典型海洋科考船霉菌腐蝕環境調查—以“向陽紅10”為例

劉士棟,張川

（國家海洋標準計量中心,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出來會隨空氣四處漂浮，因此在日常的環境中一般存在有霉菌孢子。霉菌孢子具有良好耐受外界環境的機制，在遇到合適的生長環境時便會生長繁殖。霉菌的生長必須要有合適的溫度、濕度和營養物質。一般認為在溫度20～35 ℃, 相對濕度75～95 %的環境下，霉菌可出現大量的繁殖現象。霉菌在生長中需要碳、氮、鉀、磷、硫、鎂等營養物質，而這些營養物質在橡膠、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]。霉菌的腐蝕是一個復雜的過程，涉及生物化學、界面化學等多學科領域，主要包括霉菌對材料的蝕食、代謝產物對界面的腐蝕以及由此引發的連續腐蝕過程。霉菌對儀器造成的失效模式主要包括菌絲在表面的生長會造成回路常數改變、絕緣電阻降低；表面的侵蝕造成材料裂紋、應力改變等；霉菌腐蝕還易引起絕緣電阻降低、形成開路等；霉菌的生長也會使設備界面吸濕性加強，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用范圍的擴展，越來越多的新式制造工藝、設計工藝和新材料應用到產品的研制及生產當中，這就對產品的防霉性能提出了更高的要求。從統計數據來看，霉菌生長引起的失效是功能性失效最主要的因素之一[3]。霉菌試驗是環境試驗的一種，通過在實驗室中人為創造出材料易感霉菌環境來評價材料或儀器設備在霉菌環境中的適應性和可靠性。

海洋科考船是海洋調查和海洋科考的重要場所?？瓶即嫌写罅康暮Ｑ罂瓶荚O備，如CTD、海流計、ADCP等。海洋科考船幾乎全年處于高濕的環境中，船體中的霉菌大量增殖。科考船所處的海洋環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境中，該船具有典型的海洋科考船環境，查明其霉菌環境具有重要參考意義。本次調查主要選取“向陽紅10”船空氣流通較差場所、儀器設備使用和貯存場所，主要包括生化實驗室、地球物理實驗室、儀器設備貯存室、后甲板底艙等。通過對“向陽紅10”科考船的霉菌進行采樣、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計及霉菌試驗提供參考。

1 培養基

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

2 采樣方法及培養鑒定方法

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，然后蓋好進行密封處理，放入冰箱中冷藏。在實驗室采用劃線分離法進行菌種的分離培養和鑒定[4]。

2.1.2 固體樣

選取在明顯霉腐環境中的線纜、纖維制品、塑料制品等小塊樣固體，然后將樣品放入培養皿或試管中；對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行輕輕擦拭，然后同樣在培養基表面進行擦拭或涂抹，最后進行密封處理，放入冰箱中冷藏，帶回實驗室進行倒置培養和分離鑒定[4]。

2.2 培養及鑒定方法

2.2.1 霉菌的培養方法

2.2.1.1 固體樣品上霉菌的分離及培養方法

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行稀釋。用吸管吸取霉菌孢子懸浮液滴到培養皿中的培養基上，涂抹均勻后將培養皿放置于溫度為25～30 ℃，相對濕度為90～98 %的霉菌培養箱中，倒置培養1～3周。

2.2.1.2 空氣樣品中霉菌的分離及培養方法

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

2.2.2 鑒定與優勢種群的確定

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

3 鑒定結果與討論

3.1 采集的部分樣品示例

圖1為采集的天線體、紡織品、線纜和橡膠管形態圖。

3.2 各菌屬鑒定與統計結果

本次調查共采集線纜等固體樣品及空氣樣105個，其中固體樣品45個，空氣樣品60個。將霉菌培養條件設置為溫度為25～30 ℃，相對濕度為90～98 %，一般在1～3周內長成較為明顯且形態良好的菌落。霉菌的鑒定一般結合菌落形態、菌株的顯微形態和孢子形態等[5]，各類樣品及培養基的菌屬鑒定統計結果見表1、表2和表3。

圖1 采集到的樣品圖

表1 不同培養基菌屬類別和數量

表2 固體樣中菌屬名稱及數量

表3 空氣樣中菌屬名稱及數量

3.3 結果討論

本次調查，“向陽紅10”船上取得的樣品共鑒定出菌落數479個，分屬12個屬。固體樣品上共采集菌落數344個，分屬12個屬，其中曲霉屬（161個）、青霉屬（126個）為顯著的優勢種屬。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系?？諝鈽悠飞瞎膊杉鋽?35個，分屬7個屬，優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腐蝕菌種，可對紙質品、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、紙張等多種材質上生長，從而造成這些材質的腐蝕。鏈格孢屬在可查到的霉菌試驗標準中較少提及，因此，鏈格孢霉可以考慮作為海洋儀器霉菌試驗中的添加菌種。從結果可以看出科考船上的霉菌群落環境復雜、種類繁多，優勢種屬為曲霉屬和青霉屬，這兩種菌屬在陸地環境中也大量存在，可見這兩種菌屬的適應環境的能力較強，并且這兩種菌屬會造成多種材料的霉腐。

4 小結

海洋環境與陸地環境相比，具有高濕、高鹽的特點。但高鹽環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域，霉腐氣味較重,說明霉菌滋生嚴重。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計中更多的注重濕熱和鹽霧的防護，對于霉菌的防護意識較差。因此，首先應當在產品的選材、結構設計等方面加強防霉菌的考量，在海洋儀器的研制、生產階段應當重視霉菌試驗的篩選作用；其次，船舶環境是一個重油污環境，雖然儀器的材料本身防霉效果良好，但是在船舶環境中表面易沾染油污，仍然會造成霉菌的滋生，這也是在儀器的設計、試驗中應當考慮的。