Joachim Katzur

Effects of Superficial Tertiary Dump Substrates and Recultivation Variants on Acid Output, Salt Leaching and Development of Seepage Water Quality

With 750 km2 of dumps, waste piles and residual holes, the Lausitz brown-coal district is the largest mining area in Germany. The extraction of brown coal generally occurs by surface mining. As a result, the surface rock layers are encallowed and dumped as overburden either on waste piles in the environs of the open mine or on dumps in worked-out open mine areas. Besides Quaternary surface rock layers, Tertiary overburden also appeared on the surface of the dumps and waste piles in the past owing to unspecific accretion.

Erste ergebnisse eines grosslysimeterversuches zu den auswirkungen der abraumsubstrate und aschemelioration auf sickerwasserbildung und stofffrachten der sickerwässer auf den kippen und halden des braunkohlenbergbaues

An den Perkolaten aus vier Kippsubstratvarianten (Quartar, Tertiar asche‐ bzw. kalkmelioriert sowie Quartar uber tertiarem Untergrund) des Lausitzer Braunkohlenbergbaus wurde in den ersten zwei Jahren eines von 1992 bis 1996 laufenden Groslysimeterversuches die Entwicklung ausgewahlter physikalisch‐chemischer Parameter untersucht. Entsprechend der Intensitat der Pyritverwitterung wiesen die Sickerwasser aus den tertiaren Kippsubstraten vor allem im ersten Jahr extrem hohe Eisen‐, Aluminium‐ und Sulfat‐Konzentrationen auf. Im zweiten Jahr nahmen die zu 99,8% aus Sulfaten bestehenden Salzfrachten sowie die Spezieskonzentrationen deutlich ab (z.B. Al3+ um 50%). Die pH‐Werte blieben unverandert niedrig, da die Saurenachlieferung aus dem ummeliorierten Untergrund dominierte. Im Vergleich zur Kalkmelioration wurden durch Melioration extrem saurer Kippboden mit basenreicher Braunkohlenasche die Konzentrationen vieler Spezies in den Perkolaten signifikant verringert.

Kennwerte und Eigenschaften der auf Braunkohlenbasis durch oxidative Ammonolyse hergestellten Humusdüngestoffe

Der auf Braunkohlenbasis durch oxidative Ammonolyse hergestellte Humusdüngestoff wird anhand seiner Standardparameter, Elementgehalte und chemischen Eigenschaften beschrieben. Hiernach ist die N-modifizierte Braunkohle ein schadstoffarmes, N-reiches, dauerhumusähnliches Bodenverbesserungsmittel, das als Granulat sehr lagerungsbeständig ist. Der neue Humusdüngestoff enthält stabil 5,78 ± 0,38% Gesamtstickstoff, der chemisch unterschiedlich gebunden ist. Aufgrund seiner vergleichsweise geringen Nmin-Gehalte kann er in größeren Mengen zur nachhaltigen Verbesserung der KAKpot und Nt-Bodenvorräte humusfreier und kolloidarmer Kippenböden eingesetzt werden.

Auswirkungen der durch oxidative Ammonolyse chemisch veränderten Braunkohle auf die Bodenbiologie

In Langzeit-Inkubationsversuchen wurden die Auswirkungen abgestufter Mengen von chemisch veränderter (N-modifizierter) Braunkohle auf die mikrobiologischen und enzymatischen Unsatzleistungen in verschiedenen Kippsubstraten geprüft. Die Untersuchungsbefunde charakterisieren diesen Humusdüngestoff als ein dauerhaft wirksames organisches Bodenverbesserungsmittel mit N-Düngewirkung, das die bodenmikrobiologischen Aktivitäten verbessert.

Freilandversuche zur eignung chemisch veränderter weichbraunkohle als bodenverbesserungsmittel bei der landwirtschaftlichen rekultivierung humusfreier kippenböden 1 : Field experiments with n-modified brown coal as humus fertilizer in agricultural revitalisation of humus free dump soils

Die bodenmeliorativen und ertragssteigernden Effekte des Einsatzes von N-modifizierter Weichbraunkohle als Humusdüngestoff bei der landwirtschaftlichen Rekultivierung humusfreier Kippenböden werden in mehreren Freilandversuchen überprüft. In diesem Beitrag wird über die zu Rekultivierungsbeginn mit W.-Roggen, W.-Weizen, Kartoffeln und Luzerne erzielten Ergebnisse berichtet.

Fertilizing effects of N-modified brown coal and its consequences to plant, soil and N-leaching losses

The amount of mineral fertilizer (urea) which is equivalent to the effective nitrogen content of a distinct amount of N-modified brown coal was determined in pot and lysimeter (lab-scale suction lysimeters) tests. Furthermore, the effects of varying amounts of N-modified brown coal on nitrogen leaching have been investigated for different dump substrates (pure sands, loamy sands). Soil and plant investigations complement the test programme. They give first information about the effects of N-modified brown coal applications on agricultural and horticultural measures and underline its value as soil amendment.

Ertragskundliche Untersuchungen auf Rekultivierungsflächen im Lausitzer Braunkohlenrevier

Im Rahmen einer Projekttatigkeit konnten die in der Niederlausitz bereits 1974 eingestellten Forschungsarbeiten zur forstlichen Rekultivierung wieder aufgenommen und die bis zu diesern Zeitpunkt angelegten Rekultivierungsversuche sowie durchgefuhrten Grosexperimente ausgcwertet werden.

Revegetation of a Uranium Mine Dump by Using Fertilizer Treated Sessile Oaks

The rehabilitation of contaminated sites and the establishment of suitable trees for revegetation purposes is often problematic due to the mostly suboptimal nutrient supply and the poor humus reservoir. For these reasons hydrogels (Stockosorb®) and novel humus substitutes (NOVIHUM®), serving as long lasting fertilizer (LLF), were recently tested successfully. At the beginning of this multiyear study, those LLFs were administered to the root zone of young sessile oaks (Quercus petraea (Mattuschka) Liebl.), growing in test trials on a uranium mine dump in Schlema (Germany). To quantify the effect of LLFs on plant vitality, chlorophyll a fluorescence measurements and JIP test analyses were used. The results revealed up to 49% higher average photosynthetic vitality (PIABS) of the LLF treated plants compared to controls. Particularly in the first test year, the efficiency of photosynthetic electron transport was strongly increased. This stimulation of photosynthetic activity was supported by direct measurements showing up to 129% increased diameter growth of the treated plants after a four year experimental period.Furthermore an increase of the maximum water holding capacity of the dump soil was attained by using LLFs. Overall, the findings reported here represent a feasible, ecologically justifiable reforestation method with a low environmental hazard potential.

Landwirtschaftliche Testversuche zur Verwendung von N-modifizierter Weichbraunkohle als Humusdüngestoff bei der Rekultivierung von Kippenböden des Braunkohlebergbaus

Zusammenfassung In drei Freilandversuchen auf Kippenflächen des Braunkohlebergbaus und einem Gewächshausversuch wurden die bodenverbessernden und ertragssteigernden Effekte des Einsatzes von N-modifizierter Weichbraunkohle als Humusersatzstoff (HES) in Kombination mit einer differenzierten N-Mineraldüngung zur Frucht und bei unterschiedlichen Anlauffruchtfolgen der landwirtschaftlichen Rekultivierung untersucht. Danach ist die chemisch veränderte Weichbraunkohle ein wertvolles organisches Bodenverbesserungsmittel, das in Gaben von ≥ 75 bis 300 dt TM ha−1 zur nachhaltigen Verbesserung der Corg- und Nt-Bodenvorräte, Austauschkapazitäten sowie des Nährstoffspeicherungs- und -transformationsvermögen humusfreier Kippenböden eingesetzt werden kann. Die OS- und ROS-Bodenvorräte (OS, organische Substanz; ROS, reproduktionswirksame organische Substanz) sind in den HES-gedüngten Kippenböden stets höher als bei den Vergleichsvarianten (ohne HES bzw. mit 300 dt ha−1 Stallmist) und steigen mit der Höhe der HES-Gabe an. Dadurch werden die standort- und nutzungstypischen Corg-Gehalte wesentlich schneller erreicht als über die Wurzel- und Ernterückstände der Rekultivierungsfruchtfolgen. Bodenchemische und ertragskundliche Untersuchungen bestätigen, dass 300 dt ha−1 Stallmist im Hinblick auf die Humusersatzleistung durch etwa 30 dt ha−1 HES ersetzt werden können. Die bodenverbessernden Effekte der HES-Düngung bewirken von der Fruchtfolge respektive Pflanzenart abhängige Ertragssteigerungen.

(40 years continuous application trial DA/58 – a contribution to the soil- and yield development of agricultural used sulphur- and lignite containing post coal mining soils)

In this paper it is reported about the development of humus- and nutrition ratios on chosen exemplary parameters of agricultural used lignite- and sulphur-bearing post mining soils, which are ameliorated by application of different high amounts of lime and afterwards treated with nutrition rich industry-waste water. These post mining soils develop towards productive plant stands characterized by an average yield of 50 – 55 dt GE . ha − 1. a − 1 under utilization impact of fodder plant crop rotation.