Salzkristallisationen an den Wandmalereien im Chor von St. Johannes in Neustadt/W im Ortsteil Mußbach

Autor: Steffen Laue

Chor St.Johannes, Neustadt/W. – Mußbach

Die spätgotische Kirche St. Johannes zu Mußbach wurde 1370 erbaut und zu Beginn des 18.Jh. in einen katholischen und einen protestantischen Bereich geteilt. Eine Mauer im Chorbogen trennt den katholischen Chor von dem protestantischen Kirchenschiff. Während das alte Kirchenschiff auch heute noch den Protestanten als Gotteshaus dient, erhielt die katholische Gemeinde 1959 einen Kirchenneubau. Seit dieser Zeit ist der alte Chor von St. Johannes ungenutzt. Ende der sechziger Jahre wurden im Chor gotische und auch jüngere Wandmalereien freigelegt, die seitdem der Verwitterung ausgesetzt sind.

Salze und Raumklima

Eines der Schadensbilder sind zyklisch auftretende Salzausblühungen von Nitrokalit (KNO₃) bis in 1,50 m Höhe im Ostteil des Chores. Diese periodischen Ausblühungen wurden über einen Zeitraum von 3 Jahren beobachtet. Es konnte dabei jeweils im Winter - einmal im November und teilweise ein zweites Mal ungefähr im Februar - ein neuer Salzrasen an verschiedenen Referenzstellen kartiert werden. Das Klima im Chor von St. Johannes spiegelt gedämpft das Außenklima wieder. Die relativen Luftfeuchten schwanken während des ganzen Jahres, die Lufttemperatur beträgt im Sommer teilweise über 20°C, im Winter werden Werte unterhalb des Gefrierpunktes erreicht. Es konnte kein Zusammenhang zwischen den Ausblühungen und den unterschiedlichen relativen Luftfeuchten ermittelt werden. Auffallend war aber, dass die Kristallisationsphasen immer mit einem Lufttemperaturabfall des Außenklimas, der kurze Zeit später auch im Chor stattfand, einhergehen. Beispielsweise fiel die Außentemperatur Anfang Februar 1993 innerhalb weniger Tage von +8°C auf -5°C und die Innentemperatur im gleichen Zeitraum von 7°C auf 2°C. Während desselben Zeitraums pendelte die relative Außenfeuchte zwischen 80% und 90% und die relative Innenfeuchte zwischen 60% und 75%.

Bei der Interpretation der Klimadaten in Zusammenhang mit der Beobachtung der Ausblühungsphasen müssen die Löslichkeitseigenschaften von Nitrokalit (KNO₃) berücksichtigt werden: Nitrokalit ist ein Salz, dessen Löslichkeit sehr temperaturabhängig ist: So lösen sich nach Stephen et al. [Stephen.etal:1963]Titel: Solubility of sodium and potassium nitrate
Autor / Verfasser: Stephen, H.; Stephen, T.
) bei z.B. 20°C 24 Gew.-% KNO₃ in einer wässrigen Lösung, während bei 0°C nur 11,7% Gew.-% KNO₃ gelöst werden, also über die Häfte weniger. Je niedriger also die Temperatur des Systems KNO₃ - H₂O, desto größer ist auch die Wahrscheinlichkeit der Übersättigung einer KNO₃-reichen Lösung und somit des Ausblühens von Nitrokalit. Die durchgeführten Messungen und Beobachtungen führen zu folgendem Modell für die zyklischen Kaliumnitratausblühungen in Mußbach: In den Sommermonaten bildet sich aufgrund der Temperatur- und Feuchtebedingungen eine KNO₃-haltige Lösung in den Porenräumen im unteren Sockelbereich des Chores. Unterhalb von 10°C sorgen fallende Temperaturen aufgrund der Reduzierung der Löslichlichkeit von Kaliumnitrat für eine Übersättigung der KNO₃-haltigen Lösung, sodass Nitrokalit in Form von Whisker und Fläumen ausblüht. Mit der Temperaturerniedrigung während der Kristallisationsphasen war jedesmal auch ein leichter Rückgang der relativen Feuchtigkeit um ca. 10-20% zu verzeichnen, sodass wahrscheinlich beide Klimafaktoren - Absenkung der Temperatur und erniedrigte relative Luftfeuchte - dazu beigetragen haben werden, dass die Mauerwerkslösung an Kaliumnitrat-Ionen übersättigt wurde.

Die Ausblühungsphase dauert so lange an, bis die Übersättigung an Ionen in der Lösung aufgehoben ist. Eine mögliche Erklärung für das Ende der Kristallisationsphasen ist die jeweils gemessene Temperaturerhöhung im Raum. Durch die Temperaturerhöhung wird die Sättigungsgrenze von KNO₃ in der Mauerwerkslösung erheblich heraufgesetzt und damit unterschritten, was zur Beendigung der Ausblühungsphase führt. Eine andere mögliche Erklärung für die Beendigung der Kristallisationsphase ist ein Feuchtenachschub aus dem Grundfeuchtebereich, der die Salzlösung verdünnen und damit zu einem Ende des Kristallwachstums führen würde.

Literatur

[Stephen.etal:1963]

Stephen, H.; Stephen, T. (1963): Solubility of sodium and potassium nitrate. In:: Solubilities of inorganic and organic compounds, , 180.

Haarkristalle: wenige µm dicke, bis cm - lange, stengelige, oft auch gebogene Kristalle