Зменшення біогенного впливу на бетон у приміщенні свинарника за рахунок використання дезінфікуючих засобів
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.263310Ключові слова:
біодеструкція будівельних матеріалів, термопрограмована мас-спектрометрія, мікроміценти, карбонати, цитрат кальціюАнотація
Об’єктом дослідження є закономірність зміни біогенного руйнівного впливу мікроорганізмів на бетонні конструктивні елементи тваринницьких приміщень за рахунок використання оригінальної рідкофазової суміші дезінфектанту на основі альдегіду та поверхнево-активної речовини.
Мікроорганізми використовують будівельні матеріали як субстрат для росту та харчування, а також виробляють лимонну кислоту, яка призводять до зміни складу та морфології гідратних новоутворень цементу.
Встановлений склад мікрофлори свинарника, та визначена мінімальна 1 % концентрація дезінфектанту на основі глютарового альдегіду та дидецилдиметиламонію хлориду. Методом TPD MS доведено зменшення інтенсивності виділення двоокису вуглецю (СО2) у зразках бетону під час нагрівання зразку до 900 °С, порівняно до контрольного неушкодженого корозією зразка. Електронна мікроскопія зразків бетону показує наявність деструктивних змін та колоній мікроміцетів. Встановлено, що у контрольному зразку бетону, який зберіг цілісність та не підданий корозії при нагріванні до температури 600 °С інтенсивно вивільнялись кальцити. Електронна мікроскопія підтверджує збереження однорідної структури бетону.
Використання дезінфектанту на основі глютарового альдегіду та дидецилдиметиламонію хлориду у концентрації 1 % руйнує колонії мікроміцетів; у 2 % – оболонку мікроорганізмів та у 3 % – біоплівку. Обробка бетону дезінфектантом у концентрації 3 % знищує мікроорганізми Aspergillus fumigatus та Penicillium oxalicum, гальмує процес біологічної корозії бетону та зміцнює структуру бетону.
Результати проведеного експерименту можна приміняти для гальмування корозії бетону та подовження терміну експлуатації будівельних конструкцій виконаних з бетону за рахунок використання дезінфектанту на основі альдегіду та дидецилдиметиламонію хлориду у концентрації 3 %
Посилання
- Jiang, G., Zhou, M., Chiu, T. H., Sun, X., Keller, J., Bond, P. L. (2016). Wastewater-Enhanced Microbial Corrosion of Concrete Sewers. Environmental Science & Technology, 50 (15), 8084–8092. doi: https://doi.org/10.1021/acs.est.6b02093
- Wells, T., Melchers, R. E. (2014). An observation-based model for corrosion of concrete sewers under aggressive conditions. Cement and Concrete Research, 61-62, 1–10. doi: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2014.03.013
- Glibert, P. M. (2020). From hogs to HABs: impacts of industrial farming in the US on nitrogen and phosphorus and greenhouse gas pollution. Biogeochemistry, 150 (2), 139–180. doi: https://doi.org/10.1007/s10533-020-00691-6
- Wei, S., Jiang, Z., Liu, H., Zhou, D., Sanchez-Silva, M. (2014). Microbiologically induced deterioration of concrete: a review. Brazilian journal of microbiology, 44 (4), 1001–1007. doi: https://doi.org/10.1590/s1517-83822014005000006
- Shkromada, O., Fotina, T., Petrov, R., Nagorna, L., Bordun, O., Barun, M. et. al. (2021). Development of a method of protection of concrete floors of animal buildings from corrosion at the expense of using dry disinfectants. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (6 (112)), 33–40. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.236977
- Wang, Z., Zhu, Z., Sun, X., Wang, X. (2017). Deterioration of fracture toughness of concrete under acid rain environment. Engineering Failure Analysis, 77, 76–84. doi: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2017.02.013
- Engelbrecht, K., Ambrose, D., Sifuentes, L., Gerba, C., Weart, I., Koenig, D. (2013). Decreased activity of commercially available disinfectants containing quaternary ammonium compounds when exposed to cotton towels. American Journal of Infection Control, 41 (10), 908–911. doi: https://doi.org/10.1016/j.ajic.2013.01.017
- Vereshchagin, A. N., Frolov, N. A., Egorova, K. S., Seitkalieva, M. M., Ananikov, V. P. (2021). Quaternary Ammonium Compounds (QACs) and Ionic Liquids (ILs) as Biocides: From Simple Antiseptics to Tunable Antimicrobials. International Journal of Molecular Sciences, 22 (13), 6793. doi: https://doi.org/10.3390/ijms22136793
- Gerba, C. P. (2015). Quaternary ammonium biocides: efficacy in application. Applied and environmental microbiology, 81 (2), 464–469. doi: https://doi.org/10.1128/aem.02633-14
- Vikram, A., Bomberger, J. M., Bibby, K. J. (2015). Efflux as a Glutaraldehyde Resistance Mechanism in Pseudomonas fluorescens and Pseudomonas aeruginosa Biofilms. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 59 (6), 3433–3440. doi: https://doi.org/10.1128/aac.05152-14
- Hilal, A. A. (2016). Microstructure of Concrete. High Performance Concrete Technology and Applications. doi: https://doi.org/10.5772/64574
- Roghanian, N., Banthia, N. (2019). Development of a sustainable coating and repair material to prevent bio-corrosion in concrete sewer and waste-water pipes. Cement and Concrete Composites, 100, 99–107. doi: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2019.03.026
- Justs, J., Bajare, D., Korjakins, A., Mezinskis, G., Locs, J., Bumanis, G. (2013). Microstructural Investigations of Ultra-High Performance Concrete Obtained by Pressure Application within the First 24 Hours of Hardening. Construction Science, 14. doi: https://doi.org/10.2478/cons-2013-0008
- Merachtsaki, D., Fytianos, G., Papastergiadis, E., Samaras, P., Yiannoulakis, H., Zouboulis, A. (2020). Properties and Performance of Novel Mg(OH)2-Based Coatings for Corrosion Mitigation in Concrete Sewer Pipes. Materials, 13 (22), 5291. doi: https://doi.org/10.3390/ma13225291
- Lim, C.-H., Chung, Y.-H. (2014). Effects of Didecyldimethylammonium Chloride on Sprague-Dawley Rats after Two Weeks of Inhalation Exposure. Toxicological Research, 30 (3), 205–210. doi: https://doi.org/10.5487/tr.2014.30.3.205
- Frolov, N., Detusheva, E., Fursova, N., Ostashevskaya, I., Vereshchagin, A. (2022). Microbiological Evaluation of Novel Bis-Quaternary Ammonium Compounds: Clinical Strains, Biofilms, and Resistance Study. Pharmaceuticals, 15 (5), 514. doi: https://doi.org/10.3390/ph15050514
- Fox, L. J., Kelly, P. P., Humphreys, G. J., Waigh, T. A., Lu, J. R., McBain, A. J. (2021). Assessing the risk of resistance to cationic biocides incorporating realism-based and biophysical approaches. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 49 (1). doi: https://doi.org/10.1093/jimb/kuab074
- Inácio, Â. S., Domingues, N. S., Nunes, A., Martins, P. T., Moreno, M. J., Estronca, L. M. et. al. (2015). Quaternary ammonium surfactant structure determines selective toxicity towards bacteria: mechanisms of action and clinical implications in antibacterial prophylaxis. Journal of Antimicrobial Chemotherapy, 71 (3), 641–654. doi: https://doi.org/10.1093/jac/dkv405
- Maertens, H., De Reu, K., Meyer, E., Van Coillie, E., Dewulf, J. (2019). Limited association between disinfectant use and either antibiotic or disinfectant susceptibility of Escherichia coli in both poultry and pig husbandry. BMC Veterinary Research, 15 (1). doi: https://doi.org/10.1186/s12917-019-2044-0
- Suphaphimol, N., Suwannarach, N., Purahong, W., Jaikang, C., Pengpat, K., Semakul, N. et. al. (2022). Identification of Microorganisms Dwelling on the 19th Century Lanna Mural Paintings from Northern Thailand Using Culture-Dependent and -Independent Approaches. Biology, 11 (2), 228. doi: https://doi.org/10.3390/biology11020228
- Garkavenko, T. O., Gorbatyuk, O. I., Kozytska, T. G., Anriashchuk, V. O., Garkavenko, V. M., Dybkova, S. M., Azirkina, I. M. (2021). Methodical recommendations for determining the sensitivity of microorganisms to antibacterial drugs. Kншм: DNDILVSE, 101.
- Murphy, C. J., Ardy Nugroho, F. A., Härelind, H., Hellberg, L., Langhammer, C. (2020). Plasmonic Temperature-Programmed Desorption. Nano Letters, 21 (1), 353–359. doi: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c03733
- Kulik, T. V. (2011). Use of TPD–MS and Linear Free Energy Relationships for Assessing the Reactivity of Aliphatic Carboxylic Acids on a Silica Surface. The Journal of Physical Chemistry C, 116 (1), 570–580. doi: https://doi.org/10.1021/jp204266c
- Bozhokin, M. S., Bozhkova, S. A., Rubel, A. A., Sopova, J. V., Nashchekina, Y. A., Bildyug, N. B., Khotin, M. G. (2021). Specificities of Scanning Electron Microscopy and Histological Methods in Assessing Cell-Engineered Construct Effectiveness for the Recovery of Hyaline Cartilage. Methods and protocols, 4 (4), 77. doi: https://doi.org/10.3390/mps4040077
- Shkromada, O., Paliy, A., Nechyporenko, O., Naumenko, O., Nechyporenko, V., Burlaka, O. et. al. (2019). Improvement of functional performance of concrete in livestock buildings through the use of complex admixtures. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (6 (101)), 14–23. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.179177
- Buffet-Bataillon, S., Tattevin, P., Bonnaure-Mallet, M., Jolivet-Gougeon, A. (2012). Emergence of resistance to antibacterial agents: the role of quaternary ammonium compounds – a critical review. International Journal of Antimicrobial Agents, 39 (5), 381–389. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2012.01.011
- Shkromada, O., Ivchenko, V., Chivanov, V., Tsyhanenko, L., Tsyhanenko, H., Moskalenko, V. et. al. (2021). Defining patterns in the influence exerted by the interelated biochemical corrosion on concrete building structures under the conditions of a chemical enterprise. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (6 (110)), 52–60. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.226587
- Bordunova, O. G., Samokhina, Ye. A., Dolbanosova, R. V., Patreva, L. S., Cherniy, N. V., Chekh, O. O. et. al. (2021). Physico-Geometric Approach to the Processes of Thermal Decomposition of the Guinea Fowl (Numida meleagris) Eggshell’s Bionanocomposites. 2021 IEEE 11th International Conference Nanomaterials: Applications & Properties (NAP). doi: https://doi.org/10.1109/nap51885.2021.9568520
- Yakovleva, G., Sagadeev, E., Stroganov, V., Kozlova, O., Okunev, R., Ilinskaya, O. (2018). Metabolic Activity of Micromycetes Affecting Urban Concrete Constructions. The Scientific World Journal, 2018, 8360287. doi: https://doi.org/10.1155/2018/8360287
- Chesnokova, T., Loginova, S. A., Kiselev, V. A. (2018). Analysis of the impact of biological corrosion of different duration on concrete. Sovremennye naukoemkie tekhnologii. Regional'noe prilozhenie, 2 (54), 98–101. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-vozdeystviya-biologicheskoy-korrozii-razlichnoy-dlitelnosti-na-beton/viewer
- Modenez, I. A., Sastre, D. E., Moraes, F. C., Marques Netto, C. (2018). Influence of Glutaraldehyde Cross-Linking Modes on the Recyclability of Immobilized Lipase B from Candida antarctica for Transesterification of Soy Bean Oil. Molecules, 23 (9), 2230. doi: https://doi.org/10.3390/molecules23092230
- Wales, A. D., Davies, R. H. (2021). Disinfection to control African swine fever virus: a UK perspective. Journal of Medical Microbiology, 70 (9), 001410. doi: https://doi.org/10.1099/jmm.0.001410
- Ogarkov, B. N., Bukovskaya, N. E., Ogarkova, G. R., Samusenok, L. V. (2013). The specificity of biocides impact of on the microbial causative agents of porous building materials biodamage. Izvestiya Irkutskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Biologiya. Ekologiya, 6 (2), 144–152. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/o-spetsifichnosti-deystviya-biotsidov-na-mikroorganizmy-vyzyvayuschie-biopovrezhdeniya-poristyh-stroitelnyh-materialov/viewer
- Analysis of quaternary ammonium compounds (QACs) in fruits and vegetables using QuEChERS and LC-MS/MS (2016). EU Reference Laboratory for Pesticides Requiring Single Residue Methods. Available at: https://www.eurl-pesticides.eu/userfiles/file/EurlSRM/EurlSRM_meth_QAC_ShortMethod.pdf
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Oksana Shkromada, Tatiana Fotina, Yevheniia Dudnyk, Roman Petrov, Viktoriya Levytska, Vadym Chivanov, Nadiya Bogatko, Alina Pikhtirova, Olexandr Bordun
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
