A műemlékvédelem és társtudományai (Az Egri Nyári Egyetem előadásai 1989 Eger, 1989)

Horváth Zoltán: Vértesszentkereszt – laboratóriumi vizsgálatok a műemlékvédelem szolgálatában

A vizsgálatokat az MTA Szervetlenkémiai Kutatólaboratóriuma végezte KRATOS gyártmányú röntgenfotoelektron spektrofotométerével (XPS vagy ESCA). A spektrum 50-1300 eV kinetikus energiatartományban lett felvéve. Gerjesztőforrásként Mg K (1253,6 eV) sugárforrás szolgált. Ez a gerjesztő forrás és energiatartomány biztosítja, hogy a H és He kivételével valamennyi kémiai elem legalább egy vonala megjelenik a spektrumban. A módszer előnye, hogy a spektrum csúcsainak eltolódásából a vizsgált elemek oxidációs állapota is meghatározható. A VSZK—0 jelű minta fő komponensei: oxigén (0 ls, 0 2s) szén (C ls) kalcium (Ca 2 p, Ca 2p, Ca LMM, Ca 3s, Ca 3p) A felületet szénhidrogén típusú (284,6 eV) szénszennyezés borítja. Jól felismerhető a karbonátban kötött szén (289,1 eV) is. nitrogén (N ls) szilícium (Si 2p, Si 2s) alumínium (AI 2p, Al 2s) kén (S 2p) klór (Cl 2p) foszfor (P 2p) (nyomokban) A kén szulfát (169,1 eV), a klór klorid 098,6 eV) állapotú. A nitrogén nem nitrát (400,1 eV), hanem alacsonyabb oxidációs fokú ammónium vagy aminokomplex formájában van jelen. A VSZK-2. jelű minta jellemzője, hogy nem érte csapóeső. A felületet a szárazülepedésből származó fekete kéreg fedte. A mintában a klór- és a nitrogéntartalom hasonló, míg a szulfát formában kötött kén mennyisége 10—12-szer magasabb, mint a VSZK—0 jelű mintában. A szén C ls csúcsán a karbonátos rész nem ismerhető fel, a szénhidrogénszennyeződés is növekedett. A felület kalciumtartalma nagyobb hányadban a szulfáthoz kötve fordul elő. Kis menynyiségű nátrium (Na KLL 989,5 eV) is szennyezi a felületet. A VSZK—3 jelű minta a lepergett törmelékből készített átlagminta. A VSZK—0 jelű mintához képest itt a szilícium mennyisége több, a kalciumé kevesebb. A szén karbonátos része nehezen ismerhető fel, a kén mennyisége pedig másfél-kétszeres. Ugyancsak kétszeres a nitrogén mennyisége, állapota a VSZK-0 mintáéban levőhöz hasonlóan inkább ammóniumhoz vagy aminokomplexhez kötött. A minták ásvány-kőzettani és kémiai elemzéséből következtetni lehetett a korrózió mechanizmusának főbb jellemzőire. Mindhárom mintacsoport kritikus komponensei a SO, a Cl és a nitrogéntartalmú vegyületek. Ezenkívül külön figyelmet érdemel a VSZK—0 jelű minta felszínén talált szénhidrogén jellegű szennyeződés. Tekintve, hogy a rom kőfelületét sok helyen borította moha vagy zuzmó, a nitrogén jelenlétéről a legkönynyebb számot adni: valószínű, hogy a flóra anyagcseretermékének tekinthető a mindenütt jelen levő alacsony oxidációs fokú nitrogén. A kőidegen SO és Cl ionok egyértelműen környezetszennyeződésből származnak. Ma már köztudott, hogy a mészkövek pusztulásában döntő szerepe van a tüzelőanyagokból a légkörbe jutó kén-dioxidnak. Az is ismert, hogy a háztartási műanyaghulladékok jelentős hányada klórt is tartalmaz. Ilyenek a PVC vagy a klórozott polietilén, amelyek égése során sósav (HCl) szabadul fel. Ugyancsak fontos tényező, hogy a mészkövek oldódása a velük érintkező vizek szén-dioxidtartalmának függvénye. Mindhárom itt felsorolt agresszív ágens (a kén, a klór, illetve a szén-dioxid) véleményünk szerint a romegyüttes közelében létesített meddőhányóról származik. Az eredet könnyen magyarázható a magas pirit-(FeS-) tartalmú kőszénmeddő öngyulladásával, amikor az égő hányóból szén-dioxid, kén-dioxid és a műanyagok égéséből sósav szabadul fel. Mindhárom bomlástermék a csapadékvízben vagy a kőzet kapillárisaiban elhelyezkedő pórusvízben oldódik, aminek következtében azt savassá teszi. így akár a savas esővíz, akár a pórusvíz kitűnően oldja a mészkő kalcitját, illetve bepárolódva sókat rak le a kőzet külső vagy belső felszíneire. E sók oldhatósága jobb, mint a kalcité, és gyakran a térfogatigénye is nagyobb. Emiatt a korrózió egyszerre jelent anyagveszteséget, valamint repesztő hatású térfogatnövekedést. Tudjuk, hogy a kőpusztulás fizikai és kémiai dinamikus egyensúlyi folyamatok eredménye. A kőpusztulás szempontjából fontos egyensúlyok legfontosabb eleme a víz. A kőpusztulás megállítása vagy lefékezése pedig annyit jelent, hogy a legfontosabb egyensúlyi folyamatokat egy adott, a kőanyag szempontjából kedvező irányba kell elmozdítanunk, és a rendszert igyekeznünk kell ilyen állapotában megtartani. A részletek mellőzésével kijelenthetjük, hogy a kalcit oldhatósága jelentősen növekszik, ha nő az oldat H-ionkoncentrációja, és más ionok is jelen vannak az oldatban. A jelenlevő egyéb ionok koncentrációját és töltését az ionerősséggel jellemezzük. Az építőkövek jellemző tulajdonsága a porozitás. Ennek jellemző paraméterei az átlagos pórusátmérő és a pórusok méreteloszlása. Az építőkő fontos tulajdonsága az is, hogy miként reagál a különböző típusú vízterhelésre, vagyis, hogy milyen a kapillárisok vízfelvétele és milyen a páradiffuziós tulajdonsága.