Плотины под микроскопом
Уникальная работа по теме «Исследование влияния биологической коррозии на бетонные поверхности ГТС» проводится специалистами лаборатории «Долговечность бетонных и железобетонных сооружений и их конструктивных элементов» ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. К настоящему моменту завершен ее основной этап, включающий в себя как натурную работу на объектах, так и лабораторные исследования. Специалисты обследовали плотины, выявили места концентрации микроорганизмов и определили виды биообрастателей, оказывающих воздействие на конструктивные материалы. На основе этих данных составляются технические рекомендации по снижению степени обрастания поверхностей конструкций ГТС.
– После ввода в эксплуатацию гидротехнических объектов со временем отмечается изменение внешнего вида поверхности конструкций, – рассказывает заведующая лабораторией Инга Царовцева. – На бетонных и железобетонных конструкциях появляются пленки черного, зеленого и охристого цветов, со временем отмечается рост лишайника, мха, травянистых растений, а в дальнейшем появляются и древесные растения. Как влияют происходящие процессы колонизации бетонных и железобетонных поверхностей различными организмами на ГТС? Опасны ли они для сооружений? Это мы и выясняем.
Для ответа на эти вопросы специалисты лаборатории разработали собственные методики, которые являются уникальными как в России, так и за рубежом. К настоящему моменту объектами исследований стали Саяно-Шушенская, Бурейская и Усть-Илимская ГЭС.
За образцами биоматериалов сотрудники выезжают на объекты. Отбор проб проводится стерильным инструментом в стерильные флаконы, их в короткие сроки транспортируют в лабораторию при температуре не выше +4° С, что позволяет сохранить изначальный состав так называемого «микробного сообщества». В лаборатории проводят специализированные исследования с применением как высокотехнологичных (например, определение тотальной ДНК), так и классических микробиологических методов (из пробы выделяют живые формы микроорганизмов). Проводимые исследования позволяют определить состав микробного сообщества, сформировавшегося на ГТС. Так, специалисты лаборатории выяснили, что на низовых гранях ГТС образуются весьма устойчивые биопленки, состоящие из различных микроорганизмов. Образование биопленок на поверхности конструкционных материалов происходит очень быстро, пик их развития приходится на летний период.
Инкубация микроорганизмов в термостате.
– Пористая поверхность бетона, наличие влаги и света – достаточное условие для образования биопленок из фототрофных микроорганизмов, а там, где появляются микроорганизмы, начинает активно формироваться и более сложно организованная жизнь, – поясняет Инга Царовцева. – В процессе своей жизнедеятельности микроорганизмы выделяют во внешнюю среду различные кислоты, ферменты, которые нарушают поверхностный слой материала и способствуют химическому и физическому выветриванию бетонного камня. А далее в эти процессы включаются высшие растения, и скорость биодеградации материала увеличивается.
Задача исследователей – не только определить, что за «жизнь» обитает на ГТС, но и на основе этих данных предложить способы очистки и борьбы с микроразрушителями. Для этого проведен следующий цикл испытаний: ученые тестируют различные смеси «мягких» биоцидов – специальных веществ, которые подавляют разрастание биопленок и при этом не наносят вреда окружающей среде. Необходимо подобрать оптимальный состав, который позволит замедлить скорость обрастания поверхностей низовой грани ГТС, а как следствие – и сократить затраты на ремонтные работы. Специалисты лаборатории уже дали свои предложения по трем исследуемым станциям. В дальнейшем работа по мониторингу биообрастаний на гидротехнических объектах продолжится. Важным направлением станет разработка соответствующей нормативной базы, которая позволит учитывать воздействие биологического фактора на всех этапах жизни сооружений – проектирование, строительство и эксплуатация.