Zastosowanie promieniowania mikrofalowego w kontroli skażenia mikrobiologicznego środowiska wnętrz

Górny, R.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Zastosowanie promieniowania mikrofalowego w kontroli skażenia mikrobiologicznego środowiska wnętrz

Autorzy

Górny R.

Identyfikatory

Warianty tytułu

The use of microwave radiation in control of microbial contamination in indoor environment

Języki publikacji

Abstrakty

Technika mikrofalowa jest stosunkowo łatwą w zastosowaniu i bezinwazyjną (nie wymagającą destrukcji struktury materiału) metodą osuszania i jednoczesnego pozbawiania materiałów budowlanych mikrobiologicznych zanieczyszczeń. Ze względu na zdolność nawet 2.5-metrowej penetracji promieniowania w głąb eksponowanego na działanie mikrofal materiału, metoda ta daje możliwość inaktywacji mikrobiologicznych zanieczyszczeń nie tylko na powierzchni materiałów budowlanych, ale i wewnątrz nich. W artykule omówiono wpływ termicznego i nietermicznego efektu promieniowania mikrofalowego na właściwości mikroorganizmów powodujących skażenie materiałów budowlanych. Szczególna uwaga została zwrócona na grzyby pleśniowe i promieniewce jako na czynniki odpowiedzialne za występowanie szeregu niekorzystnych efektów zdrowotnych obserwowanych w środowisku wnętrz. Przedstawione zostały wstępne wyniki badań nad wpływem promieniowania mikrofalowego na przeżywalność i cytotoksyczność ich spór rosnących na różnego typu "mokrych" i "suchych" podłożach, w tym na powszechnie stosowanych materiałach budowlanych i wykończeniowych. Omówione zostały też różne aspekty stosowania promieniowania mikrofalowego dla potrzeb rozwiązań w ochronie zdrowia i życia osób w przypadku zagrożeń o masowej skali.

Due to both high (up to 2.5 m) penetration efficiency and sterilization effectiveness, the microwave technique is utilized for non-invasive cleaning of microbial contamination of building materials. The paper describes and influence of both thermal and non-thermal effects of microwave radiation on properties of microorganisms, which contaminate building materials. A special emphasis is given to fila-mentous fungi and actinomycetes as factors responsible for numerous adverse health effects observed in indoor environment. The preliminary results of the study on influence of microwave radiation on viability and cytotoxicity of their "wet" and "dry" spores growing on different media, including common building construction and finishing materials, are presented. Different aspects of microwave radiation applied to protect health and life of exposed individuals in mass scale are also discussed.

Słowa kluczowe

promieniowanie mikrofalowe efekt termiczny efekt mikrofalowy środowisko wnętrz korozja mikrobiologiczna materiały budowlane skuteczność sterylizacji bioaerozol grzyby bakterie przeżywalność cytotoksyczność

microwave radiation thermal effect microwave effect indoor environment microbial corrosion building materials sterilization efficiency bioaerosol fungi bacteria viability cytotoxicity

Wydawca

Bydgoskie Towarzystwo Naukowe

Czasopismo

Ekologia i Technika

Rocznik

2011

Tom

R. 19, nr 6

Strony

300--309

Opis fizyczny

Bibliogr. 83 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Górny R.

Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy (CIOP-PIB), Zakład Zagrożeń Chemicznych, Pyłowych l Biologicznych, Pracownia Zagrożeń Biologicznych, 00-701 Warszawa, ul. Czerniakowska 16

Bibliografia

1. Banik, S., Bandyopadhyay, S., Ganguly, S. 2003. Bioeffects of microwave - a brief review. Biores. Technol. 87:155-159.
2. Baran, E. (Ed.). 1998. Zarys Mikologii Lekarskiej. Volumed, Wrocław.
3. Bookwalter, G.N., Shukla, T.P., Kwolek, W.F. 1982. Microwave processing to destroy Salmonellae in corn-soy-milk blends and effect on product quality. J. Food Sci. 47:1683-1686.
4. Brown, P.V., Lenox, R.H., Meyerhoff, J. 1978. Microwave enzyme inactivation system: electronic control to reduce dose variability. IEEE Trans. Biomed. Eng. 2:205-208.
5. Campanha, N.H., Pavarina, A.C., Brunetti, I.L., Vergani, C.E., Machado, A.L., Spolidorio, D.M.P. 2007. Candida albicans inactivation and cell membrane integrity damage by mi-crowave irradiation. Mycoses 50:140-147.
6. Carroll, D.E., Lopez, A. 1969. Lethality of radio-frequency energy upon microorganisms in liąuid, buffered, and alcoholic food systems. J. Food Sci. 3:320-324.
7. Celandroni, F., Longo, I., Tosoratti, N., Giannessi, F., Ghelardi, E., Salvetti, S., Baggiani, A., Sinesi, S. 2004. Effect of microwave radiation on Bacillus subtilis spores. J. Appl. Microbiol. 97:1220-1227.
8. Chipley, J.R. 1980. Effects of microwave irradiation on microorganisms. Adv. Appl. Microbiol. 26:129-145.
9. Cooley, J.D., Wong, W.C., Jumper, C.A., Straus, D.C. 1998. Correlation between the prevalence of certain fungi and sick building syndrome. Occup. Environ. Med. 55:579-584.
10. Culkin, K.A., Fung, D.Y.C. 1975. Destruction of Escherichia coli and Salmonella typhimuriumin microwave-cooked soups. J. Milk Food Technol. 38:8-15.
11. Cunningham, F. E. 1978. The effect of brief microwave treatment on numbers of bacteria in fresh chicken patties. Poult. Sci. 57:296-297.
12. Dhahi, S.J., Habash, R.W., Al-Hafid, H.T. 1982. Lack of mutagenic effects on conidia of Aspergillus amstelodami irradiated by 8.7175-GHz CW microwaves. J. Microw. Power 17:345-351.
13. Dixon, D.L., Breeding, L.C., Faler, T.A. 1999. Microwave disinfection of denture base materials colonized with Candida albicans. J. Prosthet. Dent. 81:207-214.
14. Dreyfuss, M.S., Chipley, J.R. 1980. Comparison of effects of sublethal microwave radiation and conventional heating on the metabolic activity of Staphylococcus aureus. Appl. Environ. Microbiol. 39:13-16.
15. Dubicki, A., Słota, H., Zieliński J. 1999. Dorzecze Odry. Monografia powodzi lipiec 1997. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Warszawa.
16. Dutkiewicz, J., Górny, R.L. 2002. Biologiczne czynniki szkodliwe dla zdrowia - klasyfikacja i kryteria oceny narażenia. Medycyna Pracy 53:29-39.
17. Dutkiewicz, J., Jabłoński, L. 1989. Biologiczne Szkodliwości Zawodowe. Państwowy Zakład Wydawnictw lekarskich, Warszawa.
18. Fang, Y., Hu, J., Xiong, S., Zhao, S. 2011. Effect of low-dose microwave radiation on Aspergillus parasiticus. Food Control 22:1078-1084.
19. Farber, J.M., Aoust, J.Y.D., Diotle, M., Sewell, A., Daley, E. 1998. Survival of Listeria spp. on raw whole chickens cooked in microwave ovens. J. Food Prot. 61:1465-1469.
20. Flannigan, B., Miller, J.D. 1994. Health implications of fungi in indoor endronments -an overview. W: Samson, R.A., Flannigan, B., Flannigan, M.E., Verhoeff, A.P., Adan, O.C.G., Hoekstra, E.S. (Ed.), Air Quality Monographs, Vol. 2: Health Implications of Fungi in Indoor Environments. Elsevier Science B.V., Amsterdam, 3-28.
21. Foarde, K., Dulaney, P., Cole, E., Van Osdel, D., Ensor, D., Chang, J. 1993. Assessment of fungal growth on ceiling tiles under environmentally characterized conditions. W: Kaluokoski, P., Jantunen, M., Seppanen, O. (Ed.), Proceedings of Indoor Air 93, Vol. 4, 357-362.
22. Fujikawa, H., Ushioda, H., Kudo, Y. 1992. Kinetics of Escherichia coli destruction by microwave irradiation. Appl. Environ. Microbiol. 58:920-924.
23. Fung, D.Y.C., Cunningham, F.E. 1980. Effect of microwaves on microorganisms in foods. J. Food Prot. 43:641-650.
24. Furia, L., Hill, D.W., Gandhi, O.P. 1986. Effect of millimeter-wave irradiation on growth of Saccharomyces cerevisiae. IEEE Trans. Biomed. Eng. 33:993-999.
25. Goldblith, S.A., Wang, D.I.C. 1967. Effect of microwaves on Escherichia coli and Bacillus subtilis. Appl. Microbiol. 15:1371-1375.
26. Górny, R.L. 2004. Cząstki grzybów i bakterii jako składniki aerozolu pomieszczeń: właściwości, mechanizmy emisji, detekcja. Wydawnictwo Instytutu Medycyny Pracy i Zdrowia Środowiskowego (ISBN 83-909592-5-9), Sosnowiec.
27. Górny, R.L., Mainelis, G., Grinshpun, S.A., Willeke, K., Dutkiewicz, J., Reponen, T. 2003. Release of Streptomyces albus propagules from contaminated surfaces. Environ. Res. 91:45-53.
28. Górny, R.L., Reponen, T., Grinshpun, S.A., Willeke, K. 2001. Source strength of fungal spore aerosolization from moldy building ma-terials. Atmos. Environ. 35:4853-4862.
29. Górny, R.L., Reponen, T., Willeke, K., Robin, E., Boissier M., Grinshpun, S.A. 2002. Release of fungal fragments from moldy surfaces. Appl. Emńron. Microbiol. 68:3522-3531.
30. Górny, R.L., Wlazło, A., Kapka, L., Niesler, A., Lawniczek-Walczyk, A., Kozłowska, A., Lis, D.O., Golofit-Szymczak, M. 2010. Change in fungal and actinomycetal spore cytotoxicity after exposure to microwave radiation. Proc. of 9th International Congress on Aerobiology. Buenos Aires, Argentina, 58-59.
31. Grela, J., Słota, H., Zieliński J. 1999. Dorzecze Wisły. Monografia powodzi lipiec 1997. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Warszawa.
32. Hadjiloucas, S., Chahal, M.S., Bowen, J.W. 2002. Preliminary results on the non-thermal effects of 200-350 GHz radiation on the growth rate of S. cereuisiae cells in microcolonies. Phys. Med. Biol. 47:3831-3839.
33. Hamid, M., Thomas, T., El-Saba, A., Staple-ton, W., Sakla, A., Rahman, A., Byrne, P., Van Landingham, D., McCombs, C. 2001. The effects of microwaves on airborne microorganisms. J. Microwave Power EE, 36:37-45.
34. Husman, T. 1996. Health effects of indoor-air microorganisms. Scand. J. Work Environ. Health 22:5-13.
35. Hyvarinen, A., Meklin, T., Vepsalainen, A., Neyalainen, A. 2002. Fungi and actinobacteria in moisture-damaged building materials -concentrations and diversity. Int. Biodeterior. Biodegrad. 49:27-37.
36. Ishitani, T., Kojo, T., Vanai, S. 1981. Effects of microwave irradiation of mould spores. Rep. Natl. Food Res. Inst. 38:102-106.
37. Jeng, D.K.H., Kaczmarek, K.A., Woodworth, A.G., Balasky, G. 1987. Mechanism of microwave sterilization in the dry state. Appl. Environ. Microbiol. 53:2133-2137.
38. Kagen, S.L., Fink, J.N., Schlueter, D.P., Kurup, V.P., Fruchtman, R.B. 1981. Streptomycesalbus: a new cause of hypersensitivity pneumonitis. J. Allergy Glin. Immunol. 68:295-299.
39. Kakita, Y., Funatsu, M. Miake, F., Watanabe, K. 1999. Effects of microwave irradiation on bacte-ria attached to the hospital white coats. Int. J. Occup. Med. Environ. Health 12:123-126.
40. Kakita, Y., Kashige, N., Murata, K., Kuroiwa, A., Funatsu, M., Watanabe, K. 1995. Inactivation of LacLobacillus bacteriophage PL-1 by microwave irradiation. Microbiol. Immunol. 39:571-576.
41. Karyś, J. 2001. Sposoby osuszania budynków. W: Ważny, J., Karyś, J. (Ed.), Ochrona Budynków przed Korozją Biologiczną. Arkady, Warszawa, 256-279.
42. Khalil, H., Yillota, R. 1985. A comparative study on the thermal inactivation of Baciilus stearothermophiius spores in microwave and conventional heating. W: Proceedings of the Fourth International Congress on Engineered Food. Applied Science Publishers, Es-sex, England.
43. Khalil, H., Villota, R. 1989. The effect of microwave sublethal heating on the ribonucleic acids of Slaphylococcus aureus. J. Food Prot. 51:181-186.
44. Kozempel, M.F., Annous, B.A., Cook, R.D., Scullen, O.J., Whiting, R.C. 1998. Inactivation of microorganisms with microwaves at reduced temperatures. J. Food Prot. 61:582-585.
45. Iacey, J., Dutkiewicz, J. 1994. Bioaerosols and occupational lung disease. J. Aerosol Sci. 25:1371-1404.
46. Latimer, J.M., Matsen, J.M. 1977. Microwave oven irradiation as a method for bacterial de-contamination in a clinical microbiology laboratory. J. Clin. Microbiol. 4:340-342.
47. Lechowich, R.V., Beuchat, L.R., Fox, K.J., Webster, F.H. 1969. Procedure for evaluating the effects of 2450 MHz microwaves upon Streptococcus faecalis and Saccharamyces cervisiae. Appl. Microbiol. 17:106-110.
48. Mężykowski, T., Bal, J., Dębieć, H., Kwarecki, K. 1980. Response of AspergUlus nidulans and Physarwn polycephalum to microwave irradiation. J. Microwave Power 15:75-80.
49. MSWiA - Ministerstwo Spraw Wewnętrznych i Administracji. 2010. Straty spowodowane przez powodzie w 2010 r. (http://www.mswia.gov.pl/portal/pl/641/8823/Straty_spowodowane_przez_powodzie_w_2010_r.html?se-arch=513525)
50. Murtoniemi, T., Nevalainen, A., Suutari, M., Toivola, M., Komulainen, H., Hirvonen, M.-R. 2001. Induction of cytotoxicity and production of inflammatory mediators in RAW264.7 macrophages by spores grown on six different plasterboards. Inhal. Toxicol. 13:233-247.
51. Najdovski, L., Dragaś, A.Z., Kotnik, V. 1991. The killing activity of microwaves on some non-sporogenic and sporogenic medically important bacterial strains. J. Hosp. Infect. 19:239-247.
52. Nevalainen, A., Pasanen, A.-L., Niininen, M., Reponen, T., Kalliokoski, P., Jantunen, M.J. 1991. The indoor air quality in Finnish homes with mold problems. Environ. Int. 17:299-302.
53. Oliveira, E.A., Nogueira, N.G.P., Innocentini, M.D.M., Pisani Jr., R. 2010. Microwave inactivation of Baciilus atrophaeus spores in health-care waste. Waste Manage. 30:2327-2335.
54. Palaniappan, S., Sastry, S. 1990. Effects of electricity on microorganisms: A review. J. Food Process. Pres. 14:393-414.
55. Papadopoulou, C., Demetriou, D., Panagiou, A., Levidiotou, S., Gessouli, H., Ionnides, K., Antoniades, G. 1995. Survival of enterobacteria in liquid cultures during microwave radiation and conventional heating. Microbiol. Res. 150:305-309.
56. Pasanen, A.-L., Juutinen, T., Jantunen, M .J., Kalliokoski, P. 1992. Occurrence and moisture requirements of microbial growth in building materials. Int. Biodeterior. Biodegrad. 30:273-283.
57. Pieckova, E., Jesenska, Z. 1999. Microscopic fungi in dwellings and their health implications in humans. Ann. Agric. Environ. Med. 6:1-11.
58. Reponen, T., Górny, R.L., Cho, S.-H., Grinshpun, S.A., Willeke, K., Schmechel, D., Huttunen, K., Nevalainen, A., Hirvonen, M.-R. 2002. Release and biological reactivity of air-borne fungal fragments. W: Proceedings of 21th Annual Conference o f the American Association for Aerosol Research, 9.
59. Ribeiro, D.G., Pavarina, A.C., Dovigo, L.N., Spolidorio, D.M.P., Giarnpaolo, E.T., Vergani, C.E. 2009. Denture disinfection by microwave irradiation: A randomized clinical study. J. Dent. 37:666-672.
60. Rosaspina, S., Anzanel, D., Salvatorelli, G. 1993. Microwave sterilization of enterobacteria. Microbios. 76:263-270.
61. Rosaspina, S., Salvatorelli, G., Anzanel, D. 1994. The bactericidal effect of microwaves on Mucohacterium bouis dried on scalpel blades. J. Hosp. Infect. 26:45-50.
62. Rosaspina, S., Salvalorelli, G., Anzanel, D., Bovolenta, R. 1994. Effect of microwave radiation on Candida albicans. Microbios. 78:55-59.
63. Roscnberg, U., Bogi, W. 1987. Microwave pasteurization, sterilization, blanching, and pest control in the food industry. Food Technol. 41:92-99.
64. Sanborn, M.R., Wan, S.K., Bulard, R. 1982. Microwave sterilization of plastic tissue culture vessels for reuse. Appl. Environ. Microbiol. 44:960-964.
65. Shin, J.K., Pyun, Y.R. 1997. Inactivation of Lactobacillus plantarum by pulsed-microwave irradiation. J. Food Sci. 62:163-166.
66. Skórska, C., Mackiewicz, B., Dutkiewicz, J., Krysińska-Traczyk, E., Milanowski, J., Feltovich, H., Lange, J., Thorne, P.S. 1998. Effects of exposure to grain dust in polish farmers: work-related symptoms and immunologie response to microbial antigens associated with dust. Ann. Agric. Environ. Med. 5:147-153.
67. Strom, G., Palmgren, U., Wessen, B., Hell-strom, B., Kumlin, A. 1990. The sickbuilding syndrome - an effect of microbial growth in building constructions. W: Walkinshaw, D.S. (Ed.), Proceedings of the Indoor Air'90, Vol. l, 173-178.
68. Struś, M. 1997. Mechanizmy działania czynników fizycznych na drobnoustroje. Roczniki PZH 48:263-268.
69. Stuerga, D.A.C., Gaillard, P. 1996. Microwave a thermal effects in chemistry: A myth's autopsy. J Microwave Power Electromagnetic Energy 31:87-113.
70. Sunesson, A.-L., Nilsson, C.-A., Carlson, R., Blomąuist, G., Andersson, B. 1997. Production of volatile metabolites from streptomyces albidofavus cultivated on gypsum board and tryptone glucose extract agar - infuence of temperature, oxygen and carbon dioxide levels. Ann. Occup. Hyg. 41:393-413.
71. Takashima, S., Gabriel, C., Sheppard, R.J., Grant, E.H. 1984. Dielectric behaviour of DNA solution at radio frequency and microwave frequencies. J. Biophysics 46:29-34.
72. Vaid, A., Bishop, A.H. 1998. The destruction by microwave radiation of bacterial endo-spores and amplication of the released DNA. J. Appl. Microbiol. 85:115-122.
73. Vela, G.R., Wu, J.F. 1979. Mechanism of lethal action of 2,450-MHz radiation on microorganisms. Appl. Environ. Microbiol. 37:550-553.
74. Watanabe, K., Kakita, Y., Kashige, N., Miake, F., Tsukiji, T. 2000. Effect of ionic strength on the inactiyation of micro-organisms by microwave irradiation. Lett. Appl. Microbiol. 31:52-56.
75. Ważny J. 2001. Mikroorganizmy rozwijające się w budynkach. W: Ważny, J., Karyś, J. (Ed.). Ochrona Budynków przed Korozją Biologiczną. Arkady, Warszawa, 52-90.
76. Welt, B.A., Tong, C.H., Rossen, J.L., Lund, D.B. 1994. Effect of microwave radiation on inactivation of Clostridium sporogenes spores. Appl. Environ. Microbiol. 60:482-488.
77. WHO - World Health Organization: Guide-lines for Indoor Air Quality: Dampness and Mould. WHO Regional Office for Europe, Kopenhaga 2009.
78. Wu, Q. 1996. Effect of high-power microwave on indicator bacteria for sterilization. IEEE T. Bio-Med. Eng. 43:752-754.
79. Wu, Y., Yao, M. 2010. Inactivation of bacteria and fungus aerosols using microwave irradiation. J. Aerosol Sci. 41:682-693.
80. Wydział Zarządzania Kryzysowego Urzędu Wojewódzkiego w Katowicach. Wykaz miast i gmin województwa katowickiego objętych powodzią w lipcu 1997 r.
81. Zhang, Q., Damit, B., Welch, J., Park, H., Wu, C-Y., Sigmund, W. 2010. Microwave assisted nanofibrous air filtration for disinfection of bioaerosols. J. Aerosol Sci. 41:880-8.
82. Zieliński, M., Ciesielski, S., Cydzik-Kwiatkowska, A., Turek, J., Dębowski, M. 2007. Influence of microwave radiation on bacterial community structure in biofilm. Process Biochem. 42:1250-1253.
83. Zyska, B. 1999. Zagrożenia biologiczne w budynku. Arkady, Warszawa.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPG8-0057-0006