Pollutie door gassen
Gassen en uitwasemingen van bepaalde materialen kunnen schadelijk zijn voor erfgoed. Ze zitten in de lucht in hogere concentraties dan in normale omstandigheden. We onderscheiden polluenten van externe oorsprong en van interne of lokale oorsprong.
Waarover gaat het?
Niet van alle gassen is geweten of ze een rol spelen in de veroudering van erfgoed, maar de volgende zijn gekende oorzaken van schade.
- Zwaveldioxide (SO2) komt vrij bij de verbranding van brandstof, maar ook bij bepaalde rottingsprocessen in de natuur (rivier, watergracht, enz.).
- Stikstofoxiden (NOx) komen eveneens vrij door verbranding van petroleum (vooral auto's, gasbranders, enz.). De concentraties zijn hoger in steden en dicht bij drukke wegen. Ook binnenshuis kan een voorwerp uit cellulosenitraat bij veroudering stikstofoxiden vrijgeven.
- Ozon (O3) is van nature aanwezig in de atmosfeer en ontstaat bovendien door het omzetten van verbrandingsgassen in fel zonlicht. Interne bronnen zijn kopieermachines en laserprinters.
- Waterstofsulfide (H2S) en carbonylsulfide (COS) zijn een nevenproduct van industriële activiteit en riolering. Binnenshuis komen ze vrij door de aftakeling van:
- organisch materiaal en dus bijvoorbeeld ook natte wol en natte jassen;
- allerlei constructiemateriaal, waaronder gevulkaniseerd rubber (bv. elastiek), bepaalde verfsoorten en afdichtmiddelen;
- het voorwerp zelf: archeologische voorwerpen uit een natte bodem.
- Vluchtige organische componenten (VOC's) zijn polluenten van organische oorsprong of afkomstig van petroleum. Ze zitten in bepaalde materialen en dampen eruit, wat lokale pollutie veroorzaakt. De meest frequente zijn mierenzuur, azijnzuur en formaldehyde. Het zijn emissies uit haast alle houtsoorten (sommige zijn minder zuur, maar allemaal geven ze zuren af), een recente (wand)beschildering, afdichtmiddelen en textielsoorten. MDF (Medium-Density Fibreboard) is een bron van zuren, maar ook historische materialen, zoals aftakelende plasticsoorten, zuur karton, zuur papier, lijmen, enz., geven schadelijke emissies vrij. Solventen, waaronder aceton, die vrijkomen uit drogende verf, moderne kleefmiddelen en parfum zijn ook voorbeelden van vluchtige organische componenten.
Een belangrijk deel van luchtverontreiniging, zoals ook voor de menselijke gezondheid, is natuurlijk fijn stof. Stof-, metaal-, zout- en roetpartikels worden eveneens via de lucht overgedragen, over korte of iets langere afstand, en kunnen schadelijk zijn voor erfgoedobjecten. We behandelen deze problematiek op een aparte pagina.
Schade
De schade is net zoals bij licht afhankelijk van de dosis verontreiniging, m.a.w. van de hoeveelheid aanwezige gassen én van de duur van de blootstelling. Veranderingen ten gevolgde van luchtverontreiniging verlopen vrij traag, vaak over meerdere decennia, maar een plotse blootstelling aan een hoge concentratie schadelijke gassen kan ook een snelle aftakeling veroorzaken, zoals het uitdampen van een nieuwe houten vitrine of pas geschilderde muren. Vooral in vitrines, waar er weinig luchtverversing is en de concentratie zich opbouwt, moet u hiermee opletten.
Het schadebeeld is vaak specifiek per materiaalsoort. U komt hier meer over te weten in de hoofdstukken over de 'Materialen en soorten collecties', maar toch vermelden we hieronder enkele algemene vormen van schade die eigen zijn aan de gassen:
- Zwaveldioxide (SO2): verzwakking van papier en perkament, rood rot bij leer, verzwakking van textiel en corrosie van metaal in combinatie met een vochtig klimaat.
- Stikstofoxiden (NOx): vervagen van pigmenten en kleurstoffen (in synergie met licht), verzwakken van textiel, breken van vroege plasticsoorten, vervagen en verzwakken van film en ander fotografisch materiaal.
- Ozon (O3): vervagen van pigmenten en kleurstoffen, vervagen en verzwakken van fotografisch materiaal, breuk in rubber en plastics.
- Sulfiden - Waterstofsulfide (H2S) en carbonylsulfide (COS) - de belangrijkste gassen die de aanslag op zilver veroorzaken net als het vervagen en vergelen van foto's.
- Vluchtige organische componenten: corrosie van metalen (vooral lood en loodlegeringen), reactie met kalkhoudend materiaal (bv. schelpen) waarbij ze poederige kristallen vormen.
- Organische solventen, bv. uit recent aangebrachte verf en vernis: beschadiging van solventhoudende substanties in historisch materiaal, zoals vernissen en lakken (vaak op schilderijen, meubelen, lakwerk of metaal) en in plastics, films en moderne kleefmiddelen. Mogelijk veroorzaken ze het mat worden, maar afhankelijk van hun interactie met het materiaal en hun concentratie kan het oppervlak dof of kleverig worden of barsten vertonen.
Haalbare minimumconcentraties van schadelijke gassen
Het is onmogelijk schadelijke gassen helemaal uit te schakelen, zeker voor chemisch instabiele collecties. Schadelijke processen zo veel mogelijk vertragen kan wel, door een filtering door de klimaatinstallatie of airconditioning. De buitenlucht gaat dan door chemische filters, die de schadelijke gassen afvangen (absorptie) of op hun oppervlak fixeren (adsorptie). U vindt deze minimumconcentraties terug in de teksten van Jean Tétréault, onderzoeker aan het Canadian Conservation Institute, via de links onderaan.
Samenwerken met andere schadefactoren
De chemische aftakeling wordt versneld door licht, een hoge temperatuur en een hoge luchtvochtigheid (zie andere schadefactoren). Als u niet over de nodige middelen beschikt om de concentratie van bepaalde gassen te verlagen, dan kunt u wel deze schadefactoren (strenger) controleren.
Zuurstof (O2)
Zuurstof is strikt genomen geen polluent, maar het is ook een hoofdrolspeler in veel chemische processen, m.n. door oxidatie. Oxidatie is mede verantwoordelijk voor de 'veroudering' of trage aftakeling van veel materialen. Het veroorzaakt zowel een visuele als structurele verandering. In combinatie met andere schadefactoren versnelt deze aftakeling. Zo versnelt licht de oxidatie van organisch materiaal (foto-oxidatie) en vocht die van metalen, waardoor corrosie ontstaat. Zuurstof kan in een reactie met materialen ook secundaire schadelijke gassen produceren (bv. oxidatie van cellulosenitraat vormt stikstof).
Inpakken in een zuurstofvrije of -arme omgeving (zie 'Anoxiebehandeling') wordt niet alleen toegepast tegen insectenvraat, maar ook voor de verpakking van heel gevoelig materiaal, zoals corroderend ijzer (archeologie) en onstabiel textiel. Let hiermee wel op en roep de hulp van experts in: bij het vacuüm zuigen kan ook mechanische schade ontstaan. Sommige materialen (bv. Pruisisch blauw) en loodhoudende pigmenten hebben juist zuurstof nodig, dus deze methode is niet altijd geschikt.
Onderzoeksmethodes
Onderzoek naar pollutie in de lucht
U kan stalen nemen van de lucht met chemische of instrumentele technieken:
- Actieve staalnames leiden lucht door een pomp en bieden een momentopname.
- Bij passieve staalnames is er een diffusie en absorptie van gassen naar chemisch reactieve materialen. Dan meet u de gemiddelde hoeveelheid pollutie. De meest gebruikte instrumenten zijn staaltubes en badges. De duur van de metingen varieert van 24 uur tot verschillende maanden.
- Draeger©-tubes (actief of passief): elke tube geeft een snel en in situ visueel resultaat voor het specifieke geselecteerde gas.
- Oddy-test voor corrosie van metalen.
- Er bestaan ook detectoren die verbonden zijn met toestellen en waarbij u de gasconcentraties kan uitlezen over regelmatige intervallen. Deze onderzoeksmethode is vooralsnog vrij duur en wordt nog niet gebruikt in de erfgoedsector. Er komen wel meer toegankelijke tests in ontwikkeling, vanwege de aandacht voor luchtkwaliteit, leefmilieu en menselijke gezondheid. De Universiteit Antwerpen deed wel uitgebreide tests met verschillende toestellen in het kader van het Airchecq-project.
Onderzoek naar het schadelijke effect op materialen
Neem gedurende een bepaalde periode stalen van de specifieke materialen in een omgeving met schadelijke gassen:
- Verklikkers voor metaal (zilver, koper, zink, lood en ijzer) zijn commercieel beschikbaar of via een metaalrestaurator: ze onderzoeken de snelheid en de mate waarin metaal corrodeert.
- Eierschalen zijn minder accuraat, maar bruikbaar voor de detectie van schadelijke gassen voor kalkhoudend materiaal: dat merkt u als er witte kristallen verschijnen.
- Dosimeters op basis van verf of plastic meten de dosis van de blootstelling. Ze zijn ontwikkeld om tegelijk de parameters licht, RH, temperatuur en pollutie te onderzoeken op een scala van traditionele pigmenten en media.
De interpretatie van de resultaten vereist een hoogstaande uitrusting en kennis. Werk dus best samen met een onderzoeksinstelling of laboratorium.
Vooraf te stellen vragen:
- Welke gassen wilt u opsporen?
- Wat is hun effect?
- Wat zijn de mogelijke bronnen?
- Variëren de concentraties over de tijd?
- Is een lokale controle van de pollutie doeltreffend?
Vergelijk steeds met een andere omgeving.
Vergelijk het onderzoek naar polluenten binnenshuis met simultaan onderzoek naar polluenten buiten. Vergelijk concentraties van polluenten en hun effect in een luchtdichte vitrine simultaan met die in de ruimte waarin de vitrine staat.
Geïntegreerde beheersing van luchtverontreiniging
Houd rekening met de gevoeligheden van het materiaal dat u bewaart. Textiel en papier zijn heel gevoelig voor aftakeling door zuren, hout en steen veel minder. Zilver is vooral gevoelig voor de uitdamping van sulfiden, andere metalen vooral voor zuren.
Voorkomen
Voorkom externe bronnen van buiten:
- Voorkom dat motorgassen en dergelijke binnendringen en zorg dat ze buiten goed worden geventileerd.
- Kies geschikte locaties voor nieuwe gebouwen en onderzoek ze op bronnen van schadelijke gassen in de omgeving, zoals een industriezone met vervuilende lucht.
- Beperk de opstapeling van polluenten, bv. door het verkeer in de onmiddellijke omgeving.
Voorkom bronnen in het interieur:
- Beperk activiteiten die stof en gassen genereren dicht bij de collectie of in dezelfde ventilatiezone.
- Beperk het werken met schadelijke gassen in het depot tot het minimum.
- Kies materialen en producten zorgvuldig uit, afhankelijk van hun chemische samenstelling.
Voorkom bronnen in een gesloten omgeving:
- Kies zorgvuldig welke materialen en producten u gebruikt, afhankelijk van hun chemische samenstelling.
- Laat vernissen en verven eerst een tijdje uitdampen, tot er slechts een kleine concentratie van vluchtige organische componenten achterblijft. Pas dan is het veilig om erfgoed in de gesloten omgeving te plaatsen. Na vier weken is de concentratie sterk gereduceerd. Indien deze wachttijd niet haalbaar is, houd dan minstens een periode van twee weken aan.
Blokkeren
Blokkeer de infiltratie van polluenten in het interieur:
- Verbeter de luchtdichtheid van het gebouw en het depot. Open ramen alleen als het strikt noodzakelijk is.
- Kies een geschikte locatie voor de aanzuiging van verse buitenlucht voor het HVAC-systeem. Gebruik doeltreffende gas- en partikelfilters. Vervang regelmatig de filters zoals voorgeschreven door de leverancier of gebaseerd op een analyse van een bedrijf dat de luchtkwaliteit heeft onderzocht.
- Ventileer ruimtes waarin materiaal is verwerkt dat schadelijke gassen afgeeft.
- Plaats kopieermachines en printers in aparte ruimtes en houd de deur ervan zoveel mogelijk gesloten.
Blokkeer de emissie van polluenten uit producten in de omgevende ruimte:
- Breng een buffer aan op het oppervlak van houten producten, zoals een watergedragen vernis. Laat die eerst voldoende uitdampen en drogen.
Blokkeer het overdragen van polluenten op objecten:
- Houd gevoelige voorwerpen weg van bronnen van lokale pollutie.
- Breng een buffer aan op het oppervlak van het object. Dit is een beperkte optie die u niet kunt toepassen op alle voorwerpen. Raadpleeg hiervoor altijd een gekwalificeerde restaurator.
Blokkeer de infiltratie van polluenten in een gesloten omgeving:
- Gebruik luchtdichte verpakkingen of actieve filters. Vervang de filters regelmatig. Omwikkel objecten met absorberend materiaal, zoals zuurvij zijdepapier en katoen.
- Vermijd het gebruik van nieuw materiaal dat schadelijke gassen vrijgeeft. Plaats voorwerpen als het nodig is in een micro-omgeving waar de polluenten worden afgevangen door materiaal dat schadelijke gassen absorbeert.
Tips
- Voor opslag in het depot is het niet altijd gezond het materiaal te verpakken, omdat dit de toestandscontrole bemoeilijkt en een risico vormt bij het hanteren. Verpak heel gevoelig materiaal wel afzonderlijk: bv. verpak zilver met barrièrefolie of luchtdicht.
- Als het voorwerp zelf een bron is van schadelijke emissies, isoleer het dan van andere voorwerpen op een plek met een goede ventilatie, zodat het niet door zijn eigen uitdamping aftakelt.
- Sommige poreuze materialen (gips, cement, textiel) nemen zwaveldioxide op.
- Zuurvrij zijdepapier, textiel of (alkalisch gebufferd) zuurvrij karton kan dienen als opofferingsmateriaal en neemt de zuren op. U vervang het best tijdig - afhankelijk van hoe zuur de omgeving is, maar gemiddeld elke tien jaar - omdat het materiaal zelf zuur wordt. Als u katoen gebruikt als buffer, wast u dat het best om de drie jaar met een pH-neutraal wasmiddel, zoals een ecologisch product.
- Bewaar voorwerpen in een afgedichte omgeving. Gebruik inerte of zuurvrije dozen met daarin absorberend materiaal voor schadelijke gassen:
- Bv. actieve kooldoek dient voornamelijk om vluchtige organische componenten af te vangen.
- Bv. Corrosion Intercept, een zak met geactiveerd koper, neutraliseert alle corrosieve gassen die ermee in contact komen, zowel externe (zoals H2S, SO2, NOx, O3) als interne polluenten (zoals COS en vluchtige organische componenten).
- Gebruik actieve kooldoek of potassium permanganaatfilters (bv. Purafil) voor het beschermen van zilver tegen aanslag.
- Bewaar zilver in luchtdichte polyethyleenzakjes: plastic voor voeding is geschikt, maar kies voor transparante en ongekleurde boterham- of diepvrieszakjes met gripsluiting; ze sluiten de gassen voldoende af. Maak de grip zorgvuldig dicht.
- Is het voorwerp te groot voor een gripzakje, gebruik dan twee zakken die u dichtkleeft met transparante 3M Scotchtape. Deze kleefband geeft de minste schadelijke dampen af.
- Als het voorwerp nog te groot is, maakt u het best gebruik van luchtdichte folie die u dichtlast met een lasapparaat. U kunt zo'n apparaat ontlenen bij de Uitleendienst Erfgoed.
Detecteren
Geur is een nuttige indicator voor de aanwezigheid van hoge concentraties schadelijke gassen, maar let op: de gassen zijn ook al schadelijk bij lagere concentraties dan wat we kunnen detecteren. We raden aan dat u eerder de aftakeling van de voorwerpen opvolgt dan op de geur afgaat.
Mogelijkheden om schadelijke gassen te monitoren:
- onderzoek van stalen en het bepalen van de concentraties van specifieke gassen of een groep gassen;
- onderzoek naar het effect van bepaalde gassen op materialen in combinatie met andere omgevingsfactoren, en dat op teststalen van bepaalde materialen (bv. zilvertestplaatje);
- regelmatige check of de filters doeltreffend werken;
- onderzoek van de mate waarin het gebouw en de ruimtes 'lek' zijn, m.a.w. hun ventilatievoud.
Reageren en remediëren
- Verlaag, filter of absorbeer polluenten in de ruimtes/het gebouw.
- Als de vermelde systemen falen, zorg dan voor luchtcirculatie en de aanvoer van verse, onschadelijke en indien mogelijk gefilterde lucht.
- Neutraliseer de polluenten die het object heeft geabsorbeerd (bv. zuurvrij zijdepapier met een alkalische buffer).
- Houd rekening met de blootstelling van de objecten aan de verschillende luchtkwaliteitszones in het gebouw en bekijk de mogelijkheid om een gesloten omgeving te gebruiken.
- Verhoog de afstand tussen de bron en de objecten.
- Gebruik een ventilator om de verontreinigde lucht uit een kamer/gebouw te halen, zoals bij een hoge maar kortdurende emissie van recent geschilderde muren of vloeren.
- Verwijder regelmatig het stof van de objecten.
- Spoel de verontreinigde lucht met een niet-reactief gas, zoals argon, helium en stikstof.