Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Роль структуры сообществ хемолитотрофных микроорганизмов в разрушении строительных силикатных материалов

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Роль структуры сообществ хемолитотрофных микроорганизмов в разрушении строительных силикатных материалов"

На правах рукописи

Фатыхова Юлия Наильевна

РОЛЬ СТРУКТУРЫ СООБЩЕСТВ ХЕМОЛИТОТРОФНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ В РАЗРУШЕНИИ СТРОИТЕЛЬНЫХ СИЛИКАТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

03.00.16 — экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Томск-2006

Работа выполнена в Томском государственном архитектурно — строительном университете на кафедре «Охрана труда и' окружающей среды»

Научный руководитель

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Мананков Анатолий Васильевич

Официальные оппоненты

доктор биологических наук, профессор

Карташев Александр Георгиевич

кандидат биологических наук Сваровская Лидия Ивановна

Ведущая организация

Сибирский государственный медицинский университет, г. Томск

Защита состоится « 15 » ноября 2006 г. в 10 00 на заседании диссертационного совета Д 212.267.10 в Томском государственном университете по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного университета.

Автореферат разослан « 4 » октября 2006г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.б.н. / Просекина Е.Ю.

Актуальность темы. В условиях техногенного воздействия неуклонно возрастает роль различных видов коррозии материалов зданий и сооружений. Среди исследованных видов коррозии наименее изученными являются биологические. Однако микроорганизмы по своей' физико-биологической природе являются наиболее чуткими индикаторами любого изменения химико-экологической обстановки окружающей среды. Более 40-50 % общего объема регистрируемых в мире повреждений связано с деятельностью микроорганизмов, а в нефтяной промышленности - более 77 % коррозионных потерь оборудования происходит в результате биокоррозии (В. А. Крыленко и др., 2003). Причем микроорганизмы могут ускорять процессы деструкции материалов при определенных условиях в тысячи раз (Д.ГО. Власов, 2003). Общий ущерб, причиняемый объектам в результате биоповреждений, составляет многие десятки миллиардов долларов ежегодно (В.И. Соломатов и др., 2001).

Особую актуальность процесс биокоррозии - как разрушающий фактор, приобретает для исторической застройки. Многие исторические здания одного из старейших городов Сибири — Томска подвержены биокоррозии. Сведения о составе микроценозов формирующихся на поверхности строительных материалах таких зданий практически отсутствуют. Реставрация зданий без учета структуры сообществ микроорганизмов и их влияния на устойчивость стройматериалов, может быть мало эффективной.

Работа выполнялась по Программе «Архитектура и строительство», тема «Конструктивная экология каменных зданий исторической застройки в условиях Западной Сибири», грант 01.2.00304348,2003-2004 год.

Цель работы заключается в оценке роли структуры сообществ хемо-литотрофных микроорганизмов в разрушении строительных силикатных материалов архитектурных памятников.

В соответствии с целью работы определены задачи исследования: •изучить особенности состава агентов биокоррозии материалов исторической застройки г. Томска;

•установить закономерности формирования структуры сообществ хемолитотрофных микроорганизмов на строительных материалах;

•выяснить роль отдельных природных факторов в механизме развития очагов биокоррозии;

•разработать методические подходы к моделированию взаимодействий микроорганизмов со строительными материалами;

•обосновать методы защиты строительных материалов от биокоррозии.

Основным исходным материалом для решения поставленных задач послужили микроорганизмы, участвующие в процессах биокоррозии природных (зоны выветривания горных пород) и искусственных строительных материалов (фундаментов и стен зданий исторической застройки г. Томска). Пробы отбирались с разных участков фундаментов и стен (разру-

шающиеся бутовые камни, кирпич, штукатурка) двенадцати исторических зданий г. Томска. Эти здания расположены на различных геоморфологических элементах (надпойменные террасы, междуречные равнины) и эксплуатируются во временном диапазоне от 125 до 35 лет. Всего было исследовано 80 проб.

Сбор образцов и обработка исходных данных потребовала применения системы методических приёмов. Так, при сборе образцов использовался метод отпечатков, метод разведений и высевов на агаризованные и жидкие искусственные питательные среды (ИПС). При обработке полученных данных применялись методы математической статистики и моделирования (в том числе, компьютерного).

Научная новизна работы

1. Впервые проведены исследования по изучению закономерностей формирования сообществ литобионтных микроорганизмов на строительных силикатных материалах в условиях повышенной влажности на территории Западной Сибири.

2. Выявлена прямопропорциональная зависимость между количеством формирующихся сульфатредуцирующих бактерий (родов Thiobacillus, Desulfovibrio) и микромицетов (Mucor, Pénicillium, Aspergillus), с интенсивностью радиоактивного газа радона и гипергенной каолинизацией.

3. Установлено участие изотопов серы природного и аэрогенного происхождения в трофических цепях сообществ хемолитотрофной микрофлоры.

4. Разработан способ защиты строительных конструкций от биологической коррозии.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Структура сообщества микроорганизмов формирующихся на поверхности строительных силикатных материалов зависит от состава, возраста строительных материалов (как внутренних факторов) и гидрогеологических особенностей и химической активности грунтовых вод (как внешних факторов).

2. В качестве индикатора развития биокоррозии силикатных строительных материалов предлагается использовать тиобактерии, как характерных инициаторов сульфатной биодеструкции. Количественное содержание бактерий рода Thiobacillus позволяет использовать тиобациллы в качестве экспресс-метода биоиндикации ранних стадий коррозии силикатных строительных материалов.

3. Разработанная диффузионно-транспортная математическая модель биокоррозии относится к классу нелинейных дифференциальных уравнений и включает в себя следующие элементы: диффузию микроорганизмов, диффузию активной жидкости, оценку воздействия продуктов метаболизма литобионтной микрофлоры на среду строительного материала.

Достоверность выводов работы была обеспечена: применением типовых исследовательских методик; необходимым для статистической обработки объёмом выборки данных; согласованностью полученных авторских результатов с опубликованными результатами других исследователей. ' " '

Практическая значимость работы. Предложены состав и способ для защиты материалов от биокоррозии. Результаты работы внедрены в Томском областном государственном учреждении «Областной комитет охраны окружающей среды и природопользования», результаты используются при составлении геоэкологической карты развитая биологической коррозии на территории города Томска в пред проектных обследованиях, при составлении актов и заключений на ремонтные и восстановительные работы. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры «Охраны труда и окружающей среды» ТГАСУ и в институте повышения квалификации при переподготовке инженеров — специалистов по инженерной защите окружающей среды и безопасности технологических процессов и производств.

Апробация работы. Материалы диссертации представлены и обсуждены на международных и региональных конференциях, в том числе: на международной конференции ЕНУШЭШЗ (г. Томск, 2002); на научно-технической конференции «Архитектура и строительство» (г. Томск, 2002г); на международном симпозиуме студентов, аспирантов и молодых ученых имени академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (г. Томск, 2003); на международной школе-конференции «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» (г. Абакан, 2005г).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 4 статьи в журналах, включенных в Перечень ВАК и в 2 заявках на патенты.

Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 125 страниц состоит из введения, 5 глав, выводов и списка литературы. Работа содержит 15 рисунков, 7 таблиц и 2 приложения. Список литературы включает 128 источников.

Диссертационная работа выполнялась в ТГАСУ. Эксперименты проводились в лаборатории биокинетики и биотехнологии при ФГНУНИИ биологии и биофизики ТТУ.

Соискатель выражает особую благодарность и признательность научному руководителю, д.г.-м. н., профессору Мананкову Анатолию Васильевичу. Автор искренне признателен Осипову Сергею Павловичу за высококвалифицированные консультации в вопросах математического моделирования процессов биокоррозии.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определены цель и задачи, сформулирована научная новизна и практическая значимость, изложены выносимые на защиту положения.

Глава 1. Анализ состояния вопроса биологического разрушения строительных материалов. Наиболее многочисленные исследования посвящены изучению микробиологического разрушения древесных материалов (С.Н. Горшина, JI.E. Лейтли, P.A. Итона, О. Шимта, Е.А. Абрамушки-на, Л.В. Суворова, H.A. Максименко и др.) В работах С.С. Камаевой, ЕЛ. Розановой рассматривается биогенная сульфатредукция, как один из факторов стресс-коррозии магистральных трубопроводов, изучается распространение сульфатвосстанавливающих баюерий в трубопроводах тепловой сети. Работы Е.И. Андреюк, И.А. Козловой, A.M. Рожанской посвящены изучению микробиологической коррозиистроительных сталей и бетонов. Совсем незначительная часть исследований посвящена изучению участия бактерий в разрушении каменных и кирпичных строений. Этому вопросу посвящены работы A.A. Горбушина, Б.В. Громова, В.И. Соломатова, В.Т. Ерофеева, Е,А. Морозова и др. Здания г. Томска находятся в условиях повышенной влажности, что ускоряет процессы коррозии. На территории г. Томска и области ведутся работы по изучению микрофлоры подземных вод родников, по выявлению участия микроорганизмов в процессах разрушения бетонных конструкций в местах разлива нефти. Этому вопросу посвящены работы К.И. Кузеванова, Н.Г. Наливайко, Л.И. Сваровской, B.C. Феоктистовой, З.А. Роженковой, Н.Г. Межибор. Вместе с тем, вопросы биоповреждений каменных (кирпич, бетон, штукатурка) материалов и нх реставрации раскрыты недостаточно полно.*Биоразрушение несущих' конструкций и декоративных материалов в современных производственных и жилых зданиях становится все более распространенным явлением.

В главе дается характеристика микробиологической способности выщелачивать горные породы, рассматривается химия бактериального окисления сульфидных минералов, приводятся примеры микробиологической коррозии силикатов и алюмосиликатов, приведены данные о наиболее распространенных микроорганизмах - деструкторах.

Глава 2. Материалы и методы исследования. Приводятся используемые в работе методы: визуального осмотра, отбора проб, лабораторных исследований, подготовки образцов.

Сбор образцов проводили с использованием метода разведений и высевов на агаризованные и жидкие ИПС. Были применены следующие среды: мясо-пептонный агар (МПА), агар Чапека-Докса, крахмало-аммиачный агар (КАА), жидкие среды для тионовых и нитрифицирующих бактерий. Идентификацию выделенных микроорганизмов проводили по стандартным методикам на основе микроморфсшогических признаков. Сообщества

агрессивных микроорганизмов, изучались на поверхности внутренних, и внешних стен исторических зданий города Томска, подверженных разрушению в разной степени. Так же микробиологический анализ проводили на каолинитовых корах выветривания палеозойских сланцев в природных обнажениях на правом берегу р. Томи и в строящейся водоотводящей штольне. Пробы были отобраны в период с 2002 по 2004 г. при температуре от +5 °С до -5 °С. Образцы проб отбирались в виде соскобов с поверхности камня и кирпича в местах наибольшего повреждения. Так же отбирались пробы почвы с примесью растительности и растворной крошки, на уровне фундамента исследуемых зданий. Отбор проб сопровождался определением удельной эффективной активности естественных радионуклидов (с помощью гамма-радиометра РУГ-91М) и концентрацией радона в воздухе (радиометром Alpha GUARD PQ2000 и трековыми детекторами).

Глава 3. Результаты и обсуждения. Места отбора проб для микробиологического исследования определяли по результатам визуального обследования с учетом характерных признаков биологического повреждения материала. Полученные данные свидетельствуют о значительном разнообразии микроценоза, развивающегося на различных каменных субстратах. Процесс развития биокоррозии тесно связан с поднимающимися по ослабленным зонам подземными и грунтовыми водами, участвующими в процессе подтопления фундаментов и стен зданий. Исследования разрушающихся образцов фундамента, штукатурки и кирпича показали что, микробиологическая коррозия проходит вдоль микрогрещин и капиллярного подъема влаги на уровне одного - двух метров от основания фундамента. В зонах нарушения наблюдались отслаивания, шелушения, вспучивания.

В работах ряда авторов (Warscheid Th., 1994; Saiz-j ¡menez, 1995) было " отмечено что, на поверхности поврежденного строительного материала часто формируются биопленки, которые представляют собой сообщества микроорганизмов, взаимно поддерживающих развитие друг друга на минеральном субстрате за счет выделения внеклеточных полимерных веществ (пигментов, полисахаридов, белков). Развитие микробиоты приводит к образованию на поверхности строительных материалов и сооружений окрашенных пленок, корок.

Нами на поверхности стен было обнаружено образование поверхностных налетов и наслоений различной плотности и окраски толщиной от 2— 15 миллиметров. Более глубоко расположенные слои также были затронуты процессом деструкции и легко поддавались механическому разрушению.

Практически все исследованные пробы содержали одновременно несколько видов микромицетов, а также большое количество бактерий. Общая численность клеток бактерий и грибков в некоторых пробах достигала 15-103-30-104 клеток на 1 г субстрата.

В результате микологического анализа отобранных образцов кирпича было выявлено 9 родов микромицетов, относящихся к 3 классам (Zygomycetes, Ascomycetes, Deuteromycetes) (таблица 1).

Таблица 1 — Видовой состав микромицетов на разрушающемся строительном материале зданий г. Томска_

Вид гриба образцы проб

Заболоченная местность Террасы Возвышенность

I II III IV V VI VII VIII IX X

(Кл. Zygomycetes) Mucor hiemalis + + + + + +

(Кл. Ascomycetes) Candida sp. _ + + + _

(Кл. Deuteromycetes)

Alternaria sp. - + - + - + + ■ + - -

Aspergillus fumigatus - + - + + - - - + +

A. niger + + + - - + + + + -

A. terTeus + - + - + - - + - -

Botrytis cinerea - - - - + + - - + +

Cladosporium sp. - - + + + + - + - , -

Fusarium sp. - + + + - + + - + -

Pénicillium citrinum - + + - - + + - - +

P. ñmiculosum + + - + - + + - + +

P. purpurogenum + + + + + + + + + -

Trichoderma sp. * + + - * + - +

Примечание: I — главный корпус ТГУ, библиотека ТГУ; II — здание бывшей Гро-мовской бани (ул. Плеханова); III — здание по ул. Розы Люксембург; IV — здание психоневрологического диспансера (ул. Беленца); V — здание по ул. Беленца 20; VI — здание складов купца Горохова (ул. Карла Маркса); VII — штольня в Лагерном саду; VIII — место естественного обнажения сланцев на поверхность; IX — здание областного суда, пл. Соляная; X — погреба по ул. Елизаровых.

Доминирующими оказались представители класса Deuteromycetes -7 родов. В большинстве исследованных образцов встречались виды родов: Aspergillus, Fusarium, Pénicillium, Cladosporium. Многие виды, изолированные нами с поверхности кирпича, были обнаружены также в почве с примесью растительности и растворной крошки, на уровне фундамента исследуемых зданий. К их числу можно отнести Pénicillium citrinum, P. purpurogenum, Aspergillus niger, Alternaria sp., Fusarium, Cladosporium sp. Ранее было отмечено влияние микрофлоры близлежащих деревьев и почвы на формирование видового состава микромицетов на поверхности мрамора (Т. Cross, 1981).

Изменение внутри системы гриб-материал связано с изменением только гриба, поскольку сам материал достаточно стабилен. Однако разное состояние материала может влиять на заселение его грибами. Старение материалов понижает их устойчивость к разрушительному действию ми-кодеструкторов и может служить трамплином для освоения грибами полноценных материалов. Наиболее типичными формами разрушения силикатных материалов, связанных с присутствием микромицетов, являются: поверхностные корки, отслаивание которых сопровождается осыпанием материала и потерей прочности конструкций;

поверхностные налеты и наслоения различной плотности и окраски (биопленки), сформированные колониями микроскопических грибов, водорослей и бактерий; микротрещины и крупные трещины, в глубине которых происходит накопление и развитие микроценозов; локальное отслаивание фрагментов материала.

Высевы образцов на питательные среды показали, что в разрушающемся кирпиче и штукатурке постоянно содержатся микроорганизмы, распределение которых в материале, взятом с глубины, подвержено определенным закономерностям (рисунок 1-3). Так максимальное количество бактерии выявляемых на МПА было отмечено на глубине 2—4 мм, с глубиной численность сапрофитов снижалась. На глубине 13 мм количество

а б

1 группа —хемолнтотрофные бактерии; 2 группа — бактерии на МПА; 3 группа — микромице-ты.

Рисунок 1 - Распределение микроорганизмов в зависимости от глубины поврежденного материала: а — здание на террасе р. Томь; б - место естественного обнажения сланцев, терраса р. Томь,

Среди автотрофов ведущую роль играют сульфатредуцирующие и тионовые бактерии.

Так, на уровне фундамента зданий обнаружено присутствие Беги^оуНшо сЬзЫЛтсапв, восстанавливающего сульфаты у основания влажных стен до сероводорода. В глинистых сланцах аналогичный процесс приводит к массовой каолинизации пород. Избыточные сульфаты н сероводород окисляются тоновыми бактериями с образованием серной кислоты, способствующей параллельно развивающейся химической коррозии в массе материала.

1 группа — хемолитотрофные бактерии; 2 группа — бактерии на МПА; 3 группа — микромице-ты.

Рисунок 2 - Распределение микроорганизмов в зависимости от глубины поврежденного материала: а - возраст здания 55 лет (заболоченный участок); б - возраст здания 90 лет (заболоченный участок); в - здание на возвышенности.

глубина, мм

1 группа - хемолитотрофные бактерии; 2 группа — бактерии на МПА; 3 группа - микроммце-ты.

Рисунок 3 — Распределение микроорганизмов в зависимости от глубины поврежденного материала (заболоченный участок) внутри помещения

Влияние радиации на микрофлору. Микробиологический анализ, внутри противооползневой дренажной горной выработки в Лагерном саду г. Томска, на восточном ее участке (с интенсивной каолинизацией глинистых сланцев под воздействием подземных сульфатсодержащих вод нижнего горизонта), позволил выявить автотрофные тиобакгерии, а также гри-бы-микромицеты. На этом участке выявлена аномальная концентрация радона в воздухе штольни. Значение интегральной объемной активности радона = 988 Бк/м3. Установлено, что бактерии родов Thiobacillus, а также микромицетъ! родов Mucor, Penicillium, Aspergillus способны увеличивать свою численную плотность в условиях гипергенной каолинизации и повышенной радоновой активности.

Изотопный метод. Для установления первоисточников веществ наиболее перспективными и информативными являются изотопные методы исследования, в основе которых лежит принцип постоянства первозданного изотопного состава любого элемента, существенно измененного впоследствии под действием разнообразных природных и техногенных процессов.

Обычно в геохимических исследованиях изучается соотношение наиболее распространенных изотопов S32 и S34. Более удобно вариации изотопного состава выражать в величинах 6 S34 , которые показывают разницу между изотопным составом образца и стандарта, выраженную в промил-лях (%о). Изотопные отношения и значения S S34 связаны выражением:

5 S34 (%о) = S34/ S32^- S34/ S32^ »1000 S34/ S32

В качестве международного стандарта принята сера троилитной фазы метеорита Каньон Дьябло, для которой отношение S34/S32 принято равным 22,2, а 5 S34 = 0,00 (Jensen, 1962). Нами изучен изотопный состав серы прокорродированных стройматериалов здания Областного суда. Образцы гипса, кирпича, цементного раствора, содержащие серу, обрабатывали по стандартной методике. Изотопный состав серы определен на масс-спектрометре МС-2М методом сравнения, точность измерения ±0,05 % относительных. Результаты анализов представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Изотопный состав серы (пробы здания Областного суда)

материал концентрация S03 мае. % 5 S 34%о

гипс 46,6 + 22

кирпич цоколя 0,4 + 0,3

растворный камень 0,5 + 0,6

Как видно из таблицы значение 5 834 изменяется от + 22 %а до + 0,3 %о от одной пробы к другой. Микробиологический анализ проб цоколя показал, что в образцах наряду с гетеротрофной микрофлорой, присутствуют микроорганизмы продукты метаболизма которых, способны вызвать потерю прочности сооружения. Это тионовые, сульфатвосстанавливающие и нитрифицирующие бактерии. Для выяснения происхождения серы важно знать причины, вызывающие вариации ее изотопного состава в анализируемых пробах. Если в пробах органическая сера входит в состав белка, то изотопный состав ее должен быть близок к сульфату. Если же она — продукт превращения сероводорода, тогда изотопный состав ее не будет значительна отличаться от состава свободной серы. В тоже время в пределах одной и той же пробы сера близка по изотопному составу с другими восстановленными соединениями серы. Это свидетельствует о том, что в гипсовых отложениях сера органического вещества является продуктом превращения бактериального сероводорода и не имеет отношения к белковым соединениям, поэтому изменения изотопного состава серы определяются теми же причинами, что и для элементарной серы. Этим объясняется полное разложение минеральных соединений строительных материалов. При непрерывном удалении Н25 из системы, например при улетучивании или осаждении в форме сульфида, бактерии восстанавливают сульфат до полного исчерпания пищи или сульфата. Удаление легкого изотопа серы из системы, главным образом, изменяет распределение величин 6 34 Б в соединениях серы.

Глава 4. Диффузионно-транспортная математическая модель воздействия микроорганизмов на строительные материалы. Коррозия, вызванная воздействием микроорганизмов, ухудшает свойства строительных материалов, изделий и конструкций. Для разработки современных

материалов с заданными параметрами и для прогнозирования изменения их характеристик с учетом воздействия на них микроорганизмов необходимо использование физико-химических и математических моделей. Один из таких подходов, по моделированию биологической коррозии строительных материалов, основан на проявлении интенсивности коррозионных разрушений протекающих аналогично деградации от химически агрессивных сред, определяется скоростью химических реакций на поверхности материала, диффузией микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности в структуру материала и прохождением при этом химических реакций (В.И. Соломатов и др., 2001). Принято считать, что определяющим фактором в процессе распространения микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности является диффузия жидкости.

Используемый нами подход основан на результатах экспериментальных исследований взаимодействия автотрофных силикатразрушающих микроорганизмов и сопутствующих гетеротрофных микроценозов. Объект воздействия представляет собой бесконечное полупространство (пористую среду), далее - среду. Система координат связана с лобовой поверхностью среды. Поверхность среды заражается микроорганизмами. Для этого необходимы некоторые благоприятные внешние факторы, основные из которых - влажность, температура, питательные вещества из материала среды. Следует учесть и два внутренних фактора, связанных с микроорганизмами. Первый из них - размножение микроорганизмов, а также их трофическая гетерогенность. Второй фактор связан с тем, что в процессе развития микроорганизмов происходит накопление продуктов метаболизма, которые представляют собой жидкости, газы и твердые вещества. Сочетание этих внешних и внутренних факторов определяет условия биокоррозии. На основе системного анализа предложена модель воздействия микроорганизмов на среду с учетом этих факторов (рис.4).

Диффузия активной жидкости. Химическое разрушение материала возникает в результате действия на него продуктов, образующихся в процессе роста микроорганизмов: неорганических и органических кислот, а также углекислого газа. Содержание активной жидкости в момент времени/в точке среды с координатой х характеризуется параметром и(х,

(концентрацией). Материал среды в начальный момент времени (/ = 0)

однороден и не содержит активной жидкости. Концентрация исследуемой жидкости в тонком приповерхностном слое среды в начальный момент времени равна ы(0,0) = и 0 , а в среде ы(дг, 0) = 0, х > 0. Сущность задачи заключается в определении временной и пространственной зависимости концентрации в любой точке среды, то есть, оценки функции

и(х> О-

Рисунок 4 - Физико-химическая схема воздействия микроорганизмов на среду

Уравнение диффузии вещества в среде базируется на законе Нернста и записывается следующим образом:

где Ь(х) - распределение коэффициента диффузии по толщине среды; ц -поглощение диффундирующего вещества материалом среды; с(х,() - пространственно-временное распределение интенсивности образования активной жидкости. Начальные условия для уравнения (1):

, | ».. *« 0; . и(х,0) = <

[0, х > 0

Для каждого строительного материала существует некоторое значение

глубины х = лстах, далее которой микроорганизмы за конечное время не

распространяются, это означает, что граничные условия имеют вид

" шах > О ~ 0 . Решение уравнения (1) выполнено с применением

Р(ЖТКАЫ-90 (приложение). Сравнение расчетных и экспериментальных данных показывает удовлетворительную работоспособность математической модели.

Диффузия микроорганизмов. Рассмотрим перенос микроорганизмов. Обозначим через функцию 7\/(х, пространственно-временное распределение микроорганизмов. Уравнение диффузии микроорганизмов в среде также базируется на законе Нернста и для системы координат, связанной с лобовой поверхностью среды, записывается следующим образом

ы дх

где (л;) - распределение коэффициента диффузии микроорганизмов по толщине среды; - коэффициент «поглощения» микроорганизмов;

Ми (л:»/) - пространственно-временное распределение интенсивности

источников микроорганизмов. Под «поглощением» микроорганизмов будем понимать вероятностный процесс исчезновения микроорганизма, связанный с наличием в среде какого либо фактора, химического, биологического или физического происхождения, который может привести к гибели микроорганизма. В среде могут находиться источники микроорганизмов, например, очаги с благоприятными условиями для их размножения. Выражение для описания пространственно-временного распределения микроорганизмов имеет вид

Г-схр((/(*,<) - /(&,<» + ехр(ЛМ)- /(*,О)

о, х>Ь

Уравнение позволяет рассчитать пространственно-временное изменение количества микроорганизмов в любой точке среды, подвергшейся их воздействию, исходя из закона роста численности популяции, который может быть определен экспериментально. Сравнение расчетных и полученных экспериментальных данных показывает достаточно хорошую качественную сходимость (рис.5а, 56). Описанная выше математическая модель проникновения микроорганизмов в среду, реализуется в соответствующую вычислительную программу, написанную на языке РОКТКАЫ-90.

Рисунок 5 — Зависимость числа микроорганизмов (N) от глубины слоя (X): а: ■ - сапрофиты в кирпиче здания Областного суда, ▲ - хемолитотрофы в кирпичной стене складов Горохова, ♦ - сапрофиты в кирпичной кладке подвала главного корпуса ТГУ. Расчетные значения показаны кривыми линиями б: ■ - микромицеты в кирпичной кладке здания по пер. Плеханова, ♦ — микромице-ты в кирпиче здания Областного суда. Расчетные значения показаны кривыми линиями

Оценка воздействия на среду. Изложенные выше результаты позволяют определить две двумерные функции - N(x,t) и u{x,t).

На основе функций N(x,t) и и(;с,*) можно определить: 1-количество газа, выделяющегося как в процессе жизнедеятельности микроорганизмов, так и в химических реакциях; 2 - количество твердых отходов жизнедеятельности микроорганизмов; 3 — количество активной жидкости; 4 - количество веществ материала среды, модифицированных за счет вовлечения в цепи питания микроорганизмов и в химические реакции с продуктами жизнедеятельности микроорганизмов.

Будем считать, что удельное количество газа прямо пропорционально интегральному числу микроорганизмов, образовавшемуся в точке среды с

координатой х за интервал времени от начала отсчета времени до /0

mG(*) = cG- pV(*,0«Ä, (4)

о

где cg - коэффициент пропорциональности, равный массе газа, выделяемой

в единицу времени одним микроорганизмом.

Количество твердых веществ оценивается аналогично (4)

'о

тн(х) = си. /ЛГ(*,0Л, (5)

о

где сн - коэффициент пропорциональности, равный массе твердых веществ, образующихся за единицу времени в процессе жизнедеятельности одного микроорганизма. Набор пространственно-временных зависимостей и других, указанных выше позволяет оценить степень изменения потребительских свойств строительного материала и сделать соответствующий временной прогноз его долговечности, что дает возможность своевременно предпринять ряд технологических и технических приемов для безопасного и эффективного функционирования строительных изделий и конструкций.

Глава 5. Защита от бнокоррозии. В главе рассматриваются методы защиты материалов и конструкций от биокоррозии. Дается характеристика существующих антисептиков и гидрофобизаторов.

Способ защиты строительных конструкций от биохимической коррозии. Задачей изобретения является разработка такого способа защиты строительных конструкций от действия влаги и тесно связанных с ней действием микроорганизмов, который обеспечивал бы максимально возможные биоцидные свойства. Эта задача решается тем, что для защиты строительных сооружений от действия влаги и бактерий, предложен способ включающий торкретирование или выполнение в массиве сооружения отверстий или щелей и заполнение их модифицированным бетонным раствором или цемент-кварцевым раствором, а в качестве модификатора использовать растворимые компоненты бария, например Ва(ОН)2, Окислительно-восстановительные реакции Ва(ОН)2 с анионными комплексами коррозионно-активных сульфатных вод природного и технического происхождения осуществляются практически мгновенно и не зави-' сят от рН агрессивных подземных вод и аэрозолей кислотных дождей, содержащих серную кислоту. В результате реакции происходит нейтрализация сульфатной среды:

Н2304 + Ва(ОН>2 = Ва504 + 2НгО. (6)

Твердый продукт реакции (1) представляет собой безводный сульфат бария - барит, который очень трудно растворяется в воде и разбавленных кислотах, стабилен при любых условиях окружающей среды и практически не разлагается под действием физико-химических природных факторов и процессов. К тому же барит, не обладающий токсичностью, способен поглощать электромагнитные излучения.

Указанные свойства барита позволяют использовать его в качестве эффективного модифицирующего компонента для вяжущих, сухих строи-

тельных смесей при использовании их в качестве защиты строительных сооружений различными методами, от избыточной влаги, биологической, биогеохимической коррозии, а также природной и наведенной радиации (радиоактивного газа радона).

ч ■ . i ^

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Выполненные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Бактериальный компонент сообществ литобионтных микроорганизмов исследуемых зданий состоит из представителей родов: Bacillus, Myxobacterales, Arthrobacter, Pseudomonas, Micrococcus, Rhodoccocus, a также хемолитотрофных бактерий родов: Thiobacillus, Desulfovibrio, Nitrosomonas.

2. Выявлено значительное биологическое разнообразие микроскопических грибов на поверхности разрушающихся силикатных материалов. Грибы родов Pénicillium, Aspergillus, Cladosporium составляют 75% всей микрофлоры. Микромицеты являются устойчивым компонентом микроб йоты литобионтных сообществ в условиях повышенной влажности. На поверхности строительного материала доминируют виды, обладающие высокой деструктивной активностью по отношению к субстрату, а также условно патогенные микромицеты.

3. Совместное развитие грибов и хемолитотрофных бактерий усиливает деструкцию силикатных материалов в условиях повышенной влажности. Возрастание видового разнообразия микроорганизмов в хемолнтотроф-ном сообществе приводит к разрушению субстрата в результате взаимосвязанных биологических и физико-химических процессов.

4. Установлено, что микроорганизмы проникают в разрушающийся материал на глубину от 25 мм до 10 см и способствуют его дальнейшему разрушению. Предлагаем ввести показатель, нормирующий качество строительных материалов по степени их микробиологической зараженности. В качестве индикатора развития бнокоррозии силикатных строительных материалов предлагаем использовать тиобактерии, как характерных инициаторов сульфатной биодеструкции.

5. Выявлена прямая зависимость между количеством формирующихся бактерий родов Thiobacillus, Desulfovibrio, а также микромицетов родов Pénicillium, Aspergillus, Cladosporium с эманациями радиоактивного газа радона и гипергенной каолинизацией под действием сульфат-содержащих вод нижнего (четвертого) горизонта, участвующих в выветривании кварц-хлоритовых сланцев палеозойского фундамента.

6. Установлено, что в процессах сульфатной биокоррозии участвуют изотопы серы природного и аэрогенного происхождения. Полученные результаты использованы при составлении геоэкологической карты развития биологической коррозии на территории исторической застройки г. Томска.

7. Построена диффузионно-транспортная математическая модель воздействия микроорганизмов на строительный материал.

8. Разработаны состав и способ защиты строительных конструкций от биохимической коррозии. В качестве модификатора предложены растворимые компоненты бария, например Ва(ОН)2.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих

работах:

1. Фатыхова Ю.Н. Геологические факторы, определяющие геоэкологическую опасность подземных вод городов / Мананков A.B., Парначев В.П., Подшивалов И.И., Капарулин С.Л., Фатыхова Ю.Н., Кривоного-ва Т.В7/ Международная конференция «Enviromis»: тезисы докладов. - Томск, 2002. - С 112 - 113.

2. Фатыхова Ю.Н. Биокоррозия бетона конструкций зданий в увлажненных условиях / Фатыхова Ю.Н., Подшивалов И.И., Мананков A.B. И Архитектура и строительство: Тезисы докладов. - Томск: ТГАСУ, 2002.-С 105-106.

3. Фатыхова Ю.Н. О роли микроорганизмов в коррозии природных и искусственных материалов / Фатыхова Ю.Н., Мананков A.B., Подшивалов И.И. // Вопросы географии Сибири. - Томск: ТГУ, 2003, вып. 25. -С 275-278.

4. Фатыхова Ю.Н. Геоэкологические факторы биокоррозии // Проблемы геологии и освоения недр: Материалы Международного симпозиума имени акад. Усова М.А. - Томск: ТПУ, 2003. - С 114-115.

5. Фатыхова ЮЛ. Влияние микроорганизмов на процессы коррозии строительных материалов // Экология Южной Сибири и сопредельных территорий: Материалы Международной научной школы-конференции студентов и молодых ученых. - Абакан, 2005. - С 25-26.

6. Фатыхова Ю, Н. Микромицеты как фактор биообрастания стройматериалов // Экология Южной Сибири и сопредельных территорий: Материалы Международной научной школы-конференции студентов и молодых ученых. - Абакан, 2005. - С 78-79.

7. Фатыхова Ю.Н. Радиогеоэкология территории исторической застройки г. Томска / Мананков A.B., Подшивалов И.И., Фатыхова Ю.Н. // Известия вузов. Строительство, 2006, №7. - С 71-77.

8. Фатыхова Ю.Н. Эволюционно-диффузная математическая модель воздействия микроорганизмов на строительные материалы / Фатыхова Ю.Н., Мананков A.B. Подшивалов И.И., Осипов С.П. // Известия вузов. Строительство, 2006, №8. - С 20-25.

9. Фатыхова Ю.Н. Биокоррозия силикатных материалов / Фатыхова Ю.Н., Мананков A.B. // Экология промышленного производства, 2007, №1-С 31-39.

10- Фатыхова IO.II. Моделирование структуры сообществ хемолиютроф-ных микроорганизмов при биоповреждении строительных силикатных материалов / Мананков A.B., Фатыхова Ю.Н. // Микробиология, 2006, №8-0 104-110.

11. Заявка на патент 2006106092 Российской Федерации, МПК 7 С 04 В 28/02. Строительная смесь / Мананков A.B., Фатыхова Ю.Н., Недавний О.И. и др. Приоритет от 01.03.2006.

12. Заявка на патент 2006110790 Российской Федерации, МПК С 04 В 28/02//С 04 В 111:20,14/14. Способ производства сухой строительной смеси/ Мананков A.B., Фатыхова Ю.Н., Недавний О.И., Подшивалов И.И. Приоритет от 05.04.2006.

Тираж 100. Заказ 875. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 40.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Фатыхова, Юлия Наильевна

ВВЕДЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ

1 .АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА БИОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ

СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1. Структурно-геологическая характеристика территории г. Томска

1.2. Процессы разрушения и коррозии фундаментов и стен каменных зданий

1.3. Геохимическая роль воды в природных и техногенных экологических процессах

1.4. Микробиологическая коррозия

1.4.1. Химия бактериального окисления сульфидных минералов

1.4.2. Тионовые бактерии

1.4.3. Сульфатредуцирующие бактерии

1.5. Исследование серы в соединениях различного происхождения методом изотопов

1.6. Существующие способы защиты от биокоррозии

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Материалы исследования

2.2. Методы исследований

2.3. Среды для культивирования

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ 65 3.1. Численность агрессивных групп микроорганизмов на поврежденных поверхностях зданий исторического центра г. Томска

3.2. Оценка качества бетона штольни лагерного сада и процессы его коррозии 82 3.3. Изучение продуктов сульфатной коррозии изотопным методом

4. ДИФФУЗИОННО-ТРАНСПОРТНАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВОЗДЕЙСТВИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ НА СТРОИТЕЛЬНЫЕ

МАТЕРИАЛЫ

4.1. Диффузия микроорганизмов

4.2. Диффузия активной жидкости

4.3. Оценка воздействия на среду

5 .ЗАЩИТА ОТ БИОКОРРОЗИИ

5.1. Способ защиты строительных конструкций от биохимической коррозии

5.2. Примеры реализации способа

Введение Диссертация по биологии, на тему "Роль структуры сообществ хемолитотрофных микроорганизмов в разрушении строительных силикатных материалов"

Актуальность темы

Строительные конструкции и изделия во многих зданиях и сооружениях в процессе эксплуатации подвержены разрушающему воздействию различных агрессивных сред: химических, биологических и т.д. При этом более 50 % всех коррозионных процессов связано с разрушительным воздействием биологически активных сред. Биоповреждению подвергаются практически все материалы, используемые человеком.

Коррозия природных и искусственных строительных материалов и металлов приносит значительный ущерб народному хозяйству. Исследования, последних лет, показали, что наряду с физико-химическими факторами, в процессах коррозии принимают участие и микроорганизмы. Биоповреждения наносят большой урон культурным ценностям, нарушая неповторимый архитектурно-художественный облик сооружений, а также ценнейшим произведениям древности, картинам, памятникам архитектуры и деревянного зодчества (В.А. Войтович, JI.H. Мокеева, 1980). Общий ущерб, причиняемый объектам в результате биоповреждений, составляет многие десятки миллиардов долларов ежегодно (В.А. Баженов, В.И. Соломатов, 1998). В результате воздействия различных биологических факторов на строительные и промышленные материалы происходит изменение их физических, механических, химических и других свойств.

В настоящее время более 40 - 50 % общего объема регистрируемых в мире повреждений связано с деятельностью микроорганизмов, а в нефтяной промышленности - более 77 % коррозионных потерь оборудования происходит в результате биокоррозии (Крыленко В.А., и др., 2003).

Весьма заметно проявляет себя процесс биокоррозии как разрушающий фактор на зданиях, имеющих значительный возраст. Например, многие исторические здания одного из старейших городов Сибири - Томска подвержены биокоррозии и их реставрация может быть мало эффективной без знания этого процесса.

Город Томск, основанный в 1604 году, имеет большое число кварталов и старинных зданий, исторических - памятников архитектуры. Многие из них обветшали и разрушились. Ремонтные и восстановительные работы на зданиях и сооружениях исторической застройки города в большинстве случаев производятся без учета биокоррозионного фактора. Трудности в решении данной проблемы связаны со специфичностью воздействия микроорганизмов на материалы. Следует отметить, что количественные методы оценки биодеградации и биосопротивления строительных материалов, а также их компонентов в биологически активных средах в настоящее время в литературе освещены недостаточно полно. По этой причине ремонтные и восстановительные работы на зданиях и сооружениях в большинстве случаев производят без учета биокоррозионного фактора.

Этому есть несколько объяснений: во-первых, непонимание важности вопроса защиты строительных материалов и конструкций от биоповреждений; во-вторых, элементарное отсутствие на рынке реальных, доступных, эффективных средств защиты от биологических разрушений материалов; в-третьих, отсутствие научно обоснованной, учитывающей множество факторов системы выполнения самих ремонтно-восстановительных работ.

Работа выполнялась по Программе «Архитектура и строительство», тема «Конструктивная экология каменных зданий исторической застройки в условиях Западной Сибири», грант 01.2.00304348, 2003-2004 год.

Цель работы

Цель диссертационной работы заключается в оценке роли структуры сообществ хемолитотрофных микроорганизмов в разрушении строительных силикатных материалов архитектурных памятников.

Основные задачи исследований

• изучить особенности состава агентов биокоррозии материалов исторической застройки г. Томска;

• установить закономерности формирования структуры сообществ хемолитотрофных микроорганизмов на строительных материалах;

• выяснить роль отдельных природных факторов в механизме развития очагов биокоррозии;

• разработать методические подходы к моделированию взаимодействий микроорганизмов со строительными материалами;

• обосновать методы защиты строительных материалов от биокоррозии.

Научная новизна работы

1. Впервые проведены исследования по изучению закономерностей формирования сообществ хемолитотрофных микроорганизмов на строительных силикатных материалах в условиях повышенной влажности на территории Западной Сибири.

2. Выявлена прямопропорциональная зависимость между количеством формирующихся сульфатредуцирующих бактерий (родов Thiobacillus, Desulfovibrio) с интенсивностью радиоактивного газа радона и гипергенной каолинизацией.

3. Установлено участие изотопов серы природного и аэрогенного происхождения в трофических цепях сообществ хемолитотрофной микрофлоры.

4. Разработан новый способ защиты строительных конструкций от биологической коррозии.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Структура сообществ хемолитотрофных микроорганизмов формирующихся на поверхности строительных силикатных материалов зависит от состава, возраста строительных материалов (как внутренних факторов) и гидрогеологических особенностей и химической активности грунтовых вод (как внешних факторов).

2. В качестве индикатора развития биокоррозии силикатных строительных материалов предлагается использовать тиобактерии, как характерных инициаторов сульфатной биодеструкции. Количественное содержание бактерий рода Thiobacillus позволяет использовать тиобациллы в качестве экспресс-метода биоиндикации ранних стадий коррозии силикатных строительных материалов.

3. Разработанная диффузионно-транспортная математическая модель биокоррозии относится к классу нелинейных дифференциальных уравнений и включает в себя следующие элементы: диффузию микроорганизмов, диффузию активной жидкости, оценку воздействия продуктов метаболизма хемолитотрофной микрофлоры на среду строительного материала.

Достоверность выводов работы была обеспечена: применением типовых исследовательских методик; необходимым для статистической обработки объёмом выборки данных; согласованностью полученных авторских результатов с опубликованными результатами других исследователей.

Практическая значимость работы

Предложены новый состав и способ для защиты материалов от биокоррозии. Результаты работы внедрены в Томском областном государственном учреждении «Областной комитет охраны окружающей среды и природопользования», результаты используются при составлении геоэкологической карты развития биологической коррозии на территории города Томска в предпроектных обследованиях, при составлении актов и заключений на ремонтные и восстановительные работы. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры «Охраны труда и окружающей среды» ТГАСУ и в институте повышения квалификации при переподготовке инженеров - специалистов по инженерной защите окружающей среды и безопасности технологических процессов и производств.

Апробация работы

Материалы диссертации представлены и обсуждены на международных и региональных конференциях, в том числе: на международной конференции ENVIROMIS (г. Томск, 2002); на научно-технической конференции «Архитектура и строительство» (г. Томск, 2002г); на международном симпозиуме студентов, аспирантов и молодых ученых имени академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (г. Томск, 2003); на международной школе-конференции «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» (г. Абакан, 2005г).

По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 4 статьи в журналах, включенных в Перечень ВАК и в 2 заявках на патенты.

Диссертационная работа выполнялась в ТГАСУ. Эксперименты проводились в лаборатории биокинетики и биотехнологии при ФГНУНИИ биологии и биофизики ТГУ.

Благодарности Соискатель выражает особую благодарность и признательность научному руководителю, д.г.-м. н., профессору Мананкову Анатолию Васильевичу за консультации по всем разделам работы, помощь в планировании работы. Автор искренне признателен Осипову Сергею Павловичу за высококвалифицированные консультации в вопросах математического моделирования процессов биокоррозии.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Фатыхова, Юлия Наильевна

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Выполненные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Бактериальный компонент сообществ хемолитотрофных микроорганизмов исследуемых зданий состоит из представителей сапротрофов родов: Bacillus, Myxobacterales, Arthrobacter, Pseudomonas, Micrococcus, Rhodoccocus, а также бактерий родов: Thiobacillus, Desulfovibrio, Nitrosomonas.

2. Выявлено значительное биологическое разнообразие микроскопических грибов на поверхности разрушающихся силикатных материалов. Грибы родов Penicillium, Aspergillus, Cladosporium составляют 75% всей микрофлоры. Микромицеты являются устойчивым компонентом микробиоты литобионтных сообществ в условиях повышенной влажности. На поверхности строительного материала доминируют виды, обладающие высокой деструктивной активностью по отношению к субстрату, а также условно патогенные микромицеты.

3. Совместное развитие грибов и хемолитотрофных бактерий усиливает деструкцию силикатных материалов в условиях повышенной влажности. Возрастание видового разнообразия микроорганизмов в хемолитотрофном сообществе приводит к постепенному разрушению субстрата в результате взаимосвязанных биологических и физико-химических процессов.

4. Установлено, что микроорганизмы проникают в разрушающийся материал на глубину от 0,25 см до 10 см и способствуют его дальнейшему разрушению. Предлагаем ввести показатель, нормирующий качество строительных материалов по степени их микробиологической зараженности, а также норматив в виде ПДК м.о. В качестве индикатора развития биокоррозии силикатных строительных материалов предлагаем использовать тиобактерии, как характерных инициаторов сульфатной биодеструкции.

5. Выявлена прямопропорциональная зависимость между количеством формирующихся бактерий родов Thiobacillus, Desulfovibrio с эманациями радиоактивного газа радона и гипергенной каолинизацией под действием сульфатсодержащих вод нижнего (четвертого) горизонта, участвующих в выветривании кварц-хлоритовых сланцев палеозойного фундамента. Установлено, что в процессах сульфатной биокоррозии участвуют изотопы серы природного и аэрогенного происхождения. Полученные результаты использованы при составлении геоэкологической карты развития биологической коррозии на территории исторической застройки г. Томска.

6. Разработанная диффузионно-транспортная математическая модель биокоррозии относится к классу нелинейных дифференциальных уравнений. Модель учитывает следующие элементы: диффузию микроорганизмов, диффузию активной жидкости, оценку воздействия продуктов метаболизма хемолитотрофной микрофлоры на среду строительного материала.

7. Разработаны новый состав и способ защиты строительных конструкций от биохимической коррозии. В качестве модификатора предложены растворимые компоненты бария Ва(ОН)2.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Фатыхова, Юлия Наильевна, Томск

1. Агошков, А.К. Агрессивность почв и методы ее определения для строительного проектирования / А.К. Агошков. - М.: Наука, 1955. -324с.

2. Алексеенко, В.А. Экологическая геохимия / В.А. Алексеенко. М: Логос, 2000.-615с.

3. Андреюк, Е.Н. Литотрофные бактерии и микробиологическая коррозия /

4. Е.Н. Андреюк, И.А. Козлова. Киев: Наукова думка, 1980. - 288с.

5. Андреюк, Е.И. Микробиологическая коррозия строительных сталей ибетонов / Е.И. Андреюк, И.А. Козлова, A.M. Рожанская //Биоповреждение в строительстве. М. Стройиздат, 1984. -С. 209-222.

6. А.С. СССР № 815193, кл.Е 04 В 11/64, 1981.

7. А.С.СССР № 1592296, кл. С 04 В 24/00,1990 (прототип).

8. Ашмарин, И.П. Статистические методы в микробиологическихисследованиях / И.П. Ашмарин, А.А. Воробьев. Л.: Государственное издательство медицинской литературы, 1962. - 182с.

9. Баженов, Ю.М. Технология бетона / Ю.М. Баженов. М.: Химия, 1987.414с.

10. Баженов, В.А. Экономическая сторона проблемы биологическихповреждений / В.А. Баженов, Л.И. Киркина, Г.Г. Кошелев, Е.М. Лебедев // Проблемы биологических повреждений и обрастания материалов, изделий и сооружений.-М., 1972.-С 11-18.

11. Бартеньев, О. В. Современный ФОРТРАН / О. В. Бартеньев.

12. Батраков, В.А. Модификаторы биоцидного действия против коррозии стройматериалов / В.А. Батраков // Строительная газета. 2001. - С 2024.

13. Благник, Р. Микробиологическая коррозия / Благник Р., Занова В. М.: Химия, 1965.-224с.

14. Березин, И. С. Методы вычислений. В 2 т. / И. С. Березин, Н. П.

15. Жидков.- М: Наука, 1966.- 180с.

16. Биокоррозионный фактор при ремонтно-восстановительных работах на строительных объектах. Самара: Комитет по инвестиционной градостроительной политике, С 15-19.

17. Богомолова, Е.В. Морфометрическое сравнение серии штаммов диморфных черных дрожжей Phaeococcomyces exophialae. / Е.В. Богомолова, Д.Ю. Власов, JI.K. Панина // Микология и фитопатология. -2000. Т.34, №2. - С. 40-47.

18. Богомолова, Е.В. Морфологические особенности микроколониальных грибов, изолированных с поверхности камня / Е.В.Богомолова, М.С. Зеленская, Д.Ю. Власов // Микология и фитопатология. 2001. - Т.35, №3.-С. 6-12.

19. Бочаров, Б.В. Защита от биоповреждений при реставрации памятников истории и архитектуры / Б.В. Бочаров // Биоповреждения в строительстве. М.: Стройиздат, 1984. С 177- 183.

20. Бочаров Б.В. Химическая защита строительных материалов от биологических повреждений (обзор) / В кн.: Биоповреждения в строительстве, М.: Стройиздат, 1984, С. 35 - 48.

21. Вернадский, В.И. Избранные сочинения / В.И. Вернадский М.: Издательство академии наук СССР, 1960. — 410 с.

22. Вигдорчик, Е.М., Шейнин А.Б. Математическое моделированиенепрерывных процессов растворения / Е.М. Вигдорчик, А.Б. Шейнин. -Изд. «Химия», 1971. 248 с.

23. Виноградов, А.П. Геохимия живого вещества / А.П. Виноградов. -Ленинград: Издательство академии наук СССР, 1932. 67 с.

24. Виноградов, А.П. Геохимия изотопов и проблемы биогеохимии / А.П. Виноградов-М.: «Наука», 1993. -235 с.

25. Владимиров, В. С. Уравнения математической физики / В. С. Владимиров. М: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1981.-512 с.

26. Власов, Д.Ю. Особенности колонизации мрамора микромицетами (СЭН -исследование) / Д.Ю. Власов, М.С. Зеленская // Микология и фитопатология. 2001. - Т.35, №5. - С. 10-12.

27. Влияние излучения и дегидротации на выживаемость бактерий, изолированных из зоны отчуждения Чернобольской АЭС / В.А. Романовская и др. // Микробиология. 2002. - №5. - С. 705 - 712.

28. Горленко, М.В. Некоторые биологические аспекты биодеструкции материалов и изделий. / М.В. Горленко // Биоповреждения в промышленности. Межвузовский сборник Горький, Изд. ГГУ, 1983. -С. 9-17.

29. Гриненко, В.А. Геохимия изотопов серы / В.А. Гриненко, JI.H. Гриненко. -М.: «Наука», 1974.-274 с.

30. Гриненко, В.А. Приготовление двуокиси серы для изотопного анализа / Гриненко, В.А. // Журнал неорганической химии. 1962. - Т. VII, вып. 10, -С. 2478-2483.

31. Громов, Б.В. Микрофлора разрушающегося кирпича, штукатурки и мрамора / Б.В. Громов // Вестник ленинградского университета. 1963. -№15,-С. 69-74.

32. Емельянова, Е.А. Современный город как природно-техногенная система / Е.А. Емельянова // Проблемы геологии и освоения недр. Томск, 2002. -Т. 1.-С. 799-801.

33. Ермилова, И. А. Теоретические и практические основы микробиологической деструкции химических волокон / И.А. Ермилова. -М.: Наука. 1991.- 102 с.

34. Заявка на патент 2006106092 Российской Федерации, МПК 7 С 04 В 28/02. Строительная смесь / Мананков А.В., Фатыхова Ю.Н., Недавний О.И. и др. Приоритет от 01.03.2006.

35. Иванов, В.Н., Думанская Т.А. Влияние ионов 3-х валентного железа на окисление закисного железа бактериями Th. ferrooxidans / В.Н. Иванов, Т.А. Думанская // Микробиология. 1987. - Т. 56, №5. - С. 922 - 925.

36. Иванов, М.Н. Круговорот серы в озерах и водохранилищах / М.Н. Иванов //Глобальный биохимический цикл серы и влияние на него деятельности человека. М.: Наука. - 1983. - С. 256 - 280.

37. Иванов, М.В. Геологическая микробиология / М.В. Иванов, Г.И. Каравайко // Микробиология. 2004. Т. 73, №5. - С. 581 - 597.

38. Иванов, Ф.М. Биокоррозия неорганических строительных материалов / Ф.М. Иванов, // Биоповреждения в строительстве. М.: Стройиздат, 1984.-С. 183 - 188.

39. Иглевская, А.А. Оценка качества бетона штольни лагерного сада ипроцессы его коррозии / А.А. Иглевская, А.В. Мананков, И.И. Подшивалов // Актуальные проблемы биологии, медицины и экологии. -2004г.-Т.З, .№4, -С. 35-37.

40. Изотопный состав углерода и кислорода травертиновых родников Колывань Томской складчатой зоны / Петрова О.Е. и др. //Проблемы поисковой и экологической геохимии Сибири: Материалы научной конференции. - Томск: Изд-во ТПУ, 2003. - С. 101 - 104.

41. Ильичев, В.Д. Защита от биоповреждений актуальная научно-техническая проблема / В.Д. Ильичев, Е.В. Титова // Биоповреждения в строительстве. - М.: Стройиздат, 1984. - С. 317 - 319.

42. Ильичев, В.Ю. Основы проектирования экобиозащитных систем / В.Ю. Ильичев, А.С. Гринин М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2002. - 207с.

43. Камаева, С.С. Коррозионная агрессивность грунта с учетом микробиологических факторов. Способы определения. /С.С. Камаева. -М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2000. 80с.

44. Картавых, О.В. Равновесие подземных вод Томского водозабора с карбонатными и алюмосиликатными минералами / О.В. Картавых // Актуальные вопросы геологии и географии Сибири: материалы научной конференции. Томск 1998. - Т.З, - С. 264 - 266.

45. Кашеварова, Н.М. Участие микроорганизмов в биогеохимических барьерах на пути миграции радионуклидов / Н.М. Кашеварова // Материалы II Международной конференции. Томск. 2004. - С 247 -249.

46. Колдербенк, В. Дж. Программирование на Фортране. Фортран 66 и Фортран 77 / В. Дж.Колдербенк. М.: Радио и связь, 1986. -176с.

47. Колесов, А. Новый стандарт старейшего языка программирования -FORTRAN-90 / А. Колесов. Мир ПК. - 1996. - № 3 - С 160 - 163.

48. Корневский, А.А. Микробиологическая деструкция сыныритов / А.А. Корневский, З.А. Авакян, Г.И. Каравайко // Микробиология. 1992. - Т. 61, №6.-С. 1011-1017.

49. Криволуцкий, Д.А. Проблемы устойчивого развития и экологическая индикация земель радиоактивного загрязнения / Д.А. Криволуцкий // Экология 2000. - № 4. - С. 257 - 262.

50. Кузнецов, С.И. Микробиологические процессы круговорота углерода и азота в озерах / С.И. Кузнецов, А.И. Саранов, Т.Н. Назина М.: Наука. -1985.-214 с.

51. Латышева, Л.А. Эффективные методы защиты сооружений от биокоррозии / Л.А. Латышева, НИИЖБ, 2002. - С. 45 - 51.

52. Лукин, А.А. Микрофлора подземных вод на территории захоронения жидких радиоактивных отходов (Томская область) / А.А. Лукин, Н.Г. Наливайко, Н.А. Трифонова // Твердые полезные ископаемые и подземные воды. Томск, 2004. - С. 206 - 208.

53. Мананков, А.В. Радиогеоэкология территории исторической застройки города / А.В. Мананков, И.И. Подшивалов, Ю.Н. Фатыхова // Изв. вузов Строительство. 2006. - №7. - С. 71 - 77.

54. Микробные сообщества на мраморизированных памятниках Санкт-Петербурга и Москвы: видовой состав (разнообразие) и трофическое взаимодействие / А.А. Горбушина и др. // Микробиология. 2002. -Т. 71, №3- С. 409-417.

55. Минин, А.С. Модифицированные бетоны и защитные покрытия для захоронения радиоактивных отходов / А.С. Минин, В.Р. Тугушева, И.Н. Максимова // Современные технологии строительных материалов и конструкций. Саранск, 2003. - С. 38 - 42.

56. Могильницкий, Г.М. Микробиологическая коррозия металлов, вызываемая сульфатвосстанавливающими бактериями / Г.М. Могильницкий // Биоповреждения в строительстве. М., Стройиздат, 1984.-С. 230-246.

57. Наливайко, Н.Г. Микрофлора природных вод города Томска как показатель их экологического состояния / Н.Г. Наливайко, К.И. Кузеванов // Актуальные вопросы геологии и географии Сибири: материалы научной конференции. Томск, 1998. - Т. 3. - С. 278 - 279.

58. Назина, Т.Н. Микроорганизмы, восстанавливающие сульфаты и другие соединения серы / Т.Н. Назина, // Биогеотехнология металлов. Практическое руководство./ Под ред. Г.И. Каравайко. М.: Центр международных проектов ГКНТ. 1989. - С. 20 - 40.

59. Недорезов, J1.B. Курс лекций по математической экологии. / JI.B. Недорезов «Сибирский хронограф», Новосибирск, 1997. - 158 с.

60. Николаев, А.И. Защита надземных конструкций зданий от переувлажнения и коррозии / А.И. Николаев Ленинград, 1958. - 183с.

61. Овчинников, JI.H. Прикладная геохимия / Л.Н. Овчинников М.: «Недра». 1990.-250 с.

62. Определитель бактерий Берджи. М: Мир. 1997.

63. Палмер, Р.Дж. Микробное выветривание строительного камня / Р.Дж. Палмер // Тезисы 9-го международного симпозиума биогеохимии окружающей среды. М.: Наука. 1989. - С. 405 - 407.

64. Пархоменко, А.В. Морские бактерии в накоплении и круговороте радионуклидов в морской воде / Пархоменко, А.В. // Морская радиохемоэкология и проблема загрязнений. Киев: Наукова Думка, 1984.-С. 65-78.

65. Пасечник, Е.Ю. Экологический мониторинг родников города Томска / Е.Ю. Пасечник // Проблемы геологии и освоения недр. ТПУ. - 2003. -С.341- 342.

66. Пасечник, Е.Ю. Микробиологический и макрокомпонентный состав снега территории города Томска как показатель экологического состояния окружающей среды / Е.Ю. Пасечник // Проблемы геологии и освоения недр.-2003.-С. 260-261.

67. Передельский, Л.В. Строительная экология: уч. пособие / Л.В. Передельский, О.Е. Приходченко. Ростов н/Д: Феникс, 2003. - 320с.

68. Покровский, В.Д. Использование компьютерных технологий в изучении процессов подтопления на территории города Томска / В.Д. Покровский, К.К. Кузеванов //Проблемы геологии и освоения недр. ТПУ, 2002. - С 825 -828.

69. Подшивалов, И.И. Типы коррозии и качество реставрации зданий г. Томска / И.В. Подшивалов, А.В. Мананков // Качество стратегия XXI века: материалы VIII Международной научно - практической конференции. - Томск: Изд-во НТЛ, 2003. - С. 145 - 146.

70. Подшивалов, И.И. Геохимия техногенеза в материалах фундаментов и стен каменных зданий / И.В. Подшивалов, А.В. Мананков, С.Л.

71. Карапулин // Нетрадиционные технологии в строительстве: Материалы второго международного научно-технического семинара. Томск: Изд. ТГАСУ, 2001.-С. 359-370.

72. Проблемы сохранения жилой и производственной инфраструктуры городов от биоразрушения / Крыленко В.А. и др. // ИНФРОСТРОЙ. -2003.-№5.-С. 3-13.

73. Розанова, Е.П. Распространение сульфатвосстанавливающих бактерий в трубопроводах тепловой сети и причины появления в воде сероводорода / Е.П. Розанова, JI.A. Ентальцева // Микробиология. 1999. - Т. 68, № 1. -С.100- 106

74. Роль почвенных микроорганизмов в фосфорном питании растений. / Г.С. Муромцев и др. // Успехи микробиологии. 1985. - Т.20. - С 174 - 195.

75. Романенко, В.И. Экология пресных водоемов. Лаб. руководство / В.И. Романенко, С.И. Кузнецов. Наука. Ленинград. - 1974. - 195 с.

76. Самарский, А. А. Ведение в численные методы / А.А. Самарский М: Наука. - 1982.-272 с.

77. Санникова, Ю.В. Динамика микроорганизмов в торфяных залежах болот олиготрофного ряда /Ю.В. Санникова // Проблемы геологии и освоения недр. Томск, 2002. - С. 326 - 327.

78. Сводный список памятников истории и культуры г. Томска и Томской области. Томск, 1981. - 123 с.

79. Сворокова, JI. Микробиологическая коррозия строительных материаловчеш.) / Л. Сворокова / Микробиологическая коррозия. 1985. - №3. - С. 71-74.

80. Смирнов, В.Ф. К вопросу оценки грибостойкости материалов в некоторых отечественных, стандартных методах испытаний / В.Ф. Смирнов, А.С. Семичев, О.В. Смирнова, А.Д. Перцева // Микология и фитопатология.2000.-Т. 34, №6.-С. 50- 55.

81. Скороходов, В.А. Защита неметаллических строительных материалов от биокоррозии / В.А. Скороходов, С.И. Шестакова М.: «Высшая школа», 2004.-202с.

82. Современные строительные композиты и их технология: Проблемы иперспективы развития / Под ред. В.П. Селяева. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та. - 1994. - 176с.

83. Особенности бактериального компонента альго-бактериальных ценозовна выходах карбонатных пород / Г.М. Зенова и др. // Вестник МГУ. Сер. 17. Почвоведение. - 1988, №1. - С. 44-49.

84. Соломатов, В.И. Микроорганизмы разрушители материалов и изделий /

85. В.И. Соломатов, В.Т. Ерофеев, Е.А. Морозов // Изв. вузов. Строительство. 2001. - №8. - С. 4 - 12.

86. Соломатов, В.И. Моделирование биодеградации и биосопротивлениястроительных материалов / В.И. Соломатов, В.Т. Ерофеев, Е.А. Морозов // Изв. вузов. Строительство. 2001. - №9 - С. 36 - 44.

87. Соломатов, В.И. Строительные биотехнологии и биокомпозиты / В.И.

88. Соломатов, В.Д. Черкасов, В.Т. Ерофеев М.: МИИТ, 1998. - 165с.

89. Томашов, Н.Д. Теория коррозии и защита металлов / Томашов, Н.Д. М.: АН СССР.- 1960.-591с.

90. Удодов, П.А., Коробейникова Е.С., Рассказов Н.М. Поровые растворыгорных пород как среда обитания микроорганизмов / П.А. Удодов, Е.С. Коробейникова, Н.М. Рассказов Новосибирск. - 1981. - 170с.

91. Улиг, Г.Г. Реви Р.У. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику / Г.Г. Улиг, Р.У. Реви JL: Химия. - 1989. - 456с.

92. Ю1.Уэйт, Дж., Кинг Б. Количественная оценка повреждения древесины микроорганизмами /Дж. Уэйт, Б. Кинг / Биоповреждения в строительстве. М.: Стройиздат, 1984. - С. 59 - 70.

93. Фатыхова, Ю.Н. О роли микроорганизмов в коррозии природных и искусственных материалов / Фатыхова, Ю.Н., Мананков А.В., Подшивалов И.И. // Вопросы географии Сибири. Томск: ТГУ, 2003 -вып. 25.-С 275-278.

94. Фатыхова, Ю.Н. Биокоррозия бетона конструкций зданий в увлажненных условиях / Ю.Н. Фатыхова, И.И. Подшивалов, А.В. Мананков // Архитектура и строительство: Тезисы докладов. Томск: ТГАСУ, 2002.-С 105- 106.

95. Фатыхова, Ю.Н. Эволюционно-диффузная математическая модель воздействия микроорганизмов на строительные материалы / Ю.Н. Фатыхова, А.В. Мананков, И.И. Подшивалов, С.П. Осипов // Известия вузов. Строительство, 2006. - №8. - С 20-25.

96. Фатыхова, Ю. Н. Микромицеты как фактор биообрастания стройматериалов / Ю.Н. Фатыхова // Экология Южной Сибири исопредельных территорий: Материалы Международной научной школы-конференции студентов и молодых ученых. Абакан, 2005. - С 78 - 79.

97. Физико-химическая и микробиологическая характеристика подземных вод из наблюдательных скважин глубинного хранилища жидких радиоактивных отходов / Назина Т.Н. и др. // Микробиология. 2000. -№1. - С. 105-112.

98. Федосов, С.В., Акулова М.В., Базанов С.М., Торопова М.В. Некоторые особенности повышения коррозионной стойкости бетона / С.В. Федосов, М.В. Акулова, С.М. Базанов // Изд. Вузов. Строительство. 2002. №5. -С 27-30.

99. Хефс, Й. Геохимия стабильных изотопов / Й. Хефс М.: «Мир». - 1983. - 198с.

100. Хижняк, Т.В. Бактерии против радиации / Т.В. Хижняк // Природа. -2005.- №11.-С 14-20.

101. Хмурчик, В.Т. Микроорганизмы кислых шахтных вод / В.Т. Хмурчик // Актуальные проблемы геохимической экологии. Материалы V Международной биогеохимической школы. Семипалатинск. 2005. - С 398-399.

102. Ховрычев, М.П., Мареев И.Ю., Помыткин В.Ф. Изучение сорбирующей способности биомассы микроорганизмов по отношению к некоторым радионуклидам / М.П. Ховрычев, И.Ю. Мареев, В.Ф. Помыткин // Микробиология. 1994. - №1. - С 145 - 151.

103. Хромец, Ю.Н., Колитов В.И., Складнева Р.А. Оценка необходимости и эффективности реконструкции зданий / Ю.Н. Хромец, В.И. Колитов,

104. Р.А. Складнева // Научно-техническая продукция Московского института коммунального хозяйства и строительства: сборник статей. -М.: МИКХиС. -1994. -С 16-78.

105. Цуварев, М.А. Гидроизоляция подземных сооружений штукатурными составами / М.А. Цуварев М.: Стройиздат. - 1988. - 65с.

106. Чуйко, А.В. Органогенная коррозия / А.В. Чуйко Саратов: Изд-во Сарат. ун-та. - 1978. - 232с.

107. Шидловская, А.В. Геоэкологический объектный мониторинг зданий и сооружений в историческом центре Санкт-Петербурга / А.В. Шидловская // Проблемы геологии и освоения недр. ТПУ, 2003. - С 768-769.

108. Экспресс информация. Серия Жилищное хозяйство. 1976. - №32. -14с.

109. Экологическая биохимия: пер. с англ. / под ред. К.Ф. Форстера. JL: Химия, 1990. -384с.

110. Экхардт, Ф.Е. Разрушение силикатов микроорганизмами -высвобождение катионов из алюмосиликатных минералов дрожжевыми организмами и нитчатыми грибами / Ф.Е. Экхардт // Биоповреждения в строительстве. М.: Стройиздат. 1984. - С 246 - 257.

111. Barton, L.L. Characteristics and activities of sulfate reducing bacteria / L.L. Barton, F.A. Tomei // Sulfate - reducing bacteria. - New York: Plenum Press - 1995. Р/1-32.

112. Castro, H.F. Phylogeny of sulfate reducing bacteria / H.F. Castro, N.H. Williams, A. Ogram // FEMS Microbial. Ecol. - 2000. - V. 31. - P. 1 - 9.

113. Devereux, R. Diversity and origin of Desulfovibrio species: phylogenetic denition of a family / R. Devereux, S.H. He, C.L. Doyle // J. Bacterial. 1990, V. 172.-P. 3609-3619.

114. Gutarowska, В., Piotrowska M. Методы определения плесневых грибов, вызывающих биодеградацию и микробную коррозию технических материалов / В. Gutarowska, М. Piotrowska // Technikal University of Poland. 2005. - №2. - 99 - 102.

115. Hueck, H.J. The biodeterioration of materials an appraisal. - In: Proceedings of the 1st International Biodeterioration Symposium. Amsterdam etc.: Elsevier Publ. Co. Ltd, 1968, P 6-12.

116. Iwarson W Adv. Corros. A Technol. V.2, N.Y. London, 1972. P 1- 42. Advantages of Corrosion and Technology.

117. Leathen W, Mclntyre L, Braley S. 1951. A medium for the study of the bacterial oxidation of ferrous iron. Science, v. 114, N2458: 280 P.