Исследование биологического воздействия на базальтопластиковую арматуру

В лабораторно-полевых опытах впервые установлена возможность проникновения мицелия плесневых грибов в структуру базальтопластиковых стержней. При биологическом загрязнении на границе волокно–связующее обнаруживаются участки вспучивания и проникновения в связующий компонент палочковидных споровых клеток бактерий. После экспозиции опытных образцов в условиях экстремально низких температур с поверхности стержней также выделены штаммы плесневых грибов рода Aspergillus и спорообразующие бактерии рода Bacillus, иммобилизованные на опытные образцы 1 год назад. Это свидетельствует о высокой жизнеспособности иммобилизованных штаммов в условиях холодного климата. Аборигенную микрофлору, выделенную методом накопительных культур из опытных образцов, представили: актинобактерии родов Nocardia и Streptomyces; дрожжи рода Rhodotorula; плесневые грибы рода Penicillium. Показано, что метод накопительных культур является высокоинформативным приемом диагностики биозаражения полимерных композиционных материалов при их эксплуатации в экстремально низких температурах. Метаболическая активность клеток криофильных микроорганизмов, выделенных из опытных образцов базальтопластиковых стержней связана с особенностями ферментов и жирнокислотного состава липидного бислоя клеточных мембран, которые в условиях, оптимальных для жизнедеятельности микроорганизмов, находятся в жидко-кристаллическом состоянии, а при попадании в температурные условия, когда у обычных (мезофильных) микроорганизмов прекращается развитие вегетативных клеток, включается процесс перехода липидного бислоя клеточных мембран в гелеобразное состояние, что позволяет при снижении температуры окружающей среды до отрицательных значений предотвратить кристаллизацию и гибель микробной клетки. И, как следствие, после оттаивания возобновляется рост и восстанавливается метаболическая активность микроорганизмов. Проведены исследования влияния биозаражения на прочностные характеристики. При этом после экспонирования в течение 1 года коэффициент сохранения прочностных свойств составил к = 0,82. Полученные результаты свидетельствуют о том, что селектированные штаммы влияют на свойства полимерных материалов в условиях холодного климата по отношению к органическим компонентам в структуре полимерных композитов.

1. Каблов Е.Н., Старцев О.В. Фундаментальные и прикладные исследования коррозии и старения материалов в климатических условиях (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 4 (37). С. 38–52. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-4-38-52.

2. Каблов Е.Н., Ерофеев В.Т., Светлов Д.А., Смирнов В.Ф., Богатов А.Д. Биоповреждения в космических аппаратах // Сб. Междунар. науч.-технич. конф. «Композиционные материалы. Теория и практика». Тула, 2015. С. 40–46.

3. Kleeberg I., Hetz C., Kroppenstedt R.M. et al. Biodegradation of aliphatic/aromatic copolyesters by thermophilic actinomycetes // Applied Environmental Microbiology. 1998. Vol. 64. P. 1731–1735.

4. Кириллов В.Н., Ефимов В.А., Полякова А.В. Климатическая и микробиологическая стойкость неметаллических материалов // Авиационные материалы и технологии. 2001. Т.1. С. 81–86.

5. Полякова А.В., Кириллов В.Н. Микробиологичсеская стойкость неметаллических материалов // Авиационные материалы и технологии. 2001. Т.1. С. 86–88.

6. Соломатов В.И., Ерофеев В.Т., Смирнов В.Ф., Семичева А.С., Морозов Е.А. Биологическое сопротивление материалов. Саранск: Изд-во Мордовского ун-та, 2001. 196 с.

7. Брюханов А.Л. Исследование микробного разнообразия в биообрастаниях, поражающих различные материалы // Сб. трудов II Всероссийской науч.-технич. конф. «Фундаментальные и прикладные исследования коррозии и старения материалов в климатических условиях: проблемы и перспективы». Геленджик. 2015 (conf.viam.ru).

8. Берлин А.А. Биоразлагаемые полимерные материалы // Сб. трудов II Всероссийской науч.-технич. конф. «Фундаментальные и прикладные исследования коррозии и старения материалов в климатических условиях: проблемы и перспективы». Геленджик. 2015 (conf.viam.ru).

9. Hadad D., Geresh S., Sivan A. Biodegradation of polyethylene by the thermophilic bacterium Brevibacillus borstelensis // Journal Application Microbiology. 2005. Vol. 98. P. 1093–1100.

10. Ерофеев В.Т., Смирнов В.Ф., Морозов Е.А. Микробиологическое разрушение материалов. М.: Высшая школа, 2008. 124 с.

11. Webb H.K., Arnott J., Crawford R.J., Ivanova E.P. Plastic Degradation and Its Environmental Implications with Special Reference to Poly(ethylene terephthalate) // Polymers. 2013. Vol. 5. P. 1–18. DOI: 10.3390/polym5010001.

12. Ерофеев В.Т., Смирнов В.Ф., Лазарев А.В., Богатов А.Д., Казначеев С.В., Родин А.И., Смирнова О.Н., Смирнов И.В. Биологическая и климатическая стойкость полимерных композитов // Academia. Архитектура и строительство. 2017. С. 112–119.

13. Сакаева Э.Х., Мехоношина А.В. Исследование биодеструкции отходов полимерных материалов // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. 2017. № 1. С. 97–102.

14. Сакаева Э.Х., Куликова Ю.В., Рудакова Л.В. Биодеструкция полимерных композиционных материалов микроскопическими грибами // Теоретическая и прикладная экология. 2018. № 4. С. 68–75.

15. Крыленков В.А. Микробиота земной криосферы / В.А. Крыленков, А.Е. Гончаров. СПб.: Фолиант, 2019. 448 с.

16. Лаптев А.Б., Голубев А.В., Киреев Д.М., Николаев Е.В. К вопросу биодеструкции полимерных материалов в природных средах (обзор) // Труды ВИАМ. 2019. № 9 (81). С. 100–107. DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-9-100-107.

17. Фахрутдинов А.И., Ямпольская Т.Д. Психрофильные микроорганизмы – элемент мониторинга субарктических и арктических экосистем // Сборник научных трудов по материалам I Всероссийской научно-практической конференции «Безопасный Север – чистая Арктика», Сургутский государственный университет. Сургут: ООО «Печатный мир», 2018. С. 107–110.

18. Кычкин А.К., Ерофеевская Л.А., Кычкин А.А. Микробиологическая диагностика биозаражений текстолитов, экспонируемых в природно-климатических условиях Якутии // Инновации и инвестиции. 2020. № 9. С. 144–148.

19. Erofeevskya L.A., Aleksandrov A.R., Kychkin A.K. Prospects for the Use of Spore-forming Bacteria to Combat the Destruction of Polymeric Composite Materials // International science and technology conference “FarEastCon-2019” IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 2020. No. 753. 052010 IOP Publishing – 2020. doi:10.1088/1757-899X/753/5/052010).20

20. Плесневые грибы. Методы выделения, идентификации, хранения. Справочное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям и специальностям экологического, биологического и биотехнологического профиля / Сост.: С.В. Еремеева. Астрахань: АГТУ, 2009. 104 с.

21. The Ribosomal Database Project (RDP) provides ribosome related data services to the scientific community, including online data analysis, rRNA derived phylogenetic trees, and aligned and annotated rRNA sequences. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://rdp.cme.msu.edu/

22. .GenBank – База данных, находящаяся в открытом доступе, содержащая все аннотированные последовательности ДНК и РНК [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/