Дано краткое описание грибов-биоповредителей и благоприятных условий


с. 1
УДК 691.327:502
ПРОБЛЕМА ЗАЩИТЫ МИНЕРАЛЬНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ ПОВРЕЖДЕНИЯ МИКРООРГАНИЗМАМИ

В.Г. Глазова, В.А. Пименов

Дано краткое описание грибов-биоповредителей и благоприятных условий жизни и активного роста; рассмотрены причины заселения конструкций микроорганизмами и механизмы повреждения минеральных материалов; способы и средства защиты конструкций от биоповреждений.
биоповреждение, биокоррозия, фунгициды, грибы, микромицеты

Обеспечение эффективного противодействия биокоррозии различных строительных конструкций, вызываемой жизнедеятельностью на них или в них различных микробов и грибов-биоповредителей, становится все более острой научной и практической проблемой в области строительства и эксплуатации жилых и промышленных зданий и сооружений. В настоящее время более 40-50% общего объема регистрируемых в мире повреждений связано с деятельностью микроорганизмов, а в нефтяной промышленности – более 77% коррозионных потерь оборудования происходит в результате биокоррозии [1].

Труднооценимые потери от биоповреждений проявляются в социальной и культурной сферах. Значительные потери человечество несет из-за разрушения памятников культуры, произведений искусства, архивных документов. В Калининградской области сохранились уникальные немецкие постройки: жилые дома, замки, порты. Однако полуразрушенные части этих зданий подвергаются различным воздействиям окружающей среды, в том числе биоразрушительному фактору. Очень важно, чтобы в условиях современной жизни и при высоких темпах роста городов велись восстановительные и «оздоровительные» работы ряда зданий, имеющих историческую и культурную ценность, с использованием наиболее рациональных методов борьбы с микроорганизмами.

Выборочное обследование зданий различного назначения, в том числе недавно отремонтированных, показало, что 80-90% домов центра Санкт-Петербурга поражены различными организмами: бактериями, простейшими, микроскопическими и другими грибами, водорослями, лишайниками и даже высшими растениями. Внутри многих зданий (в том числе, в больницах, детских учреждениях) обсемененность помещений, например, микроскопическими грибами (микромицетами) превышает предельно допустимую норму в десятки, а то и сотни раз, если ориентироваться на нормативные документы Европейского Союза. Микроскопические грибы резко ухудшают эксплуатационные характеристики тех материалов, на которых растут, вызывая биоповреждения и биоразрушения последних. Во-первых, следствием этого является не только частичное повреждение элементов зданий, но и полное разрушение конструкций. Во-вторых, микромицеты способны вызывать микогенные аллергии, микозы, микотоксикозы и другие заболевания. Все это грозит большой опасностью для здоровья и жизни человека в целом.

Можно наметить две группы грибов, вызывающих биоповреждения. Первая – неспецифичные почвенные сапротрофы. Из них чаще всего встречаются виды родов Penicillium, Aspergillus, Trichoderma, Alternaria, Fusarium (по убывающей значимости. Редко встречаются представители других родов. Вторая группа грибов состоит из специализированных микроорганизмов, возникших в процессе приспособительной эволюции к тем или иным материалам. К таковым относятся, например, Cladosporium resinae, развивающиеся на нефти и нефтепродуктах, грибы Aspergillus penicilloides живут на поверхности стекла [2].

Наиболее благоприятны для развития грибов высокая влажность воздуха, температура 24-30ºС, темнота или рассеянный свет, спокойная среда без активного проветривания. Поток воздуха высушивает поверхность произрастания грибов и их мицелий, механически нарушает рост гиф, препятствует оседанию спор на субстрат. Для роста мицелия необходимо достаточное количество влаги. Большинство грибов нуждаются в относительной влажности воздуха не менее 65-70%). Однако структуры, предназначенные для сохранения вида в неблагоприятных условиях (например, конидии), хорошо переносят длительное высушивание [3].

Работы ряда ученых показали, что на материалах происходит образование определенных ассоциаций микроорганизмов, а также закономерная смена одних групп грибов другими. Одни начинают процесс повреждения, последующие его продолжают. Важно захватить этот процесс в начале и подбирать биоциды именно против грибов, начинающих процесс повреждения. У микроорганизмов происходят эволюционные процессы, связанные с преимущественным развитием одних членов популяции или образованием новых вариантов, могущих осваивать другие субстраты. К грибам, возбудителям биоповреждений, приложима концепция о виде как подвижной системе, о гетерогенности вида – наличии внутри вида штаммов, различающихся по физиологическим, экологическим и другим свойствам [4,5].

По мнению многих исследователей, именно микробиота почвы является основным источником биоповредителей, которая очень чутко реагирует на различные изменения в экосистеме – ранняя диагностика техногенного повреждения почвы базируется на микробиологических показателях. Загрязнение воздуха окислами азота, серы, углерода, хлоридами и сажей создает условия для атмосферной коррозии. Используя перечисленные вещества в качестве источника питания, микроорганизмы существенно ускоряют процесс коррозии.

Еще одним значительным источником активации микробиоты является хозяйственно-технологическая деятельность человека в подземном пространстве. Устройство сооружений подземных инженерных коммуникаций зачастую проводится без учета особенностей грунтов и организации водоотвода. В наиболее низких участках скапливается вода, которая подмачивает стены и поступает в подвалы ближайших зданий. Споры, клетки и токсины из развитых колоний микроскопических грибов и бактерий посредством капиллярного и воздушного влагопереноса распространяются по всему зданию.

Разное состояние материалов может влиять на освоение их грибами. Например, старение материалов понижает их сопротивляемость к разрушительному действию грибов и служит своеобразным трамплином для освоения ими полноценных материалов. Воздействие низких и высоких температур и особенно изменение влажности субстрата могут быть причиной начала разрушения менее агрессивными штаммами и отбора на этом фоне штаммов, уже способных разрушать не подвергавшийся воздействию внешних факторов субстрат. При росте грибов на новых или измененных материалах у грибов могут усиливаться определенные ферменты, что способствует адаптации их к новым условиям существования [2].

Данные научной литературы по биокоррозии строительных материалов свидетельствуют о значительном полиморфизме микробов-биодеструкторов – нитрифицирующие, сероокисляющие, железо- и марганец- окисляющие и/или осаждающие бактерии и др. [4]. Эти микроорганизмы запускают процессы биоповреждения в различных материалах посредством своих продуктов жизнедеятельности (кислот, щелочей, ферментов и других агрессивных веществ), которые, взаимодействуя с веществами, входящими в строительные материалы, разрушают связующие растворы, кирпич, горные породы (строительный камень), бетон, металлоизделия и другие элементы строительных конструкций. Этот вид воздействия можно назвать биохимическим. Например, перечень выделяемых кислот весьма обширен: от сильных минеральных (серной и азотной) до многоатомных органических (гуминовых, пировиноградной). Выделяются и более простые по структуре органические кислоты: уксусная, молочная, пропионовая, винная, щавелевая, фумаровая, яблочная, лимонная и т.д. Об активном кислотообразовании свидетельствует значение рН на поверхности исследованных образцов строительного материала.

Микромицеты, бактерии, водоросли и лишайники разрушают каменные материалы не только химически, воздействуя продуктами метаболизма, но и непосредственно, механическим путем. Рост биомассы микроорганизмов, внедрившихся в поры и микротрещины, способствует и расширению трещин. Периодические увлажнение и высыхание лишайников, сопровождающееся значительным изменением объема клеток, приводят к циклическому давлению на стенки трещин и усталостному разрушению каменных материалов [1].

Между биологическим, химическим и механическим факторами, несомненно, существует тесная взаимосвязь. Трещины, появляющиеся в результате температурных напряжений и выветривания, облегчают химические процессы между каменным материалом и продуктами жизнедеятельности микроорганизмов. В свою очередь, биологические повреждения камня делают его более восприимчивым к действию химических и механических факторов и тем самым увеличивают интенсивность разрушений. Кроме того, грибы и лишайники, растущие на каменных материалах, способствуют задержанию пыли и грязи, источники которых весьма разнообразны.

Для исключения или обеспечения уничтожения биоповредителя на пораженных зданиях и сооружениях применяются различные дезинфекционные технологии, в основе которых лежит убивающее физическое, химическое или комбинированное воздействие на биоповредителя.

Методы защиты любых промышленных материалов классифицируют по различным признакам. Наиболее общая классификация включает выделение двух больших групп – временных и длительных методов защиты. Каждая из названных групп, в свою очередь, подразделяется: временные методы – на профилактические (например, удаление пыли, ), физические (например, обработка ультрафиолетом) и биологические (воздействие микроорганизмов – антагонистов); длительные методы – на конструктивные (применяемые при проектировании материалов, изделий, построек), профилактические (при эксплуатации) и химические (применение фунгицидов) [3].

При осуществлении реконструкции или ремонтно-восстановительных работ достаточно сложным, но очень важным является вопрос выбора биоцида. Сложность заключается в том, что применяемый биоцид должен обеспечивать решение целого ряда задач. В частности, он должен обладать быстрым бактерицидным и фунгицидным действием в отношении широкого спектра биоповредителей, обеспечивающим их гибель уже в процессе действия «на» или «в» конструкции в последующем. Биоцид при этом должен быть мало токсичным для людей, проводящих ремонтно-восстановительные работы и проживающих в здании, а также не ухудшающим экологию. Что очень важно, оно должно быть совместимо с материалами обрабатываемой конструкции, т.е. не должно терять антимикробной активности при контакте с ними и не вызывать деструкцию материалов и снижение их эксплуатационных показателей как материалов, так и конструкций из них.

Для применения в России зарегистрировано 300 дезинфицирующих средств. Однако список пригодных для применения в борьбе с биоповредителями невелик. В наибольшей степени этим требованиям удовлетворяют пока средства на основе полигексахлорметилгуанидина (ПМГ) и четвертичных аммониевых соединений (ЧАС). Они обладают в отношении микробов и грибов бактерицидным и фунгицидным (убивающим), а в низких концентрациях выраженным бактериостатическим и фунгистатическим (препятствующим росту и размножению) действием.

Традиционные инженерно-технические мероприятия по исключению переувлажнения штукатурных и бетонных конструкций путем повышения надежности водопроводных систем, обеспечения эффективной вентиляции и отопления, гидроизоляции конструкций от грунтовой и атмосферной воды играют роль профилактических. Мероприятием профилактической направленности является также добавление в строительные материалы различных антимикробных средств и веществ в качестве добавок. Однако все эти мероприятия призваны создать условия, препятствующие заражению биоповредителем штукатурных и бетонных растворов, конструкций, замедляющие жизнеспособность и рост биоповредителя на них.

Итак, проблема борьбы с микробной и грибковой биокоррозией зданий и сооружений может технически и методологически успешно решаться. Но она должна быть системной, комплексной и базироваться на научно-обоснованных, эффективных технологиях воздействия непосредственно на сам биоповредитель.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ




  1. Шаповалов И.В. Биоповреждение строительных материалов плесневыми грибами: дисс…канд.техн.наук:05.23.05-Строительные материалы и изделия/БГТУ им. В.Г. Шухова; И.В.Шаповалов.- Белгород,2003.-149с.

  2. Крыленков В.А. Проблемы сохранения жилой и производственной инфраструктуры городов от биоразрушения/ В.А.Крыленков, Д.Ю. Власов, Р.Э.Дашко, С.А. Старцев//Инфстрой.-2003.-№5.-с.3-13.

  3. Биоповреждения: учеб. пособие для биол. спец. вузов/ В.Д. Ильичев, Б.В. Бочаров, А.А. Анисимов и др.-М., 1987.-352с.

  4. Биоповреждения в строительстве/ Ф.М. Иванов, С.Н. Горшин, Дж. Уэйт и др.-М., 1984.-320с.

  5. Каневская И.Г. Биологическое повреждение строительных материалов/ И.Г. Каневская.-Л., 1984.-232с.

PROBLEM OF PROTECTION OF MINERAL BUILDING CONSTRUCTIONS FROM THE FAULT MICROORGANISMS


V.G.Glazova, V.A.Pimenov
The brief description of funguses - biopests and favorable conditions of life and active growth; the reasons of settling of designs microorganisms and mechanisms of a fault of mineral materials; ways and means of protection of designs from biofaults.

с. 1

скачать файл