Vi kan velge å oppbevare skattene på museum, eller la dem ligge bevart i jorda. Når jorda forstyrres, for eksempel når vi bygger hus eller veier, er det ofte tilgangen på oksygen som ødelegger kulturminnene.
- Gode bevaringsforhold for kulturminner karakteriseres av stabile kjemiske og fysiske forhold, og at mikrobiologisk og kjemisk aktivitet er relativ lav, sier forsker Thomas Hartnik ved Bioforsk Jord og miljø.
Bioforsk har kunnskap om disse nedbrytingsprosessene via lang erfaring med karakterisering av miljøforholdene i avfallsdeponier, og har nå innledet samarbeid med Norsk Institutt for Kulturminneforskning og Riksantikvaren i Norge, samt Nasjonalmuseet i Danmark.
Deres samlede kunnskap er verdifull for de arkeologiske miljøene ved utgravninger og når de skal vurdere kulturlagenes nedbrytningshastighet nedover i bakken.
Hvor raskt nedbrytingsprosessen foregår, avhenger av hvordan tilgangen på oksygen i kulturlagene er. Mikroorganismer bryter ned organisk materiale mye raskere i nærvær av oksygen enn uten.
"For at ikke oksygen skal lekke ut er det montert to gummiermer som slutter helt rundt armene. Forskningstekniker Hege Bergheim gjør seg klar til å arbeide i hanskeboksen. Foto: Sølvi Svendsen"
Settes det for eksempel en mur ned i kulturlagene og man etterfyller med pukk, vil oksygentilgangen bli god og organisk materiale i kulturlagene vil raskere brytes ned. Likeledes vil man oppnå rask nedbryting om arealer dreneres, slik at grunnvannstanden synker. Dette er gjort i noen deler av Bryggen i Bergen der bygningene synker opp til åtte millimeter per år på grunn av at oksygen nå kommer til bærende bjelkelag.
Mikroorganismene får energi
Når oksygen ikke er til stede i jord, kan mikroorganismer bruke andre forbindelser som for eksempel nitrat til nedbrytning av organisk materiale. Imidlertid vil nedbrytningen med nitrat foregå langsommere enn med oksygen.
-I naturen foregår nedbrytning av organisk materiale eller korrosjon av metaller parallelt med reduksjon av andre forbindelser. Mikroorganismer får energi fra slike reaksjoner og bruker denne energien blant annet til oppbygging av biomasse.
- Mest energi får mikroorganismer hvis de kan bruke oksygen til å oksidere organisk materiale. Noe mindre energi genereres hvis det brukes nitrat (NO3-) og enda mindre ved å bruke oksidert jern, Fe(III), mangan (Mn(IV)), sulfat (SO42-) eller oksidert organisk materiale, sier Hartnik.
Omvendt kuvøse
Det er ikke bare treverk som brytes ned ved økt tilgang på oksygen. Også nedbrytningen av bein og korrosjonen av metall aksellereres. Kunnskapen om oksygentilgangen er derfor verdifull ved bevaring av kulturminner In Situ (på opprinnelsesstedet).
For å undersøke dette, gjør Bioforsk analyser i et oksygenfritt miljø. I undersøkelsen av bevaringsforholdene på laboratoriet nyttes en hanskeboks som kan sammenlignes med en “omvendt kuvøse” som altså er oksygenfri.
"Forsker Ove Bergersen arbeider i oksygenfritt miljø i hanskeboksen, med av jord fra utgravninger i Tønsberg. Foto: Sølvi Svendsen"
-For å måle miljøforholdene i kulturlag, tar vi representative jord- eller vannprøver og måler oksygen og andre forbindelser som mikroorganismene kan bruke i nedbrytningen av organisk materiale. I tillegg måler vi de forbindelsene som mikroorganismer produserer i nedbrytningen.
- På denne måten kan vi anslå hvilke nedbrytningsprosesser som foregår i jord og om disse foregår raskt eller langsomt. Bioforsk Jord og miljø er de eneste som utfører denne typen analyser i landet, forklarer Hartnik.
Andre forhold
Andre miljøforhold som vil påvirke bevaring av kulturminner er massenes gjennomtrengelighet og vannmetning. Dette vil styre gjennomstrømning av oksygenrikt vann gjennom massene og diffusjon av oksygen i porene.
Giftige forbindelser vil også kunne hemme nedbrytningen av organisk materiale. pH-verdi og konsentrasjon av løslige salter påvirker korrosjon av metalloverflater.
Økende surhet og saltkonsentrasjon vil framskynde korrosjon av metallgjenstander og nedbrytning av bein og betong.
