaligen Kupferhütte dokumentieren und Informationen über die Auswirkungen

der bereits am Standort durchgeführten Sanierungsmaßnahmen (Errichtung einer Dichtwand im Bereich der

ehemaligen Elektrolysehallen und Verdämmung des Zerrenherdstollens) liefern.

Die durchgeführten Sanierungsmaßnahmen haben, wie erwartet, zu einer veränderten Hydrodynamik am

Standort geführt, in dessen Folge im Abstrom der Elektrolysehallen zunächst ein deutlicher Anstieg von

Schwermetallkonzentrationen im Grundwasser zu verzeichnen war, obwohl die Nachlieferung aus den

Hauptquellen des Schadens durch die Sicherungsmaßnahmen unterbunden ist.

Im Ergebnis einer Besprechung bei der LAF am 02.08.2012 wurde vereinbart, die ursprünglich jährlichen

Beprobungsintervalle aufgrund der aktuellen Entwicklungen temporär entsprechend zu verdichten und das

Messnetz an die veränderte Situation anzupassen. Ab 04/2013 wurden die Untersuchungsintervalle wieder

auf den ursprünglichen, jährlichen Rhythmus vergrößert, die Anpassung des Messnetzes wurde hingegen

beibehalten.

Mit dem vorliegenden Endbericht erfolgt die Dokumentation der Untersuchungskampagne vom Juni 2015

sowie die Aktualisierung und Neubewertung der bisherigen Monitoring-Ergebnisse. Darüber hinaus werden

Empfehlungen zur Fortsetzung des Monitorings gegeben.

2 Projektbeteiligte

Auftraggeber (AG): Ilsenburger Grobblech GmbH Veckenstedter Weg 10 38871 Ilsenburg Freistellungsbehörde: Landesanstalt für Altlastenfreistellung Sachsen-Anhalt Maxim-Gorki-Straße 10 39108 Magdeburg Projektsteuerer: Prof. Burmeier Ingenieurgesellschaft mbH Steinweg 4 30989 Gehrden

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Ilsenburg, GW-Monitoring - 4411090

Auftragnehmer (AN): Fugro Consult GmbH Lübecker Str. 53-63 39124 Magdeburg

3 Standortbeschreibung

3.1 Allgemeine Angaben

Der Standort der ehemaligen Kupferhütte Ilsenburg wurde seit dem 19. Jahrhundert im Rahmen der

Kupferverarbeitung und Kupfergewinnung aus kupferhaltigen Abfällen (Hüttenprozesse) genutzt. Ab dem

Jahre 1915 wurde die elektrochemische Raffination des Schmelzkupfers zu hochreinem Elektrolytkupfer

eingeführt und bis zur Stilllegung des Werkes im Jahre 1990 betrieben. Aufgrund mangelhafter Wartung und

Instandhaltung der Anlagen, Abdichtungssysteme und Hallenfußböden sowie dem sorglosen Umgang mit

schutzgutgefährdenden Stoffen kam es in Folge von Leckagen und Handhabungsverlusten zu einem

massiven Eintrag von nickel- und kupfergesättigten schwefelsauren Lösungen in den Untergrund der

ehemaligen Elektrolysehallen.

Ende 2008 wurden die Elektrolysehallen IV und V oberirdisch abgebrochen und z. T. tiefenenttrümmert

sowie der Hauptschaden mittels Errichtung einer Dichtwand und Herstellung einer Oberflächenversiegelung

gesichert. Als sekundäre Maßnahme zur Unterbindung des Schadstoffaustrags in die Ilse erfolgte der

Versatz des Zerrenherdstollens.

3.2 Geologische und hydrogeologische Standortsituation

Regionalgeologisch liegt das Untersuchungsgebiet an der SW-Flanke des subherzynen Beckens im

Übergang zur Aufrichtungszone der Nordharzstörungszone. Als Hauptentlastungsgebiet fungiert der

Vorfluter Ilse. Die kiesig-steinigen bis sandigen, z. T. verlehmten Partien der Ilseschotter und ihrer

Nebenläufe haben eine geringe wasserführende Mächtigkeit von mehreren Zentimetern bis einigen Metern.

Die Wasserführung ist stark niederschlagsabhängig. Bei verschiedenen Abflussmessungen in der Ilse

oberhalb von Ilsenburg sowie unterhalb der Kupferhütte wurden Abflusswerte von 167 l/s bis 226 l/s

gemessen.

Generell folgt der natürliche Abfluss in den Terrassenschottern (1. GWL) der Morphologie der

unterlagernden, unverwitterten Ilsenburgschichten. Der Flurabstand ist gering und liegt in den Hochflächen

bei einigen Metern, in den Niederungen z. T. bei weniger als einem Meter. Der erste Grundwasserleiter ist

ungespannt. Die große Inhomogenität der quartären Bildungen schafft eine starke räumliche Varianz von

Grundwasserdurchlässigkeiten. Der durchschnittliche kf-Wert für die quartären Bildungen liegt im Bereich zwischen 10-4 m/s und 10-5 m/s. Lokal treten aber auch ein bis zwei Zehnerpotenzen niedrigere bzw. höhere

Durchlässigkeiten auf. Die lehmig tonigen Verwitterungsbereiche des Ilsenburgmergels stellen den ersten

Grundwasserstauer dar. Aufgrund seiner unterschiedlichen Mächtigkeit und z. T. sandiger Einlagerungen ist

ein hydraulischer Kontakt zwischen den Grundwässern des ersten und zweiten Grundwasserleiters möglich.

Die Grundwasserführung im Ilsenburgmergel (2. GWL) ist nur auf geklüftete Bereiche beschränkt, wobei

eine Abnahme der Klüfte mit der Tiefe besteht. Die Ilsenburgschichten sowie die übrigen Schichten des

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Ilsenburg, GW-Monitoring - 4411090

Untercampan in störungsnahen Bereichen weisen eine hohe Wasserführung und entsprechend hohe

Durchlässigkeitsbeiwerte auf. Das durchschnittliche arithmetische Mittel der kf-Werte für die nicht geklüfteten Bereiche liegt bei 9,9·10-7 m/s, insgesamt liegen die kf-Werte zwischen 1,9·10-6 m/s und 4,7·10-7 m/s.

Das Grundwasser im Ilsenburgmergel ist gespannt. Die Grundwasserdruckfläche im Untersuchungsgebiet

liegt zwischen 4,0 m und 15,0 m unter Gelände, in den Niederungsgebieten oberflächennäher, in den

Geländeerhebungen teilweise tiefer als 15,0 m unter Flur.

Der unmittelbare Untergrund des ehemaligen Betriebsgeländes besteht aus unterschiedlich mächtigen

Aufschüttungsmassen, stark inhomogener Zusammensetzung. Als Herkunft der Aufschüttungen kommen die

ehemalige Kupferhütte sowie das benachbarte Stahlwalzwerk Ilsenburg in Betracht. Altersmäßig sind sie

überwiegend der letzten Hälfte des vergangenen Jahrhunderts zuzuordnen. Durch die Ablagerungen wurden

große relativ ebene Flächen auf dem Betriebsgelände geschaffen. Am stärksten wurden Areale des Ilsetales

eingeebnet. Im Ilsetunnelbereich und im Gebiet nördlich der ehem. Elektrolysehallen erreichen die

Mächtigkeiten der Auffüllungen ca. 7 m. Im Umfeld der Gebäude ist die Mächtigkeit mit ca. 2-3 Metern

dagegen geringer. Unter den ehem. Elektrolysehallen und der ehem. Flammofenhalle erreichen die

Mächtigkeiten maximal 1 m. Die Aufschüttungen im Umfeld der Gebäude sind weitflächig durch

Verkehrsflächen versiegelt. Aufgrund der extrem heterogenen Ausbildung treten lokal variierend

unterschiedliche Wasserdurchlässigkeiten auf. Der Zerrenherdstollen, ein ehemaliger Wasserableitungs-

stollen in bergmännischer Trockenbauweise, durchschnitt in etwa 10 m Tiefe von Süd nach Nord das

Untersuchungsgebiet. Im südlichen Bereich verlief er vollständig im klüftigen Mergel und fungierte als

Entwässerung des 2. GWL. Im nördlichen Bereich erreichte der Zerrenherdstollen bis zum Mundloch den

Terrassenschotter und stand mit diesem in hydraulischem Kontakt. Die Sohle des Stollens wurde durch den

verwitterten Ilsenburgmergel gebildet. Ende 2008 wurde der Stollen vollständig verdämmt und damit der

hydraulische Kontakt zwischen den Terrassenschottern und dem Ilsenburgmergel unterbrochen.

4 Durchgeführte Arbeiten

4.1 Stichtagsmessungen

Im Rahmen des GW-Monitorings 2011 - 2015 wurden insgesamt 9 Stichtagsmessungen (parallel zu den

Beprobungskampagnen) durchgeführt. Die Messungen erfassten alle zur Bewertung der aktuellen

Belastungssituation erforderlichen Messstellen im 1. GWL, 2. GWL und in der Ilse.

Das Stichtagsmessungsprotokoll der aktuellen Untersuchung vom 08.06.2015 ist in Anlage 4.1 dargestellt.

Aus den Messungen wurden für die beiden relevanten GWL am Standort Grundwassergleichenpläne erstellt

(s. Anlage 1.2.)

4.2 Automatische Wasserstandsmessungen (Datenlogger)

Zu Beginn des aktuellen GW-Monitorings wurden am 07.06.2011 in die drei Messstellen GWM 1/04

(1. GWL), GWM 1A/05 (2. GWL) und IK 041/95 (1. GWL) Datenlogger eingebaut, die den kontinuierlichen

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Ilsenburg, GW-Monitoring - 4411090

Ganglinienverlauf der Wasserspiegelstände aufzeichnen sollen. Zur Aufzeichnung wurden Messintervalle im

Abstand von 6 Stunden festgelegt.

Die Auslesungen der Daten erfolgten jeweils im Rahmen der Jahresbeprobungen (30.07.2012, 07.05.2013,

10.06.2014 und 08.06.2015). Im Rahmen der aktuellen Untersuchungskampagne wurden die Datenlogger

wieder deinstalliert. Die erfassten Wasserspiegelstände sind aufgrund der Menge an Datensätzen nur digital

in der Datenbank (Anlage 7) dokumentiert. Die Ganglinien der Wasserstände der Loggeraufzeichnungen

sind in Anlage 2.4 dargestellt.

4.3 Auswertung von Niederschlagsdaten

Während des Monitorings 2001 - 2010 zeigten die untersuchten Grund- und Oberflächenwässer

Schwankungen des Wasserspiegels, in Abhängigkeit von den klimatischen Verhältnissen. Um auch im

aktuellen Monitoring den Einfluss der Niederschläge auf das Grund- und Oberflächenwasserregime am

Standort abschätzen zu können, wurden wie bereits während des Monitorings 2005 - 2010 die Tageswerte

der Niederschlagssummen der DWD-Station Stapelburg (ca. 3,5 km nordwestlich von Ilsenburg) für den

gesamten aktuellen Untersuchungszeitraum vom 01.05.2011 - 30.04.2015 ausgewertet.

Da durch den AG, hinsichtlich der Nutzung der Niederschlagsdaten der Station Stapelburg, angemerkt

wurde, dass es aufgrund der Entfernung der Station zum Untersuchungsstandort, insbesondere bei

ausgeprägt lokalspezifischen Wetterereignissen (z.B. Starkniederschläge bei Gewittern), zu deutlichen

Differenzen zwischen den Daten der Wetteraufzeichnungen der Station Stapelburg und den tatsächlich am

Standort festgestellten Ereignissen kommen kann, wurden für den Betrachtungszeitraum 01.05.2012 -

30.04.2015 zusätzlich zu den Wetterdaten des DWD auch die Niederschlagsdaten der von meteomedia

betriebenen Wetterstation Ilsenburg (Entfernung zum Untersuchungsbereich: ca. 1,3 km) ausgewertet.

4.4 Probenahmen

Im Rahmen des zwischen 06/2011 und 06/2015 durchgeführten Monitorings wurden insgesamt neun

Untersuchungskampagnen mit unterschiedlichen Messnetzumfängen durchgeführt, die in der nachfolgenden

Tabelle dargestellt sind.

Tabelle 4-1: Beprobte GWMS pro Messkampagne

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Ilsenburg, GW-Monitoring - 4411090

Vor der Beprobung wurde zunächst der Ruhewasserspiegel jeder Messstelle bestimmt. Die Entnahme der

Grundwasserproben erfolgte mittels einer Tauchpumpe des Typs Grundfos MP1. Bei Messstellen mit einem

Durchmesser <50 mm und bei Messstellen mit einem sehr geringen Zufluss wurde eine Tauchpumpe vom

Typ Gigant (Ø 36 mm) eingesetzt. Aufgrund des bei der aktuellen Untersuchungskampagne sehr geringen

Wasserstandes an den Messstellen GWM 4/09 und GWM 4/06, der eine Pumpprobe nicht mehr zuließ,

wurde an diesen Messstellen, nach 3-maligem Entleeren des Standrohrvolumens, eine Schöpfprobe

entnommen.

In den beiden Messstellen GWM 3/06 und GWM 5/09 war der Wasserstand von nur jeweils 5 cm auch für

die Entnahme einer Schöpfprobe nicht ausreichend. Die Messstellen GWM 1/09, GWM 2/09 waren trocken,

so dass eine Beprobung nicht möglich war. Als Ersatzmessstelle für die GWM 1/09 wurde der benachbarte

Pegel GWM 5/06 beprobt.

Die Entnahme der Pumpproben erfolgte (mit Ausnahme der Probenahme an IK 12/90) jeweils nach dem

Erreichen der Konstanz der Vor-Ort-Parameter. An IK 12/90 wurde die Probenahme trotz des

Nichterreichens der Parameterkonstanz (aber nach dem Erreichen des Mindestabpumpvolumens)

durchgeführt, da der Pegel trocken zu fallen drohte und ein zur Beprobung ausreichender Wiederanstieg an

der Messstelle z.T. mehrere Tage dauert. Alle GW-Proben wurden vor dem Abfüllen in die durch das Labor

gestellten und mit Salpetersäure konservierten Probenahmegefäße mittels Membranfilter vor Ort filtriert. Die

entnommenen Wasserproben wurden gekühlt und dunkel gelagert und im Anschluss an die Beprobung dem

Labor zur Analytik übergeben.

Die Entnahme der Oberflächenwasserproben erfolgte mittels Probenschöpfer jeweils in einer Entfernung von

ca. 1 m vom Ufer aus und in einer Tiefe von 0 - 10 cm unter der Wasseroberfläche. Die

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Oberflächenwasserproben wurden unfiltriert in Probenahmegefäße ohne Konservierungsmittel abgefüllt. Die

Membranfiltration erfolgte erst im Labor, unmittelbar vor der Analytik.

Die Probenahmeprotokolle der aktuellen Kampagne befinden sich in den Anlagen 4.2 (Grundwasser) und

4.3 (Oberflächenwasser).

4.5 Analytik

Die Analytik der GW-Proben erfolgte im Zeitraum vom 11.06.-19.06.2015 durch die UCL - Umwelt Control

Labor GmbH, Lünen. Neben der Bestimmung der standortspezifischen Leitparameter As, Cu, Ni und Zn

wurden im Rahmen der aktuellen Untersuchungskampagne zusätzlich Eisen und Mangan sowie

verschiedene Anionen und Kationen untersucht, um die Gesamtsituation des Grundwassers am Standort zu

charakterisieren. Die Prüfberichte der Analytik finden sich in Anlage 5. Eine tabellarische Übersicht der

aktuellen Analysenergebnisse ist in Anlage 6 dargestellt.

5 Ergebnisse

5.1 Hydrodynamik

5.1.1 Lockergesteinsgrundwasserleiter (GWL1)

Der GW-Gleichenplan (s. Anlage 1.2.1) des oberen GWL zeigt die hydrodynamische Situation am Standort

zum Zeitpunkt der Stichtagsmessung am 08.06.2015. Die GW-Fließrichtung erfolgt von Südosten nach

Nordwesten. Mit dem Erreichen der Dichtwand teilt sich der GW-Strom in einen nördlichen (östlich der

Dichtwand) und einen westnordwestlichen Teilstrom (westlich der Dichtwand). Die Dichtwand wird dabei

vollständig umströmt. Nördlich der Dichtwand ist die GW-Fließrichtung dann direkt nordwestlich auf die Ilse

gerichtet, die als Vorfluter wirkt.

Die gemessenen GW-Spiegelstände lagen zwischen 213,66 mNN (IK 038/95) und 223,49 mNN

(GWM 1/04). Das hydraulische Gefälle lag im Anstrom zur Dichtwand bei ca. 0,033 und steigt aufgrund des

deutlichen Gefälles im Abstrom der ehemaligen Elektrolysehallen in Richtung Ilse auf bis zu 0,051 an. Die

großen Abstände zwischen den GW-Gleichen an der östlichen Seite der Dichtwand (im Bereich der Pegel

GWM 6/09, GWM 8/04 und GWM 8/09) deuten einen Aufstau des Grundwassers durch die Dichtwand an.

Innerhalb der Dichtwand war nur an den beiden Messstellen GWM 3/09 und GWM 4/09 eine Bestimmung

des Wasserstandes möglich. Die beiden Messstellen GWM 1/09 und GWM 2/09 waren vollständig trocken.

Die Wasserstände lagen zwischen 218,12 mNN an GWM 3/09 und 217,60 mNN an GWM 4/09. Die Höhe

der ermittelten Wassersäule in den Pegeln spiegelt jedoch nicht den tatsächlichen Wasserstand im

Lockergesteins-GWL innerhalb der Dichtwand wieder, da alle Pegel mit einem Sumpfrohr ausgestattet sind,

dass sich innerhalb des Ilsenburgmergels befindet. Beide Wasserstände liegen noch unter der Oberkante

des Ilsenburgmergels (GWM 3/09: -0,30 m; GWM 4/09: -0,48 m). Wie bereits in den vorangegangenen

Berichten ausgeführt, sind die gemessenen Wasserstände kein Indiz für eine flächenhafte Wasserführung

des Lockergesteins innerhalb der Dichtwand, sondern kennzeichnen vielmehr lokale Bereiche, in denen es

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Ilsenburg, GW-Monitoring - 4411090

bei hohen GW-Ständen im Festgestein (Druckspiegel des unteren GWL > OK Ilsenburgmergel) temporär zu

einer geringmächtigen Wasserführung innerhalb der Dichtwand kommt.

Im Ergebnis aller bisher durchgeführten Stichtagsmessungen lässt sich feststellen, dass die

hydrodynamischen Verhältnisse im oberen GWL, seit der Errichtung der Dichtwand nur sehr geringfügige

Änderungen zeigen. Die bisher ermittelten GW-Fließrichtungen sind bei allen Stichtagsmessungen nahezu

identisch und auch die ermittelten hydraulischen Gradienten unterscheiden sich nur wenig. Die

Isohypsenpläne zeigen bei allen Messungen eine Entlastung des GWL1 in die Ilse.

5.1.2 Festgesteinsgrundwasserleiter (GWL2)

Der Isohypsenplan des Festgesteinsgrundwasserleiters ist in Anlage 1.2.2 dargestellt. Der Anstrom zum

Untersuchungsbereich erfolgt aus südlicher Richtung. Die Fließrichtung im Anstrom ist leicht nordwestlich

gerichtet. Im Bereich der ehemaligen Elektrolysehallen ist eine leichte Wasserscheide zu erkennen. Im

Gegensatz zum oberen GWL wird die GW-Fließrichtung aber nicht durch die Dichtwand beeinflusst, da

diese nicht vollständig in den Ilsenburgmergel, sondern nur in die Hangendschichten (Verwitterungsbereich)

einbindet. Die Ausbildung der GW-Scheide ist entweder auf morphologische Strukturen im Untergrund oder

durch die Vorflutwirkung der Ilse, die z.T. auch auf den unteren GWL wirkt, zurückzuführen.

Die gemessenen GW-Stände lagen zwischen 214,02 mNN (in IK 22-93-5") und 219,24 mNN (in

GWM 7A/04). Auch im Ilsenburgmergel lässt sich eine Zunahme des hydraulischen Gradienten zwischen

Anstrom (ca. 0,010) und Abstrom (ca. 0,031) erkennen.

Wie bereits in den beiden letzten Berichten beschrieben, zeigen trotz der Neueinmessung der

Rohroberkanten im November 2012 einige der im Festgestein ausgebauten Doppelpegel deutliche

Abweichungen in den Wasserständen des 2"- und des 5"-Pegels. Dies betrifft die 4 Messstellen IK 20-93,

IK 22-93 und IK 26-93. An IK 27-93 zeigten die Wasserstände zwischen dem Oberpegel und dem

Unterpegel bei der aktuellen Messung nur eine sehr geringe Differenz von 1 cm. An den anderen drei

Doppelpegeln liegen jeweils die Wasserspiegel der Oberpegel (2"-Ausbau) über denen der Unterpegel (5"-

Ausbau). Die Differenzen liegen zwischen 0,23 m an IK 022-93 und erreichen bis 3,01 m an IK 020-93. Dies

spricht für eine hydrodynamische Trennung des unteren GWL in diesem Bereich und ist mit hoher

Wahrscheinlichkeit eine Folge der mit der Tiefe abnehmenden Klüftung des Gesteins. Die nur sehr geringen

Wasserspiegelunterschiede an IK-027-93 deuten aber an, dass es innerhalb des Ilsenburgmergels auch

hydraulisch miteinander kommunizierende (gut geklüftete) Bereiche gibt.

Ein Vergleich des aktuellen Isohypsenplanes mit den Grundwassergleichenplänen der vergangenen

Monitoringkampagnen zeigt, dass sich seit Januar 2009 keine signifikanten Änderungen der hydraulischen

Verhältnisse im Festgesteinsgrundwasserleiter mehr gezeigt haben. Die bis Dezember 2008 im Bereich der

ehemaligen Elektrolysehallen vorhandene Grundwasserscheide hat sich stark zurückgebildet. Die entwässernde

Wirkung des Zerrenherdstollens lässt sich seit der Verdämmung im Dezember 2008 nicht mehr erkennen. Die

Drainagewirkung des Stollens wurde wirksam unterbrochen. Dies hat lokal (im näheren Einflussbereich des

Zerrenherdstollens) zu einem Anstieg des Druckspiegels im GWL2 geführt.

44-11-090_Ilsenburg_GW-Monitoring_2011-2015_EB_2015b.docx / 27.10.2015 Seite 12 von 38

Ilsenburg, GW-Monitoring - 4411090

5.1.3 Niederschlagsdaten

Die täglichen und monatlichen Niederschlagssummen für den Betrachtungszeitraum 01.05.2014 -

30.04.2015 wurden zur besseren Vergleichbarkeit für die beiden Stationen Stapelburg und Ilsenburg

gemeinsam in einem Diagramm (Abbildung 5-1) dargestellt.

Abbildung 5-1: Tägliche und monatliche Niederschlagssummen (01.05.14 - 30.04.15)

100 250

236,80

90

80 200

70 166,90

60 150

50 119,90 117,90

40 100,60 100 95,40 85,60 85,10 82,10 30 69,80 20 47,40 52,80 42,20 44,80 43,30 53,10 50 38,70 34,50 35,30 34,60 10 15,70 14,90 12,40 7,10 0 0

44-11-090_Ilsenburg_GW-Monitoring_2011-2015_EB_2015b.docx / 27.10.2015 Seite 13 von 38 ]mm[ nemmussgalhcsredeiN ehcilgät

41 .iaM 41 .nuJ 41 .luJ 41 .guA 41 .peS 41 .tkO 41 .voN 41 .zeD 51 .naJ 51 .beF 51 .zrM 51 .rpA 51 .iaM ]mm[ nemmussgalhcsredeiN ehciltanom

Tagessumme Niederschlag Stapelburg Tagessumme Niederschlag Ilsenburg Monatssumme Niederschlag Stapelburg Monatssumme Niederschlag Ilsenburg

Im Vergleich mit den beiden letzten Betrachtungszeiträumen (05/2012-05/2013 und 05/2013-05/2014)

stimmen die Daten der beiden Wetterstationen im aktuellen Betrachtungszeitraum sehr gut überein.

Lediglich in den Monaten Juni 2014 (±69%), Februar 2015 (±75%) und April 2015 (±53%) fallen

Abweichungen von >50% bei den monatlichen Niederschlagsmengen auf. In allen anderen Monaten liegen

die Differenzen bei <30%. Die Gesamtniederschlagsmengen im Betrachtungszeitraum wichen an den beiden

Messstationen mit 811 mm (Ilsenburg = I) und 826 mm (Stapelburg = S) ebenfalls nur geringfügig

voneinander ab.

Die niederschlagsreichsten Monate innerhalb des Betrachtungszeitraums vom 01.05.2014 - 30.04.2015

waren 07/2014 (S: 166,9 mm; I: 236,8 mm) und 05/2014 (S: 100,6 mm; I: 119,9 mm), die niederschlags-

ärmsten Monate waren 02/2015 (S: 12,4 mm; I: 7,1 mm) und 11/2014 (S: 14,9 mm; I: 15,7 mm).

Markante Ereignisse mit mehr als 20 mm täglichem Niederschlag wurden am 01.05.2014 (23,4 mm),

27.05.2014 (28,7 mm), 28.05.2014 (30,1 mm), 09.07.2014 (22,5 mm), 25.07.2014 (25,2 mm), 26.07.2014

(95,0 mm), 27.07.2014 (30,5 mm), 21.09.2014 (21,1 mm) und 22.10.2014 (20,6 mm) an der Station

Ilsenburg sowie am 27.05.2014 (32,8 mm), 11.06.2014 (36,4 mm), 28.06.2014 (22,7 mm), 26.07.2014

(39,6 mm), 02.08.2014 (20,6 mm) und 22.10.2014 (24,3 mm) an der Station Stapelburg gemessen.

Ilsenburg, GW-Monitoring - 4411090

Ein Vergleich mit den Niederschlagssummen der vergangenen Jahre (Betrachtungszeitraum jeweils 01.05. -

30.04.) zeigt, dass die Niederschlagssumme der Station Stapelburg im Zeitraum 30.04.2014 bis 01.05.2015

mit 826 mm deutlich über dem Jahresmittel der letzten 9 Jahre (667 mm) liegt. Da für die Station Ilsenburg

aktuell nur Daten der letzten drei Jahre zur Verfügung stehen, ist lediglich ein direkter Vergleich der

aktuellen Jahresmenge mit den beiden letzten Betrachtungszeiträumen möglich. Danach zeigt sich ebenfalls

ein deutlicher Anstieg der Niederschlagsmenge von +43% im Vergleich zu 05/2013-05/2014 und sogar

+56% im Vergleich zum Zeitraum 05/2012-05/2013.

Abbildung 5-2: Jahressummen der Niederschläge innerhalb der Betrachtungszeiträume

1.200

1.200

1.000

800

600

400

200

0 ]mm[ emmussgalhcsredeiN

0 05/2006 ‐ 05/2007 ‐ 05/2008 ‐ 05/2009 ‐ 05/2010 ‐ 05/2011 ‐ 05/2012 ‐ 05/2013 ‐ 05/2014 ‐ 05/2007 05/2008 05/2009 05/2010 05/2011 05/2012 05/2013 05/2014 05/2015

Stapelburg Ilsenburg

Fazit:

Die Auswertung der Niederschlagsdaten der beiden Wetterstationen Stapelburg und Ilsenburg für den

zurückliegenden Betrachtungszeitraum hat gezeigt, dass es größtenteils sehr gute Übereinstimmungen zwischen

den beiden Stationen gibt, aber sich insbesondere die Starkregenereignisse lokal sehr unterschiedlich auswirken.

Dies wird v. a. bei dem sehr niederschlagsreichen Monat Juli 2014, mit den außergewöhnlich hohen

Niederschlagsmengen vom 26.07.2014 deutlich. Nach mittlerweile drei vorliegenden Vergleichsdatenreihen

deutet sich an, dass die Gesamtniederschlagsmengen an der Station Ilsenburg z. T. deutlich geringer sind als an

der Station Stapelburg (-2% bis -18%).

5.1.4 Datenloggeraufzeichnungen

Während des vorangegangenen GW-Monitorings am Standort wurden bereits zwischen 11/2005 und

05/2008 Datenloggeraufzeichnungen in den GWMS IK 017/91, IK 22/93-5", IK 041/95 und GWM 1A/05

durchgeführt.

In IK 041/95 und GWM 1A/05 erfolgten Datenloggermessungen im Beobachtungszeitraum 2008 - 2010. Mit

Beendigung des Monitorings wurden die Datenlogger in den beiden Pegeln wieder ausgebaut.

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Ilsenburg, GW-Monitoring - 4411090

Im Rahmen des GW-Monitorings 2011-2015 wurden seit Beginn (07.06.2011) die GW-Spiegelstände der

beiden bereits zwischen 2008 und 2010 beobachteten Messstellen IK 041/95 und GWM 1A/05 sowie der

GWM 1/04 mittels Datenloggeraufzeichnungen kontinuierlich erfasst. Für den Zeitraum 05/2010 bis 06/2011

stehen keine Datenloggeraufzeichnungen zur Verfügung.

Abbildung 5-3: Datenloggeraufzeichnungen IK 041/95 u. Niederschlagssummen

221,6 100

221,4 90

221,2 80

221,0 70

220,8 60

220,6

50

220,4

40 220,2

30 220,0

20 219,8

219,6 10

219,4 0

44-11-090_Ilsenburg_GW-Monitoring_2011-2015_EB_2015b.docx / 27.10.2015 Seite 15 von 38 ]NNm[ dnatsressawdnurG

80 .guA 80 .voN 90 .beF 90 .iaM 90 .guA 90 .voN 01 .beF 01 .iaM 01 .guA 01 .voN 11 .beF 11 .iaM 11 .guA 11 .voN 21 .beF 21 .iaM 21 .guA 21 .voN 31 .beF 31 .iaM 31 .guA 31 .voN 41 .beF 41 .iaM 41 .guA 41 .voN 51 .beF 51 .iaM Niederschlag [mm]

In Abbildung 5-3 ist der gesamte Ganglinienverlauf der Messstelle IK 041/95 (1. GWL; östlich der Dichtwand)

den Niederschlagsdaten (bis 30.04.2012 Station Stapelburg; ab 01.05.2012: Station Ilsenburg) gegenüber

gestellt. Dabei wird sehr gut die unmittelbare Abhängigkeit des Wasserspiegels zu den Niederschlägen

deutlich. Zum einen zeigt sich, dass der Wasserspiegelstand bei Starkniederschlagsereignissen direkt durch

einen unmittelbaren Anstieg reagiert. Zum anderen ist auch eine deutliche Korrelation der Entwicklung des

Wasserstandes in Bezug zur jährlichen Gesamtniederschlagsmenge zu erkennen. Während zwischen

08/2008 und 05/2010 ein insgesamt deutlich ansteigender Trend beim Wasserspiegel um etwa einen Meter

zu erkennen ist, der sehr gut zur Entwicklung der Gesamtniederschlagsmenge in diesem Zeitraum passt

(s. Abbildung 5-2), lässt sich zwischen 06/2011 und 12/2011 ein deutlicher Rückgang bis auf das Niveau von

August 2008 beobachten. Aufgrund der zwischen 05/2010 und 06/2011 fehlenden Datenloggerauf-

zeichnungen kann keine Korrelation zu den Niederschlagsdaten in diesem Zeitraum erfolgen. Angesichts der

hohen Niederschlagsmengen im Zeitraum 07/2010 bis 12/2010 ist aber davon auszugehen, dass die

Wasserstände im oberen GWL zwischen 06/2010 und 12/2010 weiter gestiegen sind. Der rückläufige Trend

trat mit hoher Wahrscheinlichkeit erst nach den Starkniederschlägen vom Dezember 2010 ein.

Zwischen 01/2012 und 11/2012 ist ein deutlicher Rückgang der Wasserstände zu erkennen. Am 13.11.2012

wurden der niedrigste Wasserstand innerhalb des gesamten Untersuchungszeitraums in IK 041/95

gemessen. Danach folgte innerhalb eines Monats ein Anstieg des Wasserspiegels um fast 1 m, der auf eine

sehr regenreiche Wetterperiode mit konstanten Niederschlägen zurückzuführen ist (>30 mm Niederschlag in

Ilsenburg, GW-Monitoring - 4411090

14 Tagen). Zwischen Dezember 2012 und Ende Mai 2013 lag der Wasserspiegel auf einem vergleichbar

hohen Niveau zwischen 220,60 mNN und 220,80 mNN. Im Ergebnis der außergewöhnlich starken

Niederschläge zwischen dem 22.05. und 31.05.2013 (insgesamt 145,4 mm) folgte ein unmittelbarer Anstieg

des GW-Spiegels auf den bis dahin höchsten registrierten Wasserstand von 221,16 mNN, der sich, infolge

des sehr trockenen Folgemonats Juni 2013 sowie der durchschnittlichen Monate Juli bis September 2013

bis Ende September 2013 wieder deutlich zurückentwickelte. Zwischen 09/2013 und 04/2014 gingen die

Wasserstände wieder leicht zurück. Ab Mai 2014 zeigt sich durch die höheren Niederschlagsmengen ein

Ansteigen des Wasserspiegels in IK 041/95 bis Ende Juli. Infolge der sehr hohen Niederschlagsmengen

gegen Ende Juli (und insbesondere durch die starken Niederschläge vom 26.07.2014) stieg der

Wasserstand in IK 041/95 innerhalb weniger Tage um 86 cm auf den während des gesamten

Untersuchungszeitraumes höchsten gemessenen Wasserstand von 221,37 mNN an. Anschließend zeigte

sich bis Anfang Dezember 2014 wieder ein Rückgang des Wasserstandes auf ein Niveau von 220,40 mNN.

Ab 12/2014 bis zum Ende der Aufzeichnungen 06/2015 zeigte sich nur ein geringes Schwankungsverhalten

zwischen 220,40 mNN und 220,60 mNN.

Insgesamt kann festgestellt werden, dass die IK 041/95 ein ausgeprägt niederschlagsabhängiges

Schwankungsverhalten des GW-Spiegels zeigt. Die max. Schwankungsbreite lag innerhalb des

Beobachtungszeitraums bei 1,51 m.

Die hohen Wasserstände zwischen Januar 2013 und Ende Mai 2013 haben wie bereits Ende 2010 temporär

zu einem leichten Anstieg des Wasserspiegels in der Dichtwand geführt (s. Kapitel 5.1.1), der mit der

Stichtagsmessung 04/2013 bestätigt wurde. Ob die ebenfalls sehr hohen Wasserstände gegen Ende Juli

2014 ebenfalls zu einem Anstieg des Wasserspiegels innerhalb der Dichtwand geführt haben, lässt sich

mangels Messungen nicht nachprüfen.

Abbildung 5-4: Datenloggeraufzeichnungen GWM 1/04 u. Niederschlagssummen

223,6 100

223,4 90

223,2 80

223,0 70

222,8 60

222,6 50

222,4 40

222,2 30

222,0 20

221,8 10

221,6 0

44-11-090_Ilsenburg_GW-Monitoring_2011-2015_EB_2015b.docx / 27.10.2015 Seite 16 von 38 ]NNm[ dnatsressawdnurG

11 .nuJ 11 .peS 11 .zeD 21 .zrM 21 .nuJ 21 .peS 21 .zeD 31 .zrM 31 .nuJ 31 .peS 31 .zeD 41 .zrM 41 .nuJ 41 .peS 41 .zeD 51 .zrM 51 .nuJ Niederschlag [mm]

Ilsenburg, GW-Monitoring - 4411090

Für die ebenfalls im 1. GWL, im Anstrom verfilterte Messstelle GWM 1/04 stehen nur Datenloggeraufzeichnungen

ab 06/2011 zur Verfügung (s. Abbildung 5-4). Auch hier sind sehr deutlich die Korrelationen zwischen

Starkniederschlagsereignissen und unmittelbaren Wasserspiegeländerungen zu erkennen. Dies zeigt sich v.a.

nach den starken Niederschlägen vom Juni / Juli 2011, Dezember 2011, Juni 2012 und insbesondere sehr

deutlich bei den massiven Niederschlägen von Ende Mai 2013 und Ende Juli 2014, in deren Folge die jeweils

höchsten Wasserstände in GWM 1/04 von 223,37 mNN am 01.06.13 bzw. 223,45 mNN am 27.07.2014

gemessen wurden.

Das GW-Schwankungsverhalten in GWM 1/04 ist nicht so deutlich ausgeprägt wie bei IK 041/95. Die max.

Schwankungsbreite liegt aber mit 1,49 m nur geringfügig niedriger als in IK 041/95.

Die Wasserspiegelentwicklung im unteren GWL kann anhand der Datenloggeraufzeichnungen in GWM 1A/05 (im

Abstrom der Dichtwand) dokumentiert werden. Im Gegensatz zum oberen GWL ist eine unmittelbare

Abhängigkeit zwischen Wasserstand und Niederschlagsmenge nicht direkt erkennbar, da sich die GW-

Neubildung durch die Überdeckung des GWL zeitlich stark verzögert vollzieht. Tendenziell zeigt sich aber auch im

2. GWL eine langfristige Abhängigkeit des Wasserspiegels von der Niederschlagsmenge. Auch an GWM 1A/05

ist sehr gut der deutliche Anstieg des Wasserspiegels zwischen 10/2008 und 06/2010, infolge der hohen

Gesamtniederschlagsmengen sowie der Verdämmung des Zerrenherdstollens in diesem Zeitraum zu erkennen.

Abbildung 5-5: Datenloggeraufzeichnungen GWM 1A/05 u. Niederschlagssummen

217,7 100

217,3 90

80 216,8

70 216,4

60

216,0

50

215,5

40

215,1 30

214,7 20

214,2 10

213,8 0

44-11-090_Ilsenburg_GW-Monitoring_2011-2015_EB_2015b.docx / 27.10.2015 Seite 17 von 38 ]NNm[ dnatsressawdnurG

80 .tkO 90 .naJ 90 .rpA 90 .luJ 90 .tkO 01 .naJ 01 .rpA 01 .luJ 01 .tkO 11 .naJ 11 .rpA 11 .luJ 11 .tkO 21 .naJ 21 .rpA 21 .luJ 21 .tkO 31 .naJ 31 .rpA 31 .luJ 31 .tkO 41 .naJ 41 .rpA 41 .luJ 41 .tkO 51 .naJ 51 .rpA Niederschlag [mm] Anstieg durch Verdämmung Zerrenherstollen

Wie auch im oberen GWL zeigt sich zwischen 06/2011 und 12/2011 auch im unteren GWL ein deutlicher

Rückgang des Wasserspiegels, aufgrund geringerer Niederschlagsmengen ab Dezember 2010. Die

außergewöhnlich hohen Niederschlagsmengen vom Mai 2013 zeigen aber auch im 2. GWL einen deutlichen

Anstieg des GW-Spiegels. Dieser tritt nicht unmittelbar (wie im 1. GWL), sondern, aufgrund der Pufferwirkung der

stauenden Verwitterungsschichten des Ilsenburgmergels, erst mit einigen Tagen Verzögerung ein. Der Anstieg

Ilsenburg, GW-Monitoring - 4411090

fällt insgesamt deutlich abgeschwächter aus (+0,48 m, im Vergleich zu +0,76 m an IK 041/95 bzw. +0,89 m an

GWM 1/04), hält aber dafür länger an als im 1. GWL. Die außergewöhnlich hohen Niederschlagsmengen von

Ende Juli 2014 zeigen allerdings auch im 2. GWL einen sprunghaften Anstieg des Wasserspiegels. Dieser fällt

mit +0,58 m aber ebenfalls deutlich geringer aus, als im oberen GWL, die hohen Wasserstände halten aber dafür

deutlich länger an. Insgesamt zeigt der untere GWL ein deutlich größeres Schwankungsverhalten des GW-

Spiegels. Die max. Differenz der Wasserstände lag innerhalb des Untersuchungszeitraums in GWM 1A/05 bei

2,62 m.

Insgesamt lassen sich im Ergebnis der Auswertung der aufgezeichneten Wasserstandsdaten der drei installierten

Datenlogger sowie der Niederschlagsdaten folgende Aussagen ableiten:

• Deutliche und unmittelbare Abhängigkeit des Wasserspiegels im oberen GWL von der

Niederschlagsmenge im Untersuchungsbereich.

• Erkennbare Abhängigkeit des Wasserspiegels von den Niederschlägen auch im unteren GWL, aber

zeitlich verzögert, da eine unmittelbare Infiltration und GW-Neubildung durch die stauende Wirkung der

Verwitterungsschichten des Ilsenburgmergels verzögert wird.

5.2 Hydrogeochemische Verhältnisse

5.2.1 Sensorische Untersuchungen und Vor-Ort-Messungen

5.2.1.1 Lockergesteinsgrundwasserleiter (1. GWL)

Im Abstrom der ehemaligen Elektrolysehallen wurden im oberen GWL bei der Abschlussuntersuchung 2015

insgesamt 7 Messstellen beprobt. Die Ergebnisse der sensorischen Untersuchungen und der Vor-Ort-

Messungen sind in Tabelle 5-1 dokumentiert.

Die sensorischen Untersuchungen (Färbung, Trübung, Geruch und Ausgasung) zeigten keine

Auffälligkeiten, die auf einen Zusammenhang mit dem Schadensherd im Bereich der ehemaligen

Elektrolysehallen hindeuten könnten.

Die gemessenen Leitfähigkeiten lagen zwischen 976 und 2.370 µS/cm. Die Wassertemperaturen betrugen

10,8 - 14,3 °C, wobei die höchsten Wassertemperaturen (14,3°C an GWM 1/05 und 13,3°C an IK011-90) im

unmittelbaren Werksbereich auftreten, was auf den Einfluss des wärmeintensiven Produktionsbetriebes

zurückzuführen ist.

Die pH-Werte schwanken insgesamt nur leicht zwischen 6,20 und 7,14. Die gemessenen Sauerstoffgehalte

lagen mit Ausnahme der IK012-90 (3,3 mg/l) zwischen 0,2 mg/l und 1,6 mg/l, die Redoxpotentiale zwischen

358 und 471 mV.

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Ilsenburg, GW-Monitoring - 4411090

Tabelle 5-1: Ergebnisse der Vor-Ort-Untersuchungen im Abstrom der Elektrolysehallen (1. GWL)

5.2.1.2 Festgesteinsgrundwasserleiter (2. GWL)

Im unteren GWL wurden im Abstrom der ehemaligen Elektrolysehallen insgesamt 4 GWMS beprobt. Die

Ergebnisse der sensorischen Untersuchungen und der Vor-Ort-Messungen sind in Tabelle 5-2 dargestellt.

Tabelle 5-2: Ergebnisse der Vor-Ort-Untersuchungen im Abstrom der Elektrolysehallen ( 2. GWL)

Bei den im Festgesteinsgrundwasserleiter entnommenen Wasserproben zeigen sich, mit Ausnahme des

Redoxpotentials und des leicht fauligen Geruchs an IK 022-93-2", keine sensorischen Auffälligkeiten.

Die gemessenen Wassertemperaturen lagen einheitlich zwischen 10,4 °C und 11,3 °C. Auch die

Leitfähigkeiten, pH-Werte und Sauerstoffgehalte lagen mit Wertebereichen von 841 - 913 µS/cm, 7,13 - 7,31

und 0,2 - 0,7 mg/l in einem eng begrenzten Bereich. Wie bereits bei den beiden vorangegangenen

Probenahmen festgestellt, wich das gemessene Redoxpotential an IK 022-93-2" mit nur 176 mV, deutlich

von den anderen Messstellen (337 - 435 mV) ab, was auf deutlich reduzierende Prozesse im

Grundwasserleiter hinweist. Zusammen mit dem geringen Sauerstoffgehalt und dem fauligen Geruch des

Grundwassers bei der Probenahme deutet dies auf einen möglichen, lokal stattfindenden, mikrobiellen

Abbau organischer Komponenten hin. Insgesamt gibt aber die Gesamtheit der gemessenen Vor-Ort-

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Ilsenburg, GW-Monitoring - 4411090

Parameter keine Hinweise auf eine weitreichende negative Beeinflussung des Grundwassers durch

Schadstoffe.

5.2.1.3 Oberflächengewässer (Ilse)

Die Untersuchung des Oberflächenwassers der Ilse wurde im Rahmen der aktuellen

Untersuchungskampagne an den drei Messpunkten Ilsetunnel, OW1 und UWI durchgeführt. Die Ergebnisse

der sensorischen Ansprachen und der Vor-Ort-Untersuchungen sind in Tabelle 5-3 dargestellt.

Tabelle 5-3: Ergebnisse der Vor-Ort-Untersuchungen im Oberflächengewässer (Ilse)

1 im Mai 2012 neu eingerichtete OW-Messstelle, unmittelbar westlich der IK028-93

Es wurden im Oberflächenwasser keine sensorischen Auffälligkeiten festgestellt. Die ermittelten Vor-Ort-

Parameter sind allesamt unauffällig und unterscheiden sich nur geringfügig voneinander. In Fließrichtung

zeigt sich eine tendenzielle Zunahme des pH-Wertes sowie ein leichter Rückgang des Redoxpotentials.

5.3 Bewertung der Stoffkonzentrationen

5.3.1 Bewertungsgrundlagen

Grundwasser:

Zur Bewertung von Schadstoffkonzentrationen im Grundwasser gelten in Sachsen-Anhalt die

Geringfügigkeitsschwellenwerte der LAWA [55]. Sie sind als bundeseinheitliche Kriterien für die Beurteilung

von Grundwasserverunreinigungen konzipiert. Die Geringfügigkeitsschwelle (GFS) ist definiert als

Konzentration, bei der trotz einer Erhöhung der Stoffgehalte gegenüber regionalen Hintergrundwerten keine

relevanten ökotoxischen Wirkungen auftreten können und die Anforderungen der Trinkwasserverordnung

oder entsprechend abgeleiteter Werte eingehalten werden. Bei Überschreitung der GFS liegt ein GW-

Schaden vor. Orientierend wurden auch die Prüf- und Maßnahmeschwellenwerte der LAWA [56] mit zur

Bewertung herangezogen.

In der folgenden Tabelle sind die entsprechenden Schwellenwerte für die im Rahmen des Monitorings

relevanten Parameter Arsen, Kupfer, Nickel und Zink dargestellt.

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Ilsenburg, GW-Monitoring - 4411090

Tabelle 5-4: Grundlagen für die Bewertung von Grundwasserkontaminationen

Oberflächenwasser:

Zur Ableitung von Zielvorgaben zur Bewertung von Kontaminationen der Oberflächenwässer vereinbarte

Ende 1986 die LAWA und das Bundesumweltministerium (BMU) die Gründung des Bund/Länder-

Arbeitskreises "Gefährliche Stoffe - Qualitätsziele für oberirdische Gewässer". Die "Konzeption zur Ableitung

von Zielvorgaben zum Schutz oberirdischer Binnengewässer vor gefährlichen Stoffen" wurde im Mai 1993

von der 40. Umweltministerkonferenz verabschiedet. Diese berücksichtigt die Ableitung von Zielvorgaben für

insgesamt 5 Schutzgüter.

Die Grundlagen der Ableitung von Zielvorgaben für das Schutzgut "Aquatische Lebensgemeinschaften" liefern

stoffbezogene ökotoxikologische Untersuchungen an Vertretern von vier zentralen Trophiestufen der

Gewässerbiozönose (Bakterien, Grünalgen, Kleinkrebse, Fische). Für die Ableitung der Zielvorgaben werden

Daten aus allgemein anerkannten Testverfahren verwendet, deren Ergebnisse eine Aussage über diejenige

Konzentration zulassen, die bei längerfristiger Exposition ohne beobachtbare Wirkung bleibt.

Für das Schutzgut "Berufs- und Sportfischerei" werden Zielvorgaben auf der Basis der geltenden

Höchstmengen für Nahrungsmittel aus dem aquatischen Bereich unter Berücksichtigung von

Biokonzentrationsfaktoren abgeleitet.

Für das Schutzgut "Schwebstoffe und Sedimente" werden in Ermangelung von Grenzwerten für die

Verwendung von Sedimenten die geltenden Bodengrenzwerte der Klärschlammverordnung als Zielvorgaben

übernommen.

Für das Schutzgut "Trinkwasserversorgung" werden die rechtlich verbindlichen Qualitätsziele der EG-

Richtlinie "Oberflächengewässer" (75/440/EWG) als Zielvorgaben übernommen.

Für das Schutzgut "Bewässerung landwirtschaftlich genutzter Flächen" werden rechtlich verbindliche

Anforderungen an das Bewässerungswasser als Zielvorgaben übernommen. Liegen keine rechtlich

verbindlichen Anforderungen vor, können Zielvorgaben zum Schutz von Pflanzen, Boden und Grundwasser

abgeleitet werden.

Eine Übersicht über die Zielvorgaben, für die im Rahmen des Monitorings relevanten Parameter, gibt Tabelle 5-5.

Da die Zielvorgaben für die Schutzgüter „Aquatische Lebensgemeinschaft“ und „Schwebstoffe und Sedimente“

eine Beprobung von Bakterien, Grünalgen, Kleinkrebsen und Fischen bzw. von Schwebstoffen und Sedimenten

voraussetzen, werden diese Zielvorgaben in Ermangelung von Daten in der Tabelle nicht gelistet. Weiterhin gibt

die LAWA für das Schutzgut „Fischerei“ hinsichtlich der relevanten Parameter Kupfer, Nickel und Zink keine

44-11-090_Ilsenburg_GW-Monitoring_2011-2015_EB_2015b.docx / 27.10.2015 Seite 21 von 38

Ilsenburg, GW-Monitoring - 4411090

Zielvorgaben vor. Daher werden für die Bewertung der Oberflächenwässer Zielvorgaben für die Schutzgüter

„Trinkwasserversorgung“ und „Bewässerung landwirtschaftlich genutzter Flächen“ herangezogen werden. Im

vorliegenden Fall wird das zu bewertende Oberflächenwasser der Ilse eher untergeordnet als Trinkwasser,

sondern vielmehr zur Bewässerung der im Abstrom des Altstandortes gelegenen Kleingärten genutzt. Aus

Gründen der Konservativität werden die Zielvorgaben für das Schutzgut „Trinkwasser“ dennoch in die

Auswertung mit aufgenommen.

Für den Parameter Arsen wird in der LAWA keine Zielvorgabe abgeleitet. Da dieser Parameter im

Oberflächenwasser unterhalb der Bestimmungsgrenze analysiert wurde, kann davon ausgegangen werden,

dass von dem Altstandort keine Gefahr für das Oberflächenwasser durch Arsen ausgeht, so dass die

Anwendung weiterer Bewertungslisten entfallen kann.

Neben den Zielvorgaben der LAWA können für das Oberflächenwasser im Bereich der Messstellen "OW1"

und „UWI“ die Überwachungswerte entsprechend der wasserrechtlichen Nebenbestimmungen [57]

angewandt werden. Für die Parameter Arsen und Zink gibt die wasserrechtliche Nebenbestimmung keine

Überwachungswerte vor.

Tabelle 5-5: Grundlagen für die Bewertung von Oberflächenwasserkontaminationen

5.3.2 Aktuelle Stoffkonzentrationen Lockergesteinsgrundwasserleiter (1. GWL)

Metalle / Halbmetalle

Die im Ergebnis der aktuellen Beprobungskampagne ermittelten Stoffkonzentrationen an Metallen und

Halbmetallen im oberen GWL sind in Anlage 1.3.1 grafisch dargestellt. Die aktuelle Verteilung zeigt bereits

im Anstrom zum Schadensbereich der ehemaligen Elektrolysehallen (an IK 040-95 und GWM 5/1)

Überschreitungen von Beurteilungswerten. An GWM 5/1 werden die GFS-Werte für Kupfer (24 µg/l), Nickel

(39 µg/l) und Zink (64 µg/l) überschritten, IK040-95 zeigt eine leichte Überschreitung der GFS für Nickel

(23 µg/l) sowie stark erhöhte Zinkkonzentrationen im Bereich der Maßnahmewerte. An der unmittelbar

außerhalb der Dichtwand liegenden Messstelle GWM 6/09 wurden keine Überschreitungen von

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Beurteilungswerten festgestellt. Das Grundwasser zeigt hier aber lokal sehr hohe Konzentrationen an Eisen

(7.300 µg/l) und Mangan (2.600 µg/l), die an den beiden Messstellen GWM 5/1 und IK040-95 nur in geringen

Konzentrationen auftreten.

Innerhalb der Dichtwand konnten erneut nur die beiden Messstellen GWM 3/09 und GWM 4/09 beprobt

werden. An GWM 3/09 wurden erhebliche Belastungen mit Arsen (160 µg/l), Kupfer (530 µg/l), Nickel

(360 µg/l) und Zink (2.500 µg/l) oberhalb der Maßnahmewerte festgestellt. Auch die Mangankonzentrationen

waren mit 680 µg/l sehr hoch. Eisen wurde dagegen nicht oberhalb der Bestimmungsgrenze festgestellt. An

GWM 4/09 überschritten die Konzentrationen an Arsen (64 µg/l), Kupfer (500 µg/l) und Nickel (360 µg/l) die

LAWA-Maßnahmewerte (M-Werte), die Konzentrationen an Zink lagen mit 470 µg/l noch im M-Wert-Bereich.

Eisen und Mangan waren nur in geringen Konzentrationen bzw. nicht nachweisbar.

Im unmittelbaren Abstrom der ehemaligen Elektrolysehallen zeigen sich auch bei der aktuellen

Untersuchung die höchsten Belastungen. Hier wurden v.a. in den Messstellen GWM 5/06, GWM 1/05,

IK010-90 und IK011-90 massive Belastungen mit Nickel (bis 4.000 µg/l in IK010-90), Kupfer (bis 1.400 µg/l in

GWM 1/05), Arsen (bis 1.800 µg/l in GWM 1/05) und Zink (bis 1.100 µg/l in GWM 5/06) analysiert. Die

Mangankonzentrationen sind mit 250 µg/l bis 1.600 µg/l hoch, Eisen wurde nicht oberhalb der

Bestimmungsgrenze nachgewiesen. Der Schwerpunkt der Kontamination liegt aktuell nicht mehr im Bereich

der GWM 5/06, sondern im Bereich des unmittelbar nördlich der Dichtwand gelegenen Pegels GWM 1/05

sowie den im direkten Abstrom befindlichen Messstellen IK010-90 und IK011-90. Lediglich die am

nordöstlichen Rand der Dichtwand gelegene Messstelle GWM 8/09 zeigt vergleichsweise geringe

Konzentrationen. Hier überschreiten nur Nickel (510 µg/l) und Kupfer (31 µg/l) die Beurteilungswerte. Die

Messstelle stellt bereits den Randbereich der Belastungen dar.

Im weiteren Abstrom (jenseits der beiden Messstellen IK010-90 und IK011-90) zeigt sich eine Reduktion der

Schadstoffe im Grundwasser infolge schadstoffmindernder Prozesse während des Transports. Die

Belastungen an den beiden Messstellen IK 012-90 und IK 028-93 (nahe der Ilse) liegen aber bei Nickel mit

290 µg/l und 1.100 µg/l immer noch deutlich oberhalb der Maßnahmewerte. Bei Kupfer liegen die

Konzentrationen mit 15 bzw. 62 µg/l oberhalb der GFS- bzw. der Prüfwerte, die Konzentrationen an Zink

überschreiten mit 62 µg/l bzw. 99 µg/l die GFS. Arsen und Eisen wurde an keiner der beiden Messstellen

oberhalb der Bestimmungsgrenze nachgewiesen, Mangan nur an IK012-90 in geringen Konzentrationen

(36 µg/l). Die bereits bei den vorangegangenen Kampagnen festgestellten, deutlich geringeren GW-

Belastungen an IK 012-90 werden mit hoher Wahrscheinlichkeit durch eine lokale Hochlage des

Ilsenburgmergels verursacht. Dadurch besitzt der obere GWL an dieser Stelle lokal eine deutlich geringere

Mächtigkeit (und vermutlich auch eine geringere Durchlässigkeit), so dass der Bereich größtenteils durch

das Grundwasser umströmt wird. Die an IK 012-90 gemessene geringe Wassersäule der vollständig

verfilterten Messstelle sowie das sehr schlechte Wiederanstiegsverhalten des Pegels stützen diese Theorie.

Die noch etwas weiter im Abstrom liegende Messstelle IK 038/95 repräsentiert den Randbereich der

Schadstofffahne im Grundwasserleiter. Sie zeigte im Ergebnis der Abschlussbeprobung des aktuellen

Monitorings lediglich eine leicht erhöhte Nickel-Belastung von 27 µg/l und damit zum zweiten Mal in Folge

eine Überschreitung des GFS-Wertes für Nickel von 14 µg/l. Die Parameter Arsen, Kupfer, Zink und Eisen

lagen unterhalb der Bestimmungsgrenze, Mangan wurde nur in geringen Konzentrationen (38 µg/l)

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analysiert. Ein Vergleich des aktuellen Isohypsenplans mit der Schadstoffverteilung zeigt, dass die

Messstelle IK 038-95 nicht mehr den Abstrom aus dem Hauptschadensbereich erfasst. Die Schadstofffahne,

ausgehend vom Bereich der ehemaligen Elektrolysehallen, entlastet bereits vorher in die Ilse. Die in IK038-

95 aber erneut festgestellten erhöhten Nickel-Belastungen zeigen aber, dass zumindest temporär ein

Schadstofftransfer bis zur Messstelle erfolgt.

Anionen / Kationen

Neben den untersuchten Metallen und Halbmetallen im Grundwasser wurden im Rahmen der

Abschlussbeprobung des aktuellen Monitorings auch Anionen und Kationen zur Dokumentation der

allgemeinen Mineralisierung des Grundwassers untersucht (s. Anlage 1.3.2).

Die Verteilung zeigt v. a. im Bereich der ehemaligen Elektrolysehallen sowie im nahen Abstrom sehr hohe

Sulfatkonzentrationen im Grundwasser bis zu 1.440 mg/l in GWM 5/06, die die GFS-Werte der LAWA von

240 mg/l z. T. erheblich überschreiten. Im weiteren Abstrom zeigt sich nur noch an IK028-93 mit 313 mg/l

Sulfat eine Überschreitung des GFS-Wertes. Ein Vergleich mit den beiden Anstrompegeln IK040-95 und

GWM 5/1 zeigt, dass die Sulfatkonzentrationen südlich der ehemaligen Elektrolysehallen mit 63 µg/l

(GWM 5/1) und 124 µg/l (IK040-95) deutlich geringer sind und belegen, dass die Sulfateinträge ins

Grundwasser eindeutig aus dem Bereich der ehemaligen Elektrolysehallen stammen. Als Quellen sind

insbesondere die stark bauschutt- und aschehaltigen Auffüllungen anzunehmen.

Eine Überschreitung des GFS-Wertes für Chlorid wurde nur an GWM 5/06 (276 µg/l) festgestellt.

Die Verteilung der Anionen (Na, Mg, Ca und K) zeigt keine besonderen Auffälligkeiten. Die sehr geringen

Hydrogenkarbonatkonzentrationen an den beiden Messstellen GWM 3/09 und GWM 4/09 innerhalb der

Dichtwand deuten aber im Vergleich mit den generell hohen Hydrogenkarbonatkonzentrationen am Standort

darauf hin, dass eine wirksame hydraulische Trennung durch die Dichtwand gegeben ist.

5.3.3 Aktuelle Stoffkonzentrationen Festgesteinsgrundwasserleiter (2. GWL)

Metalle / Halbmetalle

Die aktuelle Belastungssituation im Grundwasser des 2. GWL ist in Anlage 1.3.3 dargestellt. Darauf zeigt

sich, dass von den 4 untersuchten Anstrommessstellen IK 027-93-2", IK 016-91, GWM 5/2 und GWM 4A/04

lediglich in IK 027-93-2" leicht erhöhte Schadstoffkonzentrationen festgestellt wurden. Die Ergebnisse der

aktuellen Beprobung zeigen leichte Überschreitungen der GFS bei Kupfer (17 µg/l) und Nickel (41 µg/l).

Im Abstrom der Dichtwand zeigen sich dagegen v.a. an der nördlichen Messstelle GWM 1A/05 hohe

Konzentrationen an Nickel (980 µg/l), die damit deutlich oberhalb des Maßnahmewertes der LAWA liegen.

Die Konzentrationen an Arsen (18 µg/l), Kupfer (37 µg/l) und Zink (61 µg/l) sind im Vergleich mit den

Belastungen des 1. GWL nur gering. Die Arsen-Konzentration liegt aber ebenfalls im Bereich der

Maßnahmewerte, die Belastungen mit Kupfer im Bereich der Prüfwerte und die Zinkkonzentration knapp

oberhalb der GFS.

Von den drei weiter nördlich bzw. nordöstlich, im Abstrom der Elektrolysehallen gelegenen Messstellen

IK 022-93-2", IK 020-93-2" und GWM 7/09 zeigen die beiden Pegel IK 020-93-2" (10 µg/l) und GWM 7/09

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(15 µg/l) nur sehr geringe Nickel-Konzentrationen. An IK 022-93-2" wurde mit 180 µg/l allerdings eine

deutlich höhere Nickel-Belastung (im Bereich der Maßnahmewerte) analysiert, die eine deutliche

Verlagerung des Metalls im Grundwasser in Fließrichtung belegt, aber auch gleichzeitig eine deutliche

Reduktion der Belastungen auf der vergleichsweise kurzen Strecke zwischen GWM 1A/05 und IK 022-93-2",

infolge von Verdünnungseffekten und / oder Diffusionsprozessen anzeigt. Es wird daher davon

ausgegangen, dass auch die im 2. GWL ausgebildete Schadstoffahne nur eine geringe Reichweite besitzt,

die sich mit hoher Wahrscheinlichkeit nur unwesentlich über den Beobachtungsbereich hinaus erstreckt.

Eine genaue Abgrenzung der Fahne ist aufgrund fehlender Messstellen nicht möglich. Grundsätzlich ist aber

zu berücksichtigen, dass aufgrund der Funktion des Zerrenherdstollens die Schadstofffahne jahrzehntelang

weitgehend fixiert war und nach der Verdämmung des Stollens und der damit verbundenen Veränderung der

Hydrodynamik eine langsame Verlagerung der Fahne nicht ausgeschlossen werden kann. Um eine

potentielle Verlagerung erkennen zu können sollte daher die nördlich der Ilse gelegene Messstelle

IK 021-93-5" mit in das Monitoringprogramm aufgenommen werden.

Anionen / Kationen

Die Untersuchung der Anionen und Kationen im 2. GWL zeigt keine besonderen Auffälligkeiten. Die

Konzentrationen der einzelnen Parameter unterscheiden sich nur sehr geringfügig und spiegeln die

allgemeine Mineralisation im Grundwasser des Ilsenburgmergels wider.

5.3.4 Aktuelle Schadstoffkonzentrationen Oberflächengewässer (Ilse)

Die drei aus der Ilse entnommenen Wasserproben zeigen annähernd identische Stoffkonzentrationen. Von

den relevanten Metallen zeigen lediglich Nickel und Eisen Konzentrationen oberhalb der

Bestimmungsgrenzen. Dabei zeigt insbesondere die Zunahme der Nickelkonzentrationen zwischen dem

Ilsetunnel (<10 µg/l) und den beiden stromabwärtsliegenden Messpunkten OW 1 (26 µg/l) und UWI

(31 µg/l), dass im Bereich der Ilse, über den Zutritt von belastetem Grundwasser Nickel in relevanten

Konzentrationen eingetragen wird, das jedoch durch den hohen Verdünnungseffekt des Ilsewassers nur zu

vergleichsweise geringen Konzentrationen im Oberflächenwasser führt. Mit 31 µg/l überschreitet die

Nickelkonzentration am UWI die behördliche Vorgabe von 30 µg/l.

5.3.5 Entwicklung der Schadstoffkonzentrationen im Abstrom des Schadensherdes

Lockergesteinsgrundwasserleiter (1. GWL)

Die Schadstoffentwicklung im Hauptabstrom der Elektrolysehallen lässt sich am besten anhand der

Entwicklung des Leitparameters Nickel beschreiben. Als Folge der Verdämmung des Zerrenherdstollens und

der damit veränderten Hydrodynamik, kommt es in den Messstellen IK 010-90 und IK 011-90 des oberen

GWL zwischen 10/2008 und 05/2010 zu sprunghaft ansteigende Nickel-Konzentrationen (s. Abbildung 5-6)

In der den Elektrolysehallen am nächsten liegenden Messstelle GWM1/05 ist der Anstieg der Nickel-

Konzentrationen nicht so deutlich ausgeprägt. Dies liegt zum einen daran, dass die Nickel-Konzentrationen

an GWM 1/05 bereits vor 2009 sehr hoch lagen und zum anderen daran, dass der Einfluss des

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Zerrenheerdstollens aauf die Hydroodynamik im Umfeld der GWM 1/05 ddeutlich gerinnger war, alss bei den beidden

Messsteellen IK 010-990 und IK 011-90. Darübber hinaus steehen für die GWM 1/05 vvor 10/2008 nicht genügeend

Messwerte zur Verfüügung, so daass der genaaue Zeitpunkkt des Konzeentrationsansstiegs nur veermutet werdden

kann. DDa das ausslösende Element für den Anstieg der Nickkelbelastungeen die Verrdämmung ddes

Zerrenheerdstollens ist, muss ddavon ausgeegangen weerden, dass auch in GGWM 1/05 der Anstieg der

Nickelbeelastungen imm Grundwassser erst unmmittelbar nach der Sanierungsmaßnnahme erfolggt ist. Alternativ

wurde dder vermuteete Konzentrationsverlauuf für Nickeel in GWM1/05 ebenffaalls mit in Abbildung 5-6

dargesteellt.

Abbildunng 5-6: Entwwicklung der Ni-Konzentraationen im AAbstrom der EElektrolysehaallen (1. GWWL)

In der abbstromfernenn Messstellee IK028-93 isst der Anstieeg der Nickeel-Konzentrattionen aufgruund der großßen

Entfernuung zum Schhadenszentruum wesentlicch geringer ausgeprägt, aber trotzdeem deutlich erkennbar. Die

geringerren Konzenntrationen uund der vvergleichsweeise langsaame Anstieeg sind alls Folge vvon

Schadstooffminderunggsprozessenn in der Fahnne zu sehen.

Der Gannglinienverlaauf der Nickkel-Konzentrrationen bei den drei aabstromnaheen Messstelllen GWM 1//05,

IK 010-990 und IK-011-90 zeigt zwwischen 11/22011 und 022/2013 ein auffällig paralleles Verhaltten der Kurvven,

mit eineem temporärr deutlichereen Anstieg dder Stoffkonnzentrationenn in GWM 11/05 bei derr Untersuchuung

10/2012, was auf diee unmittelbare Nähe derr Messstelle zur Schadsttoffquelle zurück geführtt wird. Währeend

der Verrlauf der Kuurven der beiden Messsstellen GWM 1/05 und IK 010-90 auch nach 02/2013 nooch

weitgeheend paralleel verläuft, wobei siich bei IKK 010-90 sseit 06/2014 eine SStagnation der

Nickelkoonzentrationeen auf einemm Niveau vvon 4.000 µgg/l zeigt, ann GWM 1/055 dagegen auch zwischhen

06/2014 und 06/2015 noch ein leichter Rücckgang der BBelastungen auf aktuell 3.100 µg/l zzu erkennen ist,

zeigt diee IK 011-90 ein stark abweichendes Verhalten. ZZwischen 022/2013 und 006/2014 steigen die Nickkel-

Konzenttrationen zunnächst deutlich an und erreichen mmit 6.800 µg//l ihren bisheerigen Höchhststand, gehhen

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danach aber bis zur Abschlussuntersuchung 06/2015 wieder auf 3.400 µg/l zurück und befinden sich damit

wieder im Bereich der beiden anderen Messstellen.

Die im Hauptabstrom befindliche Messstelle IK028-93 zeigt über den gesamten Untersuchungszeitraum

konstant ansteigende Nickel-Konzentrationen, die nach der Verdämmung des Zerrenherdstollens noch

stärker zunehmen und mit 1.100 µg/l aktuell ihren bisherigen Höchststand erreicht haben. In [60] wurde

errechnet, dass bei prognostizierten Konzentrationen von 850 µg/l und günstigen Verhältnissen die Nickel-

Fracht etwa 12 kg/a beträgt. Bei ungünstigen Verhältnissen (höhere Konzentrationen, höherer Gradient)

kann die Fracht um das 3-5-fache ansteigen. Ein Vergleich der Nickelkonzentrationen mit dem mittleren GW-

Spiegel zeigt zwischen 06/2011 und 06/2014 ein auffällig paralleles Verhalten. Da sich die Messstelle jedoch

weit von den Quellen der Belastung entfernt befindet, ist eine direkte Abhängigkeit zwischen Wasserstand

und Schadstoffkonzentration nicht gegeben. Ursache für das parallele Verhalten sind vermutlich die

Niederschlagsmengen innerhalb des Betrachtungszeitraums, die sich nicht nur direkt auf den Wasserstand

auswirken, sondern auch indirekt über Verdünnungseffekte die Schadstoffkonzentrationen beeinflussen.

Die Konzentrationen an der, den östlichen Fahnenrand erfassenden Messstelle IK 038-95 sind nach der

Beprobung 10/2012 (80 µg/l) zunächst deutlich zurückgegangen (02/2013: 19 µg/l; 04/2013: 12 µg/l), liegen

seither aber konstant bei 27 µg/l und zeigen damit wieder Belastungen oberhalb der GFS. Da die Messstelle

sich im Bereich des Fahnenrandes befindet sind Änderungen der Schadstoffkonzentrationen vorwiegend

fließrichtungsbedingt.

Abbildung 5-7: Gegenüberstellung Ni-Konzentrationen und GW-Spiegel (+ 6 Monate)

10.000 217,50

9.000 217,00

8.000 216,50

7.000 216,00

6.000 215,50

5.000

215,00 4.000

214,50 3.000

214,00 2.000

1.000 213,50

0 213,00

44-11-090_Ilsenburg_GW-Monitoring_2011-2015_EB_2015b.docx / 27.10.2015 Seite 27 von 38 ]l/gµ[ noitartneznoK-lekciN

10 iaM 10 voN 20 zrM 20 tkO 30 rpA 30 tkO 40 iaM 40 voN 50 rpA 50 voN 60 iaM 70 iaM 80 iaM 80 tkO 90 naJ 90 iaM 90 guA 01 iaM 11 nuJ 11 voN 21 iaM 21 guA 21 tkO 31 beF 31 rpA 41 nuJ 51 nuJ GW-Spiegel [mNN] GWM1/05 GWM1/05 IK010-90 IK011-90 vermutet

IK028-93 IK038-95 mGW +6M

Monat der Probenahme

Wie bereits in den vorangegangenen Berichten beschrieben, zeigen sich beim direkten Vergleich der

Entwicklung der Nickel-Konzentrationen mit den Wasserständen der schadensnahen Abstrommessstellen im

oberen GWL keine belastbaren Abhängigkeiten. Eine, die Elutionswirkung des Grundwassers auf die

Schadstoffe berücksichtigende, zeitlich verzögerte Darstellung der GW-Spiegelmesswerte um etwa 6

Ilsenburgg, GW-Monittoring - 4411090

Monate (s. "mGW+66M" in Abbildung 5-7) zzeigt bei denn abstromnahen Pegeln GWM 1/05, IK 010-90 uund

IK 011-990 allerdings sehr deutliche Abhängiggkeiten zwiscchen Wasserstand und SSchadstoffkoonzentration, die

bei der schadensnaahen Messstelle GWM 1//05 zu sehr starken, sprunghaften SSchwankunggen führen. Die

Entwicklung der Nicckel-Konzentrationen im Abstrom deer ehemaligeen Elektrolyssehallen ist ddaher eindeuutig

abhängigg von der Entwicklungg der Wasserstände im oberen GWL und nicht auf eeine verstärrkte

Nachlieffeerung aus deem durch diee Dichtwand umschlossenen Hauptquuellbereich zzurückzuführeen.

Eine ähnnliche Entwiccklung zeigt ssich auch beei den Parammetern Kupfer, Arsen undd Zink an derr GWM 1/05. An

den andderen Abstroommessstelleen sind dageegen bei dieesen Parameetern keine eerkennbarenn Auswirkunggen

durch diee Sanierungssmaßnahmeen zu erkenneen.

Abbildunng 5-8: Stofffentwicklung (As, Cu, Ni, Zn) an GWMM 1/05

Festgessteinsgrundwwasserleiter (2. GWL)

Im unterren GWL ist eine ähnlichhe Entwicklung der Nickeel-Konzentraationen im GGrundwasser zu beobachhten

(s. Abbilddung 5-9). Unmittelbarr nach derr Verdämmuung des Zeerrenherdstoollens steigeen die Nickkel-

Konzenttrationen in dder abstromnnah gelegenen Messstellle GWM 1A//05 massiv aan. Zwischenn Oktober 20008

(530 µg//l) und Mai 2010 (1.7000 µg/l) kommmt es zu einer Verdreifaachung der NNickelbelastungen. Danaach

gehen die Konzentraationen bis zzum Mai 2012 (990 µg/l) wieder deutlich zurück. Mit leichten Schwankunggen

stagniereen die Konzeentrationen eetwa auf eineem Niveau zwwischen 1.0000 und 1.2000 µg/l (aktuelll: 980 µg/l).

In der wweiter im Abstrom geleegenen Messsstelle IK 0222-93 lagen die Nickel--Konzentrationen zwischhen

10/2008 und 05/20122 weitestgehhend konstannt (zwischen110 µg/l undd 190 µg/l). DDie Beprobuung vom Auggust

2012 zeeigte temporrär einen deeutlichen Annstieg der KKonzentrationen auf 2440 µg/l. Seitddem liegen die

Belastunngen mit Schhwankungen zwischen 1000 µg/l und 2200 µg/l (aktuuell: 180 µg/ll).

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Abbildunng 5-9: Entwiccklung der NNi-Konzentrattionen im Abbstrom der Elektrolysehalllen (2. GWL)

Ein Verggleich der Enntwicklung deer Nickel-Konnzentrationenn mit der Enttwicklung dees GW-Spiegels (ermitteltt an

IK 022-993) zeigt übeer weite Streccken sehr deeutliche Paraallelen (s.Abbbildung 5-9). Dabei handelt es sich aaber

mit hoheer Wahrscheinlichkeit uum eine sogg. "scheinbaare Korrelatioon", die nurr aufgrund eeines kausaalen

Zusammmenhangs mit einer dritteen (interveniierenden) Vaariablen, zu Stande kommmt. In dieseem Fall ist ddies

nicht derr Wasserstannd im 2. GWWL, sondern dder parallel rreagierende Wasserstannd im 1. GWLL, der zu einnem

erhöhtenn Schadstofffaustrag im ooberen GWLL und über eeine vertikalee Verlagerunng der Schaddstoffe zu eiiner

Erhöhunng der Stoffkkonzentrationnen im unterren GWL fühhrt. Aufgrund der stauendden Verwitteerungsschichhten

des Ilseenburgmergeels erfolgt diese ebenfallls mit deutllicher Verzögerung (± 66 Monate). Im Bereich vvon

Störungsszonen bzw. an Stellen,, an denen die Verwitterungsschicht durch Erossionsprozessse bereits sttark

reduziertt ist oder voollständig fehhlt, kann einne Verlageruung von Schhadstoffen abber auch deeutlich schneeller

erfolgen.

Im unterren GWL isst nur bei Nickel eine eeindeutige Zunahme derr Konzentrattionen im GGrundwasser zu

erkennen. Kupfer, ZZink und Arsen zeigenn keine einhheitlichen Enntwicklungenn und insbeesondere keeine

deutlicheen Konzentraationsanstiegge seit der VVerdämmung des Zerrenhherdstollens.

Oberfläcchenwasserr (Ilse)

Von denn bislang imm Abstrom der ehemaaligen Kupfeerhütte (UWI) bestimmteen Konzentrationen der 4

relevanteen Schadstooffparameterr Kupfer, Nicckel, Arsen und Zink zeigten lediglich Kupfer und Nickel bei

einzelneen Messunggen in der Vergangennheit Übersschreitungen der in TTabelle 5-5 angegebennen

Beurteiluungswerte. BBei Kupfer wuurden in denn Jahren 2001 bis 2008 innsgesamt 7xx die o.g. Beuurteilungsweerte,

bei Nickeel zwischen 2004 und 20008 insgesammt 3x die Voorgaben der wwasserrechtllichen Nebennbestimmunggen

überschrritten. Dabeei ist allerdinngs zu berüücksichtigen, dass bis 2008 zahlreeiche Auslaufversuche am

Zerrenheerdstollen duurchgeführt wwurden, die zzu erhöhten Konzentratioonen geführtt haben. Vonn 2008 bis 20010

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Ilsenburg, GW-Monitoring - 4411090

(nach der Verdämmung des Stollens) wurden keine Überschreitungen der Beurteilungswerte mehr

festgestellt.

Die Beprobung 06/2011 zeigte an der Probenahmestelle "UWI" erstmals seit 2008 (nach Verdämmung des

Zerrenherdstollens) wieder eine Überschreitung der Beurteilungswerte für Nickel. Mit 59 µg/l wurde sowohl

die Vorgabe der wasserrechtlichen Nebenbestimmungen als auch die Beurteilungswerte der LAWA für

Trinkwasserversorgung und Bewässerung landwirtschaftlich genutzter Flächen überschritten.

Eine weitere Überschreitung der Vorgabe der wasserrechtlichen Nebenbestimmungen von 30 µg/l wurde bei

der Abschlussbeprobung an der Probenahmestelle "UWI" mit 31 µg/l festgestellt. Die erneute

Überschreitung zeigt, dass es in Abhängigkeit der in die Ilse eingetragenen Frachten in Verbindung mit der

Wasserführung der Ilse temporär zu Überschreitungen der behördlichen Vorgaben kommen kann.

Ein Vergleich der am Untersuchungspunkt "UWI" entnommenen Wasserproben vor der Verdämmung des

Zerrenherdstollens (Zeitraum: 21.05.2001 bis 19.12.2008) mit den ab Januar 2009 entnommenen Proben

zeig insgesamt eine verbesserte Situation der Stoffkonzentrationen in der Ilse. Wurden bei den 25

Beprobungen im Zeitraum bis 12/2008 noch 7 Überschreitungen der behördlichen Vorgaben bei Kupfer und

4 Überschreitungen bei Nickel festgestellt, wobei einige Messwerte allerdings im Zusammenhang mit den

Auslaufversuchen standen, wurde bei den 20 Beprobungen seit 01/2009 nur zweimal eine Überschreitung

der Vorgaben bei Nickel festgestellt. Die mittleren Konzentrationen an Kupfer gingen von 25 µg/l vor der

Verdämmung des Stollens auf <10 µg/l zurück und auch die mittleren Konzentrationen an Nickel sind leicht

rückläufig (17 µg/l bis 12/2008; 16 µg/l seit 01/2009).

Fazit:

Infolge der am Standort durchgeführten Sanierungsmaßnahmen zwischen November 2009 und Januar 2010

ist es im Abstrom der ehemaligen Elektrolysehallen zu sprunghaft angestiegenen Nickelkonzentrationen im

Grundwasser beider GWL gekommen, die im Rahmen der Sanierungsplanung bereits prognostiziert wurden.

Diese Entwicklung ist als eine unmittelbare Folge der Verdämmung des Zerrenherdstollens zu sehen. Vor

der Errichtung der Dichtwand wurden die im Abstrom der ehem. Elektrolysehallen vorhanden

Schwermetallkonzentrationen im Grundwasser größtenteils durch den Zerrenherdstollen erfasst und

punktuell in die Ilse abgeleitet. Gelöste Metalle, die sich außerhalb der hydraulischen Reichweite des

Zerrenherdstollens befanden strömten dagegen, der natürlichen GW-Fließrichtung folgend in Richtung Ilse

ab. Im unmittelbaren Umfeld der GW-Scheide bildete sich daher ein kleiner Bereich heraus, in dem es zu

einer Stagnation des Grundwassers und der gelösten Schwermetalle kam.

Die fehlende Drainagewirkung des verdämmten Zerrenherdstollens führte zu mehreren Ereignissen, die den

Schadstofftransport grundlegend veränderten:

1. Deutlicher Anstieg des GW-Spiegels im 1. GWL im Abstrom der ehem. Elektrolysehallen, dadurch

Ausweitung der wirksamen Fläche für Kontaktlaugungsprozesse in den bis dahin ungesättigten

Bereich und damit zeitlich verzögerter, aber deutlich erhöhter Austrag von gelösten Schadstoffen.

2. Ausbreitung einer ausgedehnten Schadstoffahne, der natürlichen GW-Fließrichtung folgend, in

Richtung Ilse. Die Ausdehnung der Schadstofffahne lässt sich anhand der bestehenden Messstellen

auf eine Länge von ca. 215 m und eine Breite von etwa 50 - 60 m beschränken.

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Ilsenburg, GW-Monitoring - 4411090

3. Zusätzlicher Abstrom der gelösten Metallfrachten im Staupunktbereich der ehemaligen GW-Scheide

zwischen Zerrenherdstollen und Abstrom Ilse.

Über die vertikale Verlagerung der Schadstoffe zeigen sich auch im unteren GWL deutlich erhöhte

Belastungen mit Metallen und Arsen, die aufgrund der Pufferwirkung der stauenden Verwitterungsschichten

des Ilsenburgmergels allerdings deutlich geringer ausfallen und lediglich bei Nickel zu einer längeren

Schadstofffahne geführt haben, die sich in GW-Fließrichtung nach Nordwesten ausbreitet. Da nicht bekannt

ist, ob die Vorflutwirkung der Ilse sich auch auf den unteren GWL erstreckt und mangels fehlender

Abstrommessstellen die weitere Beobachtung der GW-Kontaminationen in Abstromrichtung (nordwestlich

der Ilse) derzeit nicht möglich ist, können über die maximale Ausdehnung der Schadstoffahne im unteren

GWL keine Aussagen getroffen werden. Angesichts der deutlich zurückgehenden Konzentrationen zwischen

der unmittelbaren Abstrommessstelle GWM 1A/05 und der IK 022-93-2" ist aber davon auszugehen, dass

sich selbst im Falle einer nicht vorhandenen Vorflutwirkung der Ilse die Schadstofffahne im 2. GWL

momentan nur unwesentlich über die Ilse hinaus erstreckt. Aufgrund der veränderten Hydrodynamik durch

die Verdämmung des Zerrenherdstollens kann allerdings eine langsame Verlagerung der Schadstofffahne

im Grundwasser des GWL2 nicht vollständig ausgeschlossen werden, so dass eine Überprüfung der

Situation unter Einbeziehung der, nördlich der Ilse befindlichen Messsstelle IK 021-93-5" empfohlen wird.

Die regelmäßige Überwachung des GW-Schadens zeigte zwischen 06/2011 und 06/2015 weder im 1. GWL

noch im 2. GWL eindeutige Trendentwicklungen der relevanten Schadstoffkonzentrationen. Infolge der

temporären Verkürzung der Untersuchungsintervalle zwischen 2012 und 2013 von 2 auf 4 pro Jahr hat sich

aber eine eindeutige Abhängigkeit zwischen den Wasserständen und den Schadstoffkonzentrationen im

oberen GWL gezeigt, die sich infolge verstärkter vertikaler Stoffmigrationen indirekt auch auf die

Konzentrationsentwicklung im unteren GWL auswirkt.

Die Ergebnisse der Oberflächenwasserproben zeigten eine zweimalige, temporäre Überschreitung der

Schwellenwerte für Nickel bei den Beprobungen 06/2011 und 06/2015 am Messpunkt "UWI". Insgesamt

zeigt die Entwicklung der Stoffkonzentrationen in der Ilse aber trotz der veränderten hydrodynamischen

Situation eine leichte Verbesserung bei den Parametern Kupfer und Nickel.

6 Vorschläge zur Weiterführung des Monitorings

Aufgrund der festgestellten Entwicklung der Nickel-Konzentrationen im Abstrom der ehemaligen

Elektrolysehallen, infolge der veränderten hydrodynamischen Situation durch die Verdämmung des

Zerrenherdstollens sowie den nach wie vor hohen Schadstoffkonzentrationen zwischen den ehemaligen

Elektrolysehallen und der Ilse besteht bezüglich der Schutzgüter Grund- und Oberflächenwasser auch

weiterhin ein Überwachungsbedarf.

Die Hauptpriorität gilt dabei in Erster Linie der Überwachung des Schutzgutes Oberflächenwasser. Gemäß

Anlage 9, Tabelle 1 der Oberflächengewässerverordnung (OGewV) sollten die Überwachungsfrequenzen

bei prioritären Stoffen nach Anlage 7 wie Nickel und anderer Metalle bei 12-mal pro Jahr liegen. Mit einer

Untersuchung pro Jahr wird den Empfehlungen der OGewV aus unserer Sicht keinerlei Rechnung getragen.

Da die Metallkonzentrationen in der Ilse starken Schwankungen unterliegen, erscheint aus unserer Sicht

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eine jährliche Beprobung der Ilse nicht ausreichend, um eine belastbare Aussage zu eventuellen

Überschreitungen von Grenzwerten zu treffen. Insbesondere können damit die stark variierenden

hydrodynamischen Bedingungen (Hochwasser, Niedrigwasser der Ilse, wechselnde Fließverhältnisse im

Grundwasserleiter) nur unzureichend erfasst werden. Die immer wieder stark schwankenden Belastungen

an den unmittelbaren Abstrommessstellen GWM 1/05, IK 010-90 und IK 011-90 zeigen, dass es in

Abhängigkeit der hydrodynamischen Bedingungen am Standort zu temporär deutlich höheren Stoffausträgen

über den Grundwasserpfad kommen kann, die dann früher oder später in die Ilse eintreten. Dies kann

insbesondere nach extremen Starkregenereignissen, wie Ende Juli 2014 relevante Auswirkungen auf den

Schadstoffaustrag vom Standort haben.

Darüber hinaus zeigt auch die IK 028-93 als unmittelbare Messstelle vor der Ilse kontinuierlich steigende

Nickel-Konzentrationen und belegt damit den Transport in Richtung Ilse

Aufgrund der nach wie vor sehr hohen GW-Belastungen im Abstrom der ehemaligen Elektrolysehallen mit

Metallen und Arsen wird die Weiterführung des bestehenden Monitorings mit einem den

Standortverhältnissen angepassten Untersuchungsprogramm empfohlen.

Im Ergebnis der in den letzten 4 Jahren durchgeführten Untersuchungen sollte sich die Beobachtung des

Grundwassers ausschließlich auf den Abstrom der ehemaligen Elektrolysehallen und die Beobachtung der

Schadstofffahne in den beiden relevanten GWL-Systemen beschränken. Das Messnetz sollte dabei die

folgenden Messstellen umfassen:

Tabelle 6-1: Empfohlenes Messnetz Grundwasser

Aufgrund der bisher gewonnenen Erkenntnisse wird eingeschätzt, dass die Entwicklung der

Stoffkonzentrationen im Grundwasser zwar erheblichen Einflüssen unterliegt, aber in den Grundsätzen

absehbar ist. Insofern wird eine jährliche Beprobung der Messstellen als ausreichend eingeschätzt. Zur

Darstellung der hydrodynamischen Situation zum Zeitpunkt der Untersuchung sollte wie bisher eine

Stichtagsmessung an allen vorhandenen Messstellen des 1. und 2. GWL durchgeführt werden.

Wie bereits oben beschrieben ist die jährliche Untersuchung der Ilse nicht ausreichend. Hier wird in

Anlehnung an die OGewV eine monatliche Beprobung der drei bestehenden Untersuchungspunkte

Ilsetunnel, OW1 und UWI, zumindest für das erste Untersuchungsjahr empfohlen. Danach können die

Intervalle, in Auswertung der Ergebnisse ggf. angepasst werden.

Das Analysenprogramm sollte einheitlich auf die relevanten Parameter Arsen, Kupfer, Nickel und Zink

reduziert werden.

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Die im Rahmen des aktuellen Monitorings durchgeführten Auswertungen von Niederschlagsdaten sowie

Wasserstandsdaten von Datenloggern haben wichtige Informationen bezüglich der Reaktionen der beiden

GWL am Standort in Bezug zu den Niederschlägen ergeben. Aus einer Fortführung der Auswertungen ist

aus unserer Sicht jedoch kein weiterer Erkenntnisgewinn zu erwarten. Es wird daher empfohlen, diese

Untersuchungen nicht weiter fortzusetzen. Stattdessen sollte die Überwachung mittels Datenlogger in ihrem

Aussagenschwerpunkt verändert werden. Wir empfehlen im kommenden Untersuchungsjahr (zeitgleich zu

den hydrochemischen Untersuchungen der Ilse) folgende Messstellen mit Datenloggern auszustatten:

• IK-028-93

• IK-011-90

• IK-010-90

Zusätzlich sollte ein weiterer Datenlogger in der Ilse (im Bereich des UWI) installiert werden. Dazu kann im

Uferbereich ein einfacher Rammpegel installiert werden, dessen Filterunterkante im Bereich der Sohle der

Ilse liegen sollte, so dass der Ilsewasserspiegel kontinuierlich überwacht werden kann. Im Vergleich der

lokalen GW-Dynamik über die drei o. g. Pegel, in Verbindung mit den Daten des Ilsewasserspiegels, lassen

sich wichtige Aussagen über die Wechselwirkungen zwischen Grundwasser und Oberflächenwasser treffen,

die wiederum als Grundlage für die Interpretation der hydrochemischen Ergebnisse der monatlichen OW-

Proben in der Ilse dienen. Aufgrund der hohen Dynamik der Ilse sollten die Datenlogger auf einen möglichst

kurzen Messzyklus (5-10 Minuten) getaktet werden. Die Auslesung kann dann im Rahmen der monatlichen

Probenahmekampagnen erfolgen.

Aufgrund des hohen Schadstoffpotentials am Standort ist mit einer schnellen Reduktion des Stoffaustrags

und damit kurzfristig sinkenden Stoffkonzentrationen im Grundwasser nicht zu rechnen. Das Monitoring

sollte daher langfristig angesetzt werden, um eine eventuelle Trendumkehr erkennen und damit langfristig

belastbare Prognosen für die Entwicklung der Grund- und Oberflächenwasserqualität erstellen zu können.

Es wird daher empfohlen, dass Monitoring vorerst für einen Zeitraum von 5 Jahren (2015 - 2020)

fortzuführen, wobei im ersten Untersuchungsjahr der Schwerpunkt auf einer belastbaren Datenlage zu

Wechselwirkungen zwischen Oberflächenwasser und Grundwasser liegen sollte.

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7 Zusammenfassung

Die im Ergebnis des zwischen 2011 und 2015 durchgeführten Monitorings ermittelte Grundwasserdynamik

zeigte bei allen durchgeführten Kampagnen nur sehr geringe Abweichungen. Infolge der durchgeführten

Sanierungsmaßnahmen fungiert der verfüllte Zerrenherdstollen nicht mehr als Drainageelement. Die

Dichtwand im Bereich der ehemaligen Elektrolysehallen wird vom Grundwasser des 1. GWL vollständig

umströmt und führt durch ihre Barrierefunktion zu einem lokalen Aufstau des Grundwassers im Anstrom der

Dichtwand. Das hydraulische Gefälle nimmt im Abstrom der Dichtwand deutlich zu. Das Grundwasser des 1.

GWL entlastet vollständig in die Ilse. Inwieweit die Vorflutfunktion auch den 2. GWL erfasst, ist nicht geklärt.

Massive Stoffeinträge, durch die jahrzehntelange industrielle Kupferverarbeitung / Kupfergewinnung im

Bereich der ehem. Elektrolysehallen, haben zu einer erheblichen Boden- und GW-Kontamination am

Standort geführt. Im Abstrom der ehem. Elektrolysehallen existieren massive Belastungen mit Kupfer und

Nickel im oberen Aquifer sowie mit Nickel im unteren Grundwasserleiter. Arsen tritt nur im oberen

Grundwasserleiter in relevanten Konzentrationen auf, die lokal allerdings sehr hoch sind.

Nach dem Abbruch der Elektrolysehallen IV und V und der Errichtung einer Dichtwand (inkl.

Oberflächenversiegelung) wurde die Hauptquelle vollständig eingekapselt und damit das

Hauptnachlieferpotential des GW-Schadens abgetrennt. Gleichzeitig erfolgte der Versatz des

Zerrenherdstollens. Die Verdämmung des Stollens hat zu einer veränderten hydrodynamischen Situation am

Standort geführt, in deren Folge es aufgrund der fehlenden Drainagefunktion des Stollens und dem damit

verbundenen GW-Spiegelanstieg zu einer sprunghaften und deutlichen Zunahme der Nickel-

Konzentrationen (lokal auch von weiteren Metallen und Arsen) im Hauptabstrom der ehemaligen

Elektrolysehallen gekommen ist. Die bisherigen Untersuchungen zeigen einen kontinuierlichen und

anhaltenden Anstieg der Nickel-Konzentrationen an der ilsenahen Messstelle IK 028-93.

Sowohl der obere als auch der untere GWL zeigen deutliche Korrelationen zwischen den Wasserständen

und den Nickelkonzentrationen, die im oberen GWL eine unmittelbare Abhängigkeit zwischen Wasserstand

und Schadstoffkonzentration belegen, im unteren GWL aber lediglich die Folge erhöhter vertikaler

Schadstoffmigrationen aus dem oberen GWL sind.

Im Oberflächenwasser der Ilse zeigten sich im Rahmen des aktuellen Monitorings zwei Überschreitungen

der behördlichen Vorgaben für Nickel. Im Vergleich mit den Beprobungen vor der Verdämmung des

Zerrenherdstollens haben sich die Stoffkonzentrationen in der Ilse jedoch nicht verschlechtert, sondern sind

bei den beiden Parametern Kupfer und Nickel sogar leicht zurückgegangen. Diesbezüglich sei aber noch

einmal darauf hingewiesen, dass eine jährliche Beprobung der Ilse keine belastbaren Aussagen zur

Belastung des Gewässers zulässt.

Im Ergebnis des durchgeführten Monitorings wird die Fortführung der Arbeiten mit einem, den

Standortverhältnissen angepassten Programm empfohlen.

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8 Literatur- und Quellenverzeichnis

1 Bundes-Bodenschutzgesetz (BBodSchG) - Gesetz zum Schutz vor schädlichen Bodenverände- rungen und zur Sanierung von Altlasten vom 17. März 1998 (BGBL. I S. 502)

2 Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) vom 12. Juli 1999.- BGBl 1999 Teil I Nr. 36; Bonn 16. Juli 1999.

3 Fugro Consult GmbH (Dezember 1997) - Pilotversuch zur Wassersanierung am Zerrenherdstollen, Phase 1: Feldversuch zum freien Ablauf , Phase 2: Eignungstest Carbonat unter Realbedingungen.

4 Landkreis Wernigerode, Amt für Umwelt - und Naturschutz, Untere Wasserbehörde. Wasserrechtliche Erlaubnis vom 07. Dezember 2005.

5 Fugro Consult GmbH (14.09.2001) - Bericht „Durchführung eines mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V, am Zerrenherdstollen und des Vorfluters Ilse (Frühjahr 2001)“.

6 Fugro Consult GmbH (01.02.2002) - Bericht „Durchführung eines mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V, am Zerrenherdstollen und des Vorfluters Ilse (Herbst 2001)“

7 Fugro Consult GmbH (31.05.2003) - Bericht „Durchführung eines mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V, am Zerrenherdstollen und des Vorfluters Ilse (Frühjahr 2002) (Januar bis April 2002)“.

8 Fugro Consult GmbH (07.01.2003) - Bericht „Durchführung eines mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V, am Zerrenherdstollen und des Vorfluters Ilse (Herbst 2002) (Mai bis Oktober 2002)“.

9 Fugro Consult GmbH (07.07.2003) - Bericht „Durchführung eines mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V, am Zerrenherdstollen und des Vorfluters Ilse (Frühjahr 2003) (November bis Mai 2003)“.

10 Fugro Consult GmbH (19.12.2003) - Bericht „Durchführung eines mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V, am Zerrenherdstollen und des Vorfluters Ilse (Herbst 2003) (Juni bis Oktober 2003)“

11 Fugro Consult GmbH (07.07.2004) - Bericht „Durchführung eines mittelfristigen Monitorings des Grundwassers (Frühjahr 2004) im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V, am Zerrenherdstollen und des Vorfluters Ilse, Auslaufversuch am Zerrenherdstollen (November 2003 bis Mai 2004)“

12 Fugro Consult GmbH (25.10.2004) - Bericht „Überwachung möglicher geohydraulischer Auswirkungen im Zusammenhang mit Bohrpfahlgründungsarbeiten im Bereich Zerrenherdstollen (Ilsenburg)“

13 Fugro Consult GmbH (30.11.2004) - Bericht „Durchführung eines mittelfristigen Monitorings des Grundwassers (Herbst 2004) im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V, am Zerrenherdstollen und des Vorfluters Ilse, Auslaufversuch am Zerrenherdstollen (Juni bis Oktober 2004)“

14 Fugro Consult GmbH (06.07.2005) - Bericht „Durchführung eines mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V, am Zerrenherdstollen und des Vorfluters Ilse (November 2004 bis Mai 2005)“

15 Fugro Consult GmbH (22.12.2005) - Bericht „Grundwassermonitoring Herbst 2005 im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V, am Zerrenherdstollen und Beprobung des Vorfluters Ilse (Mai 2005 bis November 2005)“

16 HGN Hydrogeologie GmbH (21.04.2006) - Arbeitsplan „Weiterführung des mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V und am Zerrenherdstollen sowie Beprobung des Vorfluters Ilse“

17 HGN Hydrogeologie GmbH (07.07.2006) - Bericht „Weiterführung des mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V und am Zerrenherdstollen sowie Beprobung des Vorfluters Ilse“ - Monitoringkampagne 2006

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18 HGN Hydrogeologie GmbH (20.09.2006) - Quartalsbericht „Weiterführung des mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V und am Zerrenherdstollen sowie Beprobung des Vorfluters Ilse - Eigenkontrollmaßnahme Sommerquartal 2006“.

19 HGN Hydrogeologie GmbH (11.12.2006) - Quartalsbericht „Weiterführung des mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V und am Zerrenherdstollen sowie Beprobung des Vorfluters Ilse - Eigenkontrollmaßnahme Herbstquartal 2006“.

20 HGN Hydrogeologie GmbH (17.04.2007) - Quartalsbericht „Weiterführung des mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V und am Zerrenherdstollen sowie Beprobung des Vorfluters Ilse - Eigenkontrollmaßnahme Winterquartal 2007“.

21 HGN Hydrogeologie GmbH (15.10.2007) - Bericht „Weiterführung des mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V und am Zerrenherdstollen sowie Beprobung des Vorfluters Ilse“ - Monitoringkampagne 2007.

22 HGN Hydrogeologie GmbH (15.10.2007) - Quartalsbericht „Weiterführung des mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V und am Zerrenherdstollen sowie Beprobung des Vorfluters Ilse - Eigenkontrollmaßnahme Sommerquartal 2007“.

23 HGN Hydrogeologie GmbH (14.12.2007) - Quartalsbericht „Weiterführung des mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V und am Zerrenherdstollen sowie Beprobung des Vorfluters Ilse - Eigenkontrollmaßnahme Herbstquartal 2007“.

24 HGN Hydrogeologie GmbH (10.03.2008) - Quartalsbericht „Weiterführung des mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V und am Zerrenherdstollen sowie Beprobung des Vorfluters Ilse - Eigenkontrollmaßnahme Winterquartal 2008“.

25 HGN Hydrogeologie GmbH (26.06.2008) - Bericht „Weiterführung des mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V und am Zerrenherdstollen sowie Beprobung des Vorfluters Ilse“ - Monitoringkampagne 2008.

26 HGN Hydrogeologie GmbH (10.09.2008) - Quartalsbericht „Weiterführung des mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V und am Zerrenherdstollen sowie Beprobung des Vorfluters Ilse – Eigenkontrollmaßnahme Sommerquartal 2008“

27 HGN Hydrogeologie GmbH (30.10.2008) - „Weiterführung des mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V und am Zerrenherdstollen sowie Beprobung des Vorfluters Ilse - Sanierungsbegleitendes Monitoring der Grund- und Oberflächenwässer - Monitoringkampagne Oktober 2008“

28 HGN Hydrogeologie GmbH (20.11.2008) - „Weiterführung des mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V und am Zerrenherdstollen sowie Beprobung des Vorfluters Ilse - Sanierungsbegleitendes Monitoring der Grund- und Oberflächenwässer - Eigenkontrollmaßnahme 13. November 2008 mit Stichtagsmessung“

29 HGN Hydrogeologie GmbH (25.11.2008) - „Weiterführung des mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V und am Zerrenherdstollen sowie Beprobung des Vorfluters Ilse - Sanierungsbegleitendes Monitoring der Grund- und Oberflächenwässer - Eigenkontrollmaßnahme 21. November 2008“

30 HGN Hydrogeologie GmbH (04.12.2008) - „Weiterführung des mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V und am Zerrenherdstollen sowie Beprobung des Vorfluters Ilse - Sanierungsbegleitendes Monitoring der Grund- und Oberflächenwässer - Eigenkontrollmaßnahme 28. November 2008“

31 HGN Hydrogeologie GmbH (10.12.2008) - „Weiterführung des mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V und am Zerrenherdstollen sowie Beprobung des Vorfluters Ilse - Sanierungsbegleitendes Monitoring der Grund- und Oberflächenwässer - Eigenkontrollmaßnahme 05. Dezember 2008“.

32 HGN Hydrogeologie GmbH (16.12.2008) - „Weiterführung des mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V und am Zerrenherdstollen sowie Beprobung des Vorfluters Ilse - Sanierungsbegleitendes Monitoring der Grund- und Oberflächenwässer - Eigenkontrollmaßnahme 11. Dezember 2008 mit Stichtagsmessung“.

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33 HGN Hydrogeologie GmbH (07.01.2009) - „Weiterführung des mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V und am Zerrenherdstollen sowie Beprobung des Vorfluters Ilse - Sanierungsbegleitendes Monitoring der Grund- und Oberflächenwässer - Eigenkontrollmaßnahme 19. Dezember 2008 mit Stichtagsmessung“

34 HGN Hydrogeologie GmbH (08.01.2009) - „Weiterführung des mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V und am Zerrenherdstollen sowie Beprobung des Vorfluters Ilse - Sanierungsbegleitendes Monitoring der Grund- und Oberflächenwässer - Eigenkontrollmaßnahme 07. Januar 2009“

35 HGN Hydrogeologie GmbH (22.01.2009) - Weiterführung des mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V und am Zerrenherdstollen sowie Beprobung des Vorfluters Ilse - Sanierungsbegleitendes Monitoring der Grund- und Oberflächenwässer – Monitoringkampagne Januar 2009“

36 FUGRO-HGN GmbH (12.02.2009) - „Weiterführung des mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V und am Zerrenherdstollen sowie Beprobung des Vorfluters Ilse - Sanierungsbegleitendes Monitoring der Grund- und Oberflächenwässer – Eigenkontrollmaßnahme 09. Februar 2009 mit Stichtagsmessung“

37 FUGRO-HGN GmbH (16.03.2009) - „Weiterführung des mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V und am Zerrenherdstollen sowie Beprobung des Vorfluters Ilse - Sanierungsbegleitendes Monitoring der Grund- und Oberflächenwässer – Eigenkontrollmaßnahme März 2009 mit Stichtagsmessung“

38 FUGRO-HGN GmbH (20.04.2009) - „Weiterführung des mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V und am Zerrenherdstollen sowie Beprobung des Vorfluters Ilse - Sanierungsbegleitendes Monitoring der Grund- und Oberflächenwässer – Eigenkontrollmaßnahme 14. April 2009 mit Stichtagsmessung“

39 FUGRO-HGN GmbH (29.05.2009) - „Weiterführung des mittelfristigen Grundwassermonitorings der Elektrolysehallen IV und V sowie des Zerrenherdstollens und Beprobung des Vorfluters Ilse - Monitoringkampagne Mai 2009“

40 FUGRO-HGN GmbH (25.08.2009) - „Weiterführung des mittelfristigen Grundwassermonitorings der Elektrolysehallen IV und V sowie des Zerrenherdstollens und Beprobung des Vorfluters Ilse – Eigenkontrollmaßnahme 11. August 2009 mit Stichtagsmessung und Probenahme der Grundwassermessstellen GWM 1/09 - GWM 8/09“

41 FUGRO-HGN GmbH (18.11.2009) - „Weiterführung des mittelfristigen Grundwassermonitorings der Elektrolysehallen IV und V sowie des Zerrenherdstollens und Beprobung des Vorfluters Ilse – Eigenkontrollmaßnahme 11. November 2009“

42 FUGRO-HGN GmbH (10.02.2010) - „Weiterführung des mittelfristigen Grundwassermonitorings der Elektrolysehallen IV und V sowie des Zerrenherdstollens und Beprobung des Vorfluters Ilse – Eigenkontrollmaßnahme 05. Februar 2010“

43 FUGRO-HGN GmbH (17.03.2010) - „Weiterführung des mittelfristigen Grundwassermonitorings der Elektrolysehallen IV und V sowie des Zerrenherdstollens und Beprobung des Vorfluters Ilse – Eigenkontrollmaßnahme 12. März 2010“

44 FUGRO-HGN GmbH (14.06.2010) - „Weiterführung des mittelfristigen Monitorings des Grundwassers im Abstrom der Elektrolysehallen IV und V und am Zerrenherdstollen sowie Beprobung des Vorfluters Ilse - Sanierungsbegleitendes Monitoring der Grund- und Oberflächenwässer – Monitoringkampagne Mai 2010“

45 Fugro Consult GmbH (31.05.2010) - „Altlaststandort Kupferhütte Ilsenburg - Weiterführung des mittelfristigen Grundwassermonitorings 2011 - 2015 - Ablaufplan“

46 Fugro Consult GmbH (18.07.2011) - „Altlaststandort Kupferhütte Ilsenburg - Weiterführung des mittelfristigen Grundwassermonitorings 2011 - 2015 - Monitoringkampagne Juni 2011“

47 Fugro Consult GmbH (15.12.2011) - „Altlaststandort Kupferhütte Ilsenburg - Weiterführung des mittelfristigen Grundwassermonitorings 2011 - 2015 - Stichtagsmessung und Probenahme Abstrom November 2011“

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48 Fugro Consult GmbH (02.04.2012) - „Altlaststandort Kupferhütte Ilsenburg - Weiterführung des mittelfristigen Grundwassermonitorings 2011 - 2015 - Kurzstellungnahme zur Besprechung im Hause der Ilsenburger Grobblech GmbH am 01.02.2012“

49 Fugro Consult GmbH (18.06.2012) - Altlaststandort Kupferhütte Ilsenburg - Weiterführung des mittelfristigen Grundwassermonitorings 2011 - 2015 - Sachstandsbericht zur Untersuchungs- kampagne Mai 2012.

50 Fugro Consult GmbH (08.10.2012) - Altlaststandort Kupferhütte Ilsenburg - Weiterführung des mittelfristigen GW-Monitorings 2011 - 2015 - Untersuchungskampagne Juli / August 2012.

51 Fugro Consult GmbH (19.12.2012) - Altlaststandort Kupferhütte Ilsenburg - Weiterführung des mittelfristigen GW-Monitorings 2011 - 2015 - Sachstandsbericht zur Untersuchungskampagne Oktober 2012.

52 Fugro Consult GmbH (12.03.2013) - Altlaststandort Kupferhütte Ilsenburg - Weiterführung des mittelfristigen GW-Monitorings 2011 - 2015 - Sachstandsbericht zur Untersuchungskampagne Februar 2013.

53 Fugro Consult GmbH (22.07.2013) - Altlaststandort Kupferhütte Ilsenburg - Weiterführung des mittelfristigen GW-Monitorings 2011 - 2015 - Untersuchungskampagne April 2013.

54 Fugro Consult GmbH (08.10.2014) - Altlaststandort Kupferhütte Ilsenburg - Weiterführung des mittelfristigen GW-Monitorings 2011 - 2015 - Untersuchungskampagne Juni 2014.

55 Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (Dezember 2004) - Ableitungen von Geringfügigkeits- schwellenwerten für das Grundwasser.

56 Geringfügigkeitsschwellen (Prüfwerte) zur Beurteilung von Grundwasserschäden und ihre Begründung

• Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA), ad-hoc-AK "Prüfwerte"; 19.06.1998.

57 Landkreis Wernigerode, Amt für Umwelt- und Naturschutz, Untere Wasserbehörde - Wasserrechtliche Erlaubnis vom 07. Dezember 2005 in Verbindung mit den wasserrechtlichen Nebenbestimmungen vom 01. Oktober 2008.

58 Verordnung zur Novellierung der Trinkwasserverordnung vom 21. Mai 2001, Bundesgesetzblatt Teil I Nr. 24, 2001.

59 http://www.hochwasservorhersage.sachsen-anhalt.de/wiskiwebpublic/stat_1024005507.htm

60 Fugro Consult GmbH (09.08.2013): Abschlussbericht Modellkonzept und Prognoserechnungen zur Analyse der Schadstoffmigration in Richtung Ilse unter Berücksichtigung der Standorthistorie der ehemaligen Kupferhütte Ilsenburg.

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