Quantifizierung der Umwelteinwirkungen des Bauxitbergbaus unter besonderer Berücksichtigung der Flächeninanspruchnahme:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Aachen
Lehrstuhl für Ingenieurgeologie und Hydrogeologie der RWTH
2001
|
| Schriftenreihe: | Mitteilungen zur Ingenieurgeologie und Hydrogeologie
78 |
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XIII, 170, XX S. Ill., graph. Darst., Kt. |
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| adam_text | Titel: Quantifizierung der Umwelteinwirkungen des Bauxitbergbaus unter besonderer Berücksichtigung der Fl
Autor: Sliwka, Peter
Jahr: 2001
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
1 EINLEITUNG..........................................................................................................1
1.1 Bauxitgewinnung und Aluminiumproduktion.................................................1
1.2 Problemstellung............................................................................................2
1.3 Zielsetzung und Vorgehensweise.................................................................3
2 GRUNDLAGEN......................................................................................................5
2.1 Umweltbeeinflussungen durch Tagebaubetriebe........................................5
2.1.1 Landschaftsveränderungen......................................................................5
2.12 Veränderungen des Untergrundes............................................................7
2.1.3 Wasserhaltung..........................................................................................8
2.1.4 Lärm........................................................................................................ 10
2.1.5 Erschütterungen..................................................................................... 12
2.1.6 Druckwellen von Sprengungen...............................................................13
2.1.7 Luftemissionen........................................................................................14
2.1.8 Emissionen in Grund- und Oberflächenwasser.......................................16
2.1.9 Sonstige Beeinflussungen......................................................................19
2.1.10 Fazit........................................................................................................19
2.2 Analyse und Quantifizierung von Umwelteinwirkungen............................21
2.2.1 Bewertung toxischer Stoffe.....................................................................21
2.2.2 Risikoanalysen/Risikoabschätzung.........................................................22
2.2.3 Umweltverträglichkeitsprüfung................................................................25
2.2.4 Stoffstromanalysen.................................................................................26
2.2.5 MIPS.......................................................................................................28
2.2.6 Ökobilanzen, Produktlinienanalyse.........................................................29
2.2.7 EMAS.....................................................................................................32
2.2.8 Sustainable Process Index.....................................................................32
2.2.9 ökonomische Methoden.........................................................................34
2.2.10 Fazit........................................................................................................36
Inhaltsverzeichnis
3 STANDORTUNTERSUCHUNGEN.......................................................................38
3.1 BlNTAN............................................................................................................ 38
3.1.1 Ressourceninanspruchnahme................................................................42
3.1.1.1 Fossile Energieträger....................................................................................46
3.1.1.2 Elektrische Endenergie.................................................................................49
3.1.1.3 Wasser.........................................................................................................50
3.1.1.4 Fläche...........................................................................................................51
3.1.2 Output.....................................................................................................54
3.1.2.1 Emissionen in die Luft...................................................................................54
3.1.2.2-Abwasser......................................................................................................57
3.1.2.3 Abfall............................................................................................................59
3.1.2.4 Fläche...........................................................................................................60
3.2 TROMBETAS.....................................................................................................61
3.2.1 Ressourceninanspruchnahme................................................................64
3.2.1.1 Fossile Energieträger....................................................................................69
3.2.1.2 Elektrische Endenergie.................................................................................71
3.2.1.3 Wasser.........................................................................................................71
3.2.1.4 Fläche...........................................................................................................73
3.2.2 Output..................................................................................................... 76
3.2.2.1 Emissionen in die Luft...................................................................................76
3.2.2.2 Abwasser......................................................................................................79
3.2.2.3 Abfall............................................................................................................80
3.2.2.4 Fläche...........................................................................................................81
3.3 Fazit..............................................................................................................82
4 UMWELTWIRKUNGSABSCHÄTZUNG DER
FLÄCHENINANSPRUCHNAHME........................................................................90
4.1 Grundlagen..................................................................................................90
4.2 Konzept.........................................................................................................93
5 METHODENANWENDUNG..................................................................................97
5.1 Klassifizierung der Flachennutzungen......................................................98
5.2 Flächenbedarfsanalyse...............................................................................99
5.3 Ursache-Folge-Wirkungs-Analyse...........................................................103
Inhaltsverzeichnis
5.4 Flächen-Wirkungsabschätzung................................................................106
5.4.1 Bodenerosion durch Wasser.................................................................107
5.4.1.1 Regen- und Oberflächenabflussfaktor (RN)................................................109
5.4.1.2 Bodenerodierbarkeitsfaktor (K)...................................................................111
5.4.1 3Topografiefaktor(LS)..................................................................................114
5.4.1.4 Bodenbedeckung (C) und Erosionsschutzmaßnahmen (PN).......................117
5.4.1.5 Erosionsabschätzung.................................................................................118
5.4.2 Bodenerosion durch Wind.................................................................... 119
5.4.2.1 Bodenerodibilität (I).....................................................................................119
5.4.2.2 Rauigkeitsfaktor (Kw)..................................................................................122
5.4.2.3 Winderosivität (Cw).....................................................................................122
5.4.2.4 Feldlängenfaktor (Lw).................................................................................123
5.4.2.5 Vegetationsfaktor (Vw)................................................................................124
5.4.2.6 Erosionsabschätzung.................................................................................125
5.4.3 Verminderung der Grundwassemeubildung.........................................126
5.4.4 Degradation des Ökosystems...............................................................129
5.4.4.1 Natürlichkeitsgrad.......................................................................................130
5.4.4.2 Ökosystemindikator....................................................................................132
6 DISKUSSION DER GLOBALEN STANDORTANALYSE..................................135
6.1 Flächeninanspruchnahme..........................................................................135
6.2 Bodenerosion durch Wasser....................................................................138
6.3 Bodenerosion durch Wind.........................................................................139
6.4 Verminderung der Grundwasserneubildung............................................141
6.5 Degradation des Ökosystems....................................................................142
6.5.1 Natüriichkeitsgrad.................................................................................142
6.5.2 Ökosystemindikator.............................................................................. 144
6.6 Fazit............................................................................................................148
7 ZUSAMMENFASSUNG......................................................................................153
8 LITERATUR.......................................................................................................,157
III
Abbildungsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Abb. 1: Mögliche Einwirkungen von Verkippungen auf Grundwasserbewegungen (Down
Stocks. 1977)................................................................................................................8
Abb. 2: Wirkungskette von Grundwasserabsenkungen (geändert nach DVWK, 1986)..........10
Abb. 3: Verweilzeit für Stäube in der Atmosphäre (nach Riplby et al.. 1978).......................15
Abb. 4: Die Wassemutzungen einer Metallmine (nach Down Stocks. 1977)...................16
Abb. 5: Übersicht zu Umweltbeeinflussungen von Tagebaubetrieben....................................20
Abb. 6: Teilschritte bei der Analyse und Bewertung von Luftemissionen in einer
beispielhaften UVP (nach Giegrich et al.. 1995)........................................................26
Abb. 7: Schematische Darstellung einer Stoffstromanalyse....................................................27
Abb. 8: Berechnung des Materialinputs per Serviceeinheit (nach Schmidt-Bleek. 1993).... 28
Abb. 9: Vorgehensweise bei einer Produkt-Ökobilanz nach DIN EN ISO 14040 (1996).......30
Abb. 10: Berechnung des Sustainable Process Index (SPI) (nach Krotschek. 1995)...........33
Abb. 11: Übersicht über Methoden zur Quantifizierung und Bewertung von Umwelt-
einwirkungen (verändert nach IFEU, 1995).................................................................36
Abb. 12: Lage des Bauxittagebaus Bintan...............................................................................39
Abb. 13: Verteilung der Lagerstätten auf Bintan.....................................................................41
Abb. 14: Allgemeine Prozesskette der Bergbautätigkeiten auf Bintan....................................43
Abb. 15: Bedarf an Dieselkraftstoff.........................................................................................48
Abb. 16: Bedarf an elektrischer Endenergie............................................................................49
Abb. 17: Spezifischer Wasserbedarf in Bintan........................................................................50
Abb. 18: Flächeninanspruchnahme am Standort Bintan..........................................................53
Abb. 19: Langfristige und fortschreitende Flächennutzung am Standort Bintan....................54
Abb. 20: Energiemix Indonesiens (Briem et al.. 1999)...........................................................56
Abb. 21: Spezifische Wasserbilanz der Absetzbecken in Bintan pro Tonne Bauxit...............58
Abb. 22: Lage des Bauxittagebaus Porto Trombetas...............................................................61
Abb. 23: Übersicht des Tagebaus Trombetas mit ausgewählten Lagerstätten........................64
Abb. 24: Allgemeine Prozesskette der MRN Trombetas.........................................................65
Abb. 25: Verbrauch an Dieselkraftstoff-..................................................................................69
Abbildungsverzeichnis
Abb. 26: Bedarf an fossilen Energieträgem für Trocknung und Stromerzeugung..................70
Abb. 27: Bedarf an elektrischer Endenergie............................................................................71
Abb. 28: Spezifischer Wasserverbrauch in Trombetas............................................................72
Abb. 29: Flächeninanspruchnahme am Standort Trombetas...................................................75
Abb. 30: Langfristige und fortschreitende Flächennutzung am Standort Trombetas..............76
Abb. 31: Spezifische Wasserbilanz der Absetzbecken in Trombetas pro Tonne Bauxit.........79
Abb. 32: Vergleich des spezifischen Ressourcenbedarfs pro Tonne Bauxit
(logarithmischer Maßstab)...........................................................................................83
Abb. 33: Vergleich des spezifischen Dieselverbrauchs durch Fahrzeuge pro
Tonne Bauxit................................................................................................................84
Abb. 34: Vergleich des spezifischen Wasserverbrauchs pro Tonne Bauxit............................85
Abb. 35: Vergleich des spezifischen Endenergieverbrauchs pro Tonne Bauxit......................86
Abb. 36: Vergleich der spezifischen Luftemissionen pro kWh elektrische Endenergie.........86
Abb. 37: Vergleich der spezifischen Luftemissionen pro Tonne Bauxit.................................87
Abb. 38: Vergleich des spezifischen Gesamtoutputs pro Tonne Bauxit.................................88
Abb. 39: Konzept zur Umweltwirkungsabschätzung der Flächeninanspruchnahme..............94
Abb. 40: Vorgehensweise bei der Wirkungsabschätzung der Flächeninanspruchnahme........95
Abb. 41: Ursache-Folge-Wirkungs-Analyse............................................................................96
Abb. 42: Lage der untersuchten Bauxittagebaue.....................................................................97
Abb. 43: Relativer Flächengebrauch der Infrastruktur zur Jahresproduktion........................ 102
Abb. 44: Schematische Darstellung des Flächengebrauchs der Grube des
Bauxitbergbaus...........................................................................................................103
Abb. 45: Wirkungskette des Flächengebrauchs der Grube....................................................105
Abb. 46: Wirkungskette des Flächengebrauchs der Infrastruktur.......................................... 106
Abb. 47: Abschätzung der Degradation der Ökosysteme (verändert nach LlNDEUER
et al.. 2000)................................................................................................................ 130
Abb. 48: Spezifischer Flächengebrauch der Grube der Bauxittagebaue...............................136
Abb. 49: Spezifischer Flächengebrauch der Infrastruktur der Bauxittagebaue.....................137
Abb. 50: Gesamter Flächengebrauch der Bauxittagebaue.....................................................137
Abbildungsverzeichnis
Abb. 51: Spezifische Bodenerosion durch Wasser in Abhängigkeit vom
Flächengebrauch........................................................................................................ 138
Abb. 52: Spezifische Bodenerosion durch Wasser in Abhängigkeit von der jährlichen
Bodenerosion durch Wasser....................................................................................... 139
Abb. 53: Spezifische Bodenerosion durch Wind in Abhängigkeit vom Flächengebrauch.... 140
Abb. 54: Spezifische Bodenerosion durch Wind in Abhängigkeit von der jährlichen
Bodenerosion durch Wind.......................................................................................... 140
Abb. 55: Spezifische Beeinträchtigung der Grundwasserneubildung in Abhängigkeit
vom Flächengebrauch............................................................................................... 141
Abb. 56: Spezifische Beeinträchtigung der Grundwasserneubildung in Abhängigkeit
von der jährlichen klimatologischen Wasserbilanz.................................................... 142
Abb. 57: Darstellung des Natürlichkeitsgrades in Abhängigkeit vom Flächengebrauch......143
Abb. 58: Darstellung des Natürlichkeitsgrades in Abhängigkeit von der
Jahresproduktion........................................................................................................ 144
Abb. 59: Spezifische Verminderung der NPP in Abhängigkeit vom Flächengebrauch........145
Abb. 60: Spezifischer Ökosystemindikator in Abhängigkeit vom Flächengebrauch............145
Abb. 61: Ökosystemindikator in Abhängigkeit von der Jahresproduktion............................ 146
Abb. 62: Ökosystemindikator in Abhängigkeit vom Natürlichkeitsgrad.............................. 147
Abb. 63: Ökosystemindikator in Abhängigkeit von der NPP................................................147
Abb. 64: Ergebnisse der Umweltwirkungsabschätzung der Flächeninanspruchnahme
für Bintan und Trombetas..........................................................................................150
Abb. 65: Standortmix des deutschen Bauxitbedarfs für 1997 (Metallgesellschaft. 1998). ... 151
Abb. 66: Umwelteinwirkungen des Bauxits des deutschen Aluminiumsektor im
Vergleich zum Weltmittel.............................................................. ........... 152
Tabellenverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Tab. 1: Typische Geräuschpegel (geändert nach Down Stocks, 1977)...............................11
Tab. 2: Geräuschpegel einiger typischer Betriebsanlagen im Bergbau (geändert nach
Down Stocks, 1977; Department of Minerals and Energy. 1995).........................11
Tab. 3: Bodenbewegungen und Gebäudezerstörungen (Langefors et al., 1958).....................12
Tab. 4: Effekte von Druckwellen auf Gebäude (geändert nach NiCHOLLS et al., 1971).........13
Tab. 5: Emissionsraten verschiedener Staubquellen eines Kohletagebaus (geändert nach
Beer. 1984)..................................................................................................................14
Tab. 6: Treibstoffverbrauch von PT Aneka Tambang.............................................................47
Tab. 7: Flächeninanspruchnahme der Bauxitgrube Bintan......................................................53
Tab. 8: Eigenschaften von Diesel, Benzin, Kerosin und Maschinenöl (nach Baehr, 1989;
AfU SO, 1990; DGMK, 1992; EV, 1992; GEMIS, 1992; Suter Walder. 1994). 55
Tab. 9: Emissionsfaktoren für Diesel und Benzin pro kg Brennstoff (TP6, 1998).................55
Tab. 10: Spezifische Luftemissionen durch Fahrzeuge...........................................................56
Tab. 11: Emissionsfaktorendes EnergiemixesIndonesiens (g/kWh)(Briemet al., 1999).....57
Tab. 12: Luftemissionen der Energieerzeugung......................................................................57
Tab. 13: Spezifische Abfallmengen am Standort Bintan.........................................................59
Tab. 14: Flächenbedarf nach In- und Output...........................................................................60
Tab. 15: Flächeninanspruchnahme in Trombetas....................................................................74
Tab. 16: Eigenschaften von Diesel und Schweröl (Baehr, 1989; AfU SO, 1990; DGMK,
1992: EV, 1992: GEMIS, 1992; Suter Walder. 1994).........................................76
Tab. 17: Emissionsfaktoren für Diesel (TP6. 1998) und Schweröl pro kg Brennstoff...........78
Tab. 18: Luftemissionen durch Verbrauch von Diesel und Schweröl pro Tonne Bauxit........78
Tab. 19: Emissionsfaktoren für die Erzeugung elektrischer Energie in Trombetas................79
Tab. 20: Abfallmengen am Standort Trombetas......................................................................81
Tab. 21: Spezifische Abfallmengen zur Deponierung.............................................................81
Tab. 22: Flächenbedarf nach In-und Output...........................................................................82
Tab. 23: Charakterisierung von Flächen nach Hemerobiestufen (Leser Klink, 1988)......91
Tab. 24: Flächennutzungen der Beispielstandorte...................................................................98
VII
Tabellenverzeichnis
Tab. 25: Relativer Flächengebrauch der Infrastruktur...........................................................101
Tab. 26: Ermittlung der RN-Faktoren über den vorherrschenden Klimatyp.......................... 111
Tab. 27: Zuordnung der K-Faktoren zu Bodenarten (Schwertmann et al. .1987).............. 113
Tab. 28: Zuordnung durchschnittlicher K-Faktoren zu Texturklassen..................................114
Tab. 29: Veränderung des Hanglängenexponenten mit der Hangneigung............................115
Tab. 30: Bodenerodibilität 1 für Böden mit unterschiedlichen Anteilen nicht erodierbarer
Fraktion (Woodruff Siddoway, 1965)...............................................................120
Tab. 31: Beschreibung von Winderosionsgruppen (WEG) (verändert nach Usda, 1986).... 121
Tab. 32: Zuordnung von durchschnittlichen I-Faktoren zu Bodentexturklassen...................121
Tab. 33: Jährliche Nettoprimärproduktion von Pflanzenbeständen
(nach Larcher, 1994)...............................................................................................133
Tab. 34: Durchschnittliche Nettoprimärproduktion der Vegetationsgruppen.......................133
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