Навигация
Микроорганизмы – агенты биоповреждений
124934
знака
0
таблиц
0
изображений
2. Микроорганизмы – агенты биоповреждений
Благодаря широкому распространению в природе, разнообразному набору ферментов микроорганизмы способны использовать для питания и местообитания различные субстраты, вызывая разного рода их разрушения или приводя их в состояние негодности. Такими субстратами могут быть промышленные изделия, деловая древесина и постройки из нее, топливо, смазочные масла и другие нефтепродукты, музейные ценности, книги, документы и всевозможные изделия из бумаги, оптическое стекло и многое другое. Например, по данным литовских ученых, наблюдается постоянное развитие грибов на деталях телевизоров, изготовленных из фенопласта, смолы капроновой, на некоторых покрытиях и красителях и прочих материалах. Повреждающими агентами могут быть грибы, особенно микроскопические, бактерии, отчасти водоросли и лишайники, иногда высшие растения. Грибы – наиболее активные и наиболее частые виновники биоповреждений, поэтому основное внимание в данном разделе мы уделим этим организмам.
Воздействие микробов на изделия и материалы может быть прямым и косвенным. При прямом воздействии весь материал или его составная часть, используемая микробами в качестве источника энергии и необходимых для него питательных веществ, приходят в негодное состояние. Например, гриб Cladosporium rcsi-пае использует углеводороды продуктов переработки нефти в качестве единственных источников углерода. От этого портятся нефтепродукты, а скопление сгустков мгшслня в путях подачи топлива в моторы может быть причиной аварии самолетов. О случаях аварий самолетов, связанных с развитием в реактивном топливе микроорганизмов, сообщают американские ученые. Кроме того, этот гриб при развитии на нефтяных маслах образует органические кислоты (винную, щавелевую), которые вызывают коррозию резервуаров для хранения топлива и являются субстратом для вторичной микрофлоры, довершающей разрушение нефтепродуктов.
Под влиянием ферментов грибов, поселяющихся на бумаге или изделиях из нее (книгах, документах и т.п.), увеличивается ее ломкость, появляются пятна, портящие ее внешний вид и т.д. Сходные разрушения они причиняют текстильным изделиям, произведениям искусства и т.п. Шерстяное волокно, инфицированное бактериями, теряет прочность более чем на 50%, причем разрушение его наиболее интенсивно происходит при высокой влажности воздуха. Поражение грибами искусственных кож приводит к снижению прочности сцепления пленок волокнистой основы и к резкому снижению жесткости кож в обоих направлениях. Некоторые грибы влияют на прочность склеивания древесных материалов.
II. П. Блинов считает, что биологическая коррозия материалов связана с воздействием на них органических кислот, продуцируемых грибами или другими микроорганизмами. Такой тип коррозии известен при развитии грибов на металлах, оптическом стекле и многих других материалах. 3. А. Туркова, изучавшая кислотообразование грибов, развивающихся на изделиях медицинской техники, показала, что по интенсивности кислотообразования они разделяются на три группы. К первой относятся грибы, дающие стойкое закисление и, вероятно, вызывающие наиболее сильную коррозию изделий; ко второй – грибы, вызывающие временное закисление среды, и к третьей – грибы, почти не образующие кислот. Каждой из групп кислотообразователей соответствуют определенные виды грибов, поэтому по составу микроорганизмов, обнаруживаемых на тех или иных изделиях, можно прогнозировать возможную степень их разрушения. Интересно, что музейные культуры обладают меньшей активностью кислотообразования, поэтому для испытания активности грибов следует пользоваться свежее выделенными культурами. Не только продукты обмена, но и механическое воздействие грибов могут разрушать субстрат. Например, некоторые виды шляпочных грибов способны разрушать асфальтовые, и даже бетонные покрытия за счет давления, развиваемого вырастающими под слоем покрытия плодовыми телами. Описан случай разрушения бетонного и асфальтового пола в Ленинграде плодовыми телами шампиньонов. При этом грибница в виде белых шнуров пронизывала куски цементированной щебенки, распространяясь по различным трещинам. Мицелий местами скапливался, утолщался и вместе с развивающимися плодовыми телами давил на покрытие, приподнимая и разрывая его. Интересный случай произошел при строительстве Киевского метро. Продувание кислорода при проходке тоннеля активизировало деятельность тионовых бактерий, что привело к повышению содержания в подземных водах серной кислоты, быстро разъедавшей металлические конструкции тоннеля.
Большинство грибов, вызывающих повреждения, – сапротрофы, встречающиеся в природе на различных субстратах (в почве, органических остатках, в воде) и оттуда переходящие на материалы и изделия. Свойство ассимилировать углеводороды (парафин, дизельное топливо) широко распространено у мукоровых, пенициллов, аспергиллов и фузарнев, обычно живущих в почве или в других местах, как сапротрофы. Это указывает на то, что все подобные грибы при попадании на нефтепродукты могут быть причиной их повреждений. Однако не всегда материалы и изделия заражаются извне. Некоторые грибы, повреждающие древесину, начинают свою разрушительную деятельность, поселяясь сначала на живых деревьях, а затем продолжают ее уже на мертвой древесине и на различных изделиях из нее. Группа грибов, называемых домовыми, не живет на живой древесине, а разрушает деревянные постройки или деревянные конструкции зданий. Шпалы чаще всего разрушает так называемый шпальный гриб, известны грибы, преимущественно развивающиеся на столбах и заборах.
На некоторых субстратах сложился постоянный состав повреждающих их микроорганизмов, причем часто наблюдается довольно хорошо выраженная последовательность заселения ими того или иного материала или изделия. Сначала поселяются наиболее специфичные для данного субстрата микроорганизмы, обладающие coответствующими ферментами и начинающие процесс разрушения. Затем их сменяет – группа микробов, использующих уже начинающий разрушаться субстрат, и наконец, наступает очередь организмов, живущих уже на полностью разрушенных материалах. Таким образом, материалы (особенно уже давно используемые человеком) представляют собой экологическую нишу обычно с постоянным составом и уже сложившейся сменяемостью поселяющихся на них микроорганизмов.
Специфичные грибы живут и на других материалах. Как увидим ниже, на оптическом стекле развиваются свойственные этому субстрату грибы из рода Aspergillus, растущие на сухих материалах, не содержащих воду в жидком состоянии (стекла, металлы). По-видимому, появление таких необычных рас – процесс длительной эволюции, связанный с возникновением у грибов свойств, позволяющих им жить в необычных условиях. Наличие таких рас и биотипов у видов грибов и бактерий, вызывающих повреждения, известно. Подобные расы различаются по степени повреждения разных но химическому составу, но одноименных видов материалов. Например, у гриба Cladosporium resinae, повреждающего нефтепродукты, выявлены две расы, утилизирующие разные по составу углеводороды.
Новые формы микроорганизмов могут возникать путем мутаций, причем мутагенным фактором бывают вещества (препараты), употребляемые для защиты материалов от биоповреждения. Появляющиеся новые расы в дальнейшем способны закрепляться и вытеснять уже существующие, если найдут Достаточно подходящие условия для своего развития. Имеются сведения, что некоторые химические вещества, применяемые для защиты от биоповреждений материалов и изделий (соединения олова, паранитрофенол и др.), изменяют морфологические свойства грибов, вызывают у них уродливые спороношения. Известно и непостоянство состава микроорганизмов, вызывающих повреждения некоторых материалов. Например, показано, что видовой состав грибов, разрушающих деревянные крепи и шиферную ткань, из которой изготавливают изоляционные трубы в подземных горных выработках, зависит ют того, какие виды грибов заносятся вместе с крепежным лесом. Поскольку лес поступает из разных мест, то соответственно меняется и состав занесенных грибов. Ограниченные размеры статьи не позволяют рассмотреть все микроорганизмы, вызывающие повреждения материалов, поэтому расскажем о наиболее известных. Древесина и изделия из дерева. Встречается несколько типов повреждения древесины микроорганизмами.
1. Окрашивание древесины в разные цвета, чаще всего в серо-синий (синева), но известны бурая, красная, коричневая и другие типы окраски. Синеватую окраску вызывают некоторые сумчатые и несовершенные грибы, зеленую – хлоросплениум, красную – пеипофора, малиновую – фузарин и т.д.
Грибы, окрашивающие древесину, широко распространены в природе на разных субстратах; они одними из. первых появляются на свежесрубленных деревьях, по могут поселяться и на давно срубленных. Сначала грибы поражают поверхность древесины, затем проникают внутрь по сердцевинным лучам, снижая ее сортность (в некоторых случаях до 30% понижается сопротивляемость древесины ударным нагрузкам).
Дереворазрушающие грибы развиваются на мертвой древесине, разрушая ее иногда почти полностью. По классификации С.Н. Горшина, дереворазрушающие грибы делятся на несколько групп. Домовые грибы поражают всякого рода постройки или части их (наиболее интенсивно в условиях достаточного тепла и повышенной влажности). Почвенные грибы повреждают сооружения, в той или иной мере погруженные в почву (шпалы, сваи мостов и т.п.). Атмосферные грибы вызывают поверхностную гниль в гидросооружениях, на кровлях и заборах.
В отдельную группу выделяют плесневые грибы, в определенных условиях поселяющиеся на древесине и других органических материалах. При продолжительном развитии плесневые грибы могут глубоко проникать в толщу древесины и частично разрушать ее клеточные оболочки. Особенно вредят плесневые грибы в районах влажных тропиков и субтропиков.
Каждая из описанных групп грибов, развивающихся на древесине, имеет специфический видовой состав.
Для борьбы с биоповреждениями производят защитную обработку и пропитку древесины разного рода химическими веществами.
Бумага и изделия из нее. Бумага – один из субстратов, наиболее подверженных биоповреждениям, вызываемым главным образом грибами, реже бактериями. Особенно страдают книги, документы и рукописи. Грибы для питания используют не только бумагу, но также клеи, ткани, кожу, краски, нитки, т.е. все материалы, составляющие книгу. Многие из грибов усваивают крахмал, желатин, столярный клен, казеин, лишая бумагу и переплет проклейки. Л.А. Белякова считает, что грибы в течение немногих месяцев способны разрушать до 10–60% волокна в бумаге. Развитие грибов на бумаге, помимо увеличения ее ломкости, часто сопровождается появлением пятен разной окраски как результат воздействия грибов на клетчатку, выделения грибами пигментов или проникновения окрашенного мицелия грибов между волокон бумаги и внутрь их. экологическую нишу антропогенного характера (т.е. в ее создании участвует в той или иной мере человек), которая эволюционирует (изменяется) по мере изменений свойств бумажных фондов и условий их хранения.
Основные меры борьбы с биоповреждениями бумаги, книг, документов и других изделий из бумаги – правильное храпение в условиях, предусмотренных соответствующими инструкциями, использование дезинфицирующих веществ в составе клея или иным путем для подавления развития микроорганизмов.
Произведения искусства. Сохранность произведений искусства зависит не только от физических и химических факторов, ускоряющих процессы старения, но и от биологических: развития на них лишайников, водорослей, бактерий и грибов. В результате длительного их воздействия происходит разрушение скульптур, памятников архитектуры, произведений изобразительного и прикладного искусства.
Лишайники, в основном корковые, растут на наружных стенах соборов и церквей, в местах скопления влаги. Водоросли, чаще хлорококковые, встречаются на освещенных и увлажненных участках монументальной живописи. Наиболее.сильно от воздействия микроорганизмов, в основном плесневых грибов, страдают произведения изобразительного и прикладного искусства. Микроскопические грибы поражают станковую и монументальную живопись, текстильные художественные ткани, изделия из дерева, кожи, кости, перламутра, керамики. В Италии в результате наводнения отмечалось обильное развитие грибов на фресках и иконах. В музеях Индии плесневые грибы поселялись на изделиях из кожи и текстиля. Наиболее часто на произведениях искусства встречаются грибы из родов Aspergillus, Penicillium, Cladosporium, Cephalosporium.
Грибы, повреждающие живопись, развиваются как на ее поверхности, так и во внутренних слоях, поскольку все слои живописи могут служить источником питания для грибов: холст, древесина, бумага, грунтовые прослойки – клеевые, масляные, па основе яичного желтка; проклейки – клей; живописный слой – масляные краски, темпера. Наиболее агрессивные виды грибов используют питательные вещества из всех слоев картины, прорастая ее насквозь. Образуя различные на
На бумаге и изделиях из нее сложился определенный комплекс грибных организмов – постоянное их сообщество, характерное для данных материалов и тех или иных условий хранения. Ю.П. Нюкша различает следующие группы грибов, повреждающих бумагу.
Постоянно встречающиеся на бумаге, проникающие в волокно, разрушающие целлюлозу и поэтому способные приводить бумагу в состояние распада. В эту группу входят многие несовершенные грибы.
Грибы, постоянно встречающиеся на бумаге, но обладающие меньшей разрушительной силой, чем предыдущие, утилизирующие продукты распада бумаги, вызванного грибами первой группы. При благоприятных условиях грибы этой группы могут быть активными биоразрушителями. Это также в основном несовершенные грибы, но иного видового состава.
Грибы, повреждающие лишь отдельные компоненты бумаги (воск, парафин, каучук, целлофан, краски и т.п.). Это также разные виды несовершенных грибов, но более специализированные на указанных субстратах.
Грибы, иногда встречающиеся на бумаге в большом количестве, но менее вредоносные и живущие на бумаге вместе с другими грибными организмами.
Грибы случайные на бумаге, развивающиеся при каких-то благоприятных для них условиях.
Состав грибов в тех или иных местах хранения изделий из бумаги может меняться при изменении условий хранения, состава компонентов изделий, способов переработки бумажного сырья и т.д. 10. П. Нюкша считает, что грибы, развивающиеся на изделиях из бумаги, представляют собой леты, грибы закрывают живопись, искажают внешний вид. После удаления мицелия часто остаются пятна, которые не всегда молено вывести, а иногда удаление этих пятен приводит к повреждению красочного слоя. Проникая во внутренние слои произведения, гифы гриба нарушают его структуру. Грибы выделяют в окружающую среду продукты обмена, главным образом органические кислоты, меняющие цвет красок, разрушают пленку, защищающую фресковые пигменты, и приводят! гем самым к распылению красочного слоя. Пигменты, выделяемые грибами, искажают красочный слой;
Для борьбы с биоповреждениями необходимо поддерживать влажность и температуру на уровне, благоприятном для хранения экспонатов и не благоприятном для развития грибов (относительная влажность не выше 60%). Для защиты произведений искусства от плесневых грибов применяют различные антисептики. Ими обрабатывают пораженные экспонаты, а также тару для транспортировки музейных ценностей. В качестве антисептиков используют четвертичные аммониевые соединения, формалин, пентахлорфенолят натрия и др.
Оптические приборы. Для изготовления оптических приборов используют различные материалы: металл, пластмассы, кожу, лакокрасочные покрытия, ткани, оптические стекла, смазки и т.д. При их хранении и транспортировке употребляют кожаные футляры, бумагу, картон, деревянные ящики. Большинство этих материалов служит источником питания для микроорганизмов. В условиях повышенной температуры и влажности микроорганизмы могут сильно поражать материалы органического происхождения, приводя их в негодность.
Микробиологическое поражение оптических приборов (стеклянных линз, биноклей, фотоаппаратов, микроскопов и т.д.) происходит не только в условиях влажного тропического климата, но и умеренного климата. Источником питания и энергетическим материалом для микроорганизмов служат, конечно, не сами оптические стекла, а незначительные органические загрязнения в виде частиц пыли, жира, смазок и т.д. на их поверхности. Микрофлора оптических приборов представлена в основном плесневыми грибами. Среди них особое место занимают две культуры: Aspergillus penicilloides и Aspergillus tonophilus, способные расти на сухом стекле, получая необходимую влагу из воздуха. Особенно многообразен видовой состав грибов в условиях тропического климата. Плесневые грибы покрывают поверхность оптических стекол; скопление спор и мицелия снижает прохождение света и ухудшает контрастность изображения. Гифы мицелия притягивают из атмосферы много влаги, образуя капельный налет, вызывающий сильное светорассеяние. Поверхностный слой стекла под грибным Налетом со временем разрушается. После удаления мицелия на поверхности стекла остается рельефный рисунок, вытравленный продуктами метаболизма грибов (в основном органическими кислотами) и напоминающий контуры грибного мицелия. Степень повреждения стекла зависит от его кислотоупорности и длительности воздействия грибов. Наибольшее повреждение отмечено у стекол четвертого и пятого классов кислотоупорности. В результате биологического повреждения приборы могут полностью выходить из строя.
Полагают, что отсутствие роста грибов на некоторых типах стекла в ряде случаев обусловлено либо высоким значением рН (>7,5–8), создаваемым на их поверхности под действием атмосферной влаги, либо выщелачиванием некоторых тяжелых металлов (например, Си, Сг, Аи), оказывающих токсическое воздействие на споры грибов.
М.С. Родионова с сотрудниками отечественные оптические стекла по степени обрастания плесневыми грибами разделяет на три группы. К первой группе относятся неустойчивые с*текла, на их поверхности наблюдается сильный мицелиальный рост грибов, а иногда и спорообразование; к этой группе относится большинство оптических стекол. Ко второй – малоустойчивые, на их поверхности наблюдаются прорастание спор и слабый рост мицелия. К третьей группе относятся устойчивые стекла, на их поверхности споры грибов не прорастают.
Микроорганизмы, развивающиеся на материалах, прилегающих к поверхности оптических деталей (например, смазки), могут распространяться и на оптические стекла, используя их как субстрат. Установлено, что смазки, применяемые в оптике, не грибостойки, поэтому для их защиты рекомендуют добавлять к ним гексилрезорцин или 4-капроилрезорцпн.
Просветляющие и защитные от влаги покрытия, которые наносят на поверхность оптических стекол, также могут заселяться плесневыми грибами. В этих случаях необходимо применять специальные методы защиты. В работах М.С. Родионовой с сотрудниками указывается, что наиболее эффективна защита нестойкого оптического стекла путем создания на его поверхности прочного фунгицидного покрытия, содержащего ртутные соединения и не влияющего на оптические характеристики деталей. В некоторые приборы с целью предохранения их от биоповреждений во время хранения и транспортировки вводят летучие фунгициды, в результате этого создаются неблагоприятные условия для развития плесневых грибов во внутренних полостях приборов. Так, для защиты биноклей вводят внутрь прибора летучий фунгицид хроматциклогексиламин.
Развитие микроорганизмов на материалах и – изделиях приводит к ухудшению их физико-химических и эксплуатационных свойств, поэтому повышение биостойкости материалов и изделий, а также защита их разными способами – задача первостепенной важности, особенно в свете необходимости улучшения их качеств.
Похожие работы
... состава, введенным согласно закону «О городском пассажирском транспорте», договорных отношений между местными властями и транспортными предприятиями. 3. РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ НА ГОРОДСКОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ТРАНСПОРТЕ 3.1. Регенерация масел Установки для регенерации отработанных масел и схемы технологического процесса Проводимые исследования кафедрой городского электрического транспорта ( ...
... , который включает в себя не только поддержание определенных условий в помещении музея, микробиологический мониторинг, а также обработку экспонатов специальными средствами, предотвращающими развитие плесневых грибов. Плесневые грибы уличных памятников в основном представлены такими родами как, Aspergillus niger, Trichoderma и Aspergillus flavus. Чаще данные рода встречаются в почве и воздухе, ...
... лакокрасочных покрытий, разрушать покрытия своими метаболитами, способствовать выделению токсинов из основы благодаря изменению активности воды пристеночного слоя, экранировать токсины покрытий от макрообрастателей. Грибы (Mycota) обитают не только в наземной, но и водной среде, как в пресных водах, так и в морях и океанах. Среди них имеются виды, участвующие в обрастании, а есть виды и группы ...
... в тени (в Панаме). Наличие гидрофобных веществ в первом случае уменьшает разрушительное действие фунгицида [1]. 2. УСТОЙЧИВОСТЬ БУМАГИ И ЗАЩИТА ЕЕ ОТ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ 2.1 УСТОЙЧИВОСТЬ БУМАГИ К МИКРООРГАНИЗМАМ Почти во всех странах с развитой бумажной промышленностью исследователям приходится уделять много внимания вопросам разрушения бумажного сырья и бумаги под действием ...
0 комментариев