Основные выводы

1. Развиты представления о повреждении материалов микроорганизмами, как процессе, состоящем из трех основных взаимосвязанных этапов: адгезии микроорганизмов, их роста на материале и изменения свойств последнего. Экспериментально обоснованы характеристики процесса микробиологического повреждения, позволяющие установить наличие и интенсивность протекания каждого из указанных этапов. Установлены аналитические кинетические зависимости этих характеристик, отражающие природу и взаимосвязь этапов взаимодействия материала с биодеструкгором, влияние на них условий внешней среды. Параметры кинетических зависимостей могут использоваться в качестве показателей микробиологической стойкости материалов, эффективности средств защиты.

2. Предложен и экспериментально обоснован научно-методический подход к исследованию биоповреждений, рассматривающий три этапа взаимодействия материала с биодеструктором с позиций формальной кинетики известных физико-химических и биологических процессов: адгезии мелкодисперсных частиц, роста биологических объектов воздействия на материалы жидких агрессивных сред.

3. Показано, что при осаждении спор микроскопических грибов-деструкторов в неподвижном воздухе кинетика изменения количества адгезированных микроорганизмов подчиняется уравнению оседания мелкодисперсных частиц (закон Стокса) и определяется радиусом спор и углом наклона поверхности материала к воздушному потоку. Установлено, что с увеличением времени контакта спор с полимерными материалами, лакокрасочными покрытиями, металлами сила адгезии возрастает. Ее изменение подчиняется общему для различных пар микроорганизм-материал кинетическому уравнению (уравнению адгезии).

4. Установлено, что увеличение биомассы микроскопических грибов, бактерий на различных полимерных, горюче-смазочных материалах, лакокрасочных покрытиях, а таске питательных средах, содержащих биоцидные вещества, подчиняется общему кинетическому уравнению (уравнению роста). Уравнение описывает кинетику всех фаз роста микроорганизмов на материалах- адаптивную, ускоренно-неравномерную, экспоненциальную и стационарную.

5. Получены аналитические зависимости, связывающие параметры кинетический уравнений адгезии и роста микроорганизмов на материалах с температурой, относительной влажностью воздуха, концентрацией биоцида (для процесса роста микроорганизмов в питательной среде). Константы этих зависимостей позволяют количественно оценить влияние этих факторов на процессы биоповреждения.

6. Установлено, что изменение свойств материалов под воздействием микроскопических грибов и бактерий связано с действием веществ, выделяемых микроорганизмами в процессе жизнедеятельности (метаболитов) и обусловлено как физическими, так и химическими процессами. Физические прополисы могут приводить к обратимым и (или) необратимым изменениям свойств, химические- только к необратимым.

7. Показано, что обратимое изменение прочности полиметилметакрилата в зависимости от фазы роста на нем микроорганизмов и уровня приложенных к материалу напряжений является результатом адсорбции метаболитов, обусловливающей снижение энергии образования новой поверхности при деформировании или (и) активированной напряжением диффузии метаболитов в объеме полимера, приводящей к его локальной пластификации в вершине растущей трещины. В первом случае изменение свойств подчиняется закономерностям мономолекулярной адсорбции растворенных веществ на твердых поверхностях, во втором- закономерностям, свойственным водородному растрескиванию находящихся пол действием механических напряжений сталей. Обратимое изменение диэлектрических свойств поливинилхлорида связано с повышением поверхностной электропроводности в результате адсорбции метаболитов и подчиняется закономерностям мономолекулярной адсорбции.

8. Обратимые изменения электросопротивления лакоткани под воздействием биомассы обусловлены сорбцией метаболитов в объеме материалов. … повышая ее электропроводность … подчиняются закономерностям переноса жидких сред в материале.

9. Необратимое повышение электросопротивления ПВХ-пластиката, происходящее при длительном воздействии микроорганизмов, определяется процессом диффузионной десорбции пластификатора из материала Этот процесс подчиняется общим сорбционно-диффузионным закономерностям переноса мономолекулярных веществ из полимерных материалов. Его скорость лимитируется диффузией пластификатора в объеме ПВХ-пластиката.

10. Накопление биомассы в горюче-смазочных материалах приводит к существенному увеличению содержания механических примесей (показатель качества ГСМ). Изменение этого показателя, подчиняется закономерностям роста биомассы.

11. Вызываемое микроорганизмами необратимое снижение прочности хлопчатобумажных нитей, полисульфидного герметика У-30МЭС-5 и электросопротивления лакоткани являются результатом процесса химической деструкции под воздействием метаболитов, приводящего к изменению химической структуры полимеров. Свойства материалов меняются согласно закономерностям, характерным для деструкции полимеров в жидких химически агрессивных средах. Изменению свойств присущи закономерности деструкции, происходящей в следующих кинетических областях процесса: прочности х/б нитей- диффузионно-кинетической; электросопротивления лакоткани — внутренней кинетической; прочности полисульфидного герметика на начальной стадии процесса внутренней кинетической, на завершающей стадии процесса- внешней диффузионно-кинетической.

12. Микробиологическое повреждение алюминиевого сплава Д-16 и стали Ст.3 обусловлено процессом коррозии, протекающей в метаболитах по закономерностям электрохимической коррозии металлов.

13. Результаты проведенных исследований позволили разработать:

    • методику выявления микробиологических повреждений эксплуатирующихся материалов и изделий;

    • методики определения количественных показателей микробиологической стойкости материалов, эффективности средств и методов зашиты, в том числе оценки биоцидных свойств веществ;

    • математические модели, позволяющие прогнозировать биостойкость материалов, эффективность средств и методов защиты в конкретных условиях эксплуатации техники;

    • базу данных о микробиологических повреждениях и коллекцию микроорганизмов-деструкторов материалов техники;

    • комплекс методов и средств защиты техники от микробиологических повреждений требования к изделиям по стойкости к микроорганизмам-деструкгорам, требования к средствам защиты, комплекс средств зашиты- пленкообразующие и моющие дезинфицирующие средства, биоциды.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Гумаргалиева К.3., Моисеев Ю.В., Семенов С.А. Биоразрушение полимеров.// В кн.: Старение и стабилизация полимеров.- Уфа, 1983.- С.100.

2. Ажогин Ф.Ф., Рыжков А.А., Семенов СА. Изменение механических свойств полимеров под влиянием микроскопических грибов.// В кн.: Диагностика, моделирование и прогнозирование процессов коррозии, старения и биоповреждений.- Ведомств. изд-во.- 1984.- С. 63-71.

3. Грушевич Л.Е., Миронов В.П., Гумаргалиева К.3., Семенов С.А. Кинетика роста микроскопических грибов на поверхности полимерных материалов.// Доклады АН БССР.- 1985.- №6, т.29.- С.558-560.

4. Чепенко Б.А., Семенов С.А., Гумаргалиева К.3., Рыжков А.А. Кинетика биообрастания полимерных материалов в условиях эксплуатации.// В кн.: Сборник научно-технических материалов ГНИИ МО.- Ведомств. изд-во.- 1985.- 34-40.

5. Гумаргалиева К.3., Семенов С.А., Рыжков А.А. Кинетика роста микроскопических грибов в различных условиях культивирования, в том числе на полимерных материалах./ В кн. Биотехнологические основы микробиологических синтезов. - Алма-Ата, 1985.- С.35.

6. Миронова С.М., Филимонова Т.В., Семенов С.А., Гумаргалиева К.З. Малама А.А. Адгезия конидии Aspergillus niger к различным полимерным материалам.// Вести Академии наук БССР.- 1987.. №2.. С53 56.

…

214