Zerstörung der Baumaterialien in Innen-Gebäuden durch Mikroorganismen, die auch für den Menschen gesundheitsschädigend sind

Studienarbeit von Domenico Scarafilo

Einleitung:

Schimmel ist die Trivialbezeichnung für makroskopisch erkennbare meist watteartige Myzelien und/oder Conidienträger. Pilze, die Schimmel bilden, lassen sich nicht systematisch eingrenzen. Sie gehören verschiedenen Gruppen an. Mit dem Schimmelbegriff werden verschiedene Strukturen und Erscheinungen in Verbindung gebracht, z.B. Schwarz- u. Grünschimmel, Roter Brotschimmel, Edel-, Gießkannen-, Pinsel-, Köpfchenschimmel u.a. Darüber hinaus werden auch viele als Schimmel bezeichnet (Blau-, Grau-, Schneeschimmel usw.) Mit der Energieeinsparung und der damit im Zusammenhang stehender Verringerung des hygienischen Lüftungsaustausches im Gebäude, bauphysikalische Veränderungen sowie Verwendung von unzweckmäßigen Bau- bzw. Beschichtungsstoffen u.a. werden die schon immer vorhandenen Schimmelpilze und auch Bakterien durch lokale Konzentrationserhöhungen, z.B. durch Schimmelflecken an der Tapete oder Stockflecken an Gegenständen, sichtbar.

Es gibt in Deutschland noch keine verbindlichen Bewertungskriterien für eine Schimmelpilzbelastung im Innenraum. Der Nachweis einer Schimmelpilzbelastung durch einen qualifizierten Fachmann (Mikrobiologisches Labor) dient dabei unterschiedlichen Zielen, dazu gehören:

- dem Nachweis einer Außenluftquelle; - dem Nachweis einer Innenraumluftquelle; - gesundheitliche Bewertung der Schimmelpilzbelastung.

Von den ca. 100.000 Schimmelpilz-Arten weisen ca. 30 Allergene auf. Pilze haben in der Natur die Aufgabe, organische Substanz, besonders pflanzliche Stoffe, in die mineralischen Bestandteile (Mineralisation) abzubauen und in Form von Erdboden den Pflanzen als Nährstoffquelle zugänglich zu machen. Dieser Abbauprozess erfolgt vorwiegend im Atmungsstoffwechsel mit Sauerstoff. Einige Formen, wie viele Hefen vergären z.B. Zucker, dabei findet kein oder nur ein geringer Wachstum statt. Bisher wurde nur eine Kultur gefunden, die keine Atmung besitzt. Nur so wird der Stoffkreislauf (Kohlenstoffkreislauf, Stickstoffkreislauf usw.) geschlossen. Ohne diese wichtige Aufgabe der Mikroorganismen könnte es keine (neuen) Pflanzen und Tiere geben. Die Mehrheit der uns umgebenden Schimmelpilze und auch Bakterien ist daher nützlich. Der Mensch ist deshalb an dem Vorhandensein von Mikroorganismen und so auch an Schimmelpilze in seiner Umgebung angepasst und weist eine hohe Resistenz auf. Er reagiert folglich nur selten mit Krankheitssymptomen auf eine Schimmelpilzexposition. Bakterien leben in Pflanzen, Tieren und Menschen als Symbionten, d.h. der Wirt bietet ihnen Vorteile, aber auch sie selbst sind dem Wirt nützlich. Natürlich gibt es auch gefährliche Parasiten und Krankheitserreger.

Entscheidend für die Wirkung von inhalativ aufgenommenen Schimmelpilzen sind die Konstitution, die Pathogenität, die Gesamtanzahl der einwirkenden Pilze und die Häufigkeit. Die Belastung und Beanspruchung von Menschen sind aber bei Außen- und Innenraumquellen im Wesentlichen gleich. Allgemein stellen kleine Befallsbereiche kein gesundheitliches Problem dar. Allerdings muss eine hohe Schimmelpilzbelastung im Gebäude nicht in jedem Fall optisch durch einen Befall an einer Bauteilfläche erkennbar sein. Eine Schimmelpilzbestimmung im Labor ist vordergründig zur Klärung von spezifischen Sachverhalten sinnvoll:

- wenn eine ernsthafte Erkrankung der Bewohner vorliegt und die Ursachen für die Krankheiten wie Allergie oder Atemwegerkrankungen ungeklärt sind; - wertvolle Kulturgüter geschädigt sind/werden; - wenn die Quelle (Ursache) nicht zweifelsfrei bestimmt werden kann.

Die richtige dauerhafte Beseitigung des Schimmelschadens kann nur durch das Erkennen der Ursachen erfolgen. Hierzu gehören bauphysikalische und oder baustoffspezifische Zusammenhänge, das Nutzungsverhalten der Bewohner, die Wechselwirkung zu anderen Alltaggiften uvm.

Schimmelpilze sind allgegenwärtig (ubiquitär) vorkommende Pilzarten, die bei erhöhten Vorkommen deutliche gesundheitliche Beeinträchtigung auslösen können. Viele Bewohner von mit Schimmelpilz belasteten Räumen leiden häufig unter Kopfschmerzen, Augenbrennen und Erkältungssymptomen. Bei entsprechender Neigung kann es bei längerem Einatmen von Schimmelpilzsporen zur Allergie kommen. Diese körperliche Abwehrreaktion kann zu einem Bronchialasthma führen und andere gesundheitliche Probleme an den Atmungsorganen verursachen.

Die Schimmelpilze gehören zu den Mikroorganismen. In diesen Sammelbegriff „Mikroorganismen“ werden viele verschiedene Gruppen von Kleinstlebewesen, wie Bakterien, Hefen, Aktinomyzeten, Algen, Pilze und Protozoen zusammengefasst. Eine Zuordnung in die Flora oder Fauna ist möglich. Algen, Bakterien, Aktinomyzeten und Pilze werden dem Reich der Pflanzen, insbesondere der Mikroflora zugeordnet; lediglich die Algen sind eindeutig Pflanzen. Dies macht sich u.a. durch die zelluloseartige Zellwand und das Chlorophyll zur Energiegewinnung mit Photosynthese bemerkbar.

Die tierischen Eigenschaften der Bakterien, Aktinomyzeten und Pilze sind unter anderem die überwiegend chemoheterotrophe Lebensweise und die Bildung von Glykogen, einem stärkeähnlichen Polysaccharid, das auch als tierische Stärke bezeichnet wird. Dennoch lässt die Zellstruktur die Zuordnung zur Fauna nicht zu. Eine Ausnahme sind die Protozoen, die eindeutig zum Tierreich gehören.

Bakterien sind über alle auf der Erde in ungeheuerer Individuenzahl verbreitet. Sie nehmen wie die anderen Mikroorganismen eine wichtige Rolle im Stoffwechselgleichgewicht der Natur ein. Sie finden bei vielen industriellen Verfahren Anwendung. Die Bedeutung der Bakterien für die Nahrungs- und Futtermittel wird in zwei Aspekte eingeteilt. Einmal, die zur Herstellung, Verarbeitung und Veredlung dienen und die an der Verderbung dieser beteiligt und darüber hinaus für Vergiftungen und Infektionen verantwortlich sind. In diesem Buch werden Bakterien nicht vordergründig behandelt. Auf diese wird nur dann eingegangen, wenn bestimmte Sachverhalte erläutert oder ergänzt werden.

In diesem Buch werden wichtige Lebensgrundlagen ausgewählter Schimmelpilze, ihre möglichen gesundheitlichen Auswirkungen, die Ursachenentstehen im Gebäude aus der Sicht der Bauphysik, Baustofflehre und Konstruktion sowie Vorschläge für die Vermeidung und für eine sinnvolle Bekämpfung dargestellt.

Inhaltsverzeichnis:

Textprobe:

Kapitel 5.4.3, Die Feuchtigkeit im Mauerwerk:

Mauerfeuchtigkeit oder auch praktischen und rechnerischen Feuchtegehalt bezeichnet den Feuchteanteil, der sich allmählich in allen kapillarporösen Bauwerksteilen als Durchschnittswert einstellt. Maßgebend sind die klimatischen Gegebenheiten und die Zellstruktur des Stoffes.

Bei der gespeicherten Feuchtigkeit in einer Außenwand handelt es sich um einen ständig veränderlichen Prozess. Es ist daher schwierig den durchschnittlichen Feuchtegehalt anzugeben. Die außenklimatischen Bedingungen, wie Standort an der Küste oder im Binnenland, die Beanspruchung durch Schlagregen sowie die Jahreszeit wirken hier entscheidend ein, so dass bei gleichem Mauerwerk eines Gebäudes je Ausrichtung vollkommen unterschiedliche Feuchteverteilungen vorliegen können. Dies wirkt sich auf das Wärmeverhalten des Gebäudes aus.

Die Richtung der Diffusion wird von dem absoluten Feuchtegehalt der Luft bestimmt. Sie ist nicht abhängig von der Richtung des Wärmestroms, sie kann dieser entgegengesetzt gerichtet sein. Der Wärmestrom folgt dem Temperaturgefälle und der Dampfdruck dem Dampfdruckgefälle. Diese wird durch die niedrigere absolute Feuchte bestimmt. Z.B. im Winter ist diese bei der kalten Außenluft geringer, daher ist der Wärme- und der Dampfstrom nach außen gerichtet.

Als hygroskopische Gleichgewichtsfeuchtigkeit wird der Zustand bezeichnet, bei dem ein Stoff entsprechend seiner hygroskopischen Eigenschaften die maximal mögliche Wassermenge aus der Raumluft aufnehmen kann, und zwar bezogen auf den momentanen Wassergehalt (siehe Tabelle 9). Mitbestimmend für die Größe dieser hygroskopischen Gleichgewichtsfeuchte ist ferner die Anzahl der Mikroporen im Baustoff, wo in diesen der Wasserdampfdruck dem der Umgebungsluft gleich ist. Gerade unsere hauptsächlichen Wandbaustoffe, Ziegel, Mörtel, und einige Natursteine, besitzen einen hohen Anteil an Mikroporen. Eine salzhaltige Wand aus den genannten Baustoffen wird also ein Vielfaches der Wassermenge gegenüber einer nicht salzbelasteten Wand aufnehmen. (Weitere Ausführungen unter . In der Praxis treten fast nie Gleichgewichtszustände auf, da sich ständig die Temperatur, Luftströmung und Feuchteproduktion ändert. Der Wassergehalt des Materials und damit der aw-Wert (Wasseraktivität)1 ist abhängig von der chemischen Zusammensetzung des jeweiligen Substrates, der Temperatur und dem pH-Wert des Materials. Es ist das Maß für das frei verfügbare Wasser in einem Substrat. Die meisten Schimmelpilze benötigen für Ihr Wachstum einen aw-Wert von mindestens 0,80-0,85 bei xerophile (trockenliebend) Schimmelpilze kann dieser Wert bei 0,7 liegen. (Weitere Ausführungen im Punkt 2.2. unter Isoplethensysteme für Sporenauskeimung.) Die hygroskopische Feuchtigkeit wird oft bei der Sanierung feuchter Wände nicht berücksichtigt.

Selbst nach erfolgreicher Sanierung, also bei tatsächlich hundertprozentig wirksamer horizontaler Absperrung, wird eine salzhaltige Wand entsprechend ihrer hygroskopischen Eigenschaft stets Wasser aus der Luft aufnehmen. Es kommt aber nicht nur zu dieser Wasseraufnahme, sondern entsprechend der stets wechselnden Luftfeuchtigkeit immer wieder auch zu Feuchtigkeitsabgabe und neuer Feuchtigkeitsaufnahme. In einer salzhaltigen Wand findet trotz ihrer Trockenlegung weiterhin eine mechanische Zerstörung durch den Kristallisations- und den Hydratationsdruck statt. Bei salzbelasteten Baustoffen ist vor den Trockenlegungsmaßnahmen durch Laboruntersuchungen die Höhe der Versalzung qualitativ und quantitativ zu ermitteln. Nicht in jedem Fall sind diese nachträglich angelegten horizontalen und vertikalen Sperrschichten wirtschaftlich sinnvoll. Durch gezielte Lüftung und Trocknung kann bei geringerem Aufwand oft der gleiche oder bessere Effekt erzielt werden. Salzreiche Materialien können nur von trockenheitsliebenden (xerophilen) Pilzen befallen werden. Diese osmotisch wirkenden Baustoffe entziehen die Feuchtigkeit derart, dass übliche Pilze und Algen entwässert werden würden. Anders sieht es bei feuchter sich von der Wand lösender Tapete aus. Diese berührt nicht die Wandfläche mit den Mauersalzen.