典型海洋科考船霉菌腐蝕環(huán)境調(diào)查—以“向陽紅10”為例

劉士棟,張川

（國家海洋標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量中心,天津 300112）

霉菌屬于真菌，其種類繁多[1]，包括真菌門中的子囊菌綱、藻狀菌綱、不完全菌綱等。霉菌的傳播主要是孢子,其大小肉眼難以觀察。霉菌孢子從孢囊中散發(fā)出來會(huì)隨空氣四處漂浮，因此在日常的環(huán)境中一般存在有霉菌孢子。霉菌孢子具有良好耐受外界環(huán)境的機(jī)制，在遇到合適的生長環(huán)境時(shí)便會(huì)生長繁殖。霉菌的生長必須要有合適的溫度、濕度和營養(yǎng)物質(zhì)。一般認(rèn)為在溫度20～35 ℃, 相對(duì)濕度75～95 %的環(huán)境下，霉菌可出現(xiàn)大量的繁殖現(xiàn)象。霉菌在生長中需要碳、氮、鉀、磷、硫、鎂等營養(yǎng)物質(zhì)，而這些營養(yǎng)物質(zhì)在橡膠、皮革、纖維材料等中大量存在，這也是霉菌易造成材料破壞的原因所在[2]。霉菌的腐蝕是一個(gè)復(fù)雜的過程，涉及生物化學(xué)、界面化學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域，主要包括霉菌對(duì)材料的蝕食、代謝產(chǎn)物對(duì)界面的腐蝕以及由此引發(fā)的連續(xù)腐蝕過程。霉菌對(duì)儀器造成的失效模式主要包括菌絲在表面的生長會(huì)造成回路常數(shù)改變、絕緣電阻降低；表面的侵蝕造成材料裂紋、應(yīng)力改變等；霉菌腐蝕還易引起絕緣電阻降低、形成開路等；霉菌的生長也會(huì)使設(shè)備界面吸濕性加強(qiáng)，降低性能；此外，霉菌還容易引起人體審美上的不適等。由此可見，霉菌能引起材料性能的改變，影響儀器的功能。特別是隨著海洋儀器種類的增多和應(yīng)用范圍的擴(kuò)展，越來越多的新式制造工藝、設(shè)計(jì)工藝和新材料應(yīng)用到產(chǎn)品的研制及生產(chǎn)當(dāng)中，這就對(duì)產(chǎn)品的防霉性能提出了更高的要求。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，霉菌生長引起的失效是功能性失效最主要的因素之一[3]。霉菌試驗(yàn)是環(huán)境試驗(yàn)的一種，通過在實(shí)驗(yàn)室中人為創(chuàng)造出材料易感霉菌環(huán)境來評(píng)價(jià)材料或儀器設(shè)備在霉菌環(huán)境中的適應(yīng)性和可靠性。

海洋科考船是海洋調(diào)查和海洋科考的重要場所?？瓶即嫌写罅康暮Ｑ罂瓶荚O(shè)備，如CTD、海流計(jì)、ADCP等。海洋科考船幾乎全年處于高濕的環(huán)境中，船體中的霉菌大量增殖?？瓶即幍暮Ｑ蟓h(huán)境中有大量的鹽霧存在，使得眾多的儀器或材料表面存在一層“鹽膜”，這會(huì)影響霉菌的生長?！跋蜿柤t10”船是一條母港為舟山港的海洋科考船，每年有300多天處于高溫高濕的海洋環(huán)境中，該船具有典型的海洋科考船環(huán)境，查明其霉菌環(huán)境具有重要參考意義。本次調(diào)查主要選取“向陽紅10”船空氣流通較差場所、儀器設(shè)備使用和貯存場所，主要包括生化實(shí)驗(yàn)室、地球物理實(shí)驗(yàn)室、儀器設(shè)備貯存室、后甲板底艙等。通過對(duì)“向陽紅10”科考船的霉菌進(jìn)行采樣、分析，以查明科考船上的霉菌群落特征，為海洋儀器的防霉設(shè)計(jì)及霉菌試驗(yàn)提供參考。

1 培養(yǎng)基

本次調(diào)查采用的培養(yǎng)基共有3種，分別是察氏培養(yǎng)基、馬鈴薯培養(yǎng)基和孟加拉紅培養(yǎng)基[4]。

2 采樣方法及培養(yǎng)鑒定方法

2.1 采樣方法

2.1.1 空氣樣

空氣樣品的采樣：將平板培養(yǎng)皿放置在空氣流通較差或有明顯霉腐味的地方，打開上蓋約5～10 min，然后蓋好進(jìn)行密封處理，放入冰箱中冷藏。在實(shí)驗(yàn)室采用劃線分離法進(jìn)行菌種的分離培養(yǎng)和鑒定[4]。

2.1.2 固體樣

選取在明顯霉腐環(huán)境中的線纜、纖維制品、塑料制品等小塊樣固體，然后將樣品放入培養(yǎng)皿或試管中；對(duì)于有明顯霉腐跡象的材料或儀器表面如玻璃表面等，首先用棉簽或涂抹棒在霉腐表面進(jìn)行輕輕擦拭，然后同樣在培養(yǎng)基表面進(jìn)行擦拭或涂抹，最后進(jìn)行密封處理，放入冰箱中冷藏，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行倒置培養(yǎng)和分離鑒定[4]。

2.2 培養(yǎng)及鑒定方法

2.2.1 霉菌的培養(yǎng)方法

2.2.1.1 固體樣品上霉菌的分離及培養(yǎng)方法

將固體樣品放入無菌水或加入少量潤濕劑（如十二烷基硫酸鈉）的無菌水中，將固體上的附著霉菌或孢子分散開。如果霉菌或孢子的懸浮液比較清澈可以考慮不用稀釋；如果樣品大且懸浮液比較渾濁可將懸浮液進(jìn)行稀釋。用吸管吸取霉菌孢子懸浮液滴到培養(yǎng)皿中的培養(yǎng)基上，涂抹均勻后將培養(yǎng)皿放置于溫度為25～30 ℃，相對(duì)濕度為90～98 %的霉菌培養(yǎng)箱中，倒置培養(yǎng)1～3周。

2.2.1.2 空氣樣品中霉菌的分離及培養(yǎng)方法

將采集到的空氣樣用接種環(huán)粘取待分離的霉菌菌落，在無菌平板表面進(jìn)行平行劃線或者扇形劃線，然后將培養(yǎng)皿放置于溫度為25～30 ℃，相對(duì)濕度為90～98 %的霉菌培養(yǎng)箱中，倒置培養(yǎng)1～3周。

2.2.2 鑒定與優(yōu)勢種群的確定

首先進(jìn)行菌落整體形態(tài)觀察，然后挑取少量菌絲體進(jìn)行直接觀察，或者將菌絲體放置在顯微鏡下進(jìn)行觀察。最后結(jié)合霉菌的整體菌落形態(tài)、菌絲體、孢子體等的顯微形態(tài)確定霉菌的種屬。優(yōu)勢種群一般是指在相同的生態(tài)環(huán)境中，數(shù)量明顯多于其他種屬的類群。

3 鑒定結(jié)果與討論

3.1 采集的部分樣品示例

圖1為采集的天線體、紡織品、線纜和橡膠管形態(tài)圖。

3.2 各菌屬鑒定與統(tǒng)計(jì)結(jié)果

本次調(diào)查共采集線纜等固體樣品及空氣樣105個(gè)，其中固體樣品45個(gè)，空氣樣品60個(gè)。將霉菌培養(yǎng)條件設(shè)置為溫度為25～30 ℃，相對(duì)濕度為90～98 %，一般在1～3周內(nèi)長成較為明顯且形態(tài)良好的菌落。霉菌的鑒定一般結(jié)合菌落形態(tài)、菌株的顯微形態(tài)和孢子形態(tài)等[5]，各類樣品及培養(yǎng)基的菌屬鑒定統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1、表2和表3。

圖1 采集到的樣品圖

表1 不同培養(yǎng)基菌屬類別和數(shù)量

表2 固體樣中菌屬名稱及數(shù)量

表3 空氣樣中菌屬名稱及數(shù)量

3.3 結(jié)果討論

本次調(diào)查，“向陽紅10”船上取得的樣品共鑒定出菌落數(shù)479個(gè)，分屬12個(gè)屬。固體樣品上共采集菌落數(shù)344個(gè)，分屬12個(gè)屬，其中曲霉屬（161個(gè)）、青霉屬（126個(gè)）為顯著的優(yōu)勢種屬。本次固體材料采集包括織物、纖維纜繩、金屬碎片、塑料制品、橡膠纜線、橡膠管、橡膠天線等，在固體材料上采集的種屬較多，可能與采集的材料種類繁多有關(guān)系?？諝鈽悠飞瞎膊杉鋽?shù)135個(gè)，分屬7個(gè)屬，優(yōu)勢種屬也是曲霉屬和青霉屬，但是鏈格孢屬的比例也較高。曲霉和青霉是常見的霉菌試驗(yàn)腐蝕菌種，可對(duì)紙質(zhì)品、纖維制品、塑料、皮革、橡膠等多種材料造成破壞。鏈格孢霉一般可以在皮革、帆布、木材、紙張等多種材質(zhì)上生長，從而造成這些材質(zhì)的腐蝕。鏈格孢屬在可查到的霉菌試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中較少提及，因此，鏈格孢霉可以考慮作為海洋儀器霉菌試驗(yàn)中的添加菌種。從結(jié)果可以看出科考船上的霉菌群落環(huán)境復(fù)雜、種類繁多，優(yōu)勢種屬為曲霉屬和青霉屬，這兩種菌屬在陸地環(huán)境中也大量存在，可見這兩種菌屬的適應(yīng)環(huán)境的能力較強(qiáng)，并且這兩種菌屬會(huì)造成多種材料的霉腐。

4 小結(jié)

海洋環(huán)境與陸地環(huán)境相比，具有高濕、高鹽的特點(diǎn)。但高鹽環(huán)境并未大量抑制霉菌的生長，尤其船艙中空氣流通較差的區(qū)域，霉腐氣味較重,說明霉菌滋生嚴(yán)重。在這些船艙中長期安裝有大量的儀器、纜線等，如ADCP、測深儀等。目前在海洋儀器的設(shè)計(jì)中更多的注重濕熱和鹽霧的防護(hù)，對(duì)于霉菌的防護(hù)意識(shí)較差。因此，首先應(yīng)當(dāng)在產(chǎn)品的選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面加強(qiáng)防霉菌的考量，在海洋儀器的研制、生產(chǎn)階段應(yīng)當(dāng)重視霉菌試驗(yàn)的篩選作用；其次，船舶環(huán)境是一個(gè)重油污環(huán)境，雖然儀器的材料本身防霉效果良好，但是在船舶環(huán)境中表面易沾染油污，仍然會(huì)造成霉菌的滋生，這也是在儀器的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)考慮的。