Auswirkungen der Entsorgung von Kohleverbrennungsabfällen auf die Wasserqualität in zwei Kohlebergwerken in West Virginia
Dieser Bericht dokumentiert sehr hohe Selen- und Thalliumwerte in Oberflächengewässern sowie hohe Selen- und Arsenwerte im Grundwasser flussabwärts der Stacks Run Refuse Site bzw. der Albright Site, zwei Entsorgungsgebieten für Kohleverbrennungsabfälle im Tagebau in West Virginia.
Bei der Verbrennung von Kohle fallen je nach Verfahren verschiedene Arten von Abfällen an. Zu diesen Abfällen gehören Bodenasche, Flugasche, Nebenprodukte der Rauchgasentschwefelung und Wirbelschichtasche, eine alkalische Asche, die in den Kohlebergwerken in West Virginia in großem Umfang entsorgt wird.
Diese Abfälle aus der Kohleverbrennung werden derzeit auf Deponien gelagert, in Oberflächenaufschüttungen aufgeschlämmt, in Bergwerken entsorgt oder manchmal in Baumaterialien wiederverwendet. Die Entsorgung ist in der Regel kostspielig, verteuert die Energie aus Kohle für die Verbraucher und schmälert die Gewinne der Produzenten. Da diese Materialien jedoch bestimmte toxische Verbindungen enthalten, wäre eine unvorsichtige Entsorgung mit hohen Kosten für die Gesundheit der Umwelt verbunden.
Einige Befürworter der Entsorgung in ehemaligen Kohlebergwerken meinen, dass die Rückführung alkalischer CCWs in die Bergwerke vorteilhaft ist und keine sorgfältige, langfristige Überwachung der Wasserqualität erforderlich ist. Andere weisen darauf hin, dass CCWs giftige Metalle in die Umwelt einbringen und dass diese Metalle trotz unregelmäßiger Überwachung flussabwärts von Deponien nachgewiesen werden.
Die Nationale Akademie der Wissenschaften berief 2004 einen Ausschuss innerhalb des Nationalen Forschungsrats ein, um diese Frage zu untersuchen. Im Prospekt dieses Ausschusses ist eine Reihe von Punkten aufgeführt, die behandelt werden sollten (siehe Tabelle 1). Der vorliegende Bericht soll einen Beitrag zu den fettgedruckten Punkten leisten.
In West Virginia wurde an 88 Kohlebergbaustandorten Kohleasche entsorgt. Fast zwei Drittel dieser Standorte befinden sich in den Bezirken Preston und Monongalia, zwei benachbarten Bezirken im nördlichen Teil des Bundesstaates (WVDEP, 2004a). In diesem Bericht werden die Auswirkungen der CCW-Entsorgung auf die Wasserqualität in zwei ehemaligen Bergwerken in Preston County zusammengefasst (Abbildung 1). Der erste Standort, die Stacks Run Refuse Site Extension, hat bis zu 2,2 Millionen Tonnen CCW aufgenommen. Am Standort Albright wurden bis zu 4 Millionen Tonnen abgelagert.
In Preston County wurde bis etwa 1990 in großem Umfang Kohle abgebaut. Die am häufigsten abgebaute Kohle stammt aus dem Flöz Upper Freeport, das einen hohen Schwefelgehalt aufweist. Viele der Bäche im Bezirk sind durch saure Minenentwässerung beeinträchtigt. Es besteht ein eindeutiger Zusammenhang zwischen beeinträchtigten Bächen (die anhand von Metriken der benthischen Makroinvertebratengemeinschaft ermittelt wurden) und dem ursprünglichen Standort der abbaubaren Upper-Freeport-Kohle (Mains et al., 1997). Beide Untersuchungsgebiete waren ehemalige Kohlebergwerke, in denen die säurebildende Upper-Freeport-Kohle sowie andere Kohlearten abgebaut, gelagert oder verarbeitet wurden. Beide Standorte sind von Oberflächengewässern umgeben, die durch AMD beeinträchtigt sind. Und an beiden Standorten wurde FBC-Asche ausgebracht.
FBC ist ein alkalisches, kalziumhaltiges Material, das bei der Verbrennung von Kohle in Gegenwart von Kalk entsteht. Es wurde an diesen beiden Standorten und auch an vielen anderen Standorten in großem Umfang als Zusatzstoff für die Abfallkohle verwendet. Es wird oft angenommen, dass der hohe pH-Wert dieses Materials die Auflösung vieler giftiger Chemikalien in der Asche verhindert. Da das FBC-Verfahren jedoch die Schwefeldioxidemissionen reduziert, wird es in der Regel für die Verbrennung von Kohle mit größeren Verunreinigungskonzentrationen eingesetzt.
In Oberflächen- und Grundwasser unterhalb von CCW-Deponien werden sehr hohe Konzentrationen mehrerer toxischer Metalle beobachtet. Toxische Konzentrationen dieser Metalle treten häufig zu einem Zeitpunkt auf, zu dem pH-Effekte von FBC-Asche beobachtet werden, und es kann mehrere Jahre dauern, bis sie im Wasser erscheinen. Die Ascheentsorgung an Bergwerksstandorten scheint Metalle nicht aus den nahe gelegenen Gewässern fernzuhalten.
Um die Gewässer zu schützen, muss die Überwachung über viele Jahre hinweg fortgesetzt werden. In den in diesem Bericht untersuchten Daten wurden fast ein Jahrzehnt nach Beginn der bergbaulichen Entsorgung von CCW hohe Konzentrationen von Selen und Thallium in der Erweiterung der Mülldeponie Stacks Run gefunden.
Auch wenn sie ausreichten, um mehrere Überschreitungen der Konzentrationen toxischer Metalle festzustellen, sind die jetzt vom WVDEP angewandten Verfahren unzureichend. Für eine ordnungsgemäße Überwachung der Entsorgung von CCW in Bergwerken sind strengere Verfahren erforderlich, damit die Aufsichtsbehörden diese Daten tatsächlich überprüfen und verwenden, um den Schutz der Wasserressourcen zu gewährleisten. Es sollten durchsetzbare Vorschriften anstelle der derzeitigen nicht durchsetzbaren Maßnahmen in Betracht gezogen werden.
