CC BY
1073
Е. Л. Пехташева, А. Н. Неверов, Г. Е. Заиков,
О. В. Стоянов
БИОДЕСТРУКЦИЯ И БИОПОВРЕЖДЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ. КТО ЗА ЭТО В ОТВЕТЕ?
Ключевые слова: биодеструкция, биоповреждение, микроорганизмы, бактерии, грибы, жуки, тараканы, термиты, крысы,
мыши, агрессивная, среда.
За биодеструкцию и биоповреждения материалов в ответе бактерии, грибы, агрессивные метаболиты микроорганизмов, жуки, тараканы, термиты (муравьи), крысы и мыши. В обзоре авторами обсуждается влияние химических, физических и биологических факторов на биодеструкцию и биоповрежедние материалов природного и искусственного происхождения.
Keywords: biodegradation, microorganisms, bacteria, fungi, beetles, cockroaches, termites, rats, mice, aggressive environment.
Bacteria, fungi, aggressive metabolites of microorganisms, beetles, cockroaches, termites (ants), rats and mice are responsible for biodegradation and biological damage of materials. In this review the authors discuss the influence of the chemical, physical and biological factors on biodegradation of materials of natural and artificial origin.
Введение
Проблема биоповреждений охватывает широкий круг научных и практических задач, связанных с защитой сырья, материалов и товаров от повреждения бактериями, грибами, насекомыми, грызунами как в условиях длительного хранения, так и при производстве, транспортировании и эксплуатации.
Биоповреждению подвергаются стекло, пластмассы, резины, радиоаппаратура, текстиль, кожа, древесина, бумага, ценные памятники культуры, транспорт, сооружения, что может существенно изменить их свойства, повлиять на снижение качества, а в ряде случаев привести к полному разрушению.
В результате воздействия микроорганизмов, насекомых и грызунов снижается экономическая ценность товаров, нарушаются процессы эксплуатации изделий. Такое воздействие принято называть термином «биоповреждение».
Термин «биоразрушение» применяется тогда, когда исследуется полезная деятельность организмов, направленная на разрушение и утилизацию отживших материалов и изделий. Исследования в этом направлении имеют большое значение для экологии, борьбы с загрязнением окружающей среды.
Проблема биоповреждений является комплексной в научном значении и многоотраслевой в практическом. В научном отношении она базируется на знаниях материаловедения, биологии и химии.
Защита текстильных материалов, кожи и обуви, древесины и бумаги, пластмасс и металлов, оптики и бетона, нефти и топлива от биоповреждений становится такой же важной задачей, как и забота об их экономии и рациональном использовании.
Биоповреждения материалов микроорганизмами известны давно. Издавна применялись различные средства защиты от биоповреждений. Например, при сооружении висячих садов Семирамиды предусматривались меры для предотвращения повреждений древесины - использовали жидкую смолу, листы свинца, асфальт. Однако роль микроорганизмов в повреждении разнообразных промышленных материалов в основном начали изучать со времен окончания Второй мировой войны. Более ранний период пред-
ставлен только отдельными работами, не раскрывающими специфики микробного повреждения.
В годы войны в тропических регионах погибло большое количество военного снаряжения различных воюющих стран.
В умеренном климате микроорганизмы вызывают повреждения промышленных материалов в процессе их изготовления, если производство сопряжено с повышенной температурой и влажностью, при нарушении условий хранения и эксплуатации, транспортировке. В тропическом и субтропическом климате развитие микроорганизмов происходит более интенсивно, а значит, ущерб, причиняемый микроорганизмами значительнее.
С вредителями меха и шерсти - молью и кожеедами, разрушительной деятельностью термитов и грызунов, древоточцев человек имел дело давно, с первых шагов своего хозяйствования, и по мере своих возможностей боролся с этими проявлениями.
Только в 60-х годах прошлого века проблема биоповреждений получила официальный статус как крупное международное научно-практическое направление, объединяющее усилия самых разнообразных специалистов, находящееся на стыке наук и сферы практической деятельности человека.
1. Бактерии
Широкие возможности бактерий в процессе биоповреждения связаны с их способностью использовать практически любые, содержащие азот и углерод, источники энергии и питания, органического и неорганического происхождения.
При биоповреждениях промышленных материалов, имеющих неорганическую природу, играет роль особенность многих бактерий существовать без использования органических веществ из окружающей среды.
Бактерии классифицируют по типу питания.
Бактерии, способные использовать неорганические вещества, называются литотрофными. Из литотрофных бактерий наиболее активными агентами биоповреждений являются сульфатредуцирую-щие, тионовые, нитрифицирующие и железобакте-
рии. Коррозия металлов, разрушение бетона, камня, кирпича и других материалов неорганической природы, вызываемые ими, достигают колоссальных размеров [1. 2].
Из образцов авиационного керосина и дизельного топлива, прошедших натурные испытания в тропиках, были выделены штаммы бактерии Pseudomonas aeruginosa, способные образовывать ярко окрашенные и флуоресцирующие пигменты синего, бирюзового, темно-зеленого цвета.
Такую способность штаммов возможно использовать в качестве диагностического признака биодеструкции топлива и других технических материалов в лабораторных условиях.
Органотрофы получают энергию путем окисления органических веществ, поэтому многие среди них вызывают деградацию промышленных материалов на основе органических веществ. Однако некоторые из них способствуют и коррозии металлов, образуя агрессивные метаболиты (органические кислоты, аммиак, сероводород). Практически все материалы, а также сырье и изделия органической природы подвержены биодеструкции: кожа, текстильные волокна, мех, пластмассы, косметические эмульсии и т.д.
Разрушение бактериями твердых материалов в известной мере связано с выраженной способностью адсорбироваться на поверхности твердых тел. Зачастую это является первым этапом бактериальной деструкции твердых материалов. Общеизвестна, например, способность бактерий прикрепляться к поверхности стекла. Она отчетливо наблюдается при погружении стекол в культуральную жидкость или воду. Прикрепление бактерий к стеклу происходит в два этапа. При кратковременном контакте стекла и бактерий осуществляется первый этап, когда прикрепление еще недостаточно прочное, и адсорбированные бактерии легко смываются с поверхности. На втором этапе происходит более прочное прикрепление бактерий к стеклу с помощью капсульного вещества или другими способами. В ряде случаев после прикрепления бактерий начинается разрушение стекла. С помощью электронной микроскопии удалось показать, что в месте прикрепления некоторых слизеобразующих бактерий образуются углубления.
Целлюлозоразлагающие микроорганизмы прикрепляются к волокнам целлюлозы и располагаются вдоль волокна. Клетки таких микроорганизмов отличаются очень большой адсорбционной способностью, прочно адсорбируются волокнами целлюлозы.
Опыты с разрушением в почве полихлорви-ниловой пленки показали, что на пленке адсорбируются и размножаются определенные формы микроорганизмов и именно под микроколониями этих микроорганизмов происходит наиболее сильное изменение пленки.
Активной деструкции бактериями разнообразных материалов способствует также отсутствие специфичности некоторых бактериальных экзоферментов. Так, ферменты Вас. subtilis помимо гидролиза белков способны катализировать гидролиз амидов, эфиров аминокислот и их производных, эфиров низших жирных кислот и даже некоторые триглицерины.
Большую роль играет также способность ряда видов бактерий сохранять жизнеспособность при экстремальных условиях среды: высоких температурах (до +80°С, а иногда и выше) и давлении, сильной кислотности или щелочности, достаточно интенсивном облучении, больших концентрациях солей и т.д. Следовательно, наличие таких условий в каком-либо производстве, технологической операции не может служить гарантией решения проблемы борьбы с биокорозией.
Наиболее активными разрушителями непродовольственных материалов, сырья и изделий на основе органических веществ являются гнилостные бактерии. Они добывают себе энергию путем окисления органических веществ. Среди них есть спорообразующие и бесспоровые, аэробные и анаэробные. Многие из них мезофилы, но есть холодоустойчивые и термостойкие. Большинство их чувствительно к кислотности среды и повышенному содержанию в ней поваренной соли [6].
Наиболее распространенными гнилостными бактериями являются следующие:
Бактерии рода Bacillus - палочковидные, аэробные, подвижные, грамположительные, спорообразующие бактерии (рис. 1, а). Споры их отличаются высокой термоустойчивостью. Температурный оптимум развития этих бактерий лежит в пределах +(35... 45) °С, максимум роста - при температуре +(55... 60) °С; при температуре ниже + 5 °С они не размножаются.
Бактерии рода Pseudomonas - аэробные подвижные палочки с полярным жгутиком, не образующие спор, грамотрицательные.
а б
Рис. 1 - Гнилостные бактерии:а - Bacillus (палочки и овальные споры); б - Pseudomonas
Некоторые виды синтезируют пигменты, их называют флуоресцирующими псевдомонасами. Есть холодоустойчивые виды, минимальная температура роста которых от -(2... 5) °С. Многие псевдо-монасы, помимо протеолитической, обладают и ли-политической активностью; они способны окислять углеводы с образованием кислот, выделять слизь (рис. 1, б).
Бактерии рода Bacterium - грамотрицатель-ные палочки, не образующие спор.
2. Микроскопические грибы
Микроскопические грибы широко распространены в природе и встречаются во всех районах земного шара на различных растительных субстратах, реже на субстратах животного происхождения. Они принимают активное участие в разложении
органических остатков и в почвообразовательном процессе [7].
Многочисленные группы грибов приносят большой экономический ущерб, повреждая различные промышленные материалы.
Грибы имеют важное значение в кожевенной промышленности, где удаление шерсти с обрабатываемой шкуры любого животного тысячелетиями являлось наиболее грязным и трудоемким процессом, поскольку для этой цели использовались ферменты, содержащиеся в собачьих экскрементах и голубином помете. Причем на такой процесс требовалось несколько недель, и он не мог считаться завершенным. Теперь фермент протеиназа, как из поджелудочной железы животного, так и грибов рода Aspergillus, легко и просто выполняет эту работу и производит мяг-чение кожи менее чем за 24 ч. В результате улучшается общее качество кожи и ее окраска.
Производственный опыт мягчения кожи с использованием фермента гриба Penicillium chrysogenum дал вполне хороший результат. При этом использовался мицелий указанного гриба, который для лучшей сохраняемости предварительно замораживался. Как выяснилось, это значительно повысило ее ферментативную активность.
В процессе обработки пряжи в текстильном производстве проводят шлихтование, т. е. проклеива-ние основы веществом из крахмалопродуктов. Однако в дальнейшем эта шлихта должна быть удалена, так как в противном случае невозможно произвести качественную отбелку и последующую окраску суровой ткани.
Раньше удаление шлихты осуществлялось сложным комплексом физико-химических процедур, которые, однако, не обеспечивали высокого качества материала и хороших санитарно-гигиенических условий работы. Поэтому расшлихтовку стали проводить ферментными препаратами (солодовыми вытяжками). Но еще более эффективным по времени и качеству продукции оказался "грибной солод", который при температуре +(66... 100)°С снимает шлихту за 5 мин. В качестве продуцента фермента используется гриб Penicillium chrysogenum, образующий пенициллин. Его мицелий содержит также фермент амилазу.
Особенности грибов, вызывающих биоповреждения
Грибы имеют некоторые морфологические, физиологические и генетические особенности, благодаря которым они занимают доминирующее положение среди организмов, вызывающих биоповреждения.
Грибы очень широко распространены по всему земному шару. Они присутствуют в почве, воде и воздухе. Большинство грибов, вызывающих повреждения материалов, обладает высокой энергией размножения. Например, сухоспоровые формы (виды аспергиллов, пенициллов, триходермы и др.) образуют споры, количество которых исчисляется миллионами и сотнями тысяч. Споры настолько малы и масса их так незначительна, что при малейшем движении воздуха они поднимаются на большую высоту и переносятся на значительные расстояния. Благодаря своим микроскопическим размерам они могут прони-
кать в мельчайшие невидимые глазу трещины и поры, которыми пронизаны даже такие плотные материалы, как гранит и металл.
Иногда грибы обнаруживаются в полимерных материалах на границах раздела высокомолекулярного соединения и компонентов, входящих в состав материалов. Споры могут увлекаться с поверхности диффундирующей водой вглубь некоторых материалов, особенно пористых. Эти примеры свидетельствуют о том, что грибы можно встретить всюду, даже там, куда не проникают другие организмы.
Большую роль при заселении материалов грибами играет способность их спор адсорбироваться на гладкой поверхности. Адгезия является первым этапом биоповреждений твердых нерастворимых субстратов.
Закрепившись на поверхности материалов, при благоприятных условиях споры прорастают, образуя мицелий. Мицелиальное строение грибов является одной из наиболее важных биологических особенностей, определяющих специфику их взаимоотношения со средой. Мицелий быстро распространяется по субстрату и захватывает большие площади.
Доминирующая роль грибов среди микроорганизмов в процессах биоповреждений обусловлена их метаболическими особенностями, которые заключаются в очень богатом ферментативном аппарате. Поэтому они способны привести к преждевременному выходу из строя любое промышленное изделие.
Немаловажную роль в повреждении материалов микроскопическими грибами играет способность последних расти в биологически экстремальных условиях. Споры грибов устойчивы к высыханию. Известны случаи, когда они выдерживали высушивание в течение 20 и более лет. Значительная часть грибных спор переносит низкие температуры без потери биохимической активности.
Грибы, вызывающие биоповреждения, входят в группу сапрофитов. Они тесно связаны с субстратом, обладают большой поверхностью всасывания и оказывают активное влияние на окружающую среду через продукты метаболизма. По отношению к субстрату их можно разделить на две группы: неспецифические и специфические сапрофиты.
К неспецифическим сапрофитам относятся грибы-полифаги, встречающиеся на различных субстратах. Из них на промышленных материалах чаще всего развиваются виды родов Aspergillus, Penicillium, Trichoderma, Alternaria, Fusarium.
Специфические сапрофиты, встречающиеся на поврежденных материалах, состоят из более или менее специализированных организмов. Они сформировались в процессе приспособительной эволюции к тем или иным субстратам. Например, к грибам такого рода относится домовой гриб Serpula lacrymans, развивающийся только на деловой древесине. Другим примером может служить Cladosporium resinae, который растет на производных нефти, предпочитая бензин и керосин.
Из очагов повреждения непродовольственного сырья, материалов и изделий обычно выделяют следующие роды грибов (рис. 2 - 5).
Рис. 2 - Микрофотография Aspergillus niger (х 6GG)
Рис. 3 - Микрофотография Penicillium (х 3GGG)
Рис. 4 - Микрофотография Trichoderma (х 3000)
Aspergillus (аспергиллус) - грибы этого рода имеют одноклеточные, неразветвленные конидиенос-цы. Верхушки конидиеносцев в большей или меньшей степени вздуты и несут на своей поверхности располагающиеся в один или два яруса стеригмы с цепочкой конидий (рис. 2).
Penicillium (пенициллиум) - у грибов этого рода конидиеносцы многоклеточные, ветвящиеся. На концах разветвлений конидиеносца располагаются стеригмы с цепочками конидий (рис. 3).
Рис. 5 - Микрофотография Alternaria (х 600)
Конидии бывают зеленой, голубой, серозеленой окраски или бесцветные. Верхняя часть ко-
нидиеносца имеет вид кисточки разной степени сложности, отсюда происходит и название гриба пенициллиум (кистевик).
Trichoderma (триходерма) - конидиеносцы сильноветвящиеся; конидии бледно-зеленые или зеленые, яйцевидной формы (иногда эллиптические). Встречаются на полимерных материалах (рис. 5).
Altemaria (альтернария) характеризуется наличием многоклеточных темноокрашенных конидий булавовидной вытянутой формы, сидящих цепочками или одиночно на слаборазвитых конидие-носцах (рис. 5). Различные виды Altemaria широко распространены в почве и на растительных остатках. Эти грибы повреждают широкий круг полимерных материалов различного химического состава, покрывая их черными пятнами. Некоторые виды альтернарии активно разрушают целлюлозу.
Cladosporium (кладоспориум) имеет слабо-ветвящиеся конидиеносцы, несущие на концах цепочки конидий. Конидии бывают разнообразной формы (округлой, овальной, цилиндрической и др.) и размеров. Мицелий, конидиеносцы и конидии окрашены в оливково-зеленый цвет. Эти грибы характерны тем, что выделяют в среду темный пигмент.
Stemphylium (стемфилиум) - конидиеносцы темно-оливкового, телесного цвета, конидии одиночные, шиповатые или бородавчатые различных размеров и форм.
3. Агрессивные метаболиты микроорганизмов
Многие биохимические процессы, происходящие с участием микроорганизмов, применяются в пищевой и легкой промышленности. Велика роль микроорганизмов и в круговороте веществ в природе [10].
В качестве своеобразной пищи для микроорганизмов в настоящее время выступают различные промышленные материалы (текстиль, металл, бетон, пластмассы, резина, кожа, топливо, лаки, краски, бумага и т.д.), в результате "колонизации" которых сапрофитами формируется своеобразная сборная группа бактерий и грибов-технофилов.
Биоповреждение материалов и изделий плесневыми грибами происходит за счет механического разрушения разрастающимся мицелием, биозагрязнения и главным образом вследствие воздействия ферментов и органических кислот.
Биоповреждение же бактериями происходит в основном за счет воздействия ферментов и органических кислот.
Разрушение промышленных материалов ферментами
Все разнообразные и многочисленные биохимические реакции, протекающие в живом организме в связи с обменом веществ, совершаются при участии ферментов - биологических катализаторов, вырабатываемых клетками организма.
Ферменты обладают очень высокой активностью. Ничтожно малого количества фермента достаточно, чтобы вовлечь в реакцию значительную массу реагирующего вещества (субстрата).
Ферменты действуют чрезвычайно быстро. Молекула фермента за 1 мин может вызвать превращение десятков и сотен тысяч молекул соответствующего субстрата.
Особенностями ферментов являются их субстратная специфичность и специфичность действия -каждый фермент взаимодействует лишь с одним определенным веществом и катализирует лишь одно из тех превращений, которым может подвергаться данное вещество.
Специфичность ферментов обусловлена структурными особенностями их молекул и субстрата. Субстрат и фермент подходят друг к другу, как ключ к замку [12].
Каждый микроорганизм обладает комплексом разнообразных ферментов, своеобразием и активностью которых определяются его биохимическая деятельность, избирательность в отношении питательных веществ, роль в круговороте веществ в природе, в процессах биодеструкции.
В настоящее время известно более 200 ферментов. В соответствии с принятой классификацией все ферменты делят на шесть классов: 1) оксидоре-дуктазы, 2) трансферазы, 3) гидролазы; 4) лиазы; 5) изомеразы, 6) лигазы.
Разрушение материалов под влиянием ферментов происходит в результате различных реакций -окисления, восстановления, декарбоксилирования, этерификации, гидролиза и др. Особенно активное разрушающее действие на большинство материалов оказывают оксидоредуктазы, гидролазы и лиазы.
Оксидоредуктазы - окислительновосстановительные ферменты. В этот класс входят многочисленные ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные реакции процессов энергетического обмена (дыхания, брожения) микроорганизмов.
Из оксидоредуктаз особую роль в разрушении многих промышленных материалов играют оксигена-зы. В первую очередь, к такого рода процессам относится биоразрушение гидрофобных, неполярных веществ типа углеводородов, а также материалов, образованных циклическими соединениями. К оксигена-зам принадлежат ферменты, катализирующие непосредственное присоединение кислорода к окисляемому субстрату. Такие реакции являются обычно первым этапом разрушения многих чужеродных веществ живой клеткой. Например, бактерии рода Pseudomonas катализируют разрыв индольного кольца.
Большое значение в процессах биодеструкции имеют и другие ферменты класса оксидоредуктаз - дегидрогеназы и оксидазы. Дегидрогеназы катализируют реакции переноса водорода с одного соединения на другое. Термином "оксидаза" обозначаются ферменты, участвующие в реакциях, где акцептором водорода служит непосредственно кислород. Дегидрогеназы катализируют окисление гидроксильных групп до альдегидных и далее до карбоксильных, а также образование ненасыщенных соединений из предельных.
В классе оксидоредуктаз специфическим характером действия отличаются пероксидаза и катала-за. Пероксидаза катализирует окисление перекисью
водорода различных органических соединений -фенолов, аминов, гетероциклических соединений. У мицелиальных грибов значительной пероксидазной активностью обладают представители родов
Penicillium, Aspergillus, Fusarium, Alternaria,
Cladosporium и т.д.
Каталаза ускоряет реакцию разложения перекиси водорода на воду и молекулярный кислород и катализирует также окисление перекисями различных спиртов и других соединений. Активными продуцентами каталазы являются некоторые виды грибов рода Penicillium.
Гидролазы катализируют процессы расщепления и синтеза сложных органических веществ по типу гидролитических реакций с участием воды.
Важное место в биоповреждении промышленных материалов принадлежит ферментам класса гидролаз, ибо многие из них, будучи экзоферментами, участвуют в первичной подготовке питательного субстрата к расщеплению и метаболизму. Гидро-лазы катализируют реакции расщепления сложных соединений на более простые с одновременным присоединением воды. Особый интерес в плане проблемы биоповреждений представляет подкласс эстераз. Они катализируют гидролитический разрыв эфирных связей в различных соединениях.
В разрушении промышленных материалов, содержащих целлюлозу (клетчатку) и другие углеводы, а также их производные, активное участие принимают ферменты группы гликозидаз. Расщепление клетчатки катализируется комплексом ферментов - целлюлазой. Основу его составляют ферменты, гидролизующие связи между глюкозными остатками в молекуле клетчатки с образованием целлобиозы и глюкозы.
Наиболее выраженной способностью синтезировать целлюлолитические ферменты обладают микроскопические грибы родов Alternaria, Trichoderma, Chaetomium, Aspergillus, Penicillium, Cladosporium и др. Различные виды целлюлозоразрушающих грибов способны расти и продуцировать целлюлазу лишь в определенных температурных пределах, чаще всего при +(28... 30) °С.
Особый интерес среди гидролаз представляют ферменты группы протеиназ. Их основное действие - расщепление белков по месту амидных, т.е. пептидных связей (протеолитические ферменты). Однако некоторые из протеиназ обладают достаточно широкой субстратной специфичностью, т. е. малой избирательностью. Это дает основание предполагать возможность какого-то участия протеиназ микроорганизмов в деструкции полимерных материалов, в первую очередь содержащих амидные и эфирные связи: мочевиноформальдегидных полимеров, акриламидных, полиамидов (капрон, нейлон) и полиуретанов (поролон).
Лиазы катализируют реакции негидролитического расщепления органических веществ, сопровождаемые отщеплением от субстрата тех или иных химических групп: СО2, Н2О, NH3. При этом могут разрываться связи - С - С, - С - О, - С - N -, а отщепляемыми группами являются вода, углекислый газ,
аммиак и др. Ферменты этого класса характеризуются высокой специфичностью и избирательностью по отношению к субстрату. Тем не менее, общая направленность их действия дает основание предположить и возможность участия этих ферментов в деструкции синтетических материалов.
Трансферазы - ферменты переноса. Ферменты этой группы катализируют перенос частей молекул или атомных группировок от одних соединений к другим. Известно много таких ферментов и их различают по тем группам, перенос которых они катализируют.
Изомеразы осуществляют превращение органических соединений в изомеры, что связано с внутримолекулярным перемещением радикалов, атомов, атомных группировок.
Лигазы (синтетазы) катализируют реакции синтеза сложных органических соединений из более простых.
Имеется четкое соответствие между видом поражаемого материала и ферментативными свойствами виновников деструкции. У последних особенно активны бывают ферменты, расщепляющие основной тип связей в данном материале. Однако, в целом, в разрушении материалов участвуют многие ферменты. Несколько видов грибов и бактерий образуют биоценоз на материале, и биохимизм распада имеет сложный характер. Так, биодеструкция полимеров, в молекуле которых имеются амидные и сложноэфирные связи (полиамиды, полиуретаны, мочевиноформаль-дегидные смолы, полиэфиры), может происходить в результате поражения микроорганизмами, продуцирующими активные эстеразы и протеолитические ферменты.
Разрушение промышленных материалов органическими кислотами
Сильнейшими агрессивными метаболитами микроорганизмов являются органические кислоты. Они вызывают быструю и глубокую деструкцию промышленных материалов как органических, так и неорганических, включая металлы.
Из культур плесневых грибов удалось выделить более 40 различных органических кислот. Грибы рода Penicillium выделяют главным образом лимонную и глюконовую кислоты, Aspergillus - лимонную, глюконовую и щавелевую, а Мжог - янтарную, фумаровую и щавелевую.
Обычно один и тот же вид гриба способен синтезировать разнообразные родственные кислоты. В зависимости от количества синтезируемых кислот все грибы можно разделить на три группы:
1) выделяющие в среду относительно большое количество органических кислот (например, Aspergillus niger);
2) продуцирующие небольшие количества кислот (большинство видов грибов - Penicillium, tri-choderma);
3) выделяющие в среду ничтожно малые количества кислот (например, Mucor sp.,Alternaria tenuis).
Чаще всего плесневыми грибами в больших количествах выделяются: лимонная, глюконовая, ща-
велевая, молочная, фумаровая, янтарная и яблочная кислоты.
Конкретные механизмы деструкции отдельных промышленных материалов органическими кислотами в большинстве случаев исследованы пока недостаточно. Отдельные типы полимерных материалов отличаются по устойчивости к действию органических кислот. Наиболее устойчивы в этом отношении полиэтилен, полипропилен, полистирол, фенопласты, менее стойкие поливинилхлорид, по-лиметилакрилат и полиамидные смолы. Присутствие в пластмассах органических наполнителей, являющихся, как правило, хорошим питательным материалом для плесневых грибов, способствует активному образованию ими органических кислот и тем самым усиливает разрушение материалов.
Органическим кислотам принадлежит ведущая роль в разрушении лакокрасочных покрытий. Повреждающее действие лимонной, винной и фума-ровой кислот проявляется уже при достаточно низких концентрациях (0,09 - 0,4 %). Сильными разрушителями лакокрасочных покрытий являются пиро-виноградная, глюконовая, уксусная, щавелевая кислоты. Все органические кислоты вызывают интенсивную деструкцию разнообразных целлюлозосодержащих материалов.
Особого внимания заслуживает коррозия металлов под влиянием органических кислот. В некоторых случаях под их действием металлы корродируют даже более интенсивно, чем при действии неорганических кислот. Коррозия емкостей с нефтепродуктами иногда является, видимо, результатом действия на алюминиевые сплавы органических кислот, образующихся при разложении нефтепродуктов микроорганизмами.
Выделяемые микроорганизмами органические кислоты, ферменты, пигменты и некоторые другие метаболиты вызывают существенные изменения физико-механических, диэлектрических и других свойств материалов, резко ухудшают их технологические параметры [12].
4. Химические факторы
Для того, чтобы микроорганизмы могли расти и размножаться, в среде необходимо присутствие доступных источников энергии и исходных материалов для биосинтеза. Обмен веществ с окружающей средой состоит из двух основных процессов: биосинтеза веществ клетки (конструктивный обмен) и получения энергии (энергетический обмен). Оба процесса протекают в организме в виде сопряженных химических реакций, при этом иногда используется одно и тоже соединение [13].
Органические соединения, которые служат источниками питания для микроорганизмов, входят в состав многих промышленных материалов, что часто является причиной их заселения микроорганизмами. Кроме того, источником органических веществ могут служить различного рода загрязнения, попадающие на материалы, которые по своему химическому составу не могут служить питательными субстратами (металлы, стекло, некоторые по-
лимеры, бетон и др.). В некоторых случаях достаточно незначительного количества органического вещества, чтобы начался рост биодеструкторов.
Химические вещества. Действие химических веществ на микроорганизмы может быть различным. Среди химических веществ могут быть такие, которые способны задерживать развитие микроорганизмов и даже вызывать их гибель.
Вещества, губительно действующие на микроорганизмы, называют антисептиками. Характер действия их разнообразен. Одни подавляют жизнедеятельность или задерживают размножение чувствительных к ним микробов; такое действие называют бактериостатическим (в отношении бактерий), или фунгистатическим (в отношении мицелиальных грибов). Другие вещества вызывают гибель микроорганизмов, оказывая на них бактерицидное или фунгицидное действие. В очень малых дозах многие химические яды оказывают даже благоприятное действие, стимулируя размножение или биохимическую активность микробов.
Чувствительность различных микроорганизмов к одному и тому же антисептику неодинакова. Споры устойчивее вегетативных клеток.
Механизм действия антисептиков различен. Многие из них повреждают клеточные стенки, нарушают проницаемость цитоплазматической мембраны. Проникая в клетку, они вступают во взаимодействие с теми или иными ее компонентами, в результате чего значительно нарушаются обменные процессы. Соли тяжелых металлов, формалин, фенолы воздействуют на белки цитоплазмы и являются ядами для ферментов. Спирты, эфиры растворяют липиды клеточных мембран.
Антисептические вещества используют для защиты текстильных материалов, древесины, бумаги, изделий из нее и других материалов и объектов от микробных поражений [16].
5. Физические факторы
Среди физических факторов окружающей среды, определяющих жизнедеятельность микроорганизмов, наиболее важными являются влажность, температура, освещенность и некоторые другие. Воздействие физических факторов на грибы определяется многими причинами, в том числе климатическими условиями, условиями хранения и эксплуатации материалов [17].
Задача состоит в том, чтобы на основании знания физиологических особенностей микроорганизмов-биодеструкторов определять условия, препятствующие их росту, и сводить к минимуму являющийся нежелательным процесс деструкции субстрата.
6. Биологические факторы
Разрушение материалов обычно происходит под действием не какой-либо одной группы микроорганизмов, а целого комплекса, включающего и бактерии, и грибы. Одна группа микроорганизмов своей деятельностью подготавливает субстрат для другой. При этом возникают новые связи между отдельными микроорганизмами, постоянно формируются взаимосвязанные ассоциации, обеспечивающие выживание и
адаптацию каждого вида в отдельности. Этот процесс очень сложный и обусловлен множеством факторов, среди них важнейшее значение имеет субстрат, на котором происходит формирование таких новых, функционально взаимосвязанных единиц, как микробная ассоциация или биоценоз [21].
7. Жуки-кожееды - вредители меха и кожи Жуки-кожееды представляют собой сравнительно небольшую, но очень значительную с точки зрения биоповреждений группу жуков. Это опасные вредители материалов животного и растительного происхождения, шелководства и музейных коллекций.
Они развиваются практически во всех местах, где имеются скопления веществ животного происхождения. Высокая устойчивость кожеедов к действию неблагоприятных факторов среды, сравнительно высокая плодовитость жуков в сочетании с низкой смертностью личинок служат причиной того, что их численность на складах увеличивается с очень большой скоростью.
Многие виды кожеедов, широко встречающиеся в природе, стали вредителями кож и мехов на складах, а также коллекций в музеях. При этом условия существования, да и характер питания у них существенно не изменился, так как шерсть, перья, кожа и сухие насекомые и в естественных местах обитания являются для кожеедов наиболее предпочтительной пищей.
Волосы, перья, изделия их рога служат пищей меховому кожееду (Attagenus pelio).
Размножаясь в тех или иных материалах, насекомые выгрызают в них многочисленные ходы и отверстия, загрязняют их шкурками и экскрементами, быстро приводя в негодность. Кроме того, личинки многих видов жуков часто повреждают материалы и предметы, которыми они не питаются, а используют как субстрат для построения куколоч-ной камеры. Перед окукливанием личинки покидают те вещества, в которых протекало их развитие, и вгрызаются в любые находящиеся рядом предметы. От этого страдают стены зданий, в которых хранятся или перерабатываются продукты животного происхождения, и транспорт,
Кожееды наиболее часто повреждают кожи и кожевенное сырье, меха, перо, шерсть, мясо, сыр, сухое молоко, сушеную и копченую рыбу, клей, музейные экспонаты, переплеты книг. Могут также повреждать асбест, картон, пластмассы, телефонные кабели. На шелководческих предприятиях они сильно повреждают коконы тутового шелкопряда, прогрызая в них отверстия и делая их непригодными для размотки [20].
Способы борьбы с жуками-кожеедами Хранение пищевых продуктов и некоторых материалов (меха, тканей) при низких температурах полностью предохраняет их от повреждения кожеедами. Использование промораживания для истребления этих вредителей возможно только в тех случаях, когда склады заражены южными видами. Высокие температуры могут применяться при дезинфекции (в специальных камерах) тех предметов и
материалов, которые не портятся при нагревании до 80 °С в течение 1 - 2 ч.
К числу достаточно эффективных защитных мер следует отнести пропитку материалов стойкими и не токсичными для человека веществами. Некоторые из этих веществ обладают репеллентными свойствами (например, тетраметрин, поверхностно-активные препараты), другие являются более или менее сильными инсектицидами.
Для уничтожения кожеедов на складах и в жилых помещениях широко применяются контактные инсектициды. Многие из них существенно снижают численность вредителей, но, как правило, не приводят к их 100 %-й гибели.
Полное уничтожение любых видов кожеедов на всех стадиях их развития может быть достигнуто только при фумигации хранилищ или материалов. Из применяющихся в настоящее время фумигантов наилучшими показателями обладает бромистый метил, дающий прекрасный эффект. При камерной фумигации могут использоваться такие вещества, как дихлорэтан, парадихлорбензол или карбоксид.
8. Жуки-точильщики - вредители древесины
Ствол здорового растущего дерева обычно не повреждается насекомыми. Их появлению препятствует осмотическое давление в тканях, определенный уровень которого поддерживается в процессе поступления воды через корни в ствол дерева. Как только нормальный водный обмен нарушается и осмотическое давление во всем стволе или его части изменяется, дерево подвергается нападению насекомых [21].
Нападающие на ствол дерева насекомые имеют очень сильно развитый ротовой аппарат с двумя парами челюстей. С его помощью насекомые легко прогрызают кору и измельчают древесные ткани. После рубки дерево теряет свои защитные свойства. Срубленное дерево вследствие происходящих в нем химических процессов обладает очень сильными характерными запахами, привлекающими насекомых. Они быстро отыскивают срубленные деревья и поселяются на них. Древесина под влиянием поселившихся насекомых очень быстро теряет свои положительные качества, срок службы ее сокращается, прочность и сопротивление нагрузке резко уменьшаются, изменяются влажность, масса, теплопроводность. В такую древесину легко проникают споры грибов, начинается ее гниение. В течение нескольких лет древесина становится трухлявой, распадается на отдельные кусочки и легко растирается в руках. Если такая древесина используется в качестве столбов, балок перекрытий, она не выдерживает необходимой нагрузки.
Вредители древесины с деревом могут попасть из леса в многоэтажный дом. Обычно если насекомое завезено в дом из леса, оно не может сразу приспособиться к жизни в доме и погибает. Но в природе среди вредителей есть виды, которые на протяжении длительного периода времени уже приспособились к жизни в мертвом старом дереве, откуда они перешли в жилище человека. К таким вредителям относится мебельный точильщик.
Степень поражения деревянных конструкций и изделий зависит от того, насколько условия в жилых зданиях близки к оптимальным условиям развития точильщиков. Основными условиями являются: температурно-влажностный режим неотапливаемых частей зданий (чердаков и подвальных помещений). Температура, достаточная для развития точильщиков на чердаках и в подвалах, может быть только летом, за исключением случаев увлажнения деревянных конструкций на чердаках при неисправных кровлях. Относительная влажность воздуха в это время составляет 60 - 80 %.
Совершенно иные условия создаются в отапливаемых помещениях зданий. Основные показатели микроклимата жилых помещений должны быть: в зимний период температура +(21 ...22)°С, влажность воздуха 30 - 45 %, в летний период -±(13 ...24)°С, влажность 35 - 50 %, соответственно.
Меры борьбы с мебельным точильщиком. Все меры борьбы делятся на три группы: 1) конструктивно-хозяйственные; 2) химические; 3) физикомеханические.
Профилактические меры не допускают в течение длительного времени поражения точильщиком деревянных конструкций, изделий или мебели. К ним относятся конструктивно-хозяйственные и частично химические методы. Такие меры должны действовать максимально длительный срок, так как в большинстве случаев они проводятся только при строительстве и ремонте; в процессе эксплуатации здания их проведение требует больших материальных затрат и сопряжено со значительными трудностями.
Инсектициды, применяемые против точильщиков, должны обладать высокой токсичностью по отношению к насекомым и способностью длительное время сохранять свои свойства после введения их в древесину; они не должны оказывать вредного влияния на людей, ухудшать физикомеханические свойства древесины и иметь резко неприятный запах.
Для борьбы с личинками жуков-
точильщиков древесину обрабатывают химическими веществами, в том числе гексахлораном, скипидаром в смеси с керосином, воском, парафином и креолином или смесью скипидара, керосина, фенола. Однако эти средства не обеспечивают надежной и длительной защиты древесины от насекомых. Полностью личинки уничтожаются только при обработке пораженной древесины токами высокой частоты.
9. Мыши и крысы - виновники биоповреждений
Одними из виновников биоповреждений материалов и изделий из них являются млекопитающие, а именно - крысы и мыши [3-7].
Они наносят огромный вред хозяйственной деятельности и здоровью человека. Дело в том, что крысы и мыши не только портят материалы и продукты, они также являются носителями и возбудителями опасных заболеваний.
Добираясь до пищи, грызуны повреждают тару и упаковку, прогрызают отверстия в полу или стенах амбаров, складов, зернохранилищ, животноводческих построек. Кроме продуктов питания, грызуны портят на складах ткани, меха, обувь, пластмассу, мебель и др. Отмечены повреждения крысами свинцовых водопроводных труб, изделий из алюминия. В жилых помещениях и других постройках грызуны используют для устройства гнезд бумагу, тряпки, пенопласт, изоляционные материалы, резину и т. п. Значительный ущерб грызуны наносят, повреждая кабели и провода, что приводит к авариям, нарушению связи и движения поездов, пожарам и человеческим жертвам.
Повреждения товаров связаны не только с тем, что грызуны их грызут и тем самым портят различные материалы, но и с наличием продуктов жизнедеятельности крыс и мышей. Последние сами по себе являются причиной повреждения товаров, например, при попадании фекалий на ткани и другие материалы в них начинают развиваться микроорганизмы и возбудителм опасных заболеваний. Грызуны являются носителями возбудителей не менее, чем 30 опасных для человека болезней, в т. ч. таких страшных, как чума, тиф, проказа.
Помимо уничтожения они загрязняют экскрементами, мочой, шерстью сырье, материалы и изделия. Повреждение крысами строительных материалов, в частности панелей с металлическими (или иными) облицовками и утеплителем из пенополиуретанов, приводит к потере последними теплозащитных свойств. Крысы прогрызают в пенопласте ходы, объем которых составляет до 30 - 40 % объема теплоизоляционного слоя.
В некоторых случаях ущерб от повреждений может быть косвенным. Например, повреждения крысами герметичной пленочной упаковки на приборах, хранящихся на складе, приводит к порче последних. Нарушение упаковки пищевых продуктов, помимо их уничтожения, ведет к загрязнению и порче товара.
Повреждения материалов с участием грызунов могут быть вызваны различными причинами (рис. 6).
Грызуны могут повреждать различные материалы, чтобы преодолеть препятствия на пути к пище, воде, убежищу или при рытье нор. Таковы повреждения тары, свинцовых водопроводных труб, плинтусов в постройках, кабеля, проложенного под землей или в помещении. Способность использовать разнообразные материалы для устройства гнезд также может служить поводом для повреждения различных материалов. Грызуны обычно используют в качестве гнездового материала тот, что имеется поблизости: бумагу, ткани, войлок, пленку и др.
В эксперименте грызуны в качестве гнездового материала кроме бумаги и тканей использовали изоляцию проводов, резину, пенопласты, тонкую проволоку. При отсутствии или недостатке естественных материалов повреждения, связанные с гнездостроени-ем, усиливаются, особенно в период размножения, так как у беременных самок наблюдается повышение грызущей активности [17-21].
Рис. 6 - Виды деятельности грызунов, приводящие к биоповреждениям
Исследовательское поведение также может вызывать повреждения материалов. Под воздействием внешних факторов также может происходить усиление грызущей активности. В этом случае возможны повреждения материалов и объектов как следствие нарушения нормального поведения ("смещенное" поведение). Это можно наблюдать при возникновении стрессовых ситуаций, особенно в период резкого возрастания численности, когда нарушается структура популяций и усиливается конкуренция в поисках корма и убежища.
В основе повреждения грызунами различных материалов и сооружений лежит совокупность всех перечисленных причин. Считать какую-либо их них основной затруднительно.
Серьезные последствия от повреждения грызунами различных материалов потребовали проведения экспериментальных исследований по определению стойкости материалов и изделий к повреждению грызунами.
Метод лабораторных испытаний на устойчивость к повреждению грызунами основан на проведении испытаний материалов по методу "принуждения". Этот метод заключается в том, что пластина материала, который необходимо испытать, используется как барьер, преграждающий грызунам доступ к корму. Клетка, в которой проводятся испытания, разделена на две равные части перегородкой, в нижней части которой имеется отверстие. В одну половину клетки помещают гнездо, поилку и сажают зверька, в другой находится корм. Пластинкой исследуемого материала закрывают отверстие в перегородке, оставляя снизу щель высотой 15 мм для крыс и 6 - 8 мм для мышей и полевок. Продолжительность опыта - 24 ч. Корм грызунам дают за 24 ч до начала опыта. Воду они получают без ограничения. Повторять опыт следует через 48 ч, так как если испытываемый материал оказывается стойким и грызуны голодают, то они теряют до 20 % массы за сутки и при частом повторении опытов быстро погибают.
Для получения более точных результатов каждый материал следует испытывать трижды. Материалы, которые грызуны не повреждают, нельзя испытывать подряд на одних и тех же зверьках, так как они их запоминают и после первого опыта больше не трогают. Твердые материалы на испытаниях следует обязательно чередовать с материала-
ми, которые грызуны легко повреждают, иначе они перестанут грызть преграду, поскольку у них вырабатывается пассивно-оборонительная реакция.
Результаты опытов оценивают в баллах: 0 -материал не поврежден; 1 - незначительные царапины зубами на поверхности пластины; 2 - повреждена поверхность; 3 - значительные повреждения пластины, но она не прогрызена; 4 - пластина прогрызена.
В табл. 1 приведены данные о стойкости материалов. Испытания показали, что грызуны повреждают многие материалы: древесину, бумагу, картон, кожу. При этом установлено, что любые текстильные материалы - нетканые материалы, нити, ткани грызуны в основном используют для устройства гнезд.
Таблица 1 - Стойкость материалов к повреждению грызунами, баллы
Материал Степень повреждения грызунами
крупными мелкими
Древесина натуральная, клее- 3 - 4 3 - 4
вая, прессованная
Бумага, картон 4 4
Материалы нетканые; в т.ч. 41 41
стекловата, стеклохолст
Пряжа, нитки, веревки, кана-
ты х/б, льняные, шелковые, 41 41
синтетические, стеклянные
Ткани: х/б, льняные, шелко-
вые, шерстяные, синтетиче-
ские, стеклянные (натураль- 41 41
ные, с покрытием или про-
питкой)
Кожа натуральная 4 4
Кожа искусственная или син- 4 4
тетическая
Пластмассы (ПЭ, ПП, ПВХ,
фторопласты, полиакрилаты и 3 - 4 2 - 4
др.)
Пластмассы наполненные 2 - 4 13
Газонаполненные пластмассы 4 3 - 4
Резины 4 3 - 4
Лакокрасочные покрытия на:
деревянной подложке 4 3 - 4
стальных пластинах 3 - 4 1 - 2
сплавах алюминия 2 - 4 1 - 4
стеклоткани 4 4
пенопласте 4 4
пластмассе 2 - 3 2
текстолитах 2 - 3 1
Примечание. 41 - грызуны использовали материалы для устройства гнезд.
Пластмассы также оказались неустойчивыми к повреждению грызунами, за исключением материалов с высокой твердостью.
Резину грызуны повреждают независимо от химического состава. Толщина образцов, плотность и другие физико-механические характеристики на интенсивность повреждения заметно не влияют. Газона-
полненные пластмассы животные также повреждают независимо от химического состава.
Среди пенопластов оказались материалы, привлекательные для грызения мышей и крыс. Поскольку эти материалы используются для упаковки многих товаров, то на складах следует тщательно следить за наличием грызунов. Пенополиуретаны, пенополистирол и другие подобные материалы зверьки сгрызали до 40 - 50 % от исходной массы. Грызуны обгрызали пластины со всех сторон или разгрызали на мелкие кусочки, которые затаскивали в гнезда.
Для пенопластов была показана зависимость интенсивности повреждения от "кажущейся" плотности материала: чем меньше плотность, тем больше потеря массы. Более четко эта зависимость прослеживается для мелких грызунов.
Лабораторные испытания кабеля и проводов показали, что их стойкость зависит от материала наружной оболочки, диаметра, наличия брони, а также определяется видом грызунов, наносящих повреждения. Броня из стальных или медных лент защищает кабели от повреждения. Оплетку из стальной проволоки мелкие грызуны не повреждают, крысы повреждают ее на кабелях небольшого диаметра. Кабели и провода в пластмассовой и резиновой оболочках или с волокнистой изоляцией грызунами повреждались. Большое значение для стойкости кабеля имеет его диаметр. Крысы перегрызали кабель диаметром до 17 мм. Значительные повреждения были отмечены на кабеле диаметром 24 - 29 мм. Мелкие грызуны перегрызали провода и кабели диаметром до 6 мм и сильно повреждали материалы диаметром до 15 мм, прогрызая оболочки, изоляцию, обнажая жилы. Кабели диаметром более 20 мм практически не повреждали.
Испытания лакокрасочных покрытий показали, что их стойкость определяется двумя факторами: стойкостью подложки и адгезией самого покрытия к окрашиваемой поверхности. Нестойкую подложку (пенопласт, древесину и т.п.) грызуны повреждают вместе с покрытием. При плохой адгезии они повреждают лакокрасочное покрытие, обнажая при этом подложку [22-28].
Возможность повреждения грызунами материалов зависит от характера их поверхности (гладкая или шероховатая), твердости и структуры (наполненная, пористая, вязкая и т.п.). Грызуны легко повреждали пенопласты, когда пластинкой полностью закрывали окно в перегородке, разделяющей кормовое и гнездовое отделения клетки, поскольку животное, грызущее пористую поверхность, использует для этого резцы. Тот же пенопласт, окрашенный эпоксидной шпатлевкой, грызуны не могли прогрызть - резцы скользили по гладкой поверхности. Наличие швов, выступов, отверстий также способствует нанесению повреждений.
Из физико-механических свойств на стойкость материалов влияет их твердость. Исследования возможности повреждения крысами трех упаковочных материалов (винила, ацетата и поликарбоната) показали, что размеры повреждений коррелиро-
вали с твердостью. У наиболее твердого материала (поликарбоната) были отмечены наименьшие повреждения.
Характер и размер повреждений в значительной степени зависят от вида грызунов, наносящих эти повреждения. Поскольку твердость эмали резцов примерно одинакова у всех грызунов, это означает, что вероятность повреждений и их величина, при прочих равных условиях, зависят от размера грызунов и, соответственно, усилия, которое может развивать их челюстной аппарат, т. е. виды, имеющие большие размеры, повреждают большее число материалов и повреждения эти более значительны.
Защита материалов от повреждения грызунами
Методы непосредственной защиты материалов от повреждений пока еще не разработаны в достаточной степени, так как повреждающая деятельность грызунов разнообразна. Существующие же способы борьбы направлены на общее снижение численности этих животных и уменьшение масштабов вреда, что тем самым уменьшает возможность повреждения материалов и сооружений [3-7].
Комплекс мер по борьбе с грызунами называется дератизацией. Борьба с грызунами осуществляется в двух направлениях: проведение профилактических мероприятий (санитарно-технических) и истребительных, которые состоят из следующих методов борьбы: химического, физического (механического) и биологического.
Профилактическая дератизация состоит из трех групп мероприятий:
• санитарных, заключающихся в лишении грызунов пищи и убежищ;
• строительно-технических, заключаю-
щихся в создании различных преград, лишающих грызунов доступа в помещения;
• применение репеллентов (препаратов, отпугивающих грызунов). Они используются с целью защиты зданий, тары для пищевых продуктов, оболочек электроприводов.
Эффективным, и малотоксичным для человека, не имеющим запаха, хорошо отпугивающим грызунов, репеллентом является цинковая соль диметил-дитиокарбаминовой кислоты. Строения, обработанные этим препаратом, грызуны покидают и повторно не заселяют в течение 12 мес. При нанесении препарата на поверхность различных материалов (бумаги, фанеры, картона, бязи) резко снижается процент их повреждения по сравнению с контрольными образцами.
Наиболее перспективные репелленты - оловоорганические соединения - предложены для введения в краски, бумажную массу, идущую на изготовление тарного картона.
Поиск репеллентов - задача сложная. Вещества, предлагаемые в качестве репеллентов, должны отвечать следующим требованиям: не быть токсичными для человека, при введении в материалы не терять своих отпугивающих свойств, не изменять свойств самого материала и не изменяться под действием факторов внешней среды. Механизм действия репеллентов изучен еще недостаточно. Это затрудня-
ет поиск новых веществ и требует комплексного подхода и совместной работы химиков, технологов и биологов.
Физические методы. В последнее время во многих зарубежных странах широко рекламируют способы защиты сооружений с помощью звука ВЧ и ультразвука. Однако исследования показали, что после непродолжительного положительного эффекта у грызунов наступает привыкание и отпугивающее действие пропадает [8-18].
Химический метод. Для борьбы с грызунами применяют различные, и в первую очередь синтетические, препараты в разнообразных формах.
Важным преимуществом препаратов является их относительная стабильность, что позволяет не только хранить эти вещества в течение длительного срока, но и получать при прочих равных условиях устойчивый и высокий эффект.
Существенным недостатком химических ратицидов является их относительно высокая токсичность и в связи с этим опасность для людей и полезных животных.
Различают механический и биологический методы борьбы с грызунами.
Механический метод. Метод состоит из различных способов уничтожения грызунов: механические (капканы, ловушки, ловчие ямы), электрические ловушки, убивающие устройства и ограждения; использование липкой массы, заливка нор водой и др.
Трудоемкость расстановки орудий лова и необходимость систематического наблюдения за ними ограничивают применение этого метода. Поэтому механический метод борьбы с грызунами используют в комплексе с химическим методом.
Б и о л о г и ч е с к и й метод. Для борьбы с грызунами используют их естественных врагов -кошек, собак, птиц и микроорганизмы, патогенные для вредителей, но безопасные для людей и домашних животных. Микроорганизмы, которые используются для этих целей, относятся к группе сальмонелл. Крысы и мыши, поедая приманку, заболевают. В дальнейшем инфекция передается от заболевших к здоровым зверькам, большинство которых погибает в течение 2 - 3 нед. Правильное применение биологического метода дает возможность добиться высоких результатов в уничтожении грызунов.
Биологический метод широкого применения не имеет. Бактериальный метод не является высокоэффективным в борьбе с серой крысой (погибает около 60 - 80 % крыс), однако в борьбе с домовыми мышами достигается более высокая эффективность этого метода (погибает около 90- 100 % домовых мышей) [28-52].
Литература
1. Пехташева Е.Л. Биостойкость природоокрашенных хлопковых волокон / Пехташева Е.Л., Нестеров А.Н., Заиков Г.Е., Софьина С.Ю// - Вестник Казанского технологического университета. - 2012. - № 5. - с. 110-113.
2. Пехташева Е.Л. Микробиологическая коррозия и защита от нее / Пехташева Е.Л., Нестеров А.Н., Заиков Г.Е., Софьина
С.Ю., Дебердеев Р.Я., Стоянов О.В. // - Вестник Казанского технологического университета. - 2012. - № 5. - с. 131-134.
3. Актуальные вопросы биоповреждений.// Под ред. Н.А. Платэ. -М.: Наука, 1983. - 265 с.
4. Актуальные проблемы биологических повреждений и защиты
материалов, изделий и сооружений: Сб. статей. // Под ред. Н.А. Платэ. - М.: Наука, Научный Совет по биоповреждениям АН
СССР, 1989. - 256 с.
5. Микробная коррозия и ее возбудители / Е.И. Андреюк, В.И. Билай, Э.З. Коваль - Киев: Наукова Думка, 1980. - 258 с.
6. Биоповреждения и методы оценки биостойкости материалов: Сб. статей..// Под ред. Н.А. Платэ. - М.: Наука, Научный Совет по биоповреждениям АН СССР, 1988. - 140 с.
7. Благник Р., Занова В. Микробиологическая коррозия. - М.: Химия, 1965. - 222 с.
8. Брэм А.Э. Жизнь животных. - М.: Терра, 1992. - Т. 3. - 496 с.
9. Вилкова С.А. Товароведение и экспертиза парфюмернокосметических товаров: Учеб. для вузов. - М.: Изд. дом "Деловая литература", 2000. - 286 с.
10. Войтович В.А., Макеева Л.Н. Биологическая коррозия. - М.: Знание, 1980. № 10. - 64 с.
11. Вольф Л.А., Меос А.И. Волокна специального назначения. - М.: Химия 1971. - 224 с.
12. Выделение, идентификация и хранение микромицетов и других микроорганизмов: Сб. статей. .// Под ред. А.Н. Мачулиса. - Вильнюс: Институт ботаники АН Литвы, 1990. - 201 с.
13. Ермилова И.А. Биоповреждения промышленного сырья и материалов и их защита. Учеб. пособие. - Л.: ЛИСТ им. Ф. Энгельса, 1984. - 28 с.
14. Ермилова И.А. Теоретические и практические основы микробиологической деструкции химических волокон. - М.: Наука, 1991. - 248 с.
15. Жизнь животных / Под ред. М.С. Гилярова, Ф.Н. Правдина -М.: Просвещение, 1984. - Т. 3. - 235 с.
16. Защита древесины и целлюлозосодержащих материалов от биоповреждений: Тез. докл. .// Под ред. В. П. Карливана.. - Рига: Научный Совет по биоповреждениям АН СССР, 1989. - 267 с.
17. Ильичев В.Д., Бочаров Б.В., Анисимов А.А. Биоповреждения: Учеб. пособие для биологических спец. вузов. / Под ред. В.Д. Ильичева - М.: Высшая школа, 1987. - 352 с.
18. Ильичев В.Д., Бочаров Б.В., Горленко М.В. Экологические основы защиты от биоповреждений. - М.: Наука, 1985. - 264 с.
19. Методы получения текстильных материалов со специальными свойствами (антимикробными и огнезащитными) З.Ю. Козинда, И.Н. Горбачева, Е.Г. Суворова. - М.: Легпромбытиздат, 1988. -112 с.
20. Лугаускас А.Ю., Микульскене А.И., Шляужене Д.Ю. Каталог микромицетов - биодеструкторов материалов. - М.: Наука, 1987. -335 с.
21. Биологические проблемы экологического материаловедения: сб. материалов. // Под ред. Н. А. Платэ. - Пенза: Научный совет по биоповреждениям РАН, 1995. - 108 с.
22. Методы определения биостойкости материалов: Сб. статей. // Под ред. Н.А. Платэ. - М.: Научный Совет по биоповреждениям АН СССР, 1979. - 202 с.
23. Микроорганизмы и низшие растения - разрушители материалов и изделий. - М.: Наука, 1979. - 225 с.
24. Мудрецова-Висс К.А., Кудряшова А.А., Дедюхина В.П. Микробиология, санитария и гигиена: Учеб. для вузов. - Владивосток: Изд-во ДВГАЭУ, 1997. - 312 с.
25. Николаева М.А. Товароведение потребительских товаров: Учеб. для вузов. - М.: Норма, 1997. - 283 с.
26. Проблемы биологического повреждения материалов. Экологические аспекты. // Под ред. Н.А. Платэ. - М.: Научный Совет по биоповреждениям АН СССР, 1988. - 124 с.
27. Ротмистров М.Н., Гвоздяк П.И., Ставская С.С. Микробная деструкция синтетических органических веществ. - Киев: Наукова Думка, 1975. - 224 с.
28. Защита материалов и техники от повреждений, причиняемых насекомыми и грызунами: Тез. докл. // Под ред. Н.А. Платэ. -М.: Научный Совет по биоповреждениям АН СССР, 1984. - 145 с.
29. Экологические проблемы биодеградации промышленных, строительных материалов и отходов производств: Сб. материалов. // Под ред. Н.А. Платэ. - Пенза: Научный совет РАН по проблемам биоповреждений, 2000. - 192 с.
30. IV Всесоюзн. конф. по биоповреждениям: Тез. докл. // Под ред. Н.А. Платэ. - Н. Новгород: Научный совет АН СССР "Проблемы биоповреждений", 1991. - 99 с.
31. Шкутов Ю.Т., Костылев А.Ф. Гистология и микробиология кожевенного сырья. - М.: Легкая индустрия, 1980. - 150 с.
32. N.M. Emanuel, A.L. Buchachenko “Chemical physics of degradation and stabilization of polymers”, VSP International Science Publ., Utrecht, 1982, 354 pp.
33. N.M. Emanuel, G.E. Zaikov, Z.K. Maizus “Oxidation of organic compounds. Medium effects in radical reactions”, Oxford, Perga-mon Press, 1984, 628 pp.
34. Yu. V. Moiseev, G.E. Zaikov “Chemical resistance of polymers in reactive media”, New York, Plenum Press, 1987, 586 pp.
35. G.E. Zaikov, A.L. Iordanskii, V.S. Markin “Diffusion of electrolytes in polymers”, Utrecht, VNU Science Press, 1988, 328 pp.
36. A.F. Bochkov, G.E. Zaikov, V.A. Afanasiev “Carbohydrates”, Zeist-Utrecht, VSP Science Press, VB, 1991, 154 pp.
37. V.L. Roubajlo, S.A. Maslov, G.E. Zaikov “Liquid phase oxidation of unsaturated compounds”, New York, Nova Science Publ., 1993, 294 pp.
38. A.L. Iordanskii, T.E. Rudakova, G.E. Zaikov “Interaction of polymers with bioactive and corrosive media”, Utrecht, VSP International Publ., 1994, 298 pp.
39. “Degradation and stabilization of polymers. Theory and practice”, Ed. by G.E. Zaikov, New York, Nova Science Publ., 1995, 238 pp.
40. A.Ya. Polishchuk, G.E. Zaikov “Multicomponent transport in polymer systems”, New York, Gordon & Breach, 1996, 231 pp.
41. E.Ya. Davydov, A.P. Vorotnikov, G.B. Pariyskii, G.E. Zaikov “Kinetic pecularities of solid phase reactions”, Chichester (UK), John Willey & Sons, 1998, 150 pp.
42. K.Z. Gumargalieva, G.E. Zaikov “Biodegradation and biodeterioration of polymers. Kinetical aspects”, New York, Nova Science Publ., 1998, 210 pp.
43. A. Jimenez, G.E. Zaikov “Polymer analysis and degradation”, New York, Nova Science Publ., 2000, 287 pp.
44. G.E. Zaikov, A.L. Buchachenko, V.B. Ivanov “Aging of polymers, polymer blends and polymer composites”, New York, Nova Science Publ., 2002, Vol. 1, 258 pp.
45. G.E. Zaikov, A.L. Buchachenko, V.B. Ivanov “Aging of polymers, polymer blends and polymer composites”, New York, Nova Science Publ., 2002, Vol. 2, 253 pp.
46. G.E. Zaikov, A.L. Buchachenko, V.B. Ivanov “Polymer aging at the cutting adge”, New York, Nova Science Publ., 2002, 176 pp.
47. S.A. Semenov, K.Z. Gumargalieva, G.E. Zaikov “Biodegradation and durability of materials under the effect of microorganisms”, Utrecht, VSP International Science Publ., 2003, 199 pp.
48. Г.Е. Заиков «Горение, деструкция и стабилизация полимеров», Санкт-Петербург, «Научные основы и технологии», 2008, 422 стр.
49. А.К. Микитаев, Г.В. Козлов, Г.Е. Заиков «Полимерные нанокомпозиты. Многообразие структурных форм и приложений», Москва, «Наука», 2009, 279 стр.
50. А.К. Микитаев, Г.В. Козлов, Г.Е. Заиков «Фрактальный анализ процесса газопереноса в полимерах», Москва, «Наука», 2009, 199 стр.
51. S.K. Rakovsky, G.E. Zaikov “Interaction of ozone with chemical compounds. New frontiers”, London, Rapra Technology, 2009.
52. Лугаускас А.Ю., Микульскеке А.И., Шляужене Д.Ю. Каталог микромицетов биодеструкторов материалов. - М.: Наука, 1987.
© Е. Л. Пехташева - Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова, г.Москва, [email protected]; А. Н. Неверов - Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова, г.Москва, [email protected]; Г. Е. Заиков -д-р хим. наук, проф. Института биохимической физики РАН, [email protected]; О. В. Стоянов - д-р техн. наук, проф., зав. каф. технологии пластических масс КНИТУ, stoyanov@mаil.ru.
