Renere teknologi til undgåelse af biologisk vækst på murværk, tegl- og betontage 8 Laboratorietest8.1 IndledningEt af formålene med denne delfase har været at udvikle eller tilpasse en laboratoriemetode til prøvning af kemiske midler og produkter til forebyggelse og bekæmpelse af bevoksninger på murværk, tegl- og betontage. Endvidere skal testen kunne anvendes til påvisning af materialers naturlige modstandsdygtighed over for bevoksninger. På baggrund af litteraturundersøgelser, gennemgang af standard databaser samt tidligere laboratorieerfaringer blev det besluttet at beskrive og afprøve en laboratorietest. Derudover er der foretaget en række undersøgelser med henblik på at skabe et bedre grundlag for metoden. Metoden er beskrevet som standard i bilag 2. Metoden er anvendt til test af udvalgte rensemidler, et produkt til imprægnering samt et udvalg af forskellige materialer, og resultaterne heraf er beskrevet i kap. 11. 8.2 Algedyrkning8.2.1 AlgekulturerTil testmetoden er valgt en monokultur af en almindeligt forekommende grønalge, Stichococcus bacillaris. Algen Apatococcus lobatus vil også være velegnet. Begge er derfor beskrevet nedenfor: Stichococcus Nägeli 1849 - Stichococcus bacillaris Nägeli 1849 s.l. Den er en af de mest almindelige luft- og jordalger, på jord og sten, på blomster, træer og ved - også på kvælstofforurenede steder. Kosmopolitisk udbredt, dvs. den findes udbredt i hele verden. Apatococcus Brand 1925 em. Geitler 1942. - Apatococcus lobatus (Chordat) J.B.Petersen 1928 8.2.2 KultursamlingerDer findes få større algekultursamlinger i verden, hvorfra man kan rekvirere alger i kultur. En af disse samlinger hedder: UKNCC Herfra er rekvireret en kultur af: Stichococcus bacillaris Nägeli 1849 s.l., Figur 8.1 Forudsætningen for at dyrke alger er, egnet lys og temperatur foruden næring. For de fleste alger vil et diffust lys ved et nordvendt vindue og stuetemperatur (20oC) være egnet. Til forsøgene her er der fremstillet lyspaneler med hver 6 lysstofrør af typen Radium NL 18W/30 Warmton. Lysintensiteten er målt med luxmeter af typen Testo545 til i gns. 1,5 klux, og algerne eksponeres for lys 24 timer i døgnet. Medium til opformering: Som medium til opformering af alger er anvendt et færdigkøbt medium fra SIGMA Chemical CC: Bold modified basal freshwater nutrient solution (50X), opbevares ved 2-8ºC og anvendes i en koncentration på 20ml/l. Et tilsvarende medium Bold Solution, kaldet BS, som indeholder jordekstrakt og vigtige næringssalte, kan laves som følger:
Algekulturen opformeres på BS eller BS-agar i petriskåle ved 20ºC under lysstofrør med hvidt lys (minimum 20 timer pr. døgn, men gerne hele døgnet). Opformeringstiden viste sig at være ca. 10 døgn. Eksponering/inkubering: I laboratorietests kan betingelserne under inkubering gøres ensartede mht. temperatur, fugtighed og lys. Herved sikres maksimal mulighed for at gentagelse af samme forsøg giver samme resultat. 8.3 Måling af pH under dyrkning samt pHs effekt på algerDer er behov for at undersøge algens følsomhed overfor pH dels med det formål, at algerne kan dyrkes under optimale forhold i laboratorium, dels for at få et indtryk af algers følsomhed overfor pH generelt i praksis. Desuden blev det undersøgt, om alger ved dyrkning i flydende kultur ændrer pH i dyrkningsmediet. Derfor gennemførtes to mindre forsøg på Stichococcus bacilaris. 8.3.1 pH udvikling under dyrkning Formål: At teste om alger dyrket i kultur i laboratorium ændrer pH i mediet over tid ved almindelige vækstvilkår (20ºC og 1,5 klux i 24 timer/dg) i et næringsrigt medium (BS) og i et næringsfattigt (demineraliseret vand). Materialer: Stichococcus bacilaris 379/1A Metode: Fra algekultur i BS udtages 10 ml kultur , som overføres til 100 ml BS medium og 10 ml algekultur overføres til 100 ml demineraliseret, autoklaveret vand. Der opsættes 6 kolber. Der måles pH før tilsætning af alger og umiddelbart efter. Herefter måles pH udviklingen med jævne mellemrum. Kolben kasseres efter måling af hensyn til risiko for kontaminering ved målingen. Resultatopgørelse: Målinger af pH foretaget på kulturer (Stichococcus bacillaris) i BS-opløsning, der har stået længe i laboratoriet viser følgende: Dyrkning i 1 md: pH 6,72 Tabel 8.1
Formål: At teste reaktionen på alger i kultur ved påvirkning med syrer og baser. Materialer: Stichococcus bacilaris 379/1A Metode: Grønalger dyrkes op i kolbe(r) med BS-medium. pH måling af mediet har vist pH på 5,5. En god tæt algesuspension mixes godt og deles i 11 portioner. Der foretages baggrundsanalyse på Chlorofyl A, som er det dominerende chlorofyl i grønalger, ved spektrofotometer. Suspensionens pH indstilles i intervaller mellem ca. 2 og 12. Der måles igen ved spektrofotometer og derefter med døgns mellemrum over en periode på 10 døgn. Algesuspensionen bliver brun, når algerne dør. Resultatopgørelse: Nedenfor er resultaterne af målinger af absorbans ved forskellig pH afbildet i søjlediagram. Figur 8.2 8.4 Biologisk laboratorietestLaboratorietesten, som er detaljeret beskrevet som en standardtest i bilag 2, tager udgangspunkt i en metode udviklet af Grant & Bravery i 1981 men er tilpasset yderligere. Metoden er udviklet med henblik på at opfylde tre formål, nemlig at teste:
Der er gennemført en række test af udvalgte midler, produkter og materialer efter den beskrevne metode primært med henblik på at afprøve testmetoden. Resultaterne heraf er beskrevet i kap. 11. 8.4.1 Baggrund - Grant & Braverys "Vermiculite-bed technique" (1981) Metoden er beskrevet i Bilag 1 pkt 1.2.9. Formålet var at skabe en test til måling af biociders effekt, hvor naturlige byggematerialer kunne indgå sådan, at samspillet mellem substrat, organisme og biocid var sikret. Princippet er en lukket beholder i klar plast som fyldes med opfugtet vermiculit. Herpå lægges prøveemner af natursten (sandsten og limsten) og specialfremstillede, neutraliserede mørtelbrikker, som er tilskåret, så de passer til beholderen. Testemnerne podes med alger, som vokser ud. Biocid påføres med pensel. Effekten ses efter 4 dage, men udviklingen følges og registreres over flere uger. Ny algesuspension påføres for at undersøge resteffekten af biocidet. Grant and Bravery anvender en blandet algesuspension af algerne: Ankistrodesmus braunii, Selenastrum capricornutum, Stichococcus sp. og Trebouxia sp. Testen udføres under kontrollerede klimaforhold ved 25ºC og 2,5 klux. Metoden revideres senere. Her anvendes en anden blandingskultur bestående af algerne Gloeocapsa alpicola, Nostoc commune, Pleurococcus sp., Stichococcus bacillaris og Trentepohlia aurea. Materialet asbest-cement inddrages. Dyrkningstemperaturen nedsættes fra 25 til 18ºC ved 2,5 klux i 16/8 timer dag/nat skifte. Efter behandling med biocid inkuberes emnerne i 12 uger med re-inokulering efter 4 og 8 uger. Dvs. midlet skal ikke blot dræbe den etablerede vækst men også modstå ny massiv infektion. Resultatopgørelsen sker ved at vurdere algernes dækning af testemnet efter en procent-skala. Nedenfor beskrives de forsøg, der er udført, og som danner grundlag for en standardmetode, som er detaljeret beskrevet i bilag 2. I modsætning til Grant og Bravery, afsnit 8.3, har vi valgt at anvende en monokultur af alger, og vi har valgt et plant, cellulosefiberarmeret kalciumsilikat plademateriale, som er praktisk anvendeligt i laboratorium, og hvor algerne vokser godt og er synlige. Endvidere er metoden beskrevet så detaljeret, at den principielt kan udgøre en standard, der kan udføres af alle tilsvarende laboratorier, se bilag 2. 8.4.2 Metode til laboratorietest af "midler" til fjernelse/bekæmpelse af algevækstForudsætninger: Forudsætningen for at teste et middel til fjernelse/bekæmpelse af alger er, at det kan gøres på emner, der er massivt bevokset med alger under kontrollerede forhold. Valg af materialer: Til testbeholder er valgt plastkasser 30 x 22 x 7 cm, som er klare, så lys kan trænge igennem og med låg, så fugtigheden holdes på et højt niveau. I bunden af kassen lægges vermiculit, som er et inert granulat, der kan opfugtes til vandmætning og derved skabe et fugtigt klima i kassen. Testen kan udføres med en monokultur af en enkelt grønalge eller med en blandingskultur af flere grønalger. I projektet her er der arbejdet med en kultur af Stichococcus bacillaris 379/1A. Test af midlers effektivitet til at fjerne eller bekæmpe algevækst må udføres på et materiale, der er massivt bevokset med alger. Der bør anvendes et standard plademateriale eventuelt suppleret med et/flere andre materialer efter rekvirentens ønske. Materialet skal simulere praksis bedst muligt. Materialet bør være sådan, at der på rimelig tid kan opnås massiv vækst af alger efter podning og dyrkning under ovenfor beskrevne laboratorieforhold. Samtidig skal materialet være let at skaffe og tildanne, og det skal være plant og homogent. Valget er faldet på et cellulosefiberarmeret kalcium-silikatbaseret plademateriale, kaldet Masterclad. Materialet har en vandoptagelse på 33 rum% eller 20% v/v. pH er ved modtagelse af pladematerialet målt til 11,1 og densiteten er 1609 kg/m3. Midler kan også testes med andre materialer som underlag for algevækst, f.eks. træ eller andre pladematerialer. Et materiale er dog kun egnet til denne test, hvis det kan blive massivt bevokset i laboratoriet under kontrollerede forhold. Det må dog anbefales, at prøvninger altid gennemføres med Masterclad eller et tilsvarende produkt som reference. Fordelen ved at medtage det samme referencemateriale ved hver prøvning, der gennemføres, er, at resultaterne fra referencematerialet kan opsamles og på sigt give et billede af metodens stabilitet og validitet. Metode: Plastkasser aftørres grundigt med sprit (70% laboratoriesprit) for at fjerne eventuelle urenheder og desinficere overfladen. Herefter lægges et lag vermiculit i bunden. En passende mængde til den anvendte størrelse af plastkasse er 180 g vermiculit, som tilsættes 500 g demineraliseret vand og autoklaveres ved 120°C i 20 min, hvorefter det overføres til plastkasser. Figur 8.3 Alle testmaterialer autoklaveres ved 120oC i 20 min. Efter afkøling dyppes materialerne på 1 side i algesuspension i BS opløsning i vand. Materialerne nedlægges derefter på den våde vermiculit, låg lægges på, og kasserne inkuberes ved 20oC og i gennemsnit 1,5 klux. Vækst registreres løbende, og der mellemvandes med 2 ml algesuspension i 4 ml BS-opløsning 1 gang pr. uge. Når væksten er massiv efter 2-3 uger behandles med rensemiddel efter leverandørens anvisning. Alle midler og kontrolvæsker påføres i en mængde svarende til 150 ml pr m2 med mindre andet er aftalt med rekvirenten. Kontrol udføres med rent vand og med vand indstillet til samme pH som midlet, der skal testes, hvis pH afviger fra 7. Dette gøres af hensyn til at kunne skelne mellem en effekt af pH alene og effekt af midlets indholdsstoffer. Resultatopgørelse: Resultatopgørelse kan ske visuelt eller i mikroskop ved at anvende følgende skala, som er set anvendt i flere andre test, se bilag 1. Vurderingsskala: 0 = Ingen vækst Vækst/mortalitet kan også registreres ved brug af aftryksplader, se kap. 10, efter ca. 4 ugers eksponering. Emnerne fotoregistreres før og efter behandling med middel. 8.4.3 Test af "produkter" til forebyggelse af algevækstForudsætninger: Forudsætningen for at teste den forebyggende effekt af et produkt er, at produktet kan påføres et materiale, som alene uden overfladebehandling kan blive bevokset med alger. Produkter til forebyggelse af algevækst kan f.eks. være imprægneringsmidler eller andre overfladebehandlingsmidler. Valg af materialer: Til testbeholder er, som i foregående metode, valgt klare plastkasser 30 x 22 x 7 cm med låg. I bunden af kassen lægges som ovenfor beskrevet vermiculit. Testen kan udføres med en monokultur af en enkelt grønalge eller med en blandingskultur af flere grønalger. Her er der arbejdet med en kultur af Stichococcus bacillaris 379/1A. Samme standardmateriale, som ovenfor beskrevet (Masterclad), eller tilsvarende materiale kan anvendes som underlag for produktet. Produkter kan også testes med andre materialer som underlag for algevækst, f.eks. træ eller andre pladematerialer. Et materiale er dog kun egnet til denne test, hvis det kan blive massivt bevokset i laboratoriet under kontrollerede forhold. Det må dog anbefales, at prøvninger altid gennemføres med Masterclad eller et tilsvarende produkt som reference. Fordelen ved at medtage det samme referencemateriale ved hver prøvning, der gennemføres, er at resultaterne fra referencematerialet kan opsamles og på sigt give et billede af metodens stabilitet og validitet. Metode: Der bør foreligge et produktblad eller produktinformation fra rekvirenten, der indeholder oplysninger om indholdsstoffer, eventuel fixeringstid eller tørretid, eventuel afdunstning fra produktet. Som hovedregel må pladerne påføres produktet min. 3 dage før testen går i gang. Midlet påføres på alle flader med pensel 2 gange med ca. 3 timers mellemrum, så mætning indtræder. Halvdelen af emnerne udsættes for relevant ældning. Efter ældning klargøres alle prøveemner til påføring af algesuspension i BS opløsning i forholdet 2 ml suspension i 4 ml BS-opløsning. Materialerne nedlægges i afsprittede plastkasser på vandmættet vermiculit og inkuberes ved 20oC og ca. 1,5 klux. Vækst registreres løbende, og der mellemvandes med algesuspension i vand (2 ml alger til 4 ml BS) 1 gang pr. uge. Produktets effekt på relevante materialeparametre testes. Resultatopgørelse: Resultatopgørelse kan ske som ovenfor beskrevet, se 8.4.2. 8.4.4 Test af "materialers" naturlige evne til at modstå algevækstForudsætninger: Forudsætningen for at teste et materiales naturlige evne til at modstå algevækst i en laboratorieprøvning er at materialets overflade har en karakter og en farve, så algevæksten er synlig eller hvis ikke den er synlig, da kan opfanges på en aftryksplade. For murværksmaterialer er det vigtigt at materialet er fuldt afhærdet og har været udsat for relevant ældning inden prøvning gennemføres. Valg af materialer: Til testbeholder er som i foregående metode valgt klare plastkasser 30 x 22 x 7 cm med låg. I bunden af kassen lægges som ovenfor beskrevet vermiculit. På denne bund lægges de forskellige materialer, der skal testes. Testen kan udføres med en monokultur af en enkelt grønalge eller med en blandingskultur af flere grønalger. Samme standardmateriale som ovenfor beskrevet (Masterclad) eller tilsvarende materiale kan anvendes som reference for materialet, så det sikres at den podede kultur er aktiv. Metode: Materialerne tildannes i passende størrelse, så de kan være i plastkasserne. Der kan afviges fra den tidligere beskrevne størrelse på testemner. Det er vigtigt at materialerne udsættes for en relevant ældningsprocedure som ovenfor nævnt, sådan at testen gennemføres med såvel ikke ældede som ældede materialer, se i øvrigt afsnit 8.5. Prøveemner ældede og ikke ældede samt referenceemner klargøres til påføring af algesuspension i BS opløsning i forholdet 2 ml suspension i 4 ml BS-opløsning. Materialerne nedlægges i afsprittede plastkasser på vandmættet vermiculit og inkuberes ved 20oC og ca. 1,5 klux. Vækst registreres løbende, og der mellemvandes med algesuspension i vand (2 ml alger til 4 ml BS) 1 gang pr. uge. Resultatopgørelse: Resultatopgørelse kan ske som ovenfor beskrevet. 8.5 Karakterisering af materialeparametre accellereret ældningVed bekæmpelse af biologisk vækst skelnes mellem:
Ved forebyggelse af biologisk vækst kan der skelnes mellem:
Uanset om der er tale om bekæmpelse eller forebyggelse vil det ud over at gennemføre den biologiske laboratorietest også i de fleste tilfælde være særdeles væsentligt at gennemføre en karakterisering af materialeparametrene før og efter behandling eller før og efter optimering af byggematerialet. På baggrund af kendskab til:
vurderes hvilke af følgende materialeparametre, der påvirkes:
De relevante materialeparametre før og efter behandling med midlet fastlægges. For at kunne opnå en reel bedømmelse af midlets/metodens/produktændringens virkning vil det i de fleste tilfælde være relevant at udsætte de behandlede prøveemner for en relevant ældning. Hvilken ældning, der er relevant, skal vurderes i de aktuelle tilfælde, afhængig af det anvendelsesområde, som midlet eller produktet tiltænkes. Følgende former for accelereret ældning udført i laboratorium vil ofte være relevant at overveje:
Den anvendte procedure for ældning skal beskrives detaljeret i testrapporten og referencematerialet skal udsættes for tilsvarende ældning. Udover ovennævnte tests kan det være relevant at foretage enkelte yderligere tests med henblik på vurdering af evt. risici for skade på materialet (jf. kap. 12). En individuel vurdering af hvilke tests, der er relevante må gennemføres i den enkelte situation. Der kan være tale om analyse af opløselige salte, frostbestandighed mv. 8.6 DiskussionSom beskrevet i kapitel 7 findes der forskellige metoder til laboratorieprøvning, hvor der anvendes alger eller mosser. I projektet er der arbejdet med grønalger, da algevækst synes mere udbredt end mosvækst i praksis. Der er arbejdet med en monokultur, for at sikre ensartet vækst og opnå specifik erfaring vedrørende dyrkning af den valgte art, som er grønalgen Stichococcus bacillaris. Denne alge er meget almindelig på mange forskellige materialer. Den er let at dyrke og opformere, og den er let at sprede ud på materialet. Det er vigtigt, at udspredningsteknikken sikrer, at algesuspensionen bliver spredt over hele fladen. Der er etableret dyrkningsfaciliteter, og forskellige forhold vedrørende dyrkning er undersøgt. Algen påvirker pH i dyrkningsmediet ved dyrkning under laboratorieforhold. Resultatet viser, at ved dyrkning i laboratorium i næringsrigt medium ændres pH i basisk retning over tid fra mediets pH på 5,5, men at udviklingen tilsyneladende standser ved pH omkring 8. I næringsfattigt medium - demineraliseret, autoklaveret vand, med pH 8,00 - ændres pH i sur retning på 1-2 uger, hvorefter pH igen stiger til omkring 8-9. Ved påvirkning af alger med base stiger absorbansen ganske kraftigt efter 10 dage, hvilket er tegn på, at algerne trives godt. Ved pH fra 2-7 påvirkes absorbansen ikke væsentligt i de 10 dage forsøget varede. Det vil sige, at algerne ikke trives i et surt miljø. Det er tydeligt, at pH påvirker algerne men også, at algerne selv påvirker pH, og at pH på mellem 7 og 8 og derover foretrækkes. Der henvises i øvrigt til delrapport 2, kap. 8 afsnit 8.2. Der er udviklet og beskrevet en metode til laboratorieprøvning af midler, produkter og materialer overfor algevækst. Metoden tager udgangspunkt i Grant & Braverys metode (1981) og er beskrevet i detaljer og videreudviklet på visse punkter svarende til en egentlig prøvningsstandard, bilag 2. Metoden er blevet 3-delt, så den kan dække prøvning af materialers egen modstandsdygtighed mod algevækst såvel som prøvning af midler og produkter til forebyggelse og bekæmpelse. Metoden er afprøvet til de forskellige formål primært med henblik på at teste dens egnethed og eventuelt justere detaljer i beskrivelsen men er også anvendt med det formål at teste få udvalgte produkter og materialer. Disse forsøg er beskrevet i kapitel 11. Der er ikke beskrevet detaljerede ældningsprocedurer. Ældningsprocedurer findes allerede beskrevet i forskellige standarder. Relevante ældningsprocedurer bør fastlægges på baggrund af producentens angivelser af anvendelsesområde herunder materialetyper/konstruktionstyper, ønsket eller påstået ydeevne, langtidseffekt m.v. Med den erfaring, der nu er opnået og de faciliteter, der er etableret, er det muligt at sammensætte prøvningsprogrammer, både med udgangspunkt i standardtesten, bilag 2, og med inspiration i oversigten, bilag 1. Med gennemførelsen af en prøvning kan effekten af rensemidler og forebyggende midler dokumenteres. Prøvninger kan således anvendes både i forbindelse med udvikling af nye produkter eller til dokumentation af eksisterende produkter. Endvidere kan materialers egen modstandsevne testes ved disse metoder. Det kan f.eks. være i forbindelse med udvikling af materialeparametre, eksperimenteren med overfladeruhed osv. 8.7 KonklusionMed henblik på at udvikle og beskrive en laboratorietest til afprøvning af midlers forebyggende eller bekæmpende effekt eller materialers modstandsdygtighed over for bevoksning af murværksmaterialer, tegl- og betontagsten er der foretaget følgende: Der er valgt en testorganisme nemlig grønalgen Stichococcus bacillaris Nägeli og leverandøren er UKNCC Culture Collections of Algae and Protozoa i England. Faciliteter til dyrkning af alger er etableret på Teknologisk Institut. Algen er dyrket og forskellige dyrkningsbetingelser er undersøgt herunder pH-udvikling under dyrkning og pHs påvirkning på algen. På baggrund af litteraturundersøgelser er der udvalgt et forlæg til en testmetode, som er blevet beskrevet som en 3-delt standardtestmetode, bilag 2. Metoden er afprøvet på forskellige måder, kap. 11, med det formål at verificere metodens egnethed og samtidig foretage en afprøvning af udvalgte materialer og produkter. Metoden er beskrevet, så den nu dækker følgende formål:
Den biologiske prøvning bør i visse situationer suppleres med materialetekniske undersøgelser samt ældningsprocedurer, som iværksættes før biologisk prøvning. Der er ikke beskrevet detaljerede ældningsprocedurer. Ældningsprocedurer findes allerede beskrevet i forskellige standarder. Relevante ældningsprocedurer bør fastlægges på baggrund af producentens angivelser af anvendelsesområde herunder materialetyper/konstruktionstyper, ønsket eller påstået ydeevne, langtidseffekt m.v. Prøvning efter de her beskrevne metoder kan anvendes som dokumentation af effektiviteten af et bekæmpelsesmiddel ved søgning om godkendelse iht. de eksisterende love og bekendtgørelser om bekæmpelsesmidler. Endvidere kan prøvningsresultater anvendes som dokumentation af produktkvaliteten overfor forbrugerne.
|