Heute ein wenig Geologie, für den ein oder anderen ist es wohl etwas viel zu lesen. Hab den Text jedenfalls auf einer anderen Internetseite entdeckt und etwas gekürzt. Damit dürften alle Fragen zum Silbersee und Dutzendeich geklärt sein! 
Schließlich sollte jeder Parkrocker auch wissen welche Geschichte das Gelände hat. Und wer jetzt nach dem Gelesenen noch Lust hat in diesen Seen zu Baden..... viel Spass! ;)
Der im Südosten von Nürnberg gelegene Silbersee stellt das letzte sichtbare Relikt der bisher größten Baugrube im Nürnberger Raum dar, nämlich den Ausschachtungen für das projektierte "Deutsche Stadion" im ehemaligen Reichsparteitagsgelände. Hier sollte zur Zeit des "Dritten Reiches" das "größte Sportstadion der Welt" mit seiner riesigen Grundfläche von etwa 350.000 m insgesamt 405.000 Zuschauer für die geplanten nationalsozialistischen Kampfspiele aufnehmen.
Die Abmessungen des -- von Albert SPEER entworfenen -- hufeisenförmigen Bauwerkes waren bewußt dahingehend angelegt, alle bislang bekannten Dimensionen zu sprengen: Das Stadion wäre 800 Meter lang, 450 Meter breit und über 100 Meter hoch und somit höher als die Nürnberger Lorenzkirche und um ein Vielfaches größer als das Olympiastadion in Berlin geworden. Der umbaute Raum hätte mit 8,5 Mio. Kubikmetern etwa das Dreifache der Cheopspyramide betragen.
Der geplante Grundriß und die Fassadengestaltung des "Deutschen Stadions" orientierten sich an dem antike Olympiastadion in Athen. Ausgehend von dem 380 Meter langen und 150 Meter breiten Spielfeld waren die bis 100 Meter hohen Tribünen, abgestuft in fünf große Ränge, geplant. Die Tribünen sollten an der Außenfassade in einer, in mächtigen Pfeilern aufgelösten Wand eingefasst werden. Für die Verkleidung der Außenwände waren 350.000 m rötliche Granitquader und für die Zuschauertribünen über 400.000 m weißgraue Granitquader vorgesehen.
Zwischen dem "Deutschen Stadion" und der -- bei Kriegsbeginn bereits weitgehend fertiggestellten -- "Großen Straße" sollte weiterhin ein 180 x 360 Meter großer, mit Granitplatten gepflasterter und von Säulenhallen umgebener Vorhof erstellt werden. Dieser Vorhof hätte mit einer 150 Meter langen Ehrentribüne unmittelbar an die "Große Straße" angeschlossen.
Die Grundsteinlegung für die riesige Arena des "Deutschen Stations" fand am 09. Juli 1937 statt. Die Fertigstellung des Bauvorhabens war bis zum Herbst 1945 geplant. Aufgrund des Ausbruches des Zweiten Weltkrieges kam das gigantische Bauprojekt jedoch nicht über die Ausschachtung der Baugrube und die Vorbereitung des Baugrundes hinaus.
Die Baugrube des Deutschen Stadions war im Jahre 1944 in den Nordostenden mit einer Tiefe von ca. 10 Metern bereits weitgehend fertiggestellt, während im Südwestrondell noch eine Einfahrtschräge für Lastkraftwagen und somit eine geringere Aushubtiefe bestand. Rings um die Fundamentausschachtung bestanden umfangreiche Bahngleisanlagen, Entladestationen sowie Versorgungsgebäude. Unmittelbar östlich an die Baugrube anschließend war bereits vor Kriegsbeginn ein großer Fußgängertunnel unter der "Großen Straße" angelegt worden, welcher in den Nachkriegsjahren zugeschüttet wurde.
Bedingt durch das im gesamten Dutzendteichgebiet sehr oberflächennah anstehende Grundwasser wurde in der hufeisenförmigen Baugrube bis zum Beginn des Jahres 1945 eine Grundwasserhaltung betrieben, welche mit dem Kriegsende eingestellt wurde. Die riesige Fundamentausschachtung füllte sich in der Folgezeit mit Grundwasser und es entstand der Silbersee als sechste und jüngste Wasserfläche im Dutzendteichgebiet.
In den Nachkriegsjahren wurde in der -- mittlerweile zu einem großen, hufeisenförmigen See gewordenen -- ehemaligen Baugrube die zentrale Nürnberger Schuttdeponie eingerichtet. Hier wurden (ohne Basisabdichtung oder sonstige Sicherungsmaßnahmen) vom Stadtreinigungsamt und vom Amt für Räumung und Baustoffgewinnung der Stadt Nürnberg, von Privatpersonen und von Industriebetrieben im Zeitraum 1946 bis Ende 1962 erhebliche Mengen von Hausmüll sowie von teils kritischen Industrieabfällen abgelagert. Weiterhin wurde in unmittelbarer Nachbarschaft der Deponie Ende der Vierziger Jahre durch die US-Armee ein ausgedehntes Treibstofflager zur Versorgung ihrer Streitkräfte eingerichtet; dieses Tanklager befand sich südlich der Baugrube im Gebiet der heutigen "NürnbergMesse".
Die in der Deponie abgelagerten Industrieabfälle waren beispielsweise Abbrände von Maschinenölen und Industrielacken, von Kraftstoffen und Ölen, von organischen Lösungsmitteln, von Industrieölen, weiterhin Kabelisolierungen, Zelluloserückstände, Magnesiumspäne, Säureharze und Kampfstoffe des Zweiten Weltkrieges (ASN 1999). Darüber hinaus kamen Rückstände aus der Metallverarbeitung, aus der Pflanzenschutz-, Gaserzeugungs-, Mineralöl- und Pharmaindustrie sowie Neuralisierungsgut, Beizschlämme und radioaktive Abfälle zur Deponierung. Schließlich wurden auch der umfangreiche Trümmerschutt der im Weltkrieg stark zerstörten Stadt Nürnberg, Abbruchmaterialien und andere, anderweitig nicht entsorgbare Stoffe abgelagert. Der überwiegende Anteil dieser Materialien besitzt nach heutiger Einschätzung Sondermüllcharakter.
In den beiden Nachkriegsjahrzehnten erhob die Stadt Nürnberg -- um wilden Deponien im Umland vorzubeugen -- für die Schutt- und Müllentsorgung am Silbersee keine Benutzungsgebühren. Infolge dessen fuhren täglich etwa 300 bis 400 Lastwagen die -- in den Nachkriegsjahren als "Schuttberg an der Bauernfeindstraße" benannte -- Müllkippe an. In den Fünfziger Jahren wurden in dieser Deponie 75% des gesamten Hausmülls und 100 % des Industriemülls der Stadt Nürnberg abgelagert bzw. verbrannt.
Die Auffüllung der bis 10 m tiefen Fundamentausschachtung des "Deutschen Stadions" mit Deponiegut begann im südwestlichen und im südöstlichen Teil der hufeisenförmigen Baugrube. Hier wurde ab 1946 v.a. der südöstliche Teil mit Bauschutt und Industriemüll verfüllt, wobei der Niveauausgleich mit der natürlichen Geländeoberfläche im Oktober 1951 erreicht wurde. Ab dem November 1951 begann man, die Hochdeponie des heutigen Silberbucks zu errichten. Im südwestlichen Teil kam überwiegend normaler Hausmüll zur Ablagerung, während der südöstliche Bereich weiterhin zur Deponierung von Industriemüll genutzt wurde. Anfang der Sechziger Jahre war die Hochdeponie so umfangreich geworden, daß zwei große Müllkörper im nördlichen Teil der grundwassergefluteten Fundamentgrube (dem heutigen Silbersee) zur Ablagerung kamen.
Bis zum Jahre 1962 entstand letztlich im südlichen Hufeisenteil der Baugrube der heutige Silberbuck, während im nördlichen Hufeisenteil die Grundwasserblänke des Silbersees das letzte sichtbare Rudiment der Fundamentausschachtung darstellt. Die Deponie Silberbuck wurde nicht abgedichtet und stand bereits damals mit ihrer Basis ständig im Grundwasser. Neben den laufenden Deponierungsmaßnahmen wurde bereits im Jahre 1955 damit begonnen, einen Teil des Deponiekörpers des Silberbucks mit einer etwa 0,5 m mächtigen Humusschicht zu überdecken und -- am "Tag des Baumes 1955" -- unter tatkräftiger Mithilfe von Schulklassen zu begrünen. Der heute gänzlich wiederaufgeforstete Silberbuck dient nunmehr als Aussichtsberg.
Die Nachbarschaft der Grundwasserblänke des Silbersees zur benachbarten Deponie Silberbuck erwies sich rasch als äußerst brisant. Unter der Deponie wird das Grundwasser stark mit Sulfat angereichert, welches im Abstrom mikrobiell zu Sulfit reduziert wird. Durch den Schadstoffeintrag aus der Deponie kam es in der Vergangenheit und kommt es noch heute im Silbersee unter anaeroben Bedingungen zu umfangreichen Abbauprozessen: Vor allem das vom Grundwasser im Deponiekörper ausgewaschene und in den Silbersee verfrachtete Sulfat und Sulfit wird -- unter den sauerstoffarmen Bedingungen im Abstrom der Deponie -- zum toxischen Schwefelwasserstoff (Sulfid) umgewandelt.
Der bis ca. 10 m tiefe Silbersee ist noch heute -- meist unterhalb der Sprungschicht im sauerstoffarmen Hypolimnion -- mit Schwefelwasserstoff (H2S) stark belastet. Dringt das H2S-haltige Tiefenwasser infolge von Umwälzungsprozessen in das meist sauerstoffreiche, vergleichsweise unbelastete Epilimnion vor, laufen badende Menschen aufgrund der lähmenden Wirkung des Schwefelwasserstoffes Gefahr zu ertrinken.
Schwefelwasserstoff ist ein stark giftiges Gas, das in leichter Konzentration nach verwesenden Eiern riecht und bei höheren Lebewesen einen Fluchtreflex auslöst. H2S wirkt als Kontakt- und Nervengift und wird über Haut und Atmung aufgenommen. In starker Konzentration lähmt es erst die Geruchsnerven, dann tritt eine Lähmung des zentralen Nervensystems ein und am Ende versagt die Atmung. Das Gift entsteht hauptsächlich entweder durch die Zersetzung von Eiweiß durch Bakterien oder durch bakterielle Reduktion von Sulfat über Sulfit zum Sulfid. Bei sehr starker H2S-Konzentration reicht beim Menschen ein Atemzug, um einen Ohnmachtsanfall auszulösen.
Ein in den Fünziger Jahren am Silbersee geplantes Freibad scheiterte an den Altlasten im benachbarten Silberbuck. Die Häufung von Todesfällen der im Silbersee badenden Menschen machte die Stadt Nürnberg erst darauf aufmerksam, daß dieses Gewässer als Freibad nicht geeignet war (ASN 1999). Insgesamt kamen seit Kriegsende im Silbersee 45 Menschen zu Tode (WILL 2000). Aufgrund der potentiellen Lebensgefährdung besteht im Silbersee seit Jahrzehnten ein gesetzliches Badeverbot, welches jedoch in jüngerer Vergangenheit zunehmend geringe Beachtung findet.
Um im Silbersee die hohe Schwefelwasserstoffproduktion herabzusetzen, wurde im Jahre 1985 an der tiefsten Stelle des Sees eine Belüftungsanlage installiert. Die künstliche Wasserbelüftung sollte zu einer Zwangszirkulation führen, durch welche die obersten Bereiche der Seesedimente oxidiert werden und somit eine Barriere für anoxische Spezies geschaffen wird (BRAMKAMP & PEIFFER 1995). Mit dem Beginn der Tiefenbelüftung im April 1985 konnte das Auftreten von Schwefelwasserstoff über dem Seegrund nicht vollständig verhindert werden: Zwar wurde zunächst ein nahezu vollständiger Abbau des im Hypolimnion vorherrschenden Schwefelwasserstoffes registriert, ab dem Jahre 1990 traten jedoch wieder zunehmende Schwefelwasserstoffgehalte im Tiefenwasser auf.
Die dem Silberbuck im Nordwesten vorgelagerte Grundwasserblänke des Silbersees stellt das letzte heute noch sichtbare Rudiment der Baugrube des "Deutschen Stadions" dar. Der See weist in seiner Nordnordostecke mit einem Höhenniveau des Gewässerbodens von 309 m NN eine Maximaltiefe von rund zehn Metern auf, wird jedoch an seinem Südostende mit Wassertiefen um fünf Meter wesentlich seichter. Das infolge der Fundamentausschachtung ursprünglich geradlinig verlaufende Nordwestufer wurde in den Siebziger Jahren durch die Neuanlage von Flachwasserbereichen, Verlandungsgürteln und Vogelbrutinseln naturnah umgestaltet.
Die Höhenlage des Seewasserspiegels schwankt im Jahresverlauf zwischen 317,9 m NN und 318,5 m NN. Das im Silbersee enthaltene Wasservolumen wurde bei einer Spiegelhöhe von 318,0 m NN mit 218.800 m³ bestimmt.
Der im Bereich des heutigen Silbersees ausgeschachtete Nordwestteil der Baugrube hatte ursprünglich ein Hohlraumvolumen von rund 942.500 m³; hierin wurden zur Baugrundvorbereitung und zur Anlage der oben erwähnten Einfahrtrampe etwa 16.900 m³ quartäre Lockersedimente wie Sande und Kiese eingebracht.
Der Hauptteil der heute im Bereich des Silbersee-Wasserkörpers anstehenden Lockerablagerungen besteht jedoch aus Deponiematerial, welches offensichtlich von den Rändern der ehemaligen Baugrube aus direkt in den See gekippt wurde. So schieben sich am südöstlichen Ufer zwei mächtige Müllzungen vom Silberbuck aus in den Silbersee hinein; vergleichbare, jedoch weniger signifikante Gegebenheiten sind am Nordwest- und am Südwestufer zu beobachten. Insgesamt beläuft sich das im Silbersee unter dem Wasserspiegel enthaltene Müllvolumen auf rund 661.850 m³. In unmittelbarer Nachbarschaft, jedoch über dem Seewasserspiegel stehen am Nordwestufer, am Südwestufer und -- vor allem -- am Südostufer weitere 289.500 m³ Deponievolumina an.
Aus dem Blockbild der in den Keupersandsteinen niedergebrachten Baugrube, den darüber liegenden, geringmächtigen Quartärsande und Lockersedimente sowie dem mächtige Deponiekörper im Silberbuck und im Silbersee sowie in dessen Umgebung ist ersichtlich, daß der heutige Silbersee im Grunde das kleinste visuell sichtbare Rudiment des gigantomanen Bauunternehmens darstellt. Hingegen überdecken die bewaldete Oberfläche des renaturierten Silberbucks, die Wasserfläche des Silbersees und die Freizeitflächen in der Umgebung des Sees eine Sondermülldeponie von gigantischen Ausmaßen: Das Gesamtvolumen des in diesem Areal abgelagerten Deponiematerials wurde mit rund 5.531.200 m³ bestimmt.
Im Silbersee übertreffen die Mineralisationsprozesse die Primärproduktion durch Photosynthese. Das Epilimnion weist einen hohen Planktongehalt auf, welcher nach dem Absterben die Schlammbildung am Seegrund fördert. Durch die Umwälztätigkeit der Belüftungsanlage werden Nährstoffe aus dem anoxischen Hypolimnion ins Epilimnion verfrachtet; diese führen dort zu einer hohen Biomasseproduktion und weiterhin zu hohen Sedimentationsraten. Außerdem werden durch den Sulfateintrag aus der Deponie hohe Umsätze durch Mineralisationsprozesse mit starker Sauerstoffzehrung bedingt, wobei die freigesetzten Nährstoffe wiederum ins Epilimnion transportiert werden können.
Dies legt den Schluß nahe, daß die 1985 im Silbersee installierte Belüftungsanlage ihr eigentliches Ziel der Unterbindung der Sulfidproduktion nicht erreicht, sondern im Gegenteil die reduzierenden Prozesse durch erhöhte Mineralisation noch verstärkt: Im Silbersee sind nämlich die Mineralisationsraten in den tieferen Sedimentschichten derart hoch, daß der Zustrom an reduktiven Verbindungen wie Fe2+ und H2S aus dem Sediment die künstlich in das Hypolimnion eingebrachte Sauerstoffmenge ausgleicht. Hierbei wird zunächst Eisenoxid gebildet, welches dann jedoch als Elektronenakzeptor für anaerobe mikrobielle Umsetzungen dient. Am Seeboden finden somit an der Grenzschicht Sediment-Wasser sehr schnell ablaufende Zyklierungsvorgänge von Eisen (Fe2+/Fe3+) und Schwefel (S2-/SO42-) statt (BRAMKAMP & PEIFFER 1995).
Das Nürnberger Stadtgebiet mit dem Silbersee und dem Silberbuck im Südosten liegt im Sandsteinkeuper des Nürnberger Beckens; es wird im Untergrund von den Myophorienschichten (Benkersandstein), den Estherienschichten, dem Schilfsandstein, den Sandsteinen, Tone und Letten der Lehrbergschichten, von dem (an den Pegnitzhängen ausstreichenden) Blasensandstein, vom Coburger Sandstein sowie vom Unteren, Mittleren und Oberen Burgsandstein aufgebaut.
Überdeckt werden diese triassischen Festgesteine von quartären Sand- und Sand-Kies-Ablagerungen, die örtlich tiefe Rinnen im Untergrund erfüllen (vgl. RÜCKERT 1953, BIRZER 1957, LANGHAMMER & BRUNNACKER 1986), im allgemeinen aber als mehr oder weniger geringmächtige Überdeckung verbreitet sind.
Die tektonischen Verhältnisse im Silberseegebiet (Nürnberger Sattel und Dutzendteichmulde)
Im Gebiet von Nürnberg haben sowohl Verbiegungs- als auch Brucktektonik den Untergrund verformt. Im Untersuchungsgebiet sind die wichtigsten Verbiegungselemente der Nürnberger Sattel im Norden und die Dutzendteichmulde im Süden.
Der Nürnberger Sattel erstreckt sich in Nordost-Südwest-Richtung im Bereich zwischen dem Wöhrder See, Ziegelstein und Erlenstegen bis hin zum Weißensee im Nordosten. Seine größte Längserstreckung beträgt etwa 6 km; im Westen ist er etwa 0,8 km und im Nordosten rund 3 km breit (BERGER 197. Diese Sattelstruktur fällt nach Norden und Süden breitflächig und flach ab und wird im Nordwesten von der Fürther Mulde, im Südwesten von der Oberasbacher Mulde und im Südosten von der Dutzendteich-Mulde begrenzt.
Die für die hydrogeologischen Verhältnisse im Bereich des Silbersees relevante Dutzendteichmulde erstreckt sich in west-östlicher Richtung an der Südflanke des Nürnberger Sattels. In ihrem Muldentiefsten ist die Grenze Lehrbergschichten - Blasensandstein bis auf ca. 240 m NN abgesenkt. Die längste Erstreckung der Dutzendteichmulde beträgt 5,5 km und verläuft vom Gebiet westlich des Dutzendteiches bis etwa zur Autobahn München - Nürnberg (BERGER 197. Die Schichten steigen im Süden und Osten der Mulde nur relativ gering an, um weiter in südsüdöstlichen Richtungen wieder einzumulden. Der Silbersee und Silberbuck liegen am Westrand der Dutzendteichmulde.
An bruchtektonischen Elementen befindet sich vermutlich am Südwestrand des Nürnberger Sattels und im Bereich der Dutzendteichmulde eine WNW - ESE (flachherzynisch) streichende Störungszone, welche sich an der Erdoberfläche durch den Verlauf des Pegnitztales zwischen Doos und der Nürnberger Altstadt und weiter durch den Verlauf des Fischbachtales bis hin zur Ortschaft Fischbach äußert. Zwei hierzu in etwa parallel streichende Abschiebungen scheinen durch das Dutzendteichgebiet zu verlaufen; diese steilherzynisch streichenden Störungen werden durch die beiden geradlinigen, heute begrabenen Talstücke zwischen der Salzbrunner Straße im Ortsteil Langwasser und dem Dutzendteichgebiet nachgezeichnet.
Das Alter der großtektonischen Vorgänge wird -- da weiter im Osten auch die jüngsten Malmschichten von der Verbiegungstektonik noch erfasst wurden -- von V. FREYBERG (1969) und von BERGER (197 in die Unterkreide gestellt. Hingegen setzte die germanotype Bruchtektonik in verschiedenen Phasen erst in der Oberkreide und im Tertiär ein, wobei im Nürnberger Raum die herzynisch streichenden Brüche vermutlich älter sind als die bisweilen zu beobachtenden rheinisch streichenden Bruchelemente.
Die Keuperschichten weisen im Bereich des Dutzendteichgebietes stark wechselnde Streichwerte von 70° bis 120° auf und fallen mit etwa 1° bis 5° in nördliche Richtungen ein.
Stratigraphie im Dutzendteichgebiet
Das Gebiet des Dutzendteichs, Silbersees und Silberbucks liegt in den Keuperschichten des Nürnberger Beckens. Im Liegenden folgen die älteren Schichtkomplexe des Muschelkalks und des Buntsandsteins sowie vermutliche Zechsteinlagen. Dieses Deckgebirge lagert dem paläozoischen Grundgebirge diskordant auf.
Die Festgesteine werden im Dutzendteichareal von den jüngsten, überwiegend geringmächtigen Ablagerungen der quartären Sande (und bisweilen Tone) fluviatiler und äolischer Herkunft überdeckt.
Triassische Festgesteine des Nürnberger Beckens
Der Sandsteinkeuper des Nürnberger Beckens wird -- nach heutiger stratigraphischer Unterteilung -- von den Sandsteinen, Tone und Letten der Lehrbergschichten im Untergrund, vom Blasensandstein, vom Coburger Sandstein mit dem Stubensandstein sowie vom Unteren, Mittleren und Oberen Burgsandstein aufgebaut.
Die im Nürnberger Becken anstehenden Keuperglieder sind charakterisiert durch einen erheblichen Wechsel in der faziellen Ausbildung ihrer Sandsteinschichten: Dieser reicht von weichen, feinkörnigen und tonigen bis zu harten, karbonatisch oder kieselig gebundenen, grobkörnigen Sandsteinen. Hierbei wechselt die Zusammensetzung nicht nur in vertikaler, sondern auch in horizontaler Erstreckung oft schon auf kurze Distanz (vgl. BIRZER & HILMER 1975). Durch die häufigen, nicht horizontbeständigen Fazieswechsel, die nahezu völlige Fossilleere der Sedimente sowie die -- durch Verbiegungstektonik und durch germanotype Bruchtektonik erfolgte -- Verschiebung größerer Schollenbereiche wird die stratigraphische Ansprache der einzelnen Schichten nicht eben erleichtert: Dies äußerte sich in jüngerer Vergangenheit durch eine z.T. sehr unterschiedliche stratigraphische Zuordnung der einzelnen Schichtglieder dieses Gebiets durch FICKENSCHER (1930, 193, V. FREYBERG (1936, 1954, 1956), HAARLÄNDER (1955), FUCHS (1956), SPÖCKER (1964) und BERGER (1965, 197.
In älteren geologischen Veröffentlichungen wurde der Blasensandstein mit dem Coburger Sandstein zusammengefasst. Die von FICKENSCHER (1930) für das Stadtgebiet von Nürnberg vorgenommene Trennung von Blasensandstein und Stuben- (Semionotus-) Sandstein wird in der vorliegenden Arbeit aus petrographischen Gründen angewandt, da sie den stratigraphischen Verhältnissen im Nürnberger Gebiet zwanglos entspricht. Mit der heute gültigen Gliederung ist sie jedoch nicht vollständig gleichzusetzen: Nach der stratigraphischen Trennung durch BERGER (1965) umfasst der Untere Burgsandstein auch die hangenden Partien des Stubensandsteins, während das Liegende des Stubensandsteins mit dem Oberen Blasensandstein zum Coburger Sandstein zusammengefasst wird (vgl. BAIER 199.
Als Blasensandstein i.e.S. wird heute diejenige Schichtenabfolge bezeichnet, die im Liegenden mit der ersten, meist harten Sandsteinbank ("Grenzbank") über den roten Lehrbergschichten beginnt (BERGER 197. Die Mächtigkeit des Blasensandsteins beträgt etwa 20 bis 23 Meter.
Dieses Schichtpaket wird überwiegend aus relativ weichen, rotbraunen bis weißgrauen, fein- bis mittelkörnigen Sandsteinen mit zwischengeschalteten roten, grünen und violetten Lettenlagen aufgebaut. Die namengebenden blasenartigen Hohlräume im Sandstein entstanden durch Herauswitterung von Tonnestern und dolomitischen Bestandteilen. Die Grundwässer des Blasensandsteins zeichnen sich meist durch hohe Eisen- und Mangangehalte aus. Im Hangenden wird der Blasensandstein von dem markanten, grüngrauen bis violetten, meist sandigen Lettenhorizont ("Dachletten" sensu HAARLÄNDER 1966, 1971) begrenzt; er weist eine Mächtigkeit bis 3 Meter auf.
In der gesamten vor 1955 erschienenen geologischen Literatur über das Nürnberger Gebiet wurde der Coburger Sandstein mit dem Blasensandstein i.e.S. als Blasensandstein i.w.S. zusammengefasst. In jüngerer Zeit erfolgte aufgrund der Faziesgliederung durch HAARLÄNDER (1955) und -- für den Raum südlich von Nürnberg -- durch BERGER (1965) eine neuere stratigraphische Trennung der beiden Schichtglieder: Hiernach setzt der Coburger Sandstein über den Dachletten des Blasensandsteins i.e.S. mit fein- bis mittelkörnigen Sandsteinen ein. Insgesamt besteht das 12 bis 15 m mächtige Schichtpaket aus grauen bis weißlichen, meist fein- bis mittelkörnigen, harten Sandsteinen; Lettenlagen sind hier seltener als im Blasensandstein zu beobachten.
Der im Hangenden anstehende, weißgraue, leicht verwitterbare Stubensandstein ("Semionotus-Sandstein") bildete den Baugrund für das geplante "Deutsche Stadion". Die Stubensandsteine stellen einen guten Wasserleiter dar. Die etwa 13 bis 15 Meter mächtigen Schichten bestehen aus überwiegend weichen, mittel- bis feinkörnigen, bisweilen tonigen Sandsteinen. Als besonderes Kennzeichen treten in den Stubensandsteinlagen -- wie im unterlagernden Blasensandstein -- schwarze Mangenoxidbutzen auf. Die Sandsteinhorizonte werden von zahlreichen unterschiedlich mächtigen, grünlichgrauen, sandigen Lettenlagen (den sog. Gallen) durchzogen. Diese Lettenlagen sind in der Regel nicht horizontbeständig; Sandsteine und Letten können seitlich miteinander verzahnt sein. Es ist auch möglich, daß flache, synsedimentäre Rinnen in den Sandsteinen mit Tonen und Letten erfüllt sind und umgekehrt; in diesen Rinnenbildungen können relativ stark geneigte Schichtgrenzen beobachtet werden (BIRZER & HILMER 1975).
Im Hangenden des Unteren Drittels der Stubensandsteine tritt eine bis zwei Meter mächtige, über weite Entfernung horizontbeständige Lettenlage auf. Diesen Lettenhorizont spricht BERGER (1965) als Basisletten des Unteren Burgsandsteines an.
Charakteristisch für den Stubensandstein ist das Auftreten von Arkosebänkchen, kalkhaltigen Dolomitsandsteinen und Steinmergellagen, welche bedeutende Härte erlangen können und früher bei Tiefbauarbeiten als sog. "Quackenschichten" meist gesprengt werden mussten. Diese "Quacken" sind überwiegend als flache Linsen den Sandsteinen zwischengeschaltet. Inmitten der Stubensandsteine konnte -- vor Beginn der Fundamentausschachtungen des Stadionbaus -- südlich des Flachweihers ein violetter bis rotbrauner, feldspatführender harter Sandstein beobachtet werden, über welchen FICKENSCHER (1930) berichtet: Bei dieser "porphyrischen Arkose" erschienen die Quarzkörner wie angeschmolzen.
Sehr häufig tritt in den Stubensandsteinen ein feinkörniger, gelber bis gelbbrauner Dolomitsandstein auf, der meist kleine Kalk- und Bitterspatdrusen einschließt. Namensgebend für die Stubensandsteine war die Tatsache, daß sie im Mittelalter als "Fegsand" zum Scheuern von Tischen und Fußböden der "guten Stuben" der Nürnberger Bürgerhäuser abgebaut wurden.
Der Untere Burgsandstein streicht im Gebiet unmittelbar südwestlich des Silberbucks aus. Dieses Schichtglied setzt mit dem i.a. nur bis ein Meter mächtigen, grünvioletten bis gelblichen, sandigen Basisletten ein. Über dem Basisletten stehen fein- bis mittelkörnige, seltener grobkörnige, hellgraue, gelbliche und rötliche Sandsteine an, die neben gut gerundeten Quarzen auch Feldspäte (z.T. kaolinisiert) führen (URLICHS 196. Den massigen bis bankigen Sandsteinen sind mehrfach nur lokal auftretende, rotbraune, violette und grünliche Lettenlagen zwischengeschaltet. Die Mächtigkeit dieses Sandsteinkomplexes beträgt zwischen 20 und 25 Meter.
Eine im Jahre 1935 von FICKENSCHER (193 in der Südostecke des Sportplatzes am Zeppelinfeld aufgenommene Bohrung erschloß unter 0,4 Meter dicken Waldmoorablagerungen und 3,5 Meter mächtigen, wasserführenden quartären Terrassensanden das rund 6 Meter mächtige Liegende des Unteren Burgsandsteins; darunter folgt dessen ca. 2,5 m dicker Basisletten. Im Liegenden stehen bis zu einer Teufe von 40 Metern die sehr heterogen ausgebildeten Sandsteine, tonigen Sandsteine und Letten des Stubensandsteins an. Diese Schichtenfolge wird im unteren Drittel von einem vier Meter mächtigen, graugrünen, sehr festen Ton unterbrochen, welcher an dieser stratigraphischen Position auch im Profil des "Tiefen Brunnens" am Burgberg zu Nürnberg auftritt (vgl. BAIER 199; nach BERGER (1965, 197 stellt diese Tonlage den Basisletten des Unteren Burgsandsteins dar.
Aufgrund der tektonischen Muldenstruktur im Dutzendteichgebiet streicht der Basisletten des Unteren Burgsandsteins flächig auf einem Höhenniveau von ca. 315 m NN aus. Seine wasserstauenden Eigenschaften bedingen das Auftreten von Quellaustritten, Vernässungszonen und anmoorigen Böden; weiterhin bilden sie die Untergrundabdichtung im Gebiet des Großen Dutzendteiches. Aufgrund dieser geologischen Gegebenheiten wurde die künstliche Anlage und das Aufstauen des Stillgewässers im Mittelalter überhaupt erst ermöglicht (SPÖCKER 1964).
Die Burgsandsteine selbst bildeten schon in der frühesten Stadtgeschichte das hauptsächlich verwendete Baumaterial für die Nürnberger Altstadt. Die im bergfrischen Zustand leicht verwitterbaren Sandsteine sind relativ weich und und lassen sich mit verhältnismäßig geringem Aufwand zu Quadern behauen. Erst bei längerer Durchtrocknung werden die Steine sehr hart (ALTHAUS & STOLZ 1991). Die Burgsandsteine galten früher wegen ihre Endfestigkeit und ihrer warmen Farbtönungen als geschätzte Bau- und Werksteine; sie wurden u.a. im Reichswald südlich des Dutzendteichgebietes, am Hasenbuck sowie im Schmaußenbuckgebiet in einer Vielzahl kleinerer und größerer Brüche abgebaut.
Quartäre Lockersedimente
Die jüngsten Ablagerungen im Dutzendteichgebiet sind i.w. quartäre Sande, Talfüllungen und anmoorige Böden.
Flugsande besitzen im Nürnberger Gebiet eine sehr weite Verbreitung. Es sind überwiegend weiße bis gelbbraune, lockere Sande äolischer Herkunft, die sich durch eine gleichmäßige Korngröße auszeichnen. Diese geringmächtigen Flugsande sind in der Umgebung des Dutzendteiches stellenweise zu Dünen zusammengeweht. Die Altersstellung fällt nach BRUNNACKER (1955) in das ausgehende Würm-Glazial.
Anmoorige Böden und Waldmoore sind im Nürnberger Reichswald an zahlreichen Stellen zu beobachten. Es handelt sich hierbei um größere, zusammenhängende moorige Versumpfungen, welche besonders in weiten, muldenförmigen Geländevertiefungen mit Letten-Untergrund auftreten. Sie finden sich bevorzugt an den Stellen, wo Niederschläge oder austretendes Grundwasser keinen Abfluß finden, so z.B. an flachen Hängen, in Mulden oder auf ebenen Talböden, welche durch grundwasserstauende Schichten im Untergrund abgedichtet werden. Letzteres ist im Dutzendteichgebiet weiträumig um den Langwasserbach sowie im Südwesten im Gebiet um das ehemalige Bett des Neuselsbrunngraben der Fall. Hier kam es während des Holozäns zu Vermoorung und zu Torfbildungen.
Die Schwemmsande nehmen im Gebiet von Nürnberg v.a. südlich der Pegnitz große Areale ein. Die Sande sind meist locker gepackt und von weißer bis rotbrauner Färbung. Bisweilen sind Schichtung und Kreuzschichtung zu beobachten; manchmal sind den Sanden auch Kleinkies- und Geröll-Lagen sowie lehmige Partien zwischengeschaltet (URLICHS 196. Die Quarze der Schwemmsande sind überwiegend grob- bis mittelkörnig und meist gut gerundet. Die Mächtigkeit dieser -- meist von Flugsanden überwehten -- Terrassensande und -schotter kann nach BERGER (197 bis 5 Meter betragen, wovon an der Oberfläche 0,5 bis 1,0 m Flugsande beteiligt sein können.
Die holozänen Talfüllungen des Fischbachs, des Langwasserbaches und des Neusselsbrunngrabens bestehen im Liegenden aus Grobkiesen, über welchen vorwiegend Grob- bis Feinsande mit bisweilen lehmigen Bindemittel abgelagert wurden. Ein begrabenes Talstück scheint sich unter dem heutigen Langwasserbach in südsüdost-nordnordwestlicher Richtung zu erstrecken. Eine weitere quartäre Rinne verläuft vom heutigen Messegelände in nordwestlicher Richtung bis unter den Silberbuck; dieses Paläotal ist bis 6 m tief in den Keuperuntergrund eingeschnitten. An den Stellen, an denen die Lockergesteine undurchlässigen oder gering durchlässigen Keupersedimenten aufliegen, enthalten sie häufig ergiebige Grundwassermengen, die ein lokal eigenständiges, höheres Grundwasserstockwerk ausbilden (vgl. BIRZER & HILMER 1975). Die mit Sanden und Kiesen erfüllten quartären Rinnen sind naturgemäß durch ausgezeichnete Wasserwegsamkeiten charakterisiert, wobei diese Erosionsrinnen nahezu die geohydraulische Funktion eines "unterirdischen Vorfluters" erfüllen. Die Genese der heute bisweilen bei Hochwässern überspülten, hydrologisch eng mit dem Vorfluter kommunizierenden Talfüllungen werden von BRUNNACKER (1955) in das Postglazial gestellt.
Das Schadenpotential, das Deponien aufweisen können, stellt eine erhebliche Gefährdung für den Menschen und die Umwelt dar. Primär kann dies die Schädigung der Umweltsegmente Wasser, Boden und Luft bedeuten, wodurch eine Schadstoffanreicherung in den Umweltsegmenten Wasser und Boden erfolgt. Sekundär kommt es dann zu Schäden am Menschen. Im Laufe von Jahren oder Jahrzehnten können durch Deponien und Altlasten Neben- und Folgewirkungen auftreten, die zunächst nicht oder nur schwer erkennbar waren.
Die zentrale Frage zur Gefährdungsabschätzung einer Deponie oder Altlast ist die, ob von dem Standort Emissionen ausgehen oder ausgehen können, die für den Menschen oder die Umwelt eine Schädigung oder eine Gefahr bedingen. Die Gefährdungsabschätzung muß damit zwei Untersuchungskomplexe erkunden: Zunächst muß sie sich mit dem Auffinden und Untersuchen der Emissionspfade (bzw. der Ausbreitungsmedien) befassen, also der Wege, über die Substanzen sich ausbreiten können. Auch müssen die potentiellen Risiken beurteilt werden, die langfristig vom Standort ausgehen können, also Hinweise liefern über die in dem Standort "schlummernden" Gefahren (BARKOWSKI et al. 1993).
Bei der Deponie Silberbuck werden die folgenden Emissionsmöglichkeiten als gegeben angesehen: Schadstoff-Emissionen über die Pflanzen und die (tierische) Nahrungskette, Gas-Emissionen in die Atmosphäre und seitliche Gas-Emissionen in das umgebende Gebirge, Sickerwasser-Emissionen in das Grundwasser und Sickerwasser-Emissionen in die Oberflächengewässer. Die hauptsächlichen Ausbreitungsmedien für die Schadstoffe sind hierbei also Boden, Luft und vor allem das Wasser, auf welches sich die sich die Gefährdungsabschätzung konzentrieren muß.
Bei hydrogeologischen Untersuchungen sollen die Grundwasserverhältnisse im Untersuchungsgebiet möglichst genau ermittelt werden. Beim Grundwasser unter einer Deponie interessieren vor allem die Gebirgsdurchlässigkeit, die Grundwasserfließrichtung und die Grundwasserfließgeschwindigkeit. Durch diese Untersuchungen werden Rückschlüsse auf die Richtung (und evtl. die mögliche Reichweite) einer möglichen Schadstoffausbreitung ermöglicht. Die Schadstoffemissionen breiten sich als Verschmutzungsfahne in Grundwasserfließrichtung, d. h. im Abstrombereich der Ablagerung, aus. Dieses gilt allerdings nur für klar definierte, weitgehend konstante Grundwasserbewegungen; unter stark wechselhaften Bedingungen kann die "Verschmutzungswolke" beliebige Formen annehmen.
Die aus einer Ablagerung austretende Schadstoffe können häufig noch in erheblicher Entfernung beobachtet werden. Wie weit die Emissionen nachzuweisen sind, hängt im wesentlichen von Art und Menge der Schadstoffe und vom Aufbau des jeweiligen Grundwasserleiters ab. BARKOWSKI et al. (1993) berichten von einer Kontaminationsausbreitung in einem Sandaquifer mit einer Entfernung von über 1000 Meter. In klüftigen Festgesteinen sind aufgrund der höheren Fließgeschwindigkeiten im Untergrund sehr viel größere Distanzen zu erwarten.
Wie oben beschrieben, wird das Dutzendteichgebiet geologisch i.w. von der heterogenen Abfolge der Stubensandsteine und der Unteren Burgsandsteine aufgebaut. In der Umgebung von Silbersee und Silberbuck wurden in den Achziger Jahren insgesamt sieben Bohrungen (B 01 bis B 07) mit Endteufen bis 35 Meter sowie drei Flachpegel (FP 01 bis FP 03) bis fünf Meter Tiefe abgeteuft. Die hierbei aufgenommenen Bohrprofile (mit Ausnahme der Bohrung B 07, von welcher keine Bohrdaten vorlagen) veranschaulichen die faziell sehr unterschiedliche Keuperlithologie sowie Teilbereiche der Deponieablagerungen in diesem Gebiet.
Die Bohrprofile B 01 bis B 06 durchteufen neben den oberen, unterschiedlich mächtigen Ablagerungen der Deponie die heterogenen Abfolgen der Stubensandsteine, denen oft -- bereits auf kurze Distanz auskeilende -- Tonlinsen zwischengeschaltet sind. Die Petrographie der eigentlichen Sandsteine wechselt zwischen grob- bis feinkörnigen, festen Sandsteinen, sehr tonreichen Sandsteinlagen und nahezu "sandigen Tonen".
Die Flachpegel FP 01 bis FP 03 wurden unmittelbar am Rand des Deponiekörpers am Südostufer des Silbersees abgeteuft und erschließen die teils mächtigen Schutt- und Bauschuttablagerungen, welche direkt den Keupersedimenten auflagern.
Die Sandsteinhorizonte des Burgsandsteins und v.a. der Stubensandsteine werden in verschiedenen Höhenniveaus von Ton- und Lettenlagen durchzogen: Diese wirken als Aquicluden und bedingen, daß in diesen Schichtenfolgen mehrere (hiervon lokal schwebende) Grundwasserhorizonte auftreten. Diese für den fränkischen Keuper charakteristischen hydrogeologischen Verhältnisse sind besonders signifikant am weiter nördlich gelegenen Burgberg zu Nürnberg zu beobachten: Hier speißen an den verschiedenen Burgsandsteinhängen schwebende Grundwässer eine Anzahl von Quellen. Aus dem obersten Aquifer des oberen Mittleren Burgsandsteins am Nürnberger Burgberg (über dem obersten Zwischenletten auf 342 m NN) rinnt der nur gering schüttende Margarethenbrunnen der Kaiserburg (vgl. BAIER 199. Der Haupt-Quellgürtel über dem Basisletten des Mittleren Burgsandsteins liegt am Südhang des Burgberges auf einem Höhenniveau von etwa 335 m ü. NN und somit etwa in der Höhe und im Verlauf der Oberen Schmidtgasse. Diese lokalen Quellgürtel bildeten in der Frühzeit Nürnbergs eine einfache und qualitativ einwandfreie Wasserversorgung für die Patrizierhäuser.
Aus den für das Silberseegebiet vorliegenden Bohrdaten und der -- aus historischen Luftbildern rekonstruierten -- Morphologie der ehemaligen Baugrube wurden zwei Profilschnitte durch Silberbuck und Silbersee erstellt.
Das NW-SE orientierte Profil A-B verläuft vom Freizeitgelände nordwestlich des Silbersees durch den See und den Silberbuck hindurch bis hin zur Nordwestgrenze der im Südosten gelegenen "NürnbergMesse". Neben den -- auch unter dem im Nordwesten unter dem Freizeitgelände anstehenden -- Deponieablagerungen und meist geringmächtigen quartären Sanden stehen im Untergrund die heterogenen, gering in nördliche Richtung einfallenden Keupersandsteine und die als lokale Aquicluden wirkenden Ton- und Lettenlagen an. Von diesen Tonlagen konnten nur jene bei 314 bis 311 m NN und bei ca. 302 m NN als über größere Distanz aushaltend beobachtet werden. Bedeutend für das Verständnis der am Silbersee vorherrschenden hydrogeologischen Bedingungen ist v.a. die bei ca. 314 m NN auftretende Tonaquitarde: Sie bildet sowohl die Grundwassersohlfläche des obersten Aquifers im Uferbereich des Silbersees als auch die abdichtende Sohlfläche des Flachweihers und des Kleinen Dutzendteiches, so daß hierdurch relativ gute Grundwasserströmungsverhältnisse vom "Deponiesee" durch den obersten Aquifer in das nördlich anschließende Stillgewässer gegeben sind.
Ein ähnliches Bild ergibt sich aus dem zweiten, SW-NE verlaufenden Profil C-D: Dieses beginnt im Freizeitgelände östlich des Silbersees, durchteuft den hier sehr seichten Süduferbereich des Sees sowie die nordwestlichen Ausläufer des Silberbucks und endet im -- von nur geringmächtigen Deponieablagerungen bedeckten -- Waldgelände westlich der "Großen Straße" (heute Bauplatz der "Parkhausmodule" für die "NürnbergMesse"). In den Keupersandsteinen ist bei 314 m NN eine Tonschicht zu beobachten, welche die im Nordostteil des Silberbucks anfallenden Sickerwässer nach Nordosten in Richtung des Großen Dutzendteiches ableitet. Im Liegenden treten bei ca. 311 m NN und bei 302 m NN weitere Tonaqitarden auf, über welchen die Sickerwässer aus dem Südwestteil des Silberbucks und Silbersees in nördliche Richtungen abfließen.
Zusammenfassend lassen sich im Bereich des Silbersees mindestens drei lokal ausgebildete Aquifere beobachten, welche generell die Sicker- und Grundwässer in nördliche Richtungen zu den Stillgewässern, aber auch unter diesen hindurch leiten. Aufgrund weiterer, nur lokal auftretender Tonhorizonte sowie der anthropogenen Eingriffe in Form der riesigen Baugrube und deren Verfüllung mit sehr heterogen zusammengesetzten Deponiematerialien gestalten sich die Strömungsverhältnisse in natura jedoch wesentlich komplizierter.
Die Versickerungsraten des Niederschlagswassers in den Sandsteinen sind -- wenn keine lehmig-tonigen Überdeckungen vorhanden sind -- relativ gut. Im verstärkten Maße gelten diese Gegebenheiten auch für den, lediglich mit einer geringmächtigen Humusschicht überdeckten Deponiekörper.
Im Gebirge sind die Porenräume der Sandsteine i.d.R. zwar mit Wasser erfüllt; bei den im Südosten anstehenden Unteren Burgsandsteinen sind jedoch in mehreren Schichtgliedern die nutzbaren Porositäten der Sandsteine durch eingelagerte Ton- und Lehmpartikel herabgesetzt, so daß sich insgesamt nur mäßige Gesteinsdurchlässigkeiten ergeben. Weitaus wasserdurchlässiger sind die Stubensandsteine und besonders die mit zahlreichen kleinen Hohlräumen durchsetzten Blasensandsteine.
Der Hauptanteil der Grundwasserbewegungen findet in den Keupersandsteinen über die unterschiedlich weit geöffneten Trennflächen (Schichtflächen, Klüfte, Störungen) in den Sedimentkomplexen statt. Die hydrogeologischen Verhältnisse im klüftigen Festgestein sind sehr viel komplizierter als die im Lockergestein. So bilden weniger die Poren zwischen einzelnen Körnern, sondern das Trennflächengefüge innerhalb des Gesteinsverbandes die hydraulisch wirksamen Bahnen. Auf diesen bewegt sich das Grundwasser. Darüber hinaus sind Kluftgesteine hinsichtlich ihrer Durchlässigkeit im allgemeinen anisotrop, d.h. sie weisen (abhängig von ihrem Kluftsystem) stark unterschiedliche Durchlässigkeiten in verschiedenen Richtungen auf. Diese Gebirgsdurchlässigkeiten sind für die Grundwasserbewegungen im Umfeld der Deponie von entscheidender Bedeutung. Das Grundwasser aus den tieferen Teilen des Müllkörpers breitet sich überwiegend in den Sandsteinklüften aus, wobei die mitgeführten Kontaminationen in Anhängigkeit von ihren chemischen Reaktionen im Untergrund mitgeführt werden.
Ein Überblick der -- in den Bohrungen und an Proben der Ufersedimente der Oberflächengewässer gemessenen -- Lockergesteins- und Gebirgsdurchlässigkeiten ist in untenstehender Tabelle dargelegt. Diese -- auf eine Grundwassertemperatur von +10°C bezogenen -- Durchlässigkeitsbeiwerte ("kf-Werte") werden in einem Flächenmodell für das gesamte Untersuchungsgebiet dargelegt. Einschränkend muß hierzu jedoch bemerkt werden, daß -- wie die meisten Festgesteinskörper -- auch die Keupersandsteine im Dutzendteichgebiet einen insgesamt inhomogen Aquifer darstellen, der sich mit einer mathematischen Modellierung nur ungenau erfassen läßt. Dieser Umstand wird verstärkt durch die große Ausschachtung für das "Deutsche Stadion" und dessen spätere, sehr inhomogene Verfüllung durch die verschiedensten Materialien.
Durchlässigkeitsbeiwerte ("kf-Werte") in Bohrungen und von Ufersedimenten der Oberflächengewässer im Gebiet des Silbersees und Silberbucks, bezogen auf eine Wassertemperatur von +10°C.
Für das Silberseegebiet stellt sich die geohydraulische Situation demnach so dar, daß in den Bauschutt-Ablagerungen der Flachpegel FP 01 bis FP 03 sowie den Ufersedimenten des Silbersees "stark wasserdurchlässige" Bereiche (gemäß DIN 18130) vorherrschen: Hier ist also ein weitgehend ungehinderter Wasseraustausch zwischen dem Deponiematerialien und dem Wasserkörper des Sees gegeben. Etwas geringere, jedoch als "durchlässig" zu charakterisierende Verhältnisse bestehen bei den Ufersedimenten der übrigen Oberflächengewässern sowie in sämtlichen Bohrungen B 01 bis B 07. Ein guter bis sehr guter Wasseraustausch zwischen dem Sondermüll-Deponiekörper, den Grundwässern und den Oberflächengewässern ist somit im gesamten Untersuchungsgebiet ermöglicht.
Im Flächenmodell der Durchlässigkeitsbeiwerte werden die Bereiche geringerer und höherer Wasserdurchlässigkeiten der Schichten im Untergrund des Beobachtungsgebietes aufgezeigt.
Die geogen bedingten Durchlässigkeitsbeiwerte der Keupersedimente des Gebietes scheinen durchschnittlich etwa 5 x 10-6 m/s zu betragen: Diese treten im Gebiet östlich und südlich der Baugrube sowie im Areal zwischen dem Silbersee und dem Flachweiher auf. Während die übrigen Oberflächengewässer in ausbeißenden Lettenschichten angelegt sind und so eine gewisse Abdichtung besitzen, wird der Silbersee vom Grundwasser ungehindert und direkt durchströmt.
Von Süden her kommend verläuft eine quartäre, bis 6 m tief in den Keuperuntergrund eingeschnitte Rinne vom heutigen Messegelände in nordwestlicher Richtung bis unter den Silberbuck; dieses Paläotal enthält quartäre Sand-Kies-Sedimente mit "stark durchlässigen" kf-Werten um 10-3 m/s, womit sich ausgezeichnete Wasserwegsamkeiten ergeben.
Ähnlich "stark durchlässige" kf-Werte um 10-3 m/s herrschen in den Müll- und Bauschutt-Ablagerungen der Deponie im Bereich des südlichen Hufeisenteils der Baugrube vor. Im Bereich seines südöstlichen Ufers (Flachpegel FP 01 bis FP 03) steht der Silbersee in direkter hydraulischer Wechselwirkung mit dem Deponiekörper des Silberbucks.
Geringere, aber sehr wohl wasserdurchlässige Verhältnisse um 10-5 m/s bestehen in den Keuperschichten zwischen dem Silbersee und dem nördlich gelegenen Kleinen und Großen Dutzendteich, wobei die geringeren kf-Werte durch die relativ starken hydraulischen Gefälle zwischen den unterschiedlichen Wasserspiegelhöhen dieser Stillgewässer ausgeglichen werden.
Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß im gesamten Deponiegebiet die Möglichkeit guter bis sehr guter Grundwasserbewegungen durch eine unglückliche Verknüpfung geologisch und anthropogen bedingter Gegebenheiten vorliegt. Die Fließgeschwindigkeiten und die Fließrichtungen des Grundwassers sind somit weitgehend nur noch vom Grundwasserdargebot und von den jeweiligen Grundwasserständen mit den hierdurch induzierten hydraulischen Potentialen abhängig.
Der Themakomplex "Sickerwasser aus Deponien" wurde in der Vergangenheit intensiv diskutiert. Die hieraus gezogenen Schlußfolgerungen waren jedoch in sich nicht stimmig. So wurde auf der einen Seite die Umweltgefährlichkeit von Deponiesickerwässern angeführt, um die Müllverbrennung zu fördern; andererseits wurde die Problematik der Deponiesickerwässer verharmlost, indem man die Selbstreinigungskraft von Boden, Grund- und Oberflächenwasser stark überschätzte (STEGMANN 1979).
Deponiesickerwässer entstehen im wesentlichen durch das Eindringen von Oberflächenwasser, Grundwasser und Niederschlagswasser in den Deponiekörper, aus dem es anschließend -- mit Schadstoffen angereichert -- an der Sohle und seitlich wieder austritt. Diese Sickerlösungen stellen oftmals eine nachhaltige Beeinträchtigung der Grundwasserqualität dar.
Bei den anorganischen Komponenten im Grundwasserabstrom von Deponien weisen v.a. Ammonium, Nitrat, Sulfat und Sulfid hohe "Konzentrationsfaktoren" auf und stellen langfristig eine nachhaltige Belastung der Grundwasserqualität dar. Bei den Metallen sind u.a. Arsen, Blei, Cadmium, Chrom und Eisen im Grundwasserabstrom vieler Deponien angereichert.
Einen Sonderfall stellen die in fast allen Deponiearten enthaltenen chlorierten Kohlenwasserstoffe (CKW) dar, die aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften sowohl Beton als auch natürliche Gesteine wie Ton durchdringen können. Die chlorierten Kohlenwasserstoffe benötigen etwa einen Tag, um eine 20 cm dicke Betondecke zu durchsickern. Von dort aus durchsickern sie zuerst die wasserungesättigte, dann die wassergesättigte Bodenzone. Da die chlorierten Kohlenwasserstoffe sogenannte Sinker sind, setzen sie sich vor allem an der tiefsten Stelle von grundwasserleitenden Schichten ab und kontaminieren aufgrund ihrer stark wassergefährdenden Eigenschaften nachhaltig das Grundwasser. Aus Deponien treten häufig die chlorierten Kohlenwasserstoffe wie Trichlorethen und die aromatischen Kohlenwasserstoffe wie Benzol, Toluol und Xylol sowie Phenole aus. Alle Kohlenwasserstoffe haben ein hohes Mobilitätspotential (hohe Wasserlöslichkeit und hoher Dampfdruck) und werden in der Bio- und der Geospäre nur wenig gebunden.
Die Menge des Sickerwassers ist abhängig vom Niederschlag, der Verdunstung und dem Oberflächenabfluß. Eine gewisse Menge des einsickernden Wassers wird im abgelagerten Müll festgehalten, während durch die biologischen Abbauprozesse andererseits auch Wasser freigesetzt wird. Infolge des großen Einflusses der sommerlichen Verdunstung muß mit erhöhtem Sickerwasseranfall in den Winter- und Frühjahrsmonaten gerechnet werden. Je nach Verdichtung des abgelagerten Materials kann bezüglich der Menge des anfallenden Sickerwassers von Größenordnungen zwischen 15 und 50 % der Niederschlagsmenge ausgegangen werden (STEGMANN 1979): Das sind im Jahresmittel ca. 5 bis 10 m3 pro Hektar und Tag bzw. 3 bis 6 Liter pro Minute und Hektar.
Die Zielsetzung der -- zusammen mit vielen Studentinnen und Studenten des Instituts für Geologie und Mineralogie Erlangen durchgeführten -- Untersuchungen im Silberseegebiet war die qualitative und quantitative Ermittlung der Grund- und Oberflächenwasserkontaminationen und die Einschätzung des hiervon ausgehenden Gefahrenpotentials in Raum und Zeit.
Um den Nachweis einer Grundwasserverunreinigung eindeutig führen zu können, ist es unumgänglich, Angaben über die "normale" Zusammensetzung des Grundwassers im Untersuchungsgebiet in die Interpretation einzubeziehen, gewissermaßen als Bezug der Meßwerte auf das Umfeld. Zu diesem Zweck wurde (bis zu seiner Zerstörung Ende 1999) bei jeder Analysenreihe der im Anstrombereich abgeteufte, sogenannte "Null-" oder Referenzbrunnen B 05 mit beprobt und untersucht.
Aus dem Vergleich der Grundwasserzusammensetzung im Anstrom (Nullbrunnen) und im Abstrom einer Altablagerung lassen sich Grundwasserbelastungen durch Deponiesickerwässer nachweisen. Es ist bei diesem Untersuchungsschritt nicht die besondere Gefährlichkeit bestimmter Substanzen (z.B. PCB, Dioxin u. ä.) maßgeblich für die Auswahl, sondern ihre Eignung als Kenngröße für Deponieeinflüsse (Leitparameter).
Zur Untersuchung der Grundwasserbelastungen durch die Deponiesickerwässer im Silberseegebiet wurde eine Parameterkombination gewählt, von denen aussagekräftige Meßreihen im Folgenden vorgestellt werden soll; diese umfaßt für fünf signifikant ausgewählte Beobachtungstermine die Messungen auf physikalische Vor-Ort-Parameter sowie auf chemische Leit- und Summenparameter.
Die Bestimmung der Vor-Ort-Parameter
elektrische Leitfähigkeit,
Wassertemperatur,
pH-Wert,
Redoxpotential,
Sauerstoffgehalt und -sättigung
erfolgte mit WTW-Präzisionsmeßgeräten unter Verwendung geeichter Elektroden. Die Meßgeräte wurden unmittelbar vor dem Einsatz sowie im Tagesverlauf nachkalibriert.
Die Probennahmen für die anschließenden Laboranalysen erfolgte mittels horizontierter Schöpfproben. Zur Überführung der Probenwässer in das Labor wurden 1000 ml-Braunglasflaschen mit Schliffstopfen bzw. 250 ml-Karlsruher Flaschen verwendet. Die Laboranalysen umfassten Bestimmungen von
Nitrat, Nitrit, Ammonium, Sulfat, Sulfit, Sulfid, Chlorid, Phosphat, Carbonathärte, Gesamthärte, Arsen, Eisen und AOX (adsorbierbare organische Halogenverbindungen),
Die elektrische Leitfähigkeit ist ein Maß für die Gesamtheit der in einer Probe gelösten Elektrolyte. So ergeben deutlich erhöhte Leitfähigkeiten bereits einen Hinweis auf eine Beeinflussung des Grundwassers durch kontaminierte Wässer. In fränkischen Grundwässern sind i.a. natürliche, d.h. geogen bedingte Leitfähigkeiten zwischen 300 µS/cm und 600 µS/cm zu beobachten. Höhere Werte >750 µS/cm deuten auf anthropogene Einflüsse hin. Die Trinkwassergrenze liegt bei 2000 µS/cm.
Die Leitfähigkeitswerte des Silberseewassers und der Grundwässer in den Bohrungen sind zum größten Teil stark überhöht. Die hohen Salzgehalte des Deponiesickerwassers führen auch zu hohen Salzgehalten im See (Leitfähigkeiten von ca. 2000 µS/cm bis 2500 µS/cm). In den Grundwässern der Deponie konnten -- je nach Grundwasserfließrichtung -- Werte zwischen 100 µS/cm im Anstrombereich und 5000 µS/cm beim Abstrom in den Silbersee beobachtet werden. Die etwas unterschiedlichen Leitfähigkeitswerte in den Grundwässern unter der Deponie Silberbuck sind darauf zurückzuführen, daß bisweilen eine Verdünnung des Deponiesickerwassers mit Regenwasser oder mit von Süden her zuströmenden, relativ unbelasteten Grundwasser stattfindet.
Die höchsten Meßwerte wurden in den Flachpegeln FP 01 bis FP 03 am Südostufer des Silbersees beobachtet; deren stark überhöhte Leitfähigkeitswerte korrellieren gut mit den hohen Sulfatkonzentrationen in den Wässern der Flachpegel. Dies ist bereits ein deutlicher Hinweis auf die oberflächennahen Wasserwegsamkeiten von der Deponie in den See. Hingegen zeigt die -- in unmittelbarer Nähe der Flachpegel abgeteufte und nahe am Seeufer gelegene -- tiefe Bohrung B 06 nur relativ geringe Leitfähigkeitswerte um 1000 µS/cm und vergleichsweise geringe Sulfatgehalte. Der Wasserzustrom von der Deponie in den Silbersee und zurück findet am Südostufer also hauptsächlich über das Litoral statt.
Die im nördlichen Abstrom des Silbersees gelegenen drei Oberflächengewässer des Flachweihers sowie des Kleinen und großen Dutzendteiches weisen deutlich geringere Leitfähigkeitswerte auf. Dies deutet zusammen mit den hohen Meßwerten der dazwischen liegenden Bohrungen B 04 und B 07 auf eine Unterströmung dieser Stillgewässer durch das schadstoffbelastete Silberseewasser hin. Lediglich in den Frühjahrsmonaten konnten bei Detailmessungen im Wasser des Kleinen Dutzendteiches -- etwa in der Mitte seines Südufers -- stellenweise signifikant erhöhte Leitfähigkeitswerte registriert werden, was auf lokale Wasserwegsamkeiten zum Silbersee hinweist.
Grund- und Oberflächenwassertemperaturen
Die Messungen der Wassertemperaturen in den Bohrungen sowie in den Fließgewässern des Untersuchungsgebietes erbrachten zunächst sehr uneinheitlich erscheinende Ergebnisse.
Die Oberflächengewässer weisen im Dutzendteichgebiet stark differenzierte, von den Jahreszeiten abhängige Wassertemperaturen auf. Mag dies für die seichten Stillgewässer des Flachweihers und der Dutzendteiche zwanglos erklärbar sein, überrascht zunächst doch die starke sommerliche Oberflächenerwärmung des tiefen Silbersee-Wasserkörpers.
Künstlich geschaffene Gewässer wie der Silbersee stellen eine Grundwasserblänke dar. Nach der Freilegung des Grundwassers ist dieses unter anderem den von Tages- und Jahreszeiten abhängigen Temperatureinflüssen ausgesetzt. Hinsichtlich ihres thermischen Verhaltens entsprechen künstlich angelegte tiefe Seen größtenteils natürlich entstandenen Seen.
Die Schichtungserscheinungen im Seewasserkörper zeigen den von natürlichen Seen bekannten Verlauf mit sommerlicher Differenzierung der Wassermassen in Epi-, Meta- und Hypolimnion. Diese Schichtungserscheinungen entstehen bei größeren, tiefen Seen dadurch, daß sich im Laufe des Frühsommers der Wasserkörper unter dem Einfluß der Sonneneinstrahlung von der Oberfläche her erwärmt. Bei ausreichender Wassertiefe entwickelt sich eine Sprungschicht (Metalimnion), welche warmes Epilimnion und kaltes homothermes Hypolimnion während des ganzen Sommers trennt. Im Herbst und im Frühjahr werden nach Abkühlung bzw. Erwärmung des Oberflächenwassers die verschiedenen Schichten im See infolge der Dichteunterschiede der verschieden temperierten Wassermassen durchmischt; durch diese Konvektionsvorgänge werden im Silbersee u.a. auch die schwefelwasserstoffreichen Tiefenwässer vom Hypolimnion ins Epilimnion transportiert, was in jüngerer Vergangenheit regelmäßig u.a. zu massenhaften Fischsterben führte.
Die normale Grundwassertemperatur beträgt im Nürnberger Raum +8°C. Die Grundwässer unter der Deponie Silberbuck weisen deutlich erhöhte Temperaturen auf. Bei den -- mit dem Silbersee im direkten Kontakt stehenden -- Flachpegeln FP 01 bis FP 03 mag dies noch durch Einströmen von Seewasser erklärbar sein. Hingegen müssen die relativ hohen Grundwassertemperaturen in den tiefen Bohrungen B 01 bis B 07 als direkte Folgen des thermischen Geschehens in den Deponieablagerungen aufgefasst werden. Der Vergleich zwischen den Temperaturen der Deponiewässer zu den Wassertemperaturen der geringer kontaminierten Oberflächengewässer belegt die auch heute noch aktiven exothermen Vorgänge gerade auch in den tieferen Bereichen des Deponiekörpers: So weisen z.B. die im September 1999 in den Bohrungen beobachteten Wassertemperaturen um +14°C auf die Rolle des Silberbucks als auch heute noch aktiven "chemischen Reaktor" hin.
Die Flächenmodellierungen der Wassertemperaturen im Silberseegebiet zeigen, daß die -- durch chemische Reaktionen hervorgerufenen -- Reaktionsenthalpien unabhängig von den Jahreszeiten beobachtet werden können:
Im hochsommerlichen September 1999 betrugen die Wassertemperaturen in den Deponiegrundwässern etwa zwischen +12°C und +18°C. Selbst in den -- durch verhältnismäßig geringe Deponieablagerungen gekennzeichneten -- Bereich nördlich des Silbersees wurden Grundwassertemperaturen von +11°C (B 04) und +15°C (B 07) registriert, wobei der Meßwert in Bohrung B 07 wiederum auf einen direkten Grundwasserabstrom vom Silbersee in den Kleinen Dutzendteich hindeutet.
Im noch winterlichen März 2001 machten sich die - durch chemische Reaktionen hervorgerufenen -- hohen Grundwassertemperaturen besonders stark bemerkbar. Während in den Oberflächengewässern in etwa den Lufttemperaturen entsprechende Wassertemperaturen auftraten, betrugen die Grundwassertemperaturen in den Deponieablagerungen bis ca. +10°C. Selbst im kurzen Anstrombereich vom Silbersee in den Kleinen Dutzendteich überstieg die Grundwassertemperatur jene der Oberflächengewässer um rund 5 Kelvin.
pH-Werte
Der pH-Wert von unbelastetem Grundwasser sollte im neutralen bzw. sehr schwach sauren oder alkalischen Bereich liegen. Je nach Art der abgelagerten Stoffe können sich die pH-Werte des Grundwassers durch eindringende Deponiewässer deutlich verändern. Der pH-Wert wirkt sich außerdem auf die Wasserlöslichkeit einiger Schadstoffe aus. Die Trinkwassergrenzen liegen im Bereich pH >6,5 bis pH <9,5.
Die in den Grundwässern im Anstrombereich des Silbersees beobachteten pH-Werte liegen durchweg im schwach sauren Bereich, was den natürlichen Verhältnissen des Nürnberger Grundwassers entspricht. Bei der Passage durch die Deponieablagerungen werden die Grundwässer jedoch u.a. sehr stark mit Sulfat belastet, wobei im sauerstoffarmen Milieu des Deponieabstroms durch anaerobe Bakterien eine Reduktion des Sulfat-Ions stattfindet; hierbei entsteht letztlich Schwefelwasserstoff und ein basisches Wassermilieu. Diese starken pH-Erhöhungen sind selbst im Oberflächenwasser des -- während des gesamten Jahres -- basischen Silbersees zu beobachten. Durch den weiteren Grundwasserabstrom in nördliche Richtungen scheint ein Teil des Silberseewassers in die beiden Dutzendteiche verfrachtet zu werden, was sich zu einigen Beobachtungsterminen in auffälligen pH-Erhöhungen im Wasser dieser Stillgewässer äußerte.
Redoxpotentiale
Das Redoxpotential beschreibt das Konzentrationsverhältnis von oxidierten und reduzierten Stoffen und damit die elektrochemischen Bedingungen im Wasser. Noch heute ist dieser Parameter im Grundwasser mit vielen Probenahme- und v.a. meßtechnischen Problemen behaftet, so daß er nur im Zusammenhang mit weiteren Kenngrößen vorsichtig interpretiert werden sollte.
Die Potentiale können zwischen +800 mV (stark oxidierendes Milieu) und -300 mV (stark reduzierendes Milieu) variieren; mit steigenden Redoxpotential sinkt der pH-Wert um etwa 59 mV pro pH-Einheit. Hohes Potential herrscht im sauerstoffreichen Milieu vor: Hier enthält das Wasser viele oxidierende Verbindungen wie Fe- und Mangan-Oxide, Nitrat und Sulfat). Niedriges Potential weist auf Sauerstoffmangel hin: Im Wasser herrschen reduzierende Verbindungen wie Fe2+, Mn2+ oder organische Substanzen vor.
Bei "normalen" Grundwasserständen im Silberseegebiet (wie im März 2000) konnten die höchsten Redoxwerte von +66 mV im Anstrombereich an Bohrung B 01 beobachtet werden. Dieser Wert dürfte dem "normalen", relativ unbelasteten Grundwasserdaten in diesem Gebiets entsprechen und korrespondiert mit niedrigen pH-Werten um 6 sowie einer relativ hohen Sauerstoffsättigung des Grundwassers von ca. 65 %. Beim Durchfluß durch den Deponiekörper verschiebt sich das Konzentrationsverhältnis von oxidierten und reduzierten Stoffen in den Grundwässern zugunsten der reduzierenden Bedingungen: Dies äußert sich auch in höheren pH-Werten und niedrigen Sauerstoffgehalten und ist ein deutlicher Hinweis auf die Reaktionsfreudigkeit bei der bakteriellen Reduktion des Sulfats. Im Wasser des Silbersees herrschen bereits in geringer Wassertiefe reduzierende Bedingungen vor. Lediglich im Oberflächenwasser des Sees bedingt die künstliche Sauerstoffbelüftung bei sehr hohen pH-Werten eine deutliche Verringerung des reduzierenden Milieus und somit einen zumindest temporären Erfolg bei den administrativen Bestrebungen zur Aufrechterhaltung lebensfreundlicher Bedingungen in diesem See.
Sauerstoffgehalt und Sauerstoffsättigung
Der Sauerstoffgehalt des Grundwassers ist u.a. von den biochemischen Umsetzungsprozessen abhängig: Im Inneren einer Altablagerung herrscht aufgrund der dort stattfindenden biochemischen Vorgänge häufig Sauerstoffarmut oder Sauerstoff-Freiheit. In durch Sickerwässer beeinflußten Grundwässern kommt es zu beträchtlichen Keimzahlerhöhungen und -- als Folge von Abbauprozessen -- zu einem Aufzehren des Sauerstoffs (Reduktionszone). In weiterer Entfernung von der Deponie steigt der Sauerstoffgehalt im Grundwasser an, bis er in der Oxidationszone wieder grundwasserübliche Werte annimmt. Die sich mit zunehmender Entfernung normalisierenden Sauerstoffgehalte besagen allerdings nicht, daß dort keine Beeinflussung durch Sickerwasser mehr stattfindet: Biologisch nicht oder nur sehr schwer abbaubare Stoffe können im Grundwasser kaum entfernt, sondern nur verdünnt werden.
Bei Oberflächengewässern führt der mikrobiologische Abbau von eingetragenen Wasserinhaltsstoffen zu einem Sauerstoffschwund, der so weit gehen kann, daß Lebensmöglichkeiten (z. B. für Fische) nicht mehr gegeben sind. Auch geht das bisweilen reichlich vorhandene Ammonium zum Teil in Ammoniak über, das für Fische und Kleinlebewesen tödlich sein kann.
Die Sauerstoffsättigung des Wassers ist physikalisch von der Wassertemperatur abhängig: Kaltes Wasser kann (in einer expontentiellen Funktionsweise) mehr Sauerstoff aufnehmen als warmes Wasser. Bei einer Wassertemperatur von +5°C entspricht eine 100 %-O2-Sättigung etwa 13 mg/l O2, während sie bei einer Wassertemperatur von +25°C auf 8 mg/l zurückgeht. In praxi entscheidend ist somit die Sauerstoffsättigung (angegeben in % bei Wassertemp.): Sie sollte bei oberflächennahen, durchlüfteten Zuflüssen hoch (>70%) sein. Niedrige Sauerstoffgehalte (<50%) sind häufig in Wässern aus tiefen Aquiferen zu beobachten; hier treten oft Eisengehalte über 0,1 mg/l auf, was auf reduzierendes Milieu hindeutet. In schadstoffbelasteten Grundwässern weist eine geringe Sauerstoffsättigung des Wassers deutlich auf die O2-verbrauchenden Abbauvorgänge hin.
Im Silberseegebiet fällt zunächst die starke Sauerstoffarmut des Grundwassers unter der Deponie sowie im Abstrombereich auf. Lediglich in den "Anstrombohrungen" B 01 und -- zeitweise -- in B 05 konnten Sauerstoffgehalte beobachtet werden, die sich im Rahmen dessen bewegen, was in diesem Gebiet für einen oberflächennahen Aquifer gelten mag. Die in den übrigen Bohrungen beobachteten, z.T. extrem niedrigen Sauerstoffgehalte belegen deutlich die stark O2-zehrenden biochemischen Umsetzungsprozesse, welche auch mit den entsprechend niedrigen Redoxpotentialen korrespondieren.
Das Oberflächenwasser des Silbersees ist meistens mit Sauerstoff stark angereichert, was als Erfolg der künstlichen Belüftungsanlage gewertet werden darf; allerdings konnte im September 1999 im Nordostteil des Sees eine sehr starke Sauerstoffarmut im Oberflächenwasser registriert werden, obwohl dieser Beobachtungspunkt in unmittelbarer Nachbarschaft der "auf Hochtouren laufenden" Belüftungsanlage lag. Dies ist ein deutlicher Hinweis darauf, daß der Sauerstoffverbrauch durch die Oxydation reduzierter Verbindungen wesentlich höher ist als die durch die Belüftungsschläuche in das Seewasser eingebrachte O2-Menge. In Verbindung mit hohen Wassertemperaturen und evtl. aufsteigenden Schwefelwasserstoffgasen sowie anderen Schadstoffen bedingt dies ein schlagartiges Umkippen des Gewässers und das Auftreten von Massenfischsterben.
Die Stickstoffverbindungen Ammonium, Nitrit und Nitrat sind nicht nur ein Maß für die Stickstoffbelastung eines Grundwassers. Wenn in einem Deponiewasser reduzierende Verhältnisse vorliegen, äußert sich dieses in hohen Ammonium- und niedrigen Nitratwerten.
Die Nitratreduktion wird v.a. durch Bakterien und Pilze (Streptomyceten) bewirkt. Die Mikroben reduzieren im sauerstoffarmen Milieu (O2 < 5 mg/l) das NO3- zunächst zu Nitrit (NO2-), welches dann mikrobiell zu elementaren Stickstoff-Gas abgebaut werden kann. Andere Bakterien bilden aus Nitrit durch Reduktion Ammonium-Ionen (NH4+). Im unbeeinflußten, aeroben Grundwasser ist es genau umgekehrt: Hier werden Ammonium- und Nitrit-Ionen durch Stickstoffbakterien (Nitrosomonas, Nitrococcus, Nitrobacter) zu Nitrat oxidiert. Das Verhältnis Ammonium -- Nitrit -- Nitrat gibt somit Hinweise auf die elektrochemischen Verhältnisse in den untersuchten Wässern.
Fortsetzung folgt...... Nachtrag......
Schließlich sollte jeder Parkrocker auch wissen welche Geschichte das Gelände hat.
Und wer jetzt nach dem Gelesenen noch Lust hat in diesen Seen zu Baden..... viel Spass! ;)
Der im Südosten von Nürnberg gelegene Silbersee stellt das letzte sichtbare Relikt der bisher größten Baugrube im Nürnberger Raum dar, nämlich den Ausschachtungen für das projektierte "Deutsche Stadion" im ehemaligen Reichsparteitagsgelände. Hier sollte zur Zeit des "Dritten Reiches" das "größte Sportstadion der Welt" mit seiner riesigen Grundfläche von etwa 350.000 m insgesamt 405.000 Zuschauer für die geplanten nationalsozialistischen Kampfspiele aufnehmen.
Die Abmessungen des -- von Albert SPEER entworfenen -- hufeisenförmigen Bauwerkes waren bewußt dahingehend angelegt, alle bislang bekannten Dimensionen zu sprengen: Das Stadion wäre 800 Meter lang, 450 Meter breit und über 100 Meter hoch und somit höher als die Nürnberger Lorenzkirche und um ein Vielfaches größer als das Olympiastadion in Berlin geworden. Der umbaute Raum hätte mit 8,5 Mio. Kubikmetern etwa das Dreifache der Cheopspyramide betragen.
Der geplante Grundriß und die Fassadengestaltung des "Deutschen Stadions" orientierten sich an dem antike Olympiastadion in Athen. Ausgehend von dem 380 Meter langen und 150 Meter breiten Spielfeld waren die bis 100 Meter hohen Tribünen, abgestuft in fünf große Ränge, geplant. Die Tribünen sollten an der Außenfassade in einer, in mächtigen Pfeilern aufgelösten Wand eingefasst werden. Für die Verkleidung der Außenwände waren 350.000 m rötliche Granitquader und für die Zuschauertribünen über 400.000 m weißgraue Granitquader vorgesehen.
Zwischen dem "Deutschen Stadion" und der -- bei Kriegsbeginn bereits weitgehend fertiggestellten -- "Großen Straße" sollte weiterhin ein 180 x 360 Meter großer, mit Granitplatten gepflasterter und von Säulenhallen umgebener Vorhof erstellt werden. Dieser Vorhof hätte mit einer 150 Meter langen Ehrentribüne unmittelbar an die "Große Straße" angeschlossen.
Die Grundsteinlegung für die riesige Arena des "Deutschen Stations" fand am 09. Juli 1937 statt. Die Fertigstellung des Bauvorhabens war bis zum Herbst 1945 geplant. Aufgrund des Ausbruches des Zweiten Weltkrieges kam das gigantische Bauprojekt jedoch nicht über die Ausschachtung der Baugrube und die Vorbereitung des Baugrundes hinaus.
Die Baugrube des Deutschen Stadions war im Jahre 1944 in den Nordostenden mit einer Tiefe von ca. 10 Metern bereits weitgehend fertiggestellt, während im Südwestrondell noch eine Einfahrtschräge für Lastkraftwagen und somit eine geringere Aushubtiefe bestand. Rings um die Fundamentausschachtung bestanden umfangreiche Bahngleisanlagen, Entladestationen sowie Versorgungsgebäude. Unmittelbar östlich an die Baugrube anschließend war bereits vor Kriegsbeginn ein großer Fußgängertunnel unter der "Großen Straße" angelegt worden, welcher in den Nachkriegsjahren zugeschüttet wurde.
Bedingt durch das im gesamten Dutzendteichgebiet sehr oberflächennah anstehende Grundwasser wurde in der hufeisenförmigen Baugrube bis zum Beginn des Jahres 1945 eine Grundwasserhaltung betrieben, welche mit dem Kriegsende eingestellt wurde. Die riesige Fundamentausschachtung füllte sich in der Folgezeit mit Grundwasser und es entstand der Silbersee als sechste und jüngste Wasserfläche im Dutzendteichgebiet.
In den Nachkriegsjahren wurde in der -- mittlerweile zu einem großen, hufeisenförmigen See gewordenen -- ehemaligen Baugrube die zentrale Nürnberger Schuttdeponie eingerichtet. Hier wurden (ohne Basisabdichtung oder sonstige Sicherungsmaßnahmen) vom Stadtreinigungsamt und vom Amt für Räumung und Baustoffgewinnung der Stadt Nürnberg, von Privatpersonen und von Industriebetrieben im Zeitraum 1946 bis Ende 1962 erhebliche Mengen von Hausmüll sowie von teils kritischen Industrieabfällen abgelagert. Weiterhin wurde in unmittelbarer Nachbarschaft der Deponie Ende der Vierziger Jahre durch die US-Armee ein ausgedehntes Treibstofflager zur Versorgung ihrer Streitkräfte eingerichtet; dieses Tanklager befand sich südlich der Baugrube im Gebiet der heutigen "NürnbergMesse".
Die in der Deponie abgelagerten Industrieabfälle waren beispielsweise Abbrände von Maschinenölen und Industrielacken, von Kraftstoffen und Ölen, von organischen Lösungsmitteln, von Industrieölen, weiterhin Kabelisolierungen, Zelluloserückstände, Magnesiumspäne, Säureharze und Kampfstoffe des Zweiten Weltkrieges (ASN 1999). Darüber hinaus kamen Rückstände aus der Metallverarbeitung, aus der Pflanzenschutz-, Gaserzeugungs-, Mineralöl- und Pharmaindustrie sowie Neuralisierungsgut, Beizschlämme und radioaktive Abfälle zur Deponierung. Schließlich wurden auch der umfangreiche Trümmerschutt der im Weltkrieg stark zerstörten Stadt Nürnberg, Abbruchmaterialien und andere, anderweitig nicht entsorgbare Stoffe abgelagert. Der überwiegende Anteil dieser Materialien besitzt nach heutiger Einschätzung Sondermüllcharakter.
In den beiden Nachkriegsjahrzehnten erhob die Stadt Nürnberg -- um wilden Deponien im Umland vorzubeugen -- für die Schutt- und Müllentsorgung am Silbersee keine Benutzungsgebühren. Infolge dessen fuhren täglich etwa 300 bis 400 Lastwagen die -- in den Nachkriegsjahren als "Schuttberg an der Bauernfeindstraße" benannte -- Müllkippe an. In den Fünfziger Jahren wurden in dieser Deponie 75% des gesamten Hausmülls und 100 % des Industriemülls der Stadt Nürnberg abgelagert bzw. verbrannt.
Die Auffüllung der bis 10 m tiefen Fundamentausschachtung des "Deutschen Stadions" mit Deponiegut begann im südwestlichen und im südöstlichen Teil der hufeisenförmigen Baugrube. Hier wurde ab 1946 v.a. der südöstliche Teil mit Bauschutt und Industriemüll verfüllt, wobei der Niveauausgleich mit der natürlichen Geländeoberfläche im Oktober 1951 erreicht wurde. Ab dem November 1951 begann man, die Hochdeponie des heutigen Silberbucks zu errichten. Im südwestlichen Teil kam überwiegend normaler Hausmüll zur Ablagerung, während der südöstliche Bereich weiterhin zur Deponierung von Industriemüll genutzt wurde. Anfang der Sechziger Jahre war die Hochdeponie so umfangreich geworden, daß zwei große Müllkörper im nördlichen Teil der grundwassergefluteten Fundamentgrube (dem heutigen Silbersee) zur Ablagerung kamen.
Bis zum Jahre 1962 entstand letztlich im südlichen Hufeisenteil der Baugrube der heutige Silberbuck, während im nördlichen Hufeisenteil die Grundwasserblänke des Silbersees das letzte sichtbare Rudiment der Fundamentausschachtung darstellt. Die Deponie Silberbuck wurde nicht abgedichtet und stand bereits damals mit ihrer Basis ständig im Grundwasser. Neben den laufenden Deponierungsmaßnahmen wurde bereits im Jahre 1955 damit begonnen, einen Teil des Deponiekörpers des Silberbucks mit einer etwa 0,5 m mächtigen Humusschicht zu überdecken und -- am "Tag des Baumes 1955" -- unter tatkräftiger Mithilfe von Schulklassen zu begrünen. Der heute gänzlich wiederaufgeforstete Silberbuck dient nunmehr als Aussichtsberg.
Die Nachbarschaft der Grundwasserblänke des Silbersees zur benachbarten Deponie Silberbuck erwies sich rasch als äußerst brisant. Unter der Deponie wird das Grundwasser stark mit Sulfat angereichert, welches im Abstrom mikrobiell zu Sulfit reduziert wird. Durch den Schadstoffeintrag aus der Deponie kam es in der Vergangenheit und kommt es noch heute im Silbersee unter anaeroben Bedingungen zu umfangreichen Abbauprozessen: Vor allem das vom Grundwasser im Deponiekörper ausgewaschene und in den Silbersee verfrachtete Sulfat und Sulfit wird -- unter den sauerstoffarmen Bedingungen im Abstrom der Deponie -- zum toxischen Schwefelwasserstoff (Sulfid) umgewandelt.
Der bis ca. 10 m tiefe Silbersee ist noch heute -- meist unterhalb der Sprungschicht im sauerstoffarmen Hypolimnion -- mit Schwefelwasserstoff (H2S) stark belastet. Dringt das H2S-haltige Tiefenwasser infolge von Umwälzungsprozessen in das meist sauerstoffreiche, vergleichsweise unbelastete Epilimnion vor, laufen badende Menschen aufgrund der lähmenden Wirkung des Schwefelwasserstoffes Gefahr zu ertrinken.
Schwefelwasserstoff ist ein stark giftiges Gas, das in leichter Konzentration nach verwesenden Eiern riecht und bei höheren Lebewesen einen Fluchtreflex auslöst. H2S wirkt als Kontakt- und Nervengift und wird über Haut und Atmung aufgenommen. In starker Konzentration lähmt es erst die Geruchsnerven, dann tritt eine Lähmung des zentralen Nervensystems ein und am Ende versagt die Atmung. Das Gift entsteht hauptsächlich entweder durch die Zersetzung von Eiweiß durch Bakterien oder durch bakterielle Reduktion von Sulfat über Sulfit zum Sulfid. Bei sehr starker H2S-Konzentration reicht beim Menschen ein Atemzug, um einen Ohnmachtsanfall auszulösen.
Ein in den Fünziger Jahren am Silbersee geplantes Freibad scheiterte an den Altlasten im benachbarten Silberbuck. Die Häufung von Todesfällen der im Silbersee badenden Menschen machte die Stadt Nürnberg erst darauf aufmerksam, daß dieses Gewässer als Freibad nicht geeignet war (ASN 1999). Insgesamt kamen seit Kriegsende im Silbersee 45 Menschen zu Tode (WILL 2000). Aufgrund der potentiellen Lebensgefährdung besteht im Silbersee seit Jahrzehnten ein gesetzliches Badeverbot, welches jedoch in jüngerer Vergangenheit zunehmend geringe Beachtung findet.
Um im Silbersee die hohe Schwefelwasserstoffproduktion herabzusetzen, wurde im Jahre 1985 an der tiefsten Stelle des Sees eine Belüftungsanlage installiert. Die künstliche Wasserbelüftung sollte zu einer Zwangszirkulation führen, durch welche die obersten Bereiche der Seesedimente oxidiert werden und somit eine Barriere für anoxische Spezies geschaffen wird (BRAMKAMP & PEIFFER 1995). Mit dem Beginn der Tiefenbelüftung im April 1985 konnte das Auftreten von Schwefelwasserstoff über dem Seegrund nicht vollständig verhindert werden: Zwar wurde zunächst ein nahezu vollständiger Abbau des im Hypolimnion vorherrschenden Schwefelwasserstoffes registriert, ab dem Jahre 1990 traten jedoch wieder zunehmende Schwefelwasserstoffgehalte im Tiefenwasser auf.
Die dem Silberbuck im Nordwesten vorgelagerte Grundwasserblänke des Silbersees stellt das letzte heute noch sichtbare Rudiment der Baugrube des "Deutschen Stadions" dar. Der See weist in seiner Nordnordostecke mit einem Höhenniveau des Gewässerbodens von 309 m NN eine Maximaltiefe von rund zehn Metern auf, wird jedoch an seinem Südostende mit Wassertiefen um fünf Meter wesentlich seichter. Das infolge der Fundamentausschachtung ursprünglich geradlinig verlaufende Nordwestufer wurde in den Siebziger Jahren durch die Neuanlage von Flachwasserbereichen, Verlandungsgürteln und Vogelbrutinseln naturnah umgestaltet.
Die Höhenlage des Seewasserspiegels schwankt im Jahresverlauf zwischen 317,9 m NN und 318,5 m NN. Das im Silbersee enthaltene Wasservolumen wurde bei einer Spiegelhöhe von 318,0 m NN mit 218.800 m³ bestimmt.
Der im Bereich des heutigen Silbersees ausgeschachtete Nordwestteil der Baugrube hatte ursprünglich ein Hohlraumvolumen von rund 942.500 m³; hierin wurden zur Baugrundvorbereitung und zur Anlage der oben erwähnten Einfahrtrampe etwa 16.900 m³ quartäre Lockersedimente wie Sande und Kiese eingebracht.
Der Hauptteil der heute im Bereich des Silbersee-Wasserkörpers anstehenden Lockerablagerungen besteht jedoch aus Deponiematerial, welches offensichtlich von den Rändern der ehemaligen Baugrube aus direkt in den See gekippt wurde. So schieben sich am südöstlichen Ufer zwei mächtige Müllzungen vom Silberbuck aus in den Silbersee hinein; vergleichbare, jedoch weniger signifikante Gegebenheiten sind am Nordwest- und am Südwestufer zu beobachten. Insgesamt beläuft sich das im Silbersee unter dem Wasserspiegel enthaltene Müllvolumen auf rund 661.850 m³. In unmittelbarer Nachbarschaft, jedoch über dem Seewasserspiegel stehen am Nordwestufer, am Südwestufer und -- vor allem -- am Südostufer weitere 289.500 m³ Deponievolumina an.
Aus dem Blockbild der in den Keupersandsteinen niedergebrachten Baugrube, den darüber liegenden, geringmächtigen Quartärsande und Lockersedimente sowie dem mächtige Deponiekörper im Silberbuck und im Silbersee sowie in dessen Umgebung ist ersichtlich, daß der heutige Silbersee im Grunde das kleinste visuell sichtbare Rudiment des gigantomanen Bauunternehmens darstellt. Hingegen überdecken die bewaldete Oberfläche des renaturierten Silberbucks, die Wasserfläche des Silbersees und die Freizeitflächen in der Umgebung des Sees eine Sondermülldeponie von gigantischen Ausmaßen: Das Gesamtvolumen des in diesem Areal abgelagerten Deponiematerials wurde mit rund 5.531.200 m³ bestimmt.
Im Silbersee übertreffen die Mineralisationsprozesse die Primärproduktion durch Photosynthese. Das Epilimnion weist einen hohen Planktongehalt auf, welcher nach dem Absterben die Schlammbildung am Seegrund fördert. Durch die Umwälztätigkeit der Belüftungsanlage werden Nährstoffe aus dem anoxischen Hypolimnion ins Epilimnion verfrachtet; diese führen dort zu einer hohen Biomasseproduktion und weiterhin zu hohen Sedimentationsraten. Außerdem werden durch den Sulfateintrag aus der Deponie hohe Umsätze durch Mineralisationsprozesse mit starker Sauerstoffzehrung bedingt, wobei die freigesetzten Nährstoffe wiederum ins Epilimnion transportiert werden können.
Dies legt den Schluß nahe, daß die 1985 im Silbersee installierte Belüftungsanlage ihr eigentliches Ziel der Unterbindung der Sulfidproduktion nicht erreicht, sondern im Gegenteil die reduzierenden Prozesse durch erhöhte Mineralisation noch verstärkt: Im Silbersee sind nämlich die Mineralisationsraten in den tieferen Sedimentschichten derart hoch, daß der Zustrom an reduktiven Verbindungen wie Fe2+ und H2S aus dem Sediment die künstlich in das Hypolimnion eingebrachte Sauerstoffmenge ausgleicht. Hierbei wird zunächst Eisenoxid gebildet, welches dann jedoch als Elektronenakzeptor für anaerobe mikrobielle Umsetzungen dient. Am Seeboden finden somit an der Grenzschicht Sediment-Wasser sehr schnell ablaufende Zyklierungsvorgänge von Eisen (Fe2+/Fe3+) und Schwefel (S2-/SO42-) statt (BRAMKAMP & PEIFFER 1995).
Das Nürnberger Stadtgebiet mit dem Silbersee und dem Silberbuck im Südosten liegt im Sandsteinkeuper des Nürnberger Beckens; es wird im Untergrund von den Myophorienschichten (Benkersandstein), den Estherienschichten, dem Schilfsandstein, den Sandsteinen, Tone und Letten der Lehrbergschichten, von dem (an den Pegnitzhängen ausstreichenden) Blasensandstein, vom Coburger Sandstein sowie vom Unteren, Mittleren und Oberen Burgsandstein aufgebaut.
Überdeckt werden diese triassischen Festgesteine von quartären Sand- und Sand-Kies-Ablagerungen, die örtlich tiefe Rinnen im Untergrund erfüllen (vgl. RÜCKERT 1953, BIRZER 1957, LANGHAMMER & BRUNNACKER 1986), im allgemeinen aber als mehr oder weniger geringmächtige Überdeckung verbreitet sind.
Die tektonischen Verhältnisse im Silberseegebiet (Nürnberger Sattel und Dutzendteichmulde)
Im Gebiet von Nürnberg haben sowohl Verbiegungs- als auch Brucktektonik den Untergrund verformt. Im Untersuchungsgebiet sind die wichtigsten Verbiegungselemente der Nürnberger Sattel im Norden und die Dutzendteichmulde im Süden.
Der Nürnberger Sattel erstreckt sich in Nordost-Südwest-Richtung im Bereich zwischen dem Wöhrder See, Ziegelstein und Erlenstegen bis hin zum Weißensee im Nordosten. Seine größte Längserstreckung beträgt etwa 6 km; im Westen ist er etwa 0,8 km und im Nordosten rund 3 km breit (BERGER 197
. Diese Sattelstruktur fällt nach Norden und Süden breitflächig und flach ab und wird im Nordwesten von der Fürther Mulde, im Südwesten von der Oberasbacher Mulde und im Südosten von der Dutzendteich-Mulde begrenzt. Die für die hydrogeologischen Verhältnisse im Bereich des Silbersees relevante Dutzendteichmulde erstreckt sich in west-östlicher Richtung an der Südflanke des Nürnberger Sattels. In ihrem Muldentiefsten ist die Grenze Lehrbergschichten - Blasensandstein bis auf ca. 240 m NN abgesenkt. Die längste Erstreckung der Dutzendteichmulde beträgt 5,5 km und verläuft vom Gebiet westlich des Dutzendteiches bis etwa zur Autobahn München - Nürnberg (BERGER 197
. Die Schichten steigen im Süden und Osten der Mulde nur relativ gering an, um weiter in südsüdöstlichen Richtungen wieder einzumulden. Der Silbersee und Silberbuck liegen am Westrand der Dutzendteichmulde.An bruchtektonischen Elementen befindet sich vermutlich am Südwestrand des Nürnberger Sattels und im Bereich der Dutzendteichmulde eine WNW - ESE (flachherzynisch) streichende Störungszone, welche sich an der Erdoberfläche durch den Verlauf des Pegnitztales zwischen Doos und der Nürnberger Altstadt und weiter durch den Verlauf des Fischbachtales bis hin zur Ortschaft Fischbach äußert. Zwei hierzu in etwa parallel streichende Abschiebungen scheinen durch das Dutzendteichgebiet zu verlaufen; diese steilherzynisch streichenden Störungen werden durch die beiden geradlinigen, heute begrabenen Talstücke zwischen der Salzbrunner Straße im Ortsteil Langwasser und dem Dutzendteichgebiet nachgezeichnet.
Das Alter der großtektonischen Vorgänge wird -- da weiter im Osten auch die jüngsten Malmschichten von der Verbiegungstektonik noch erfasst wurden -- von V. FREYBERG (1969) und von BERGER (197
in die Unterkreide gestellt. Hingegen setzte die germanotype Bruchtektonik in verschiedenen Phasen erst in der Oberkreide und im Tertiär ein, wobei im Nürnberger Raum die herzynisch streichenden Brüche vermutlich älter sind als die bisweilen zu beobachtenden rheinisch streichenden Bruchelemente.Die Keuperschichten weisen im Bereich des Dutzendteichgebietes stark wechselnde Streichwerte von 70° bis 120° auf und fallen mit etwa 1° bis 5° in nördliche Richtungen ein.
Stratigraphie im Dutzendteichgebiet
Das Gebiet des Dutzendteichs, Silbersees und Silberbucks liegt in den Keuperschichten des Nürnberger Beckens. Im Liegenden folgen die älteren Schichtkomplexe des Muschelkalks und des Buntsandsteins sowie vermutliche Zechsteinlagen. Dieses Deckgebirge lagert dem paläozoischen Grundgebirge diskordant auf.
Die Festgesteine werden im Dutzendteichareal von den jüngsten, überwiegend geringmächtigen Ablagerungen der quartären Sande (und bisweilen Tone) fluviatiler und äolischer Herkunft überdeckt.
Triassische Festgesteine des Nürnberger Beckens
Der Sandsteinkeuper des Nürnberger Beckens wird -- nach heutiger stratigraphischer Unterteilung -- von den Sandsteinen, Tone und Letten der Lehrbergschichten im Untergrund, vom Blasensandstein, vom Coburger Sandstein mit dem Stubensandstein sowie vom Unteren, Mittleren und Oberen Burgsandstein aufgebaut.
Die im Nürnberger Becken anstehenden Keuperglieder sind charakterisiert durch einen erheblichen Wechsel in der faziellen Ausbildung ihrer Sandsteinschichten: Dieser reicht von weichen, feinkörnigen und tonigen bis zu harten, karbonatisch oder kieselig gebundenen, grobkörnigen Sandsteinen. Hierbei wechselt die Zusammensetzung nicht nur in vertikaler, sondern auch in horizontaler Erstreckung oft schon auf kurze Distanz (vgl. BIRZER & HILMER 1975). Durch die häufigen, nicht horizontbeständigen Fazieswechsel, die nahezu völlige Fossilleere der Sedimente sowie die -- durch Verbiegungstektonik und durch germanotype Bruchtektonik erfolgte -- Verschiebung größerer Schollenbereiche wird die stratigraphische Ansprache der einzelnen Schichten nicht eben erleichtert: Dies äußerte sich in jüngerer Vergangenheit durch eine z.T. sehr unterschiedliche stratigraphische Zuordnung der einzelnen Schichtglieder dieses Gebiets durch FICKENSCHER (1930, 193
, V. FREYBERG (1936, 1954, 1956), HAARLÄNDER (1955), FUCHS (1956), SPÖCKER (1964) und BERGER (1965, 197. In älteren geologischen Veröffentlichungen wurde der Blasensandstein mit dem Coburger Sandstein zusammengefasst. Die von FICKENSCHER (1930) für das Stadtgebiet von Nürnberg vorgenommene Trennung von Blasensandstein und Stuben- (Semionotus-) Sandstein wird in der vorliegenden Arbeit aus petrographischen Gründen angewandt, da sie den stratigraphischen Verhältnissen im Nürnberger Gebiet zwanglos entspricht. Mit der heute gültigen Gliederung ist sie jedoch nicht vollständig gleichzusetzen: Nach der stratigraphischen Trennung durch BERGER (1965) umfasst der Untere Burgsandstein auch die hangenden Partien des Stubensandsteins, während das Liegende des Stubensandsteins mit dem Oberen Blasensandstein zum Coburger Sandstein zusammengefasst wird (vgl. BAIER 199
.Als Blasensandstein i.e.S. wird heute diejenige Schichtenabfolge bezeichnet, die im Liegenden mit der ersten, meist harten Sandsteinbank ("Grenzbank") über den roten Lehrbergschichten beginnt (BERGER 197
. Die Mächtigkeit des Blasensandsteins beträgt etwa 20 bis 23 Meter. Dieses Schichtpaket wird überwiegend aus relativ weichen, rotbraunen bis weißgrauen, fein- bis mittelkörnigen Sandsteinen mit zwischengeschalteten roten, grünen und violetten Lettenlagen aufgebaut. Die namengebenden blasenartigen Hohlräume im Sandstein entstanden durch Herauswitterung von Tonnestern und dolomitischen Bestandteilen. Die Grundwässer des Blasensandsteins zeichnen sich meist durch hohe Eisen- und Mangangehalte aus. Im Hangenden wird der Blasensandstein von dem markanten, grüngrauen bis violetten, meist sandigen Lettenhorizont ("Dachletten" sensu HAARLÄNDER 1966, 1971) begrenzt; er weist eine Mächtigkeit bis 3 Meter auf.
In der gesamten vor 1955 erschienenen geologischen Literatur über das Nürnberger Gebiet wurde der Coburger Sandstein mit dem Blasensandstein i.e.S. als Blasensandstein i.w.S. zusammengefasst. In jüngerer Zeit erfolgte aufgrund der Faziesgliederung durch HAARLÄNDER (1955) und -- für den Raum südlich von Nürnberg -- durch BERGER (1965) eine neuere stratigraphische Trennung der beiden Schichtglieder: Hiernach setzt der Coburger Sandstein über den Dachletten des Blasensandsteins i.e.S. mit fein- bis mittelkörnigen Sandsteinen ein. Insgesamt besteht das 12 bis 15 m mächtige Schichtpaket aus grauen bis weißlichen, meist fein- bis mittelkörnigen, harten Sandsteinen; Lettenlagen sind hier seltener als im Blasensandstein zu beobachten.
Der im Hangenden anstehende, weißgraue, leicht verwitterbare Stubensandstein ("Semionotus-Sandstein") bildete den Baugrund für das geplante "Deutsche Stadion". Die Stubensandsteine stellen einen guten Wasserleiter dar. Die etwa 13 bis 15 Meter mächtigen Schichten bestehen aus überwiegend weichen, mittel- bis feinkörnigen, bisweilen tonigen Sandsteinen. Als besonderes Kennzeichen treten in den Stubensandsteinlagen -- wie im unterlagernden Blasensandstein -- schwarze Mangenoxidbutzen auf. Die Sandsteinhorizonte werden von zahlreichen unterschiedlich mächtigen, grünlichgrauen, sandigen Lettenlagen (den sog. Gallen) durchzogen. Diese Lettenlagen sind in der Regel nicht horizontbeständig; Sandsteine und Letten können seitlich miteinander verzahnt sein. Es ist auch möglich, daß flache, synsedimentäre Rinnen in den Sandsteinen mit Tonen und Letten erfüllt sind und umgekehrt; in diesen Rinnenbildungen können relativ stark geneigte Schichtgrenzen beobachtet werden (BIRZER & HILMER 1975).
Im Hangenden des Unteren Drittels der Stubensandsteine tritt eine bis zwei Meter mächtige, über weite Entfernung horizontbeständige Lettenlage auf. Diesen Lettenhorizont spricht BERGER (1965) als Basisletten des Unteren Burgsandsteines an.
Charakteristisch für den Stubensandstein ist das Auftreten von Arkosebänkchen, kalkhaltigen Dolomitsandsteinen und Steinmergellagen, welche bedeutende Härte erlangen können und früher bei Tiefbauarbeiten als sog. "Quackenschichten" meist gesprengt werden mussten. Diese "Quacken" sind überwiegend als flache Linsen den Sandsteinen zwischengeschaltet. Inmitten der Stubensandsteine konnte -- vor Beginn der Fundamentausschachtungen des Stadionbaus -- südlich des Flachweihers ein violetter bis rotbrauner, feldspatführender harter Sandstein beobachtet werden, über welchen FICKENSCHER (1930) berichtet: Bei dieser "porphyrischen Arkose" erschienen die Quarzkörner wie angeschmolzen.
Sehr häufig tritt in den Stubensandsteinen ein feinkörniger, gelber bis gelbbrauner Dolomitsandstein auf, der meist kleine Kalk- und Bitterspatdrusen einschließt. Namensgebend für die Stubensandsteine war die Tatsache, daß sie im Mittelalter als "Fegsand" zum Scheuern von Tischen und Fußböden der "guten Stuben" der Nürnberger Bürgerhäuser abgebaut wurden.
Der Untere Burgsandstein streicht im Gebiet unmittelbar südwestlich des Silberbucks aus. Dieses Schichtglied setzt mit dem i.a. nur bis ein Meter mächtigen, grünvioletten bis gelblichen, sandigen Basisletten ein. Über dem Basisletten stehen fein- bis mittelkörnige, seltener grobkörnige, hellgraue, gelbliche und rötliche Sandsteine an, die neben gut gerundeten Quarzen auch Feldspäte (z.T. kaolinisiert) führen (URLICHS 196
. Den massigen bis bankigen Sandsteinen sind mehrfach nur lokal auftretende, rotbraune, violette und grünliche Lettenlagen zwischengeschaltet. Die Mächtigkeit dieses Sandsteinkomplexes beträgt zwischen 20 und 25 Meter.Eine im Jahre 1935 von FICKENSCHER (193
in der Südostecke des Sportplatzes am Zeppelinfeld aufgenommene Bohrung erschloß unter 0,4 Meter dicken Waldmoorablagerungen und 3,5 Meter mächtigen, wasserführenden quartären Terrassensanden das rund 6 Meter mächtige Liegende des Unteren Burgsandsteins; darunter folgt dessen ca. 2,5 m dicker Basisletten. Im Liegenden stehen bis zu einer Teufe von 40 Metern die sehr heterogen ausgebildeten Sandsteine, tonigen Sandsteine und Letten des Stubensandsteins an. Diese Schichtenfolge wird im unteren Drittel von einem vier Meter mächtigen, graugrünen, sehr festen Ton unterbrochen, welcher an dieser stratigraphischen Position auch im Profil des "Tiefen Brunnens" am Burgberg zu Nürnberg auftritt (vgl. BAIER 199; nach BERGER (1965, 197 stellt diese Tonlage den Basisletten des Unteren Burgsandsteins dar. Aufgrund der tektonischen Muldenstruktur im Dutzendteichgebiet streicht der Basisletten des Unteren Burgsandsteins flächig auf einem Höhenniveau von ca. 315 m NN aus. Seine wasserstauenden Eigenschaften bedingen das Auftreten von Quellaustritten, Vernässungszonen und anmoorigen Böden; weiterhin bilden sie die Untergrundabdichtung im Gebiet des Großen Dutzendteiches. Aufgrund dieser geologischen Gegebenheiten wurde die künstliche Anlage und das Aufstauen des Stillgewässers im Mittelalter überhaupt erst ermöglicht (SPÖCKER 1964).
Die Burgsandsteine selbst bildeten schon in der frühesten Stadtgeschichte das hauptsächlich verwendete Baumaterial für die Nürnberger Altstadt. Die im bergfrischen Zustand leicht verwitterbaren Sandsteine sind relativ weich und und lassen sich mit verhältnismäßig geringem Aufwand zu Quadern behauen. Erst bei längerer Durchtrocknung werden die Steine sehr hart (ALTHAUS & STOLZ 1991). Die Burgsandsteine galten früher wegen ihre Endfestigkeit und ihrer warmen Farbtönungen als geschätzte Bau- und Werksteine; sie wurden u.a. im Reichswald südlich des Dutzendteichgebietes, am Hasenbuck sowie im Schmaußenbuckgebiet in einer Vielzahl kleinerer und größerer Brüche abgebaut.
Quartäre Lockersedimente
Die jüngsten Ablagerungen im Dutzendteichgebiet sind i.w. quartäre Sande, Talfüllungen und anmoorige Böden.
Flugsande besitzen im Nürnberger Gebiet eine sehr weite Verbreitung. Es sind überwiegend weiße bis gelbbraune, lockere Sande äolischer Herkunft, die sich durch eine gleichmäßige Korngröße auszeichnen. Diese geringmächtigen Flugsande sind in der Umgebung des Dutzendteiches stellenweise zu Dünen zusammengeweht. Die Altersstellung fällt nach BRUNNACKER (1955) in das ausgehende Würm-Glazial.
Anmoorige Böden und Waldmoore sind im Nürnberger Reichswald an zahlreichen Stellen zu beobachten. Es handelt sich hierbei um größere, zusammenhängende moorige Versumpfungen, welche besonders in weiten, muldenförmigen Geländevertiefungen mit Letten-Untergrund auftreten. Sie finden sich bevorzugt an den Stellen, wo Niederschläge oder austretendes Grundwasser keinen Abfluß finden, so z.B. an flachen Hängen, in Mulden oder auf ebenen Talböden, welche durch grundwasserstauende Schichten im Untergrund abgedichtet werden. Letzteres ist im Dutzendteichgebiet weiträumig um den Langwasserbach sowie im Südwesten im Gebiet um das ehemalige Bett des Neuselsbrunngraben der Fall. Hier kam es während des Holozäns zu Vermoorung und zu Torfbildungen.
Die Schwemmsande nehmen im Gebiet von Nürnberg v.a. südlich der Pegnitz große Areale ein. Die Sande sind meist locker gepackt und von weißer bis rotbrauner Färbung. Bisweilen sind Schichtung und Kreuzschichtung zu beobachten; manchmal sind den Sanden auch Kleinkies- und Geröll-Lagen sowie lehmige Partien zwischengeschaltet (URLICHS 196
. Die Quarze der Schwemmsande sind überwiegend grob- bis mittelkörnig und meist gut gerundet. Die Mächtigkeit dieser -- meist von Flugsanden überwehten -- Terrassensande und -schotter kann nach BERGER (197 bis 5 Meter betragen, wovon an der Oberfläche 0,5 bis 1,0 m Flugsande beteiligt sein können. Die holozänen Talfüllungen des Fischbachs, des Langwasserbaches und des Neusselsbrunngrabens bestehen im Liegenden aus Grobkiesen, über welchen vorwiegend Grob- bis Feinsande mit bisweilen lehmigen Bindemittel abgelagert wurden. Ein begrabenes Talstück scheint sich unter dem heutigen Langwasserbach in südsüdost-nordnordwestlicher Richtung zu erstrecken. Eine weitere quartäre Rinne verläuft vom heutigen Messegelände in nordwestlicher Richtung bis unter den Silberbuck; dieses Paläotal ist bis 6 m tief in den Keuperuntergrund eingeschnitten. An den Stellen, an denen die Lockergesteine undurchlässigen oder gering durchlässigen Keupersedimenten aufliegen, enthalten sie häufig ergiebige Grundwassermengen, die ein lokal eigenständiges, höheres Grundwasserstockwerk ausbilden (vgl. BIRZER & HILMER 1975). Die mit Sanden und Kiesen erfüllten quartären Rinnen sind naturgemäß durch ausgezeichnete Wasserwegsamkeiten charakterisiert, wobei diese Erosionsrinnen nahezu die geohydraulische Funktion eines "unterirdischen Vorfluters" erfüllen. Die Genese der heute bisweilen bei Hochwässern überspülten, hydrologisch eng mit dem Vorfluter kommunizierenden Talfüllungen werden von BRUNNACKER (1955) in das Postglazial gestellt.
Das Schadenpotential, das Deponien aufweisen können, stellt eine erhebliche Gefährdung für den Menschen und die Umwelt dar. Primär kann dies die Schädigung der Umweltsegmente Wasser, Boden und Luft bedeuten, wodurch eine Schadstoffanreicherung in den Umweltsegmenten Wasser und Boden erfolgt. Sekundär kommt es dann zu Schäden am Menschen. Im Laufe von Jahren oder Jahrzehnten können durch Deponien und Altlasten Neben- und Folgewirkungen auftreten, die zunächst nicht oder nur schwer erkennbar waren.
Die zentrale Frage zur Gefährdungsabschätzung einer Deponie oder Altlast ist die, ob von dem Standort Emissionen ausgehen oder ausgehen können, die für den Menschen oder die Umwelt eine Schädigung oder eine Gefahr bedingen. Die Gefährdungsabschätzung muß damit zwei Untersuchungskomplexe erkunden: Zunächst muß sie sich mit dem Auffinden und Untersuchen der Emissionspfade (bzw. der Ausbreitungsmedien) befassen, also der Wege, über die Substanzen sich ausbreiten können. Auch müssen die potentiellen Risiken beurteilt werden, die langfristig vom Standort ausgehen können, also Hinweise liefern über die in dem Standort "schlummernden" Gefahren (BARKOWSKI et al. 1993).
Bei der Deponie Silberbuck werden die folgenden Emissionsmöglichkeiten als gegeben angesehen: Schadstoff-Emissionen über die Pflanzen und die (tierische) Nahrungskette, Gas-Emissionen in die Atmosphäre und seitliche Gas-Emissionen in das umgebende Gebirge, Sickerwasser-Emissionen in das Grundwasser und Sickerwasser-Emissionen in die Oberflächengewässer. Die hauptsächlichen Ausbreitungsmedien für die Schadstoffe sind hierbei also Boden, Luft und vor allem das Wasser, auf welches sich die sich die Gefährdungsabschätzung konzentrieren muß.
Bei hydrogeologischen Untersuchungen sollen die Grundwasserverhältnisse im Untersuchungsgebiet möglichst genau ermittelt werden. Beim Grundwasser unter einer Deponie interessieren vor allem die Gebirgsdurchlässigkeit, die Grundwasserfließrichtung und die Grundwasserfließgeschwindigkeit. Durch diese Untersuchungen werden Rückschlüsse auf die Richtung (und evtl. die mögliche Reichweite) einer möglichen Schadstoffausbreitung ermöglicht. Die Schadstoffemissionen breiten sich als Verschmutzungsfahne in Grundwasserfließrichtung, d. h. im Abstrombereich der Ablagerung, aus. Dieses gilt allerdings nur für klar definierte, weitgehend konstante Grundwasserbewegungen; unter stark wechselhaften Bedingungen kann die "Verschmutzungswolke" beliebige Formen annehmen.
Die aus einer Ablagerung austretende Schadstoffe können häufig noch in erheblicher Entfernung beobachtet werden. Wie weit die Emissionen nachzuweisen sind, hängt im wesentlichen von Art und Menge der Schadstoffe und vom Aufbau des jeweiligen Grundwasserleiters ab. BARKOWSKI et al. (1993) berichten von einer Kontaminationsausbreitung in einem Sandaquifer mit einer Entfernung von über 1000 Meter. In klüftigen Festgesteinen sind aufgrund der höheren Fließgeschwindigkeiten im Untergrund sehr viel größere Distanzen zu erwarten.
Wie oben beschrieben, wird das Dutzendteichgebiet geologisch i.w. von der heterogenen Abfolge der Stubensandsteine und der Unteren Burgsandsteine aufgebaut. In der Umgebung von Silbersee und Silberbuck wurden in den Achziger Jahren insgesamt sieben Bohrungen (B 01 bis B 07) mit Endteufen bis 35 Meter sowie drei Flachpegel (FP 01 bis FP 03) bis fünf Meter Tiefe abgeteuft. Die hierbei aufgenommenen Bohrprofile (mit Ausnahme der Bohrung B 07, von welcher keine Bohrdaten vorlagen) veranschaulichen die faziell sehr unterschiedliche Keuperlithologie sowie Teilbereiche der Deponieablagerungen in diesem Gebiet.
Die Bohrprofile B 01 bis B 06 durchteufen neben den oberen, unterschiedlich mächtigen Ablagerungen der Deponie die heterogenen Abfolgen der Stubensandsteine, denen oft -- bereits auf kurze Distanz auskeilende -- Tonlinsen zwischengeschaltet sind. Die Petrographie der eigentlichen Sandsteine wechselt zwischen grob- bis feinkörnigen, festen Sandsteinen, sehr tonreichen Sandsteinlagen und nahezu "sandigen Tonen".
Die Flachpegel FP 01 bis FP 03 wurden unmittelbar am Rand des Deponiekörpers am Südostufer des Silbersees abgeteuft und erschließen die teils mächtigen Schutt- und Bauschuttablagerungen, welche direkt den Keupersedimenten auflagern.
Die Sandsteinhorizonte des Burgsandsteins und v.a. der Stubensandsteine werden in verschiedenen Höhenniveaus von Ton- und Lettenlagen durchzogen: Diese wirken als Aquicluden und bedingen, daß in diesen Schichtenfolgen mehrere (hiervon lokal schwebende) Grundwasserhorizonte auftreten. Diese für den fränkischen Keuper charakteristischen hydrogeologischen Verhältnisse sind besonders signifikant am weiter nördlich gelegenen Burgberg zu Nürnberg zu beobachten: Hier speißen an den verschiedenen Burgsandsteinhängen schwebende Grundwässer eine Anzahl von Quellen. Aus dem obersten Aquifer des oberen Mittleren Burgsandsteins am Nürnberger Burgberg (über dem obersten Zwischenletten auf 342 m NN) rinnt der nur gering schüttende Margarethenbrunnen der Kaiserburg (vgl. BAIER 199
. Der Haupt-Quellgürtel über dem Basisletten des Mittleren Burgsandsteins liegt am Südhang des Burgberges auf einem Höhenniveau von etwa 335 m ü. NN und somit etwa in der Höhe und im Verlauf der Oberen Schmidtgasse. Diese lokalen Quellgürtel bildeten in der Frühzeit Nürnbergs eine einfache und qualitativ einwandfreie Wasserversorgung für die Patrizierhäuser. Aus den für das Silberseegebiet vorliegenden Bohrdaten und der -- aus historischen Luftbildern rekonstruierten -- Morphologie der ehemaligen Baugrube wurden zwei Profilschnitte durch Silberbuck und Silbersee erstellt.
Das NW-SE orientierte Profil A-B verläuft vom Freizeitgelände nordwestlich des Silbersees durch den See und den Silberbuck hindurch bis hin zur Nordwestgrenze der im Südosten gelegenen "NürnbergMesse". Neben den -- auch unter dem im Nordwesten unter dem Freizeitgelände anstehenden -- Deponieablagerungen und meist geringmächtigen quartären Sanden stehen im Untergrund die heterogenen, gering in nördliche Richtung einfallenden Keupersandsteine und die als lokale Aquicluden wirkenden Ton- und Lettenlagen an. Von diesen Tonlagen konnten nur jene bei 314 bis 311 m NN und bei ca. 302 m NN als über größere Distanz aushaltend beobachtet werden. Bedeutend für das Verständnis der am Silbersee vorherrschenden hydrogeologischen Bedingungen ist v.a. die bei ca. 314 m NN auftretende Tonaquitarde: Sie bildet sowohl die Grundwassersohlfläche des obersten Aquifers im Uferbereich des Silbersees als auch die abdichtende Sohlfläche des Flachweihers und des Kleinen Dutzendteiches, so daß hierdurch relativ gute Grundwasserströmungsverhältnisse vom "Deponiesee" durch den obersten Aquifer in das nördlich anschließende Stillgewässer gegeben sind.
Ein ähnliches Bild ergibt sich aus dem zweiten, SW-NE verlaufenden Profil C-D: Dieses beginnt im Freizeitgelände östlich des Silbersees, durchteuft den hier sehr seichten Süduferbereich des Sees sowie die nordwestlichen Ausläufer des Silberbucks und endet im -- von nur geringmächtigen Deponieablagerungen bedeckten -- Waldgelände westlich der "Großen Straße" (heute Bauplatz der "Parkhausmodule" für die "NürnbergMesse"). In den Keupersandsteinen ist bei 314 m NN eine Tonschicht zu beobachten, welche die im Nordostteil des Silberbucks anfallenden Sickerwässer nach Nordosten in Richtung des Großen Dutzendteiches ableitet. Im Liegenden treten bei ca. 311 m NN und bei 302 m NN weitere Tonaqitarden auf, über welchen die Sickerwässer aus dem Südwestteil des Silberbucks und Silbersees in nördliche Richtungen abfließen.
Zusammenfassend lassen sich im Bereich des Silbersees mindestens drei lokal ausgebildete Aquifere beobachten, welche generell die Sicker- und Grundwässer in nördliche Richtungen zu den Stillgewässern, aber auch unter diesen hindurch leiten. Aufgrund weiterer, nur lokal auftretender Tonhorizonte sowie der anthropogenen Eingriffe in Form der riesigen Baugrube und deren Verfüllung mit sehr heterogen zusammengesetzten Deponiematerialien gestalten sich die Strömungsverhältnisse in natura jedoch wesentlich komplizierter.
Die Versickerungsraten des Niederschlagswassers in den Sandsteinen sind -- wenn keine lehmig-tonigen Überdeckungen vorhanden sind -- relativ gut. Im verstärkten Maße gelten diese Gegebenheiten auch für den, lediglich mit einer geringmächtigen Humusschicht überdeckten Deponiekörper.
Im Gebirge sind die Porenräume der Sandsteine i.d.R. zwar mit Wasser erfüllt; bei den im Südosten anstehenden Unteren Burgsandsteinen sind jedoch in mehreren Schichtgliedern die nutzbaren Porositäten der Sandsteine durch eingelagerte Ton- und Lehmpartikel herabgesetzt, so daß sich insgesamt nur mäßige Gesteinsdurchlässigkeiten ergeben. Weitaus wasserdurchlässiger sind die Stubensandsteine und besonders die mit zahlreichen kleinen Hohlräumen durchsetzten Blasensandsteine.
Der Hauptanteil der Grundwasserbewegungen findet in den Keupersandsteinen über die unterschiedlich weit geöffneten Trennflächen (Schichtflächen, Klüfte, Störungen) in den Sedimentkomplexen statt. Die hydrogeologischen Verhältnisse im klüftigen Festgestein sind sehr viel komplizierter als die im Lockergestein. So bilden weniger die Poren zwischen einzelnen Körnern, sondern das Trennflächengefüge innerhalb des Gesteinsverbandes die hydraulisch wirksamen Bahnen. Auf diesen bewegt sich das Grundwasser. Darüber hinaus sind Kluftgesteine hinsichtlich ihrer Durchlässigkeit im allgemeinen anisotrop, d.h. sie weisen (abhängig von ihrem Kluftsystem) stark unterschiedliche Durchlässigkeiten in verschiedenen Richtungen auf. Diese Gebirgsdurchlässigkeiten sind für die Grundwasserbewegungen im Umfeld der Deponie von entscheidender Bedeutung. Das Grundwasser aus den tieferen Teilen des Müllkörpers breitet sich überwiegend in den Sandsteinklüften aus, wobei die mitgeführten Kontaminationen in Anhängigkeit von ihren chemischen Reaktionen im Untergrund mitgeführt werden.
Ein Überblick der -- in den Bohrungen und an Proben der Ufersedimente der Oberflächengewässer gemessenen -- Lockergesteins- und Gebirgsdurchlässigkeiten ist in untenstehender Tabelle dargelegt. Diese -- auf eine Grundwassertemperatur von +10°C bezogenen -- Durchlässigkeitsbeiwerte ("kf-Werte") werden in einem Flächenmodell für das gesamte Untersuchungsgebiet dargelegt. Einschränkend muß hierzu jedoch bemerkt werden, daß -- wie die meisten Festgesteinskörper -- auch die Keupersandsteine im Dutzendteichgebiet einen insgesamt inhomogen Aquifer darstellen, der sich mit einer mathematischen Modellierung nur ungenau erfassen läßt. Dieser Umstand wird verstärkt durch die große Ausschachtung für das "Deutsche Stadion" und dessen spätere, sehr inhomogene Verfüllung durch die verschiedensten Materialien.
Durchlässigkeitsbeiwerte ("kf-Werte") in Bohrungen und von Ufersedimenten der Oberflächengewässer im Gebiet des Silbersees und Silberbucks, bezogen auf eine Wassertemperatur von +10°C.
Für das Silberseegebiet stellt sich die geohydraulische Situation demnach so dar, daß in den Bauschutt-Ablagerungen der Flachpegel FP 01 bis FP 03 sowie den Ufersedimenten des Silbersees "stark wasserdurchlässige" Bereiche (gemäß DIN 18130) vorherrschen: Hier ist also ein weitgehend ungehinderter Wasseraustausch zwischen dem Deponiematerialien und dem Wasserkörper des Sees gegeben. Etwas geringere, jedoch als "durchlässig" zu charakterisierende Verhältnisse bestehen bei den Ufersedimenten der übrigen Oberflächengewässern sowie in sämtlichen Bohrungen B 01 bis B 07. Ein guter bis sehr guter Wasseraustausch zwischen dem Sondermüll-Deponiekörper, den Grundwässern und den Oberflächengewässern ist somit im gesamten Untersuchungsgebiet ermöglicht.
Im Flächenmodell der Durchlässigkeitsbeiwerte werden die Bereiche geringerer und höherer Wasserdurchlässigkeiten der Schichten im Untergrund des Beobachtungsgebietes aufgezeigt.
Die geogen bedingten Durchlässigkeitsbeiwerte der Keupersedimente des Gebietes scheinen durchschnittlich etwa 5 x 10-6 m/s zu betragen: Diese treten im Gebiet östlich und südlich der Baugrube sowie im Areal zwischen dem Silbersee und dem Flachweiher auf. Während die übrigen Oberflächengewässer in ausbeißenden Lettenschichten angelegt sind und so eine gewisse Abdichtung besitzen, wird der Silbersee vom Grundwasser ungehindert und direkt durchströmt.
Von Süden her kommend verläuft eine quartäre, bis 6 m tief in den Keuperuntergrund eingeschnitte Rinne vom heutigen Messegelände in nordwestlicher Richtung bis unter den Silberbuck; dieses Paläotal enthält quartäre Sand-Kies-Sedimente mit "stark durchlässigen" kf-Werten um 10-3 m/s, womit sich ausgezeichnete Wasserwegsamkeiten ergeben.
Ähnlich "stark durchlässige" kf-Werte um 10-3 m/s herrschen in den Müll- und Bauschutt-Ablagerungen der Deponie im Bereich des südlichen Hufeisenteils der Baugrube vor. Im Bereich seines südöstlichen Ufers (Flachpegel FP 01 bis FP 03) steht der Silbersee in direkter hydraulischer Wechselwirkung mit dem Deponiekörper des Silberbucks.
Geringere, aber sehr wohl wasserdurchlässige Verhältnisse um 10-5 m/s bestehen in den Keuperschichten zwischen dem Silbersee und dem nördlich gelegenen Kleinen und Großen Dutzendteich, wobei die geringeren kf-Werte durch die relativ starken hydraulischen Gefälle zwischen den unterschiedlichen Wasserspiegelhöhen dieser Stillgewässer ausgeglichen werden.
Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß im gesamten Deponiegebiet die Möglichkeit guter bis sehr guter Grundwasserbewegungen durch eine unglückliche Verknüpfung geologisch und anthropogen bedingter Gegebenheiten vorliegt. Die Fließgeschwindigkeiten und die Fließrichtungen des Grundwassers sind somit weitgehend nur noch vom Grundwasserdargebot und von den jeweiligen Grundwasserständen mit den hierdurch induzierten hydraulischen Potentialen abhängig.
Der Themakomplex "Sickerwasser aus Deponien" wurde in der Vergangenheit intensiv diskutiert. Die hieraus gezogenen Schlußfolgerungen waren jedoch in sich nicht stimmig. So wurde auf der einen Seite die Umweltgefährlichkeit von Deponiesickerwässern angeführt, um die Müllverbrennung zu fördern; andererseits wurde die Problematik der Deponiesickerwässer verharmlost, indem man die Selbstreinigungskraft von Boden, Grund- und Oberflächenwasser stark überschätzte (STEGMANN 1979).
Deponiesickerwässer entstehen im wesentlichen durch das Eindringen von Oberflächenwasser, Grundwasser und Niederschlagswasser in den Deponiekörper, aus dem es anschließend -- mit Schadstoffen angereichert -- an der Sohle und seitlich wieder austritt. Diese Sickerlösungen stellen oftmals eine nachhaltige Beeinträchtigung der Grundwasserqualität dar.
Bei den anorganischen Komponenten im Grundwasserabstrom von Deponien weisen v.a. Ammonium, Nitrat, Sulfat und Sulfid hohe "Konzentrationsfaktoren" auf und stellen langfristig eine nachhaltige Belastung der Grundwasserqualität dar. Bei den Metallen sind u.a. Arsen, Blei, Cadmium, Chrom und Eisen im Grundwasserabstrom vieler Deponien angereichert.
Einen Sonderfall stellen die in fast allen Deponiearten enthaltenen chlorierten Kohlenwasserstoffe (CKW) dar, die aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften sowohl Beton als auch natürliche Gesteine wie Ton durchdringen können. Die chlorierten Kohlenwasserstoffe benötigen etwa einen Tag, um eine 20 cm dicke Betondecke zu durchsickern. Von dort aus durchsickern sie zuerst die wasserungesättigte, dann die wassergesättigte Bodenzone. Da die chlorierten Kohlenwasserstoffe sogenannte Sinker sind, setzen sie sich vor allem an der tiefsten Stelle von grundwasserleitenden Schichten ab und kontaminieren aufgrund ihrer stark wassergefährdenden Eigenschaften nachhaltig das Grundwasser. Aus Deponien treten häufig die chlorierten Kohlenwasserstoffe wie Trichlorethen und die aromatischen Kohlenwasserstoffe wie Benzol, Toluol und Xylol sowie Phenole aus. Alle Kohlenwasserstoffe haben ein hohes Mobilitätspotential (hohe Wasserlöslichkeit und hoher Dampfdruck) und werden in der Bio- und der Geospäre nur wenig gebunden.
Die Menge des Sickerwassers ist abhängig vom Niederschlag, der Verdunstung und dem Oberflächenabfluß. Eine gewisse Menge des einsickernden Wassers wird im abgelagerten Müll festgehalten, während durch die biologischen Abbauprozesse andererseits auch Wasser freigesetzt wird. Infolge des großen Einflusses der sommerlichen Verdunstung muß mit erhöhtem Sickerwasseranfall in den Winter- und Frühjahrsmonaten gerechnet werden. Je nach Verdichtung des abgelagerten Materials kann bezüglich der Menge des anfallenden Sickerwassers von Größenordnungen zwischen 15 und 50 % der Niederschlagsmenge ausgegangen werden (STEGMANN 1979): Das sind im Jahresmittel ca. 5 bis 10 m3 pro Hektar und Tag bzw. 3 bis 6 Liter pro Minute und Hektar.
Die Zielsetzung der -- zusammen mit vielen Studentinnen und Studenten des Instituts für Geologie und Mineralogie Erlangen durchgeführten -- Untersuchungen im Silberseegebiet war die qualitative und quantitative Ermittlung der Grund- und Oberflächenwasserkontaminationen und die Einschätzung des hiervon ausgehenden Gefahrenpotentials in Raum und Zeit.
Um den Nachweis einer Grundwasserverunreinigung eindeutig führen zu können, ist es unumgänglich, Angaben über die "normale" Zusammensetzung des Grundwassers im Untersuchungsgebiet in die Interpretation einzubeziehen, gewissermaßen als Bezug der Meßwerte auf das Umfeld. Zu diesem Zweck wurde (bis zu seiner Zerstörung Ende 1999) bei jeder Analysenreihe der im Anstrombereich abgeteufte, sogenannte "Null-" oder Referenzbrunnen B 05 mit beprobt und untersucht.
Aus dem Vergleich der Grundwasserzusammensetzung im Anstrom (Nullbrunnen) und im Abstrom einer Altablagerung lassen sich Grundwasserbelastungen durch Deponiesickerwässer nachweisen. Es ist bei diesem Untersuchungsschritt nicht die besondere Gefährlichkeit bestimmter Substanzen (z.B. PCB, Dioxin u. ä.) maßgeblich für die Auswahl, sondern ihre Eignung als Kenngröße für Deponieeinflüsse (Leitparameter).
Zur Untersuchung der Grundwasserbelastungen durch die Deponiesickerwässer im Silberseegebiet wurde eine Parameterkombination gewählt, von denen aussagekräftige Meßreihen im Folgenden vorgestellt werden soll; diese umfaßt für fünf signifikant ausgewählte Beobachtungstermine die Messungen auf physikalische Vor-Ort-Parameter sowie auf chemische Leit- und Summenparameter.
Die Bestimmung der Vor-Ort-Parameter
elektrische Leitfähigkeit,
Wassertemperatur,
pH-Wert,
Redoxpotential,
Sauerstoffgehalt und -sättigung
erfolgte mit WTW-Präzisionsmeßgeräten unter Verwendung geeichter Elektroden. Die Meßgeräte wurden unmittelbar vor dem Einsatz sowie im Tagesverlauf nachkalibriert.
Die Probennahmen für die anschließenden Laboranalysen erfolgte mittels horizontierter Schöpfproben. Zur Überführung der Probenwässer in das Labor wurden 1000 ml-Braunglasflaschen mit Schliffstopfen bzw. 250 ml-Karlsruher Flaschen verwendet. Die Laboranalysen umfassten Bestimmungen von
Nitrat, Nitrit, Ammonium, Sulfat, Sulfit, Sulfid, Chlorid, Phosphat, Carbonathärte, Gesamthärte, Arsen, Eisen und AOX (adsorbierbare organische Halogenverbindungen),
Die elektrische Leitfähigkeit ist ein Maß für die Gesamtheit der in einer Probe gelösten Elektrolyte. So ergeben deutlich erhöhte Leitfähigkeiten bereits einen Hinweis auf eine Beeinflussung des Grundwassers durch kontaminierte Wässer. In fränkischen Grundwässern sind i.a. natürliche, d.h. geogen bedingte Leitfähigkeiten zwischen 300 µS/cm und 600 µS/cm zu beobachten. Höhere Werte >750 µS/cm deuten auf anthropogene Einflüsse hin. Die Trinkwassergrenze liegt bei 2000 µS/cm.
Die Leitfähigkeitswerte des Silberseewassers und der Grundwässer in den Bohrungen sind zum größten Teil stark überhöht. Die hohen Salzgehalte des Deponiesickerwassers führen auch zu hohen Salzgehalten im See (Leitfähigkeiten von ca. 2000 µS/cm bis 2500 µS/cm). In den Grundwässern der Deponie konnten -- je nach Grundwasserfließrichtung -- Werte zwischen 100 µS/cm im Anstrombereich und 5000 µS/cm beim Abstrom in den Silbersee beobachtet werden. Die etwas unterschiedlichen Leitfähigkeitswerte in den Grundwässern unter der Deponie Silberbuck sind darauf zurückzuführen, daß bisweilen eine Verdünnung des Deponiesickerwassers mit Regenwasser oder mit von Süden her zuströmenden, relativ unbelasteten Grundwasser stattfindet.
Die höchsten Meßwerte wurden in den Flachpegeln FP 01 bis FP 03 am Südostufer des Silbersees beobachtet; deren stark überhöhte Leitfähigkeitswerte korrellieren gut mit den hohen Sulfatkonzentrationen in den Wässern der Flachpegel. Dies ist bereits ein deutlicher Hinweis auf die oberflächennahen Wasserwegsamkeiten von der Deponie in den See. Hingegen zeigt die -- in unmittelbarer Nähe der Flachpegel abgeteufte und nahe am Seeufer gelegene -- tiefe Bohrung B 06 nur relativ geringe Leitfähigkeitswerte um 1000 µS/cm und vergleichsweise geringe Sulfatgehalte. Der Wasserzustrom von der Deponie in den Silbersee und zurück findet am Südostufer also hauptsächlich über das Litoral statt.
Die im nördlichen Abstrom des Silbersees gelegenen drei Oberflächengewässer des Flachweihers sowie des Kleinen und großen Dutzendteiches weisen deutlich geringere Leitfähigkeitswerte auf. Dies deutet zusammen mit den hohen Meßwerten der dazwischen liegenden Bohrungen B 04 und B 07 auf eine Unterströmung dieser Stillgewässer durch das schadstoffbelastete Silberseewasser hin. Lediglich in den Frühjahrsmonaten konnten bei Detailmessungen im Wasser des Kleinen Dutzendteiches -- etwa in der Mitte seines Südufers -- stellenweise signifikant erhöhte Leitfähigkeitswerte registriert werden, was auf lokale Wasserwegsamkeiten zum Silbersee hinweist.
Grund- und Oberflächenwassertemperaturen
Die Messungen der Wassertemperaturen in den Bohrungen sowie in den Fließgewässern des Untersuchungsgebietes erbrachten zunächst sehr uneinheitlich erscheinende Ergebnisse.
Die Oberflächengewässer weisen im Dutzendteichgebiet stark differenzierte, von den Jahreszeiten abhängige Wassertemperaturen auf. Mag dies für die seichten Stillgewässer des Flachweihers und der Dutzendteiche zwanglos erklärbar sein, überrascht zunächst doch die starke sommerliche Oberflächenerwärmung des tiefen Silbersee-Wasserkörpers.
Künstlich geschaffene Gewässer wie der Silbersee stellen eine Grundwasserblänke dar. Nach der Freilegung des Grundwassers ist dieses unter anderem den von Tages- und Jahreszeiten abhängigen Temperatureinflüssen ausgesetzt. Hinsichtlich ihres thermischen Verhaltens entsprechen künstlich angelegte tiefe Seen größtenteils natürlich entstandenen Seen.
Die Schichtungserscheinungen im Seewasserkörper zeigen den von natürlichen Seen bekannten Verlauf mit sommerlicher Differenzierung der Wassermassen in Epi-, Meta- und Hypolimnion. Diese Schichtungserscheinungen entstehen bei größeren, tiefen Seen dadurch, daß sich im Laufe des Frühsommers der Wasserkörper unter dem Einfluß der Sonneneinstrahlung von der Oberfläche her erwärmt. Bei ausreichender Wassertiefe entwickelt sich eine Sprungschicht (Metalimnion), welche warmes Epilimnion und kaltes homothermes Hypolimnion während des ganzen Sommers trennt. Im Herbst und im Frühjahr werden nach Abkühlung bzw. Erwärmung des Oberflächenwassers die verschiedenen Schichten im See infolge der Dichteunterschiede der verschieden temperierten Wassermassen durchmischt; durch diese Konvektionsvorgänge werden im Silbersee u.a. auch die schwefelwasserstoffreichen Tiefenwässer vom Hypolimnion ins Epilimnion transportiert, was in jüngerer Vergangenheit regelmäßig u.a. zu massenhaften Fischsterben führte.
Die normale Grundwassertemperatur beträgt im Nürnberger Raum +8°C. Die Grundwässer unter der Deponie Silberbuck weisen deutlich erhöhte Temperaturen auf. Bei den -- mit dem Silbersee im direkten Kontakt stehenden -- Flachpegeln FP 01 bis FP 03 mag dies noch durch Einströmen von Seewasser erklärbar sein. Hingegen müssen die relativ hohen Grundwassertemperaturen in den tiefen Bohrungen B 01 bis B 07 als direkte Folgen des thermischen Geschehens in den Deponieablagerungen aufgefasst werden. Der Vergleich zwischen den Temperaturen der Deponiewässer zu den Wassertemperaturen der geringer kontaminierten Oberflächengewässer belegt die auch heute noch aktiven exothermen Vorgänge gerade auch in den tieferen Bereichen des Deponiekörpers: So weisen z.B. die im September 1999 in den Bohrungen beobachteten Wassertemperaturen um +14°C auf die Rolle des Silberbucks als auch heute noch aktiven "chemischen Reaktor" hin.
Die Flächenmodellierungen der Wassertemperaturen im Silberseegebiet zeigen, daß die -- durch chemische Reaktionen hervorgerufenen -- Reaktionsenthalpien unabhängig von den Jahreszeiten beobachtet werden können:
Im hochsommerlichen September 1999 betrugen die Wassertemperaturen in den Deponiegrundwässern etwa zwischen +12°C und +18°C. Selbst in den -- durch verhältnismäßig geringe Deponieablagerungen gekennzeichneten -- Bereich nördlich des Silbersees wurden Grundwassertemperaturen von +11°C (B 04) und +15°C (B 07) registriert, wobei der Meßwert in Bohrung B 07 wiederum auf einen direkten Grundwasserabstrom vom Silbersee in den Kleinen Dutzendteich hindeutet.
Im noch winterlichen März 2001 machten sich die - durch chemische Reaktionen hervorgerufenen -- hohen Grundwassertemperaturen besonders stark bemerkbar. Während in den Oberflächengewässern in etwa den Lufttemperaturen entsprechende Wassertemperaturen auftraten, betrugen die Grundwassertemperaturen in den Deponieablagerungen bis ca. +10°C. Selbst im kurzen Anstrombereich vom Silbersee in den Kleinen Dutzendteich überstieg die Grundwassertemperatur jene der Oberflächengewässer um rund 5 Kelvin.
pH-Werte
Der pH-Wert von unbelastetem Grundwasser sollte im neutralen bzw. sehr schwach sauren oder alkalischen Bereich liegen. Je nach Art der abgelagerten Stoffe können sich die pH-Werte des Grundwassers durch eindringende Deponiewässer deutlich verändern. Der pH-Wert wirkt sich außerdem auf die Wasserlöslichkeit einiger Schadstoffe aus. Die Trinkwassergrenzen liegen im Bereich pH >6,5 bis pH <9,5.
Die in den Grundwässern im Anstrombereich des Silbersees beobachteten pH-Werte liegen durchweg im schwach sauren Bereich, was den natürlichen Verhältnissen des Nürnberger Grundwassers entspricht. Bei der Passage durch die Deponieablagerungen werden die Grundwässer jedoch u.a. sehr stark mit Sulfat belastet, wobei im sauerstoffarmen Milieu des Deponieabstroms durch anaerobe Bakterien eine Reduktion des Sulfat-Ions stattfindet; hierbei entsteht letztlich Schwefelwasserstoff und ein basisches Wassermilieu. Diese starken pH-Erhöhungen sind selbst im Oberflächenwasser des -- während des gesamten Jahres -- basischen Silbersees zu beobachten. Durch den weiteren Grundwasserabstrom in nördliche Richtungen scheint ein Teil des Silberseewassers in die beiden Dutzendteiche verfrachtet zu werden, was sich zu einigen Beobachtungsterminen in auffälligen pH-Erhöhungen im Wasser dieser Stillgewässer äußerte.
Redoxpotentiale
Das Redoxpotential beschreibt das Konzentrationsverhältnis von oxidierten und reduzierten Stoffen und damit die elektrochemischen Bedingungen im Wasser. Noch heute ist dieser Parameter im Grundwasser mit vielen Probenahme- und v.a. meßtechnischen Problemen behaftet, so daß er nur im Zusammenhang mit weiteren Kenngrößen vorsichtig interpretiert werden sollte.
Die Potentiale können zwischen +800 mV (stark oxidierendes Milieu) und -300 mV (stark reduzierendes Milieu) variieren; mit steigenden Redoxpotential sinkt der pH-Wert um etwa 59 mV pro pH-Einheit. Hohes Potential herrscht im sauerstoffreichen Milieu vor: Hier enthält das Wasser viele oxidierende Verbindungen wie Fe- und Mangan-Oxide, Nitrat und Sulfat). Niedriges Potential weist auf Sauerstoffmangel hin: Im Wasser herrschen reduzierende Verbindungen wie Fe2+, Mn2+ oder organische Substanzen vor.
Bei "normalen" Grundwasserständen im Silberseegebiet (wie im März 2000) konnten die höchsten Redoxwerte von +66 mV im Anstrombereich an Bohrung B 01 beobachtet werden. Dieser Wert dürfte dem "normalen", relativ unbelasteten Grundwasserdaten in diesem Gebiets entsprechen und korrespondiert mit niedrigen pH-Werten um 6 sowie einer relativ hohen Sauerstoffsättigung des Grundwassers von ca. 65 %. Beim Durchfluß durch den Deponiekörper verschiebt sich das Konzentrationsverhältnis von oxidierten und reduzierten Stoffen in den Grundwässern zugunsten der reduzierenden Bedingungen: Dies äußert sich auch in höheren pH-Werten und niedrigen Sauerstoffgehalten und ist ein deutlicher Hinweis auf die Reaktionsfreudigkeit bei der bakteriellen Reduktion des Sulfats. Im Wasser des Silbersees herrschen bereits in geringer Wassertiefe reduzierende Bedingungen vor. Lediglich im Oberflächenwasser des Sees bedingt die künstliche Sauerstoffbelüftung bei sehr hohen pH-Werten eine deutliche Verringerung des reduzierenden Milieus und somit einen zumindest temporären Erfolg bei den administrativen Bestrebungen zur Aufrechterhaltung lebensfreundlicher Bedingungen in diesem See.
Sauerstoffgehalt und Sauerstoffsättigung
Der Sauerstoffgehalt des Grundwassers ist u.a. von den biochemischen Umsetzungsprozessen abhängig: Im Inneren einer Altablagerung herrscht aufgrund der dort stattfindenden biochemischen Vorgänge häufig Sauerstoffarmut oder Sauerstoff-Freiheit. In durch Sickerwässer beeinflußten Grundwässern kommt es zu beträchtlichen Keimzahlerhöhungen und -- als Folge von Abbauprozessen -- zu einem Aufzehren des Sauerstoffs (Reduktionszone). In weiterer Entfernung von der Deponie steigt der Sauerstoffgehalt im Grundwasser an, bis er in der Oxidationszone wieder grundwasserübliche Werte annimmt. Die sich mit zunehmender Entfernung normalisierenden Sauerstoffgehalte besagen allerdings nicht, daß dort keine Beeinflussung durch Sickerwasser mehr stattfindet: Biologisch nicht oder nur sehr schwer abbaubare Stoffe können im Grundwasser kaum entfernt, sondern nur verdünnt werden.
Bei Oberflächengewässern führt der mikrobiologische Abbau von eingetragenen Wasserinhaltsstoffen zu einem Sauerstoffschwund, der so weit gehen kann, daß Lebensmöglichkeiten (z. B. für Fische) nicht mehr gegeben sind. Auch geht das bisweilen reichlich vorhandene Ammonium zum Teil in Ammoniak über, das für Fische und Kleinlebewesen tödlich sein kann.
Die Sauerstoffsättigung des Wassers ist physikalisch von der Wassertemperatur abhängig: Kaltes Wasser kann (in einer expontentiellen Funktionsweise) mehr Sauerstoff aufnehmen als warmes Wasser. Bei einer Wassertemperatur von +5°C entspricht eine 100 %-O2-Sättigung etwa 13 mg/l O2, während sie bei einer Wassertemperatur von +25°C auf 8 mg/l zurückgeht. In praxi entscheidend ist somit die Sauerstoffsättigung (angegeben in % bei Wassertemp.): Sie sollte bei oberflächennahen, durchlüfteten Zuflüssen hoch (>70%) sein. Niedrige Sauerstoffgehalte (<50%) sind häufig in Wässern aus tiefen Aquiferen zu beobachten; hier treten oft Eisengehalte über 0,1 mg/l auf, was auf reduzierendes Milieu hindeutet. In schadstoffbelasteten Grundwässern weist eine geringe Sauerstoffsättigung des Wassers deutlich auf die O2-verbrauchenden Abbauvorgänge hin.
Im Silberseegebiet fällt zunächst die starke Sauerstoffarmut des Grundwassers unter der Deponie sowie im Abstrombereich auf. Lediglich in den "Anstrombohrungen" B 01 und -- zeitweise -- in B 05 konnten Sauerstoffgehalte beobachtet werden, die sich im Rahmen dessen bewegen, was in diesem Gebiet für einen oberflächennahen Aquifer gelten mag. Die in den übrigen Bohrungen beobachteten, z.T. extrem niedrigen Sauerstoffgehalte belegen deutlich die stark O2-zehrenden biochemischen Umsetzungsprozesse, welche auch mit den entsprechend niedrigen Redoxpotentialen korrespondieren.
Das Oberflächenwasser des Silbersees ist meistens mit Sauerstoff stark angereichert, was als Erfolg der künstlichen Belüftungsanlage gewertet werden darf; allerdings konnte im September 1999 im Nordostteil des Sees eine sehr starke Sauerstoffarmut im Oberflächenwasser registriert werden, obwohl dieser Beobachtungspunkt in unmittelbarer Nachbarschaft der "auf Hochtouren laufenden" Belüftungsanlage lag. Dies ist ein deutlicher Hinweis darauf, daß der Sauerstoffverbrauch durch die Oxydation reduzierter Verbindungen wesentlich höher ist als die durch die Belüftungsschläuche in das Seewasser eingebrachte O2-Menge. In Verbindung mit hohen Wassertemperaturen und evtl. aufsteigenden Schwefelwasserstoffgasen sowie anderen Schadstoffen bedingt dies ein schlagartiges Umkippen des Gewässers und das Auftreten von Massenfischsterben.
Die Stickstoffverbindungen Ammonium, Nitrit und Nitrat sind nicht nur ein Maß für die Stickstoffbelastung eines Grundwassers. Wenn in einem Deponiewasser reduzierende Verhältnisse vorliegen, äußert sich dieses in hohen Ammonium- und niedrigen Nitratwerten.
Die Nitratreduktion wird v.a. durch Bakterien und Pilze (Streptomyceten) bewirkt. Die Mikroben reduzieren im sauerstoffarmen Milieu (O2 < 5 mg/l) das NO3- zunächst zu Nitrit (NO2-), welches dann mikrobiell zu elementaren Stickstoff-Gas abgebaut werden kann. Andere Bakterien bilden aus Nitrit durch Reduktion Ammonium-Ionen (NH4+). Im unbeeinflußten, aeroben Grundwasser ist es genau umgekehrt: Hier werden Ammonium- und Nitrit-Ionen durch Stickstoffbakterien (Nitrosomonas, Nitrococcus, Nitrobacter) zu Nitrat oxidiert. Das Verhältnis Ammonium -- Nitrit -- Nitrat gibt somit Hinweise auf die elektrochemischen Verhältnisse in den untersuchten Wässern.
Fortsetzung folgt...... Nachtrag......
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