Список сокращений 8
Введение 9
Глава I. Литературный обзор 12
1.1. Биоповреждение строительных материалов 12
1.2. Микроскопические грибы как источник биоповреждений 15
1.3. Микробная деградация полимерных материалов 16
1.4. Антропогенно-технологические и экологические факторы биоповреждений 17
1.5. Морфология и строение плесневых грибов 20
1.6. Особенности грибов, вызывающие биоповреждения 21
1.7. Биологическая устойчивость полимерных материалов 25
1.8. Неблагоприятное влияние биоповреждений на здоровье человека 29
1.9. Методы защиты материалов от биоповреждений 30
1.10. Патентный поиск 33
1.11. Г осударственные стандарты в области биокоррозии 44
Глава II. Материалы и методы 45
2.1. Определение общего количества плесневых грибов седиментационным методом Коха 45
2.2. Идентификация, выделенных микромицетов 46
2.3. Методы определения грибостойкости 46
2.3.1. Метод выявления питательных веществ для развития плесневых грибов 46
2.3.2. Метод определения грибостойкости материалов 49
2.3. Объекты исследований 50
2.4.1. Приготовление мазков из культур с плотной питательной среды и
окраска их простым методом 55
2.4.2. Приготовление мазков из микробных культур с жидкой
питательной средой 55
2.4.3. Простые способы окрашивания бактерий 56
Глава III. Результаты и их обсуждения 58
3.1. Определение общего количества плесневых грибов - биодеструкторов в
атмосферном воздухе города Набережные Челны 58
3.1.1. Идентификация, выделенных микромицетов 63
3.2. Исследование строительных материалов на устойчивость к воздействию
плесневых грибов 65
3.2.1. Микроскопическое исследование пораженных материалов 69
3.3. Исследование полимерных материалов на устойчивость к воздействию
плесневых грибов 72
3.4. Выявление питательных компонентов для роста плесневых грибов в
составе исследуемых образцов 80
3.4.1. Микроскопическое исследование зараженных материалов 81
3.5. Повышение биостойкости полимерных материалов 85
3.5.1. Требования к используемым фунгицидам 85
3.5.2. Действующие вещества фунгицидов 86
3.5.3. Подбор вещества для разрабатываемого фунгицидного раствора 89
3.5.4. Подготовка материалов 91
3.6. Разработка фунгицида 92
3.6.1. Проведение испытаний по повышению биостойкости 93
Глава IV. Техника безопасности при работе в лаборатории 98
4.1. Общие правила техники безопасности в лаборатории на занятиях по
биотехнологии, микробиологии, биохимии 98
4.2. Правила техники безопасности в лаборатории при работе с кислотами и
щелочами 99
4.3. Правила техники безопасности в лаборатории с
легковоспламеняющимися и горючими жидкостями (ЛВЖ и ГЖ) 100
4.4. Правила техники безопасности в лаборатории с химической посудой. 102
4.5. Правила техники безопасности в лаборатории с электрооборудованием и
электроприборами 103
4.6. Правила техники безопасности в лаборатории при работе с реактивами. 104
4.7. Правила по технике безопасности при работе в микробиологической
лаборатории 106
Заключение 110
Словарь 112
Список использованной литературы 114
Одной из актуальных экологических проблем современности является биоповреждение полимерных материалов, область применения которых варьирует от применения в технике и строительстве и до бытовых приборов. Многие бактериальные и грибковые деструкторы являются условно-патогенными микроорганизмами, способными вызывать серьезные заболевания человека.
Наиболее жизнеспособными, а поэтому и крайне опасными среди микроорганизмов являются микроскопические грибы. В силу быстрого роста мицелия, мощности и лабильности их ферментных систем, позволяющих им использовать в качестве источников питания различные материалы, в том числе и полимерные.
В связи с этим большое практическое значение приобретает проблема создания защитных биологически стойких полимерных покрытий различного назначения, обладающих теми или иными специальными свойствами в
зависимости от условий эксплуатации. Изучение стойкости полимерных материалов к биоповреждению и разработка методов по созданию
биологически устойчивых материалов представляют важную научно - техническую проблему, которая может быть разрешена только совместными усилиями инженеров, химиков, биологов и экологов [1].
Из числа биоповреждений, вызываемых микроорганизмами, на детали из пластмасс приходится около 25%. Свыше 60% используемых в технике полимерных материалов не обладают достаточной микробиологической стойкостью. Чаще всего их микробиологические повреждения возникают под воздействием микроскопических грибов, изменяющих цвет, структуру полимера. А в тонких пленках — герметичность и прочность.
В последние годы отмечается рост разнообразия и численности микроорганизмов, вызывающих биоповреждения материалов и сооружений. Возросла агрессивность известных видов. На сегодняшний день, ученые обнаружили более 250 видов микроорганизмов, которые живут внутри пилотируемых космических кораблей. Подсчитано, что ущерб, причиняемый объектам в результате биоповреждений, составляет многие десятки миллиардов долларов.
Практически все промышленные материалы способны подвергаться биоповреждениям. При этом биоповреждение - реакция окружающей среды, биосферы на нововведения антропогенного происхождения. Создание и масштабное внедрение в строительную отрасль новых искусственно синтезированных материалов приводит к рождению других, ранее неизвестных проблем, связанных с адаптацией биоповреждающих агентов к современным строительным материалам и биоцидам одновременно, и с негативными последствиями загрязнения окружающей среды опасными ксенобиотиками.
Наиболее агрессивными биоповреждающими агентами строительных материалов, зданий и сооружений являются микроорганизмы и микроскопические плесневые грибы.
Биоповреждение строительных материалов и конструкций является одним из основных факторов, определяющих скорость износа зданий, других инженерных сооружений и, в настоящее время, относится к числу серьезных проблем, которая способна нарушить безопасность эксплуатируемых объектов [2].
Немалую роль в микологическом повреждении материалов играет способность грибов расти в биологически экстремальных условиях. Споры стойки к высыханию, низким температурам без потери биохимической активности. Отличительной особенностью некоторых грибов, вызывающих повреждение материалов, является их способность расти на твердых сухих субстратах, за счет атмосферного увлажнения.
Негативное влияние на окружающую среду полимерных материалов и их компонентов определяется неблагоприятным влиянием на здоровье человека по причине низкой стойкости к поражению плесневыми грибами, приводящей к биоповреждению полимерных материалов в процессе эксплуатации.
Целью работы является снижение негативного воздействия на окружающую среду полимерных материалов и их компонентов с низкой стойкостью к поражению плесневыми грибами.
Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Изучить теоретический материал по выбранной теме.
2. Освоить методы исследования на биоповреждение полимерных строительных материалов.
3. Провести исследования по выявлению питательных веществ для роста плесневых грибов в составах исследуемых материалов.
4. Определить грибостойкость образцов материалов.
5. Провести поиск методов защиты полимерных материалов от поражения микромицетами.
6. Разработать фунгицидную рецептуру для защиты полимерных материалов с использованием экологически безопасных компонентов.
7. Определить активность разработанной фунгицидной рецептуры.
8. Рассчитать предотвращенный экологический ущерб.
На окружающую среду большое негативное влияние оказывают полимерные материалы, широко применяемые в строительных целях, которые имеют низкую стойкость к поражению плесневыми грибами. Биологические повреждения полимерных материалов микроорганизмами ухудшают не только технические и эксплуатационные свойства изделий, но и являются условно-патогенными организмами, способными вызывать серьезные заболевания человека.
В данной выпускной квалификационной работе были проведены исследования по определению грибостойкости полимерных материалов на поражения микромицетами (плесневыми гриабми). Были освоены методы исследования на биоповреждения технических и строительных материалов.
1. Проведено исследование по выявлению грибоустойчивости полимерных материалов и анализ на стойкость к воздействию плесневых грибов, а также оценка грибостойкости каждого испытуемого материала, которые свидетельствуют, о необходимости повышения грибостойкости.
2. Проведено исследование по выявлению питательных компонентов в исследуемых материалах. На основании полученных данных, установлено, что во всех исследуемых образцах присутствуют, в различной степени, питательные вещества, стимулирующие рост плесневых грибов.
3. Осуществлен поиск методов защиты, а также подобран фунгицидный компонент, который соответствует всем предъявленным требованиям.
4. Разработана фунгицидная рецептура для защиты полимеров.
5. Проведен лабораторный опыт по повышению грибостойкости полимерных материалов с применением перспективного фунгицидного препарата. Установлены, соотношения эффективных концентраций
фунгицидного компонента, которые осуществляют защиту полимерного материала от поражения микромицетами (плесневыми грибами), что позволяет повысить их грибостойкость.
6. Произведен расчет предотвращенного экологического ущерба, который составляет 3 823 312 руб./год.
Подводя итог выпускной квалификационной работы, полученные результаты позволяют использовать разработанную фунгицидную рецептуру бензойной кислоты, в качестве недорого, безопасного и эффективного фунгицида для защиты полимерных материалов от биоповреждений. Следовательно, способствуя снижению негативного воздействия на окружающую среду.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
