Dipl.-Ing.oec., Ing.-oec., Ing. Peter Rauch PhD
ISBN 9783000129469 2007, letzte Ergänzung 11.06.2021
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.) [1]
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, hierzu gehören:
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. [2] Dieser Abbauprozess erfolgt vorwiegend im Atmungsstoffwechsel mit Sauerstoff. Einige Formen, wie viele Hefen vergären z. B. Zucker, dabei findet kein oder nur ein geringes Wachstum statt. Bisher wurde nur eine Kultur gefunden, die keine Atmung besitzt. [3] 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. [4]
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 der Menschen ist aber bei Außen- und Innenraumquellen im Wesentlichen gleich. [5] 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,
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 Alltagsgiften uvm. Auf den beiden Bildern 1 und 2 werden typische Schimmelpilzbilder gezeigt.
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. [6]
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 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. Eine Ausnahme sind die Protozoen, die eindeutig zum Tierreich gehören. [7]
Bakterien sind über alle auf der Erde in ungeheuerer Individuumanzahl 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 Verderbtheit 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 Ursachenentstehungen im Gebäude aus der Sicht der Bauphysik, Baustofflehre und Konstruktion sowie Vorschläge für die Vermeidung und für eine sinnvolle Bekämpfung dargestellt.
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.
Aspergillus (Gießkannenschimmel) und Penicillium (Pinselschimmel) (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, z. B. 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.
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. Z. B. Aspergillus niger färbt sich intensiv schwarz (auch Schwarzschimmel), wenn Kupfer anwesend ist, ansonsten nimmt es eine hellgelbe Färbung an. [9]
Da die Fortpflanzung fast ausschließlich durch die o. g. 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.
Die meisten Schlauchpilze besitzen einen Generationswechsel. Aus den Pilzsporen entwickelt sich ein haploides Mycel. Die dikaryotischen Hyphen werden jedes Jahr neu aus der Verschmelzung von haplioden Stadien gebildet (Bild 2.1.2). Dem gegenüber können bei den Ständerpilzen die Hyphen jahrelang weiter wachsen. [10]
Zu den Schimmelpilzen zählen auch noch die Mucor-Arten (Köpfchenschimmel), die der Klasse Zygomycetes und der Ordnung Mucorales angehören. Sie leben als terrestrische oder coprophile Saprophyten, einige sind fakultativ pathologen (Mucormykosen). [11] Vorkommen z. B. auf faulen Früchten, Gemüse, fermentierten Lebensmitteln und ein häufiger Bodenpilz. [12]
Schimmelpilze sind weltweit verbreitet. Ihr natürlicher Lebensraum ist der Erdboden, wo sie saprophytisch von abgestorbenen organischen Substanzen leben. Sie vermögen aber auch andere Lebensräume zu erobern, wie feuchte Räume oder Klimazonen. [13]
Die charakteristisch flüchtigen Stoffwechselprodukte von Schimmelpilze MVOC (Microbial Volatile Organic Compounds) umfassen Verbindungen mit Siedepunkten von 0 – 250 °C und können ein breites Spektrum unterschiedlicher chemischer Stoffklassen zugeordnet werden, wie z. B. den Alkanolen, Alkenolen, Ketonen, Terpenen, Aldehyden, Alkanen, schwefelhaltige Verbindungen, Ethenen, Ester, Karbonsäuren u. a. Es wurde bis 2001 ca. 30 solcher Verbindungen in Innenräumen und in der Außenluft nachgewiesen, die von Schimmelpilzen gebildet werden können. [14]
Der muffige Geruch ist häufig auf die Bildung von MVOC durch Schimmelpilze oder Bakterien zurückzuführen, die aber normalerweise keine gesundheitlichen Beschwerden verursachen.
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. [14] 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. [15] 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.
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Peter Rauch
