木材防霉和防藍(lán)變的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

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有色孢子引起木材霉變， 孢子的繁殖生長(zhǎng)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(lán)變是指木材 中繁殖起來(lái) 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(huì)影響木材表面美觀程度、自然的視覺(jué)效果，使木材產(chǎn)品的商品價(jià)值和產(chǎn)品價(jià)格下降，從而影 響企業(yè) 的經(jīng)濟(jì)效益。因此，研究木材變色的原因及防治技術(shù)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(mén)和半知菌亞門(mén)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(yán)重的真菌是半知菌亞門(mén)，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(gè)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(yíng)養(yǎng)，例如單糖、淀粉及半纖維素、 水分等 ，這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是使木材會(huì)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(mǎn)足菌類(lèi)的需要，溫度，氧氣也是霉菌生存不可或缺的條件。 霉變對(duì)木材本身的影響不大，一般不認(rèn)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(jìn)木材可可球 二孢菌感染， 最終導(dǎo)致藍(lán)變 。
1．2木材防霉必要性
我國(guó)木材存儲(chǔ)量小 ，資源相對(duì)匱乏，產(chǎn)量也滿(mǎn)足不了市場(chǎng)的需求。 除此之外 ， 南北氣候差異較大， 我國(guó)長(zhǎng)江以南地區(qū)高溫潮濕 ，正 好滿(mǎn)足了霉菌生存的適宜條件 ， 對(duì)霉菌的滋生和繁殖非常有利 。 防霉木的優(yōu)點(diǎn)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(chóng)蛀 ，使得木材使用壽命一般可延長(zhǎng)3倍 ，最多的時(shí)候可達(dá) 10倍 ；三是可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的多種要求， 在房屋內(nèi)外部結(jié)構(gòu)、平臺(tái)、碼頭、橋梁、欄桿、 戶(hù)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(guó)的木材資源稀缺，木材再生周期長(zhǎng)，尤其是天然林保護(hù)工程的實(shí)施， 國(guó)內(nèi)大徑級(jí)結(jié)構(gòu)的木材產(chǎn)量呈逐年下降趨勢(shì)。目前很多建筑公司、園林設(shè)計(jì)公司，已開(kāi)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(jī)理
1) 對(duì)抗代謝物體內(nèi)代謝產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與一些有害的微生物具有相似結(jié)構(gòu)的木材，可以結(jié)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(dòng)。
2) 抑制細(xì)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(xì)胞壁的重要組成成分。
3) 影響細(xì)胞質(zhì)的完整性抑制蛋白質(zhì)的合成。
4) 使得細(xì)胞的表面張力改變，影響細(xì)胞膜正常的滲透性
1．4木材防霉處理方法
目前對(duì)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(jìn)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(cè)試材料浸漬法 、 擴(kuò)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(jìn)入木材中。擴(kuò)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(kuò)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(zhuǎn)入冷槽中，木材冷卻，產(chǎn)生負(fù)壓， 防腐劑溶液進(jìn)入到木材中。 熏蒸法指在密閉的系統(tǒng)中， 通入低沸點(diǎn)的熏蒸殺菌劑或 殺蟲(chóng)劑 ，對(duì)木材內(nèi)的菌蟲(chóng)進(jìn)行毒殺處理 。加壓處理方法主要包括滿(mǎn)細(xì)胞法、 空細(xì)胞法、 半空細(xì)胞法等。 滿(mǎn)細(xì)胞法是對(duì)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(xì)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(xì)胞 ，以便在藥液排 出時(shí)將細(xì)胞腔內(nèi)的殘余防腐劑反彈出去。半細(xì)胞法與空細(xì)胞法類(lèi)似 ，僅僅以大氣壓替代空細(xì)胞法的前空壓 。擴(kuò)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(kuò)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(fù)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(dǎo)致木材表面張力及滲透性會(huì)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(shí)際生產(chǎn)中，木材防霉和木材防腐是一同進(jìn)行的， 但是兩者卻不完全相同。目前對(duì)于木材防霉的研究 ，主要集中在容易發(fā)霉的樹(shù) 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(duì)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(shí)際生產(chǎn)中多與木材的防腐處理相結(jié)合進(jìn)行處理。孫豐波等對(duì) Y射線(xiàn)輻射對(duì)竹材防霉效果的影響進(jìn)行 了研究， 表明輻射 強(qiáng)度與竹材 抗霉性 能呈現(xiàn)正比關(guān)系，說(shuō)明 v射線(xiàn)具有使霉菌致死的能力。木腐菌會(huì)引起木材M O R (靜曲強(qiáng)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(duì)木材的強(qiáng)度影響不大在實(shí)際的應(yīng)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(jìn)行。常見(jiàn)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(lái)受到越 來(lái)越 多企業(yè) 的青睞 。TBQ木材防霉劑是近年來(lái)新型木材防霉 劑?；钚猿煞郑?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(duì)于板材的防霉處理， 僅需 浸泡或者噴涂處理就可以達(dá)到理想的防霉效 果。防霉防腐劑一般情況下都會(huì)對(duì)人體造成不良影響，
對(duì)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(diǎn)。 為了進(jìn)一步尋找防霉抑菌效果好、 抗流失性強(qiáng)的環(huán)保型木材防霉劑 ，世界多國(guó)研究這方面的專(zhuān)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(jī)碘化物(IPB C )、 擬除蟲(chóng)菊酯等是專(zhuān)家們已經(jīng)研究出來(lái)的防霉防腐劑 。
2木材藍(lán)變
2 ．1木材藍(lán)變菌介紹
藍(lán)變 菌廣義是指那些能把樹(shù)木的木質(zhì)部染成藍(lán)色或藍(lán)黑色的真菌類(lèi)群。 狹義指主要發(fā)生在原木及新鮮鋸材中，通過(guò)媒介傳播侵染到木材樹(shù)脂道和射線(xiàn)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(lán)變乃至死亡，在枯死木中占優(yōu)勢(shì)的真菌，大多數(shù)藍(lán)變菌都屬于長(zhǎng)嚎殼類(lèi)真菌。木材中所包含大量淀粉、 糖類(lèi)和蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是藍(lán)變菌生長(zhǎng)和繁殖的最基本物質(zhì)。這些物質(zhì)可以來(lái)自木材中木射線(xiàn)薄壁組織細(xì)胞的內(nèi)含物，也可以從藍(lán)變菌分泌纖 維素霉 ，溶解了木材細(xì)胞壁的纖維素后得到 。Seifert等人研究得出木材藍(lán)變菌很容易吸收利用糖類(lèi)及蛋白質(zhì)類(lèi)營(yíng)養(yǎng)，其適宜生長(zhǎng)的溫度為20- 35E ，在5E以下或40"C 以上生長(zhǎng)不良，溫度高于50~C 可使 其致死 。絕 大多數(shù)藍(lán)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(lán)變菌均不能生長(zhǎng)與繁殖。研究表明，在合適的pH 值和氧含量條件下， 藍(lán)變真菌可能繁殖 ，在小于0．8％氧濃度條件下仍可生長(zhǎng)良好。 通常受藍(lán)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(lán)變菌的致病性及致病機(jī)理的研究藍(lán)變真菌在木質(zhì)部中通過(guò)大量的菌絲塊堵住木質(zhì)部導(dǎo)管，或誘導(dǎo)使得木質(zhì)部樹(shù)脂脫水從而失去正常的生理功能， 導(dǎo)致樹(shù)木水分運(yùn)輸減少，蒸騰流會(huì)因此下降，樹(shù)木受到侵害嚴(yán)重后最終干枯死亡有毒代謝產(chǎn)物的病理變化或過(guò)程稱(chēng)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(lèi)型。 由生物體產(chǎn)生的毒素，是一種非常少的量即可破壞動(dòng)物和植物的有毒物質(zhì)，可分為動(dòng)物毒素、植物毒素和微生物毒素。姜御宏等人研究表明，藍(lán)變材中一部分半纖維素發(fā)生降解后， 其各項(xiàng)抽提物含量比正常材高。
2 ．3木材藍(lán)變色防治的現(xiàn)狀
當(dāng)前在生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)中， 防治木材藍(lán)變主要是用化學(xué)藥劑進(jìn)行處理。 隨著社會(huì)逐漸發(fā)展，人們的環(huán)境意識(shí)愈來(lái)愈強(qiáng)。因此就要求木材科學(xué)界的研究者們不斷前進(jìn)，研究出新的低毒型、環(huán)保友好型的木材綠色無(wú)污染保護(hù)技術(shù)。正是在社會(huì)不斷進(jìn)步的壓力之下，在當(dāng)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(hù)劑嚴(yán)格限制使用。 在日本和歐洲的許多國(guó)家已經(jīng)禁止使用。 在這種壓力的驅(qū)使下， 木材保護(hù)技術(shù)必然會(huì)發(fā)生根本上的變革，藍(lán)變的防治會(huì)由目前的化學(xué)處理為主，轉(zhuǎn)變成未來(lái)的生物技術(shù)為主，這種潮流已經(jīng)無(wú)法抵擋。我國(guó)目前更多使用的是用化學(xué)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(hù)劑仍在用。 因?yàn)檫@些傳統(tǒng)的化學(xué)物質(zhì)對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染， 我國(guó)有很多學(xué)者進(jìn)行了藥物制劑和新的低毒處理技術(shù)研究。 方桂珍等概括了新型木材保護(hù)劑的研究進(jìn)展。 李玉棟使用一種新的化學(xué)防霉試驗(yàn)研究橡膠木材抗藍(lán)變劑。 蔣明馴將兩種新型低毒殺菌劑應(yīng)用于橡膠木變藍(lán)色模具領(lǐng)域的試驗(yàn)研究，并與五氯酚鈉進(jìn)行比較。 常德龍等研究泡桐木材變色的問(wèn)題，研發(fā)一種新的用于測(cè)試抗變色復(fù)合配方類(lèi)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(dāng)助溶劑和穩(wěn)定劑有機(jī)溶劑中來(lái)達(dá)到防藍(lán)變的目的，此試驗(yàn)成果在許多生產(chǎn)單位 被推廣應(yīng)用 ，優(yōu)點(diǎn)是安全系數(shù)高 ，成本較低 ，推廣范圍廣且對(duì)人和牲畜無(wú)害。
2 ．4木材藍(lán)變的 防治
2．4．1木材藍(lán)變的生物防治
生物防治方面， 人們?cè)谇宄舅亟Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上 ，用合成化學(xué)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(shí)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(duì)木材變色菌和木腐菌有一定抑制作用，并對(duì)它們的抑菌作用及機(jī)理進(jìn)行了大量的研究分析。近20年來(lái)，世界許 多國(guó)家的諸多學(xué)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(duì)控制作用的影響等各方面開(kāi)展了普遍的研 究“…。在 生物防治方面，已經(jīng)篩選出的一 些無(wú)色菌種 (木霉屬、青霉屬和曲霉屬) ，針對(duì)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(lán)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(fēng)干燥處或?qū)⒛静姆旁诮莶壑薪?，在濕度較高時(shí)抑制藍(lán)變菌， 段焰青等把云南松樹(shù)干接入縱坑切梢小蠢伴生真菌之后，在過(guò)氧化物酶活性反應(yīng)區(qū)的韌皮部明顯增加，但不同水分條件的差異，過(guò)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(dāng)?shù)乃置{迫可能導(dǎo)致植物抗性的提高 。
2 ．4．3木材藍(lán)變的化學(xué)防治
通過(guò)添加一些化學(xué)藥品進(jìn)行防治藍(lán)變化學(xué)防治的主要內(nèi)容，常用的防藍(lán)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(lèi)，百菌清。李玉棟等人用防變色劑對(duì)橡膠木進(jìn)行30s的浸沾處理 ， 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示無(wú)論是否經(jīng)過(guò)硼防腐劑處理均可以有效地阻止橡膠木的藍(lán)變和霉變，保護(hù)期可以超過(guò)4周 。
3發(fā)展趨勢(shì)
3．1木材防霉的發(fā)展趨勢(shì)
結(jié)合木霉菌的綜合技術(shù)和研究現(xiàn)狀 ，對(duì)主要霉菌進(jìn)行治療可延長(zhǎng)木制品的使用壽命，節(jié)約木材資源。 在防霉處理過(guò)程中， 要提高防霉劑在木材中的固著率， 增強(qiáng)防霉劑的有效性， 降低防霉劑對(duì)環(huán)境可能帶來(lái)的污染。木霉菌腐蝕的未來(lái)研究方向?qū)⒓性陂_(kāi)發(fā)新的綠色防霉防腐劑應(yīng)具備效率高、 成本低的特點(diǎn)。主要包括防霉防腐效果，耐久性，成本，環(huán)境保護(hù)，抗侵蝕作用，良好的物理力學(xué)性質(zhì)，體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1) 價(jià)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(jī)理 ； 
3) 防腐劑發(fā)展多功能 ，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn) 如阻燃、防霉、防腐、防蛀效果 ； 
4) 從化學(xué)防霉防腐過(guò)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(duì)人類(lèi)和動(dòng)物無(wú)毒 ，對(duì)環(huán)境無(wú)污染 ； 
6) 板材的表面物理性能和力學(xué)性能在處理后，性能良好 ； 
7) 對(duì)金屬無(wú)腐蝕性。
3．2木材藍(lán)變的發(fā)展趨勢(shì)
雖然許多專(zhuān)家在木材防治藍(lán)變色的方面已經(jīng)有很多的研究 ，但是 ，目前尚無(wú)研究如何使用生物控制技術(shù)控制木材藍(lán)變色的。 生物防治是木材保護(hù)未來(lái)的發(fā)展方向， 與我國(guó)長(zhǎng)期可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展要求相一 致。 美國(guó)等許多發(fā)達(dá)國(guó)家在這一領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)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(zhuān)利 。 藍(lán)變菌在世界范圍內(nèi)均有分布，給各國(guó)的林業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)損失 ，對(duì)木材藍(lán)變的研究主要集中在變色機(jī)理 ，化學(xué)抑制作用 ，物理防治，生物方面的綜合防治措施 ，應(yīng)用PCR 、D N A N ~序等現(xiàn)代生物手段。 所以應(yīng)用分子生物手段對(duì)藍(lán)變菌進(jìn)行系統(tǒng)研究應(yīng)是今后研究的新方向，尤其在生物防治方面， 利用藍(lán)變菌防治其它病害更是我們應(yīng)該推崇和 創(chuàng)新的。 隨著人們對(duì)生態(tài)平衡的意識(shí)逐步上升， 保護(hù)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(wèn)題變得越來(lái)越嚴(yán)峻， 有效防止缺陷的產(chǎn)生對(duì)應(yīng)提高木材的利用率， 木材藍(lán)變是木材缺陷的其中一種 ，研究木材藍(lán)變具有深遠(yuǎn)的意義 ，并且有很強(qiáng)的應(yīng)用性。