Физические способы защиты материалов от биоповреждений

Методы защиты от биоповреждений

Между материалами конструкций, микроорганизмами и средой (если учитывать необходимость ингибирования и стимулирования деятельности микроорганизмов) существуют взаимодействия, которые условно можно представить схемой. В зависимости от воздействия человека возможно подавление или развитие микроорганизмов, фронт подавления представляют методы защиты, которые можно условно разделить на методы воздействия на материал, среду и микроорганизмы, а также комбинированные.

Возможна классификация методов защиты с учетом характера, особенностей и средств их применения. Целесообразность использования каждого из методов должна быть обоснована и сочетаться с механизмом биоповреждений. Необходимо также рассмотрение методов защиты от биоповреждений на различных этапах разработки и эксплуатации конструкций, а также применительно к определенным материалам и покрытиям. Из приведенных методов защиты от биоповреждений наибольшее применение нашли методы по предотвращению попадания микроорганизмов на поверхность конструкций, по механическому удалению загрязнений и колоний микроорганизмов и, в несколько меньшем объеме, по снижению шероховатости, пористости, а также гидрофобизации поверхностей. В последнее время много внимания уделяется химическим методам (применению биоцидов) на всех этапах создания и эксплуатации машины, оборудования и сооружений.

Основные требования к таким веществам — биостатичность, нетоксичность для человека, стабильность и длительность действия в условиях эксплуатации, полифункциональность (возможность ингибирования процессов коррозии металлов, старения полимеров). В табл. обобщены данные о повреждениях бактериями различных материалов и возможной защите их некоторыми веществами.

Методы защиты материалов от повреждений бактериями

Источник

–БИОПОВРЕЖДЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ ИЗДЕЛИЙ. –СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ. Биологическая повреждаемость непродовольственных товаров Кафедра товароведения и экспертизы Преподаватель. — презентация

Презентация была опубликована 8 лет назад пользователемМарта Наволоцкая

Похожие презентации

Презентация на тему: » –БИОПОВРЕЖДЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ ИЗДЕЛИЙ. –СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ. Биологическая повреждаемость непродовольственных товаров Кафедра товароведения и экспертизы Преподаватель.» — Транскрипт:

1 –БИОПОВРЕЖДЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ ИЗДЕЛИЙ. –СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ. Биологическая повреждаемость непродовольственных товаров Кафедра товароведения и экспертизы Преподаватель Гарцман Татьяна Юрьевна

2 Материал для восстановления знаний 2 Курс «Основы микробиологии» Морфология микроорганизмов Физиология микроорганизмов Экологические связи

3 Содержание 3 1.Ключевые понятия 2.Учебный материал 3.Вопросы для самопроверки 4.Рекомендуемая литература

4 Ключевые понятия 4 –СИСТЕМАТИЗАЦИЯ И ДИАГНОСТИКА БИОПОВРЕЖДЕНИЙ НЕПРОДОВОЛЬСТВЕННЫХ ТОВАРОВ –МЕТОДЫ ОЦЕНКИ БИОСТОЙКОСТИ МАТЕРИАЛОВ –СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ МАТЕРИАЛОВ ОТ БИОПОВРЕЖДЕНИЙ

5 Агенты биоповреждений (биофакторы) Микробиологические: Бактерии Микроскопические грибы Сине-зеленые водоросли Фитологические: Мхи Лишайники Высшие растения Водоросли Зоологические: Насекомые Птицы Млекопитающие

6 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.

7 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).

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

9 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. 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.

10 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.

11 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.

12 СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ МАТЕРИАЛОВ ОТ БИОПОВРЕЖДЕНИЙ Среди основных методов защиты материалов от биоповреждения микроорганизмами можно выделить следующие: Механическое удаление загрязнений. Поддержание правильного санитарно-гигиенического и температурно-влажностного режима (20 > t °C > 60; относительная влажность окружающего воздуха менее 80 %, аэрация). Физические методы (бактериальные фильтры, электромагнитное, радиационное и ультрафиолетовое облучение, ультразвук, электрохимическая защита). Гидрофобизирование поверхности. Предотвращение проникновения микроорганизмов к объекту биоповреждений (герметизация, очистка воздуха, вакуум, биоцидная газовая среда). Удаление одного из элементов, необходимых для роста микробов (например, использование хелатных соединений железа и магния, связывающих металлы, необходимые для роста микроорганизмов). Биологическая защита (антагонизм, конкуренция микроорганизмов). Создание материалов с заданными свойствами по их биостойкости (один или несколько компонентов материала обладают биоцидными свойствам). Применение биоцидных соединений — один из наиболее эффективных и распространенных способов защиты. t °C > 60; относительная влажность окружающего воздуха менее 80 %, аэрация). Физические методы (бактериальные фильтры, электромагнитное, радиационное и ультрафиолетовое облучение, ультразвук, электрохимическая защита). Гидрофобизирование поверхности. Предотвращение проникновения микроорганизмов к объекту биоповреждений (герметизация, очистка воздуха, вакуум, биоцидная газовая среда). Удаление одного из элементов, необходимых для роста микробов (например, использование хелатных соединений железа и магния, связывающих металлы, необходимые для роста микроорганизмов). Биологическая защита (антагонизм, конкуренция микроорганизмов). Создание материалов с заданными свойствами по их биостойкости (один или несколько компонентов материала обладают биоцидными свойствам). Применение биоцидных соединений — один из наиболее эффективных и распространенных способов защиты.»>

13 Приобретенные знания 13 –СИСТЕМАТИЗАЦИЯ И ДИАГНОСТИКА БИО- ПОВРЕЖДЕНИЙ НЕПРОДОВОЛЬСТВЕННЫХ ТОВАРОВ –МЕТОДЫ ОЦЕНКИ БИОСТОЙКОСТИ МАТЕРИАЛОВ –СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ МАТЕРИАЛОВ ОТ БИОПОВРЕЖДЕНИЙ

14 Вопросы для самопроверки 14 Что означает термин «биоповреждение»? Назовите микробиологические, фитологические и зоологические агенты биоповреждений. Какая существует схема воздействия живых организмов на сырье, материалы и изделия. Какие дефекты характерны для биоповреждений. Как различаются биодефекты по степени значимости. Какая существует классификация методов оценки биостойкости материалов. Что представляет собой визуальный осмотр образцов (балльная оценка). Какие материалы относятся к антимикробным. В чем заключается применение антимикробных материалов. Какие требования предъявляют к биоцидам. Как осуществляется исследование биоцидных свойств, как самих соединений, так и в составе материалов.

15 Рекомендуемая литература 15 Пехташева Е. Л. Биоповреждения и защита непродовольственных товаров: Учебник для студ. вузов. – М.: Мастерство, Товароведение, экспертиза и стандартизация: учебник [для студ. вузов]. / А.А. Ляшко, А.П. Ходыкин, Н.И. Волошко, А.П. Снитко. — М. : Дашков и К*, с. Товароведение и экспертиза потребительских товаров: Учебник для студ. торговых вузов. / [И.А. Ермилова и др.]. — М. : ИНФРА-М, с. : табл.; Товароведение. Экспертиза. Стандартизация [Текст] : учебник для студ. вузов. / под ред. В. Я. Горфинкеля, В. А. Швандара. — М. : ЮНИТИ-ДАНА, с.

16 16 Использование материалов презентации Использование данной презентации, может осуществляться только при условии соблюдения требований законов РФ об авторском праве и интеллектуальной собственности, а также с учетом требований настоящего Заявления. Презентация является собственностью авторов. Разрешается распечатывать копию любой части презентации для личного некоммерческого использования, однако не допускается распечатывать какую-либо часть презентации с любой иной целью или по каким-либо причинам вносить изменения в любую часть презентации. Использование любой части презентации в другом произведении, как в печатной, электронной, так и иной форме, а также использование любой части презентации в другой презентации посредством ссылки или иным образом допускается только после получения письменного согласия авторов.

Источник

Биоповреждение материалов и изделий и их защита

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 19 Ноября 2011 в 07:15, реферат

Краткое описание

Проблемы защиты от биоповреждений требуют комплексного решения. Они являются частью биосферных программ, поскольку создаваемые человеком материалы и изделия становятся частью биосферы. Это проблемы не только сегодняшнего, но и завтрашнего дня, ибо создавая новые материалы и изделия, мы должны учитывать, как они будут работать завтра, как их будут разрушать живые организмы, как к ним будет относиться биосфера. Мы должны думать об экологическом «иммунитете» того, что создаем.

Содержание работы

Введение
1. Процессы биоповреждения
2. Классификация биоповреждений
3.Факторы, влияющие на жизнедеятельность микроорганизмов
4.Способы защиты материалов и изделий от биоповреждений
Вывод
Библиографический список

Содержимое работы — 1 файл

биоповреждение.docx

Температура среды – важнейший фактор, влияющий на жизнь микробов. Каждому виду микроорганизмов соответствует свой температурный интервал жизнедеятельности и свой оптимум. Микроорганизмы делят на три группы: психрофилы (холодолюбивые) с интервалом жизнедеятельности 0-10 °С и оптимумом

10 °С; мезофилы (предпочитающие средние температуры) – соответственно 10-40 °С и 25 °С и термофилы (теплолюбивые) – 40- 80 °С и 60 °С.

Губительное действие высоких температур используют для уничтожения (частичного или полного) микроорганизмов. Пастеризация – нагрев до 60-70 °С в течение 20-30 мин и до 70-80 °С в течение 5-10 мин, в результате которого погибают вегетативные формы микроорганизмов. Стерилизация – нагрев до 100-130 °С в течение 20-40 мин, при котором уничтожаются практически все формы микроорганизмов, в том числе и споры бацилл.

Излучение (солнечный свет, особенно ультрафиолетовые лучи) губительно для микроорганизмов.

Рентгеновские и другие радиоактивные излучения в малых дозах стимулируют развитие некоторых микробов, в больших дозах убивают их. Электрический ток высокой частоты, механические сотрясения (вибрации), ультразвук уничтожают микроорганизмы, высокие давления влияют слабо.

Отдельные виды бактерий обитают в океане на глубине до 9 км. Некоторые виды грибов выдерживают давление до 102 МПа.

Химические факторы – состав и реакция среды, а также ее окислительно-восстановительные действия. В окружающей среде могут содержаться вещества, которые стимулируют или ингибируют жизнедеятельность микроорганизмов.

Стимулируют жизнедеятельность микроорганизмов различные загрязнения. Они же – важнейший фактор инициирования процесса биоповреждений. Биоцидное действие для многих микробов оказывают соли тяжелых металлов (ртути, свинца, серебра, меди), галогены, некоторые галоиды и окислители, особенно хлорид бария, перекись водорода, перманганат и бихромат калия, борная кислота, углекислый и сернистый газы, фенол, крезол, формалин. Природа действия этих веществ различна, результат практически один – гибель микроорганизмов.

Реакция среды – существенный фактор, определяющий жизнедеятельность микроорганизмов. Ее характеризует водородный показатель рН (отрицательный логарифм концентрации ионов водорода).

При рН = 0 . 6,9 – кислые среды; 7,1 . 14 – щелочные; 7 – нейтральные.

Большинство бактерий лучше развиваются в нейтральной и слабощелочной среде, рН = 7 . 7,5.

Для грибов и дрожжей благоприятны среды с рН = 3 . 6. В очень кислых и очень щелочных средах микроорганизмы погибают, за исключением специфических видов (молочно-кислые, уксусно-кислые).

Окислительно- восстановительные процессы характеризует показатель гН2 (отрицательный логарифм давления молекулярного водорода, выражающий степень аэробности). При перенасыщении среды кислородом гН2 = 41. Если среда насыщена молекулярным водородом, то гН2 = 0. Равновесие окислительных и восстановительных процессов характеризуется гН2 = 28. Как показано выше, потребность в кислороде у микроорганизмов различна. Анаэробы существуют при гН2 = 8 . 10, аэробы – при гН2 =10 . 30. Факультативные анаэробы жизнеспособны при гН2 = 0 . 30.

Биологические факторы учитывают взаимоотношения микроорганизмов в окружающей среде. Они могут быть симбиотическими и антагонистическими. При симбиозе виды, находящиеся в сожительстве, поддерживают развитие друг друга, извлекая взаимную пользу. Симбиоз может принимать следующие формы. Метабиоз – использование продуктов жизнедеятельности одного микроорганизма другим (сапрофиты расщепляют белки до аминокислот, которые служат исходным материалом для нитрофицирующих бактерий). Метабиоз – основная форма взаимоотношений почвенных микробов. Комменсализм – форма существования микроорганизмов, когда они питаются за счет макроорганизмов, не нанося последним ущерба. Мутуализм – также симбиоз микро- и макроорганизмов, выгодный для обоих.

При антагонизме одни виды микроорганизмов в результате своей жизнедеятельности губят другие. Это происходит косвенным путем: в среде накапливаются продукты жизнедеятельности одних организмов, губительные для других, например, антибиотики микромицетов и грибов подавляют многие бактерии, фитонциды многих растений также обладают бактерицидными свойствами. Возможно подавление прямым путем – паразитизм. Микроб-паразит использует в качестве источника питания другой организм, что приводит к гибели последнего. Явление антагонизма микроорганизмов может служить основой для разработки биохимических и экологических методов защиты от биоповреждений.

4.Способы защиты материалов и изделий от биоповреждений

Защитой продовольственных и непродовольственных товаров от биоповреждений люди занимаются с давних времен. Так, в Египте еще 4 тысячи лет назад для предохранения тканей мумий использовали травы и специи. Позднее для этой цели использовали кедровое масло. В Сибири для предохранения одежды и продовольствия от моли, прокисания и т.п. мебель и посуду делали из кедра. Для сдерживания размножения микроорганизмов в оде священнослужители давно используют серебро. С прошлого века для защиты хлопка и других целлюлозных материалов от плесени применяли химические вещества: фенол, формальдегид, борную кислоту и прочее.

Безусловно, лучшим способом защиты материала и изделий от повреждения микрофлорой является исключение их контактирования. Однако это практически невозможно, поскольку пока не достижимы технологическое производство и эксплуатация продукции в стерильных условиях. Вместе с тем строгое соблюдение установленных правил производства, хранения и эксплуатации дает возможность существенно повысить устойчивость продукции к воздействию микроорганизмов. В первую очередь это касается смазочно-охлаждающих жидкостей, парфюмерно-косметических изделий и оптических систем.

Снижение влажности материалов до 8-10 % также надежно защищает продукцию от биоповреждения. Обезвоживание успешно и широко применяется для сохранности тканей, живописи и документов. Для этого достаточно температуры в интервале 15-20 С и относительной влажности воздуха 40-60%. При этом практически не отмечается развитие мицелиальных грибов и бактерий. Однако такое решение трудно достижимо при эксплуатации большинства продукции.

Все возрастающее многообразие материалов, многоэтапный процесс их переработки, эксплуатации и хранения вызывает значительные трудности в борьбе с биоповреждениями. Невозможно создать безвредные для людей и биосферы универсальные средства защиты, действующие одновременно на все биоповреждающие агенты. Это заставляет обратить внимание на разработку и поиск локальных мер защиты конкретных материалов изделий и сооружений применительно к определенным климатическим зонам и ландшафтам.

Среди основных методов защиты материалов от биоповреждения можно выделить следующие:

1. Механическое удаление загрязнений;
2. Поддержание правильного санитарно-гигиенического и температурно-влажностного режима (20>t >60; отностельная влажность окружающего воздуха менее 80%, аэрация);
3. Физические методы защиты ( бактериальные фильтры, ультрафиолет, ультразвук и т.д.)
4. Гидрофобизирование поверхности;
5. Предотвращение проникновения микроорганизмов к объекту биоповреждения (герметизация, очистка воздуха, вакуум, биоцидная газовая среда);
6. Удаление или снижение содержания одного из элементов, необходимого для роста микроорганизмов;
7. Организация биологической защиты (антагонизм и пр.);
8. Создание материалов заданными свойствами по биостойкости (один или несколько компонентов материала обладает биоцидными свойствами);
9. Применение химических средств защиты.

Химические средства защиты от биоповреждений, вызываемых грибами, бактериями, насекомыми и другими микроорганизмами, объединяются в общую группу биоцидов. Их классифицируют по назначению и объектам применения, биологическому действию, а также составу.

Химические вещества, предназначенные для защиты от биоповреждений, могут обладать узким специфическим или широким универсальным биодействием. По этому признаку они в зависимости от объекта воздействия разделяются на фунгициды (против грибов), бактерициды (бактерии), альдегиды (химические препараты из группы гербицидов для уничтожения водных растений в каналах, водохранилищах и т.п.) и моллюскициды (моллюски), инсектециды (насекомые)и др.

По характеру действия химические вещества подразделяются на биоциды, уничтожающие микробные возбудители биоповреждений; биостатики, тормозящие рост микроорганизмов; репелленты, отпугивающие насекомых. Поскольку воздействие микрофлоры в большинстве случаев бывает комплексным, то наиболее целесообразно применять биоциды широкого спектра действия. Особый интерес представляют биоциды с ограниченным сроком действия, поскольку с истечением определенного времени снимается вопрос о токсичности материала. С практической точки зрения интересно использование полимерных биоцидов (оловоорганических и др.), менее опасных для окружающей среды, чем низкомолекулярные соединения. Перспективны также «химические прививки» на полимеры консервирующих веществ, которые имеют активные группы, вступающие в химические реакции с функциональной группой полимера.

Классификация биоцидов по химическому составу включает следующие группы:

— спирты, фенолы и производные;

-альдегиды, кетоны, органические кислоты и их производные;

— четвертичные аммониевые соединения и соли аминов;

Во многих случаях применяемые на практике биоциды представляют собой не индивидуальные вещества, а их смеси или технические продукты, которые относят к той или иной группе по основному компоненту, ответственному за биоцидные действия.

При решении проблемы биоповреждения материалов значительное внимание уделяется развитию прикладных методов их защиты от разрушения. Успехи в этой области стали возможны благодаря проведению фундаментальных исследований, показавших, в частности, наличие тесной связи между химическим строением биостойкостью материла.

Токсичные для микроорганизмов препараты обычно вводятся в состав материала в процессе его изготовления или с их участием обрабатываются его поверхности, подверженные микробному поражению. Например, в пластмассы и лакокрасочные покрытия биоциды вводят тремя способами:

— в чистом виде в готовую для обработки смесь

-готовую смесь в виде раствора в пластификаторе

— в качестве добавки в пресс- порошок.

Применение биоцидов может преследовать две цели – во-первых, это защита материалов от микроорганизмов; во-вторых, это создание материалов, защищающих человека от действия патогенных микроорганизмов.

Механические же способы защиты просты и экономичны, что служит их большим достоинством. Недостатком этих методов является ограниченность их применения для незначительного числа потребительских товаров.

Предохранение материалов от поражения микроорганизмами и уничтожения последних физическими способами основаны на создании экстремального температурно-влажностного режима, использование ионизирующего и ультрафиолетового излучения, обработки в электромагнитном поле и лучами лазера. Они широко и успешно используются для защиты от биоповреждения оптических приборов. Гамма-излучения эффективно при стерилизации при интегральных микросхем изделий медицинского назначения, функциональные свойства которых не ухудшаются после воздействия.

Бактерицидные действия ионизирующих излучений применяется и для защиты авиационных топлив, смазочных материалов и других специальных жидкостей от повреждения микрофлорой. При этом радиационная обработка нефтепродуктов может осуществляться в упакованном виде. Для стерилизации топлив можно использовать также высокочастотное и ультрафиолетовое облучение.

Электрохимические методы широко внедряются для защиты морских гидрохимических соединений, магистральных морских трубопроводов и водозаборов от обрастания водными организмами. Эти методы обеспечивают значительный экономический эффект. Вакуум также способен вызвать гибель микрофлоры. Однако характер его действия зависит от природы объекта. Одни микроорганизмы устойчивы к этому фактору, другие – менее устойчивы, третьи – полностью погибают в этих условиях.

Источник