7.3 Природные каменные материалы

Процессы биоповреждения характерны и для природных материалов – различных типов камня (мрамора, известняка и гранита). Интенсивное разрушение природного камня в исторических памятниках является следствием взаимосвязанных физико-химических и биогенных процессов. Микробные сообщества, формирующиеся на поверхности и в толще камня – т. н. литобионтные организмы (бактерии, микроскопические грибы, водоросли и лишайники) – активно участвуют в разрушении городской скульптуры и монументов, созданных из различных типов строительного камня.

Из поврежденных участков камня удалось идентифицировать более 90 видов микроскопических грибов (микромицетов), большинство из которых обладают способностью вызывать разрушение различных материалов. Наиболее интенсивное развитие микробов связано с такими формами разрушения природного камня (в частности, мрамора), как дезинтеграция и сульфатизация поверхности. На участках выкрашивающейся поверхности камня выявлены водоросли и грибы (более 20 видов). Формирование гипсовой корки сопровождается высокой концентрацией в ней грибов и бактерий.

Характерным признаком биоповреждения камня является также образование поверхностного биологического налета (пленки), плотность и окраска которого заметно варьируют в зависимости от доминирования определенных видов микроорганизмов. Отслаивание биопленок обычно сопровождается потерей элементов камня. Поверхностные налеты (от зеленой до черной окраски) включают преимущественно мицелиальные грибы, зеленые водоросли и эпилитные лишайники. Численность микробов в пробах материалов памятников весьма высока – от нескольких тысяч до десятков тысяч клеток на 1 грамм субстрата (породы).

Разрушительное воздействие микромицетов и других микроорганизмов на материалы памятников связано с выделением в окружающую среду различных химических соединений, обладающих высокой агрессивностью в отношении каменного субстрата и катализирующих деструктивные процессы. Среди таких веществ – органические и неорганические кислоты, ферменты, пигменты, полисахариды.

Метаболиты микроорганизмов, выделяемые в процессе колонизации камня, способствуют закреплению на поверхности гранита пылевых частиц, оседающих из атмосферы, и формированию устойчивых органоминеральных комплексов. Электронно-микроскопическое исследование образцов разрушающегося камня показывает, что наиболее интенсивное развитие микроорганизмов происходит под коркой выветривания, что способствует отслаиванию и осыпанию поверхностного слоя камня.

Важно отметить, что микробное сообщество оказывает также физическое (механическое) воздействие на камень. Это происходит за счет того, что некоторые бактерии, грибы и водоросли способны проникать в толщу материала памятников по трещинам спайности кристаллов, волосовидным трещинам и макротрещинам. Наиболее часто подобная картина наблюдается на карбонатных породах (мрамор и известняк). Развитие микробных сообществ на гранитных памятниках приурочено к сколам и углублениям, где задерживаются влага и необходимые для роста микроорганизмов питательные вещества. Однако видовое разнообразие микроорганизмов в граните, обладающем высокой прочностью, значительно ниже, чем в мраморе и известняке.

Степень сульфатизации мраморов различного происхождения (ита-льянских, рускеальских, тивдийских, ювенских и т. д.) в центре города существенно больше, чем в пригородах.

Таким образом, на различных строительных материалах, природных камнях, находящихся во внутренней среде инженерного сооружения и снаружи его, формируется агрессивное и разнообразное по составу сообщество микроорганизмов, причем доминирующими видами являются активные биодеструкторы, которые широко представлены в почве. Следует отметить также, что большинство видов микроскопических грибов и бактерий обладают высокой устойчивостью к воздействию различных стрессовых факторов. Они хорошо переносят значительные колебания температуры и воздействие повышенных концентраций химических веществ.