Herkunft der Salze: Unterschied zwischen den Versionen
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Die Salze, die die Schäden an Wandmalereien und Kulturgut aus Stein, Ziegel und anderen Materialien verursachen, entstammen entweder dem natürlichen Verwitterungskreislauf (chemische, physikalische und biologische Verwitterung z. B. der Gesteine, Bodenbildung, Regen- und Grundwasser) oder menschlichen Aktivitäten (Emissionen, Viehhaltung, Industrieproduktion, Streusalz, Zementverpressung). Die Salze entstehen durch Anreicherung von Ionen in der Wand oder an der Bauteiloberfläche durch Auslaugen von Gesteinen, Böden, Baumaterialien, durch trockene oder feuchte Deposition aus der Atmosphäre, aus dem biologischen Stoffwechsel sowie durch anthopogene Eingriffe. | |||
== Einleitung == | |||
Jedes natürlich vorkommende flüssige Wasser kann als eine mehr oder weniger verdünnte Salzlösung angesehen werden, wie durch einfache Leitfähigkeitsmessungen leicht festgestellt werden kann. Auch die porösen Bausteine, Mörtel und Putze enthalten Salze in ihren Porenräumen. Überall dort, wo Wasser durch ein poröses Material fließt und an einer Oberfläche verdunstet, gibt es immer mehr oder weniger starke Salzausblühungen. | |||
Manche Salze bzw. salzbildende Ionen werden von den Menschen direkt an die Denkmäler gebracht. Hierzu gehören neben den [[Salze in Werkstoffen der Restaurierung|Festigungs- und Reinigungsmitteln]] die alkalischen Baustoffe, die meist als Wasserglas und Portlandzement seit dem letzten Jahrhundert in großen Mengen an Bauwerken eingesetzt wurden, und im Winter auch das [[Salze im Streusalz|Streusalz]]. Schäden, die man vor wenigen Jahren noch dem "sauren Regen" zugeschrieben hat, muss man heute zumindest teilweise diesen Baustoffen <bib id="Klemm.etal:1999" /> anlasten. Hierzu ist auch das Streusalz zu rechnen, das an vielen Brückenbauten und Fundamenten nachzuweisen ist (Gebäude wurden auch als Salzlager genutzt). Jedes natürlich vorkommende Material zeigt eine Belastung mit salzbildenden Ionen, die sehr gering, aber auch sehr hoch sein kann. Hierzu sind einmal die [[Salze in Baumaterialien|Baumaterialien]] wie Naturstein und Ziegel, die Bindemittel wie Kalk und Zement, der [[Salze im Baugrund|Baugrund]] mit seinen anstehenden Bodenarten und dem Grundwasser bzw. Oberflächenwasser <bib id="Roesch.etal:1993" />, aber auch die verschiedenen Materialien zur Beschichtung und Fassung von Oberflächen zu zählen. Heute spielen neben den natürlichen [[Salze und Immissionen|Immissionen]] (durch vulkanische Tätigkeiten (H<sub>2</sub>S, HCl, HF, SO<sub>2</sub>, usw.), Meerwasseraerosole (NaCl), etc.)<bib id="Steiger.etal:1994b"/><bib id="Steiger.etal:1997"/><bib id="Steiger.etal:2002"/><bib id="Becker.etal:2005"/>, die anthropogenen Immissionen eine immer größere Rolle. Durch die Rohstofferzeugung, Energieerzeugung, Autoverkehr und vieles andere wird eine große Zahl von bauschädigenden Stoffen erzeugt, von denen Schwefeldioxid (mit dem Folgeprodukt Sulfat)<bib id="Wittenburg.etal:1993"/> und die Stickoxide (mit dem Folgeprodukt Nitrat) die bekanntesten sind. Welche Rolle das Ozon (O<sub>3</sub>) und die große Zahl der organischen Stoffe bei der Zerstörung von Kulturgut spielen, ist noch weitgehend unbekannt. Die Immissionen gelangen meist durch trockene oder feuchte Deposition <bib id="Steiger.etal:1989"/> im [[Salze in Niederschlägen|Regenwasser]] bzw. Nebel an das Objekt, führen aber auch zu einer Anreicherung im Baugrund. | |||
[[Mikrobiologische Quellen für Salze|Mikrobiellen Ursprungs]] sind zum großen Teil die Nitrate und z. B das Oxalat. Während die Nitrate meist mit der Feuchte in die Objekte gelangen, entsteht das Oxalat meist an Ort und Stelle, wo es wegen seiner geringen Löslichkeit auch verbleibt. | |||
Zu den sonstigen Quellen sind z. B. die Düngemittel oder auch Waschmittel zu rechnen, die über Grund- und Oberflächenwässer eingetragen werden können. | |||
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W. Kloppmann, P. Bromblet, J.M. Vallet, V. Vergès-Belmin, O. Rolland, C. Guerrot, C. Gosselin, Building materials as i | |||
ntrinsic sources of sulphate: A hidden face of salt weathering of historical monuments investigated through multi-isotope | |||
tracing (B, O, S), Science of The Total Environment, Volume 409, Issue 9, 1 April 2011, | |||
Pages 1658-1669, ISSN 0048-9697, 10.1016/j.scitotenv.2011.01.008. | |||
(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969711000453) | |||
Abstract: Sulphate neoformation is a major factor of degradation of stone monuments. Boron, sulphur and oxygen isotope | |||
signatures were investigated for five French historical monuments (Bourges, Chartres and Marseille cathedrals, Chenonceau castle, | |||
and Versailles garden statues) to investigate the role of intrinsic sulphate sources (gypsum plasters and mortars) in stone | |||
degradation, compared to the influence of extrinsic sources such as atmospheric pollution. Gypsum plasters and gypsum-containing | |||
mortars fall systematically in the δ34S and δ18O range of Paris Basin Eocene evaporites indicating the origin of the raw | |||
materials (so-called "Paris plaster"). Black crusts show the typical S and O isotope signatures observed elsewhere in | |||
Europe that can be attributed to atmospheric pollution, together with a marine component for Marseille. Boron isotopes | |||
for black crusts indicate coal combustion as principal boron source. Mortar isotope compositions discriminate three types, | |||
one similar to gypsum plasters, one strongly depleted in 34S, attributed to pyrite oxidation, and a third one close to atmospheric | |||
sulphates. The isotopic composition of sulphates and boron of most degraded building stones of the different monuments is well | |||
explained by the identified sulphate sources. In several cases (in particular for Chenonceau and Bourges, to some extent for | |||
Chartres), the impact of gypsum plaster as building and restoration material on the degradation of the stones in its vicinity | |||
was clearly demonstrated. The study illustrates the usefulness of multi-isotope studies to investigate stone degradation factors, | |||
as the combination of several isotope systematics increases the discriminatory power of isotope studies with respect to | |||
contaminant sources. | |||
Keywords: Stone degradation; Sulphate; Cultural heritage; Isotope fingerprinting; Boron; Sulphur; Oxygen | |||
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[[Category: | [[Category:SalzHerkunft]][[Category:Siedel,Heiner]] [[Category:Schwarz,Hans-Jürgen]] [[Category:R-HSiedel]] [[Category:R-SLaue]] [[Category:Review]] | ||
Aktuelle Version vom 19. Juli 2012, 20:22 Uhr
Autoren: Heiner Siedel, Hans-Jürgen Schwarz
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Abstract[Bearbeiten]
Die Salze, die die Schäden an Wandmalereien und Kulturgut aus Stein, Ziegel und anderen Materialien verursachen, entstammen entweder dem natürlichen Verwitterungskreislauf (chemische, physikalische und biologische Verwitterung z. B. der Gesteine, Bodenbildung, Regen- und Grundwasser) oder menschlichen Aktivitäten (Emissionen, Viehhaltung, Industrieproduktion, Streusalz, Zementverpressung). Die Salze entstehen durch Anreicherung von Ionen in der Wand oder an der Bauteiloberfläche durch Auslaugen von Gesteinen, Böden, Baumaterialien, durch trockene oder feuchte Deposition aus der Atmosphäre, aus dem biologischen Stoffwechsel sowie durch anthopogene Eingriffe.
Einleitung[Bearbeiten]
Jedes natürlich vorkommende flüssige Wasser kann als eine mehr oder weniger verdünnte Salzlösung angesehen werden, wie durch einfache Leitfähigkeitsmessungen leicht festgestellt werden kann. Auch die porösen Bausteine, Mörtel und Putze enthalten Salze in ihren Porenräumen. Überall dort, wo Wasser durch ein poröses Material fließt und an einer Oberfläche verdunstet, gibt es immer mehr oder weniger starke Salzausblühungen.
Manche Salze bzw. salzbildende Ionen werden von den Menschen direkt an die Denkmäler gebracht. Hierzu gehören neben den Festigungs- und Reinigungsmitteln die alkalischen Baustoffe, die meist als Wasserglas und Portlandzement seit dem letzten Jahrhundert in großen Mengen an Bauwerken eingesetzt wurden, und im Winter auch das Streusalz. Schäden, die man vor wenigen Jahren noch dem "sauren Regen" zugeschrieben hat, muss man heute zumindest teilweise diesen Baustoffen [Klemm.etal:1999]Titel: Schwefelisotopenanalyse von bauschädlichen Sulfatsalzen an historischen Bauwerken
Autor / Verfasser: Klemm, Werner; Siedel, Heiner
anlasten. Hierzu ist auch das Streusalz zu rechnen, das an vielen Brückenbauten und Fundamenten nachzuweisen ist (Gebäude wurden auch als Salzlager genutzt). Jedes natürlich vorkommende Material zeigt eine Belastung mit salzbildenden Ionen, die sehr gering, aber auch sehr hoch sein kann. Hierzu sind einmal die Baumaterialien wie Naturstein und Ziegel, die Bindemittel wie Kalk und Zement, der Baugrund mit seinen anstehenden Bodenarten und dem Grundwasser bzw. Oberflächenwasser [Roesch.etal:1993]Titel: Damage to Frescoes caused by sulphate-bearing salts: Where does the sulphur come from?
Autor / Verfasser: Rösch, Heinrich; Schwarz, Hans-Jürgen, aber auch die verschiedenen Materialien zur Beschichtung und Fassung von Oberflächen zu zählen. Heute spielen neben den natürlichen Immissionen (durch vulkanische Tätigkeiten (H2S, HCl, HF, SO2, usw.), Meerwasseraerosole (NaCl), etc.)[Steiger.etal:1994b]Titel: Determination of wet and dry depostion of atmospheric pollutants on building stones by field exposure experiments
Autor / Verfasser: Steiger, Michael; Dannecker, Walter[Steiger.etal:1997]Titel: Sea Salt in Historic Buildings: Deposition, Transport and Accumulation
Autor / Verfasser: Steiger, Michael; Behlen, Andreas; Neumann, Hans-Herrmann; Willers, U.; Wittenburg, Christian[Steiger.etal:2002]Titel: Immissionsbelastung durch salzbildende Stoffe und Wirkung auf mineralische Baustoffe
Autor / Verfasser: Steiger, Michael; Behlen, Andreas; Wiese, Utz[Becker.etal:2005]Titel: Luftschadstoffe und Natursteinschäden
Autor / Verfasser: Becker, Karl-Heinz; Brüggerhoff, Stefan; Steiger, Michael; Warscheid, Thomas, die anthropogenen Immissionen eine immer größere Rolle. Durch die Rohstofferzeugung, Energieerzeugung, Autoverkehr und vieles andere wird eine große Zahl von bauschädigenden Stoffen erzeugt, von denen Schwefeldioxid (mit dem Folgeprodukt Sulfat)[Wittenburg.etal:1993]Titel: Ein Vergleich von Schwefeldioxid-Depositionsgeschwindigkeiten auf Naturwerksteine aus verschiedenen experimentellen Ansätzen (Comparison of sulfur dioxide deposition velocities on building stones from different experiments)
Autor / Verfasser: Wittenburg, Christian; Mangels, Henning; Wolf, Falk; Steiger, Michael; Bothmann, Thomas; Dannecker, Walter und die Stickoxide (mit dem Folgeprodukt Nitrat) die bekanntesten sind. Welche Rolle das Ozon (O3) und die große Zahl der organischen Stoffe bei der Zerstörung von Kulturgut spielen, ist noch weitgehend unbekannt. Die Immissionen gelangen meist durch trockene oder feuchte Deposition [Steiger.etal:1989]Titel: Variability of aerosol size distributions above the North Sea and its implication to dry deposition estimates
Autor / Verfasser: Steiger, Michael; Schulz, Michael; Schwikowski, Margit; Naumann, K.; Dannecker, Walter im Regenwasser bzw. Nebel an das Objekt, führen aber auch zu einer Anreicherung im Baugrund.
Mikrobiellen Ursprungs sind zum großen Teil die Nitrate und z. B das Oxalat. Während die Nitrate meist mit der Feuchte in die Objekte gelangen, entsteht das Oxalat meist an Ort und Stelle, wo es wegen seiner geringen Löslichkeit auch verbleibt.
Zu den sonstigen Quellen sind z. B. die Düngemittel oder auch Waschmittel zu rechnen, die über Grund- und Oberflächenwässer eingetragen werden können.
Literatur[Bearbeiten]
| [Becker.etal:2005] | Becker, Karl-Heinz; Brüggerhoff, Stefan; Steiger, Michael; Warscheid, Thomas (2005): Luftschadstoffe und Natursteinschäden. In: Siegesmund, Siegfried; Auras, Michael; Snethlage, Rolf (Hrsg.): STEIN. Zerfall und Konservierung, Edition Leipzig, 35-45. | |
| [Klemm.etal:1999] | Klemm, Werner; Siedel, Heiner (1999): Schwefelisotopenanalyse von bauschädlichen Sulfatsalzen an historischen Bauwerken, Wiss. Mitt. Inst. Geol. TU Bergakademie Freiberg | |
| [Roesch.etal:1993] | Rösch, Heinrich; Schwarz, Hans-Jürgen (1993): Damage to Frescoes caused by sulphate-bearing salts: Where does the sulphur come from?. In: Studies in Conservation, 38 (4), 224-230, Webadresse | |
| [Steiger.etal:1989] | Steiger, Michael; Schulz, Michael; Schwikowski, Margit; Naumann, K.; Dannecker, Walter (1989): Variability of aerosol size distributions above the North Sea and its implication to dry deposition estimates. In: Journal of Aerosol Science, 20 (8), 1229-1232 | |
| [Steiger.etal:1994b] | Steiger, Michael; Dannecker, Walter (1994): Determination of wet and dry depostion of atmospheric pollutants on building stones by field exposure experiments. In: Zezza, Fulvio; Ott, Heinrich; Fassina, Vasco (Hrsg.): The conservation of monuments in the Mediterranean Bassin: Stone and Monuments: Methodologies for the Analyses of Weathering and Conservation, , proceedings of the 3rd international symposium, Venice, 22-25 June 1994, , 171-178. | |
| [Steiger.etal:1997] | Steiger, Michael; Behlen, Andreas; Neumann, Hans-Herrmann; Willers, U.; Wittenburg, Christian (1997): Sea Salt in Historic Buildings: Deposition, Transport and Accumulation. In: Moropoulou, A.; Zezza, F.; Kollias, E.; Papachristodoulou, I. (Hrsg.): 4th International Symposium on the Conservation of Monuments in the Mediterranean - Proceedings, , 325-335. | |
| [Steiger.etal:2002] | Steiger, Michael; Behlen, Andreas; Wiese, Utz (2002): Immissionsbelastung durch salzbildende Stoffe und Wirkung auf mineralische Baustoffe. In: IFS (Hrsg.): Salze im historischen Mauerwerk: Aktuelles zu Herkunft, Schadenswirkung und Restaurierungsmaßnahmen, IFS-Tagung 2002, Institut für Steinkonservierung e.V., Mainz, 1-10, Webadresse. | |
| [Wittenburg.etal:1993] | Wittenburg, Christian; Mangels, Henning; Wolf, Falk; Steiger, Michael; Bothmann, Thomas; Dannecker, Walter (1993): Ein Vergleich von Schwefeldioxid-Depositionsgeschwindigkeiten auf Naturwerksteine aus verschiedenen experimentellen Ansätzen (Comparison of sulfur dioxide deposition velocities on building stones from different experiments). In:: VDI-Berichte 1060 (Materialien in ihrer Umwelt), , 383-392. | |