Toxic Legacy—Environmental Impacts of Historic Metal Mining and Metallurgy in the Harz Region (Germany) at Local, Regional and Supra-Regional Levels
Abstract
1. Introduction
2. Geology and Mining History of the Harz Mountains
2.1. Geological Situation and Landscape
2.2. Mining History of the Harz Mountains
3. Technological Development of Mining and Extractive Metallurgy in the Harz Mountains
3.1. Early Activities
3.2. Medieval and Modern Activities
- Phase I: before 1450 (prehistoric and medieval mining).
- Phase II: 1451–1648 (first (early) modern mining phase).
- Phase III: 1649–1763 (second modern mining phase).
- Phase IV: 1764–1903 (early industrial mining).
3.3. Impact of Mining Activities on the Harz Forests
3.4. The Environmental Legacy of Technological Progress
4. Metal Ore Mining, Processing, Roasting and Smelting
4.1. Overview
4.2. Ore Processing and Disposal of Tailings
4.3. Roasting and Smelting
5. Impacts of Mining and Metallurgy on Environmental and Human Health
5.1. Effects on Landscape and Biota
5.2. “Hüttenkatze”
5.3. The Water Management System
5.4. Current Soil Contamination and Soil Planning Areas of the Harz Region
6. Conclusions and Outlook
Author Contributions
Funding
Data Availability Statement
Acknowledgments
Conflicts of Interest
References
- Iturrizaga, L. The Harz Mountains and the St. Andreasberg Mining District (Germany) as a Key Region for an Interdisciplinary Anthropocene Discourse. In Proceedings of the EGU General Assembly 2021, Online, 19–30 April 2021. [Google Scholar] [CrossRef]
- Masindi, V.; Muedi, K.L. Environmental contamination by heavy metals. In Heavy Metals; Saleh, H.E.-D.M., Aglan, R.F., Eds.; InTech Open: London, UK, 2018; pp. 115–133. [Google Scholar] [CrossRef]
- Ran, H.; Guo, Z.; Yi, L.; Xiao, X.; Zhang, L.; Hu, Z.; Li, C.; Zhang, Y. Pollution characteristics and source identification of soil metal(loid)s at an abandoned arsenic-containing mine, China. J. Hazard. Mater. 2021, 413, 125382. [Google Scholar] [CrossRef]
- Forghani Tehrani, G.; Rubinos, D.A.; Kelm, U.; Ghadimi, S. Environmental and human health risks of potentially harmful elements in mining-impacted soils: A case study of the Angouran Zn-Pb mine, Iran. J. Environ. Manag. 2023, 334, 117470. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
- Hughes, J.D. Environmental Problems of the Greeks and Romans: Ecology in the Ancient Mediterranean, 2nd ed.; Johns Hopkins University Press: Baltimore, MD, USA, 2014; ISBN 1-4214-1210-1. [Google Scholar]
- Manteca, J.-I.; Ros-Sala, M.; Ramallo-Asensio, S.; Navarro-Hervás, F.; Rodríguez-Estrella, T.; Cerezo-Andreo, F.; Ortiz-Menéndez, J.-E.; de-Torres, T.; Martínez-Andreu, M. Early metal pollution in southwestern Europe: The former littoral lagoon of El Almarjal (Cartagena mining district, S.E. Spain). A sedimentary archive more than 8000 years old. Environ. Sci. Pollut. Res. 2017, 24, 10584–10603. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
- McConnell, J.R.; Wilson, A.I.; Stohl, A.; Arienzo, M.M.; Chellman, N.J.; Eckhardt, S.; Thompson, E.M.; Pollard, A.M.; Steffensen, J.P. Lead pollution recorded in Greenland Ice indicates European emissions tracked plagues, wars, and imperial expansion during antiquity. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2018, 115, 5726–5731. [Google Scholar] [CrossRef]
- Robu, M.; Mirea, I.-C.; Veres, D.; Olive, S.; Vlaicu, M.; Telouk, P.; Martin, J.E. Earliest evidence for heavy metal pollution on wildlife in middle age Europe. Environ. Pollut. 2025, 368, 125766. [Google Scholar] [CrossRef]
- Santana, C.S.; Montalván Olivares, D.M.; Silva, V.H.C.; Luzardo, F.H.M.; Velasco, F.G.; Jesus, R.M. Assessment of water resources pollution associated with mining activity in a semi-arid region. J. Environ. Manag. 2020, 273, 111148. [Google Scholar] [CrossRef]
- Grattan, J.P.; Adams, R.B.; Friedman, H.; Gilbertson, D.D.; Haylock, K.I.; Hunt, C.O.; Kent, M. The first polluted river? Repeated copper contamination of fluvial sediments associated with late neolithic human activity in southern Jordan. Sci. Total Environ. 2016, 573, 247–257. [Google Scholar] [CrossRef]
- Macklin, M.G.; Thomas, C.J.; Mudbhatkal, A.; Brewer, P.A.; Hudson-Edwards, K.A.; Lewin, J.; Scussolini, P.; Eilander, D.; Lechner, A.; Owen, J.; et al. Impacts of metal mining on river systems: A global assessment. Science 2023, 381, 1345–1350. [Google Scholar] [CrossRef]
- Li, M.; Zhou, J.; Cheng, Z.; Ren, Y.; Liu, Y.; Wang, L.; Cao, L.; Shen, Z. Pollution levels and probability risk assessment of potential toxic elements in soil of Pb-Zn smelting areas. Environ. Geochem. Health 2024, 46, 165. [Google Scholar] [CrossRef]
- Geltner, G. Ecological impacts and environmental perceptions of mining in Europe, 1200–1550: Preliminary notes. Parergon 2023, 40, 157–180. [Google Scholar] [CrossRef]
- Iturrizaga, L.; Ließmann, W. Anthropogenic Landscape Transformations and Geomorphological Landform Assemblages in the Context of Historical Mining in the Harz Mountains (Germany): Case Study Sankt Andreasberg Mining District. In Proceedings of the EGU General Assembly 2024, Vienna, Austria, 14–19 April 2024. [Google Scholar] [CrossRef]
- Knolle, F.; Wegener, U.; Rupp, H. 6.000 Jahre Umweltfolgen der Harzer Montanwirtschaft. In Das reichste Erz—Im UNESCO-Weltkulturerbe Rammelsberg: Exkursionsführer und Veröffentlichungen der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften, 265; Stedingk, K., Kleeberg, K., Großewinkelmann, J., Eds.; Mecke Druck und Verlag: Duderstadt, Germany, 2020; pp. 121–147. ISBN 978-3-86944-203-7. [Google Scholar]
- Boehnert, S.; Ruiz Soto, S.; Fox, B.R.S.; Yokoyama, Y.; Hebbeln, D. Historic development of heavy metal contamination into the firth of Thames, New Zealand. Geo-Mar. Lett. 2020, 40, 149–165. [Google Scholar] [CrossRef]
- Boxberg, F.; Asendorf, S.; Bartholomä, A.; Schnetger, B.; Lange, W.P.; Hebbeln, D. Historical anthropogenic heavy metal input to the south-eastern North Sea. Geo-Mar. Lett. 2020, 40, 135–148. [Google Scholar] [CrossRef]
- Ludolphy, C.; Kierdorf, U.; Kierdorf, H. Antlers of European roe deer (Capreolus capreolus) as monitoring units to assess lead pollution in a floodplain contaminated by historical metal ore mining, processing, and smelting in the Harz Mountains, Germany. Environ. Pollut. 2022, 302, 119080. [Google Scholar] [CrossRef]
- Macklin, M.G.; Hudson-Edwards, K.A.; Dawson, E.J. The significance of pollution from historic metal mining in the Pennine orefields on river sediment contaminant fluxes to the North Sea. Sci. Total Environ. 1997, 194–195, 391–397. [Google Scholar] [CrossRef]
- Steingräber, L.F.; Ludolphy, C.; Metz, J.; Germershausen, L.; Kierdorf, H.; Kierdorf, U. Heavy metal concentrations in floodplain soils of the Innerste river and in leaves of wild blackberries (Rubus fruticosus L. agg.) growing within and outside the floodplain: The legacy of historical mining activities in the Harz Mountains (Germany). Environ. Sci. Pollut. Res. 2022, 29, 22469–22482. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
- Strieker, S.; Radon, K.; Forster, F.; Örnek, Ö.K.; Wengenroth, L.; Schmotz, W.; Sonnemann, F.; Hoopmann, M.; Hepp, M.; Nowak, D.; et al. Biomonitoring of lead in blood of children living in a former mining area in Lower Saxony, Germany. Environ. Sci. Pollut. Res. 2024, 31, 29971–29978. [Google Scholar] [CrossRef]
- Woo, J.-S.; Choi, M.-S.; Song, Y.-H. Spatio-temporal accumulation and sources of anthropogenic Pb in Ulleung basin sediments, East/Japan Sea, based on stable Pb isotope ratios. Environ. Sci. Pollut. Res. 2023, 30, 89442–89458. [Google Scholar] [CrossRef]
- Brännvall, M.-L.; Bindler, R.; Renberg, I.; Emteryd, O.; Bartnicki, J.; Billström, K. The medieval metal industry was the cradle of modern large-scale atmospheric lead pollution in northern Europe. Environ. Sci. Technol. 1999, 33, 4391–4395. [Google Scholar] [CrossRef]
- Hong, S.; Candelone, J.-P.; Patterson, C.C.; Boutron, C.F. Greenland Ice evidence of hemispheric lead pollution two millennia ago by Greek and Roman civilizations. Science 1994, 265, 1841–1843. [Google Scholar] [CrossRef]
- McConnell, J.R.; Chellman, N.J.; Wilson, A.I.; Stohl, A.; Arienzo, M.M.; Eckhardt, S.; Fritzsche, D.; Kipfstuhl, S.; Opel, T.; Place, P.F.; et al. Pervasive arctic lead pollution suggests substantial growth in medieval silver production modulated by plague, climate, and conflict. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2019, 116, 14910–14915. [Google Scholar] [CrossRef]
- Shotyk, W.; Weiss, D.; Appleby, P.G.; Cheburkin, A.K.; Frei, R.; Gloor, M.; Kramers, J.D.; Reese, S.; Van Der Knaap, W.O. History of atmospheric lead deposition since 12,370 (14)C Yr BP from a peat bog, Jura Mountains, Switzerland. Science 1998, 281, 1635–1640. [Google Scholar] [CrossRef]
- Silva-Sánchez, N.; Armada, X.-L. Environmental impact of Roman mining and metallurgy and its correlation with the archaeological evidence: A European perspective. Environ. Archaeol. 2023, 1–25. [Google Scholar] [CrossRef]
- Longman, J.; Veres, D.; Ersek, V.; Tamas, C.G.; Haliuc, A.; Magyari, E.; Gogaltan, F.; Panajiotidis, S.; Papadopoulou, M. Central-eastern Europe as a centre of middle ages extractive metallurgy. J. Archaeol. Sci. 2024, 172, 106093. [Google Scholar] [CrossRef]
- Makra, L.; Brimblecombe, P. Selections from the history of environmental pollution, with special attention to air pollution. Part 1. Int. J. Environ. Pollut. 2004, 22, 641. [Google Scholar] [CrossRef]
- Nriagu, J.O. Occupational exposure to lead in ancient times. Sci. Total. Environ. 1983, 31, 105–116. [Google Scholar] [CrossRef]
- Caito, S.; Lopes, A.C.B.A.; Paoliello, M.M.B.; Aschner, M. Toxicology of lead and its damage to mammalian organs. In Lead—Its Effects on Environment and Health; Sigel, A., Sigel, H., Sigel, R.K.O., Eds.; De Gruyter: Berlin, Germany, 2017; pp. 501–534. ISBN 978-3-11-043433-0. [Google Scholar]
- Collin, M.S.; Venkatraman, S.K.; Vijayakumar, N.; Kanimozhi, V.; Arbaaz, S.M.; Stacey, R.G.S.; Anusha, J.; Choudhary, R.; Lvov, V.; Tovar, G.I.; et al. Bioaccumulation of lead (Pb) and its effects on human: A review. J. Hazard. Mater. Adv. 2022, 7, 100094. [Google Scholar] [CrossRef]
- Hernberg, S. Lead poisoning in a historical perspective. Am. J. Ind. Med. 2000, 38, 244–254. [Google Scholar] [CrossRef]
- Pattee, O.; Pain, D. Lead in the Environment. In Handbook of Ecotoxicology, 2nd ed.; Hoffman, D., Rattner, B., Allen Burton, G., Jr., Cairns, J., Jr., Eds.; CRC Press: Boca Raton, FL, USA, 2002; ISBN 978-1-56670-546-2. [Google Scholar]
- Zulfiqar, U.; Farooq, M.; Hussain, S.; Maqsood, M.; Hussain, M.; Ishfaq, M.; Ahmad, M.; Anjum, M.Z. Lead toxicity in plants: Impacts and remediation. J. Environ. Manag. 2019, 250, 109557. [Google Scholar] [CrossRef]
- Ma, W.-C. Lead in mammals. In Environmental Contaminants in Biota: Interpreting Tissue Concentrations, 2nd ed.; Beyer, W.N., Meador, J.P., Eds.; CRC Press: Boca Raton, FL, USA, 2011; pp. 595–607. ISBN 978-1-4200-8405-4. [Google Scholar]
- Ewers, U.; Schlipköter, H.W. Lead. In Metals and Their Compounds in the Environment: Occurrence, Analysis, and Biological Relevance; Merian, E., Ed.; VCH: Weinheim, Germany, 1991; ISBN 978-3-527-26521-3. [Google Scholar]
- Greenwood, N.N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements, 2nd ed.; Elsevier-Butterworth-Heinemann: Amsterdam, The Netherlands, 1997; ISBN 978-0-7506-3365-9. [Google Scholar]
- Åberg, G.E. Tracing pollution and its sources with isotopes. Water Air Soil Pollut. 2001, 130, 1577–1582. [Google Scholar] [CrossRef]
- Durali-Mueller, S.; Brey, G.P.; Wigg-Wolf, D.; Lahaye, Y. Roman lead mining in Germany: Its origin and development through time deduced from lead isotope provenance studies. J. Archaeol. Sci. 2007, 34, 1555–1567. [Google Scholar] [CrossRef]
- Farmer, J.G.; MacKenzie, A.B.; Moody, G.H. Human teeth as historical biomonitors of environmental and dietary lead: Some lessons from isotopic studies of 19th and 20th century archival material. Environ. Geochem. Health 2006, 28, 421–430. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
- Komárek, M.; Ettler, V.; Chrastný, V.; Mihaljevic, M. Lead isotopes in environmental sciences: A review. Environ. Int. 2008, 34, 562–577. [Google Scholar] [CrossRef]
- Monna, F.; Hamer, K.; Lévêque, J.; Sauer, M. Pb isotopes as a reliable marker of early mining and smelting in the northern Harz province (Lower Saxony, Germany). J. Geochem. Explor. 2000, 68, 201–210. [Google Scholar] [CrossRef]
- Ali, H.; Khan, E.; Ilahi, I. Environmental chemistry and ecotoxicology of hazardous heavy metals: Environmental persistence, toxicity, and bioaccumulation. J. Chem. 2019, 2019, 6730305. [Google Scholar] [CrossRef]
- Briffa, J.; Sinagra, E.; Blundell, R. Heavy metal pollution in the environment and their toxicological effects on humans. Heliyon 2020, 6, e04691. [Google Scholar] [CrossRef]
- Proshad, R.; Kormoker, T.; Mursheed, N.; Islam, M.; Bhuyan, I.; Islam, S.; Mithu, T.N. Heavy metal toxicity in agricultural soil due to rapid industrialization in Bangladesh: A review. Int. J. Adv. Geosci. 2018, 6, 83. [Google Scholar] [CrossRef]
- Knolle, F.; Oesterreich, B.; Schulz, R.; Wrede, V. Der Harz: Geologische Exkursionen, 1st ed.; Perthes Exkursionsführer; Perthes: Gotha, Germany, 1997; ISBN 978-3-623-00659-8. [Google Scholar]
- Ließmann, W. Historischer Bergbau Im Harz, 3rd ed.; Springer: Berlin/Heidelberg, Germany, 2010; ISBN 978-3-540-31327-4. [Google Scholar]
- Mohr, K. Geologie und Minerallagerstätten des Harzes, 2nd ed.; Schweizerbart: Stuttgart, Germany, 1993; ISBN 978-3-510-65154-2. [Google Scholar]
- Linnemann, U.; Zweig, M.; Zieger-Hofmann, M.; Vietor, T.; Zieger, J.; Haschke, J.; Gärtner, A.; Mende, K.; Krause, R.; Knolle, F. The Harz Mountains (Germany)—Cadomia meets Avalonia and Baltica: U–Pb ages of detrital and magmatic zircon as a key for the decoding of Pangaea’s central suture. Geol. Soc. Spec. Publ. 2024, 542, 403–431. [Google Scholar] [CrossRef]
- Hoppe, O. Die Bergwerke, Aufbereitungsanstalten und Hütten im Ober—Und Unterharz; Grosse: Clausthal, Germany, 1883. [Google Scholar]
- Holm, K.; Wüstemann, O. Gewässer. In Der Hochharz—Vom Brocken bis in das nördliche Vorland. Landschaften in Deutschland, Band 73; Brückner, J., Denecke, D., Porada, H.T., Wegener, U., Eds.; Böhlau Verlag: Köln/Weimar, Germany, 2016; pp. 37–43. ISBN 978-3-412-20467-9. [Google Scholar]
- Matschullat, J.; Malessa, V. Naturräumliche Grundlagen, eine Einführung. In Gefahr für Ökosysteme und Wasserqualität: Ergebnisse Interdisziplinärer Forschung im Harz; Matschullat, J., Schneider, J., Heinrichs, H., Ulrich, B., Eds.; Springer: Berlin/Heidelberg, Germany, 1994; pp. 26–28. [Google Scholar] [CrossRef]
- Large, D.; Walcher, E. The Rammelsberg massive sulphide Cu-Zn-Pb-Ba-deposit, Germany: An example of sediment-hosted, massive sulphide mineralisation. Miner. Deposita. 1999, 34, 522–538. [Google Scholar] [CrossRef]
- Dobler, L. Der Einfluß der Bergbaugeschichte im Ostharz auf die Schwermetalltiefengradienten in historischen Sedimenten und die fluviale Schwermetalldispersion in den Einzugsgebieten von Bode und Selke im Harz. Doctoral Thesis, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Halle, Germany, 1999. [Google Scholar]
- Bartels, C.; Fessner, M.; Klappauf, L.; Linke, F.-A. Kupfer, Blei und Silber aus dem Goslarer Rammelsberg von den Anfängen bis 1620: Die Entwicklung des Hüttenwesens von den frühmittelalterlichen Schmelzplätzen im Wald bis zur Metallerzeugung in großem Maßstab am Beginn des 17. Jahrhunderts nach den archäologischen und schriftlichen Quellen; Montanregion Harz; Deutsches Bergbau-Museum: Bochum, Germany, 2007; ISBN 978-3-937203-29-4. [Google Scholar]
- Segers-Glocke, C.; Witthöft, H. (Eds.) Aspects of Mining and Smelting in the Upper Harz Mountains (up to the 13th/14th Century)—in the Early Times of a Developing European Culture and Economy; Scripta Mercaturae Verlag: St. Katharinen, Germany, 2000; Volume 22, ISBN 978-3-89590-101-0. [Google Scholar]
- Flindt, S.; Hummel, S. Rätsel Lichtensteinhöhle. Eine Großfamilie aus der Bronzezeit; WBG Theiss: Darmstadt, Germany, 2021; ISBN 978-3806243642. [Google Scholar]
- Deicke, M. Mining heritage in Germany: Mining and smelting in the Harz Mountains a never-ending environmental story. In Sustainable Mining and Environment: A German-Latin American Perspective; Breitkreuz, C., Drebenstedt, C., Eds.; Freiberger Forschungshefte C Geowissenschaften: Freiberg, Germany, 2009; Volume 523, pp. 71–78. ISBN 978-3-86012-359-1. [Google Scholar]
- Deicke, M.; Ruppert, H. Bergbau und Umweltgeschichte des Oberharzes. Jber. Mitt. Oberrhein. Geol. Ver. N.F. 2013, 95, 259–288. [Google Scholar]
- Klappauf, L. Spuren deuten—Frühe Montanwirtschaft im Harz. In Auf den Spuren einer frühen Industrielandschaft. Naturraum—Mensch—Umwelt im Harz; Arbeitshefte zur Denkmalpflege in Niedersachsen; CW Niemeyer Buchverlag GmbH: Hameln, Germany, 2000; Volume 21, pp. 19–27. [Google Scholar] [CrossRef]
- Klappauf, L. Studies of the development and structure of early metal production. In Aspects of Mining and Smelting in the Upper Harz Mountains (up to the 13th/14th Century)—in the Early Times of a Developing European Culture and Economy; Segers-Glocke, C., Witthöft, H., Eds.; Scripta Mercaturae Verlag: St. Katharinen, Germany, 2000; Volume 22, pp. 1–29. [Google Scholar]
- Stedingk, K.; Ließmann, W.; Bode, R. Harz: Bergbaugeschichte, Mineralienschätze, Fundorte; Bode Verlag GmbH: Salzhemmendorf, Germany, 2016; ISBN 978-3-942588-16-4. [Google Scholar]
- Rettich, M. Das Buch vom Bergwerk; Oetinger: Hamburg, Germany, 2001; ISBN 978-3-7891-4604-6. [Google Scholar]
- Bartels, C. The production of silver, copper, and lead in the Harz Mountains from late medieval times to the onset of industrialization. In Materials and Expertise in Early Modern Europe: Between Market and Laboratory; University of Chicago Press: Chicago, IL, USA, 2010; pp. 71–100. ISBN 978-0226439686. [Google Scholar]
- Bartels, C. Der Bergbau—Ein Überblick. In Auf den Spuren einer Frühen Industrielandschaft: Naturraum–Mensch–Umwelt im Harz; Arbeitshefte zur Denkmalpflege in Niedersachsen; CW Niemeyer Buchverlag GmbH: Hameln, Germany, 2000; Volume 21, pp. 106–111. [Google Scholar] [CrossRef]
- Asmus, B. Medieval Copper Smelting in the Harz Mountains, Germany; Montanregion Harz; Deutsches Bergbau-Museum: Bochum, Germany, 2012; Volume 10. [Google Scholar]
- Malessa, V. Waldgeschichte des Harzes vom 10. bis 19. Jahrhundert. In Gefahr für Ökosysteme und Wasserqualität: Ergebnisse interdisziplinärer Forschung im Harz; Matschullat, J., Schneider, J., Heinrichs, H., Ulrich, B., Eds.; Springer: Berlin/Heidelberg, Germany, 1994; pp. 37–39. [Google Scholar] [CrossRef]
- Bartels, C. Vom frühzeitlichen Montangewerbe zur Bergbauindustrie. Erzbergbau im Oberharz 1635–1866. Veröffentl. Deut. Bergbaumuseum Boch. 1992, 54, 20–23. [Google Scholar]
- Oberharzer Geschichts—Und Museumsverein. Der Historische Oberharzer Bergbau und seine Wasserwirtschaft. Ein Überblick; Oberharzer Geschichts—Und Museumsverein: Clausthal-Zellerfeld, Germany, 1990. [Google Scholar]
- Hettwer, K.; Deicke, M.; Ruppert, H. Fens in karst sinkholes—Archives for long lasting ‘immission’ chronologies. Water Air Soil Pollut. 2003, 149, 363–384. [Google Scholar] [CrossRef]
- Kempter, H.; Frenzel, B. The impact of early mining and smelting on the local tropospheric aerosol detected in ombrotrophic peat bogs in the Harz, Germany. Water Air Soil Pollut. 2000, 121, 93–108. [Google Scholar] [CrossRef]
- Deicke, M. Findings concerning the environmental history of the Harz Mountains and the utilisation of mineral resources. In Aspects of Mining and Smelting in the Upper Harz Mountains (up to the 13th/14th Century)—In the Early Times of a Developing European Culture and Economy; Segers-Glocke, C., Witthöft, H., Eds.; Scripta Mercaturae Verlag: St. Katharinen, Germany, 2000; Volume 22, pp. 66–78. [Google Scholar]
- Hillebrecht, M.-L. Der Wald als Energielieferant für das Berg—Und Hüttenwesen. In Auf den Spuren einer frühen Industrielandschaft. Naturraum—Mensch—Umwelt im Harz; Arbeitshefte zur Denkmalpflege in Niedersachsen; CW Niemeyer Buchverlag GmbH: Hameln, Germany, 2000; Volume 21, pp. 83–95. [Google Scholar] [CrossRef]
- Hillebrecht, M.-L. Energiegewinnung auf Kosten der Umwelt. Berichte zur Denkmalpfl. Niedersachs. 1989, 9, 80–85. [Google Scholar]
- Stedingk, K.; Mueller, A. Der Rammelsberg—Die reichste deutsche Buntmetall-Erzlagerstätte. In Das reichste Erz—Im UNESCO-Weltkulturerbe Rammelsberg: Exkursionsführer und Veröffentlichungen der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften, 265; Stedingk, K., Kleeberg, K., Großewinkelmann, J., Eds.; Mecke Druck und Verlag: Duderstadt, Germany, 2020; pp. 25–46. ISBN 978-3-86944-203-7. [Google Scholar]
- Frenzel, B.; Kempter, H. Der Einfluss von Erzbergbau und Erzverhüttung auf die Umweltbedingungen des Harzes in der Vergangenheit. In Auf den Spuren einer frühen Industrielandschaft: Naturraum–Mensch–Umwelt im Harz; Arbeitshefte zur Denkmalpflege in Niedersachsen; CW Niemeyer Buchverlag GmbH: Hameln, Germany, 2000; Volume 21, pp. 72–77. [Google Scholar] [CrossRef]
- Willerding, U. Die Landschaft Harz. In Auf den Spuren einer frühen Industrielandschaft. Naturraum—Mensch—Umwelt im Harz; Arbeitshefte zur Denkmalpflege in Niedersachsen; CW Niemeyer Buchverlag GmbH: Hameln, Germany, 2000; Volume 21, pp. 47–54. [Google Scholar] [CrossRef]
- Biringuccio, V. De La Pirotechnia; Venturino Roffinello: Venice, Italy, 1540. [Google Scholar]
- Borg, G.; Piestrzyński, A.; Bachmann, G.H.; Püttmann, W.; Walther, S.; Fiedler, M. An overview of the European Kupferschiefer deposits. Econ. Geol. Spec. Pub. 2012, 16, 455–486. [Google Scholar] [CrossRef]
- Dobler, L. Schwermetalltiefengradienten in Auensedimenten der Selke als Ausdruck der historischen Montanwirtschaft im Ostharz. Hercynia N.F. 2001, 34, 171–186. [Google Scholar] [CrossRef]
- Bachmann, H.-G. Zur Metallerzeugung im Harz während des Früh—Und Hochmittelalters. In Auf den Spuren einer frühen Industrielandschaft. Naturraum—Mensch—Umwelt im Harz; Arbeitshefte zur Denkmalpflege in Niedersachsen; CW Niemeyer Buchverlag GmbH: Hameln, Germany, 2000; Volume 21, pp. 129–139. [Google Scholar] [CrossRef]
- Agricola, G. De Re Metallica Libri XII. Basel, 1556. Translated from the First Latin Edition of 1556 by H. C. Hoover and L. H. Hoover, 3rd ed.; Dover Publications, Inc.: New York, NY, USA, 1950; ISBN 3-423-06086-7. [Google Scholar]
- Ercker, L. Aula Subterranea. Domina Dominantium Subdita Subditorum; Das ist: Untererdische Hofhaltung, Ohne welche weder die Herren regiren/noch die Unterthanen gehorchen können; Johann David Zunners: Franckfurt, Germany, 1684. [Google Scholar]
- Ercker, L. Beschreibung: Allerfürnemisten Mineralischen Ertzt Vnnd Berckwercksarten; Schwartz: Prag, Czechia, 1574. [Google Scholar]
- Löhneyß, G.E. Bericht vom Bergwerck, Wie Man Dieselben Bawen und in Guten Wolstande Bringen Sol, Sampt Allen Dazu Gehörigen Arbeiten, Ordnung und Rechtlichen Processen; Zellerfeld, Germany, 1617. [Google Scholar]
- Steinsiek, P.M. Determinanten der Waldentwicklung im Westharz (16–18. Jahrhundert). Nieders. Jahrb. Landesgesch. 2008, 80, 117–180. [Google Scholar]
- Sievers, T.; Knolle, F. Die Reparationshiebe der Engländer in den Wäldern des Westharzes nach 1945. Unser Harz 2010, 58, 86–89. [Google Scholar]
- Aßmann, M.; Böckmann, T.; Fenner, S.; Hauskeller, H.-M.; Kleinschmit, W.; Meyer, P.; Overbeck, M.; Pampe, A.; Petereit, A.; Schröder, M.; et al. 25 Jahre Ökologische Waldentwicklung in den niedersächsischen Landesforsten—Eine Bilanz. Aus Dem Wald.—Schriftenreihe Wald. Niedersachs. 2016, 60, 1–88. [Google Scholar]
- Ernst, W.H.O.; Knolle, F.; Kratz, S.; Schnug, E. Aspects of ecotoxicology of heavy metals in the Harz region—A guided excursion. Landbauforsch. Völkenrode 2004, 2, 53–71. [Google Scholar]
- Hellwig, M. Die Schwermetallbelastungen und die Schwermetallvegetation im Innerstetal. Ber. Naturhist. Ges. Hann. 2002, 144, 3–21. [Google Scholar]
- Knolle, F. Schwermetallflora, Pochsand und Haldensanierung—Zur Umweltgeschichte des Zellbachtals und der Bleihütte Clausthal. Unser Harz 2013, 61, 103–107. [Google Scholar]
- Haaszio, S.; Werth, K.; Tebbe, J. Sanierung Pochsandhalde Zellerfelder Tal, Planung und Ausführung eines 1:2 geneigten Oberflächenabdichtungssystems unter Einsatz von hochzugfesten Geogittern. In Tagungsband 7. Leipziger Deponiefachtagung; Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur: Leipzig, Germany, 2011; pp. 91–105. [Google Scholar]
- Fytianos, K.F. Untersuchungen auf Schwermetalle in Fliessgewässern und Flussedimenten des West-Harzes. Doctoral Thesis, University of Göttingen, Göttingen, Germany, 1978. [Google Scholar]
- Gäbler, H.-E.; Schneider, J. Assessment of heavy-metal contamination of floodplain soils due to mining and mineral processing in the Harz Mountains, Germany. Environ. Geol. 2000, 39, 774–782. [Google Scholar] [CrossRef]
- Knolle, F. Das kontaminierte Welterbe—Umweltfolgen von über 3000 Jahren Bergbau und Hüttenwesen im Harz. In Tagungsband 25. Internationaler Bergbau- & Montanhistorik-Workshop Goslar-Rammelsberg; Papierflieger Verlag: Clausthal-Zellerfeld, Germany, 2024; pp. 137–144. [Google Scholar]
- Knolle, F. Harzbürtige Schwermetallkontaminationen in den Flußgebieten von Oker, Innerste, Leine und Aller. Beitr. Naturkd. Nieders. 1989, 42, 53–60. [Google Scholar]
- Merkel, D.; Köster, W. Schwermetallgehalte von Grünlandböden in der Oker—Und Alleraue. Landwirtsch. Forsch. 1981, Sonderheft 37, 556–563. [Google Scholar]
- Meyer, G.F.W. Beiträge zur chorographischen Kenntnis des Flußgebietes der Innerste in den Fürstenthümern Grubenhagen und Hildesheim mit besonderer Rücksicht auf die Veränderungen, die durch diesen Strom in der Beschaffenheit des Bodens und in der Vegetation bewirkt worden sind. Erste Anlage zur Flora des Königreiches Hannover. Die Verheerungen der Innerste im Fürstenthume Hildesheim nach ihrer Beschaffenheit ihren Wirkungen und ihren Ursachen betrachtet, Nebst Vorschlägen zu ihrer Verminderung und zur Wiederherstellung des versandeten Terrains; 2 Parts; Göttingen, Germany, 1822. [Google Scholar]
- Steingräber, L.F.; Ludolphy, C.; Metz, J.; Kierdorf, H.; Kierdorf, U. Uptake of lead and zinc from soil by blackberry plants (Rubus fruticosus L. agg.) and translocation from roots to leaves. Environ. Adv. 2022, 9, 100313. [Google Scholar] [CrossRef]
- Knolle, F. Giftige Grüße aus Leine, Aller und Weser—Schwermetalle vom Harz bis in die Nordsee. Waterkant 2001, 16, 27–29. [Google Scholar]
- Bartels, C. Medieval and modern mining in the Harz Mountains and its impact on the environment. Naturwissenschaften 1996, 83, 483–491. [Google Scholar] [CrossRef]
- Vergilio, C.D.S.; Lacerda, D.; Oliveira, B.C.V.; Sartori, E.; Campos, G.M.; Pereira, A.L.d.S.; Aguiar, D.B.; Da Souza, T.S.; Almeida, M.G.; Thompson, F.; et al. Metal concentrations and biological effects from one of the largest mining disasters in the world (Brumadinho, Minas Gerais, Brazil). Sci. Rep. 2020, 10, 5936. [Google Scholar] [CrossRef]
- Cheng, D.; Cui, Y.; Li, Z.; Iqbal, J. Watch out for the tailings pond, a sharp edge hanging over our heads: Lessons learned and perceptions from the Brumadinho tailings dam failure disaster. Remote Sens. 2021, 13, 1775. [Google Scholar] [CrossRef]
- Turner, J.N.; Brewer, P.A.; Macklin, M.G. Fluvial-controlled metal and as mobilisation, dispersal and storage in the Río Guadiamar, SW Spain and its implications for long-term contaminant fluxes to the Doñana wetlands. Sci. Total Environ. 2008, 394, 144–161. [Google Scholar] [CrossRef]
- Bartels, C. Montani and Silvani in the Harz Mountains: Medieval and early mining and its impact on the environment. In Mining, Smelting and Forest Utilisation in the Middle Ages: Effects on Humans and the Environment; Results of An International Workshop; Jockenhövel, A., Ed.; Vierteljahrschrift für Sozial—Und Wirtschaftsgeschichte Beihefte; Steiner: Stuttgart, Germany, 1996; Volume 121, pp. 112–127. ISBN 978-3-515-06644-0. [Google Scholar]
- Schreck, P. Flue dust from copper shale smelting in central Germany: Environmental Pollution and its prevention. In Proceedings of the International Mine Water Association Congress, Sevilla, Spain, 1999; FRASA Ingenieros Consultatores: Sevilla, Spain, 1999; Volume 1, pp. 163–167. [Google Scholar]
- Asmussen, T. Spirited metals and the oeconomy of resources in early modern European mining. Earth Sci. Hist. 2020, 39, 371–388. [Google Scholar] [CrossRef]
- Gatterer, C.W.J. Anleitung den Harz und Andere Bergwerke mit Nuzen zu Bereisen; Vandenhoeck: Göttingen, Germany, Part 1, 1785; Part 2, 1786; Part 3, 1790.
- Haarstick, E.O. Bleivergiftung bei Pferden und Rindern im Tale der Innerste. Doctoral Thesis, Universität Bern, Bern, Switzerland, 1910. [Google Scholar]
- Knolle, F. Data on lead poisoning in horses in the valley of the river Innerste (Unpublished data).
- Knolle, F.; Knolle, F. Vogel—Und Säugetierverluste durch Umweltbelastungen im Gebiet des Harzes. Vogelk. Ber. Niedersachs. 1983, 15, 47–49. [Google Scholar]
- Knolle, F.; Ernst, W.H.O.; Dierschke, H.; Becker, T.; Kison, H.-U.; Kratz, S.; Schnug, E. Schwermetallvegetation, Bergbau und Hüttenwesen im westlichen GeoPark Harz—Eine ökotoxikologische Exkursion. Braunschweiger Naturkundl. Schr. 2011, 10, 1–44. [Google Scholar]
- Böttcher, G.; Heinrichs, H. Wechselwirkung zwischen Festphasen und Lösungen in Bodenprofilen. In Gefahr für Ökosysteme und Wasserqualität: Ergebnisse interdisziplinärer Forschung im Harz; Matschullat, J., Schneider, J., Heinrichs, H., Ulrich, B., Eds.; Springer: Berlin/Heidelberg, Germany, 1994; pp. 123–161. [Google Scholar] [CrossRef]
- Stock, R. Waldschäden in Fichtenbeständen des Westharzes. In Gefahr für Ökosysteme und Wasserqualität: Ergebnisse interdisziplinärer Forschung im Harz; Matschullat, J., Schneider, J., Heinrichs, H., Ulrich, B., Eds.; Springer: Berlin/Heidelberg, Germany, 1994; pp. 83–98. [Google Scholar] [CrossRef]
- Rettstadt, G. Über Die Einwirkung des Rauches der Silberhütten auf die Waldbäume und den Forstbetrieb. Allg. Forst. Jagdz. 1845, 132–140. [Google Scholar]
- Schroeder, J.v.; Reuss, C. Die Beschädigung der Vegetation durch Rauch und die Oberharzer Hüttenrauchschäden; Paul Parey: Berlin, Germany, 1883. [Google Scholar]
- Prell, H. Die Schädigung der Tierwelt durch die Fernwirkungen von Industrieabgasen. Arch. Gewerbepathol. Gewerbehyg. 1937, 7, 656–670. [Google Scholar] [CrossRef]
- Ließmann, W. Giftmehl aus dem Oberharz—Zur Produktion von Arsenik auf der St. Andreasberger Silberhütte im 19. Jahrhundert. In Industry and People in Southern Lower Saxony—From the 18th to the 20th Century; Schlegel, B., Ed.; Schriftenreihe der Arbeitsgemeinschaft Südniedersächsischer Heimatfreunde e.V.; Mecke Druck und Verlag: Duderstadt, Germany, 2003; Volume 16, pp. 148–163. ISBN 3-936617-13-9. [Google Scholar]
- Tolle, K.A. Die Lage der Berg—Und Hüttenarbeiter im Oberharze unter Berücksichtigung der geschichtlichen Entwicklung der gesammten Bergarbeiter-Verhältnisse und des Knappschaftswesens in Deutschland; Puttkammer & Mühlbrecht: Berlin, Germany, 1892. [Google Scholar]
- Balck, F. Wasserkraftmaschinen für den Bergbau im Harz. Frühneuzeitliche Spuren und deren Deutung am Beispiel der Grube Thurm Rosenhof und ausgewählter Anlagen. Habilitation Thesis, Technical University Clausthal, Clausthal, Germany, 1999. [Google Scholar]
- Bundesamt für Justiz. Bundes-Bodenschutz-und Altlastenverordnung (BBodSchV); Bundesgesetzblatt I S. 2598, 2716; 2021; p. 42. [Google Scholar]
- Grube, W.; Balck, T.; Türk, T. Bodenplanungsgebiet Innersteaue in Stadt und Landkreis Hildesheim. Ein Projektbericht über 10 Jahre Erfahrung mit einer 30 km2 großen Fläche. Bodenschutz 2018, 4, 120–128. [Google Scholar] [CrossRef]
- Landkreis Goslar. Bodenschutz und Bodenplanungsgebiet im Landkreis Goslar. Eine Information des Amtes für Wasser—Und Bodenschutz beim Landkreis Goslar; Goslar, Germany, 2004. [Google Scholar]
- Landkreis Goslar. Verordnung des “Bodenplanungsgebietes Harz im Landkreis Goslar” (BPG-VO); Goslar, Germany, 2023; p. 19. [Google Scholar]
- Hammerschmidt, U.; Fleer, M.; Evertsbusch, S. Dioxine und Furane in den Böden der Okeraue; Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie: Hannover, Germany, 2024; p. 13. [Google Scholar]
- Weber, R.; Girones, L.; Förstner, U.; Tysklind, M.; Laner, D.; Hollert, H.; Forter, M.; Vijgen, J. Review on the need for inventories and management of reservoirs of POPs and other persistent, bioaccumulating and toxic substances (PBTs) in the face of climate change. Environ. Sci. Eur. 2025, 37, 48. [Google Scholar] [CrossRef]
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Steingräber, L.F.; Knolle, F.; Kierdorf, H.; Ludolphy, C.; Kierdorf, U. Toxic Legacy—Environmental Impacts of Historic Metal Mining and Metallurgy in the Harz Region (Germany) at Local, Regional and Supra-Regional Levels. Environments 2025, 12, 215. https://doi.org/10.3390/environments12070215
Steingräber LF, Knolle F, Kierdorf H, Ludolphy C, Kierdorf U. Toxic Legacy—Environmental Impacts of Historic Metal Mining and Metallurgy in the Harz Region (Germany) at Local, Regional and Supra-Regional Levels. Environments. 2025; 12(7):215. https://doi.org/10.3390/environments12070215
Chicago/Turabian StyleSteingräber, Louisa Friederike, Friedhart Knolle, Horst Kierdorf, Catharina Ludolphy, and Uwe Kierdorf. 2025. "Toxic Legacy—Environmental Impacts of Historic Metal Mining and Metallurgy in the Harz Region (Germany) at Local, Regional and Supra-Regional Levels" Environments 12, no. 7: 215. https://doi.org/10.3390/environments12070215
APA StyleSteingräber, L. F., Knolle, F., Kierdorf, H., Ludolphy, C., & Kierdorf, U. (2025). Toxic Legacy—Environmental Impacts of Historic Metal Mining and Metallurgy in the Harz Region (Germany) at Local, Regional and Supra-Regional Levels. Environments, 12(7), 215. https://doi.org/10.3390/environments12070215