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Schimmelpilze in der Wohnung

- Ihre Lebensform, die Ursachen und Beseitigung -

Schimmelpilzbefall im Fenster  Schimmelpilze neben dem Fenster, fehlerhafte Fugenausführung

Eine der wichtigsten Ursachen für die Erhöhung der Schimmelpilze in den Wohnungen ist die Verringerung des Luftaustausches. Ebenso muss die Wohnung ausreichend beheizt werden. Bei gleicher Nutzung der Wohnung aber bei niedrigerer Raumtemperatur erhöht sich die relative Luftfeuchte. So können schnell Schimmelflecken auf den Tapeten entstehen. Besonders betroffen sind kalte Wandflächen, wie zum Beispiel im Schlafzimmer über den Fußboden an der Außenwand. Eine richtige Bekämpfung der Schimmelpilze erfolgt nur durch die Beseitigung der Ursachen.

1. Einführung

Schimmel ist die Trivialbezeichnung für makroskopisch erkennbare meist watteartige Myzelien und/oder Konidienträger. 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, zum Beispiel Schwarzschimmel und Grünschimmel, roter Brotschimmel, Edelschimmel, Gießkannensschimmel, Pinselschimmel, Köpfchenschimmel und andere. Darüber hinaus werden auch viele als Schimmel bezeichnet, wie zum Beispiel Blauschimmel, Grauschimmel, Schneeschimmel und so weiter [1] ...

Schimmelpilze sind ubiquitär, d. h. diese Pilzarten kommen allgegenwärtig vor. Diese können aber zur gesundheitlichen Beeinträchtigung beim Menschen führen, wenn ständig eine höhere Konzentration in der Raumluft vorliegt. Treten Schimmelpilzbelastungen in Wohnräumen auf, so leiden viele Bewohner häufig unter Augenbrennen, Kopfschmerzen oder Erkältungssymptomen. Ist das Immunsystem geschwächt, so 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. [1]
Die Schimmelpilze gehören zu den Mikroorganismen. In diesen Sammelbegriff werden viele verschiedene Gruppen von Kleinstlebewesen, wie Bakterien, Hefen, Aktinomyzenten, 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 unter anderem durch die zelluloseartige Zellwand und das Chlorophyll zur Energiegewinnung mit Fotosynthese 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 und eine Ausnahme sind die Protozoen, die eindeutig zum Tierreich gehören. [2]

In Deutschland gibt es noch keine verbindlichen Bewertungskriterien für eine Schimmelpilzbelastung im Innenraum. Der Nachweis einer Schimmelpilzbelastung dient dabei unterschiedlichen Zielen, dazugehören

Von den cirka 100.000 Schimmelpilzarten weisen cirka 30 Allergene auf. Sie haben in der Natur die Aufgabe, organische Substanz abzubauen und in Form von Erdboden den Pflanzen als Nährstoffquelle zugänglich zu machen. [35] Der Mensch ist deshalb an ein Vorkommen von Schimmelpilzen in seiner Umgebung angepasst und weist eine hohe Resistenz auf. Er reagiert folglich nur selten mit Krankheitssymptomen auf eine Schimmelpilzexposition.
Kleine Schimmelflecken auf der Tapete an einer kühlen Außenwandoberfläche besangen nicht, dass eine hohe Schimmelpilzexposition vorliegt. Im Sommer bei einer schwülwarmen Raumluft ist diese in der Regel hoch, auch wenn dies nirgendwo optisch erkennbar ist.
Entscheidend für die Wirkung von inhalativ aufgenommenen Schimmelpilzen ist 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. ([37] S. 16)
Es ist aber auch zu unterscheiden, ob der Raum mit der Schimmelpilzbelastung ständig bewohnt oder nur gelegentlich betreten wird, wie zum Beispiel ein Abstellraum. Optisch geringe Schimmelpilzschichten auf Oberflächen nach einer größeren Sanierung oder nach dem Neubau werden durch die technologisch bedingten Abbindeprozesse der Baustoffe verursacht. Es sind kurzzeitig auftretende Erscheinungen. Früher wurde eine genügend lange Trocknungszeit (Auswintern oder trocken wohnen) eingehalten. So eine technologisch bedingte Trockenzeit dauert abhängig von der Bauausführung etwa 2 Jahre. Durch dicht schließende Fenster und auch durch die Unterspannbahn im Dachgeschoss wird der Luftaustausch und damit der Feuchteaustausch stark behindert. Von einem Mangel kann man er sprechen, wenn diese durch die Konstruktion oder den Baustoff verursacht werden. In diesem Fall trifft dies nicht zu. Es hilft hier nur ein schneller Feuchteabtransport.

Eine Schimmelpilzbestimmung ist dann zur Klärung von spezifischen Sachverhalten sinnvoll,

Die eigentliche Schadenslösung kann nur durch die Veränderung der Ursachen erfolgen. Das sind bauphysikalische und oder baustoffspezifische Zusammenhänge und natürlich auch das Nutzungsverhalten.

In meinem Buch zu Schimmelpilze gehen ich auf die Problembereiche genauer ein. Das Buch oder als Download können Sie für einen außerodentlich günstigen Preis erhalten. In diesem Schimmelpilzbuch werden Ihnen ausführlich die bauphysikalischen Zusammenhänge, konstruktive Merkmale, die wichtigsten Materialeigenschaften und der ausreichende Luftaustausch erklärt.

2.1. Charakteristik der Schimmelpilze und ihre Stoffwechselprodukte

Als Schimmelpilze werden alle Pilze bezeichnet, welche überwiegend morphologische aber auch eine Reihe ökologischer Gemeinsamkeiten aufweisen.
Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie auf der Oberfläche ein watteförmiges, fädrigen oder pulverartiges Aussehen (schimmelig) haben. Dies wird verursacht, da das Wachstum nicht nur im Materialinneren, sondern an der Oberfläche erfolgt. Es gibt aber auch Bakterien, die ein pilzartiges Aussehen beim Wachstum zeigen. Hierzu gehören die sogenannten Strahlenpilze oder Actinomyceten.

Man kann zur Charakterisierung der Schimmelpilze hervorheben:
Aspergillus und Penicillium (Bild 2.1.1.) sind die am weitesten verbreiteten Schimmelpilze. Sie gehören der Abteilung Eumycota (Echte Pilze), Klasse Ascomycetes (Schlauchpilz), Unterklasse Euascomycetidae, Ordnung Eurotiales, Familie Eurotiaceae an. Es handelt sich bei allen um Saprotrophe, also Pilze, welche sich von toten, abgestorbenen oder künstlich synthetisierten organischen Substraten ernähren, zum Beispiel auf Nahrungsmittel, wie Brot, Früchten, Milch u. a. Die Pilze entwickeln ein ganz typisches echtes Myzel, welches reich verzweigt ist und sich im Substrat oder auf dessen Oberfläche ausbreitet.

Bild Penicillium (Pinselschimmel)Bild 2.1.1.: Penicillium (Pinselschimmel) [7]

Ihre Vermehrung erfolgt fast ausschließlich durch ungeschlechtliche Mitosporen (anamorphe Fruktifikation), durch Ausbildung von Endosporen (Sporangiosporen) oder Exosporen (Konidien), mitunter Chlamydosporen. Die Konidienträger sind jeweils recht typisch gestaltet und bieten die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale. So enden bei Aspergillus die konidienbildenden Hyphen in einer Blase, die intensiv mit stäbchenförmigen einzelligen Organen bedeckt ist und als Sterigmen bezeichnet wird. Die Konidienträger von Penicillium verzweigen sich an der Spitze in dünne Ästchen. Jedes dieser Ästchen trägt ein Sterigma, das von einer Konidienkette bekrönt wird. Das Myzel ist mehr oder weniger farblos. Die Konidien tragen Farbstoffe, die der Pilzkolonie ihre spezifische Färbung, schwarz, braun, grün, gelb oder weiß bei Aspergillus und hauptsächlich blaugrün bei Penicillium (auch Grünschimmel), verleihen. Bei Aspergillus ist die Farbgebung von Spurenelementen im vorgefundenen Substrat abhängig. zum Beispiel Aspergillus nieger färbt sich intensiv schwarz (auch Schwarzschimmel), wenn Kupfer anwesend ist, ansonsten nimmt es eine hellgelbe Färbung an. [8] Da die Fortpflanzung fast ausschließlich durch die oben genannten Konidien erfolgt, werden keine auffälligen Fruchtkörper hervorgebracht. Wenn überhaupt sexuelle Fortpflanzungsorgane gebildet werden, dann nur winzig kleine.
Zellsprossung und Bildung von Sproßzellen, wie sie Hefen oder hefeähnliche Pilze charakterisieren, tritt nur in ganz seltenen Fällen unter bestimmten Bedingungen ein.
Ihr Lebensraum ist bevorzugt der Erdboden, vermögen auch andere Lebensräume zu erobern, wie feuchte Räume oder Klimazonen. [9] Die charakteristisch flüchtigen Stoffwechselprodukte von Schimmelpilze MVOC (Microbial Volatile Organic Compounds) umfassen Verbindungen mit Siedepunkten von 0 - 250 ºC und können ein breites Spektrum unterschiedlicher chemischer Stoffklassen zugeordnet werden, wie zum Beispiel den Alkanolen, Alkenolen, Ketonen, Terpenen, Aldehyden, Alkanen, schwefelhaltige Verbindungen, Ethenen, Ester, Karbonsäuren unda. Es wurde bis 2001 ca. 30 solcher Verbindungen in Innenräumen und in der Außenluft nachgewiesen, die von Schimmelpilzen gebildet werden können. [10]

Der muffige Geruch ist häufig auf die Bildung von MVOC durch Schimmelpilze oder Bakterien zurückzuführen. Folgendes Spektrum von Verbindungen ist charakteristisch:
3-Methylfuran, Geosmin, 1-Octen-3-ol, 3-Methyl-1-butanol, 2-Pentanol, 2-Hexanon, 2-Heptanon, 3-Octanon und Dimethyldisulfid. [10] In höheren Konzentrationen weisen einige MVOC eine toxische Wirkung auf. In den Innenräumen liegen meist niedrige Werte vor, die zu keiner gesundheitlichen Beeinträchtigung beitragen. Die Bedeutung der MVOC ist noch nicht ausreichend erforscht. [11] Es ist auch zu beachten, dass nicht alle flüchtigen Stoffwechselprodukte, die von Mikroorganismen produziert werden, nur von mikrobieller Herkunft stammen. Sie werden auch von Pflanzen produziert, sind Bestandteil von Aromastoffen und technischen Lösungsmitteln.

2.2. Nahrung und Lebensbedingung

Pilze sind chlorphyllfreie Organismen. Die Pilze ernähren sich vorwiegend heterotroph - von organischen Substanzen lebender und toter Organismen. [3]
Die wesentlichen Wachstumsvoraussetzungen sind eng an das Vorhanden von Wasser gekoppelt, welches zur Synthese von Zellmaterial und zur Energiegewinnung der im Wasser gelösten Nährstoffe benötigt wird. [3a] In unserer natürlichen Umgebung erfolgt ein Wachstum, wenn bei einer bestimmten Temperatur, einer genügend hohen relativen Feuchte und dem Vorhandensein der erforderlichen Nahrungssubstrate über eine bestimmte Zeitperiode vorliegen.
Ändern sich diese Bedingungen, so wird das Wachstum eingeschränkt, verbessern sich diese wieder, so kann selbst scheinbar abgestorbenes Myzel auch nach Monaten neu auskeimen.[4] Gute Lebensbedingungen liegen bei einem pH-Wert zwischen 2 bis 6,5 auch bis 8 und einer Temperatur von 0ºC bis +40ºC vor. Pilze bevorzugen allgemein Nährmedien mit geringen pH-Werten, dagegen bevorzugen Bakterien einen neutralen bis alkalischen Bereich. Die meisten Organismen wachsen in einem pH-Bereich zwischen 6-8 und werden neutrophil genannt. Die Wachstumsgeschwindigkeit einer Zelle hängt vom pH-Wert des umgebenden Mediums ab. Daneben kann auch der Stoffwechselprozess, die Zellmorphologie, die Zusammensetzung der Zellwand und der Zellumhüllung und anderes beeinflusst. [12c] Ändert sich sprunghaft der pH-Wert (meist reicht hier schon eine Wertänderung 1-2) auch nur für einen kürzeren Zeitraum, so kann aus der Wachstumsphase (exponentielle oder stationären Phase) sehr schnell eine Absterbephase werden. Im Fermentationsbetrieb (technische Herstellung von Mikroorganismen) nennt man das pH-Schock. Im Gebäude können sich durchaus die pH-Werte, vor allem der Wandbaustoffe ändern (vergleiche Kalkputz oder Silicatplatten).

Auch ist das Redoxpotential der Nährlösung wichtig. Auch werden keine Ansprüche an die Zusammensetzung der Atmosphäre gestellt, wenn sie im üblichen klimatischen Bereich liegen.

Als Nährmedien müssen vorhanden sein:

Diese Nährmedien befinden sich in unserer natürlichen Umgebung und somit auch im Gebäude. Hierzu zählen zum Beispiel Glucose, Maltose und Saccharose, Tapetenkleister, Raufasertapete, Dispersionsfarben, Holz, Papier, Textilien, Kunststoffe und Gummi durch die beigefügten Weichmacher, Staub, Fette uvm. Die jeweiligen Mikroorganismen haben sich in der Regel auf den Abbau bestimmter Substanzen unter bestimmten klimatischen Bedingungen spezialisiert. Auch bei annähernd gleichen klimatischen Bedingungen können in den Räumen jeweils unterschiedliche Pilzkonzentrationen auftreten.
Für eine mögliche Erhöhung der Pilzkonzentration sind nicht nur der Anstieg der Raumluftfeuchte (dichtere Fenster und sparsamere Heizungsnutzung) oder die Temperatur verantwortlich. Es spielt daneben auch das Vorhandensein bestimmter Nährmedien eine Rolle. Allein das Vorhandensein von Kohlenhydraten reicht nicht aus. Es müssen auch bestimmte Spurenelemente Kationen (zum Beispiel Co++, Mg++) und Anionen (zum Beispiel P, S, N) vorhanden sein. Dagegen wirkt Kalzium (Kalkstein CaCO3)als Inhibitor.
Für viele Mikroorganismen sind die Nährstoffbedürfnisse noch unbekannt. Für die Kultivierung nimmt man daher keine reinen oder definierten Verbindungen, sondern komplexe Gemische wie Molke, Maisquellwasser oder Sojabohnenextrakt. Diese Nährmedien werden als komplex oder undefiniert bezeichnet. /3a/
Heutige Bau- und Beschichtungsstoffe sowie vor allem synthetischer Einrichtungs- oder Haushaltgegenstände (Ausgasung) könnten die erforderlichen Nährsubstanzen liefern, die für einen optimalen Wachstumsprozess erforderlich sind oder auch diesen hemmen. Selbst die Mörtel, früher aus Luftkalk beziehungsweise Sumpfkalk hergestellt, bestehen aus eine Vielzahl an chemischen Zusätzen, um die Verarbeitbarkeit zu verbessern. Zum Beispiel dient Acryl*)-Hydrosol (Tiefengrund) zur Verbesserung der Eigenschaft der Wandoberfläche. Welche Wechselwirkungen treten aber auf? Auch wenn es lösungsmittelfrei sein soll und so die Gesundheit aus heutiger Sicht nicht gefährdet. Genau diese Stoffgemische können die erforderlichen Spurenelemente und Wachstumsfaktoren für die Mikroorganismen liefern.
Waren die Haushalte vor 40 Jahren noch annähernd frei von synthetischen Stoffen, so haben sich diese in der Zwischenzeit in kleine chemische Laboratorien verwandelt, angefangen von Duftstoffen, WC-Reiniger, über Ausgasungen aus Wohnraumtextilien und Möbel bis hin zur Bauhülle.

Die Wechselwirkung einer Schimmelpilzbildung und vorhandener Schadstoffe in der Raumluft beziehungsweise chemische Spurenelemente an den Oberflächen sollten daher auch Gegenstand künftiger Forschungsthemen sein und sich nicht nur allein auf das Lüftungsverhalten orientieren.

Die Temperatur beeinflusst den Stoffwechsel, die Nährstoffansprüche, die Biomassezusammensetzung der Zelle und vor allem die Wachstumsgeschwindigkeit der Mikroorganismen. Liegt die Temperatur 10-25ºC unterhalb des Temperaturoptimums, so verlangsamen sich die Transportprozesse und die Wachstumsgeschwindigkeit bewegt sich in Richtung Null. Dagegen bewirkt eine Temperaturerhöhung im optimalen Bereich eine überproportionale Steigerung der Wachstumsgeschwindigkeit. In der Praxis wird dies deutlich, warum in einem Gebäude bei annähernder gleicher relativen Luftfeuchte und Nutzungsverhalten in 5 Wohnungen kein und in einer Wohnung Schimmelpilzbefall festgestellt wird. Hier können Temperaturunterschiede von 2-3 K vorliegen. Diese Tatsache wird auch im folgenden Isoplethensystem berücksichtigt. (Ausführliche Erläuterung im Schimmelbuch)

Bild: Isoplethensysteme für Sporenauskeimung der Schimmelpilze (Aspergillus restrictus (links) und Aspergillus versicolor (rechts). [1]

Isoplethensysteme

Bild: Temperatureinfluss auf die Wachstumsgeschwindigkeit von Mikroorganismen

Temperatureinfluss auf die Wachstumsgeschwindigkeit von MikroorganismenErläuterung zur Wachstumskurve:
Minimum geleeartige Membran, langsamer Transportprozess
Optimal maximale Geschwindigkeit der enzymatischen Reaktion
Maximum Protein-Denaturierung, Zusammenbruch der Cytoplasmamembran, thermische Lyse

 

 

Hinsichtlich ihrer Ansprüche an optimale Temperaturbedingungen verhalten sich Mikroorganismen sehr unterschiedlich. Man unterscheidet die Schimmelpilze nach ihren optimalen Wachstumstemperaturen, mesophile Schimmelpilze bei 25-35ºC, thermotolerante Schimmelpilze bei 30-40ºC und thermophile Schimmelpilze bei 35-55ºC (max. ca. 60ºC) [13] Vervollständigt werden soll die Einteilung mit den psychrophilen Organismen (unter 0ºC bis 20ºC), Hierzu gehören vorwiegend marine Bakterien und Eisenbakterien. Thermophile Bakterien erreichen ihre Grenze bei 70ºC und extrem thermophile Organismen zwischen 80-90ºC (zum Beispiel Gattungen Bacillus und Clostridium), Bakterien die oberhalb 90 und 100ºC wachsen nennt man hyperthermophile Organismen. [12b]

Die Wechselwirkung zwischen Feuchte, Temperatur und Nahrungssubstanz werden im Isoplethensystem für Sporenauskeimung der Schimmelpilze dargestellt. Ausführlicher Hinweise im Schimmelbuch.

*)Bezeichnung für Kunststoffe, die aus polymerisierten Verbindungen der Acrylsäure und/oder der Methakrylsäure bestehen. Acrylsäure ist die einfachste ungesättigte Karbonsäure.

[1] Smith,S.L.; Hill, S. T.: Influence of temperature and water activity on germination and growth of Aspergillus restrictus and Aspergillus versicolor. Transoctions of Brtish Mycological Society Vol. 79 (1982), H. 3, S. 558 - 560

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