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Nach dem Niederschlag von Stoffen auf eine Oberfläche kommt es zur Adhäsion an diese. Die Adhäsion beschreibt die Anlagerung einer Substanz auf einer Oberfläche anhand physikalischer Effekte (Physisorption). Diese »Bindungen« kommen nur durch schwache Bindungskräfte, z. B. durch Ladungsverschiebungen zustande und führen nur zu einer sehr lockeren Anhaftung auf dem Oberflächenmaterial. Treten nach einer Kontamination allein Adhäsionskräfte auf, so lässt sich der Schadstoff problemlos entfernen.

Können die Schadstoffe dagegen mit dem kontaminierten Material Wechselwirkungen eingehen, sind Reaktionen der beiden Substanzen möglich. In diesem Fall kann sich der Gefahrstoff mit der Oberfläche verbinden oder abhängig von deren Beschaffenheit und Material in sie eindringen. Werden dessen Moleküle bzw. Atome auf der Oberfläche chemisch gebunden, liegt eine Adsorption vor, dringt die Substanz in die Oberfläche ein, spricht man von Absorption (Bild 1).

Bild 1: Adsorption eines Stoffes an einer Materialoberfläche (links) und Absorption (rechts) in das kontaminierte Material, z. B. einer Lackschicht

Im Verlauf der Adsorption entstehen chemische Bindungen an der Oberfläche. Das klassische Beispiel ist das Einwirken von Sauerstoff auf Metalle, in dessen Verlauf Oxide entstehen. Dieser Vorgang wird als Chemisorption bezeichnet. Auch der Ionenaustausch stellt eine Adsorption dar. Dabei werden elektrisch geladene Atome (Ionen) zwischen Kontamination und Oberfläche ausgetauscht. Dieser Prozess basiert auf dem Platzwechsel von Ionen der Kontamination mit auf der Oberfläche befindlichen, elektrisch geladenen Teilchen, welche dann in Lösung gehen. Voraussetzungen sind ähnliche Größen- und Ladungsverhältnisse von Ionen der Kontamination und den auf der Oberfläche befindlichen Ionen.

Die Absorption durch das Eindringen eines Stoffes in eine Oberfläche vollzieht sich durch Penetration und Permeation. Die Penetration bezeichnet das Hineinwandern von Teilchen in einen Stoff entlang von Kanälen und Hohlräume, die schadensaber auch herstellungsbedingt im Material vorhanden sein können. Die Permeation vollzieht sich als Lösungsprozess, in dessen Verlauf der Schadstoff in das Material der Oberfläche eindringt. Nachdem ein Teilchen durch Lösungsprozesse in die Oberfläche gelangt ist, kann es durch Diffusion (ungerichtete Teilchenbewegung) von der Oberfläche in tiefere Schichten des kontaminierten Materials wandern.

Da die Wanderung ungerichtet verläuft, kommt es dazu, dass bereits tiefer in das Material eingedrungene Schadstoffteilchen aus diesem wieder an die Oberfläche zurückwandern und an die Umgebung abgegeben (desorbiert) werden. Diese Abgabe an die Umgebungsatmosphäre erfolgt auch dann noch, nachdem die Oberflächenkontamination bereits entfernt wurde. Da jetzt kein Gefahrstoff mehr von außen in das

Bild 2: Eindringen von Lösungsmittelteilchen in einen Kunststoff aufgrund Permeation durch das Lösen in diesem (links) und Penetration durch Wandern entlang eines Hohlraums im Material (rechts)

Material eindringt, verringern die Desorptionsvorgänge die Konzentration der darin befindlichen Schadstoffteilchen. Die der Grenzfläche nächste Materialschicht hat die Masse des Gefahrstoffs aufgenommen. Statistisch gesehen können deshalb zuerst die in oberflächennahen Schichten befindlichen Schadstoffteilchen wieder an die Oberfläche gelangen. Tiefer eingedrungene Teilchen müssen einen entsprechend längeren Weg bis zur Oberfläche zurücklegen und werden deshalb erst später desorbiert. Der zeitliche Verlauf der Desorption und die daraus resultierende Gefahr, desorbierte Stoffe einzuatmen (Inhalationsrisiko), sind abhängig von der Wechselwirkung des Schadstoffs mit dem Oberflächenmaterial.