Der Schwerpunktartikel beschäftigt sich mit dem Burgfeyer Stollen bei Mechernich und den dort vorkommenden Schwermetallen, die in die Gewässer gelangen. Doch was sind eigentlich Schwermetalle und wo kommen sie her?
Rein formal gehört ein Großteil der Elemente zu den Metallen. Sie zeichnen sich durch eine hohe elektrische und Wärmeleitfähigkeit aus, zeigen einen metallischen Glanz und eine gute Verformbarkeit. Von Gebrauchsgegenständen über komplexe technische Geräte bis zu Schmuck gehört der Umgang mit Metallen zu unserem Alltag.
Schwermetalle
Es gibt zwar keine allgemeingültige Definition für Schwermetalle, aber üblicherweise versteht man hierunter diejenigen Metalle mit einer hohen Dichte (Masse pro Volumeneinheit) und einer hohen Atommasse (Masse einzelner Atome). Häufig wird eine Grenze von 5 Gramm pro Kubikzentimeter, gleichbedeutend mit 5 Tonnen pro Kubikmeter angegeben, oberhalb derer ein Metall als Schwermetall gilt. Während beispielsweise ein Würfel mit einer Kantenlänge von 10 cm – entspricht einem Volumen von einem Liter – aus Calcium nur 1,5 kg wiegt, sind es bei Eisen bereits 8 kg, bei Blei über 11 kg und bei Gold etwa 19 kg, d. h. Eisen, Blei und Gold sind Beispiele für Schwermetalle.
Herkunft und Lagerstätten
Schwermetalle sind als natürliche Bestandteile der Erdkruste in allen Gesteinen und Böden enthalten. Lagerstätten, aus denen die natürlicherweise angereicherten Schwermetalle als Erze wirtschaftlich gewonnen werden können, bilden sich durch Prozesse wie:
- Magmatismus – Abkühlung und Kristallisation von Gesteinsschmelzen
- Sedimentation – Verwitterung, Transport und Ablagerung von Erzen und
- Metamorphose – Anreicherung bei Gesteinsumwandlung unter hohen Druck und hohen Temperaturen
Da einige Schwermetalle bei der Verbrennung fossiler Energieträger, der Müllverbrennung und durch industrielle Prozesse, wie z. B. der Metallverarbeitung, in die Atmosphäre freigesetzt werden, erfolgen auf diesem Pfad auch eine Verbreitung und ein Eintrag in die Böden bzw. Ökosysteme über den Luftpfad (Deposition).
Schwermetalle im Tätigkeitsgebiet des Erftverbandes
Die Schwermetalllagerstätte im Mechernicher Raum hat sich durch hydrothermale Lösungen im Zusammenhang mit vulkanischer Aktivität im Tertiär vor etwa 45 bis 35 Millionen Jahren gebildet. Diese sind als heiße metallhaltige Lösungen aufgestiegen und haben bestehende Sandsteinvorkommen imprägniert. Die heutige Belastung der Umwelt geht primär auf die geogen bedingt hohen Metallgehalte zurück, die allerdings durch den Bergbau stark ausgeweitet und verbreitet wurde.
Auch in Braunkohlenabraumhalden sind Schwermetalle mobil, weil die Mineralphasen, in denen sie gebunden sind oder waren, bei Sauerstoffkontakt verwittern und die Metalle – hauptsächlich Eisen, Nickel, Kobalt und Zink – freisetzen.
Schwermetallmobilität und Wirkung auf den menschlichen Körper
Bei der Frage der Mobilität und Toxizität ist nicht in erster Linie die Menge eines Schwermetalls von Bedeutung, sondern die Frage, ob die Substanz mobil ist und beispielsweise von Pflanzen oder dem menschlichen Körper aufgenommen werden kann. Ist ein Schwermetall beispielsweise in einem Mineral wie Quarz eingeschlossen (silikatisch gebunden), ist es nahezu unlöslich. Bei Hautkontakt erfolgt keine Reaktion und selbst das Verschlucken wäre schadlos. Liegt ein Schwermetall dagegen in karbonatischer Bindung (in Calciumkarbonat / Kalkstein eingebettet) vor, verbunden mit einer guten Löslichkeit, wird das Metall leicht freigesetzt und vom Körper aufgenommen.
Während einige Schwermetalle wie Eisen, Mangan, Kupfer oder Zink als Spurenelemente für den menschlichen Stoffwechsel unverzichtbar sind, wirken Blei, Cadmium, Quecksilber oder Chrom bereits in geringen Konzentrationen toxisch auf Leber, Nieren oder das zentrale Nervensystem. Nickelhaltiger Schmuck kann bereits bei kurzer Berührung allergische Reaktionen auslösen.