木材防霉和防藍變的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

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有色孢子引起木材霉變， 孢子的繁殖生長一般只是在木材表面， 因此 ， 霉變只是在木材表面或者接 近表面比較淺的一層。木材藍變是指木材 中繁殖起來 的有色菌絲引起的木材變色。 木材變色主要是 由子囊菌和半知菌引起 的危害。木材一旦發(fā) 生變 色，很大程 度上會影響木材表面美觀程度、自然的視覺效果，使木材產(chǎn)品的商品價值和產(chǎn)品價格下降，從而影 響企業(yè) 的經(jīng)濟效益。因此，研究木材變色的原因及防治技術具有非常重要的意義 。
1木材防霉
1．1木材霉變
針葉材的霉變可由最普遍的子囊菌亞門和半知菌亞門等不同綱和科的多種真菌引起，還有一些球二孢屬和鏈孢屬 。造成木材霉變最嚴重的真菌是半知菌亞門，例如根霉菌、曲霉菌可以引起黑霉； 枝抱菌、粘束抱菌、青霉菌、曲霉菌可以引起綠霉 ；引起紅霉的有鑲 刀菌、 青霉菌等， 另外一種情況就是屬于同一個屬的不同真菌引起的霉腐是不同的，例如屬于青霉屬的青霉菌和柑桔青霉。
由于木材中含有霉菌生存所必需的營養(yǎng)，例如單糖、淀粉及半纖維素、 水分等 ，這些營養(yǎng)物質(zhì)是使木材會發(fā)生霉變的根本原因；此外，木材的酸度值 (pH 為4．0- 6．5)也正好滿足菌類的需要，溫度，氧氣也是霉菌生存不可或缺的條件。 霉變對木材本身的影響不大，一般不認為是缺陷。但真菌侵入木材，使木材液體滲透性增加 ，從而促進木材可可球 二孢菌感染， 最終導致藍變 。
1．2木材防霉必要性
我國木材存儲量小 ，資源相對匱乏，產(chǎn)量也滿足不了市場的需求。 除此之外 ， 南北氣候差異較大， 我國長江以南地區(qū)高溫潮濕 ，正 好滿足了霉菌生存的適宜條件 ， 對霉菌的滋生和繁殖非常有利 。 防霉木的優(yōu)點很多。 一是很好的保持了木材的天然性 ， 自然、環(huán)保 、美觀 、安全；二是防腐朽 、防霉變、防蟲蛀 ，使得木材使用壽命一般可延長3倍 ，最多的時候可達 10倍 ；三是可以滿足設計的多種要求， 在房屋內(nèi)外部結構、平臺、碼頭、橋梁、欄桿、 戶外步道、內(nèi)外墻裝飾、棧道等都可以使用，制作園藝景觀作品非常便捷。中國的木材資源稀缺，木材再生周期長，尤其是天然林保護工程的實施， 國內(nèi)大徑級結構的木材產(chǎn)量呈逐年下降趨勢。目前很多建筑公司、園林設計公司，已開始將防霉木作為體現(xiàn)回歸自然、保證工程質(zhì)量的第一選擇。
1．3木材 防霉機理
1) 對抗代謝物體內(nèi)代謝產(chǎn)物的結構與一些有害的微生物具有相似結構的木材，可以結合特定的酶，使木材有害微生物酶不能參與正常的新陳代謝、 活動。
2) 抑制細胞壁的合成
有些防霉劑可扼制 、抑制霉菌的肽聚糖和霉菌的丁質(zhì)的合成 ，而肽 聚糖和幾丁質(zhì)正是細胞壁的重要組成成分。
3) 影響細胞質(zhì)的完整性抑制蛋白質(zhì)的合成。
4) 使得細胞的表面張力改變，影響細胞膜正常的滲透性
1．4木材防霉處理方法
目前對于木材的防霉處理 ， 尤其是板材的防霉處理，大多是與木材防腐處理一起進行的，原因是容易發(fā)霉的木材都容易發(fā)生腐朽。大氣處理方法主要包括測試材料浸漬法 、 擴散法、熱冷 槽的方法 、 木材熏蒸方法。 浸泡法是指將木材直接浸泡在防腐劑溶液中，防腐劑滲透進入木材中。擴散法指木材直接浸泡在防腐劑溶液中，或用高濃度防腐劑噴涂處理，利用濃度梯度，防腐劑擴散到木材中。冷熱槽法指將木材在熱槽中加熱， 使材內(nèi)氣體膨脹，排出；轉入冷槽中，木材冷卻，產(chǎn)生負壓， 防腐劑溶液進入到木材中。 熏蒸法指在密閉的系統(tǒng)中， 通入低沸點的熏蒸殺菌劑或 殺蟲劑 ，對木材內(nèi)的菌蟲進行毒殺處理 。加壓處理方法主要包括滿細胞法、 空細胞法、 半空細胞法等。 滿細胞法是對木材施加前真空； 注入防腐劑； 施加壓力， 提高防腐劑的載藥量和透入。泄壓，排出防腐劑 。空 細胞法是施加氣壓 ， 使管道壓力高于大氣0．2～0．6M P a， 其目的是使空氣壓縮木材細胞 ，以便在藥液排 出時將細胞腔內(nèi)的殘余防腐劑反彈出去。半細胞法與空細胞法類似 ，僅僅以大氣壓替代空細胞法的前空壓 。擴散法一般要求木材有較高的含水率 (40％以上 ) ，
以防防腐液的擴散。
1．5木材 防霉的研究現(xiàn)狀
由于木材表面微生物一般帶負電荷， 因此帶正電的防霉劑可以吸附在木材上有害微生物的表面，導致木材表面張力及滲透性會發(fā)生一些變化。容易發(fā)霉的木材多數(shù)都容易腐朽， 因此在實際生產(chǎn)中，木材防霉和木材防腐是一同進行的， 但是兩者卻不完全相同。目前對于木材防霉的研究 ，主要集中在容易發(fā)霉的樹 種 (比如 馬尾松， 橡 膠木等 ) 以及竹材 的防霉性能研究 ， 熱處理木材的防霉 性能研究， 各種人造板 ， 比如刨花板、 單板層積材等防霉性能研究 。對于木材的防霉處理也較多地采用表面防霉處理的方法， 在實際生產(chǎn)中多與木材的防腐處理相結合進行處理。孫豐波等對 Y射線輻射對竹材防霉效果的影響進行 了研究， 表明輻射 強度與竹材 抗霉性 能呈現(xiàn)正比關系，說明 v射線具有使霉菌致死的能力。木腐菌會引起木材M O R (靜曲強度) M O E (彈性模量) 的降低， 而霉菌只在木材表面產(chǎn)生各種顏色的孢子，也可在木 材內(nèi)部 引起淺的變色，主要影響木材表面的粗糙度，增加木材的滲透性，而對木材的強度影響不大在實際的應用中，木材的防霉變和防腐處理要根據(jù)產(chǎn)品的具體情況進行。常見的使木材產(chǎn)生霉變的霉菌有黑曲霉 、 綠色木霉、桔青霉、球毛殼霉等。FB 木材防霉劑 (有效成分百菌清 ， 多菌靈) 近年來受到越 來越 多企業(yè) 的青睞 。TBQ木材防霉劑是近年來新型木材防霉 劑。活性成分： 硼化合物 、烷 基胺化合物 、 吡咯化合物和分散劑 ，木材防腐效果理想。而且對于板材的防霉處理， 僅需 浸泡或者噴涂處理就可以達到理想的防霉效 果。防霉防腐劑一般情況下都會對人體造成不良影響，
對環(huán)境有污染， 因此采取何種措施提高性能， 提高殺菌劑耐久性 ， 降低自身毒性是研究的重點。 為了進一步尋找防霉抑菌效果好、 抗流失性強的環(huán)保型木材防霉劑 ，世界多國研究這方面的專家都付出了巨大的努力，取得了較高的成就 ， 目前雙二甲基二硫代氨基甲酸銅 (C D D C )、季銨銅(A C Q )、硼化物和百菌清(CT L)、有機碘化物(IPB C )、 擬除蟲菊酯等是專家們已經(jīng)研究出來的防霉防腐劑 。
2木材藍變
2 ．1木材藍變菌介紹
藍變 菌廣義是指那些能把樹木的木質(zhì)部染成藍色或藍黑色的真菌類群。 狹義指主要發(fā)生在原木及新鮮鋸材中，通過媒介傳播侵染到木材樹脂道和射線薄壁組織內(nèi)，經(jīng)定居、繁殖 ，在條件適宜情況下可使木材藍變乃至死亡，在枯死木中占優(yōu)勢的真菌，大多數(shù)藍變菌都屬于長嚎殼類真菌。木材中所包含大量淀粉、 糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)是藍變菌生長和繁殖的最基本物質(zhì)。這些物質(zhì)可以來自木材中木射線薄壁組織細胞的內(nèi)含物，也可以從藍變菌分泌纖 維素霉 ，溶解了木材細胞壁的纖維素后得到 。Seifert等人研究得出木材藍變菌很容易吸收利用糖類及蛋白質(zhì)類營養(yǎng)，其適宜生長的溫度為20- 35E ，在5E以下或40"C 以上生長不良，溫度高于50~C 可使 其致死 。絕 大多數(shù)藍變菌適宜的木材含水量為35％- 60％，如果木材含水量低于20％或高于100％，藍變菌均不能生長與繁殖。研究表明，在合適的pH 值和氧含量條件下， 藍變真菌可能繁殖 ，在小于0．8％氧濃度條件下仍可生長良好。 通常受藍變菌危害的松木比重下降1％- 2％，木材順紋抗壓和斷裂模數(shù)分別下降 1％- 4％~115％，韌性下降15％- 30％，表面硬度下降2％- 10％ 。
2．2藍變菌的致病性及致病機理的研究藍變真菌在木質(zhì)部中通過大量的菌絲塊堵住木質(zhì)部導管，或誘導使得木質(zhì)部樹脂脫水從而失去正常的生理功能， 導致樹木水分運輸減少，蒸騰流會因此下降，樹木受到侵害嚴重后最終干枯死亡有毒代謝產(chǎn)物的病理變化或過程稱為致病因子，在植物寄生的植物病原真菌引起的生理變化包括酶、毒素，激素，植物病原真菌毒素是主要的類型。 由生物體產(chǎn)生的毒素，是一種非常少的量即可破壞動物和植物的有毒物質(zhì)，可分為動物毒素、植物毒素和微生物毒素。姜御宏等人研究表明，藍變材中一部分半纖維素發(fā)生降解后， 其各項抽提物含量比正常材高。
2 ．3木材藍變色防治的現(xiàn)狀
當前在生產(chǎn)實踐活動中， 防治木材藍變主要是用化學藥劑進行處理。 隨著社會逐漸發(fā)展，人們的環(huán)境意識愈來愈強。因此就要求木材科學界的研究者們不斷前進，研究出新的低毒型、環(huán)保友好型的木材綠色無污染保護技術。正是在社會不斷進步的壓力之下，在當前全球范圍內(nèi)石油焦、五氯酚、鉻化砷酸銅 (CCA ) 水溶性木材保護劑嚴格限制使用。 在日本和歐洲的許多國家已經(jīng)禁止使用。 在這種壓力的驅使下， 木材保護技術必然會發(fā)生根本上的變革，藍變的防治會由目前的化學處理為主，轉變成未來的生物技術為主，這種潮流已經(jīng)無法抵擋。我國目前更多使用的是用化學方法處理，大量五氯酚鈉和C C A 和其他傳統(tǒng)的木材保護劑仍在用。 因為這些傳統(tǒng)的化學物質(zhì)對環(huán)境的嚴重污染， 我國有很多學者進行了藥物制劑和新的低毒處理技術研究。 方桂珍等概括了新型木材保護劑的研究進展。 李玉棟使用一種新的化學防霉試驗研究橡膠木材抗藍變劑。 蔣明馴將兩種新型低毒殺菌劑應用于橡膠木變藍色模具領域的試驗研究，并與五氯酚鈉進行比較。 常德龍等研究泡桐木材變色的問題，研發(fā)一種新的用于測試抗變色復合配方類型，包括脫色劑、 遮光劑和滲透劑。 羅建舉將藥物制劑 (主要抑菌成分為CC14N ) 溶解于加有適當助溶劑和穩(wěn)定劑有機溶劑中來達到防藍變的目的，此試驗成果在許多生產(chǎn)單位 被推廣應用 ，優(yōu)點是安全系數(shù)高 ，成本較低 ，推廣范圍廣且對人和牲畜無害。
2 ．4木材藍變的 防治
2．4．1木材藍變的生物防治
生物防治方面， 人們在清楚毒素結構的基礎上 ，用合成化學毒物控制真菌毒素的方法防治真菌病害。 在代謝產(chǎn)物的控制作用方面， 已經(jīng)實現(xiàn)從部分生物控制菌種中得到幾丁質(zhì)酶、昆布多糖、蛋白酶和鐵載體抗生素等，這些物質(zhì)對木材變色菌和木腐菌有一定抑制作用，并對它們的抑菌作用及機理進行了大量的研究分析。近20年來，世界許 多國家的諸多學者在控制菌種 的選擇方面、生物控制菌種的代謝產(chǎn)物、 菌絲寄生的控制作用和外界環(huán)境生存條件對控制作用的影響等各方面開展了普遍的研 究“…。在 生物防治方面，已經(jīng)篩選出的一 些無色菌種 (木霉屬、青霉屬和曲霉屬) ，針對木材變色菌、褐腐菌或白腐菌具有較好的抑制作用。
2 ．4．2木材藍變 的物理防治
物理防治方面常用的方法是將木材放在通風干燥處或將木材放在浸泡槽中浸泡 ，在濕度較高時抑制藍變菌， 段焰青等把云南松樹干接入縱坑切梢小蠢伴生真菌之后，在過氧化物酶活性反應區(qū)的韌皮部明顯增加，但不同水分條件的差異，過氧化物酶活性不同，水分含量越多的地方酶活性越好， 因此適當?shù)乃置{迫可能導致植物抗性的提高 。
2 ．4．3木材藍變的化學防治
通過添加一些化學藥品進行防治藍變化學防治的主要內(nèi)容，常用的防藍變劑有8一羥基喹啉銅，環(huán)烷酸銅 2一硫代氰酸甲硫基苯并噻唑和硼化物(硼酸和硼砂)，3一碘代一2一丙炔基甲氦酸丁酯， 二甲基二癸基氯化銨，三唑類，百菌清。李玉棟等人用防變色劑對橡膠木進行30s的浸沾處理 ， 實驗結果顯示無論是否經(jīng)過硼防腐劑處理均可以有效地阻止橡膠木的藍變和霉變，保護期可以超過4周 。
3發(fā)展趨勢
3．1木材防霉的發(fā)展趨勢
結合木霉菌的綜合技術和研究現(xiàn)狀 ，對主要霉菌進行治療可延長木制品的使用壽命，節(jié)約木材資源。 在防霉處理過程中， 要提高防霉劑在木材中的固著率， 增強防霉劑的有效性， 降低防霉劑對環(huán)境可能帶來的污染。木霉菌腐蝕的未來研究方向將集中在開發(fā)新的綠色防霉防腐劑應具備效率高、 成本低的特點。主要包括防霉防腐效果，耐久性，成本，環(huán)境保護，抗侵蝕作用，良好的物理力學性質(zhì)，體現(xiàn)在以下幾個方面：
1) 價格便宜，易于加工，效率高，良好的抗侵蝕；
2) 深入研究木材藥劑著機理 ； 
3) 防腐劑發(fā)展多功能 ，可以同時實現(xiàn) 如阻燃、防霉、防腐、防蛀效果 ； 
4) 從化學防霉防腐過渡到生物防霉變，研究從自然界提取天然生態(tài)的植物耐腐提取劑 ； 
5) 對人類和動物無毒 ，對環(huán)境無污染 ； 
6) 板材的表面物理性能和力學性能在處理后，性能良好 ； 
7) 對金屬無腐蝕性。
3．2木材藍變的發(fā)展趨勢
雖然許多專家在木材防治藍變色的方面已經(jīng)有很多的研究 ，但是 ，目前尚無研究如何使用生物控制技術控制木材藍變色的。 生物防治是木材保護未來的發(fā)展方向， 與我國長期可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展要求相一 致。 美國等許多發(fā)達國家在這一領域已經(jīng)開展了近二十年研究，且已經(jīng)取得一些研究成果 ，獲得了許多專利 。 藍變菌在世界范圍內(nèi)均有分布，給各國的林業(yè)生產(chǎn)帶來巨大經(jīng)濟損失 ，對木材藍變的研究主要集中在變色機理 ，化學抑制作用 ，物理防治，生物方面的綜合防治措施 ，應用PCR 、D N A N ~序等現(xiàn)代生物手段。 所以應用分子生物手段對藍變菌進行系統(tǒng)研究應是今后研究的新方向，尤其在生物防治方面， 利用藍變菌防治其它病害更是我們應該推崇和 創(chuàng)新的。 隨著人們對生態(tài)平衡的意識逐步上升， 保護我們生存環(huán)境和高 效利用有限的自然資源已經(jīng)成為主要研究方向，隨著世界范圍內(nèi)木材資源的日益減少，如何利用好有限的資源這一問題變得越來越嚴峻， 有效防止缺陷的產(chǎn)生對應提高木材的利用率， 木材藍變是木材缺陷的其中一種 ，研究木材藍變具有深遠的意義 ，并且有很強的應用性。