CC BY
48
УДК 620.197
Н.Е. Стариков, д-р техн. наук, проф., (4872) 35-54-28, starikov [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),
Н.Н. Стариков, инж.-исследователь, (4872) 35-51-82 (Россия, Тула, ЦКИБ СОО),
С.Н. Виноградов, 8(929) 624-67-88 (Россия, Москва, ФСО России)
ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ СТОЙКОСТИ ВООРУЖЕНИЯ И ВОЕННОЙ ТЕХНИКИ К ВОЗДЕЙСТВИЮ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО ФАКТОРА
Приведены некоторые результаты исследований по повышению стойкости материалов вооружения и военной техники к микробиологическим факторам.
Ключевые слова: повреждения, проба, вооружение и военная техника, микроорганизмы.
Опыт эксплуатации и хранения ВВТ свидетельствует, что некоторые виды микроорганизмов (микроорганизмы - деструкторы материалов) отрицательно влияют на техническое состояние изделий, приводят к отказам и неисправностям. Они повреждают различные детали и изделия, приспосабливаясь к используемым материалам и средствам защиты.
Исследования, направленные на повышение стойкости ВВТ к воздействию микробиологического фактора, включают ряд обязательных этапов [1]: выявление микробиологических повреждений изделий (деталей), выделение культур микроорганизмов из проб поврежденных материалов, обоснование тест-наборов микроорганизмов для испытаний эффективности предлагаемых для использования средств и методов защиты, а также проведение таких испытаний. В настоящей работе приведены некоторые из полученных результатов.
Специфической особенностью микробиологических повреждений, возникающих в реальных условиях эксплуатации (хранения) изделий, является сложность их диагностирования. Для этого в настоящей работе использовали известный подход, предполагающий определение комплекса характерных признаков повреждений [1]. Заключение об их биологической природе основывалось на анализе всей совокупности полученных результатов.
Исследования включали:
1 - визуальное (невооруженным глазом) определение наличия признаков роста микроорганизмов (биомассы) на деталях (изделиях). Этот этап работы выполнялся при осмотрах изделий в местах их хранения. Выявляли специфический налет (загрязнение) на поверхности материала, детали. При поражении микроскопическими грибами налет может быть в виде тонкой, едва заметной, пленки; пылящего порошкообразного роста; войлочного, сетчатопереплетенного роста, покрывающего всю поверх-
ность детали или ее часть; клочковатых скоплений. Он может быть белого, серого или другого цвета, иметь округлую или не имеющую четких контуров форму. При поражении бактериями налет имеет слизеобразную консистенцию, может быть белого, желтого, розового, красного цветов или бесцветным.
С деталей, имеющих признаки микробиологического повреждения, отбирали пробы для дальнейших лабораторных исследований;
2 - визуальное (с помощью световой микроскопии) при увеличении х245 и х645 определение наличия в пробах внешних признаков роста. Сравнивали увеличенное изображение объекта с внешними признаками биомассы - мицелием, органами спороношения, спорами микроскопических грибов, бактериальными клетками. Микроскопирование проб проводили с помощью микроскопа МБИ по известной в практике микробиологических исследований методике [2];
3 - биохимический анализ наличия в пробе белковых веществ, содержащихся в микробных клетках и продуцируемых ими в процессе жизнедеятельности. Анализ основан на так называемой «нингидриновой реакции» и предполагает фиксацию (визуальную) колориметрического эффекта, получаемого в результате взаимодействия нингидрина с содержащимися в биомассе белковыми соединениями [2]. Реакция осуществляется следующим образом. Объект (пробу) помещали в 1%-ный водный раствор нингидрина, находящийся на предметном стекле, и подогревали до начала кипения. Затем накрывали реакционную смесь покровным стеклом и следили за изменением ее окраски. В присутствии белка появляется фиолетовое или розово - красное окрашивание.
Данный метод имеет ограничение, обусловленное наличием фонового колориметрического эффекта в присутствии материалов, содержащих амидные группы. Это не позволило использовать «нингидриновый тест» при исследовании проб, отобранных с поврежденных деталей из кожи, войлока, полиамида, древесины;
4 - микробиологический анализ наличия в пробе жизнеспособных микроорганизмов, в том числе микроорганизмов - деструкторов материалов. Использовали традиционные в микробиологии методы высева проб на микробиологические питательные среды и идентификации микроорганизмов [2]. Пробу высевали на плотные питательные среды методом смыва. Использовали питательные среды Чапека-Докса и картофельно-декстрозный агар. Высев инкубировали в течение 10...12 суток при благоприятных для развития соответствующих микроорганизмов условиях.
В течение всего срока инкубирования проводили наблюдение за динамикой развития колоний, оценивая концентрацию жизнеспособных клеток и характеристики их роста в ассоциации с другими, присутствующими в пробе микроорганизмами (активность роста, внутривидовую и межвидовую конкуренцию). Выполняли предварительную оценку культу-рально-морфологических признаков, выросших на питательных средах колоний (оценивали их форму, консистенцию, цвет, способность к спорооб-
разованию, наличие подвижности и др.). Указанные признаки сравнивали с описаниями микроорганизмов, приведенными в определителях грибов и бактерий, микроорганизмов - деструкторов материалов [3...7]. Основываясь на данных этих исследований и с учетом результатов выявления в пробах внешних признаков роста биомассы, определяли таксономический состав микроорганизмов - их принадлежность к крупным микробиологическим рангам - грибы, бактерии, актиномицеты, а также к известным родам (видам) биодеструкторов материалов. Выделенные биодеструкторы в дальнейшем подробно исследовали при их идентификации . Определяли и культуры, не являющиеся биодеструкторами материалов и внесенные в пробу случайным образом. Они дальнейшим исследованиям не подвергались.
В таблице приведены сведения о результатах комплекса лабораторных исследований, отобранных с материалов изделий ВВТ проб.
Было установлено, что в 5 пробах биологические объекты не обнаружены. Остальные 24 пробы содержат такие объекты. При этом, в примерно 40 % проб установлено присутствие, как мицелия, так и жизнеспособных микроскопических грибов - деструкторов материалов. В других выявлен лишь один из этих признаков. В 17 % проб только жизнеспособные микроорганизмы - деструкторы, что можно объяснить разрушением мицелия грибов с образованием фрагментов визуально не различимых с другими (не биологическими) компонентами пробы. В 25 % проб присутствуют мицелий и споры микроскопических грибов, но они не жизнеспособны. В ряде случаев это, вероятно, связано с наличием в пробе значительного количества случайно внесенных бактериальных клеток. Быстрорастущие на питательной среде бактерии подавляют развитие грибов - деструкторов. Другой возможной причиной являются, по-видимому, утрата биодеструкторами своей жизнеспособности в результате воздействия факторов внешней среды.
Результаты определения признаков микробиологических повреждений в пробах
Номер пробы, поврежденный материал* Наличие признаков микробиологических повреждений
Продукты жизнедеятельности микроорганизмов Жизнеспособные микроорганизмы, микроорганизмы-деструкторы материалов (номера культур)
1 2 3
1/1 Войлок Внешние признаки не обнаружены Присутствуют. Грибы и бактерии. Три вида грибов-деструкторов (1/2Б, 1/2 Б(а), 1/4Б)
1/2 Ткань Внешние признаки не обнаружены Не обнаружены
Продолжение
1 2 3
1/3 Кожа Внешние признаки не обнаружены Присутствуют. Грибы и бактерии. Два вида грибов-дестукторов (1/Щ №)
1/4 Древесина Внешние признаки присутствуют. Значительное количество мицелия грибов Присутствуют. Грибы одного вида и бактерии
1/5 Древесина Внешние признаки присутствуют. Мицелий грибов, оплетающий различные образования и частицы Присутствуют. Бактерии - быстрое зарастание питательной среды бактериальными культурами
2/1 Кожа Внешние признаки присутствуют. Обильный мицелий грибов Присутствуют. Грибы. Два вида грибов - деструкторов (2/Щ 2/2F)
2/2 Ткань Внешние признаки присутствуют. Фрагменты мицелия грибов Присутствуют. Бактерии - быстрое зарастание питательной среды бактериальными культурами
2/3 Полимерный материал (основа - полиамид) Внешние признаки не обнаружены Присутствуют. Актиномицеты. Два вида актиномицетов - деструкторов (2/1 Ас, 2/2Ас)
2/4 Оптическое стекло (линза) Внешние признаки не обнаружены. Белковые соединения не обнаружены. Нингидриновый тест отрицательный (окрашивание отсутствует) Не обнаружены
2/5 Ткань Внешние признаки не обнаружены Присутствуют. Актиномицеты. Один вид актиномицетов - деструкторов (2/ЗАс)
2/6 Консерва-ционная смазка Внешние признаки не обнаружены. Белковые соединения не обнаружены. Нингидриновый тест отрицательный (окрашивание отсутствует) Присутствуют. Актиномицеты. Один вид актиномицетов - деструкторов (2/4Ас)
2/7 Кожа Внешние признаки присутствуют. Мицелий грибов Присутствуют. Грибы. Три вида грибов - деструкторов (2/3-Щ 2/3- 2F, 2/5^2^)
3/1 Кожа Внешние признаки присутствуют. Образования в форме розеток на ножке розового цвета, частицы имеющие форму и размеры крупных клеток, аскоспоры, мицелий грибов Присутствуют. Грибы. Два вида грибов - деструкторов (3^,3^)
Продолжение
1 2 3
3/2 Металл Внешние признаки присутствуют. Фрагменты мицелия грибов. Белковые соединения - присутствуют. Нингидриновый тест положительный (окрашивание в фиолетовый цвет) Присутствуют. Бактерии - зарастание питательной среды бактериальными культурами
3/3 Ткань Внешние признаки присутствуют. Мицелий грибов, частицы формы и размеров палочкообразных клеток Присутствуют Грибы и бактерии. Один вид грибов - деструкторов (3/1Б)
3/4 Противокоррозионная бумага Внешние признаки присутствуют. Фрагменты мицелия грибов Присутствуют. Грибы (в т. ч. бази-диомицет). Четыре вида грибов - деструкторов (3/Щ 3^, 3^С6), 3^)
3/5 Масло РЖ Внешние признаки не обнаружены Присутствуют. Бактерии
3/6 Ткань Внешние признаки присутствуют. Мицелий грибов, частицы формы и размеров палочкообразных клеток Присутствуют. Грибы. Три вида грибов - деструкторов (3/2F, 3/3F(6), 3/5Б)
3/7 Лакокрасочное покрытие, металл Внешние признаки присутствуют. Обильный мицелий и многочисленные споры грибов Присутствуют Грибы и бактерии. Три вида грибов - деструкторов (3/2Б, 3/3Б(6), 3/4Б)
4/1 Поролон Внешние признаки не обнаружены Присутствуют. Бактерии.
4/2 Картон Внешние признаки присутствуют. Фрагменты мицелия грибов. Присутствуют Грибы и бактерии. Два вида грибов - деструкторов (4/11 Б, 4/3Б)
4/3 Картон Внешние признаки присутствуют. Обильный мицелий и споры грибов Присутствуют Г рибы и бактерии. Два вида грибов - деструкторов (4/1-1Б, 4/1-2Б)
5/1 Лакокрасочное покрытие, металл Внешние признаки присутствуют. Частицы имеющие форму и размеры спор грибов. Белковые соединения присутствуют. Нингидриновый тест положительный (окрашивание в слабый розовый цвет) Присутствуют. Бактерии.
5/2 Кожа Внешние признаки присутствуют. Частицы, имеющие форму и размеры спор грибов Присутствуют Грибы (Аскомицеты)
5/3 Ткань Внешние признаки присутствуют. Многочисленные частицы, имеющие форму и размеры спор грибов Присутствуют Грибы и бактерии. Два вида грибов - деструкторов (5/1Б, 5/2Б)
Окончание
1 2 3
5/4 Ткань Внешние признаки присутствуют. Обильный мицелий и споры грибов с хорошо различимыми морфологическими признаками Присутствуют Грибы. Один вид грибов - деструкторов (5ДО)
5/5 Резиноткань Внешние признаки присутствуют. Обильный мицелий и споры грибов с хорошо различимыми морфологическими признаками Присутствуют Грибы (в т. ч. Зигоми-цет 5/4F). Два вида грибов - деструкторов (5^, 5^)
5/6 Бетон Внешние признаки присутствуют. Обильный мицелий и споры грибов Присутствуют. Грибы, бактерии
5/7 Бензин А-80 Внешние признаки не обнаружены Присутствуют. Грибы (Зигомицет), бактерии, актиномицет
*Материал, с которого отобрана проба для лабораторных микробиологических исследований.
В целом можно заключить, что 80 % проб содержат объекты, свидетельствующие о микробиологической природе исследуемых повреждений деталей (изделий).
Список литературы
1. Герасименко А.А. Защита машин от биоповреждений. М.: Машиностроение, 1984. 111 с.
2. Методы экспериментальной микологии: справочник / под ред. В.И. Билай. Киев.: Наукова Думка, 1982. 550 с.
3. Курсанов Л. И. Пособие по определению грибов из родов Aspergillus и Pénicillium. М.: Медгиз, 1947. 116 с.
4. Пидопличко Н.М. Грибы - паразиты культурных растений. Определитель. Т.2. Киев: Наук. думка, 1977. 298 с.
5. Андреюк Е.И., Билай В.И., Коваль Э.З., Козлова И.А. Микробная коррозия и ее возбудители. Киев: Наук. думка, 1980. 288 с.
6. Лугаускас А.Ю., Микульскене А.И., Шляужене Д.Ю. Каталог микромицетов-биодеструкторов полимерных материалов. М.: Наука, 1987. 339 с.
7. Краткий определитель бактерий Берги / под ред. Дж. Хоулта. М.: Изд-во «Мир», 1980. 351 с.
N.E. Starikov, N.N. Starikov, S.N. Vinogradov
RESEARCH TO IMPROVE THE STABILITY OF WEAPONS AND MILITARY EQUIPMENT TO THE EFFECTS OF MICROBIAL FACTORS
Some results of research to improve the resistance of materials of weapons and military equipment to microbiological factors are given.
Key words: damage test, weapons and equipment, micro-organisms.
Получено 17.10.12
