Mykologiczne skutki powodzi, cz. 1

Procesy te są bardzo złożone, ale po przyjęciu pewnych uproszczonych modeli matematycznych można je opisać za pomocą wzorów, a także obliczyć skutki wilgotnościowe i czas dochodzenia obiektu do warunków normalnego użytkowania, kiedy to wilgotność sorpcyjna materiałów budowlanych ustabilizuje się, a skutki mykologiczne można będzie dość łatwo usunąć.

Wstęp
Woda powoduje skutki biologiczne, fizyczne i mechaniczne w całej infrastrukturze budowlanej, ale w okresie powodzi, w wyniku zalania zanieczyszczoną wodą powodziową, wywołuje również poważne skutki chemiczne i biochemiczne. Skład chemiczny wody powodziowej jest bardzo zróżnicowany. Jak wykazały badania doświadczalne, wartość odczynu pH najczęściej waha się w granicach od 6,0 do 7,0, co oznacza słaby stopień agresywności kwasowej. Woda ta jest często wodą o małej twardości, bo znaczna jej część to woda opadowa. Niesie z sobą bardzo liczne związki chemiczne, w tym także duże ilości ścieków miejskich lub przemysłowych czy składników wyrobów rolniczych (kiszonek, gnojowic, nawozów sztucznych). W materiałach mineralnych z dużym udziałem związków wapniowych (najczęściej stosowanych w budownictwie) woda powodziowa wywołać może korozję ługującą, kwasową, węglanową, magnezową, amonową, chlorkową lub siarczanową, stopnia słabego (XA1) lub średniego (XA2). W środowisku gruntowo-wodnym (EC) szczególnie intensywna jest korozja ługująca, węglanowa, amonowa i siarczanowa (Karyś i in., 1998), a w środowisku gazowym (EG) korozja kwasowa, chlorkowa lub węglanowa.

W okresie wysychania obiektów budowlanych niektóre związki chemiczne tracą wodę hydratacyjną, co wywołuje pojawianie się kryształów soli. Produkty te w budownictwie noszą nazwę „wysoleń”. Bardzo często przypominają one wyglądem skutki mikrobiologiczne pojawiające się w postaci grzybów pleśniowych lub porostów. Niekiedy na pierwszy rzut oka trudno je od siebie odróżnić. Do tego celu stosuje się dość prostą analizę identyfikacyjną, ale w przypadkach szczególnych również analizę laboratoryjną. Po powodzi na elementach drewnianych występują grzyby pleśniowe, a w późniejszym okresie, po obniżeniu się wilgotności masowej drewna, grzyby domowe. Drewno zawilgocone może być szybko porażone przez owady – techniczne szkodniki drewna. Na powierzchni ścian i elewacji występują natomiast bakterie, grzyby pleśniowe, glony, porosty, mchy. Częściej również, na zewnątrz budynków w strefie przyziemia, pojawiają się glony i porosty. Ten ostatni problem ma szerszy aspekt, gdyż związany jest również z czystością powietrza atmosferycznego. Sprzyja bowiem temu obniżona wartość odczynu pH powierzchni zewnętrznej ścian i podwyższona zawartość CO₂ w powietrzu. Okazuje się, że ilość SO₂ w powietrzu atmosferycznym w ciągu ostatnich 10 lat znacznie obniżyła się, za to wzrosła ilość CO₂. Dwutlenek węgla przyspiesza karbonatyzację materiałów mineralnych, a tym samym obniża wartość odczynu pH, co sprzyja pojawianiu się glonów i porostów.

Czynniki biologiczne na elewacjach budynków zalanych wodą powodziową
Czynnikami biologicznymi występującymi po powodzi na elewacjach budynków w strefie przyziemia mogą być: bakterie, glony, grzyby, porosty, mchy.

Wszystkie te organizmy potrzebują do wzrostu: podwyższonej wilgotności i w większości tlenu, podłoża zwierającego węgiel, azot, fosfor i wiele innych pierwiastków, ale w śladowych ilościach, a ponadto umiarkowanej temperatury, odczynu pH zbliżonego do wartości obojętnej.

Organizmy żyjące na elewacjach to chemoorganotrofy i chemolitoautotrofy. Organizmy  chemoorganotroficzne, np. grzyby i bakterie potrzebują występującego poza nimi źródła węgla. Mogą uszkodzić podłoże, na którym żyją, ponieważ je zużywają (np. grzyby niszczące drewno), niekiedy jako źródło węgla wystarcza im niewielkie zanieczyszczenie osadzone na chemicznie całkowicie obojętnej powierzchni (np. oddziaływanie grzybów pleśniowych na zabrudzonym tworzywie sztucznym). Na podłożach nieorganicznych występują najczęściej w symbiozie z glonami, tworząc porosty. Grzyby w stosunkowo krótkim czasie mogą całkowicie zniszczyć tylko naturalne substancje organiczne, np. drewno, równocześnie będą w mniejszym stopniu atakować materiały organiczne wchodzące w skład tynków, względnie farb. W momencie pojawienia się grzybni wnikającej w mikropory znajdujące się na powierzchni elewacji dochodzi jedynie do powierzchniowych uszkodzeń. Organizmy chemolitoautotroficzne pobierają energię z promieniowania UV lub w wyniku reakcji oksydacyjno-redukcyjnych. Na elewacjach budynków mogą występować bakterie obydwu rodzajów. Wpływ bakterii chemolitoautotroficznych i chemoorganotroficznych (Ferrobacillus ferrooxidans) na elewacje nie jest duży (Ważny 1970, Ważny 2001, Żakowska i inni 2004).

Inne organizmy autotroficzne, tzw. zielone, np. glony i mchy wykorzystują powierzchnię, na której żyją jedynie jako miejsce zaczepienia i źródło związków nieorganicznych. Syntetyzują składniki organiczne drogą fotosyntezy i wykorzystują azot z powietrza lub ze znajdujących się na powierzchni osadów. Mogą jednak uszkodzić powierzchnię, na której żyją, wydzielając produkty przemiany materii (np. kwasy organiczne) przy jednoczesnym zachodzeniu korozji fizycznej (korozja mrozowa).

Glony występujące na elewacjach wystawione są na działanie ekstremalnych warunków wilgotnościowych. Wahanie temperatury w ciągu 24 godzin wynosi bowiem więcej niż 15oC (powietrza) i więcej niż 30oC (powierzchni elewacji). W przeciwieństwie do grzybów, glony potrzebują do przemiany światła naturalnego. Prowadzi to do powstania w ich komórkach chlorofilu i innych związków powodujących różnorodne zabarwienie, chroniące m.in. przed działaniem słońca. W czasie długotrwałej suszy glony tworzą formy zachowawcze – przetrwalniki. Są one zdolne do rozwoju nawet po wielu latach.

Glony dominują na elewacjach o odczynie obojętnym do lekko zasadowego, a grzyby na podłożu o odczynie lekko kwaśnym. W związku z tym glony są główną przyczyną powstawania przebarwień na elewacjach tynkowanych zaprawami mineralnymi. Często występują w połączeniu z grzybami, pojawiającymi się jednak w drugiej kolejności. Intensywne przebarwienia o barwie zielonej związane są jednak głównie z istnieniem glonów i porostów, bowiem mchy występują przy dużym zawilgoceniu, które niezwykle rzadko występuje na powierzchni elewacji budynków.

O pojawieniu się glonów decydują:

1. ARodzaj elewacji: 85% na ścianach ocieplanych, bez wpływu grubości warstwy izolacyjnej, 15% na ścianach nieocieplanych;
2. Rodzaj tynku i pokrycia: tynk z żywicy syntetycznej – 13%, tynk mineralny – 54%, tynk silikonowy – 10%, tynk krzemianowy – 5%, inne – 18%. Podział według rodzaju stosowanych tynków wskazuje, że intensywność występowania glonów odpowiada udziałowi poszczególnych wyrobów na rynku budowlanym.
3. Rejon występowania. Ponad 50% zarejestrowanych przypadków występowania glonów na elewacji występuje na wsiach i w małych miastach. Jest to związane z mniejszą wysokością budynków i większym obciążeniem elewacji spowodowanym opadami, niższymi temperaturami, dłuższym oddziaływaniem wilgoci, większą ilością obszarów zielonych, a tym samym wyższą wilgotnością powietrza.
4. Fizykochemiczne właściwości powierzchni przegród budowlanych. Stan powierzchni elewacji wywołuje, ze względu na warunki działania wody (porowatość, retencja wody, przepuszczalność pary wodnej) tendencję do przyjmowania brudu, a barwa decyduje z kolei o jej temperaturze. Wpływ na rozwój glonów ma również wartość odczynu pH. Widoczny jest więc wpływ potencjalnej predyspozycji do retencji wody lub zatrzymywania pary wodnej, dlatego współczynnik absorpcji wody przez powierzchnię ściany (w) i opór dyfuzyjny dla pary wodnej (Sd) powinny być możliwie niskie.

W korzystnych warunkach schnięcie materiału budowlanego przebiega samoistnie 10 do 20 razy wolniej niż nawilżanie. Dowodzi to, jak ważne jest dążenie do niedopuszczania do zawilgocenia ścian, względnie do zminimalizowania tego zjawiska.

Mamy do dyspozycji 3 grupy działań zmierzających do usunięcia czynników biologicznych:

• wprowadzenie strefy ochronnej dla elewacji poprzez szerokie zadaszenie (w przypadku niższych budynków unikanie powierzchni poziomych),
• zastosowanie chemicznej ochrony (zastosowanie środków glonobójczych i grzybobójczych) i zredukowanie zjawiska absorpcji wody,
• zminimalizowanie możliwości powstawania punktów rosy i zapewnienie szybkiego wysychania ściany.

Szczegóły zawarte są w tabl.1.


Grzyby pleśniowe jako zagrożenie mikrobiologiczne dla użytkowników budynków
W przypadku powodzi w budynkach dominują grzyby pleśniowe. O dużej ich ilości decyduje łatwość rozprzestrzeniania się, oligotrofizm, zdolność przystosowania się do warunków ekstremalnych oraz bogaty aparat enzymatyczny. Niezwykle skromne wymagania pokarmowe grzybów pleśniowych umożliwiają ich rozwój na powierzchniach ze śladową ilością materii organicznej. Łatwość przystosowania się do warunków daleko odbiegających od optymalnych zapewnia im rozwój nie tylko w niskich temperaturach, ale również na powłokach o nikłej wilgotności. Skutki wywołane nadmiernym rozwojem grzybów-pleśni są natury estetycznej, ekonomicznej, a przede wszystkim zdrowotnej. Zagrożenia zdrowotne wynikają z faktu, że grzyby:

• stanowią podstawową grupę alergenów inhalacyjnych,
• wytwarzają mykotoksyny,
• wydzielają do otoczenia związki lotne, a niektóre są silnie aromatyczne i szkodliwe dla ludzi.

Liczne alergeny grzybów pleśniowych wyizolowano zarówno z zarodników, jak i z grzybni. Są to przeważnie białka o niskiej masie cząsteczkowej. Reakcje alergiczne wywołują także enzymy grzybów pleśniowych, np. ?-amylaza czy fosfataza, wprowadzane do organizmu drogą pokarmową (Ważny 1970). O podatności na alergie układu oddechowego decyduje udział frakcji respirabilnej zawartej w powietrzu. Frakcję tę tworzą cząstki o średnicy < 5 ?m, do których należą zarodniki grzybów pleśniowych.

Toksyny wytwarzane przez grzyby pleśniowe są produkowane przez grzybnię i magazynowane w podłożu oraz w konidiach. Podstawowe właściwości mykotoksyn to: mutagenność, teratogenność, kancerogenność, dermatotoksyczność, hepatotoksyczność, nefrotoksyczność, neurotoksyczność. W organizmie hamują one syntezę białek, zaburzają aktywność enzymów, zmniejszają krzepliwość krwi, osłabiają naturalną odporność antynowotworową oraz powodują ciągłe uczucie zmęczenia.

Mykotoksyny dostają się do organizmu człowieka drogą pokarmową lub inhalacyjną wraz z konidiami. Ta ostatnia możliwość jest najbardziej niebezpieczna, ponieważ toksyna może działać na makrofagi w tkankach płucnych, niszcząc je i czyniąc ten organ podatnym na inwazję innych czynników chorobotwórczych. Mykotoksyny nie mają właściwości antygenowych, nie wzbudzają więc reakcji obronnej systemu immunologicznego. Skutki mogą być opóźnione w czasie i zróżnicowane w zależności od polimorfizmu genetycznego. Pomimo wysokiej szkodliwości mykotoksyn, wynikającej z tworzenia adduktów z DNA, powodujących zakłócenia w syntezie białek i sprzyjających, np. tworzeniu komórek rakowych, to jednak objawy chorobowe nie muszą występować w każdym organizmie. Najważniejsze mykotoksyny produkowane przez grzyby pleśniowe występujące w środowisku człowieka to: aflatoksyna B1, ochratoksyna A, patulina, sterigmatocystyna, toksyna T-2, zearalenon (hormon).

dr inż. Mariusz Książek
Autor jest pracownikiem naukowym i dydaktycznym Instytutu Budownictwa Politechniki Wrocławskiej.
Pełni funkcję Sekretarza Generalnego Polskiego Stowarzyszenia Mykologów Budownictwa we Wrocławiu


CZYTAJ WIĘCEJ

Kurs mykologiczno-budowlany
Ekspertyza budowlano-mykologiczna robót remontowych dachu i kominów
Opracowanie mykologiczne zabytkowej więźby dachowej, cz 1. Uwagi

---