6. Wyniki badań własnych wraz z ich analizą
6.2. Określenie stopnia rozwoju wybranych rodzajów grzybów zależnie
W trakcie rozwoju organizmów żywych zmieniała się zawartość wytwarzanego przez nie ergosterolu. W tabeli 6.2 przedstawiono oznaczone zawartości ergosterolu w próbkach po różnych okresach od skażenia w zależności od rodzaju materiału i rodzaju grzyba.
Tabela. 6.2. Zawartość ergosterolu w próbkach po różnych okresach od skażenia próbek w zależności od rodzaju materiału i rodzaju grzyba.
Materiał Rodzaj grzyba
Zawartość ergosterolu [ng/g] ± SD * Próbka nie
skażona-wzorcowa
Po 1 miesiącu od
skażenia Po 6 miesiącach od skażenia
Granit
Badanie przeprowadzono na uśrednionej próbie uzyskanej z trzech badanych próbek
Jak wynika z powyższej tabeli, w miarę upływu czasu (od skażenia) wzrasta zawartość ergosterolu w próbkach badanych materiałów – w różnym stopniu w zależności od rodzaju materiału i rodzaju grzyba. Świadczy to o postępującym rozwoju poszczególnych rodzajów grzybów na różnych materiałach. Przykładową ilustrację graficzną zawartości ergosterolu dla
badanych rodzajów grzybów w zależności od rodzaju skażonego materiału po jednym miesiącu od skażenia przedstawia rys.6.3 i.6.4.
Rys.6.3. Zawartość ergosterolu w różnych materiałach budowlanych po miesiącu działania nań wybranych grzybów (SD, n=3).
Jak wynika z powyższego rysunku ( rys.6.3 ), po 1 miesiącu działania grzyba Aspergillus niger najwięcej ergosterolu identyfikuje się w próbkach granitu (16,1 ng/g) a najmniej w próbkach betonu (6,3 ng/g). Dla Cladosporium cladosporioides wartości te kształtują się podobnie; najwięcej jest w granicie (12,6 ng/g) a najmniej w betonie (7,5 ng/g). Dla Penicillium chrysogenum najwięcej ergosterolu jest w próbkach granitu (12,5 ng/g) a najmniej w betonie (7,4ng/g).
Rys.6.4. Porównanie zawartości ergosterolu w próbkach różnych materiałów po 1 miesiącu od skażenia Cladosporium cladosporioides - w porównaniu do próbki wzorcowej (0).
granit ceramika tynk beton
Uszeregowanie materiałów wg zawartości w nich ergosterolu (tab. 6.2) w zależności od rodzaju grzyba i czasu działania przedstawiono poniżej:
po 1 miesiącu działania grzyba:
Aspergillius
granit ceramika tynk beton Cladosporium
granit ceramika tynk beton Penicillium
granit ceramika tynk beton
po 6 miesiącach działania grzyba:
Aspergillius
ceramika tynk granit beton Cladosporium
ceramika granit beton tynk Penicillium
tynk ceramika beton granit
Uszeregowując materiały według zawartości ergosterolu uzyskujemy różniące się szeregi po 1 miesiącu i po 6 miesiącach działania nań grzybów. Po 1 miesiącu działania grzybów najwięcej ergosterolu - niezależnie od rodzaju grzyba – jest w próbkach granitu, następnie w ceramice, dalej w tynku, a najmniej jest w betonie. Po 6 miesiącach działania grzybów zależności te różnią się dla poszczególnych rodzajów grzybów. I tak:
-dla Aspergilliusa najwięcej ergosterolu oznacza się w ceramice a najmniej w betonie, -dla Cladosporium najwięcej ergosterolu oznacza się dla ceramiki a najmniej dla tynku, -dla Penicillium najwięcej ergosterolu oznacza się dla tynku a najmniej dla granitu.
Rozwój poszczególnych rodzajów grzybów na badanych materiałach potwierdzają badania mikroskopowe SEM. Niektóre z charakterystycznych obrazów ilustrują tabele 6.3, 6.4, 6.5.
W oparciu o nie utworzono przykładowe minikatalogi obrazów wzorcowych uwzględniających: rodzaj materiału, rodzaj grzyba pleśniowego powodującego korozję i stopień zniszczenia materiału. (załącznik p.9).
Tabela.6.3. Zestawienie porównawcze obrazów mikroskopowych SEM w zależności od rodzaju materiału i czasu działania grzyba Aspergillus niger
Rodzaj
materiału Aspergillus niger
Wzorcowa po 1miesiącu Po 6 miesiącach
granit
beton
ceramika
tynk
Na zdjęciach mikroskopowych SEM (tab. 6.3) widoczne są zarówno struktury rozwijającego się, w miarę upływu czasu, grzyba Aspergillus niger jak i efekt jego działania na poszczególne rodzaje materiałów. Widoczna jest zwiększająca się liczba zarodników konidialnych na badanych materiałach. Obserwuje się także coraz luźniejszą strukturę materiałów.
Podobne zjawiska obserwujemy dla grzyba Cladosporium cladosporioides (SEM, tab. 6.4). Tu także w miarę upływu czasu zwiększa się liczba charakterystycznych zarodników konidialnych oraz zmienia struktura materiałów w porównaniu z próbkami wzorcowymi.
Również na próbkach skażonych grzybem Penicillium chrysogenum (SEM, tab. 6.5), w miarę upływu czasu zmienia się ilość zarodników konidialnych i struktura badanych materiałów.
Na rys. 6.5 pokazano przykładowe porównanie obrazów mikroskopowych SEM granitu po 6 miesiącach od skażenia różnymi grzybami.
Rys. 6.5. Zestawienie porównawcze obrazów mikroskopowych SEM granitu po 6 miesiącu od skażenia grzybami; A) próbka porównawcza – nie skażona; B) próbka skażona Cladosporium cladosporioides; C) próbka skażona Aspergillus niger; D) próbka skażona Penicillium chrysogenum. Pow.6000x. Widoczne są różne stadia rozwoju grzybów.
Obraz różnych rodzajów grzybów rozwijających się na takim samym materiale jest różny. Widoczne są charakterystyczne dla badanych rodzajów grzybów zarodniki konidialne (rys. 6.5). Na granicie obserwuje się wzrost grzybów z rodzaju Cladosporium cladosporioides, Aspergillus niger i Penicillium chrysogenum w odniesieniu do próbek porównawczych.
Tabela.6.4. Zestawienie porównawcze obrazów mikroskopowych SEM w zależności od rodzaju materiału i czasu działania grzyba Cladosporium cladosporioides
Rodzaj
materiału Cladosporium cladosporioides
Wzorcowa po 1miesiącu Po 6 miesiącach
granit
beton
ceramika
tynk
Tabela.6.5. Zestawienie porównawcze obrazów mikroskopowych SEM w zależności od rodzaju materiału i czasu działania grzyba Penicillium chrysogenum
Rodzaj
materiału Penicillium chrysogenum
Wzorcowa po 1miesiącu Po 6 miesiącach
granit
beton
ceramika
tynk
W oparciu o badania mikroskopowe SEM (tabele 6.3, 6.4, 6.5) utworzono przykładowe minikatalogi obrazów wzorcowych uwzględniających: rodzaj materiału, rodzaj grzyba pleśniowego powodującego korozję i stopień zniszczenia materiału.
(załącznik p.9).
Rozwój poszczególnych rodzajów grzybów na badanych materiałach potwierdzają również pomiary natężenia bioluminescencji. W tabeli 6.6 przedstawiono wyniki pomiarów natężenia bioluminescencji w zależności od rodzaju materiału, rodzaju grzyba i terminu badawczego.
Tabela.6.6. Zestawienie pomiarów natężenia bioluminescencji.
*przedstawiany wynik jest wartością średnią z trzech próbek
Jak wynika z danych przedstawionych w tabeli 6.6 w miarę upływu czasu obserwuje się zmiany w natężeniu bioluminescencji emitowanej przez grzyby. I tak największe wartości natężenia bioluminescencji stwierdza się po 1 miesiącu od skażenia próbek, wtedy rozwój grzybów jest najintensywniejszy. Po 6 miesiącach poziom natężenia bioluminescencji utrzymuje się na tym samym poziomie lub ulega obniżeniu. Wskazuje
to na obumieranie części grzybów i rozwój w to miejsce nowych. I tak np. dla próbek granitu skażonego grzybem Cladosporium cladosporioides mierzona wartość kształtuje się od poziomu 0,00 dla próbek wzorcowych poprzez I = 84 – 93 [cst/mm²h] do I=74 – 78 [cst/mm²h]. Dla próbek ceramiki skażonych grzybem Cladosporium cladosporioides mierzona wartość kształtuje się od poziomu 0,00 dla próbek wzorcowych poprzez I=61–63 [cst/mm²h] do I=61–63 [cst/mm²h]
Ilustrację graficzną niektórych wyników przedstawiają rys. 6.6 i rys. 6.7.
0
Rys.6.6. Kształtowanie się poziomu bioluminescencji dla próbek granitu skażonego Cladosporium cladosporioides.
Rys. 6.7. Kształtowanie się poziomu bioluminescencji dla próbek ceramiki skażonej Cladosporium cladosporioides.
6 1
6 1
W próbkach granitu, po 1 miesiącu od zakażenia grzybem Cladosporium cladosporioides, obserwuje się emisję promieniowania bioluminescencyjnego (natężenie bioluminescencji wynosiło I = 93 cts/mm2*h; rys. 6.6). Zjawisko to nie występuje na próbkach wzorcowych porównawczych (natężenie bioluminescencji I = 0 cts/mm2*h; rys. 6.8).
1) 2)
Rys.6.8. Emisja własna Cladosporium cladosporioides na próbkach granitu po 1 miesiącu od skażenia; a) próbka wzorcowa, b, c, d) próbki skażone, e) standard radioluminescencyjny 63Ni;
1) obraz emitowanej bioluminescencji po pseudokoloryzacji, 2)obraz natężenia emitowanej przez grzyby bioluminescencji w 3D (sygnał wzmocniony 5000x)
Poniżej przedstawiono wyznaczoną, w oparciu o pomiary natężenia bioluminescencji emitowanej przez grzyby, przy pomocy programu Win-Light średnią miarę skażenia grzybiczego próbek granitu (rys. 6.9).
b) a)
c)
e)
d)
a) b)
e)
d) c)
a) b)
c) d)
Rys. 6.9. Obraz natężenia emitowanej przez grzyby bioluminescencji w 3D dla granitu (sygnał wzmocniony 5000x); a) Próbka wzorcowa - nieskażona Poziom bioluminescencji I=0,018602 [cts/(mm2 * s)]; b) Granit skażony Cladosporium cladosporioides– poziom bioluminescencji I=0,0695 [cts/(mm2 *s)]; c) Granit skażony Cladosporium cladosporioides – poziom bioluminescencji - średni poziom I=0,0695 [cts/(mm2 *s )]; d) Granit skażony Cladosporium cladosporioides – poziom bioluminescencji - średni poziom I=0,0709 [cts/(mm2 * s)].
Średni poziom bioluminescencji można traktować jako miarę skażenia grzybiczego [Górski i inni 2011; Łowińska – Kluge , Górski 2012]
Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że celowe jest włączenie pomiarów bioluminescencji do badań skuteczności zastosowanych metod konserwacyjno-naprawczych. Poniżej przedstawiono badania przeprowadzone na
Średni poziom
próbkach granitu skażonego grzybem Cladosporium cladosporioides. Dla tych próbek rejestrowano obrazy bioluminescencyjne przed zastosowaniem wybranego środka grzybobójczego i na różnych etapach jego działania (rys. 6.10).
a)
Rys. 6.10. Próbki granitu grzybem Cladosporium cladosporioides: 1. próbka wzorcowa; 2,3,4 próbki po 1 miesiącu od skażenia grzybem; 5.wzorzec radioluminescencyjny, 63Ni; a) widok ogólny próbek przed włożeniem do kamery; b) emisja własna materiału przed działaniem środka grzybobójczego; c) emisja próbek po zastosowaniu środka grzybobójczego – po 1h działania; d) emisja własna próbek po działaniu środka grzybobójczego przez 18h.
Emisję bioluminescencji przed i po oprysku dla uśrednionej próby przedstawiono na rys.
Rys. 6.11. Ilustracja graficzna zmian w emisji dla uśrednionej próby z próbek skażonych Cladosporium cladosporioides i wzorcowej spowodowanych działaniem zastosowanego środka grzybobójczego.
Na rys. 6.11 przedstawiono, w oparciu o pomiary natężenia bioluminescencji skuteczność działania wybranego środka grzybobójczego określoną przy użyciu programu WinLight. Widoczne są zmiany poziomu średniej miary skażenia, ustalone w oparciu o pomiary natężenia bioluminescencji, zaistniałe na skutek zastosowania wybranego środka grzybobójczego.
1.
a) b)
2.
a) b)
3.
a) b)
Rys. 6.12. Średnia miara natężenia emitowanej przez grzyby bioluminescencji w 3D dla granitu skażonego Cladosporium cladosporioides (sygnał wzmocniony 5000x);
1) Dla próbki 1 (z rys. 6.10 b) 2) Dla próbki 2 ( z rys. 6.10 c) 3) Dla próbki 3 ( z rys. 6.10 c)
a) Próbka przed działaniem środka grzybobójczego b) Próbka po działaniu środka grzybobójczego .
Średni poziom
Średni poziom Średni
poziom
Średni poziom
Średni poziom
Średni poziom
Przeprowadzone pomiary natężenia bioluminescencji przed i po działaniu środka grzybobójczego (rys. 6.10, 6.11, 6.12) wskazują, iż można tę metodę wykorzystać do oceny skuteczności działania środków grzybobójczych. Jak wynika z powyższych rysunków średnia miara skażenia ulega zmianie z wartości I=0,0695 [cts/(mm2 *s )] do I=0,020662 [cts/(mm2 *s )] dla próbki nr 1, z wartości I=0,0695 [cts/(mm2 *s )] do I-0,022125 [imp/(mm2 *s )] dla próbki nr 2 , z wartości I=0,0709 [cts/(mm2 *s )] do I=0,022106 [cts/(mm2 *s )] dla próbki nr 3. Tak więc średnia miara skażenia grzybiczego zmienia się odpowiednio o ok. 70%, 68% i 69%.
6.3. Wpływ korozji biologicznej na zmianę niektórych właściwości