Глава 3

БИОПОВРЕЖДЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ
И ИЗДЕЛИЙ. СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ

3.1. СИСТЕМАТИЗАЦИЯ И ДИАГНОСТИКА
БИОПОВРЕЖДЕНИЙ НЕПРОДОВОЛЬСТВЕННЫХ
ТОВАРОВ

Воздействие живых организмов на промышленное сырье, материалы и изделия может существенно изменить их потребительские свойства, снизить качество, а в ряде случаев привести к полному их разрушению.

Свойства сырья, материалов и изделий, в том числе и потребительские, могут изменяться при хранении, эксплуатации, иногда и при производстве под воздействием физико-химических, механических и биологических факторов, вызывающих соответствующие повреждения (физико-химические, механические, биологические).

Эти повреждения возникают параллельно или последовательно, усиливая друг друга.

Нет сомнений в том, что при любых нарушениях режимов хранения, тем более при аварийных ситуациях (например, подмочка), в конечном счете, преобладающим и завершающим процесс является биологическое повреждение.

Согласно нормативным документам, понятие биоповреждение определяется как повреждение материалов, сырья и изделий под воздействием биологического фактора (ГОСТ 9.102-91 ЕСЗКС. Воздействие биологических факторов на технические объекты. Термины и определения).

Биологический фактор (биофактор) - это организмы или сообщества организмов, вызывающие нарушение работоспособного состояния объекта.

Однако формулировки, представленные в стандарте, не отражают еще одну сторону влияния биоповреждений промышленных товаров на одно из важнейших потребительских свойств - безопасность.

Безопасность - это отсутствие риска для жизни, здоровья и имущества потребителей при эксплуатации или потреблении товаров.

99

Выделяют санитарно-гигиеническую безопасность, которая означает отсутствие недопустимого риска, который может возникнуть при разного рода биоповреждениях потребительских товаров и которые, в свою очередь, могут не только привести к потере имущества, но также могут быть опасными для здоровья потребителей.

Особенно это касается, например, косметических товаров или же загрязнения товаров болезнетворными микроорганизмами.

Однако не только болезнетворные микроорганизмы могут быть опасны для здоровья потребителей. Например, на некоторых текстильных предприятиях выявлены случаи заболевания рабочих прядильно-приготовительных участков из-за выделения в воздушную среду большого количества частичек пыли с сапрофитными микроорганизмами от биозараженного хлопка.

При гигиенической оценке одежды, белья, обуви и т.д. на них определяют степень накопления микроорганизмов. Считается, что чем больше накопление микроорганизмов на белье и во внутреннем пространстве обуви (перчаточные, чулочно-носочные изделия, стельки), тем меньше их остается на поверхности кожи, так как эти изделия обладают высокой очистительной способностью. Выявлено, что обсемененность кожи при использовании одежды и белья из хлопка и вискозы в 2 - 3 раза меньше, чем при использовании белья из капрона.

Таким образом, биоповреждения тесно связаны с такими комплексными показателями качества товаров, как надежность, функциональность, эргономичность и т.д.

Объектами биоповреждения являются сооружения, изделия, материалы, сырье, которые в процессе воздействия на них живых организмов теряют свои свойства.

Агентами биоповреждений являются живые организмы, атакующие сооружения, изделия, материалы и сырье и вызывающие изменения их свойств (рис. 20).

Рис. 20. Агенты биоповреждений (биофакторы)

100

В реальных условиях хранения и эксплуатации на непродовольственное сырье, материалы и изделия повреждающее воздействие оказывают микроорганизмы (бактерии, микроскопические грибы), насекомые (моли, жуки-кожееды, жуки-точильщики, термиты, тараканы) и млекопитающие (грызуны: крысы и мыши).

Стойкость к воздействию биологического фактора (биостойкость) - это свойство объекта сохранять значение показателей в пределах установленных нормативно-технической документацией в течение заданного времени в процессе или после воздействия биофактора. Этот термин применяется с указанием конкретного биофактора:

• бактериостойкость - стойкость к воздействию бактерий;
• грибостойкость - стойкость к воздействию грибов;
• стойкость к повреждению термитами;
• стойкость к повреждению молью;
• стойкость к повреждению грызунами;

микробиологическая стойкость - устойчивость материалов при испытаниях на биостойкость в природных условиях.

Воздействие живых организмов на материалы может приводить к неблагоприятному или благоприятному для человека итогу. В первом случае речь идет о биоповреждении (англ. - biodeterioration), во втором о биоразрушении (англ. - biodegradation) материалов, отслуживших свой срок и загрязняющих окружающую среду (рис.21).

Среди биоповреждений следует отметить собственно биоповреждения материалов, которые при всем многообразии живых организмов и способов их воздействия сводятся к химическим и механическим изменениям.

Микроорганизмы в данном случае оказывают на материалы прежде всего химическое воздействие, а насекомые и животные наносят, как правило, механические повреждения.

Таким образом, собственно повреждения материалов живыми организмами можно свести к двум типам:

• 1) использование материала в качестве источника питания (в случае микроорганизмов речь идет об ассимиляции; в случае насекомых и грызунов говорят о "пищевых" повреждениях);
• 2) воздействие на материал, которое не связано с процессом питания и приводит к механическому или химическому разрушению материала (в случае микроорганизмов - это деструкция; в случае насекомых и грызунов - это "непищевые" повреждения).

Следует отметить, что из всех микроорганизмов микроскопические грибы могут способствовать и механическому разрушению материалов, которое происходит за счет разрастания гиф мицелия гриба, развивающих высокое тургорное давление.

101

Одним из видов вредного воздействия живых организмов (в основном микроорганизмов и растений) на сырье, материалы и изделия является обрастание поверхности. Оно может сопровождаться

Рис. 21. Схема воздействия живых организмов на сырье, материалы и изделия

102

химическим воздействием на материал или происходить без него.

Третий вид воздействия биологического фактора - биозасорение.

Биологическое засорение объекта (биозасорение) - состояние объекта, связанное с присутствием биофактора, после удаления которого восстанавливаются функциональные свойства объекта.

Таким образом, микроорганизмы, развивающиеся на материалах и субстратах, могут быть нескольких типов. Одни используют в качестве источника питания и энергии органические вещества самих материалов (ассимиляция). Другие развиваются за счет использования метаболитов первых, однако они также могут вызывать повреждение материалов продуктами своей жизнедеятельности (деструкция). И, наконец, третьи микроорганизмы развиваются на поверхности материалов только за счет пыли, минеральных и органических загрязнений, не затрагивая самого материала, и лишь вызывают его биозасорение.

Повреждения, наносимые насекомыми сырью, материалам и изделиям, могут носить пищевой или непищевой характер.

В большинстве случаев пищевые повреждения наносят личинки, обитающие внутри или на поверхности материала. Если изделия имеют удобные для поселения насекомых полости и отверстия, тогда возможно только внутреннее загрязнение изделия. Если насекомые, развивающиеся в полостях материала, используют его частицы для строительной деятельности, как, например, некоторые гусеницы моли при сооружении чехлика, то сам материал уже в некоторой степени повреждается. Наиболее характерным для насекомых-вредителей является использование материалов растительного и животного происхождения в пищу, причем вредители материалов растительного происхождения более разнообразны. Синтетические материалы повреждаются насекомыми при случайных контактах.

Среди живых организмов, повреждающих материалы, грызуны занимают особое положение, так как наносимые ими повреждения носят чаще всего непищевой характер и связаны с проявлением грызущей деятельности.

В табл. 3 приведены обобщающие сведения о повреждающем воздействии различных биофакторов на материалы.

В результате воздействия живых организмов на сырье, материалы и изделия в них возникают дефекты.

По степеням значимости различают дефекты критические, значительные и малозначительные.

Критические дефекты - несоответствие изделий установленным требованиям, которые могут нанести вред здоровью или имуществу потребителей или окружающей среде.

103

Таблица 3

Повреждение материалов при воздействии различных биофакторов

Примечание. - - отсутствует; х - присутствует в редких случаях; * - присутствует.

104

Значительные дефекты - влияют на свойства материалов, но не влияют на безопасность для потребителя или окружающей среды.

Малозначительные дефекты - не оказывают влияния на свойства изделий, в первую очередь, на назначение, надежность и безопасность. К ним, в частности, относится биозасорение.

В зависимости от наличия методов и средств обнаружения дефекты подразделяются на явные, для которых предусмотрены методы и средства обнаружения, и скрытые, для которых возможно применение специальных методов и средств обнаружения.

Для биоповреждений характерны именно скрытые дефекты, для обнаружения которых необходимо специальное оборудование.

В зависимости от наличия методов и средств устранения дефекты делят на устранимые и неустранимые.

Устранимые - дефекты, после устранения которых товар может быть использован по назначению. Такие дефекты характерны только для биозасорения.

Неустранимые - дефекты, которые невозможно или экономически невыгодно устранять. Например, при биоповреждении оптики прибор может быть восстановлен только после разборки и дополнительной шлифовки поверхности. В других случаях критические дефекты при биоповреждениях практически неустранимы.

Таким образом, при биоповреждении сырья, материалов и изделий происходит:

• изменение химических свойств в результате окисления или гидролиза компонентов материала: под действием микроорганизмов изменяется кислото- и щелочестойкость, устойчивость к действию окислителей, восстановителей и органических растворителей;
• изменение физико-механических свойств материалов, например, потеря прочности древесины, резины, пластиков, тканей под действием микроорганизмов или продуктов их обмена веществ, набухание резины, потеря адгезии лакокрасочных покрытий;
• изменение оптических свойств, например, цвета, блеска, прозрачности, преломления света;
• ухудшение электрофизических свойств, например, снижение электроизоляционных свойств материалов;
• изменение органолептических свойств, например, появление дурного запаха при гниении, появление слизи на твердых поверхностях;
• потеря части материала вследствие его повреждения, например, грызунами или насекомыми.

В табл. 4 и 5 приведены дефекты, возникающие при воздействии микроорганизмов, насекомых и грызунов, расположенные, по степени значимости повреждения, а также показаны примеры изменения свойств материалов при критических дефектах.

105