Микробиота в подземном пространстве Санкт-Петербурга как деструктор строительных материалов

Дашко Р.Э.
Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет), Санкт-Петербург

Исследования, проводившиеся в Санкт-Петербургском государственном горном институте (СПГГИ) в течение последних 10 лет, показали, что подземное пространство нашего города не является стерильной средой. В подземных водах, а также в песчано-глинистых грунтах обнаружено большое разнообразие форм микробиоты, часть которой является характерной для относительно молодых осадочных отложений, содержащих органическую компоненту (торфа и микулинские слои с повышенным количеством битуминозных образований). В торфах и заторфованных грунтах наибольшей активностью обладают сульфатредуцирующие и денитрифицирующие группы микроорганизмов, численность которых может достигать 10⁶-10⁷ клеток на 1 г. грунта. Около 80% микробиоты низинных и верховых торфяников составляют грибные культуры, и актиномицеты

При оценке влияния инженерно-хозяйственной деятельности города большое влияние на численность и активность микрофлоры в подземном пространстве оказывают утечки из систем водоотведения, а также захоронение хозяйственно-бытовых отходов, которое производилось в Санкт-Петербурге начиная с момента освоения города. Канализационно-бытовые стоки служат дополнительным источником легко утилизируемых микроорганизмами органических и неорганических компонентов, содержащих соединения азота, серы, фосфора, калия, натрия, а также белки, липиды, углеводы, тонкие взвеси. В 1 мл таких стоков содержится до 10⁷-10⁸ клеток микроорганизмов: бактерий, грибов, микроводорослей, вирусов. Микрофлора торфяников, а также канализационных стоков и отходов может с инфильтрационным потоком проникать на глубину, определяя степень коррозионной активности подземной среды.

Биокоррозия или биоповреждения строительных материалов сложилась как самостоятельная междисциплинарная область знаний в 60-х годах ХХ столетия. Организация экономического сотрудничества и развития 30 капиталистических стран в эти года создала комитет по биоповреждениям. По данным зарубежных исследований от 50 до 70% коррозийного разрушения материалов и конструкций рассматривается как результат микробной деятельности. Биокоррозии строительных материалов посвящена большая часть докладов конференций “Microbiology in Civil Engineering” проводящихся регулярно по инициативе вышеуказанного комитета, а также международной ассоциации микробиологов.

В 1996 году в Давосе состоялся первый международный симпозиум по проблеме новой науки “Subsurface Microbiology”, который определил приоритетные направления в этой области, в том числе и роль микроорганизмов как деструктора строительных материалов.

Возбудителями биокоррозии могут быть как автотрофные так и гетеротрофные микроорганизмы. Особое место при биокоррозийном поражении строительных материалов занимают грибы, для которых характерна высокая адаптационная способность, широкая амплитуда их изменчивости, возникновение новых форм (мутации) и приспособление к экстремальным условиям среды - высокие либо низкие температуры, к варьированию окислительно-восстановительных и кислотно-щелочных условий (Eh-pH), способность к использованию и трансформации соединений, ядовитых для других организмов.

Особо активно грибковые культуры поражают древесину подземных конструкций: сваи, лежни, системы водоотведения. К истинным дереворазрушающим грибам относятся базидиальные, некоторые сумчатые и на поздних стадиях разложения- многие виды дейтеромицетов. По физиологическому признаку грибы делятся на 2 основные группы. Первая группа – целлюлозоразрушающие или вызывающие бурую гниль; при этом грибы, выделяют особый фермент – цитазу, которая переводит нерастворимую в воде целлюлозу в растворимое соединение – глюкозу; в теле гриба идет окисление глюкозы (с образованием воды и углекислого газа). При действии лигнинразрушающих грибов, древесина не темнеет, она становится мягкой и во влажном состоянии легко разделяется на продольные волокна, плотность такой древесины в 2 раза меньше, чем тот же показатель дерева, не затронутый биокоррозией.

Подобный тип коррозии наблюдался при исследовании свай Казанского моста, в лежнях некоторой части фундаментов Мариинского театра. Определенные виды грибов вызывают окрашивание древесины: серо-синий – сумчатые и некоторые типы дейтеромецитов, красный разных оттенков – грибами пениофора и фузариями. Кроме того, древесину во время эксплуатации сооружений поражают сапрофитные грибы. Заражение древесины грибковыми культурами может идти под воздействием торфов и заторфованных грунтов, а также канализационных стоков. Особенно интенсивное поражение древесины наблюдалось в деревянных конструкциях фундаментов Нового Эрмитажа. Микробная пораженность строительных материалов представляет большую опасность при производстве реконструкционных работ подземных конструкций. Обеспечение длительной устойчивости применяемых материалов должно быть подтверждено опытно-промышленными экспериментами, проводимыми на специально выбранных участках, где интенсивность развития биокоррозии имеет наиболее высокий уровень.