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Interazione ambiente - beni culturali

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  • 35 MINUTI
  • The main environmental damage effect on the carbonate structural components and binders used in historic buildings is the transformation of calcium carbonate into gypsum due to wet and dry deposition of SO 2
  • Because of their high porosity, mortars show greater reactivity to SO 2 than stones. Lime mortars (i.e. mortars prepared using lime and sand) undergo a damage typology similar to that of sandstones, with the formation of a surface black crust and an underlying layer of disaggregated sand. But what about hydraulic mortars? Pozzolan and cement mortars have been widely used in ancient monuments, modern buildings and restoration works.  
  • 45 minuti in clusa discussione
  • LIBS laser induced breackdown spectroscopy
  • Transcript

    • 1. ENVIRONMENT including climate change Palermo, 7-9 settembre 2009 INTERAZIONE AMBIENTE - BENI CULTURALI Cristina Sabbioni Istituto di Scienze dell’Atmosfera e del Clima (ISAC) Consiglio Nazionale delle Ricerche
    • 2. Ricerca di base, applicata e tecnologica L’Italia ha partecipato e ha coordinato Progetti finanziati dalla Commissione Europea nei PQ di Ricerca sin dal 1° PQ, nei Programmi Environment (FP2), STEP (FP3), Environment and Climate (FP4)…..Environment (including climate change) (FP7) C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 3. Principali tematiche sviluppate Microclima in ambienti interni, esterni e semiconfinati Interazione dell’inquinamento atmosferico con i materiali che caratterizzano il patrimonio culturale Impatto dei cambiamenti climatici sui beni culturali C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 4. Microclima in ambienti interni: strumentazione e procedure Obiettivo: fornire soluzioni per il controllo del microclima al Museo S. Croce, Firenze fine di garantire idonee condizioni di conservazione di oggetti, superfici e strutture 22 21 concerts 20 Temperature (°C) 19 18 17 16 15 14 13 70 19/3/09 21/3/09 23/3/09 25/3/09 27/3/09 Relative Humidity (%) 65 60 55 50 45 40 35 30 19/3/09 21/3/09 23/3/09 25/3/09 27/3/09 Cattedrale Santiago di Compostela Obiettivo: comprendere i problemi generati da condizioni microclimatiche non idonee, che producono danno irreversibile ai materiali Cimabue’s Cross C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 5. Determination of Conditions to Prevent Weathering due to Condensation, Particle Deposition and Micro-organism Growth on Ancient Stained Glass Windows with Protective Glazing Obiettivo Correlare il degrado delle vetrate con le variabili fisiche , chimiche e biologiche caratterizzanti il microclima sia indoor che outdoor al fine di: !Comprendere i meccanismi di corrosione !Identificare idonee soluzioni di protezione !Fornire metodologie di buone pratiche EC Project VIDRIO C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 6. Grotte di Lascaux: monitoraggio microclimatico Misure microclimatiche (Tair, Tsurface,Tstone, RH e vento) finalizzate all’identificazione delle cause che favoriscono la crescita microbiologica Condizioni microclimatiche estreme RH ~100% T ~ 12-13°C 13°C C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 7. Controllo remoto del microclima in ambienti interni (Musei, Gallerie, Edifici storici, Chiese, Biblioteche, Archivi) • Misure automatiche IN SITU • Misure manuali • Trasmissione dati GSM WEB SITE • Elaborazione dati www.isac.cnr.it/musa • Invio informazioni ai gestori C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 8. Monitoraggio a distanza dello stato di conservazione delle opere d’arte In collaborazione con Istituto per i Beni Artistici, Culturali e Naturali Regione Emilia-Romagna • Galleria Ricci Oddi di Piacenza • Museo di Storia Naturale di Ferrara • Pinacoteca Civica di Bagnacavallo (RA) Musei che fanno parte della rete (giugno 2009): • Pinacoteca Civica di Forlì • Collezioni Comunali d’Arte di Bologna • Rocca Sanvitale di Fontanellato (PR) • Museo della Città di Ravenna • Galleria d’Arte Contemporanea di Santa • Casa Marino Moretti di Cesenatico (FC) Sofia (FC) • Archivio Storico di Terra del Sole (FC) • Basilica Santo Stefano di Bologna • Museo Civico di Argenta (FE) • Museo della Città di Rimini • Monastero di S. Antonio in Polesine di Ferrara • Palazzo Schifanoia di Ferrara • Fondazione Tito Balestra di Longiano (FC) • Galleria Parmiggiani di Reggio Emilia • Museo Civico Archeologico di Verucchio (RN) • Museo Storico Archeologico di • Museo Mambrini di Galeata (FC) Santarcangelo (RN) Obiettivo: controllo in continuo, mirato allo stato di conservazione delle singole opere C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 9. Monitoraggio a distanza in ambienti esterni: monumenti, complessi storici e aree archeologiche • Profilo microclimatico • Gas e particolato atmosferico • Aerosol biologico • Impatto ambientale • Processi di degrado dei materiali Mnajdra Hagar Qim Progetto Templi Megalitici di Malta Obiettivo: monitoraggio dell’impatto dei parametri ambientali su monumenti all’aperto C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 10. Monitoraggio in aree urbane PORTE DI GHIBERTI E PISANO Porta Sud 100 Porta Nord: Ingresso visitatori PTS 2 R = 0,9998 80 60 Summer (ug/m ) 3 Monitoraggio multiinquinanti: 40 Autumn Winter Gas: SO2, NOx, O3 20 Particelle: Frazione solubile e carboniosa 0 0 20000 40000 60000 80000 100000 Monitoraggio biologico Seasonal visitors C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 11. Interazione ambiente – beni culturali Diversi materiali esposti a differenti condizioni atmosferiche MATERIALI - Materiali lapidei: PARAMETRI Marmo Calcare - Gas (SO2 , NOx,..) Arenaria Malte - Particelle INTERAZIONE Mattoni - Spray marino Rocce argillose - Precipitazioni - Metalli: - Temperatura Ferro - Umidità Relativa Bronzo - Vento Rame Piombo Zinco - Vetro C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 12. Interazione ambiente - beni culturali in aree urbane Nanjing, Cina FORMAZIONE DI CROSTE NERE ! Solfatazione da SO2 - Trasformazione del carbonato di calcio in gesso - Deposizione particelle carboniose - Aree protette dal dilavamento dell’acqua piovana ! Gesso solubile - Aree dilavate possono apparire bianche White Tower, Londra C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 13. CARBONIO NELLE CROSTE NERE TC = CC + EC + OC NCC Substrato !Deposizione atmosferica lapideo !Weathering biologico !Trattamenti superficiali Particelle emesse dai processi di combustione EC Project CARAMEL Traccianti delle emissioni da sorgenti fisse e mobili Ghedini et al., EST (2006) C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 14. Monumenti Europei : strati di degrado (pietre carbonatiche) Substrato SAMPLES CALCITE (%) GYPSUM (%) EC (%) OC (%) OTHERS (%) OC prevale sui MILAN 3,92 76,35 1,66 0,67 17,41 MILAN 4,08 93,37 1,12 0,51 0,92 monumenti nelle MILAN 7,92 70,83 1,57 0,57 19,11 MILAN 6,08 76,63 1,35 0,19 15,75 FLORENCE 1,00 64,28 0,46 0,68 33,58 città europee FLORENCE 16,33 51,62 0,26 0,60 31,19 100% FLORENCE 4,42 63,98 0,63 1,06 29,91 VENICE 12,08 65,79 1,34 0,62 20,17 90% VENICE 4,83 53,32 1,80 2,02 38,03 80% VENICE 1,33 81,31 0,77 0,66 15,92 70% VENICE 5,67 52,81 1,48 2,57 37,48 ROME 4,17 62,44 1,28 1,55 30,57 60% ROME 0,08 65,34 0,93 1,16 32,48 Dovuto a OC (%) 50% ROME 6,75 24,05EC (%) 2,06 3,07 64,07 PARIS 2,75 68,79 1,79 2,72 23,95 40% 30% SEVILLE 8,08 50,45 traffico 0,46 3,11 37,90 SEVILLE 6,58 20% LONDON 11,33 53,59 60,12 veicolare 0,60 1,11 2,21 Progetto CNR 2,17 37,02 25,26 10% LONDON LONDON 25,75 17,50 42,48 9,40 0,69 0,08 Mobilità 29,39 1,69 0,67 72,35 0,21Sostenibile23,98 0% FLORENCE LONDONPARIS ROME 48,75 LONDON25,45 SEVILLE 1,61 LONDON Bonazza et al. Atmos. Env. (2005) 5,92 60,92 0,95 2,10 30,12 C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 15. Guerra del Golfo – Effetto sui Beni Culturali in Iran dell’incendio nel 1991 dei pozzi petroliferi in Kuwait Persepoli Primavera 1991: bruciarono ~4.6 milioni di barili di olio al giorno Bishapour ……………un problema complesso……………. C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Bonazza et al., EST (2007) Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 16. Valutazione impatto multinquinanti sul patrimonio costruito moderno e contemporaneo Centennial Hall, Polonia Progetto EPISCON - European Ph.D. in Science for Conservation C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 17. Vulnerabilità dei materiali da costruzione dipende dalla composizione e dalla porosità Reattività verso SO2: test laboratorio 3000 S tot (!g/cm ) 2 2000 1000 0 carbonate stones lime mortar pozzolan mortar cement mortar (mean) malta cementizia la più reattiva ! C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 18. FORMAZIONE DI GESSO SU CEMENTO SO2 Atmosfera gas SO4= Catalizzatori aerosol Cementizia degrado SO4= Strato di SO3 = GESSO Catalizzatori materiale CARBONATO DI CALCIO ALLUMINATI DI CALCIO SILICATI DI CALCIO Malta C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 19. PRODOTTI SECONDARI DI DEGRADO Gesso + Alluminato di calcio ETTRINGITE 3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O Gesso + Silicato calcio TAUMASITE Sabbioni et al., Atmos. Env. (2001) CaSiO3·CaSO4·CaCO3·15H2O C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 20. PRODOTTI SECONDARI DI DEGRADO: MALTE IDRAULICHE NEL BACINO DEL MEDITERRANEO 100% 80% concentration 60% 40% 20% 0% G3 G7 G8 G9 SOLUBLE sam ple INSOLUBLE VILLA DOMITIA, GIANNUTRI (ITALY) JUPITER TEMPLE, DAMASCUS (SIRYA) 100% 80% concentration 60% 40% 20% 0% PTR6 PTR14a PTR14b SOLUBLE MEKAWER FORTRESS (JORDAN) INSOLUBLE sam ple PETRA (JORDAN) EC Project PRODOMEA C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 21. 10-15 nm Test di laboratorio ETTRINGITE FORMAZIONE ETTRINGITE FRATTURA DA ESPANSIONE DISSOLUZIONE /DECOMPOSIZIONE / TAUMASITE FORMAZIONE Degrado avviene anche se diminuisce EC Project EDAMM C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna l’SO2 Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 22. Interazione ambiente – beni culturali: oggi e domani Solfatazione dei materiali carbonatici (marmi, calcari) decresce e continuerà a decrescere in futuro EC Project NOAH’s ARK Need to expanmd this slide…!. Joakim Langner C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 23. ENVIRONMENT including climate change Impatto dei cambiamenti climatici sul patrimonio culturale Può diventare un fattore sempre più importante affrontato per la prima volta nell’ambito del Progetto EC NOAH’S ARK Global Climate Change Impact on Built Heritage and Cultural Landscapes C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 24. GLOBAL CLIMATE CHANGE IMPACT ON BUILT HERITAGE AND CULTURAL LANDSCAPES CNR – ISAC (Italy) ITAM (Czech Rep.) UCL (UK) CSIC (Spain) UEA (UK) NILU (Norway) KIMAB (Sweden) EIG (UK) ICSC (Poland) BMA (Spain) http://noahsark.isac.cnr.it C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 25. COME ? - Selezione dei parametri climatici critici per il deterioramento del patrimonio culturale - Estrazione di dati dal General Hadley Model (HadCM3) relativi ai periodi 1961-1990, 2010-2039 e 2070-2099 - Estrazione di dati dal Regional Hadley Model (HadRM3) relativi al periodo 2070-2099 - Scenario IPCC SRES A2 - Finestra europea - Selezione di materiali e modelli di processi di degrado OBIETTIVO Mappatura delle aree vulnerabili alle diverse tipologie di impatto C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 26. Area e periodi selezionati Area: finestra Europea HadCM3 Latitudine : 80.00°N – 25.00°N Longitudine: 33.75°W – 67.50°E Longitudine: 23 x 28 punti di griglia HadRM3 Latitudine: 72°N – 25°N (approx.) Latitudine: Longitudine: 34°W – 71°E (approx.) Longitudine: 109 x 104 punti di griglia Periodi – 1961-1990 : Baseline – 2010-2039 : Vicino Futuro – 2070-2099 : Lontano Futuro C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 27. Approccio Metodologico Selezione di PARAMETRI CRITICI per il deterioramento del patrimonio culturale costruito Creazione di un DATABASE su base europea Produzione MAPPE CLIMATICHE Ulteriore elaborazione dei dati tramite utilizzo di FUNZIONI DI DANNO Identificazione AREE Produzione MAPPE DI DI RISCHIO DANNO Produzione MAPPE DI RISCHIO e MULTIRISCHIO C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 28. DATABASE Medie mensili, stagionali e annuali dei seguenti parametri: TEMPERATURA VENTO Temperatura media, max e min Velocità Cicli gelo-disgelo Eventi di vento estremi Shock termico Combinazione vento-pioggia PARAMETRI LEGATI AL CICLO INQUINAMENTO DELL’ACQUA Concentrazione di SO2 Precipitazioni Concentrazione di HNO3 Giorni di pioggia Eventi di pioggia estrema Concentrazione di O3 Numero di giorni consecutivi di pioggia pH della pioggia Umidità relativa media, max e min Shock di umidità relativa C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 29. !"# # $%&'() (**$ CLIMATE MAPS HERITAGE CLIMATE MAPS DAMAGE MAPS RISK MAPS THEMATIC PAGES C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 30. Cicli di umidità relativa =75.5% (cristallizzazione di sali) Muratura in mattoni 2070-2099 C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 31. Cristallizzazione di sali Increas e Decrease .…aumenterà nei prossimi 100 anni in tutta l’Europa C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 32. Recessione Superficiale 1961-1990 Scenari futuri di recessione superficiale di rocce carbonatiche causata da precipitazione e concentrazione di CO2 L(!m/anno) =LvR 2070-2099 In Europa Centrale, UK, Islanda, Penisola Scandinava e nord della Spagna si avrà il danno maggiore (20-30 !m/anno) C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 33. Recessione Superficiale 1961-1990 2070-2099 Generale aumento (> 6 !m/anno) in Europa, particolarmente evidente nelle aree montuose. Il cambiamento potrà essere > 6 !m/anno nelle zone con una recessione pari a 20 !m/year Bonazza et al., STOTEN (2009) Aumento del 30% C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 34. Stress Termico Bonazza et al., STOTEN (2009) Il Bacino del Mediterraneo continuerà ad essere sottoposto al più alto grado di rischio Nel vicino e lontano futuro l’Europa Centrale sarà maggiormente a rischio C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 35. Ciclo dell’acqua: impatto sulla terracruda Dimostrato essere la principale causa di degrado nel XXI secolo Precipitazione annuale 2070-2099 Danno strutturale Erosione Rigonfiamento delle argille Fratture per cicli di wetting- drying Dissoluzione degli intonaci C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 36. L’INQUINAMENTO, IN PARTICOLARE IL PARTICOLATO, E’ LA CAUSA PRINCIPALE DI DEGRADO DEL PATRIMONIO CULTURALE NELLE AREE URBANE I MATERIALI DA COSTRUZIONE MODERNI, COME IL CEMENTO, HANNO UNA MINORE DURABILITA’ DI QUELLI ANTICHI NEI CONFRONTI DELL’INQUINAMENTO L’IMPATTO DEI CAMBIAMENTI CLIMATICI SUGLI EDIFICI STORICI E SITI ARCHEOLOGICI E’ TUTTORA UNA SFIDA C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 37. Trasferimento tecnologico C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 38. DEW SENSOR C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 39. LIGHT DOSIMETERS C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 40. LASER C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 41. Training C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 42. Una nuova generazione di ricercatori necessita una preparazione adeguata per questa area di ricerca ! Sciences and Technologies of the Materials and the Environment for the Protection of Stained Glass and Stone Monuments, Paris, 1998 ! Science and Technology of the Environment for Sustainable Protection of Cultural Heritage and Cultural Heritage Protection in a Sustainable Society, London, 2002 and 2003 ! Innovative technologies and materials for the conservation of monuments, Athens monuments, in 2003 ! Within FP6 two initiatives were supported with the aim of transferring knowledge and research results towards professional archaeologists and architects ! The Marie Curie initiative has also been promoted (EPISCON) ! European Master-Doctorate Course on Vulnerability of Cultural Heritage to Climate Change, Strasbourg, 7-11 September 2009 Change, C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 43. Comunicazione l’Italia è stata la promotrice nel contesto europeo fin dall’inizio di quest’area di ricerca C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 44. BOLOGNA 1989 ROME 1997 AACHEN 1998 SANTIAGO 1999 EC CONFERENCE STRASBOURG 2000 CRACOW 2002 LONDON 2004 PRAGUE 2006 LUBLJANA
    • 45. Networking di Programmi di Ricerca C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 46. Progetto Europeo ERA NET European network on Research Programme applied to the Protection of Tangible Cultural Heritage • Coordinamento: Ministero per I Beni e le Attività Culturali, Italia ( MiBAC) • Partnership di 14 EU Stati Membri Inizio : 1 ottobre 2008 • CNR attivamente coinvolto www.netheritage.eu C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 47. Progetto Europeo European network on Research Programme applied to the Protection of Tangible Cultural Heritage • Primo ERA NET su ricerca e protezione del patrimonio culturale tangibile • Primo ERA NET coordinato dall’Italia C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 48. 15 Partner di 14 Stati Membri La distribuzione geografica dei Partner - dal bacino Mediterraneo all’Area Polare- assicura l’attenzione ai diversi problemi che interessano la tutela del patrimonio culturale, sia per gli aspetti legati alle differenti condizioni ambientali, che per la molteplicità delle tipologie di beni tangibili tipici del patrimonio culturale europeo. C. Sabbioni, CNR - ISAC, Bologna Palermo, 9 Ottobre 2009
    • 49. Importanza strategica del coordinamento europeo nel settore della ricerca applicata alla protezione del patrimonio culturale tangibile
    • 50. Istituto di Scienze dell’Atmosfera e del Clima (ISAC) Adriana Bernardi Francesca Becherini Alessandra Bonazza Paola De Nuntiis Dario Camuffo Nadia Ghedini Chiara Guaraldi Paolo Mandrioli Giacomo Moriconi Izabela Ozga GRAZIE

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