Salzbelastung von Objekten durch Deponierung oder Ausstellung im Museum

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Autor: Stefan Simon


Abstract[Bearbeiten]

Einleitung[Bearbeiten]

Auch die Umgebungsbedingungen innerhalb eines Museums bedeuten eine Belastung für die ausgestellten Objekte:

  • Luftverschmutzungen aus der Außenluft (z.B. SO2, NOx, O3 und Feinstaub) können mit den Objekten reagieren und die Bildung von schädlichen Salzen bewirken bzw. fördern
  • Besonderes Augenmerk muss aber auch lokalen Schadstoffquellen (z.B. aus Holzvitrinen) gewidmet werden, da durch Ausgasungen (volatile organic compounds, kurz: VOCs) ebenfalls eine Salzbildung (z.B. Formiate, Acetate und Folgeprodukte) bei den deponierten Museumsobjekten hervorgerufen werden kann.
Abbildung 1: Zinkmünze Kriegsgefangengeld mit Ausblühung, Foto: Rathgen-Forschungslabor,Berlin

Acetathaltige Salze werden bei gezielter Untersuchung im Hinblick auf dieses Schadensmerkmal in musealen Objekten häufig entdeckt. Betroffen sind hiervon sehr unterschiedliche Materialien, u. a. viele Metalle, Keramik, Kalkstein (einschließlich Muscheln etc.), Glas und Papier. Die wichtigste Ursache für die Bildung solcher Salze liegt in der Einwirkung von Essigsäure, die häufig in Vitrinen und Schränken im Vergleich zu typischer Außenluft extrem stark angereichert ist. Als Ursache für die enorm hohen Konzentrationen wurden eine Reihe verschiedener Quellen ausgemacht. Eine Zusammenstellung von Materialien, die flüchtige organische Verbindungen und insbesondere kurzkettige organische Säuren emittieren können, wurde von [Tetreault:1992]Titel: La mesure de l'acidité des produits volatils
Autor / Verfasser: Tétreault, Jean
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publiziert.

Die wichtigste Einzelquelle, das belegen viele Studien, ist aber das Holz, aus dem Schaukästen und Schränke zur Lagerung von Objekten angefertigt sind. Es ist lange bekannt, dass frisch gefällte Hölzer große Mengen an korrosiven Gasen freisetzen [Arni.etal:1965]Titel: The emission of corrosive vapours by wood. I. Survey of the acid-release properties of certain freshly felled hardwoods and softwoods
Autor / Verfasser: Arni, P.C.; Cochrane, G.C.; Gray, J.D.
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, [Arni.etal:1965b]Titel: The emission of corrosive vapours by wood. II. The analysis of the vapours emitted by certain freshly felled hardwoods and softwoods by gas chromatography and spectrophotometry
Autor / Verfasser: Arni, P.C.; Cochrane, G.C. andGray, J.D.
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). In einer umfangreichen Studie in verschiedenen nordamerikanischen und europäischen Museen haben [Grzywacz.etal:1994]Titel: Pollution monitoring in storage and display cabinets: Carbonyl pollutant levels in relation to artifact deterioration
Autor / Verfasser: Grzywacz, Cecily M.; Tennent, Norman H.
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) die Konzentrationen flüchtiger organischer Verbindungen einschließlich Ameisen- und Essigsäure in Vitrinen und Lagerschränken untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass auch in sehr alten Vitrinen nach einer Standzeit von bis zu 120 Jahren immer noch sehr hohe Schadstoffkonzentrationen auftreten. Demnach handelt es sich also bei den hohen Essigsäurekonzentrationen in Vitrinen keineswegs um ein kurzfristiges Problem, das sich lediglich auf eine anfängliche Ausdünstungsphase des Holzes beschränkt. Es ist vielmehr davon auszugehen, dass in einer großen Zahl von Schränken hohe Essigsäurekonzentrationen vorliegen, die zu äußerst unerwünschten Reaktion mit den darin aufbewahrten Objekten führen.

Holz und Holzprodukte wie Sperrholz, blockboard, medium board (wie Sundeala und Korlite) oder sog. medium density fibreboard (MDF) emittieren eine große Anzahl flüchtiger Bestandteile. Bis zu 200 verschiedene chemische Substanzen wurden nachgewiesen [Donetzhuber.etal:1976]Titel: Gas phase characterisation of wood, pulp and paper
Autor / Verfasser: Donetzhuber, A.; Johansson, K.; Sandstroem, C.
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. In abgeschlossenen Raumvolumina können die Konzentrationen der flüchtigen Komponenten korrosive Konzentrationen für bestimmte Materialien erreichen. Als besonders aggressiv erweisen sich die organischen Säuren auf Essigsäure- bzw. Ameisensäurebasis. Sperrholz und MDF enthalten häufig auch aus Klebstoffen frei gesetztes Formaldehyd (Methanal). Das Schadenspotential von Formaldehyd hängt stark von den oxidativen Umgebungsbedingungen ab und tritt gegenüber den Carboxylsäuren in den Hintergrund [Raychaudhuri.etal:2000]Titel: Formaldehyde oxidation and lead corrosion
Autor / Verfasser: Raychaudhuri, Michele R.; Brimblecomb, Peter
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.

Tatsächlich ist Essigsäure ein aggressiver Luftinhaltsstoff, der von vielen Materialien aufgenommen wird und Reaktionen zur Folge hat, die zu schweren Schäden führen [Bradley:2005]Titel: Preventive Conservation Research and Practice at the British Museum
Autor / Verfasser: Bradley, Susan
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. So reagieren viele Metalle wie Blei, Zink (Abb. 16) oder Bronze mit Essigsäure unter Bildung von Acetaten. Insbesondere Blei zeigt bereits nach kurzer Lagerung in kontaminierten Vitrinen starke Schäden. Die hohe Reaktivität von Blei gegenüber Essigsäure führte sogar zu seiner Verwendung als Passivsammler zur indirekten Bestimmung der Essigsäurekonzentration in Vitrinen [Rhyl-Svendsen.etal:2002]Titel: Corrosivity measurements of indoor museum environments using lead coupon as dosimeters
Autor / Verfasser: Rhyl-Svendsen, Morten; Glastrup, Jens
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Abbildung 2: Ausblühungen im REM: Calcium-Acetat-Ausblühungen, Foto: Rathgen-Forschungslabor, Berlin

Auch [Unger:2002]Titel: Schadstoffprävention
Autor / Verfasser: Unger, Achim
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bestätigt, dass Metallartefakte besonders empfindlich gegenüber derartigen Emissionen reagieren. Reine Bleiobjekte sind dabei dem größten Risiko ausgesetzt [Tennent.etal:1993]Titel: The corrosion of lead artefacts in wooden storage cabinets
Autor / Verfasser: Tennent, N.H.; Tate, J.; Cannon, L.
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. Eine Arbeit aus dem Jahre 2004 von DREMETSIKA et al. [Dremetsika:2004]Der Eintrag existiert noch nicht.hat gezeigt, dass die Korrosion von Objekten aus Bleilegierungen bei Essigsäure-Konzentrationen ab 430 μg/m3 und einer Luftfeuchte von 75% stark voranschreitet. Häufig wird als Korrosionsprodukt Plumbonacrit (Pb10(CO3)6O(OH)6) identifiziert. Kupferlegierungen korrodieren unter extremen Bedingungen, bei hoher Konzentration, Temperatur und relativer Feuchte [Scott.etal:2001]Titel: The verisimilitude of verdigris: a review of the copper carboxylates
Autor / Verfasser: Scott, David A.; Taniguchi, Yoko; Koseto, Emi
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[Tetreault:2003]Titel: Corrosion of copper and lead by formaldehyde, formic and acetic acid vapours
Autor / Verfasser: Tétreault, Jean; Cano, Emilio; van Bommel, Maarten; Scott, David; Dennis, Megan; Barthés-Labrousse, Marie-Geneviève; Minel, Léa; Robbiola, Luc
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. Bleihaltige Bronze und Messing sind aufgrund der inhomogenen und isolierten Bleiverteilung ebenfalls empfindlich. Die Bildung von Acetaten und Formiaten wurde auf ägyptischen Kupferlegierungen, Kalkstein, Glas und Email festgestellt. Natrium-Kupfer-Carbonat-Ethanoat (Acetat) wurde identifiziert [Bradley.etal:1999]Titel: The pollution problem in perspective
Autor / Verfasser: Bradley, Susane; Thickett, David
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; [Thickell.etal:2000]Der Eintrag existiert noch nicht.. Auf ägyptischen Bronzen wurde ein Kupfer-Acetat/Formiat Doppelsalz nachgewiesen [Trentelman.etal:2002]Titel: The characterization of a new pale blue corrosion product found on copper alloy artifacts
Autor / Verfasser: Trentelmann, K.; Stodulski, L.; Scott, D.; Back, M.; Stock, S.; Strahan, D.; Drews, A.R.; O'Neill, A.; Weber, W.H.; Chen, A.; Garrett, S.J.
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. Erst kürzlich wurde über die Bedrohung von Orgelpfeifen durch kurzkettige organische Säuren berichtet [Clarke:2004]Titel: Organ failure
Autor / Verfasser: Clarke, T.
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; [Nicklasson.etal:2008]Titel: Air Pollutant Concentrations and Atmospheric Corrosion of Organ Pipes in European Church Environments
Autor / Verfasser: Nicklasson, Annika; Langer, Sarka; Arrhenius, Karin; Rosell, Lars; Bergsten, Carl Johan; Johansson, Lars-Gunnar; Svensson, Jan-Erik
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. In der Literatur finden sich schon aus den 30er Jahren Berichte über die Bildung von Calciumacetatausblühungen (Abb. 17 und 18) auf bestimmten Muscheln (NICHOLLS, 1934). Ebenso wurden Salzeffloreszenzen auf Stein und Keramik beobachtet [Tennent.etal:1992]Titel: Some applications of ion chromatography to the study of the deterioration of museum artefacts
Autor / Verfasser: Norman H. Tennent; Brian J. Cooksey; David Littlejohn; Barbara Ottaway
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;[Grazywacz.etal:1997]Der Eintrag existiert noch nicht. sowie Formiatbildung auf Glas [Schmidt:1992]Titel: Na-Formiatbildung auf Glasoberflächen: Untersuchungen an historischen Objekten
Autor / Verfasser: Schmidt, S.
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;[Lee:1997]Titel: Investigation into the Degradation of a Fourteenth Century Enamelled Plaque
Autor / Verfasser: Lee, L.R.
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) und Emaille [Toerge.etal:2000]Titel: Das Simulieren von Schadstoff- und Klimabelastungen
Autor / Verfasser: Törge, M.; Jann, O.; Pilz, M.
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. Für organische Artefakte aus Textil oder Papier konnte ein Schadensnachweis bislang nicht geführt werden, wenngleich eine graduelle Versäuerung durch die schwachen organischen Säuren nicht ausgeschlossen werden kann.

Abbildung 3: Acetatausblühung auf Stuckkopf, Foto: Rathgen-Forschungslabor, Berlin

Auf einer ägyptischen Kalksteinstele (EA1332) wurde ein Mischsalz aus Formiat, Nitrat und Chlorid im Verhältnis 3:2:1 gefunden [Gibson.etal:1997a]Titel: Characterisation of an unusual crystalline efflorescence on an Egyptian limestone relief
Autor / Verfasser: Gibson, L.T.; Cooksey, B.G.; Littlejohn, D.; Tennent, N.H.
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. Carboxylate wurden auch in größeren Tiefen nachgewiesen [Bradley.etal:1999]Titel: The pollution problem in perspective
Autor / Verfasser: Bradley, Susane; Thickett, David
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. Auf einem Marmorrelief wurde ein basisches Calciumacetatformiat nachgewiesen [Thickett:1995]Titel: The analysis of salt efflorescence and investigation of the cause of staining of a marble Carpenter relief, MLA OA 10562
Autor / Verfasser: Thickett, David
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, dasselbe Salz mit hohem Schadenspotential wurde zuvor auf Muscheln gefunden [Tennent.etal:1985]Titel: The deterioration of Mollusca collections: identification of shell efflorescence
Autor / Verfasser: Norman H. Tennent; Thomas Baird
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. Auch auf Glass, Email und Keramik wurden entsprechende Salze detektiert [Linnow.etal:2007]Titel: Determination of equilibrum humidities using temperature and humidity controlled X-ray diffraction (RH-XRD)
Autor / Verfasser: Linnow, Kirsten; Steiger, Michael
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, [Gibson.etal:2005]Titel: The Mode of Formation of Thecotrichite, a Widespread Calcium Acetate Chloride Nitrate Efflorescence
Autor / Verfasser: Gibson, Lorraine T.; Cooksey , Brian G.; Littlejohn , David; Linnow, Kirsten; Steiger, Michael; Tennent, Norman H.
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. Ein Zusammenhang zwischen hoher Luftfeuchte, Temperatur und Ausgasungsgeschwindigkeit wird für den Schadensprozess vermutet [Bradley:2003]Titel: Studies on the susceptibility of objects to pollutant gases
Autor / Verfasser: Bradley, Susan
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Korrosive Gase können auch unter eventuellen Versiegelungen akkumulieren und bei Verletzungen in höherer Konzentration austreten [Thickett:1998]Titel: Sealing of MDF to prevent corrosive emissions
Autor / Verfasser: Thickett, David
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. In Vitrinen der Sammlungen der Staatlichen Museen zu Berlin wurden durch [Simon.etal:2008]Titel: Schadstoffbelastung der neuen Vitrinen im Bode-Museum
Autor / Verfasser: Simon, S.; Gibson, L.T.; Schwerdtfeger, S.
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bis zu 3700 μg/m³ Essigsäure, 200 μg/m³ Ameisensäure und 50 μg/m³ Formaldehyd als langfristige Schadgaskonzentrationen nachgewiesen. Insbesondere die Reaktionen mit Keramik und Kalkstein führen dabei zur Bildung komplexer Doppel- und Tripelsalze, deren Identifizierung dadurch erschwert wird, dass die typischen Reaktionsprodukte nicht immer in den üblichen Datenbanken, z.B. in den Datenbanken von Röntgen-Pulverdiffraktogrammen, zu finden sind. Es ist davon auszugehen, das belegen die wenigen bisher durchgeführten systematischen Untersuchen (z.B. [Gibson.etal:1997a]Titel: Characterisation of an unusual crystalline efflorescence on an Egyptian limestone relief
Autor / Verfasser: Gibson, L.T.; Cooksey, B.G.; Littlejohn, D.; Tennent, N.H.
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[Gibson.etal:1997b]Titel: Investigation of the composition of a unique efflorescence on calcareous museum artifacts
Autor / Verfasser: Gibson, L.T.; Cooksey, B.G.; Littlejohn, D.; Tennent, N.H.
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), dass acetathaltige Ausblühungen auf Keramik in Museen weiter verbreitet sind, als dies bisher durch das geringe Maß an publizierten entsprechenden Schadensfällen zu sein scheint. Aufgrund der Schwierigkeiten, solche Ausblühungen mit einfachen Methoden eindeutig zu identifizieren, steht zu befürchten, dass sie in vielen Fällen gar nicht als solche erkannt werden und deshalb keine geeigneten Maßnahmen eingeleitet werden.

Studien zur Kinetik der Schadensprozesse durch Salze sind ein noch dringendes Forschungsdesiderat und notwendig, um die Prozesse besser einschätzen zu können. Auch fehlen Schwellenwerte zu Materialgruppen, mit denen eine Kontrolle der vorhandenen Vitrinen und Aufbewahrungsmöbel im Hinblick auf deren Schadenspotentiale stattfinden könnte. Hier sind natürlich die häufig komplexen Situationen mit Kompositobjekten sowie der Vorschädigung der Objekte zu berücksichtigen, die eine für eine breite Materialgruppe eindeutige Belastungsschwelle kaum definierbar erscheinen lassen. In diesem Kontext wird deshalb auch „von der anderen Seite kommend“ über Gütesiegel für Museumsmaterialien (mit grundsätzlich geringer Schadstoff-Ausgasung) diskutiert.

An Hand der insgesamt aufgezeigten Fragestellungen zeigt sich, dass im weiten Beziehungssystem „Museum und Salzproblematik“ eine Fülle von wichtigen, nicht gelösten Forschungsansätzen enthalten ist. Diese werden zukünftig noch große Anstrengungen erfordern, um das kulturelle Erbe besser für zukünftige Generationen erhalten zu können [Brueggerhoff.etal:2009]Titel: Salze im Museum und in der Archäologie
Autor / Verfasser: Stefan Brüggerhoff; Gerhard Eggert; Stefan Simon
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Weblinks[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

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