БИОЦИДЫ ДЛЯ ДРЕВЕСИНЫ

ДРЕВЕСИНА 

Древесина наряду с металлами и силикатными материалами (бетон, кирпич) составляет группу самых распространенных мате­риалов, применяемых человеком. Ежегодно в нашей стране заготав­ливается около 200 млн. м³ деловой древесины. Расход древесины в строительстве в 2 раза превышает то объему расход сборного желе­зобетона. Однако в отличие от металлов и силикатных материалов, являющихся неорганическими веществами, древесина, будучи орга­ническим материалом природного происхождения, служит источни­ком углеродного питания для многих живых организмов.
Утилизи­рующие древесину организмы являются источником биоповрежде­ний деловой древесины, деревянных построек, мебели и других изделий из древесины.
Ни одно деревянное строение или изделие не может избежать поражения биологическими агентами и реже — огнем.

Основными агентами биоповреждений древесины являются раз­вивающиеся на древесине грибы (деревонаселяющие грибы), насе­комые и некоторые гидробионты. В умеренных широтах на долю поражений грибами приходится около 90% всех биоповреждений древесины. Биоповреждение древесины происходит в основном в результате использования грибами и насекомыми в качестве источ­ника питания целлюлозы, лигнина и других компонентов. Бактерии по сравнению с грибами и насекомыми, непосредственно разрушаю­щими волокна древесины, причиняют меньший ущерб и оказывают косвенное повреждающее действие.

Деревонаселяющие грибы играют важную роль в углеродном цикле биосферы. Они участвуют в разложении сотен миллионов тонн углеводных и других углеводородных соединений древесины с образованием углекислоты и воды. Вместе с тем деренонаселяющие грибы, повреждающие живые деревья и разрушающие древесные материалы и изделия из них, перестают считаться полезными и тре­буют применения эффективных мер защиты от них. Различные породы древесины имеют не только неодинаковый химический состав, но и различаются по структуре и прочности во­локон, плотности древесины и другим свойствам, которые оказыва­ют влияние на биостойкость. Среди пород древесины выделяют группы биостойкие, средней стойкости, малостойкие и небиостойкие. К биостойким относят сосну, ясень, ядро лиственницы и дуба; к среднестойким — ель, кедр, пихту, заболонь лиственницы, ядро бе­резы; к малостойким — вяз, клен, заболонь березы и дуба; к нестой­ким— осину, липу и ольху. Чем выше естественная биостойкость, тем меньше требуется дополнительной химической защиты. Биоповреждения древесины, как правило, сочетаются со старе­нием под действием погодных факторов, механических или других эксплуатационных нагрузок. Под влиянием периодических увлаж­нений, смены температуры, солнечного света и других факторов происходит разрыхление волокон поверхностного слоя древесины, повышение ворсистости (мацерация). Здесь скапливаются влага и пыль и создаются условия, благоприятные для развития спор гри­бов, вызывающих умеренную гниль. Со временем в более глубоких слоях развиваются грибы — возбудители сплошной гнили. Поражен­ная гнилью древесина легче впитывает воду. Имеющиеся трещины за счет усадки древесины расширяются. Замерзающая в трещинах вода усиливает разрушения, появляются сколы и осыпи заболони. Более уязвимой становится ядро древесины. В зависимости от характера и условий эксплуатации различают медленный (хронический) и быстрый (острый) тип биоповреждений древесины. К медленному типу относятся случаи биоповреждений древесины, находящейся в контакте с атмосферой (кровля и стены домов, настилы, платформы и т. п.), и в более тяжелых условиях — в контакте с почвой (опорные столбы, сваи, нижние венцы домов и и.т. п.). При условии отсутствия конструктивных погрешностей и при правильной эксплуатации такие повреждения могут длиться десятки лет. Случаи быстрых биоповреждений древесины происхо­дят, как правило, в результате строительных и конструкционных ошибок и нарушений правил эксплуатации, например плохой гидро­изоляции от грунта, недостаточной вентиляции подполья, неисправ­ностей водостоков, протечек кровли и др. Источники биоповреждений древесины. Среди грибов, вызываю­щих биоповреждения древесины, выделяют три основные группы: грибы поверхностной плесени (плесневые), деревоокрашивающие и дереворазрушающие. Грибы поверхностной плесени поселяются преимущественно на сырых бревнах, пиломатериалах, а также на различных загрязне­ниях древесины. Появление налета плесени — один из первых при­знаков, свидетельствующих о нарушении условий хранения или эксплуатации древесины и изделий из нее. Поверхностные плесени разрушают обычно паренхимные ткани заболони. Грибы родов Trichoderma, Cladosporium, Penicillium вызывают зеленоватое ок­рашивание различных оттенков, другие вызывают появление чер­ных пятен — Аsреrgillus, Alternaria. Деревоокрашивающие грибы развиваются часто на древесине при замедленной сушке. Они поражают пиломатериалы, конструк­ции, деревянную тару, окрашивают древесину в разные цвета. Од­ной из распространенных является синяя окраска (грибы «сине­вы»), встречаются также желтая, оранжевая, коричневая и другая окраски. Деревоокрашивающие грибы имеют много общего с по­верхностными плесенями. Как ,и плесневые грибы, они являются первичными заселяющими древесину сапрофитными организмами, используют преимущественно запасы питательных веществ древе­сины и в меньшей мере ее структурные элементы, от которых за­висят механические свойства древесины. В отличие от плесневых грибов деревоокрашивающие грибы глубоко проникают в забо­лонь древесины, вызывают глубокое окрашивание ее за счет пиг­мента, находящегося в гифах, и метаболитов, выделяемых мице­лием. Наибольший ущерб древесине причиняют дереворазрушающие грибы, большинство из которых принадлежит к классу базидиомицетов. К их числу относятся домовые грибы родов Serpula, Coniophora, Corilus, Fomitopsis, почвенные грибы родов Serpula, Corilus и др., атмосферные грибы Gloeophyllum, Fomitopsis и аэроводные грибы Cheaetomium, Coniothecium, Сеratocystys и др. Дереворазрушающие грибы разрушают структурные компоненты—клеточные стенки древесины. Они поражают живую древесину, влажные и сырые древесные материалы и изделия из них. Среди них имеются виды, лучше усваивающие целлюлозу, и виды, которые усваивают и целлюлозу, и лигнин, и гемицеллюлозу. Домовые грибы быстро развиваются в непроветриваемых под­валах отапливаемых построек, в местах протечек и т. п. Почвенные дереворазрушающие грибы вызывают разрушения деревянных те­леграфных и других столбов, свай и опор мостов, шпал, деревоземляных сооружений, длительно находящихся в условиях 'повышенной влажности. Аэроводные дереворазрушающие грибы вызывают гние­ние изделий и сооружений из древесины, систематически орошаемых водой, например оросителей градирен; кровли. Среди поражений древесины, вызываемых дереворазрушающими грибами, по окраске и характеру выделяют три типа гнили: белую, бурую и мягкую (умеренную). Грибы белой гнили разрушают преж­де всего лигнин древесины, оставляя целлюлозу и участки твердой древесины. Грибы бурой гнили предпочитают целлюлозу, оставляя бурые участки древесины, которые от прикосновения легко рассы­паются в порошок. Бурая гниль бывает причиной разрушений дере­вянных конструкций и сооружений. Мягкую гниль вызывают грибы, относящиеся к классу аскомицетов и несовершенных грибов. Имеется еще один тип биоповреждений древесины — ковровая гниль: мелкие очаги слабых разрушений древесины при таком типе гниения образуют на поперечном разрезе вид пестрого ковра из чередующихся серых, синеватых, коричневых и желтых пятен, Дре­весина, пораженная гнилью этого типа, легко проницаема для воды и при затяжных дождях может увлажняться на всю глубину.  Помимо дереворазрушающих и других грибов повреждения дре­весины вызывают насекомые. Хотя в целом ущерб, причиняемый древесине насекомыми, меньше, чем ущерб от грибов, в отдельных случаях и в некоторых районах жуки, и особенно термиты, настоль­ко опасны, что требуют применения специальных мер защиты. Защита от биоповреждений древесины, деревянных конструкций, сооружений и изделий осуществляется комплексно, включая меро­приятия по профилактике биоповреждений путем предотвращения увлажнения древесины (обеспечение вентиляции, эффективной гид­роизоляции), рационального использования ее природных защит­ных свойств путем подбора соответствующих пород и разработки оптимальных конструктивных решений и, наконец, применения хи­мических средств защиты — биоцидов (в практике защиты древе­сины их называют антисептиками). Химическая защита древесины от биоповреждений осуществля­ется в случаях применения древесины в наиболее жестких условиях, например постоянного или периодического контакта с почвой, влаж­ной атмосферой и водой. Обработке биоцидами должно подвергать­ся около 5—10% всей потребляемой в промышленных целях и строи­тельстве древесины. В результате в несколько раз увеличивается срок службы изделий и сооружений. Так, например, при правиль­ном применении антисептирования древесины срок службы стан­дартных деревянных домов может в среднем увеличиться с 15 до 50 лет, шпал — с 10 до 25 лет, столбов и опор линий электропере­дачи и связи — с 12 до 50 лет, деревянных мостов и гидросооруже­ний— с 10 до 40 лет, кузовов грузовых автомобилей и товарных железнодорожных вагонов —  с 5 до 20 лет. Методы защитной обработки древесины от биоповреждений ос­нованы на пропитке древесины жидкими антисептиками или их растворами. Существует много способов защитной пропитки дре­весины антисептиками, которые можно свести в две группы — про­питка путем погружения древесины в раствор, либо поверхностная обработка распылением антисептика, нанесением кистью и т. п. При погружении древесины в жидкий антисептик или в раствор твердого антисептика происходит проникновение антисептика в поры, трещины и щели. Плотную древесину с мелкими порами предварительно накалывают на специальных станках для увели­чения поглощения антисептика. Пропитку осуществляют в ван­нах, заполненных раствором антисептика, в котором выдержива­ют древесину в течение заданного времени (от нескольких минут до нескольких суток). Более глубокую пропитку и лучшую защиту обеспечивает пропитка горячим растворителем, а затем холодным раствором антисептика. Защищаемое изделие вначале выдержива­ют в ванне с горячим растворителем. При нагревании находящийся в трещинах и порах древесины воздух расширяется и частично вы­ходит. После этого горячий растворитель сливают и ванну заполня­ют холодным раствором антисептика, который глубоко проникает в поры благодаря вакууму, создающемуся в порах в результате сжатия воздуха при охлаждении. Для повышения глубины пропитки антисептиками вакуумирование древесины проводят в специальных автоклавах. После вакуумирования в автоклав подают под давлением холодный или горячий раствор антисептика. Пропитка древесины в автоклавах под давле­нием, несмотря на сложность процесса и дороговизну оборудования, широко применяется в промышленных масштабах. При отсутствии сложного оборудования и в некоторых случаях в полевых или других условиях можно применять более простые способы поверхностной обработки древесины антисептиками. Рас­творы наносят кистями или распылителями, пропитывают с помо­щью пористого носителя из подставных ванн и другими приемами. Эффективность таких упрощенных способов защиты была показа­на на примерах защиты от гниения древних уникальных памятни­ков деревянной архитектуры и зодчества в Кижах и в других местах.