典型海洋科考船霉菌腐蚀环境调查—以“向阳红10”为例

刘士栋,张川

（国家海洋标准计量中心,天津 300112）

霉菌属于真菌，其种类繁多[1]，包括真菌门中的子囊菌纲、藻状菌纲、不完全菌纲等。霉菌的传播主要是孢子,其大小肉眼难以观察。霉菌孢子从孢囊中散发出来会随空气四处漂浮，因此在日常的环境中一般存在有霉菌孢子。霉菌孢子具有良好耐受外界环境的机制，在遇到合适的生长环境时便会生长繁殖。霉菌的生长必须要有合适的温度、湿度和营养物质。一般认为在温度20～35 ℃, 相对湿度75～95 %的环境下，霉菌可出现大量的繁殖现象。霉菌在生长中需要碳、氮、钾、磷、硫、镁等营养物质，而这些营养物质在橡胶、皮革、纤维材料等中大量存在，这也是霉菌易造成材料破坏的原因所在[2]。霉菌的腐蚀是一个复杂的过程，涉及生物化学、界面化学等多学科领域，主要包括霉菌对材料的蚀食、代谢产物对界面的腐蚀以及由此引发的连续腐蚀过程。霉菌对仪器造成的失效模式主要包括菌丝在表面的生长会造成回路常数改变、绝缘电阻降低；表面的侵蚀造成材料裂纹、应力改变等；霉菌腐蚀还易引起绝缘电阻降低、形成开路等；霉菌的生长也会使设备界面吸湿性加强，降低性能；此外，霉菌还容易引起人体审美上的不适等。由此可见，霉菌能引起材料性能的改变，影响仪器的功能。特别是随着海洋仪器种类的增多和应用范围的扩展，越来越多的新式制造工艺、设计工艺和新材料应用到产品的研制及生产当中，这就对产品的防霉性能提出了更高的要求。从统计数据来看，霉菌生长引起的失效是功能性失效最主要的因素之一[3]。霉菌试验是环境试验的一种，通过在实验室中人为创造出材料易感霉菌环境来评价材料或仪器设备在霉菌环境中的适应性和可靠性。

海洋科考船是海洋调查和海洋科考的重要场所。科考船上有大量的海洋科考设备，如CTD、海流计、ADCP等。海洋科考船几乎全年处于高湿的环境中，船体中的霉菌大量增殖。科考船所处的海洋环境中有大量的盐雾存在，使得众多的仪器或材料表面存在一层“盐膜”，这会影响霉菌的生长。“向阳红10”船是一条母港为舟山港的海洋科考船，每年有300多天处于高温高湿的海洋环境中，该船具有典型的海洋科考船环境，查明其霉菌环境具有重要参考意义。本次调查主要选取“向阳红10”船空气流通较差场所、仪器设备使用和贮存场所，主要包括生化实验室、地球物理实验室、仪器设备贮存室、后甲板底舱等。通过对“向阳红10”科考船的霉菌进行采样、分析，以查明科考船上的霉菌群落特征，为海洋仪器的防霉设计及霉菌试验提供参考。

1 培养基

本次调查采用的培养基共有3种，分别是察氏培养基、马铃薯培养基和孟加拉红培养基[4]。

2 采样方法及培养鉴定方法

2.1 采样方法

2.1.1 空气样

空气样品的采样：将平板培养皿放置在空气流通较差或有明显霉腐味的地方，打开上盖约5～10 min，然后盖好进行密封处理，放入冰箱中冷藏。在实验室采用划线分离法进行菌种的分离培养和鉴定[4]。

2.1.2 固体样

选取在明显霉腐环境中的线缆、纤维制品、塑料制品等小块样固体，然后将样品放入培养皿或试管中；对于有明显霉腐迹象的材料或仪器表面如玻璃表面等，首先用棉签或涂抹棒在霉腐表面进行轻轻擦拭，然后同样在培养基表面进行擦拭或涂抹，最后进行密封处理，放入冰箱中冷藏，带回实验室进行倒置培养和分离鉴定[4]。

2.2 培养及鉴定方法

2.2.1 霉菌的培养方法

2.2.1.1 固体样品上霉菌的分离及培养方法

将固体样品放入无菌水或加入少量润湿剂（如十二烷基硫酸钠）的无菌水中，将固体上的附着霉菌或孢子分散开。如果霉菌或孢子的悬浮液比较清澈可以考虑不用稀释；如果样品大且悬浮液比较浑浊可将悬浮液进行稀释。用吸管吸取霉菌孢子悬浮液滴到培养皿中的培养基上，涂抹均匀后将培养皿放置于温度为25～30 ℃，相对湿度为90～98 %的霉菌培养箱中，倒置培养1～3周。

2.2.1.2 空气样品中霉菌的分离及培养方法

将采集到的空气样用接种环粘取待分离的霉菌菌落，在无菌平板表面进行平行划线或者扇形划线，然后将培养皿放置于温度为25～30 ℃，相对湿度为90～98 %的霉菌培养箱中，倒置培养1～3周。

2.2.2 鉴定与优势种群的确定

首先进行菌落整体形态观察，然后挑取少量菌丝体进行直接观察，或者将菌丝体放置在显微镜下进行观察。最后结合霉菌的整体菌落形态、菌丝体、孢子体等的显微形态确定霉菌的种属。优势种群一般是指在相同的生态环境中，数量明显多于其他种属的类群。

3 鉴定结果与讨论

3.1 采集的部分样品示例

图1为采集的天线体、纺织品、线缆和橡胶管形态图。

3.2 各菌属鉴定与统计结果

本次调查共采集线缆等固体样品及空气样105个，其中固体样品45个，空气样品60个。将霉菌培养条件设置为温度为25～30 ℃，相对湿度为90～98 %，一般在1～3周内长成较为明显且形态良好的菌落。霉菌的鉴定一般结合菌落形态、菌株的显微形态和孢子形态等[5]，各类样品及培养基的菌属鉴定统计结果见表1、表2和表3。

图1 采集到的样品图

表1 不同培养基菌属类别和数量

表2 固体样中菌属名称及数量

表3 空气样中菌属名称及数量

3.3 结果讨论

本次调查，“向阳红10”船上取得的样品共鉴定出菌落数479个，分属12个属。固体样品上共采集菌落数344个，分属12个属，其中曲霉属（161个）、青霉属（126个）为显著的优势种属。本次固体材料采集包括织物、纤维缆绳、金属碎片、塑料制品、橡胶缆线、橡胶管、橡胶天线等，在固体材料上采集的种属较多，可能与采集的材料种类繁多有关系。空气样品上共采集菌落数135个，分属7个属，优势种属也是曲霉属和青霉属，但是链格孢属的比例也较高。曲霉和青霉是常见的霉菌试验腐蚀菌种，可对纸质品、纤维制品、塑料、皮革、橡胶等多种材料造成破坏。链格孢霉一般可以在皮革、帆布、木材、纸张等多种材质上生长，从而造成这些材质的腐蚀。链格孢属在可查到的霉菌试验标准中较少提及，因此，链格孢霉可以考虑作为海洋仪器霉菌试验中的添加菌种。从结果可以看出科考船上的霉菌群落环境复杂、种类繁多，优势种属为曲霉属和青霉属，这两种菌属在陆地环境中也大量存在，可见这两种菌属的适应环境的能力较强，并且这两种菌属会造成多种材料的霉腐。

4 小结

海洋环境与陆地环境相比，具有高湿、高盐的特点。但高盐环境并未大量抑制霉菌的生长，尤其船舱中空气流通较差的区域，霉腐气味较重,说明霉菌滋生严重。在这些船舱中长期安装有大量的仪器、缆线等，如ADCP、测深仪等。目前在海洋仪器的设计中更多的注重湿热和盐雾的防护，对于霉菌的防护意识较差。因此，首先应当在产品的选材、结构设计等方面加强防霉菌的考量，在海洋仪器的研制、生产阶段应当重视霉菌试验的筛选作用；其次，船舶环境是一个重油污环境，虽然仪器的材料本身防霉效果良好，但是在船舶环境中表面易沾染油污，仍然会造成霉菌的滋生，这也是在仪器的设计、试验中应当考虑的。