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The potentials of biological geotextiles in erosion control and of substrate amendment on vegetation establishment during gold-mine reclamation in Ghana

Potentiale biologischer Geotextilien für die Erosionskontrolle und von Substratverbesserung für die Vegetationsetablierung bei der Rekultivierung von Goldminen in Ghana

  • Designing and implementing comprehensive reclamation programme during mine operations can minimize environmental damage and decrease potential legal liability. Although Regulation (23) of the Ghana Environmental Assessment Regulation (1999) requires mine proponents to have plans for reclamation, it has been revealed most degraded mine-sites have not been reclaimed. Even in cases where some mining companies made reclamation attempts, such efforts could not produce any favourable outcome due to the failure in adopting such best reclamation management practices as slope stabilization and substrate amendment to promote vegetation establishment. Subsequently, this study was undertaken to (a) investigate the role of biological geotextiles in erosion control and (b) examine effects of organic amendments with stockpiled subsoil on tree growth and on ground vegetation cover. A waste-rock dump was graded to 33% slope and covered with a 70 cm layer of subsoil at the Amoma Pit of Newmont Ghana Gold Limited Ahafo-South project. To achieve theDesigning and implementing comprehensive reclamation programme during mine operations can minimize environmental damage and decrease potential legal liability. Although Regulation (23) of the Ghana Environmental Assessment Regulation (1999) requires mine proponents to have plans for reclamation, it has been revealed most degraded mine-sites have not been reclaimed. Even in cases where some mining companies made reclamation attempts, such efforts could not produce any favourable outcome due to the failure in adopting such best reclamation management practices as slope stabilization and substrate amendment to promote vegetation establishment. Subsequently, this study was undertaken to (a) investigate the role of biological geotextiles in erosion control and (b) examine effects of organic amendments with stockpiled subsoil on tree growth and on ground vegetation cover. A waste-rock dump was graded to 33% slope and covered with a 70 cm layer of subsoil at the Amoma Pit of Newmont Ghana Gold Limited Ahafo-South project. To achieve the first objective, two kinds of biological geotextiles; Elephant-grass mat and “York” mat, were used with bare ground as control, in a randomized block design with two replications each. Mat performance against erosion was expressed as a percentage from the total sediment yield. Results showed both the Elephant-grass mat and the York mat significantly (p < 0.05) reduced soil loss by 56.6% and 97.3%, respectively, compared to the control. The mats acted as cover and protected the graded mine-slope against erosion and allowed vegetation to establish and grow through them. Two experimental plots (24 × 15 m) were established on a different portion of the waste-rock dump for the second objective. The treatments, manure (23 t ha-1) and control (no manure), were applied, followed by seeding of Cowpea (Vigna unguiculata) and planting of potted-seedlings of five forest-tree species. The Laser-point-quadrat method was used to estimate ground vegetation cover, whereas erosion was visually observed. Diameter and height data of the planted trees were collected. The results indicated the manure had significant positive influence on tree growth and on ground vegetation cover which facilitated superior soil stabilization, compared to the control. Manure supplied sufficient N to overcome N deficiency of the subsoil and additionally increased soil organic matter that boosted microbial activity and mineralization. The findings of the study highlight the urgent need of implementing best reclamation management practices in protecting the environment and securing successful reclamation during mine operations in Ghana. The achievement of this will promote responsible mining and further contribute to Ghanaians’ acceptability of mining as a sustainable developmental land use activity, rather than as a curse.show moreshow less
  • Die Planung und Umsetzung umfassender Rekultivierungsprogramme während bergbaulicher Tätigkeit kann Schäden an der Umwelt sowie mögliche rechtliche Haftungen reduzieren. Obwohl die Regelung (23) der Ghanaischen Umweltprüfungsverordnung (1999) Bergbautreibende dazu verpflichtet Rekultivierungspläne vorzulegen, bleiben viele Bergbauflächen nichtrekultiviert. Auch in den Fällen, in denen Bergbauunternehmen Rekultivierungsversuche durchführten, blieb der Erfolg aufgrund von Fehlern bei der Umsetzung von Rekultivierungspraktiken zur Hangstabilisierung und Substratverbesserung aus. Diese Studie untersucht (a) biologische Geotextilien für den Erosionsschutz und (b) Auswirkungen organischer Bodenverbesserungsmittel auf das Baumwachstum und die Bodenvegetationsbedeckung. Auf einer Abraumhalde der Amoma-Grube wurde im Rahmen des Newmont Ghana Gold Limited Ahafo-South Projekts ein Hang mit einer Neigung von 33% mit einer 70 cm mächtigen Lage aus Unterbodenmaterial bedeckt. Für die erste Fragestellung wurden zwei biologische GeotextilienDie Planung und Umsetzung umfassender Rekultivierungsprogramme während bergbaulicher Tätigkeit kann Schäden an der Umwelt sowie mögliche rechtliche Haftungen reduzieren. Obwohl die Regelung (23) der Ghanaischen Umweltprüfungsverordnung (1999) Bergbautreibende dazu verpflichtet Rekultivierungspläne vorzulegen, bleiben viele Bergbauflächen nichtrekultiviert. Auch in den Fällen, in denen Bergbauunternehmen Rekultivierungsversuche durchführten, blieb der Erfolg aufgrund von Fehlern bei der Umsetzung von Rekultivierungspraktiken zur Hangstabilisierung und Substratverbesserung aus. Diese Studie untersucht (a) biologische Geotextilien für den Erosionsschutz und (b) Auswirkungen organischer Bodenverbesserungsmittel auf das Baumwachstum und die Bodenvegetationsbedeckung. Auf einer Abraumhalde der Amoma-Grube wurde im Rahmen des Newmont Ghana Gold Limited Ahafo-South Projekts ein Hang mit einer Neigung von 33% mit einer 70 cm mächtigen Lage aus Unterbodenmaterial bedeckt. Für die erste Fragestellung wurden zwei biologische Geotextilien (Matten aus Elefantengras sowie „York“-Matten) und eine Kontrollvariante mit unbedeckter Bodenoberfläche in einem randomisierten Blockversuch mit je zwei Wiederholungen der beiden Matten eingesetzt. Die Erosionsschutzwirkung der Matten wurde in Prozent des Gesamtsedimentabtrags ausgedrückt. Die Ergebnisse zeigten, dass sowohl die Elefantengrasmatten als auch die York-Matten den Bodenabtrag signifikant (p < 0,05) um jeweils 56,6% bzw. 97,3% im Vergleich zur Kontrolle reduzierten. Die Matten schützten den Haldenhang vor Erosion und erlaubten die Entwicklung und das Durchwachsen der Vegetation. Zwei Versuchsflächen (24 x 15 m) wurden auf der Abraumhalde für die zweite Fragestellung eingerichtet. Auf ihnen wurde Mist (23 t ha-1) ausgebracht und eine Kontrollvariante (ohne Mist) etabliert sowie Kuhbohnen (Vigna unguiculata) ausgesät und Setzlinge von fünf Waldbaumarten gepflanzt. Die Laserpunkt-Quadrat-Methode wurde genutzt, um den Deckungsgrad der Bodenvegetation zu schätzen und Erosionserscheinungen wurden visuell beobachtet. Durchmesser und Höhe der Bäume wurden gemessen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Mistzufuhr einen signifikanten positiven Einfluss auf Baumwachstum und Bodenvegetation hatte und damit zur Bodenstabilisierung beitrug. Der Mist stellte N bereit, um das N-Defizit des Unterbodenmaterials auszugleichen und erhöhte den Gehalt an organischer Bodensubstanz, was die mikrobielle Aktivität und die Mineralisation förderte. Die Studie zeigt den Bedarf für geeignete Rekultivierungsmaßnahmen für den Umweltschutz und zur Sicherstellung einer erfolgreichen Bergbaurekultivierung in Ghana. Damit wird ein verantwortlicher Bergbau gefördert sowie die Akzeptanz in der ghanaischen Bevölkerung für den Bergbau als eine nachhaltig Landnutzung und weniger als ein Fluch unterstützt.show moreshow less

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Metadaten
Author: Paul Kofi NsiahORCiD
URN:urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-49670
Referee / Advisor:Prof. Dr. Wolfgang Schaaf
Document Type:Doctoral thesis
Language:English
Year of Completion:2019
Date of final exam:2019/09/11
Release Date:2019/09/26
Tag:Bergbau; Bewährte Methoden für das Management der Rückgewinnung; Kompostierter Klärschlamm; Landrückgewinnung; Wiederherstellung von Ökosystemen
Best reclamation management; Composted sewage sludge; Ecosystem restoration; Land reclamation; Mining operation
GND Keyword:Ghana; Tagebau; Rekultivierung; Geotextilien
Institutes:Fakultät 2 Umwelt und Naturwissenschaften / FG Bodenschutz und Rekultivierung
Licence (German):Keine Lizenz vergeben. Es gilt das deutsche Urheberrecht.
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