Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1 Экология и видовой состав микромицетов внутренней среды зданий и сооружений 6
1.2 Влияние микроскопических грибов на здоровье человека -. 9
1.3 Биодеградация микроскопическими грибами основных строительных материалов современных сооружений — природного камня и бетона 15
1.4 Механизмы микодеструкции бетона 19
1.5 Метаболиты микромицетов, участвующие в биоповремсдении бетона 22
1.6 Основные средства и способы защиты бетонов от биоповреждений, вызываемых микромицетами 26
Глава 2 ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 31
Глава 3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 39
3.1 Количественная характеристика и изучение закономерностей распределения микобиоты воздуха в гражданских зданиях г. Н. Новгорода 39
3.2 Эколого-систематический анализ и таксономическая характеристика микобиоты воздуха гражданских зданий 54
3.3 Изучение влияния микобиоты воздуха рабочих помещений на видовой и количественный состав микромицетов слизистых носоглотки человека 60
3.4 Эколого-систематический анализ и таксономическая характеристика микромицетов, выделенных с цементно-бетонных материалов 66
3.5 Исследование устойчивости компонентов бетонов к воздействию микромицетов 75
3.6 Рост, кислотопродукция и фенолоксидазная активность Aspergillus ruber и Penicillium puberulum, выделенных с цемента и бетона. 86
3.7 Исследование влияния некоторых компонентов бетонов на рост, кислотопродукцию и фенолоксидазную активность Aspergillus ruber и Penicillium puberulum 98
3.8 Исследование фунгицидной активности производных пиридина с целью получения эффективных средств защиты промышленных материалов от биоповреждений 106
3.9 Изучение процесса адаптации микроскопических грибов к фунгицидам 113
3.10 Защита строительных материалов и конструкций от повреждений, вызываемых микроскопическими грибами 118
ВЫВОДЫ 128
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 131
ПРИЛОЖЕНИЕ 153
- Экология и видовой состав микромицетов внутренней среды зданий и сооружений
- Количественная характеристика и изучение закономерностей распределения микобиоты воздуха в гражданских зданиях г. Н. Новгорода
- Рост, кислотопродукция и фенолоксидазная активность Aspergillus ruber и Penicillium puberulum, выделенных с цемента и бетона.
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время важной экологической проблемой является биоповреждение микроскопическими грибами промышленных и строительных материалов и сооружений, в частности - в городской среде. В XXI веке в городах будет проживать не менее 90% населения планеты и находиться внутри городских зданий около 95% своего времени (Servises, 1990; Ярыгин и др., 1999). Это означает, что для сохранения здоровья человечества необходимо обеспечить высокое качество внутренней среды построек.
Микроскопические грибы резко ухудшают эксплуатационные характеристики тех материалов, на которых растут, вызывая биоповреждения и биоразрушения последних. Крайним проявлением такого ухудшения в отношении бетонных элементов является их частичное или полное обрушение (Крыленков и др., 2000). С другой строны. микромицеты способны вызывать микогенные аллергии, микозы, микотоксикозы, вероятность возникновения которых значительно возрастает в среде с высоким содержанием этих микроорганизмов (Кашкин и др.. 1979; Антонов и др., 1998; Van Burik et al., 2001). В связи с вышесказанным представляется необходимым контролировать развитие микромицетов внутри зданий с целью поддержания их численности на безопасном для человека уровне, а также изыскивать эффективные способы предотвращения процесса биоповреждений строительных материалов, из которых возведены эти здания.
В настоящее время экологическим аспектам биодеградации микроорганизмами материалов и сооружений в городской среде уделяется все большее внимание (Крыленков и др.. 2001). Во многих городах России - С.-Петербурге, Москве, Волгограде, некоторых других уже созданы местные программы по защите городской среды от биоповреждений. Для осуществления таких программ необходимы сведения о концентрации, закономерностях распределения микромицетов в воздухе и на материалах, о видовом многообразии деструкторов в зданиях различного назначения, об экологических, физиологических, биохимических особенностях микодеструк-торов (в частности и тех, которые определяют их медицинскую значимость). Выявленные закономерности далее должны использоваться при разработке защитных мероприятий - как при создании и применении новых рецептур строительных материалов, устойчивых к микологическому воздействию, так и при строительстве, эксплуатации и ремонте зданий. Однако работ, сочетающих все указанные аспекты, очень мало.
Кроме того, до последнего времени изучение микобиоты построек в нашей стране проводилось в основном на промышленных объектах. Фактическая база в отношении микромицетов. обитающих в гражданских зданиях, только формируется. Положение осложняется отсутствием в России единых норм содержания КОЕ ШпфПМПЦГТПТ! ft МПДупцюб СРГД'\ С/ШПОЙ CltCTCMM
{ БИБЛИОТЕКА
( СПетербург
контроля за микологической обстановкой в зданиях (Марфенина, 2002. Шаригина, Шилов, 2002) Особенно мало сведений о биоповреждении микромицетами бетонов - наиболее распространенных материалов современного домостроения В отношении г. II Новгорода, одного из крупнейших городов России, данные о микобиоте гражданских зданий и ее участии в процессах биоповрждений вообще отсутствуют
Противодействие биоразрушению микромицетами зданий в городской среде необходимо для сохранения здоровья населения, экономии материальных ресурсов и сохранения культурного наследия россиян
Цели и задачи исследований. Данная работа посвящена исследованию количественного и видового состава микроскопических грибов, участвующих в процессах биоповреждений бетонных строительных материалов гражданских зданий г. Н. Новгорода, а также изучению их экологических и физиолого-биохимических особенностей с целью повышения эффективности и экологической безопасности методов защиты зданий от биоповреждений
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи
- изучить видовой и количественный состав микобиоты воздуха и бетонных строительных
материалов в непромышленных зданиях различного назначения, выявляя степень распростра-
ценности видов наиболее агрессивных микодеструкторов промышленных материалов и условно-патогенных видов,
- исследовать закономерности распределения микобиоты воздуха в целом здании и
отдельных помещениях здания,
исследонать зависимость видового и количественного состава микромицетов на слизистых несен югки работников от общей микологической обстановки в здании,
изучить связанные с процессом микодеструкции каменных материалов эколого-физиоло-іичикмс особенности видов микромицетов, наиболее часта растущих па бетонах,
кыявигь наиболее н наименее устойчивые к воздействию микромицетов компоненты
Гц. іомои и новые бетонные композиции,
г і npoiiLCTH отбор наиболее активных фунгицидов среда проиіаодньк пиридина,
- рациботагъ и апробировать методы защиты їданий от микодеструкции для стадии
ч рок ге N4.1 на и (.галки эксплуатации
Сея** мечи диссертации с плановими исследованиями. Рабата выполнена в рамках Ни. [х чині, кий програччы фундаментальных исследований ООБ, РАН "Проблемы общей бич ними и„*>ки югинь рациональное использование биологических ресурсов (1998-2005 гг) Илір.ім ген не J 2 Dkojioi нчески с проблемы биоповреждений.
Научная новизна работы. В работе впервые дан сравнительный анализ микобиоты pat-личных типов гражданских зданий г. Н Новгорода, изучен видовой и количественный состав и некоторые закономерности распределения микобиоты в воздухе и на цементно-бетонныхстроительных материалах, выявлены «иды потенциальных микодеструкторов Природного камня и бетона и виды, представляющие угрозу для здоровья человека. Определены микологически неблагополучные здания и помещения. Подтверждена зависимость состава микобиоты слизистых носоглотки человека от общей микологической обстановки в здании.
Впервые установлена способность Penialliumpiiberulum расти на цементно-бетонных материалах и его приуроченность к зданиям с биоповреждениями бетонов Для данного гриба и для Aspergillus ruber, также часто встречавшегося на бетонах в обследованных зданиях, изучена способность существовать в олиготрофных условиях и выделять метаболиты, связанные с процессом биоповреждений бетона.
Среди новых производных пиридина выявлены вещества-высокоактивные фунгициды, в концентрации менее 0,05% полностью ингибирующие рост как известных микодеструкторов полимерных материалов, так и видов, выделенных с бетонов.
Показано, что адаптация к хроморганическим фунгицидам у микодеструкторов каменных материалов может сопровождаться усилением закислення среды мицелием.
В лабораторных условиях изучена устойчивость компонентов бетонов к стандартным культурам и к штаммам грибов, наиболее часто растущим на бетонах в исследованных зданиях. Предложены композиции полимербетонов, устойчивые к воздействию микромицетов. Три композиции защищены авторскими свидетельствами.
Практическая значимость работы. Полученные экспериментальные данные, с одной стороны, показывают наличие значительного уровня биодеградации городской среды (гражданских зданий) в г. Н. Новгороде, что ставит вопрос о необходимости проведения планомерных мероприятий по противодействию деструкционным процессам, а с другой стороны - могут служить основой для разработки общей стратегии таких мероприятий. С учетом наших рекомендаций приведена реконструкция ряда помещений. Некоторые из предложенных композиций устойчивых к микологическому повреждению полимербетонов успешно, применяются в гражданском и промышленном строительстве.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ.
Апробация работы. Материалы диссертации обсуждались на: научно-технических конференциях "Научные исследования и их внедрение в строительные отрасли" (Саранск, 1989). "Структурообразование, технология и свойства композиционных строительных материалов и конструкций (Саранск, 1990), "Современные композиционные материалы и интенсивная техно-
логия их производсьва (Саранск. 1991); IV Всесоюзной конференции по биоповреждениям (И. Новгород. 1991); конференции "Биоповреждения в промышленности" (Пенза. 1993); Ш академических чтениях "Актуальные проблемы строительного материаловедения" (Саранск, 1997), 111 Всероссийской конференции "Экологические проблемы биодеградации промышленных, строительных материалов и отходов производств" (Папа, 2000); Международной конференции "Биотехнология на рубеже двух тысячелетий" (Саранск, 2001); V Всероссийской научно-практической конференции Современные проблемы биологических повреждений материалов" (Пенза. 2002). I Всероссийской научно-практической конференции "Проблемы строительного материаловедения: Соломатовские чтения" (Саранск, 2002).
Структура и объем работы. Материалы диссертации изложены на 152 страницах машинописного текста. Диссертация состоит из введения, 3 глав и 16 подглав, выводов, списка литсрат\ры и приложения. В работу включено 26 рисунков и 26 таблиц. Указатель литературы включает 220 источников, в том числе 73 на иностранных языках.
Экология и видовой состав микромицетов внутренней среды зданий и сооружений
Микроскопические грибы являются важным компонентом естественных наземных экосистем, откуда они попадают внутрь построек. Эти организмы являются гетеротрофами с осмотрофным типом питания, способными потреблять органические вещества как природного, так и антропогенного происхождения. На основе трофических связей выделяют 5 основных экологических групп грибов; сапрофиты (сапротрофы), облигатные и факультативные патогены (паразиты), микоризообразователи и хищные грибы. Разнообразие по пищевым потребностям и возможностям в освоении субстрата обусловливает их дальнейшее деление на подгруппы (Мир-чинк, 1976).
Микроскопические грибы, развивающиеся на материалах внутри зданий и сооружений, принадлежат к сапротрофам, хотя некоторые из них способны к паразитизму. Промышленные материалы, в том числе и используемые в строительстве, являются для них своеобразной экологической нишей, способствующей возникновению подгруппы грибов-техно-филов (Биоповреждения, 1987). Среди технофильных микромицетов известны как неспецифические сапротрофы, встречающиеся на многих химически разнородных материалах, так и специализированные в отношении определенных субстратов виды (Злочевская, 1987). Многие технофильные микромицеты, особенно обитающие на неорганических промышленных материалах, олиготрофны.
На промышленные материалы грибы в основном попадают из воздуха, где представлены как отдельные конидии или споры, а иногда - обрывки гиф и конидиофоров. На транспорт и окончательное оседание на поверхностях влияют: физические свойства частиц или капель, в виде которых грибные колониеобразующие единицы (КОЕ) находятся в воздухе -7 их размер, плотность, форма; параметры окружающей среды (сила воздушных течений, относительная влажность, температура); так называемая "биочувствительность" той поверхности, на которую они оседают — рельеф поверхности материала, его химизм и др. (Guillitte, 1995; Urzi et al., 2001).
Наиболее благоприятна для развития грибов высокая влажность воздуха, температура +24-30С или, по другим источникам, +18 -32, 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 (Благник, Занова, 1965; Мирчинк, 1976). Для роста мицелия необходимо достаточное количество влаги. Так, когда влажность субстрата ограничена, большинство грибов нуждаются в относительной влажности воздуха не менее 65 - 70%. С другой стороны, структуры, предназначенные для сохранения вида в неблагоприятных условиях (например, конидии), хорошо переносят длительное высушивание. Имеются также тоноф ильные микромицеты (Биоповреждения, 1987).
Хотя большинство грибов практически останавливают метаболизм при температурах, близких к 0, некоторые могут спорулировать и при небольших отрицательных температурах. Криотолерантность многих видов грибов обеспечивает сохранение жизнеспособности спор при достаточно низких отрицательных температурах (- 45 и ниже).
Микросреды внутренних помещений зданий и сооружений образуют замкнутые в экологическом отношении пространства, обладающие специфическими экологическими характеристиками (Казначеев и др., 1988). По результатам многих исследований, количественный и качественный состав микромицетов воздуха внутри зданий также достаточно специфичен. Так, проводившееся в 5 бельгийских городах десятилетнее изучение микофлоры вне и внутри жилых домов и операционных не выявило корреляции состава спор грибов в воздухе закрытых помещений и атмосферном воздухе. В Мичигане (США) обнаружено, что в воздухе помещений больницы преобладали Aspergillus fumigatus, Aspergillus niger и Paecilomyces spp., причем последний встречался внутри в 2 и более раз чаще, чем вовне, а концентрация Aspergillus fumigatus оставалась постоянной, несмотря на значительные сезонные колебания в окружающей здание атмосфере (Итоги..., 1987).
Наличие микроскопических грибов в воздухе помещения тесно связано с их развитием на промышленных материалах и изделиях, находящихся в доме. Так, из воздуха Национального архивохранилища Индонезии были выделены те же виды грибов, что и с хранящихся там документов (Gandjar et al., 1989). В другом исследовании (Reynolds et al., 1990) идентификация по доминирующим в воздухе видам показала, что основным источником грибного загрязнения воздуха является плесневение изделий и конструкций, находящихся в здании, и в первую очередь - мебели. Высокая концентрация грибных зачатков в воздухе объяснялась повышенной влажностью потолка, стен и мебели, некачественной уборкой жилых помещений и загрязнением вентиляционной системы.
В то же время многие авторы указывают, что на состав микромицетов внутри построек сильно влияет микобиота окружающих здание экосистем. Так, и для природных сообществ, и для складских помещений средней полосы России пенициллы более типичны, чем аспергиллы (Каневская, 1984). Отмечается также, что присутствие пенициллов выше в воздухе более "чистых" мест г. Москвы, тогда как в "грязных" преобладают аспергиллы и темноокрашенные виды (Кулько, Марфенина, 2001). Для 29 австрийских жилых домов показано, что в воздухе как внутри, так и вне них жилых преобладали Cladosporium cladosporioides, С. herbarum, Epicoccus nigrum (Ostrowski et al., 1997). Для книгохранилищ г. С.-Петербурга установлено летнее увеличение как общего количества спор микромицетов в воздухе, так и доли в них представителей семейства Dematiaceae, но достоверные изменения видового состава отсутствуют (Сергеева и др., 1998).
Таким образом, микроскопические грибы широко распространены в воздухе и на строительных материалах внутри зданий различных климатических зон и различного назначения. Для технофильных микромицетов промышленные материалы образуют особую эконишу. Видовой состав микромицетов внутри помещений отличен от состава микобиоты окружающей среды, хотя в определенной мере связан с ним.
Количественная характеристика и изучение закономерностей распределения микобиоты воздуха в гражданских зданиях г. Н. Новгорода
Для разработки и применения оптимальных методов защиты от негативных эффектов, вызываемых микромицетами, необходимо учитывать степень и специфику воздействия этих организмов на повреждаемый объект. Так как проникновение микромицетов в помещение и последующее их расселение в нем осуществляется в большинстве случаев воздушным путем, степень и специфика этого воздействия в значительной мере зависят от количества и видовой принадлежности грибных зародышевых структур, находящихся в воздухе (Коваль и др., 1983; Portnoy et а]., 2001; Urzi et al., 2001). С другой стороны, концентрация колониеобразующих единиц микромицетов (КОЕ) в воздухе является интегральным показателем интенсивности процессов микодеструкции материалов и зданий (Смирнова, 2000; Portnoy etal., 2001).
Работ, посвященных изучению воздушной микобиоты гражданских зданий России, немного. Данные о количестве, видовом составе, закономерностях распределения микромицетов в воздухе непроизводственных помещений г. Нижнего Новгорода вообще отсутствуют. Так как такие сведения необходимы для выбора оптимальных средств антигрибной защиты, нами было предпринято изучение вышеупомянутых показателей в жилых и общественных нижегородских зданиях. В соответствии с принятой в строительстве классификацией (Захаров, 1993; СНиП 2.08.01-89, СНиП 2.08.02.89) обследованные нами жилые здания были отнесены к домам квартирного типа и общежитиям, общественные здания - к зданиям для: - образования, воспитания и подготовки кадров (тип 1); - для научно-исследовательских учреждений, проектных и общественных организаций и управления (тип 2); - для здравоохранения и отдыха (тип 3); - культурно -40 просветительских и зрелищных учреждений (тип 4), Кроме того, нами выделялась группа зданий, находящихся в начальной стадии ремонта, для которых планировалась смена функционального назначения (тип 5). Все здания возведены из каменных материалов, не имеют принудительной вентиляции, прямого солнечного освещения и значительных количеств легкодоступных источников питания (внешних органических загрязнений) для грибов.
Первая часть нашей работы посвящена изучению количественного состава воздушной микобиоты зданий. Данные о количестве микромицетов в воздухе этих объектов представлены на рис.1 - 3. Так как в настоящее время в России отсутствуют государственные гигиенические нормы допустимой плесневой контаминации воздуха гражданских зданий, для оценки степени микологической "благополучности" атмосферы помещений полученные данные сравнивали с РПДН - рекомендуемой предельно допустимой нормой содержания микромицетов. По решению II Всероссийской научно-практической конференции "Экологические проблемы биодеградации промышленных строительных материалов и отходов производств" (Пенза, 1998), РПДН принимается равной 800 КОЕ/м3 воздуха.
На рис. 1 показано количество микромицетов в воздухе 18 зон 12 общественных зданий 2-5 типа. Зоны в нашем исследовании - это группы помещений, отличающихся по своему назначению и эксплуатационному режиму (подвалы, коридоры, кабинеты, др.).
Наибольшее содержание КОЕ зафиксировано в 3 зонах (3 здания, типы 2 и 5) - рабочих кабинетах II корпуса Центробанка РФ, в подвале УВД и в здании, предназначавшемся для расширения детской городской больницы. На этих объектах РПДН была превышена в 35 - 40 раз. Превышение РПДН в 8 - 21 раз наблюдалось в 6 зонах (5 зданий, типы 2, 4, 5), в 2-3 раза - в 3 зонах (3 здания), менее 2 раз - в 4 зонах (4 здания). Лишь в 2 зонах (11% обследованных зон) среднее содержание микромицетов в воздухе леті: і:д было ниже РПДН. Отметим, что обе "благополучные" зоны - это помещения, в которых часто и систематически проводятся специальные дезинфекционные мероприятия, направленные против любых микроорганизмов.
На рис. 2 представлены данные о количестве микромицетов в воздухе зданий 8 средних общеобразовательных школ и ННГУ им. Н.И. Лобачевского (корпус 1) — зданий 1 типа. Обследования проводили в зоне, включающей в себя вестибюли и коридоры 1 этажа. В соответствии с полученными результатами, к "благополучным" могут быть отнесены 6 школ (75%) - в 5 из них КОЕ микромицетов в воздухе было в 2 и более раз ниже РПДН, в 1 - практически соответствовало норме. В 2 школах КОЕ превышало РПДН: в школе №117 - в 1,4 раза, а в школе №156 - почти в 4 раза. В ННГУ также наблюдалось превышение РПДН более чем в 2 раза.
Количество микроскопических грибов в воздухе 9 жилых зданий - 8 домов квартирного типа и 1 общежития - отражено на рис. 3. Наиболее микологически опасной оказалась воздушная среда общежития консерватории, где РПДН превышена в 11 раз, и дома по ул. Ковалихинской: в его наземной части среднее количество микромицетов превышает РПДН в 2,6 раза, а в подвальной - в 6 раз. Превышение РПДН зафиксировано в 75% всех зон многоквартирных домов - во всех подвалах и в 5 "личных" зонах. "Личные" зоны в домах по ул. Б. Покровской, Героя Васильева, Ижорской могут быть оценены как "благополучные",
В целом, из 40 обследованных зон "неблагополучными" могут быть признаны 30 (75%), из 30 зданий - 24 (80%). В 9 зонах (22%), где РПДН превышена более чем в 10 раз, необходимо экстренное проведение интенсивных элиминационных мероприятий.
Некоторые исследователи настаивают на снижении предельно допустимой нормы с 800 до 700 и даже 500 КОЕ/м3 (Сергеева и др., 1998; Богомолова и др., 1999). Принимая РПДН = 500 КОЕ/м3, к "неблагополучным" следует отнести уже 34 зоны (85%) и 25 зданий (83%).
Рост, кислотопродукция и фенолоксидазная активность Aspergillus ruber и Penicillium puberulum, выделенных с цемента и бетона
Для разработки и применения оптимальных методов защиты от негативных эффектов, вызываемых микромицетами, необходимо учитывать степень и специфику воздействия этих организмов на повреждаемый объект. Так как проникновение микромицетов в помещение и последующее их расселение в нем осуществляется в большинстве случаев воздушным путем, степень и специфика этого воздействия в значительной мере зависят от количества и видовой принадлежности грибных зародышевых структур, находящихся в воздухе (Коваль и др., 1983; Portnoy et а]., 2001; Urzi et al., 2001). С другой стороны, концентрация колониеобразующих единиц микромицетов (КОЕ) в воздухе является интегральным показателем интенсивности процессов микодеструкции материалов и зданий (Смирнова, 2000; Portnoy etal., 2001).
Работ, посвященных изучению воздушной микобиоты гражданских зданий России, немного. Данные о количестве, видовом составе, закономерностях распределения микромицетов в воздухе непроизводственных помещений г. Нижнего Новгорода вообще отсутствуют. Так как такие сведения необходимы для выбора оптимальных средств антигрибной защиты, нами было предпринято изучение вышеупомянутых показателей в жилых и общественных нижегородских зданиях. В соответствии с принятой в строительстве классификацией (Захаров, 1993; СНиП 2.08.01-89, СНиП 2.08.02.89) обследованные нами жилые здания были отнесены к домам квартирного типа и общежитиям, общественные здания - к зданиям для: - образования, воспитания и подготовки кадров (тип 1); - для научно-исследовательских учреждений, проектных и общественных организаций и управления (тип 2); - для здравоохранения и отдыха (тип 3); - культурно -40 просветительских и зрелищных учреждений (тип 4), Кроме того, нами выделялась группа зданий, находящихся в начальной стадии ремонта, для которых планировалась смена функционального назначения (тип 5). Все здания возведены из каменных материалов, не имеют принудительной вентиляции, прямого солнечного освещения и значительных количеств легкодоступных источников питания (внешних органических загрязнений) для грибов.
Первая часть нашей работы посвящена изучению количественного состава воздушной микобиоты зданий. Данные о количестве микромицетов в воздухе этих объектов представлены на рис.1 - 3. Так как в настоящее время в России отсутствуют государственные гигиенические нормы допустимой плесневой контаминации воздуха гражданских зданий, для оценки степени микологической "благополучности" атмосферы помещений полученные данные сравнивали с РПДН - рекомендуемой предельно допустимой нормой содержания микромицетов. По решению II Всероссийской научно-практической конференции "Экологические проблемы биодеградации промышленных строительных материалов и отходов производств" (Пенза, 1998), РПДН принимается равной 800 КОЕ/м3 воздуха.
На рис. 1 показано количество микромицетов в воздухе 18 зон 12 общественных зданий 2-5 типа. Зоны в нашем исследовании - это группы помещений, отличающихся по своему назначению и эксплуатационному режиму (подвалы, коридоры, кабинеты, др.).
Наибольшее содержание КОЕ зафиксировано в 3 зонах (3 здания, типы 2 и 5) - рабочих кабинетах II корпуса Центробанка РФ, в подвале УВД и в здании, предназначавшемся для расширения детской городской больницы. На этих объектах РПДН была превышена в 35 - 40 раз. Превышение РПДН в 8 - 21 раз наблюдалось в 6 зонах (5 зданий, типы 2, 4, 5), в 2-3 раза - в 3 зонах (3 здания), менее 2 раз - в 4 зонах (4 здания). Лишь в 2 зонах (11% обследованных зон) среднее содержание микромицетов в воздухе
! z - г- ; ,;ІОІ. лч го .: сг ; :нн АЙ
t и . : леті: і:д было ниже РПДН. Отметим, что обе "благополучные" зоны - это помещения, в которых часто и систематически проводятся специальные дезинфекционные мероприятия, направленные против любых микроорганизмов.
На рис. 2 представлены данные о количестве микромицетов в воздухе зданий 8 средних общеобразовательных школ и ННГУ им. Н.И. Лобачевского (корпус 1) — зданий 1 типа. Обследования проводили в зоне, включающей в себя вестибюли и коридоры 1 этажа. В соответствии с полученными результатами, к "благополучным" могут быть отнесены 6 школ (75%) - в 5 из них КОЕ микромицетов в воздухе было в 2 и более раз ниже РПДН, в 1 - практически соответствовало норме. В 2 школах КОЕ превышало РПДН: в школе №117 - в 1,4 раза, а в школе №156 - почти в 4 раза. В ННГУ также наблюдалось превышение РПДН более чем в 2 раза.
Количество микроскопических грибов в воздухе 9 жилых зданий - 8 домов квартирного типа и 1 общежития - отражено на рис. 3. Наиболее микологически опасной оказалась воздушная среда общежития консерватории, где РПДН превышена в 11 раз, и дома по ул. Ковалихинской: в его наземной части среднее количество микромицетов превышает РПДН в 2,6 раза, а в подвальной - в 6 раз. Превышение РПДН зафиксировано в 75% всех зон многоквартирных домов - во всех подвалах и в 5 "личных" зонах. "Личные" зоны в домах по ул. Б. Покровской, Героя Васильева, Ижорской могут быть оценены как "благополучные",
В целом, из 40 обследованных зон "неблагополучными" могут быть признаны 30 (75%), из 30 зданий - 24 (80%). В 9 зонах (22%), где РПДН превышена более чем в 10 раз, необходимо экстренное проведение интенсивных элиминационных мероприятий.
Некоторые исследователи настаивают на снижении предельно допустимой нормы с 800 до 700 и даже 500 КОЕ/м3 (Сергеева и др., 1998; Богомолова и др., 1999). Принимая РПДН = 500 КОЕ/м3, к "неблагополучным" следует отнести уже 34 зоны (85%) и 25 зданий (83%).
Предыдущие этапы исследования показали, что на цементе и бетоне в зданиях г. Н. Новгорода часто встречаются виды Aspergillus ruber и Penicillium puberulum (частота встречаемости 33,3 и 50% соответственно). В отличие от других видов с той же частотой встречаемости, эти грибы не входят в перечень микроорганизмов, рекомендованных ГОСТ для определения грибостойкости промышленных материалов, и менее изучены с точки зрения их участия в процессах биоповреждений. Задачей данного этапа работы было определение степени опасности указанных микромицетов для бетонов на основе изучения у них скорости роста и накопления биомассы, а также биосинтеза некоторых внеклеточных метаболитов (органических кислот и фенолоксидазы).
Из экстрацеллюлярных метаболитов микроскопических грибов наиболее опасны для каменных материалов органические кислоты (May et al., 1993; Ochs, 1996). Эти кислоты являются хелатирующими агентами, способными выщелачивать катионы металлов, разрушая кристаллическую структуру камня (Экхардт, 1984; Caneva, Salvadori, 1988). Они также участвуют в разрушении некоторых органических компонентов бетона (древесные опилки, полимеры), вызывая их гидролиз и приближая рН-оптимум для работы некоторых ферментов. Поэтому для оценки степени деструктивного воздействия, которое способны оказывать A. ruber и P. puberulum на бетоны, нами исследовалась способность этих организмов продуцировать органические кислоты.
Первые стадии колонизации строительного камня связывают с видами, слабо образующими кислоты и одновременно характеризующимися медленным ростом. Медленный рост называют в числе черт, присущих истинно литобионтным микроорганизмам (Sterflmger, 1998). Быстрорастущие сильно закисляющие среду микромицеты появляются в местообитаниях, где процесс разрушения зашел уже достаточно далеко (Кураков и др., 1999). Вероятно, на цементе и бетоне смена видов будет аналогична. Исходя из этого, изучение скорости роста A. ruber и P. puberulum позволит дополнить сведения об их кислотопродуцирующей способности при оценке уровня и стадии колонизации бетона в здании, где эти виды выявлены. Поэтому у указанных грибов определялась скорость радиального роста и накопление биомассы.
Гетеротрофные микроорганизмы, устойчиво существующие на каменных строительных материалах, обладают выраженной олиготрофно-стью. О том, является ли гриб олиготрофным, можно судить по скорости радиального роста его колоний на средах с убывающей концентрацией уг -88 леводного компонента (Кураков и др., 1999). Поэтому у грибов A. ruber и P. puberulum нами также определялся названный показатель.
В развитии мицелиальных микроорганизмов, колонизации субстрата и его деструкции значительна роль ферментов фенолоксидаз (Griffith, 1994; Thurston, 1994; Endo et al., 2002). В частности, высокая активность внеклеточных фенолоксидаз позволяет грибам использовать в качестве источника углерода лигнин древесины и некоторые полимерные соединения антропогенного происхождения, снижать эффективность ряда фунгицидов. Воздействие фенолоксидаз на перечисленные вещества, если они использованы в качестве компонентов бетонов, может снизить качество целой композиции. В связи с необходимостью установить степень агрессивности А. ruber и P. puberulum по отношению к материалам с фенольными компонентами, у данных грибов определялась активность экстрацеллюлярных фенолоксидаз.
Кислотопродукция, накопление биомассы и радиальная скорость роста A. ruber и P. puberulum сравнивались с соответствующими показателями для Aspergillus niger van Tieghem ВКМ F-1119 - одного из тест-организмов для испытания биостойкости промышленных материалов. A. niger не раз описывался как быстрорастущий гриб и активный продуцент органических кислот, а также как опасный микодеструктор природного камня и бетона (Лугаускас и др., 1987; Билай, Коваль, 198S; Kristiansen et al., 1999). По фе-нолоксидазной активности A. ruber и P. puberulum сравнивали с Penicillium chrysogenum и Penicillium ochrochloron. О наличии заметной активности фенолоксидаз у двух последних известно из литературных источников (Rodriguez et al., 1996) и наших предварительных исследований. Использовались штаммы P. chrysogenum Thorn ВКМ F-245 и P. ochrochloron Biourge ВКМ F-1702, применяемые для испытания биостойкости промышленных материалов. Накопление биомассы в течение 7- и 14-суточного культивирования на жидкой питательной среде показано на рис. 13. Установлено, что А. ruber и P. puberulum растут значительно медленнее, чем A. niger: по сухой биомассе на 7 сутки - в 12,1 и 13,4 раза, на 14 сутки - в 11,3 и 13,5 раз соответственно.
Скорость роста колоний грибов на твердой среде Чапека — Докса в период с 3 по 12 сутки культивирования показана на рис. 14. На полной питательной среде диаметр колоний A. ruber и P. pubemlum увеличивался со средней скоростью 2,27 мм/сут. и 2,31 мм/сут, соответственно. Колонии А. niger росли со средней скоростью 6,46 мм/сут. Для последующего сравнения с литературными данными было особо отмечено, что на 10 сутки роста колонии A. ruber достигали диаметра 20 ± 3 мм, P. puberulum — 26 ± 4 мм, а A. niger - 63 ± 4 мм.
К медленнорастущим в литературе относят микромицеты, обладающие скоростью увеличения диаметра менее 0,1 мм/ч (то есть 2,4 мм/сут) и образующие на агаризованной среде Чапека на 10 сутки культивирования колонии диаметром около 20 мм (Лугаускас и др., 1987; Оразова и др., 2001). Изучавшиесяся нами изоляты A. ruber как по диаметру колонии на 10 сутки, так и по скорости роста колоний соответствовали медленнорастущим грибам.
