Abstract

Передача бактерий чаще происходит с влажной кожи, чем с сухой; поэтому правильная сушка рук после мытья должна быть неотъемлемой частью процесса гигиены рук в здравоохранении. В данной статье систематизирован обзор исследований гигиенической эффективности различных способов сушки рук.Поиск литературы проводился в апреле 2011 г. с использованием электронных баз данных PubMed, Scopus и Web of Science. Использовались ключевые слова для поиска: сушилка для рук и сушилка для рук . Поиск ограничивался статьями, опубликованными на английском языке с января 1970 г. по март 2011 г. В обзор было включено 12 исследований. Эффективность сушки рук включает скорость сушки, степень сухости, эффективное удаление бактерий и предотвращение перекрестного загрязнения. Этот обзор не нашел согласия относительно относительной эффективности электрических осушителей воздуха. Тем не менее, большинство исследований показывают, что бумажные полотенца могут эффективно высушивать руки, эффективно удалять бактерии и меньше загрязнять окружающую среду туалетной комнаты. С точки зрения гигиены бумажные полотенца превосходят электрические сушилки. Бумажные полотенца следует рекомендовать в местах, где гигиена имеет первостепенное значение, например, в больницах и клиниках.

Пандемия свиного гриппа человека A (h2N1) в 2009 г. напомнила медицинским работникам и обществу о важности гигиены рук для предотвращения распространения болезней.1-8 Эффективность гигиены рук в инфекционном контроле была признана после наблюдения Земмельвейса в 1847 г. о том, что мытье рук снижает число смертей среди женщин с послеродовой лихорадкой.9 На протяжении веков мытье рук считалось наиболее важной мерой уменьшить бремя инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи.10-12

Мытье рук означает мытье рук простым или противомикробным мылом и водой.13 На практике это может значительно варьироваться от краткого ополаскивания рук до тщательной очистки. Сообщалось о значительном снижении уровня инфекционных заболеваний при правильном мытье рук в различных учреждениях, таких как медицинские учреждения,14,15 пищевая промышленность,16,17 детские сады,18 школы,19-21 и во всех общественных и домашних ситуациях.1,22,23 Однако до сих пор большое количество исследований было сосредоточено на таких темах, как методы мытья рук,24 выбор средств для мытья рук и обращение с ними,25–27 и способы улучшения качества рук. соблюдение санитарно-гигиенических норм медицинскими работниками.28-31 Меньше известно о роли сушки рук после мытья и относительной эффективности различных методов сушки рук в уменьшении загрязнения.

Надлежащее высушивание рук должно быть важным компонентом эффективных процедур гигиены рук.11,13 Coates et al.32 сообщили, что мытье рук водой с мылом или только водой в сочетании с вытиранием на бумажных полотенцах может эффективно удалять бактерии с рук. Однако, если вытряхнуть руки насухо только после мытья, некоторые бактерии, скорее всего, останутся. Патрик и др. [33] исследовали взаимосвязь между количеством остаточной воды, оставшейся на руках, и уровнем бактериальной транслокации. Передача бактерий чаще происходила с мокрых рук, чем с сухих рук. Merry et al34 также подтвердили важную роль остаточной воды на руках в уровне загрязнения, связанного с прикосновением или контактом.

Хотя в исследованиях сообщалось о важности тщательного высушивания рук после мытья, роль сушки рук не получила широкого распространения, а ее значение для гигиены рук и инфекционного контроля, по-видимому, не принималось во внимание.35 Отсутствие внимания к этому аспекту может свести на нет преимущества тщательного мытья рук в здравоохранении. До сих пор было проведено мало исследований для изучения того вклада, который правильная сушка рук вносит в общую эффективность практики гигиены рук. Цель этой статьи состоит в том, чтобы предоставить систематический обзор исследований, изучающих эффективность различных методов сушки рук, и дать рекомендации для будущих исследований.

Методы

В апреле 2011 г. был проведен обширный поиск литературы с использованием электронных баз данных PubMed, Scopus и Web of Science.Поиск был ограничен статьями, опубликованными на английском языке с января 1970 г. по март 2011 г. Использовались ключевые слова для поиска: сушилка для рук и сушилка для рук .

Нашей целью было проанализировать гигиеническую эффективность различных методов сушки рук, а затем рекомендовать лучший вариант сушки рук для медицинских работников. Для отбора статей использовались два критерия включения. Во-первых, исследования должны были сравнить гигиенические характеристики как минимум двух методов сушки рук; исследования, посвященные исключительно оценке эффективности сушки рук, были исключены.Во-вторых, исследования должны были использовать эмпирический исследовательский подход с количественными результатами; качественные и обзорные статьи были исключены. Мы также исключили тезисы конференций, чтобы сосредоточиться на более существенных результатах. Два независимых исследователя (C.H. и WM) участвовали во всех аспектах обзора. Они сравнили и обсудили свои выводы в отношении критериев включения и исключения. Разногласия разрешались обсуждением с третьим членом команды (С.С.).

Извлечение данных состояло из 5-этапного процесса ().Во-первых, повторяющиеся статьи были идентифицированы и удалены перед анализом. Во-вторых, название и аннотация остальных статей были проверены на соответствие критериям включения. В-третьих, были извлечены и оценены полнотекстовые статьи в соответствии с их дизайном исследования и научным подходом. В-четвертых, были проверены ссылки и цитаты из этих выявленных статей, чтобы убедиться, что все соответствующие исследования были включены. Наконец, с помощью поисковой системы Google Scholar был проведен поиск материалов (серая литература), выходящих за рамки основного направления опубликованной журнальной и монографической литературы, таких как правительственные документы, материалы конференций, отчеты об исследованиях, рабочие документы, дискуссионные документы и информационные бюллетени. .

Блок-схема стратегии поиска литературы.

^a Правительственные документы, материалы конференций, исследовательские отчеты, рабочие документы, дискуссионные документы и информационные бюллетени.

Все найденные статьи были подвергнуты критической рецензии авторов и включены по мере необходимости, чтобы обеспечить обзор темы. Качество этого обзора оценивалось с использованием системы критической оценки. Авторы использовали контрольный список Программы навыков критической оценки36, чтобы убедиться, что исследовательский вопрос был систематически идентифицирован, оценен и обобщен в соответствии с заранее определенными критериями.

Результаты

Всего в обзор было включено 12 статей. Бумажные полотенца, тканевые полотенца и сушилки с горячим воздухом обычно используются для сушки вымытых рук. Руки также можно высушить путем испарения. Осушители воздуха представляют собой электрические устройства, используемые для сушки рук, и они могут работать либо с помощью кнопки, либо автоматически с помощью инфракрасного датчика. 37 В последние годы была представлена ​​новая версия осушителя воздуха (например, струйная сушилка). По словам производителя, струйная сушилка отличается от других обычных сушилок горячим воздухом тем, что в ней используется струя ненагретого воздуха и имеется воздушный фильтр.38 Гигиеническая эффективность сушки рук включает эффективность сушки, эффективное удаление бактерий и предотвращение перекрестного загрязнения.39-41

Эффективность сушки

Патрик и др.33 сравнили эффективность сушки тканевых полотенец и сушилок горячим воздухом. Результаты показали, что остаточная вода более эффективно удалялась с рук тканевыми полотенцами. После 10 секунд сушки одноразовым тканевым полотенцем остаточная вода на руках уменьшилась до 4%. За 15 секунд сушки остаточная вода уменьшилась до 1%.Однако сушилки с горячим воздухом были намного медленнее, и им потребовалось 45 секунд, чтобы уменьшить остаточную воду до 3%. Redway и Fawdar39 изучили эффективность сушки бумажных полотенец, сушилок горячим воздухом и сушилок струйного воздуха. Они обнаружили, что бумажные полотенца и струйные сушилки почти одинаково эффективны для сушки рук. Через 10 секунд сушки оба достигли 90% сухости. Сушка горячим воздухом занимала значительно больше времени, и для достижения аналогичной степени сухости требовалось 40 секунд.

Кроме того, Патрик и соавт.33 провели наблюдательное исследование в мужских и женских туалетах, чтобы определить, сколько времени люди тратят на сушку рук.В туалетах были установлены либо тканевые полотенца на одну порцию, либо системы сушки горячим воздухом, но не то и другое одновременно. Они обнаружили, что пользователи-мужчины тратили в среднем 3,5 секунды на тканевые полотенца и 17 секунд на сушилки с горячим воздухом. Такие же показатели у женщин составили 5,2 и 13,3 секунды. Они обнаружили, что сушка тканевыми полотенцами в течение 5 секунд обеспечивает сухость рук на 85%, а сушка в течение 20 секунд в сушилках с горячим воздухом обеспечивает сухость менее 70%. Knights и соавт.42 также сообщили, что сушки горячим воздухом при обычном использовании могут обеспечить сухость рук только на 55% у мужчин и на 68% у женщин. Напротив, тканевые полотенца и бумажные полотенца обычно могут достигать 90% или более сухости для обоих полов.

Удаление бактерий

Хотя степень влажности способствует выживанию и передаче бактерий на руках, другие факторы также влияют на гигиенические характеристики метода сушки рук. Redway и Fawdar39 оценили изменения количества бактерий на руках до и после использования бумажных полотенец, сушилки горячим или струйным воздухом. Образцы подушечек пальцев брали контактными пластинами, а образцы ладоней брали мазком и инокуляцией пластин с агаром.Они обнаружили, что бумажные полотенца уменьшают количество всех видов бактерий на руках. Однако сушилка горячим воздухом увеличила количество всех видов бактерий на руках. Сушилка с струйным воздухом также увеличила количество большинства типов бактерий, но это увеличение было меньше, чем с сушилкой с горячим воздухом. В их исследовании использовались новая сушилка с горячим воздухом и новая струйная сушилка; следовательно, авторы утверждали, что любое увеличение количества бактерий после использования сушилок должно быть связано с другими факторами, а не с загрязнением самих сушилок. 39 Hanna et al43 и Blackmore44 сравнили количество бактерий, оставшихся на руках после сушки бумажными полотенцами, тканевыми полотенцами или сушилками с горячим воздухом. Образцы бактерий брали с рук на контактные пластины. Авторы также сообщили, что сушилки горячим воздухом были наименее эффективным методом удаления бактерий с вымытых рук.

Напротив, в другом исследовании сообщалось, что сушилки с горячим воздухом превосходят бумажные и тканевые полотенца. Ансари и соавт.45 сравнили эффективность бумажных полотенец, тканевых полотенец и сушилок горячим воздухом в уничтожении ротавирусов и Escherichia coli с рук.Для воздушной сушки вымытые подушечки пальцев удерживали на расстоянии 10 см от сопла сушилки горячим воздухом в течение 10 секунд. Для сушки бумажными полотенцами или тканевыми полотенцами подушечки пальцев помещали на впитывающую поверхность с равномерным давлением на 10 секунд. Авторы не учитывали трение при сушке рук из-за трудностей стандартизации и точного представления полевых условий. Чтобы оценить влияние различных процедур сушки, микроорганизмы на подушечке пальца элюировали сбалансированным солевым раствором, а затем элюаты титровали.Исследование показало, что сушка в сушилках с горячим воздухом приводит к максимальному сокращению, а сушка тканевыми полотенцами приводит к наименьшему сокращению количества обоих микроорганизмов. Однако Ansari et al45 также упомянули, что трение часто применяется, когда руки вытираются бумажными или тканевыми полотенцами. Еще предстоит определить, может ли трение привести к дальнейшему снижению загрязнения во время сушки рук.

Некоторые исследования не выявили существенных различий между методами сушки рук для удаления бактерий с вымытых рук.Gustafson et al46 исследовали гигиенические характеристики бумажных полотенец, тканевых полотенец, сушилок с горячим воздухом и самопроизвольное испарение. В исследовании сравнивалась разница между количеством бактерий на руках после сушки по 4 методам. Бактерии определяли с использованием модифицированной процедуры отбора проб перчаточного сока, и результаты не выявили различий между 4 методами. Тейлор и др.47, а также Мэтьюз и Ньюсом48 исследовали остаточные бактерии на руках после сушки горячим воздухом и бумажными полотенцами с использованием контактных пластин.Они также не обнаружили разницы в удалении бактерий между двумя методами.

Другие исследования изучали дифференциальные результаты. Yamamoto et al [49] использовали метод контактной пластины для оценки эффекта сушки горячим воздухом при растирании рук и при неподвижных руках. При трении рук количество бактерий на руках значительно увеличилось после 15 секунд использования. Когда руки держали неподвижно, количество бактерий на руках уменьшалось. Авторы дополнительно исследовали различия в количестве бактерий на руках между сушкой горячим воздухом и бумажными полотенцами.Было обнаружено, что бумажные полотенца более эффективны для удаления бактерий с кончиков пальцев, но не с ладоней и пальцев. Это исследование, наконец, пришло к выводу, что сушка неподвижных рук горячим воздухом в течение 30 секунд с УФ-светом была более эффективной для удаления бактерий, чем сушка бумажным полотенцем. Сушка горячим воздухом при растирании рук была менее эффективной, чем использование бумажных полотенец. Snelling et al35 сравнили струйную сушилку с двумя моделями сушилок с горячим воздухом в отношении передачи бактерий после сушки и эффекта трения рук во время использования сушилки.При времени сушки 10 секунд обе сушилки с горячим воздухом ассоциировались с более высокими уровнями переноса бактерий, чем когда сушилка вообще не использовалась. Однако струйная сушилка приводила к гораздо меньшему переносу бактерий, чем сушилки горячим воздухом. Когда сушилки с горячим воздухом использовались в течение 30–35 секунд, их производительность значительно улучшалась, но все же была хуже, чем у струйной сушилки после 10 секунд использования. Кроме того, растирание рук при использовании сушилок с горячим воздухом препятствовало общему снижению числа бактерий.Для дальнейшего сравнения с методом бумажных полотенец авторы взяли образцы бактерий с ладоней, пальцев и кончиков пальцев, используя контактные пластины. Они обнаружили, что вытирание рук бумажными полотенцами — лучший способ удаления бактерий с рук, особенно с кончиков пальцев.

Воздействие на перекрестное загрязнение

Умывальники и туалеты признаны местами с высоким риском роста и передачи бактерий. 6 м ² .51,52 Этот туман может содержать многие типы фекальных бактерий, которые могут вызывать заболевания.53 Ngeow и соавт.54 исследовали потенциальный риск сушилок с горячим воздухом, способствующих воздушно-капельным инфекциям в больничных условиях. В исследовании сравнивали распространение бактерий, вызванное сушилками с горячим воздухом, с распространением бумажных полотенец. Распространение бактерий сушилками с горячим воздухом было обнаружено в радиусе примерно 3 фута от сушилок с горячим воздухом и до лабораторного халата исследователя. При использовании бумажных полотенец для сушки рук распространения бактерий обнаружено не было.Поэтому авторы заявили, что сушилки с горячим воздухом непригодны для использования в отделениях интенсивной терапии, поскольку они могут способствовать перекрестному заражению либо воздушно-капельным путем, либо зараженным персоналом. Hanna et al43 также сообщили, что сушилки с горячим воздухом приводили к значительному количеству переносимых по воздуху бактерий вблизи пользователя, тогда как бумажные и тканевые полотенца вызывали незначительное загрязнение окружающей среды. Redway и Fawdar39 оценили загрязнение туалетной комнаты, вызванное различными методами сушки рук.Установлено, что струйные осушители воздуха рассеивают загрязнение рук на расстояние не менее 2 м. Бумажные полотенца и сушилки с горячим воздухом были намного лучше, чем струйные сушилки, в отношении загрязнения окружающей среды туалетной комнаты. Бумажные полотенца также оказались лучше, чем сушилки с горячим воздухом, для загрязнения непосредственно под устройством, но на больших расстояниях разницы не было.

В других исследованиях сообщалось, что сушка рук с помощью сушилок с горячим воздухом вряд ли вызовет воздушно-капельную инфекцию. Taylor и соавт.47 оценили, изменяют ли сушилки с горячим воздухом уровни переносимых по воздуху микроорганизмов в среде туалетных комнат. Они обнаружили, что воздух, выходящий из выпускного отверстия сушилки, содержит меньше микроорганизмов, чем воздух, поступающий в сушилку. Они также обнаружили, что уровни микроорганизмов на внешних поверхностях сушилок с горячим воздухом не отличались от уровней на других поверхностях туалетных комнат. Таким образом, авторы утверждали, что сушилки горячим воздухом подходят для использования как в здравоохранении, так и в пищевой промышленности. Точно так же Мэтьюз и Ньюсом48 сравнили аэрозоли бактерий, выбрасываемые в воздух при сушке рук с использованием 4 различных моделей сушилок с горячим воздухом и бумажных полотенец.Они не обнаружили разницы между аэрозолями, выделяемыми бумажными полотенцами и 2 моделями сушилок с горячим воздухом, тогда как другие 2 модели сушилок с горячим воздухом генерировали меньше аэрозолей, чем бумажные полотенца. Они пришли к выводу, что сушилки горячим воздухом безопасны с бактериологической точки зрения. Однако можно утверждать, что в этих исследованиях воздух от вентиляторов может разбавлять аэрозоли, поэтому результаты не являются строго сопоставимыми.

Прочие вопросы

Предпочтения пользователя

Предпочтения пользователя являются важным фактором, определяющим соблюдение гигиены рук.40 Опрос 2000 граждан Европы был проведен в 2008 г. для изучения предпочтений пользователей в отношении различных методов сушки рук.55 Опрос показал, что 62% пользователей выбрали бумажные полотенца в качестве предпочтительного метода сушки рук, за ними следуют сушилки горячим воздухом (28 %) и тканевые рулонные полотенца (10%). Другой опрос 2516 взрослых американцев, проведенный в 2009 году, по-прежнему показал, что большинство людей предпочитают вытирать руки бумажными полотенцами56. Если бы у них был выбор, 55 % респондентов выбирали бумажные полотенца, 25 % — сушилки с струйным воздухом, 16 % — сушилки с горячим воздухом. , 1% выбрали тканевые полотенца с роликами, а 3% не были уверены.Недавний телефонный опрос в Австралии показал, что производители продуктов питания, менеджеры предприятий и коммерческие уборщики также оценили бумажные полотенца как наиболее предпочтительный метод сушки рук. бумажные полотенца не доступны в туалетах.

Раздражение кожи

Известно, что некоторые антибактериальные мыла, хирургические препараты для рук, а также растворы хлора и йода могут раздражать кожу рук.58,59 Использование осушителей воздуха может привести к тому, что руки станут чрезмерно сухими, грубыми и красными. Руки могут раздражаться при частом мытье и сушке.60 Больные часто испытывают чувство сухости или жжения; кожа, которая кажется грубой; и эритема, шелушение или трещины. Когда руки раздражаются, медицинские работники могут мыть руки не так часто и не так хорошо. Беспокойство по поводу этого эффекта осушителей воздуха может стать серьезной причиной плохого отношения к гигиене рук.

Шум

Осушители воздуха, особенно струйные осушители воздуха, явно более шумные, чем бумажные или тканевые полотенца.По данным Redway и Fawdar,39 средний уровень децибел при использовании осушителя воздуха на расстоянии 0,5 м составил 94 дБ, что выше, чем при прохождении тяжелого грузовика на расстоянии 3 м. При одновременном использовании двух струйных осушителей уровень децибел на расстоянии 2 м составил 92 дБ. Таким образом, в туалетных комнатах со струйными осушителями уровень шума может представлять потенциальную опасность для тех, кто подвергается его воздействию в течение длительного времени.

Воздействие на окружающую среду

Использование бумажных полотенец может иметь неблагоприятные последствия, связанные с удалением отходов и устойчивостью окружающей среды.Тем не менее, было проведено ограниченное количество исследований для изучения воздействия различных методов сушки рук на окружающую среду. Budisulistiorini61 оценил жизненный цикл бумажных полотенец и методов сушки рук горячим воздухом. Согласно исследованию Budisulistiorini, метод бумажных полотенец выделяет относительно больше парниковых газов, чем метод сушки горячим воздухом (1377 против 1337 кг эквивалента углекислого газа). С точки зрения экологической устойчивости метод сушки горячим воздухом превосходит метод бумажных полотенец с лучшими показателями по 6 показателям (дыхательные органические вещества, дыхательные неорганические вещества, озоновый слой, экотоксичность, подкисление/эвтрофикация и ископаемое топливо) по сравнению с 5 показателями (канцерогены, климат). изменения, радиация, землепользование и полезные ископаемые) для бумажных полотенец.61

Стоимость

Использование бумажных полотенец обходится дороже, чем использование осушителей воздуха. Бумажные полотенца необходимо часто заменять, в то время как осушители воздуха обычно требуют минимального обслуживания. Budisulistiorini61 утверждал, что метод бумажных полотенец трудоемкий, а также зависит от поведения пользователей. Однако приобретение и установка осушителей воздуха может быть дорогостоящей. Поэтому те, кто отвечает за управление объектами, должны провести тщательный анализ затрат, чтобы определить, являются ли они экономически эффективными в своем здании.

Обсуждение

Сушка рук должна быть важной частью процесса гигиены рук в здравоохранении.11,13 Однако, по-видимому, нет единого мнения относительно наиболее гигиеничного метода сушки рук. Результаты различных исследований также были противоречивыми.62 В некоторых исследованиях указывалось, что электрические осушители воздуха менее эффективны с точки зрения гигиены,39,43,44 в то время как другие придерживались твердого мнения, что они безопасны и эффективны. средства для сушки рук.47,48

Большое расхождение между исследованиями может быть частично объяснено различиями в используемых экспериментальных протоколах. Степень влажности является важным фактором в определении количества обнаруженных бактерий. Taylor и соавт.47 утверждали, что результаты контактных пластин отражают степень влажности после сушки, а не фактическое количество бактерий на руках. Некоторые исследователи использовали в своих исследованиях длительное время сушки в сушилках с горячим воздухом, тогда как другие использовали короткое время сушки.Например, Мэтьюз и Ньюсом48 использовали сушилки с горячим воздухом до тех пор, пока у участников исследования полностью не высохли руки, обычно в течение 1 минуты. Однако Redway и Fawdar39 попытались как можно точнее воспроизвести обычную практику сушки рук. В их исследовании среднее время высыхания рук составило 10 секунд при использовании бумажных полотенец и 20 секунд при использовании сушилок с горячим воздухом. Таким образом, значительно более низкие гигиенические характеристики сушилок с горячим воздухом могут быть связаны с их низкой эффективностью сушки и, следовательно, с большим количеством воды, остающейся на руках.

Несмотря на то, что эффективность сушки струйных сушилок была аналогична эффективности бумажных полотенец, их гигиенические характеристики были все же хуже, чем у бумажных полотенец.39 Различия в количестве бактерий после сушки воздушными сушилками и бумажными полотенцами могли быть связаны с другими факторами, а не с процентом сухости. в одиночестве. Трение может вытеснять микроорганизмы с поверхности кожи как во время мытья рук, так и во время сушки. Противомикробные агенты в мыле имеют слишком короткое время контакта, чтобы оказывать бактерицидное действие при однократном использовании или при спорадическом мытье, что делает трение наиболее важным элементом при сушке рук.40 Вполне вероятно, что бумажные полотенца работают лучше, потому что они физически удаляют бактерии с рук, в то время как сушилки горячим воздухом и струйные сушилки не могут. числа и воздушно-капельным путем.49 Возможно, трение рук вызывает миграцию бактерий из волосяных фолликулов на поверхность кожи.35,44

Многие исследования показали, что трение является ключевым компонентом при сушке рук для удаления загрязнения. Например, Sprunt et al63 и Coates et al32 сообщили, что бактерии удаляются с вымытых рук механическим абразивным действием при сушке бумажными полотенцами. Taylor et al.47 и Yamamoto et al.49 провели микробиологическое тестирование бумажных полотенец после их использования, которое показало, что многие бактерии были перенесены с рук на бумажные полотенца.

Движение воздуха может способствовать распространению и передаче бактерий и увеличивает вероятность перекрестного заражения. Окружающий воздух в туалете рециркулируется осушителями воздуха.Эта рециркуляция может привести к рассеиванию инфекционных аэрозолей, уже находящихся в атмосфере, и аэрозолей, образующихся при трении рук для сушки. 45 Используемые осушители воздуха в туалетах часто бывают загрязнены и могут выделять бактерии с потоком воздуха. 39 Таким образом, существует потенциальная опасность. риск того, что люди, стоящие перед осушителями воздуха, заразятся бактериями, распространяющимися в воздушном потоке к ним. Бактерии могут вдыхаться или оседать на теле или одежде человека, что делает его/ее потенциальным мобильным источником инфекции. 54

В целом гигиеническая эффективность метода сушки рук заключается не только в проценте сухости рук, но и в удалении бактерий с вымытых рук и предотвращении перекрестного загрязнения. Сушилки с горячим воздухом, как правило, не рекомендуются для использования в медицинских учреждениях, потому что такие сушилки работают относительно медленно и шумно, а их гигиенические характеристики сомнительны. может быть источником переноса возбудителя на чистые руки.Недавно струйные сушилки прошли независимую сертификацию в области безопасности пищевых продуктов в Австралии, что подтверждает их повышенные гигиенические преимущества по сравнению с традиционным методом сушки горячим воздухом.64 Однако критерии и процесс получения этого типа сертификации остаются спорными. Аспекты здоровья и безопасности струйных осушителей воздуха для использования в местах, где гигиена имеет первостепенное значение, должны быть тщательно изучены научным сообществом. Следовательно, это делает сушку бумажными полотенцами, во время которой создается небольшое движение воздуха, наиболее гигиеничным вариантом методов сушки рук в здравоохранении. 39

Принципы гигиены рук универсальны. Они не меняются в зависимости от пола, цвета кожи или размера рук.40 Согласно нашему обзору, тщательная сушка рук одноразовыми бумажными полотенцами является предпочтительным методом сушки рук с точки зрения гигиены рук. Этот вывод поднимает вопрос о том, какие типы бумажных полотенец следует использовать для сушки рук. Влияет ли качество бумажных полотенец на соблюдение гигиены рук? Когда переработанная бумага используется для сушки рук, какие исследования необходимы для оценки экономической выгоды от использования переработанной бумаги? Многие вопросы остаются без ответа.Различные типы бумажных полотенец могут иметь разные характеристики впитывания, что может повлиять на их способность удалять бактерии с вымытых рук.45 Качество бумажных полотенец имеет важное значение, поскольку некачественные полотенца могут повредить кожу из-за истирания и неэффективного высыхания.41,65 Переработанная бумага будет более приемлемым в будущем, потому что это может способствовать устойчивости окружающей среды. Такие исследования могут иметь потенциал для значительного улучшения практики гигиены рук и устойчивого развития.

Поддержание чистоты вокруг бумажных полотенец также важно. Бумажные полотенца, хранящиеся в мусорных баках, могут служить бактериологическим резервуаром, если их утилизация не осуществляется должным образом.47 Регулярная санитарная очистка туалетных комнат – единственный способ уменьшить количество бактерий и предотвратить перекрестное загрязнение.51 Кроме того, бумажные полотенца должны доставляться пользователям из диспенсеров. При проектировании, изготовлении и использовании диспенсеров для бумажных полотенец следует учитывать риск потенциального загрязнения выходов диспенсеров, бумажных полотенец и рук.66 Архитекторы, работающие в сфере здравоохранения, также должны знать об этих проблемах при проектировании оборудования для новых учреждений.67

Заключение

Гигиена рук может предотвратить заболевания и уменьшить количество инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи. Правильное высушивание рук после мытья должно быть важным компонентом эффективных процедур гигиены рук. Большинство исследований показали, что бумажные полотенца могут эффективно высушивать руки, эффективно удалять бактерии и вызывать меньшее загрязнение окружающей среды в туалете.С точки зрения гигиены бумажные полотенца лучше, чем сушилки для воздуха; поэтому бумажные полотенца следует рекомендовать для использования в местах, где гигиена имеет первостепенное значение, например, в больницах и клиниках. Предоставление бумажных полотенец также следует рассматривать как средство улучшения соблюдения гигиены рук медицинскими работниками. Наши результаты могут иметь значение для специалистов в области здравоохранения и медицинских педагогов, стремящихся разработать эффективные программы по продвижению практики гигиены рук.

Основные моменты статьи

• ■ Мытье рук является наиболее важной мерой снижения бремени инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи.
• ■ Поскольку передача бактерий с влажной кожи более вероятна, чем с сухой, правильное высушивание рук после мытья должно быть важным компонентом процедур гигиены рук.
• ■ Гигиеническая эффективность сушки рук включает эффективность сушки, эффективное удаление бактерий и предотвращение перекрестного загрязнения.
• ■ С точки зрения гигиены бумажные полотенца лучше электрических сушилок.
• ■ Тщательное вытирание рук одноразовыми бумажными полотенцами является предпочтительным методом сушки рук в здравоохранении.
• ■ Предоставление бумажных полотенец следует рассматривать как средство улучшения соблюдения гигиены рук медицинскими работниками.

Благодарности

Мы благодарим Шэннон Резерфорд, доктора философии, старшего преподавателя Университета Гриффита, за ее полезные комментарии при подготовке представленной рукописи.

Сноски

Потенциальные конкурирующие интересы: Сьюзен Стэк работала консультантом по охране труда и технике безопасности в компании Kimberly-Clark, Сидней, Австралия.

Дополнительный онлайн-материал

Видео интервью с автором

Ссылки

6 Процедуры сушки трубопроводов и требования к вводу в эксплуатацию

Строительство и ремонт трубопроводов — это крупные проекты, требующие детальных шагов, прежде чем трубопровод можно будет ввести в эксплуатацию. Одним из шагов, который можно упустить из виду до конца проекта, является сушка трубопровода.Почему этот процесс так важен и какие существуют варианты эффективной сушки трубопровода?

В этой статье будут описаны эффективные меры, используемые для осушки и обезвоживания трубопроводов.

Важность сушки трубопровода

Компании, занимающиеся гидростатическими испытаниями, могут помочь операторам проверить безопасность и пригодность их сети трубопроводов для предполагаемых продуктов. Тем не менее, процесс оставит остаточную воду в проверенных каналах.

Вода, оставшаяся в трубопроводах после гидроиспытаний, вызовет быструю коррозию, а также изменит чистоту жидкости, направляемой по ним.Следовательно, все операторы должны вкладывать средства в сушку трубопровода после гидроиспытаний, чтобы обеспечить максимально эффективную работу своих трубопроводов.

Свяжитесь с NiGen, если вам нужны надежные услуги по очистке трубопроводов.

6 Общие методы сушки трубопроводов

Ниже описаны пять эффективных методов обезвоживания и сушки трубопровода.

1. Сушка трубопровода газообразным азотом
2. Сушка горячим воздухом
3. Сушка охлажденным воздухом
4. Вакуумная сушка
5. Скребок/свабирование
6. Сушка МЭГ

Прочтите характеристики каждого метода, чтобы определить, какие варианты подходят для вашей операции.

1. Сушка трубопровода азотом

Газообразный азот обладает подходящими химическими свойствами, которые делают его пригодным для сушки трубопроводов, включая его инертный, нереакционноспособный характер, что делает его очень стабильным. В результате, трубопроводы, заполненные газообразным азотом, менее подвержены взрывным авариям. Дальнейшее газообразный азот вытеснит кислород, водяной пар и другие примеси, которые могут вызвать эрозию трубопроводов или изменить качество их содержимого.

Процесс продувки азотом обычно включает подачу газообразного азота в выбранный трубопровод на одном конце.Движущей силы и химической природы газообразного азота достаточно, чтобы протолкнуть остаточную воду и примеси по всей длине трубопровода и вытеснить их через выходное отверстие на другом конце.

Процесс сушки считается завершенным, когда достигается разница не менее 10°F между точкой росы исходного газа и точкой росы выходящего газа.

2. Сушка трубопровода горячим воздухом

Процедура сушки воздуховодов аналогична обезвоживанию трубопровода азотом. Основное отличие заключается в использовании нагретого воздуха, подаваемого промышленным воздушным компрессором.Подача нагретого воздуха во влажный трубопровод вызовет быстрое образование водяного пара.

Эта испарившаяся влага затем может быть направлена ​​на противоположный конец трубопровода, где находится выходное отверстие. Испытания трубопроводов горячего воздуха можно контролировать с помощью гигрометров или преобразователей, которые автоматически определяют разницу между точками росы входящего и выходящего воздуха.

3. Сушка охлажденным воздухом

Другим эффективным методом удаления влаги из трубопроводов после гидростатических испытаний является использование очень сухого охлажденного воздуха.Мощные вентиляторы могут использоваться для подачи потока очень сухого холодного воздуха по трубопроводу для удаления остаточной воды.

Этот метод предполагает использование промышленных чиллеров для охлаждения воздуха до отрицательных температур перед использованием для облегчения эффективного удаления влаги. Как и в случае других процедур сушки, мониторинг точки росы проводится для определения полноты цикла сушки.

4. Вакуумная сушка

При вакуумной сушке выбранные трубопроводы полностью герметизированы с обоих концов одним портом, соединенным с вакуумным устройством. Присоединенная вакуумная система используется для удаления воздуха и остаточной воды из трубопроводов после достижения стабильного вакуумметрического давления.

Операторы могут отслеживать изменения точки росы во время процесса сушки, чтобы точно определить завершение. Например, показания точки росы сначала стабилизируются по мере удаления воды из системы, а затем падают, когда вся влага удалена пылесосом. Кроме того, автоматические устройства также могут предоставлять точные данные о процессе сушки.

5.Скребок и мазок

Очистка трубопроводов скребками и шваброй — это механический метод осушки трубопровода. Процесс тампонирования проводится с помощью устройства, называемого скребком, которое изготовлено из пенопласта или других подходящих полимерных материалов.

В один конец трубопровода вводится скребок для просушки и прогоняется по всей длине канала до другого конца. Устройства скребков обычно изготавливаются под внутренний диаметр осушающих трубопроводов с большей площадью контакта между ними и внутренними стенками трубопроводов.

Очистка скребками/скребками очень эффективна для удаления остаточной влаги после гидроиспытаний, а также любых присутствующих твердых частиц. Если вы ищете опытные компании по обслуживанию трубопроводов, свяжитесь с NiGen по поводу их услуг сегодня.

6. Моноэтиленгликоль (МЭГ) Сушка

Это химический метод сушки трубопровода, в котором используются гигроскопические свойства моноэтиленгликоля для удаления влаги. Это химическое соединение перемещается по просвету трубопровода от одного конца до другого с использованием сухого воздуха или природного газа в качестве движущего агента.

МЭГ устраняет любые остатки воды после гидростатических испытаний, снижая вероятность быстрого коррозионного повреждения обработанных трубопроводов и увеличивая срок их службы.

Благодаря своим антигидратационным свойствам расстойка МЭГ особенно полезна для операторов сетей трубопроводов, проходящих в холодных условиях. При отсутствии воды в их трубах исключается вероятность замерзания, скопления загрязнений, закупорки каналов.

Используйте генератор азота для продувки азотом в целях экономии

Использование азота для сушки трубопроводов имеет ряд преимуществ.Наличие генератора азота на объекте может позволить использовать азот для опрессовки пневматических трубопроводов. Затем тот же генератор азота можно использовать для продувки линии и ее осушки при подготовке к вводу в эксплуатацию. После завершения обезвоживания азот можно использовать для движения свинокомплекса по линии.

Если трубопровод будет использоваться для углеводородов, азот может заполнить трубопровод, чтобы гарантировать, что система очищена от любого кислорода, поскольку крайне важно, чтобы углеводороды хранились отдельно от всего легковоспламеняющегося.Использование азота позволяет использовать одну единицу оборудования для сушки трубопровода на нескольких этапах процесса подготовки трубопровода к вводу в эксплуатацию. Это может упростить процесс при одновременном сокращении рабочей силы и затрат, связанных с координацией приобретения, доставки и эксплуатации технологического оборудования.

Свяжитесь с NiGen сегодня по номеру для получения дополнительной информации.

Десольвентизация еды, поджаривание, сушка и охлаждение

1. Введение

После процесса экстракции растворителем обезжиренный материал семян масличных культур может иметь форму хлопьев, частиц лепешки или расширенных частиц гранул, пропитанных растворителем.Обезжиренный материал из семян масличных культур обычно содержит от 55 до 70 мас.% сухих веществ, от 25 до 35 мас.% остаточного растворителя, от 5 до 10 мас.% влаги и менее 1 мас.% остаточного масла [1]. Обезжиренный масличный материал обычно находится при атмосферном давлении и температуре от 55 до 60°C. Во многих случаях обезжиренный материал семян масличных культур содержит антипитательные факторы, которые могут препятствовать пищеварению. Как таковой, обезжиренный масличный материал не имеет коммерческой ценности, небезопасен при транспортировке и требует дальнейшей обработки.

Существует два возможных пути обработки обезжиренного материала масличных культур, полученного в процессе экстракции растворителем. Более 95% обезжиренного материала семян масличных культур перерабатывается путем удаления растворителя, поджаривания, сушки и охлаждения для производства богатой белком муки для применения в кормах для животных. Менее 5% обезжиренного материала семян масличных культур перерабатывается методом мгновенного удаления растворителей и охлаждения для производства белковых концентратов, белковых изолятов и соевой муки для применения в кормах для людей и животных.

В процессе удаления растворителя, поджаривания, сушки и охлаждения шрота растворитель удаляется из обезжиренного материала масличных культур и извлекается для повторного использования, обезжиренный материал масличных культур обжаривается для снижения антипитательных факторов, обезжиренный маслосемян высушивают до предельных значений влажности, а обезжиренный маслосемян охлаждают до температуры, близкой к температуре окружающей среды, чтобы он оставался сыпучим во время хранения и транспортировки. Полученный продукт, очищенный от растворителя, поджаренный, высушенный и охлажденный, обычно называют шротом из масличных культур.

В процессе мгновенного удаления растворителя и охлаждения растворитель очень быстро удаляется из обезжиренного материала семян масличных культур и извлекается для повторного использования без добавления влаги для защиты целостности белков. Затем обезжиренный масличный материал охлаждают до температуры, близкой к температуре окружающей среды. Полученный после мгновенного удаления растворителя и охлажденный продукт обычно называют материалом, подвергнутым мгновенному удалению растворителя, или белыми хлопьями.

2. Аппарат для удаления растворителя, поджаривания, сушки и охлаждения

Процессы удаления растворителя, поджаривания, сушки и охлаждения могут выполняться в одном сосуде, называемом DTDC ( Рис.1 ). Чаще всего процессы удаления растворителя и обжаривания объединяются в одной емкости, называемой DT, а процессы сушки и охлаждения объединяются в отдельной емкости, называемой DC.

Рисунок 1 . Иллюстрация DTDC предоставлена ​​Crown Iron Works).

ДТ — вертикальные, цилиндрические сосуды с множеством горизонтальных тарелок. Извлеченный материал поступает сверху и поддерживается лотком.Материал смешивается над каждым лотком и транспортируется вниз от лотка к лотку с помощью перемешивающих лопаток, прикрепленных к центральному вращающемуся валу. Тепло для повышения температуры муки и испарения растворителя подается паром, который вводится прямо или косвенно в муку через лотки. Тарелки DT имеют верхнюю пластину, нижнюю пластину и конструктивные элементы между ними, предназначенные для удержания пара под давлением. DT имеет четыре разных типа лотков; лотки для предварительного удаления растворителя, противоточные лотки, барботажный лоток и лоток для сушки паром ( рис.2 ).

Рисунок 2 . Конфигурация лотка ДТ.

Лотки для предварительного удаления растворителя DT имеют единственную цель обеспечить кондуктивную передачу тепла через их верхнюю поверхность к нагруженному растворителем материалу, находящемуся сверху. Пар обычно поддерживается под давлением 10 бар в тарелках предварительной десольвентации, обеспечивая температуру поверхности 185°C. Пар конденсируется внутри тарелки, выделяя свое скрытое тепло для поддержания температуры поверхности тарелки на уровне 185°C и позволяя теплу отводиться в верхний слой муки, насыщенный растворителем.DT может иметь до семи лотков для предварительной десольвентации или всего одну. Количество лотков для предварительной десольвентации выбирается после проведения массового и теплового баланса для достижения целевой влажности муки на выходе из DT. Тарелки для предварительного удаления растворителя расположены в верхней части ДТ и должны позволять восходящим парам снизу проходить вокруг них к выходному отверстию для паров в верхней части ДТ. Большинство производителей проектируют лотки в форме диска, обеспечивая пространство для прохождения восходящих паров между внешним периметром лотка и стенкой корпуса, в то время как другие конструируют лотки в форме пончика, обеспечивая пространство для прохождения восходящих паров между внутренним периметром лотка и центральной стенкой. вал.В качестве альтернативы большому количеству тарелок для предварительной десольвентации верхняя часть DT часто расширяется в диаметре, чтобы можно было использовать меньше тарелок большего диаметра.

Противоточные тарелки DT имеют три назначения: обеспечение кондуктивной теплопередачи через их верхнюю поверхность для нагрева влажного материала, поддерживаемого сверху, обеспечение конвективной теплопередачи через их нижнюю поверхность для перегрева прямого пара, завихряющегося внизу, и обеспечение отверстий для прямого пара, чтобы равномерно подниматься вверх через поднос и в еду, поддерживаемую выше.Пар обычно поддерживается под давлением 10 бар внутри противоточных тарелок, обеспечивая температуру поверхности 185°C. Пар конденсируется внутри тарелки, выделяя свое скрытое тепло для поддержания температуры поверхности тарелки на уровне 185°C и позволяя теплу отводиться в верхний слой муки и передаваться прямому пару, циркулирующему внизу. ДТ будет иметь от одной до четырех противоточных тарелок. Количество противоточных тарелок выбирается для достижения целевого времени пребывания муки в контакте с отпарным паром, обычно от 25 до 30 минут для соевой муки и от 60 до 90 минут для рапсовой муки.Противоточные тарелки расположены непосредственно под тарелками предварительного удаления растворителя в центре DT. Отверстия в лотках должны позволять пару, циркулирующему внизу, проходить через лоток в муку, поддерживаемую сверху. Существует три конструкции противоточных тарелок с различными отверстиями для прохождения восходящего прямого пара. Большая открытая площадь в противоточных тарелках обеспечивает более равномерное распределение пара и является тенденцией в современной конструкции DT. Первоначальная конструкция противоточного лотка использовала полые распорки в качестве отверстий и обычно имела открытую площадь от 1 до 2% для подъема паров вверх [4].В более поздней конструкции использовались полые стояки, закрытые перфорированной пластиной, обычно с открытой площадью от 2 до 4% для подъема паров вверх. В последней конструкции используются полые стояки, закрытые щелевыми экранами из нержавеющей стали, обычно с открытой площадью от 7 до 10% для подъема паров вверх [3].

Продувочная тарелка DT имеет двойное назначение: обеспечивает равномерное введение прямого пара в слой муки и обеспечивает кондуктивную передачу тепла через ее верхнюю поверхность к влажному материалу, поддерживаемому сверху.Прямой пар, подаваемый через барботажную тарелку, обеспечивает примерно 75% общего количества тепла, необходимого для удаления растворителя и нагревания муки в DT. Барботажный лоток обычно имеет множество отверстий по всей его верхней поверхности для равномерного введения пара в муку. Размер и количество отверстий рассчитываются исходя из ожидаемого расхода прямого пара, чтобы обеспечить перепад давления от 0,35 до 0,70 бар. Прямая подача пара представляет собой насыщенный пар под давлением 10 бар (185°C), и после прохождения через регулирующий клапан его качество меняется на 0.Перегретый пар под давлением 35-0,70 бар (150-160°C). Таким образом, температура верхней поверхности барботажного лотка поддерживается примерно на уровне 155°C.

Лотки для паровой сушки DT имеют верхнюю пластину, нижнюю пластину и конструкционные элементы между ними, предназначенные для удержания пара под давлением. Лотки для паровой сушки предназначены для обеспечения кондуктивной передачи тепла через их верхнюю поверхность влажной муке, находящейся сверху. Пар обычно поддерживается под давлением 10 бар внутри паровых сушильных лотков, обеспечивая температуру поверхности 185°C.Пар конденсируется внутри тарелки, выделяя свое скрытое тепло для поддержания температуры поверхности тарелки на уровне 185°C и позволяя теплу отводиться в верхний слой влажной муки. DT может иметь до пяти лотков для сушки паром или ни одного.

DC представляют собой вертикальные цилиндрические сосуды с множеством горизонтальных тарелок ( рис. 3 ). Десольвентизированная и поджаренная еда поступает сверху и поддерживается лотком. Мука смешивается над каждым лотком и транспортируется вниз от лотка к лотку с помощью перемешивающих лопаток, прикрепленных к центральному вращающемуся валу. Тарелки DC имеют верхнюю и нижнюю плиты, а также конструкционные элементы между ними, предназначенные для вертикального распределения воздуха низкого давления в слой муки, поддерживаемый выше. DC имеет два разных типа лотков; лотки для воздушной сушки и лотки для воздушного охлаждения.

Рисунок 3 . DC (любезно предоставлено Desmet Ballestra).

Лотки для сушки воздуха DC имеют верхнюю пластину, нижнюю пластину и конструктивные элементы между ними, предназначенные для удержания воздуха низкого давления.Лотки для воздушной сушки имеют множество отверстий по всей их верхней поверхности для равномерного поступления горячего воздуха в пищу. Размер и количество отверстий рассчитываются исходя из расчетного расхода воздуха, чтобы обеспечить перепад давления от 0,02 до 0,03 бар. Эти отверстия, как правило, представляют собой небольшие круглые отверстия, а в некоторых DC также используются узкие прорези. Многие DC имеют от 1 до 6 лотков осушителя воздуха. Количество лотков для воздушной сушки определяется таким образом, чтобы обеспечить прохождение достаточного количества горячего воздуха через муку для удаления влаги до заданного значения.

3. Процесс удаления растворителя, поджаривания, сушки и охлаждения

Обезжиренное масличное сырье поступает в ДТ при температуре 60°С и содержит от 25 до 35% по массе растворителя. Нагруженный растворителем материал перемешивается по поверхности тарелок для предварительной десольвентации вращающимися скребками. Поскольку тепло передается слою муки путем теплопроводности, над каждым лотком удерживается неглубокий слой муки толщиной от 150 до 300 мм. Температура насыщенной растворителем муки повышается приблизительно до 68°C, и приблизительно 10-25% растворителя испаряется на тарелках для предварительной десольвентации.

Материал выходит из лотков предварительной десольвентации DT и падает на верхний противоточный лоток. Это, пожалуй, самый важный лоток DT. Поскольку большая часть тепла передается слою муки путем конденсации прямого пара, над тарелкой удерживается глубокий слой муки толщиной от 1000 до 1200 мм. Нагруженная растворителем мука перемешивается над верхней противоточной тарелкой вращающимися скрубберами. Прямой пар проходит снизу вверх через отверстия в противоточной тарелке. Когда прямой пар проникает в верхний слой муки, он достигает насыщенной растворителем муки и конденсируется, обеспечивая прямое скрытое тепло для испарения растворителя.Растворитель испаряется и выходит из слоя муки в виде пара. Конденсация пара приводит к тому, что мука, выходящая из лотка, становится влажной, влажность обычно составляет от 17 до 22%. После того, как большая часть растворителя испарится, температура муки повышается за счет прямого и непрямого парового нагрева, превышая 100°C до того, как материал покидает тарелку. Растворимость белка соевого шрота снижается примерно с 90 PDI до 45 PDI в результате условий повышенной влажности и температуры.

После того, как влажная мука выходит из верхней противоточной тарелки DT, из нее удаляется более 99% растворителя.На оставшихся противоточных тарелках и барботажной тарелке мука обычно удерживается слоем толщиной 1000 мм на каждой тарелке, чтобы обеспечить время пребывания для удаления растворителя и поджаривания. Влажная мука перемешивается над каждым лотком вращающимися лопатками. Окончательное удаление растворителя происходит по мере того, как восходящий пар, проходящий через муку, медленно удаляет последние следы остаточного растворителя до концентрации от 100 до 500 частей на миллион. Температура муки увеличивается со 100°C до 105-110°C, а влажность муки уменьшается примерно на 1% до того, как мука выгружается из барботажного лотка.Цвет муки слегка темнеет и придает еде поджаренный цвет. Для соевых бобов антипитательные факторы, такие как ингибиторы трипсина и уреаза, снижаются на этих лотках за счет поддержания повышенной влажности и температуры шрота в течение определенного периода времени. Растворимость белка падает примерно на 1 PDI за каждую минуту пребывания муки в оставшихся противоточных лотках, лотках для барботирования и лотках для сушки паром. Идеальный корм для животных с однокамерным желудком (птица и свиньи) обладает высокой растворимостью белка, а идеальный корм для жвачных животных (крупный рогатый скот) имеет низкую растворимость белка (с высоким содержанием белка, переходящего через рубец). Время пребывания муки на оставшихся противоточных тарелках и барботажной тарелке определяется требуемой степенью извлечения растворителя, а также параметрами качества муки.

После того, как мука выходит из парового лотка барботажа DT, ее температура обычно составляет от 105 до 110°C, а влажность составляет от 16 до 21%. Он проходит через поворотный питатель на лотки паровой сушилки. На лотках для паровой сушки мука перемешивается над каждым лотком вращающимися лопатками и обычно удерживается в слое толщиной 250 мм, чтобы обеспечить термическую сушку.Приблизительно 0,5% влаги удаляется из каждого лотка паровой сушилки, а температура муки поддерживается на уровне 100°C. Водяной пар, испаряющийся из муки в паровых сушильных тарелках DT, может перекачиваться с помощью эжектора, а его тепло регенерируется в установке экстракции растворителем.

После того, как мука выходит из лотков паровой сушилки DT, она имеет температуру 100°C и обычно содержит от 15 до 20% влаги. Оттуда он подается в лотки сушилки постоянного тока, где через шрот нагнетается горячий воздух. Воздух, подаваемый на каждый лоток осушителя воздуха, сначала фильтруется для удаления пыли, а затем сжимается с помощью искробезопасного центробежного нагнетателя.Воздух для сушильных лотков проходит через нагреваемый паром змеевик между вентилятором и входом в сушильные лотки. После того, как воздух поступает в тарелки, он проходит вверх через муку с номинальной скоростью от 14 до 21 м/мин, частично псевдоожижая муку. Шрот испарительно охлаждается, а выделяющаяся влага передается восходящему воздуху. Теплый влажный воздух выходит из верхней части слоя муки, а затем выходит через боковую стенку РЦ в циклонный коллектор для удаления пыли перед выбросом в атмосферу.Основным источником тепла для испарения влаги из шрота является высокая температура шрота, выходящего из паровых сушильных лотков DT или DC. Когда температура муки падает со 100 до 38°C, выделяемого тепла достаточно для уменьшения влажности муки на 6,5%. Для соевого шрота предел влажности составляет 12,5 %, поэтому, если влажность, поступающая из паровых сушильных лотков DT, не превышает 19,0 %, DC, как правило, не требует дополнительного источника тепла испарения для сушки шрота. Если для испарения влаги из муки требуется дополнительное тепло, воздух, поступающий в лотки для сушки муки, может быть нагрет до температуры до 150°C перед подачей в лотки для воздушной сушки. Источником тепла может быть восстановленный пар мгновенного испарения, горячий раствор гликоля и воды (маслоохладитель) или свежий пар. Воздух должен иметь достаточную способность уносить влагу, выделяемую из пищи, не становясь при этом насыщенным. Холодный воздух может содержать меньше влаги, чем теплый воздух, поэтому зимние условия могут ограничивать влагоемкость воздуха.Если для повышения точки росы поступающего воздуха требуется дополнительное тепло, воздух, поступающий в лотки осушителя воздуха, может быть нагрет до температуры до 150°С.

После того, как еда выходит из лотков воздушной сушилки постоянного тока, она обычно имеет температуру 60°C и содержит от 12 до 13% влаги. Оттуда он подается на лотки воздухоохладителя постоянного тока, где через муку нагнетается холодный воздух. Воздух, подаваемый на каждую тарелку воздухоохладителя, нагнетается с помощью искробезопасного центробежного нагнетателя. После того, как холодный воздух поступает в тарелки, он проходит вверх через муку с номинальной скоростью от 14 до 21 м/мин, частично псевдоожижая муку.Еда продолжает охлаждаться за счет испарения, а также охлаждается за счет конвекции. Прохладный влажный воздух выходит из верхней части слоя муки, а затем выходит через боковую стенку РЦ в циклонный коллектор для удаления пыли перед выбросом в атмосферу. Окружающий воздух нагревается примерно на 5°C за счет энергии вентилятора, прежде чем он подается в лотки воздухоохладителя ДЦ. Еда остывает примерно до 5°C температуры воздуха, проходящего через еду. Поэтому температура муки, выходящей из DC, обычно снижается до температуры окружающего воздуха в пределах 10°C.Таким образом, всасывающий вентилятор, установленный после DC, может снизить температуру муки на выходе до 5°C, избегая нагревания вентилятора, расположенного выше по потоку.

Сухая охлажденная мука транспортируется из DC за пределы установки экстракции растворителем для измельчения, а затем на хранение муки. Важно надлежащим образом высушить и охладить муку, чтобы предотвратить дальнейшее испарительное охлаждение при хранении или транспортировке, что приведет к снижению сыпучести, затвердеванию и закупориванию муки внутри резервуаров для хранения и транспортировки.

4. Резюме удаления растворителя, поджаривания, сушки и охлаждения

Пар, потребляемый DTDC, составляет 75% от общего потребления пара экстракционной установки [2]. Важным параметром энергоэффективности ДТ является температура пара на выходе, также известная как температура купола ДТ. Пар, поступающий в ДТ, частично конденсируется в тарелках, частично конденсируется на шроте, а оставшаяся часть выходит с парами растворителя через вентиляцию ДТ. Конденсирующий барботирующий пар обеспечивает обильную подачу поверхностной влаги на муку, позволяя растворителю и воде испаряться вместе в виде азеотропной смеси.Смесь 94% растворителя с 6% воды может испаряться при температуре до 62°C. Таким образом, минимально возможная температура купола DT будет равна 62°C. На практике для поддержания низких потерь растворителя и обеспечения запаса прочности большинство современных ДТ работают при температуре купола от 70 до 75°C. По мере увеличения температуры купола DT отношение водяного пара к парам растворителя увеличивается в парах, выходящих из DT, и, следовательно, общее потребление пара DT увеличивается по мере того, как больше продувочного пара выходит через вентиляционное отверстие DT ( Рис.4 ). Следовательно, чтобы свести к минимуму общую энергию DT, очень важно поддерживать температуру паров купола DT на как можно более низком безопасном уровне.

Рисунок 4 . График расхода пара ДТ.

Определение оптимальной конфигурации DT и DC для данного технологического приложения является довольно сложной задачей. Для этого необходимо определить все входные параметры и рассчитать массовый и тепловой баланс как ДТ, так и последующего ДК. Масса и тепловой баланс ДК будут определять максимально допустимую влажность на выходе ДТ, что сведет к минимуму затраты энергии на сушку шрота. Эта влажность обычно находится в диапазоне от 18 до 19%. Определив влажность на выходе DT, можно рассчитать количество прямого пара, введенного в муку. Диаметр ДТ обычно определяется прямым расходом пара на единицу площади. Важно иметь достаточно высокий расход прямого пара на единицу площади для адекватной отпарки растворителя. Количество противоточных тарелок определяется временем пребывания, необходимым для баланса качества муки с целевыми показателями остаточного растворителя. Рассчитав общую потребность в тепле DT и вычтя тепло, подаваемое острым паром, можно определить общее количество тепла, подведенное непрямым паром.Общее количество тепла, подаваемого непрямым паром, за вычетом тепла, подаваемого непрямым паром противоточной тарелки, будет обеспечивать количество тепла косвенного пара, необходимое для подачи тарелками предварительного удаления растворителя. Имея эти данные, можно выбрать диаметр и количество лотков для предварительной десольвентации. Основные производители DT используют инструменты моделирования процессов, чтобы помочь процессорам оптимизировать конфигурацию DT для данного приложения.

5. Мгновенное удаление растворителя и охлаждение

Альтернативным технологическим путем для обезжиренного материала масличных культур, выходящего из процесса экстракции растворителем, является мгновенное удаление растворителя и охлаждение [5].В этом процессе обезжиренный материал семян масличных культур подают в высокоскоростной поток паров растворителя, перегретых приблизительно до 150°C. Обезжиренный масличный материал поступает в трубу при температуре приблизительно от 55 до 60°C с содержанием жидкого растворителя от 25 до 35% и влажностью от 8 до 10%. Перегретые пары растворителя перемещают материал по петлеобразной трубе со скоростью примерно 20 м/с. Удельная теплота в потоке перегретого пара растворителя отдается для обеспечения скрытой теплоты для испарения жидкого растворителя и некоторого количества влаги в потоке материала.Приблизительно через 2 секунды после входа в трубку обезжиренный материал семян масличных культур выходит из трубки при температуре приблизительно от 100 до 105°C с содержанием жидкого растворителя от 1 до 2% и остаточной влажностью от 6 до 8%. Температура потока перегретого растворителя падает примерно до 110°C после того, как материал выгружается, а затем направляется к нагнетателю для восстановления скорости и нагревателю для повторного нагрева перегретых паров растворителя до 150°C до того, как труба приблизится к точке входа материала. петли. Избыток растворителя и пары воды, образующиеся в трубке, выходят через автоматический клапан регулирования давления в конденсатор.

Уровень растворителя от 1 до 2% слишком высок для безопасного обращения с этим мгновенно десольвентным материалом. Следовательно, его далее транспортируют в сосуд для отгонки чешуек и контактируют с перегретым паром, чтобы удалить оставшийся растворитель до уровня менее 2000 частей на миллион. В более поздних установках сосуд для отгонки чешуек поддерживается под вакуумом примерно 0,5 бар изб., чтобы помочь снизить остаточный растворитель до уровня менее 500 частей на миллион. Емкость для удаления чешуек может быть емкостью вертикального тарельчатого типа, или емкостью горизонтального конвейерного типа, или емкостью типа горизонтальной лопастной мешалки. Чтобы поддерживать PDI муки на максимально возможном уровне, ни один из перегретых паров не может конденсироваться. Поэтому очень важно, чтобы этот сосуд для удаления чешуек обводился горячей водой и был очень хорошо изолирован. Для белковых изолятов и специального применения муки желаемый PDI должен быть как можно выше (от 85 до 90 PDI). В этих случаях нагретые поверхности в стрипперной машине поддерживают от 90 до 100°С. Для белковых концентратов желательное значение PDI обычно составляет около 70 PDI. В этом случае в сепаратор распыляется влага и/или нагретые поверхности работают при более высокой температуре.

Температура мгновенно десольвентизированного материала, выходящего из устройства для отпарки чешуек, обычно составляет от 90 до 100°C. Эта температура снижается в пределах от 10 до 20°C окружающей среды за счет пропускания воздуха через материал. В установках малой мощности это охлаждение осуществляется в системе пневмотранспорта разбавленной фазы, а в установках большой мощности это охлаждение осуществляется в DC (как описано ранее). Холодный продукт обычно называют белыми хлопьями. Для белых хлопьев, используемых для производства специальной соевой муки, воздух, используемый в процессе охлаждения, должен фильтроваться через биологический фильтр для удаления любых бактерий.Для белых хлопьев, поступающих в процесс белковых концентратов или белковых изолятов, это не критично, так как любые бактерии будут уничтожены в дальнейшем.

Для белковых концентратов важна целостность формы хлопьев, и тонкий материал необходимо отсеивать. Для специальных применений муки и белковых изолятов сохранение формы мгновенно десольвентизированного материала не имеет значения, поскольку уменьшение размера является обычным этапом последующего процесса.

Каталожные номера

1. Андерсон, Д.Учебник по технологии переработки масел. В: Bailey’s Industrial Oils & Fats, Sixth Edition, Volume 5, Food Oil and Fat Products: Processing Technologies, pp. 1-56 (F. Shahidi (ed.), John Wiley & Sons, Hoboken, NJ) (2005) ).
2. Филс, Ж.-М. Производство масел. В: Edible Oil Processing , стр. 47-78 (W. Hamm and R.J. Hamilton (eds.), Sheffield Academic Press, Sheffield) (2000).
3. Кемпер, Т.Г. и Farmer, R.D. (The French Oil Mill Machinery Company), Desolventizer, патент США 5,992,050 (1999).
4. Шумахер, Х.О. Устройство для обработки хлопьевидного или гранулированного материала газами или парами при непрерывной противоточной обработке, патент США 4503627 (1985).
5. Witte, NH Переработка и утилизация соевого шрота. В: Практическое руководство по переработке и использованию сои , стр. 93-116 (Д. Р. Эриксон (редактор), AOCS Press и United Soybean Board, Шампейн, Иллинойс и Сент-Луис, Миссури) (1995).

Что делать, если коллекции намокли — ответ

Видео экстренного реагирования

Сохранение в Библиотеке Конгресса показывает, как библиотека обращается с влажными коллекциями.

Video en Español los conservadores de la Biblioteca demuestran los pasos fundalis para rescatar materiales afectados por agua.

Первые действия

Подход библиотеки к коллекциям, поврежденным водой, основан на чрезвычайно полезном и практическом руководстве, содержащемся в «Процедуры спасения библиотечных материалов, поврежденных водой» (первое издание, 1975 г.) Питера Уотерса, который основал лабораторию консервации в Библиотеке после его новаторская работа по восстановлению коллекций, поврежденных Флорентийским наводнением 1966 года.Второе издание .

• Примите необходимые меры безопасности*
• Остановить поток воды
• Если капает вода, накройте сборники полиэтиленовой пленкой и поставьте ведра под местом утечки
• Если вода на полу, сдержите дальнейшее распространение
• Если возможно, переместите близлежащие, но все еще сухие коллекции в незатронутое пространство
• Держите пораженное место в прохладе (если возможно, ниже 65 градусов по Фаренгейту)
• Уменьшите влажность (по возможности ниже 40 %) за счет циркуляции воздуха, включения кондиционера, удаления воды с полов и т. д.

* К угрозам безопасности человека относятся: плесень; биологически или химически загрязненная вода; поражение электрическим током; и т. д. В некоторых случаях средства индивидуальной защиты (например, водонепроницаемые перчатки и сапоги, комбинезоны, маски для лица, респираторы) могут обеспечить достаточную защиту, но в случае сомнений не подвергайте себя ненужному риску.

Наверх

Как сушить коллекции на воздухе

Обзор:

Воздушная сушка целесообразна, если имеется удобный доступ к достаточному рабочему пространству с контролируемой средой (температура ниже комнатной и относительная влажность 30–50 %), а количество влажных материалов достаточно мало, чтобы можно было подготовить предметы для сушки в течение 24 часов. -48 часов.

Примечание. Сушка на воздухе может выполняться с использованием повседневных принадлежностей и, следовательно, не обязательно требует денежных затрат (это требует труда и времени), но даже при правильном выполнении не дает наилучших результатов по сравнению с другими вариантами сушки  ( Аварийное восстановление: Спасение книг , Центр консервации произведений искусства и исторических артефактов [PDF: 267 КБ / 6 стр. ]).

Необходимые материалы: чистые полотенца; бумажные полотенца без надписей; вентиляторы, если они есть.

Подготовьте рабочее место: поддерживайте прохладную температуру и низкую влажность.Разложите чистые полотенца на чистых, устойчивых, плоских рабочих поверхностях ИЛИ установите чистые, жесткие пластиковые экраны (если возможно, приподнимите экраны на блоках для улучшения циркуляции воздуха). Используйте вентиляторы для увеличения циркуляции воздуха, но не направляйте вентиляторы непосредственно на сушащиеся коллекции.

Меры предосторожности: Влажная бумага тяжелая и очень непрочная, поэтому легко рвется. Обращайтесь осторожно и всегда, когда это возможно, поддерживайте всю площадь поверхности.

Плоская бумага:

• Положите предметы на чистые впитывающие полотенца/бумагу без надписей; регулярно меняйте впитывающие полотенца, пока вещь не станет влажной
• Не пытайтесь отделить промокшие или очень влажные простыни; оставлять стопками толщиной 1/4 дюйма и разделять, когда они только влажные
• Если среда не растворима в воде, промокните избыток воды с поверхности
• Если предметы только влажные, положите их между новыми бумажными полотенцами и слегка утяжелите комбинезон, чтобы сгладить
• Не сушить на воздухе глянцевую (мелованную) бумагу, пергамент; немедленно заморозить

Книги:

• Для книг нормального размера в твердом переплете в хорошем состоянии без кровоточащего носителя: следуйте соответствующим процедурам сушки в зависимости от влажности книги («Процедуры воздушной сушки влажных книг и пластинок», Библиотека Корнельского университета)
• Использование бумажных полотенец или другого прокладочного материала, который больше книги и поэтому выступает, ускорит высыхание
• Часто проверяйте сушку книг, чтобы убедиться, что плесень не растет, особенно между листьями и в желобе книги
• Большие, тяжелые, хрупкие/поврежденные книги или книги в мягкой обложке: следуйте приведенным выше инструкциям, но держите их ровно
• Не сушите на воздухе книги с глянцевой (мелованной) бумагой, кожей, пергаментом, редкие книги; немедленно заморозить

Фотографии и негативы:

• Отдайте предпочтение сушке отпечатков перед пленкой
• Не допускайте частичного высыхания отпечатков или пленок перед установкой для воздушной сушки; при необходимости храните ожидающие предметы в чистой холодной воде
• Отделите отпечатки от рамок, ящиков для хранения или друг от друга и выложите эмульсионной* стороной вверх; не касайтесь эмульсии
• Снимите пленки с корпусов для хранения и прикрепите (по краям) к линиям сушки
• Если предметы прилипли к стеклу или друг к другу, заморозьте
• Если предметы испачканы влажной грязью, аккуратно промойте их чистой холодной водой перед тем, как высушить на воздухе или заморозить
• Предметы скручиваются при сушке; оставьте выравнивание консерватору

* На негативах и цветных слайдах эмульсионная сторона обычно менее глянцевая.

Примечание. Некоторые фотоматериалы (например, влажный коллодий, амбротипы, тинтипы) очень чувствительны к повреждению водой и не подлежат восстановлению.

Другие материалы:

• Процедуры аварийного спасения влажных предметов (Историческое общество Миннесоты). Охватывает археологические предметы, предметы декора из органических и неорганических материалов, магнитные носители, рифленые пластинки и текстиль.
• Экстренная обработка пропитанной водой мебели и деревянных предметов [PDF: 281 КБ / 2 стр.] (Служба национальных парков)
• Экстренное спасение мокрых книг и записей (Северо-восточный центр сохранения документов). Включает оптические диски (например, CD, DVD) и магнитную ленту (например, видеокассеты, кассеты).
• Emergency Guidelines for Art Disasters [PDF: 224 КБ/ 12 стр.] (Нью-Йоркский музей современного искусства). Обложки — в дополнение к бумаге, книгам и фотографиям — картины, произведения искусства в рамах, оптические носители, магнитные носители и пленка.
• Жесткие диски: извлеките из корпуса компьютера, поместите в пластиковый пакет с застежкой или пластиковый контейнер и отправьте в компанию по восстановлению

Наверх

Замораживание

Зачем замораживать?

1.Замораживание позволяет выиграть время, когда количество мокрых вещей делает невозможным их сушку на воздухе в течение 48 часов. Замороженные продукты можно разморозить и настроить для сушки на воздухе более управляемыми партиями.

2. Для некоторых типов материалов (см. список ниже) немедленная заморозка является единственным доступным вариантом для предотвращения полной потери.

Что заморозить:

• Немедленно заморозить глянцевую (мелованную) бумагу и предметы с помощью тонко нанесенной растворимой (вытекающей) среды для подготовки к вакуумной сублимационной сушке ( Замораживание и сушка книг, бумаги и фотоматериалов , Центр консервации произведений искусства и исторических артефактов [PDF : 130 КБ / 4 стр. ])
• Замораживание также рекомендуется для кожи, пергамента и редких книг

Возможна заморозка в бытовом морозильнике, но установите максимально холодный режим. Примечание: в бытовых морозильных камерах может быть недостаточно низких температур, чтобы предотвратить образование крупных кристаллов льда в продуктах, которые могут привести к их повреждению.

Морозильная камера с настройкой «без заморозки» может в течение нескольких месяцев высушивать продукты («сублимационная сушка»), что может быть предпочтительнее сушки на воздухе.

Поставщики услуг по аварийному восстановлению могут предоставить наилучшие варианты, когда большое количество объектов намокло или когда требуется более современное промышленное оборудование. Поставщики могут обеспечить регулярное замораживание с последующей сушкой на воздухе, шоковой заморозкой (что помогает свести к минимуму образование крупных кристаллов льда), сублимационной сушкой и вакуумной сублимационной сушкой.

Руководство по упаковке книг для заморозки [PDF: 26 КБ / 1 стр.]

Наверх

Если присутствует плесень

Примечание: Восстановление коллекций после вспышки плесени требует много времени и средств.Кроме того, несмотря на все усилия, результаты после стабилизации и очистки предмета коллекции могут по-прежнему считаться неудовлетворительными по целому ряду причин. Если предмет коллекции, пораженный плесенью, считается заменяемым предметом , замена часто требует наименьшего количества труда, ресурсов и времени и поэтому обычно рекомендуется. Если предмет нельзя заменить, сначала стабилизируйте окружающую среду, изолируйте предмет и остановите рост плесени, а затем обратитесь к консерватору.

Наверх

Дым и копоть

• Надевайте латексные или нитриловые перчатки перед работой с предметами, покрытыми дымом или копотью; масла для рук загоняют частицы дыма и сажи в предметы и наносят больший ущерб
• Промокните (не трите) дым/сажу губкой из вулканизированной резины

Наверх

Другое загрязнение

• Всегда ставьте безопасность человека на первое место
• Носите средства индивидуальной защиты, если необходимо обращаться с предметами
• Подумайте, нужно ли сохранять загрязненные предметы или лучше утилизировать и заменить
• Если предмет необходимо сохранить и он может выдержать воздействие воды, тщательно промойте его холодной чистой водой, пока не смоется загрязнитель

Процедуры сохранения, описанные здесь, использовались Библиотекой Конгресса при хранении своих коллекций и считаются Библиотекой подходящими в соответствии с описанием; тем не менее, Библиотека не несет ответственности за ущерб, причиненный вашей коллекции в результате использования этих процедур .

Наверх

границ | Признаки высыхания определяют структуру и функционирование микробных сообществ в донных отложениях русла рек умеренного пояса

Введение

Во всем мире около половины длины глобальной речной сети пересыхает в какой-то момент времени и пространства (Datry et al., 2014). Такие участки называются пересыхающими реками и эфемерными ручьями (ИРЭС). В то время как ИРЭС естественным образом возникают в основном в засушливом и полузасушливом климате, спрос на воду и изменение климата в настоящее время увеличивают количество и масштабы ИРЭС во всем мире (Palmer et al., 2008; Стюард и др., 2012 г.; Пекель и др., 2016). Продолжительные летние засухи, такие как засуха в Центральной Европе в 2018 году (Toreti et al., 2019; Vogel et al., 2019), вероятно, будут способствовать переходу нескольких речных систем умеренного пояса от постоянного к прерывистому режиму стока. Несмотря на то, что количество исследований IRES увеличилось, их биогеохимические процессы не были так широко изучены, как для многолетних участков (Steward et al. , 2012; Bernal et al., 2013). Более того, для понимания биогеохимических последствий высыхания русла рек необходимо знать влияние этого процесса на структуру и функции микробного сообщества (von Schiller et al., 2017), и экологические атрибуты необходимо учитывать для более полного понимания.

Сухие русловые отложения могут функционально и структурно рассматриваться как почвы ранней стадии (Arce et al., 2019). Как и в почвах, осадки, температура и испарение играют важную роль в влажности отложений в высохших руслах рек и являются важнейшими движущими силами биогеохимических процессов, таких как разложение и минерализация органического вещества (ОВ) (Larned et al., 2010; Steward et al. др., 2012). Прибрежный растительный покров может снизить интенсивность высыхания, создавая тень, которая снижает температуру отложений и испарение, одновременно замедляя потерю влаги в русле реки. Прибрежный растительный покров может также предотвращать воздействие вредного солнечного излучения, такого как ультрафиолетовое излучение, на микробное сообщество (Romaní et al. , 2017).

Временное высыхание речных русел может значительно нарушить функцию и структуру микробного сообщества русла реки (Junk et al., 1989; Humphries and Baldwin, 2003; Datry et al., 2014), который отвечает за большую долю переработки углерода и питательных веществ в речных системах (Cole et al., 1988; Duarte and Prairie, 2005). Высохшие русла рек, как правило, являются источниками потоков CO ₂ в атмосферу (Keller et al., 2020). Однако известно, что продолжительность периодов безводья и интенсивность высыхания являются факторами, влияющими на сборку микробного сообщества и трансформацию С в руслах рек (Marxsen et al., 2010; Gionchetta et al., 2020). Частота и количество осадков на высохших руслах рек также могут вызывать изменения в микробной структуре и активности сухих отложений (Arce et al., 2018).

Бактерии и грибы, живущие в донных отложениях, играют решающую роль в биогеохимических процессах русла рек. Однако во время высыхания русла реки активность и численность бактериальных сообществ имеют тенденцию к снижению (Tzoraki et al. , 2007; Amalfitano et al., 2008). Изменения в структуре и функциях микробного сообщества после высыхания русла реки можно объяснить усилением УФ-излучения (Bergeron and Vincent, 1997), снижением адвекции и диффузии углерода и питательных веществ (Zoppini et al., 2010; Manzoni et al., 2017), а также к изменениям физической структуры отложений, наблюдаемым в почвах (Borken and Matzner, 2009). Однако влияние осушения русла реки на структуру бактериального сообщества остается неясным; в то время как в одних исследованиях были обнаружены лишь незначительные изменения в составе бактериальных сообществ осадка после осушения (Marxsen et al., 2010; Timoner et al., 2014), в других сообщалось о существенных изменениях (Pohlon et al., 2013; Gionchetta). и др., 2019).

Бактериальные и грибковые клетки противостоят засухе, впадая в состояние покоя и снижая свою функцию и рост (Cook and Orchard, 2008; Moyano et al., 2013; Сабатер и др., 2016). Сообщества донных грибов, как правило, справляются с высыханием русла реки лучше, чем бактерии (Gionchetta et al. , 2018), из-за свойственных грибам подвижности спор и роста мицелия, которые помогают им искать питательные вещества и воду через заполненные воздухом поры донных отложений (De Boer и др., 2005). Кроме того, грибы имеют более толстые гидрофобные клеточные стенки, которые более эффективно достигают осмотического равновесия (Baschien et al., 2013; Manzoni et al., 2017). Хотя сообщалось, что высыхание русла реки негативно влияет на биомассу грибов в пакетах листьев, скапливающихся на русле реки (Bruder et al., 2011; Foulquier et al., 2015), лишь в нескольких исследованиях оценивались изменения разнообразия грибов в высыхающих отложениях (Gionchetta et al., 2020).

Высыхание также влияет на микробный метаболизм и активность речных отложений, часто снижая скорость разложения и минерализации органического вещества (Larned et al., 2010; Romaní et al., 2013). Более того, химический состав растворенного органического вещества (РОВ), основного источника углерода и питательных веществ для гетеротрофного микробного метаболизма в лотических средах (Tank et al. , 2010), как известно, изменяется после высыхания русла реки (del Campo et al., 2019), способствуя значительным изменениям в структуре и функции микробных сообществ донных отложений (Obermann et al., 2009; Freixa et al., 2016). ).

В этом исследовании мы стремились оценить влияние высыхания русла реки на микробные сообщества и минерализацию органического вещества. Мы использовали наружные мезокосмы для оценки влияния интенсивности сушки на структуру и функции бактериального и грибкового сообщества, связанного с осадком, а также на выщелоченное РОВ в течение 90 дней сушки.Мы предположили, что (1) более высокая интенсивность осушения приведет к более быстрому изменению структуры и функций микробного сообщества осадка. Кроме того, мы ожидали, что (2) микробные функции, особенно производство CO ₂ , будут более быстро затронуты сушкой, чем структуры бактериального и грибкового сообщества. Наконец, мы ожидали, что (3) концентрация органического вещества в речных отложениях, а также количество и качество РОВ будут важными факторами, влияющими на состав микробного сообщества и активность в процессе сушки.

Материалы и методы

Экспериментальный дизайн

Экспериментальная установка состояла из 54 наружных мезокосмов (цилиндрические полипропиленовые горшки объемом 2,4 л с четырьмя дренажными отверстиями на дне), заполненных слоем гравия толщиной 5 см (коммерческий гравий «Flairstone», 8–16 мм; Hornbach, Biel , Швейцария), обеспечивая опору и дренаж верхнего 10-сантиметрового слоя пробы отложений (2,2 л). Песчаные рыхлые отложения были собраны в июне 2018 г. с верхних 10 см полностью затопленного русла реки недалеко от открытого берега реки Шпрее (недалеко от Котбуса, Германия, 51° 50’08.1” с.ш. 14° 20’42,5” в.д., высота 70 м над уровнем моря). Собранный осадок был гомогенизирован и непосредственно заполнен 27 мезокосмами. Остальные 27 мезокосмов были заполнены гомогенизированной смесью, содержащей 1,76 л отложений, обогащенных 0,44 л тонкодисперсного органического вещества (ОВ, частицы < 2 мм), собранного из стоячей части реки рядом с местом отбора проб отложений. Добавление ОВ увеличило содержание ОВ в обогащенном осадке (т. е. в осадке с добавлением ОВ; 5,82 ± 0,5 мг AFDW г DW ^–1 ; AFDW = беззольная сухая масса, DW = сухая масса) на 75% по сравнению с не- обогащенный осадок (т.е. осадок без добавления ОВ; 3,32 ± 0,3 мг AFDW г DW ^–1 ). Слой осадка в микрокосмах имел толщину 10 см и диаметр 14 см. После заполнения мезокосмы были доставлены на открытую площадку исследовательской станции в Бад-Зарове и закопаны в песок так, чтобы верхние части были на одном уровне с поверхностью земли, имитируя естественную среду сухого берега. Два типа отложений (необогащенные и обогащенные) подвергались в течение 10, 30 или 90 дней (с июня по сентябрь 2018 г.) воздействию одной из трех интенсивностей высыхания: (i) высокая: без дождя и тени, (ii) умеренная: с дождем, но без тени, и (iii) низкая: с дождем и тенью.Чтобы контролировать дождевые явления, все мезокосмы были помещены под крышу (прозрачный ПВХ). Каждую неделю применялось моделирование осадков для умеренных и низких обработок. Моделирование осадков заключалось в добавлении по каплям 22 мл искусственной дождевой воды, что эквивалентно среднему количеству осадков в экспериментальный период (метеостанция водосбора Чикен-Крик Бранденбургского технологического университета [BTU] Котбус). Искусственная дождевая вода состояла из сверхчистой воды с содержанием 0,052 ммоль л ^–1 Cl 0 .03 ммоль L ^–1 Ca, 0,08 ммоль L ^–1 SO4, 0,06 ммоль L ^–1 Na и 0,02 ммоль L ^–1 K (Zönnchen et al., 2014). Прозрачная крыша из ПВХ поверх всех мезокосмов уменьшила поступающий свет на 25% (подвесные регистраторы данных HOBO UA-002-08, ONSET, Борн, Массачусетс, США). Тень, эквивалентная густому растительному покрову, была смоделирована путем размещения картонных конструкций примерно на 10 см над мезокосмами с низкой интенсивностью высыхания, что уменьшило количество солнечного света на 94% по сравнению с другими мезокосмами под крышей из ПВХ.Влажность и температура отложений регистрировались каждые 30 минут с помощью зондов (датчики 5TE с регистраторами данных Em50 ECh3O, METER Group, Pullman, WA, United States), помещенных на глубину 3 см и 6 см в девяти дополнительных мезокосмах, заполненных необогащенным осадком, три из которых каждой интенсивности сушки (высокой, средней и низкой).

В каждый день опробования при осушении (через 10, 30 и 90 сут) деструктивно отбирали 18 мезокосмов (по 3 с каждой обработки и типа отложений). Осадок гомогенизировали, отбирали пробы и немедленно обрабатывали для определения физико-химических параметров осадка, количества РОУ и качества РОВ.Для определения внеклеточной ферментативной активности (EEA) и структуры микробного сообщества подобразцы хранили при температуре -20°C до обработки.

Физико-химические характеристики осадка

Сухая масса осадка (DW) и гравиметрическое содержание воды (GWC) были измерены после сушки образцов в печи при 105°C в течение ночи. Содержание органического вещества (ОВВ) оценивали по потере массы после прокаливания (муфельная печь, 500°С, 3 ч) сухих образцов. Гранулометрический состав осадка определяли путем взвешивания прогоревших остатков осадка, прошедших через сита с разным размером ячеек (2, 0.63, 0,2 и 0,063 мм) при механическом встряхивании (10 мин). рН осадка определяли перед сушкой в ​​проточных условиях путем смешивания 10 г осадка с 20 мл сверхчистой воды (1:2) и перемешивания в течение 30 мин. Затем смеси давали отстояться в течение 1 ч и регистрировали измерения с помощью рН-метра 540 GLP (WTW, Вайльхайм, Германия).

Секвенирование бактериального и грибкового ампликонов

Мы использовали наборы DNeasy Powersoil (Qiagen, Hilden, Germany) для извлечения тотальной ДНК из осадка.Концентрации экстрагированной ДНК определяли количественно с помощью набора для количественного определения двухцепочечной ДНК PicoGreen (Thermo Fisher Scientific, Уолтем, Массачусетс, США). Мы выбрали и амплифицировали геномную область 16SrRNA _V3–V4 (для бактерий) с использованием пар праймеров 341F/806R и область ITS2 (для грибов) с парами праймеров ITS3/ITS4 (Perez-Mon et al., 2020). . Реакционная смесь ПЦР для бактериальной и грибковой амплификации состояла из: GoTaq ^® Flexi Buffer 5x (5 мкл), MgCl ₂ 25 мМ (2.5 мкл), прямой и обратный праймеры (каждый по 0,2 мкл), dNTP 10 мМ (0,5 мкл), BSA (0,5 мкл), Hot start Taq (0,25 мкл), dd H ₂ 0 (8,4 мкл) и экстракт ДНК ( 10 нг). Стадии ПЦР-амплификации 16s рРНК начинались с 2 мин при 95°С, затем следовали 36 циклов амплификации, которые включали стадию денатурации при 94°С в течение 40 с, отжиг праймеров при 58°С в течение 40 с, элонгацию при 72°С в течение 1 мин и заключительный этап при 72°С в течение 10 мин. Те же этапы амплификации выполняли для ITS-ПЦР с 38 циклами амплификации.Каждая ПЦР проводилась в трех экземплярах, и их продукты объединялись. Бактериальные и грибковые ампликоны были отправлены в Инновационный центр Génome Québec в Университете Макгилла (Монреаль, Канада), где они были очищены, количественно оценены, штрих-кодированы и секвенированы с парными концами с использованием платформы Illumina MiSeq v3 (Illumina Inc., Сан-Диего, Калифорния, США). Состояния). В ходе анализа мы включили один отрицательный контроль от выделения ДНК до секвенирования.

Анализ последовательности

Для контроля качества, фильтрации и слияния бактериальных и грибковых прочтений мы использовали конвейер dada2 для вывода вариантов секвенирования ампликонов (ASV) (Callahan et al. , 2016), используя R версии 4.0.5. Мы обрезали и усекли последовательности с помощью функции filterAndTrim, отбрасывая усеченные чтения с более чем 2 ожидаемыми ошибками (maxEE) или качество первого экземпляра без оценки или равное 2. Праймеры для ПЦР предварительно удаляли для слияния пар с помощью функции обрезки по левому краю. После слияния мы приняли длину чтения > 200 п.н. для ITS и >300 п.н. для чтения 16S. Химеры были удалены с помощью функции удаления Bimera Denovo. ASV были назначены таксономически с использованием функции пакета DECIPHER IdTaxa (Murali et al., 2018), определяя процессор как «NULL». Затем были запрошены чтения 16S по эталонной базе данных SILVA v.138.1 (McLaren et al., 2021) (бактерии), а чтения ITS по эталонной базе данных UNITE v.8.2 (Abarenkov et al., 2020) (грибы). Всего было восстановлено 544 555 бактериальных прочтений (6910 ASV) и 56 096 грибковых прочтений (2589 ASV). Мы удалили все ASV, которые не были отнесены к бактериальной линии, в том числе ASV с неклассифицированными доменами. Кроме того, мы удалили АСВ, таксономически отнесенные к хлоропластам и митохондриям.

Обилие бактерий и грибков

Численность копий гена 16S рРНК бактерий и копий области ITS грибов оценивали с помощью количественной ПЦР в реальном времени (кПЦР) на системе быстрой ПЦР в реальном времени ABI7500 (Applied Biosystems, Фостер-Сити, Калифорния, США). Те же праймеры (без штрих-кодов) и условия циклирования, используемые для секвенирования ампликонов, использовались для 16S рРНК и ITS qPCR. Мы использовали три стандартные кривые для каждой целевой области, полученные с использованием десятикратных серийных разведений (от 10 ^-1 до 10 ^-9 копий) плазмиды, полученной из клонированных мишеней.

CO

На протяжении всего эксперимента в течение 90 дней сушки измеряли еженедельные потоки CO ₂ (прокси для дыхания сообщества) в подмножестве из 18 мезокосмов ( n = 3 на обработку) путем плотного размещения закрытой камеры из акрилового стекла с свободное пространство над каждым мезокосмом. Концентрации CO ₂ (частей на миллион) в камере регистрировали с помощью модуля K33 LP T (Senseair AB, Делсбо, Швеция) в темных условиях.CO ₂ потоки (ppm) были преобразованы в мкг CO ₂ г DW ^–1 ч ^–1 , а снижение производства CO ₂ при продолжающейся сушке оценивалось путем подгонки следующей экспоненциальной функции в программном обеспечении Origin Pro (Корпорация OriginLab, Нортгемптон, Массачусетс, США):

y=yo⁢A⁢e-x/t

Где y _o — смещение, A — амплитуда или коэффициент масштабирования, а t — время модели экспоненциального затухания. Экспоненциальные скорости затухания k равны t ^–1 .

Перед экспериментом по сушке дыхание сообщества осадка (CR) измеряли в проточных условиях как потребление растворенного кислорода (DO) в стеклянных колонках объемом 30 мл (FORTUNA OPTIMA, Poulten & Graf, GmbH, Вертхайм, Германия). Мы перфузировали осадок искусственной речной водой (Lehman, 1980; Zlatanovic et al. , 2017), обогащенной 200 мкг L ^–1 NH ₄ -N и 10 мкг L ^–1 PO ₄ ^{3 – 3 , имитируя концентрации в речной воде Шпрее (Landesamt für Umwelt, Cottbus Sandower Brücke, 2015).Вода из искусственного ручья прокачивалась через колонны, заполненные необогащенным или обогащенным русловым наносом Шпрее ( n = 3) со скоростью 0,04 мл мин –1 для создания мягкого порового потока, аналогичного наблюдаемому в мелководных водоемах. , песчаные речные отложения в регионе (Angermann et al., 2012). Колонки с осадком помещали вертикально в климатическую камеру в темных условиях при постоянной температуре 17°C (средняя температура воды Шпрее в конце июня, Landesamt für Umwelt Brandenburg, Cottbus Sandower Brücke, 2015).Через 12 часов перфузии воды мы регистрировали концентрацию растворенного кислорода на входе и выходе из колонки (кислородные микрооптоды, PM-PSt7, Pre Sens, Германия) и вычитали потери растворенного кислорода, измеренные в колонке, заполненной только водой (пробел). ). В сравнительных целях CR в проточных условиях был преобразован из потребления DO в производство CO ₂ с учетом дыхательного коэффициента 0,85 (Bott, 1996). Измерения DO и CO ₂ были дополнительно стандартизованы до 20°C с использованием температурного коэффициента Q ₁₀ , равного 2 (Winkler et al., 1996).}

Внеклеточная ферментативная активность (EEA)

анализов внеклеточных ферментов для определения потенциальной активности β-глюкозидазы, β-ксилозидазы, щелочной фосфатазы, хитиназы, лейцинаминопептидазы, фенолоксидазы и фенолпероксидазы (Frossard et al., 2012). Для анализов мы добавили 2 г образца осадка и 60 мл буферного раствора (трисгидроксиаминометан 0,1 М) в автоклавируемый стеклянный стакан. После перемешивания взвеси осадка в течение 30 с 200 мкл отбирали пипеткой и переносили четыре раза в лунку микропланшета (четыре технических повтора) вместе с 50 мкл 200 мкМ раствора аналога субстрата.Мы использовали аналоги субстрата, присоединенные к флуоресцентному 4-метилумбеллиферону (МУБ) для β-глюкозидазы, β-ксилозидазы, щелочной фосфатазы и хитиназы и к 7-амино-4-метилкумарину (АМЦ) для лейцинаминопептидазы. Фенолоксидазу и фенолпероксидазу измеряли посредством окислительной реакции аналога субстрата дигидроксифенилаланина (L-ДОФА). Для РР дополнительно к аналогу субстрата добавляли 10 мкл 0,3% H ₂ O ₂ . Заполненные микропланшеты инкубировали в течение 1,5 ч при постоянной температуре (17°С) в темноте и при постоянном легком перемешивании.Показатели флуоресценции и поглощения считывали с помощью флуорометра Infinite 200 (Tecan, Männedorf, Швейцария) с длинами волн возбуждения/испускания 365/445 нм для β-глюкозидазы, β-ксилозидазы, щелочной фосфатазы и хитиназы и 365/450 для лейцинаминопептидазы и поглощение оценивали при 460 нм для фенолоксидазы и фенолпероксидазы. Контрольные лунки были включены в анализы для корректировки изменений фона флуоресценции и поглощения суспензий образцов и аналога субстрата.Тушение также оценивали и корректировали путем расчета коэффициента флуоресценции каждого образца с добавлением флуоресцентного стандарта (MUB или AMC) и того же стандарта только с буфером. Потенциальную активность фермента рассчитывали в мкмоль ч ^–1 мл ^–1 и стандартизировали до 20°C с использованием температурного коэффициента Q ₁₀ , равного 2.

DOM Качество и количество

Водные фильтраты ВОВ были приготовлены для оценки качества и количества ВОВ путем помещения 8 г осадка в предварительно промытые кислотой 50 мл пробирки Falcon, содержащие 40 мл раствора NaCl (220 мг л ^–1 ).Пробирки Falcon выдерживали при 4°C в темных условиях в течение 24 часов. Затем их центрифугировали в течение 10 мин при 5000 об/мин. Вытяжки фильтровали при 45 мкм в предварительно обожженный стеклянный флакон. Мы использовали анализатор TOC (TOC-Vcph, Shimadzu, Киото, Япония) для количественного определения растворенного органического углерода (DOC). РОВ отфильтрованных фильтратов охарактеризовали спектроскопически с использованием анализатора Aqualog Analyzer (Horiba Scientific, Киото, Япония). Мы одновременно использовали матрицы возбуждения-эмиссии (EEM) и измерения поглощения. Эмиссию регистрировали при длине волны от 210 до 618 нм с шагом 1,59 нм, а интенсивность флуоресценции регистрировали при длине волны от 230 до 600 нм с шагом 5 нм. Пробелы (вода Milli-Q) и эффекты внутреннего фильтра были скорректированы с помощью программного обеспечения Aqualog. Индекс гумификации (HIX), биологический индекс (BIX), индекс флуоресценции (FI) и индекс SUVA254 (Zsolnay et al., 1999; Weishaar et al., 2003; Jaffé et al., 2008; Huguet et al., 2009) рассчитаны с помощью пакета «staRdom» (версия 1.0.18) в R (R Core Team, 2020).

Данные и статистический анализ

Все статистические тесты выполнены и все рисунки созданы в R версии 4.0.5. Мы определили уровень статистической значимости 0,05. Различие между типами отложений (необогащенные и обогащенные) было проверено в условиях протока (до высыхания) с использованием однофакторного вероятностного перестановочного многофакторного анализа (PERMANOVA). На этапе сушки мы использовали трехфакторные PERMANOVA для проверки различий между типами отложений (обогащенные и необогащенные), интенсивностью сушки (низкая, умеренная и высокая) и продолжительностью сушки (10, 30 и 90 дней). Кроме того, мы использовали двусторонний PERMANOVA, чтобы проверить различия в скоростях экспоненциального затухания дыхания сообщества между типами отложений и обработкой интенсивности сушки. Вероятностный тест перестановки не требует каких-либо предположений о данных. Мы задали тесты для последовательного взаимодействия СС и 10 ^–6 остановок, используя функцию aovp в пакете R «ImPerm». Затем мы запустили функцию TukeyHSD (пакет «статистика», версия 3.6.2) в качестве апостериорного теста для определения существенных различий между уровнями отдельных факторов.

Обилие бактерий и грибов, а также индекс Шеннона были рассчитаны на уровне ASV с использованием пакета phyloseq после выполнения разрежения до наименьшего числа прочтений образца. Мы провели неметрическое многомерное шкалирование (NMDS) PERMANOVA (функция адониса , «веганский» пакет) для оценки структуры сообщества β-разнообразия и парные апостериорные тесты для оценки различий между типами отложений, интенсивностью высыхания и продолжительностью высыхания при ASV-уровень. Для каждой обработки сушки, после 10, 30 или 90 дней сушки, мы рассчитали логарифмический 2-кратный ответ на изменение количества ASV от каждой бактерии и грибка на уровне класса по сравнению с соответствующей сборкой ASV до сушки, используя «Deseq». ” (Brantschen et al., 2020). Положительные значимые ответы на логарифмические 2-кратные изменения были определены как толерантные ASV, а отрицательные ответы на изменения были определены как чувствительные. Мы отбросили ASV с менее чем 10 последовательностями для ранее упомянутого анализа и составили тепловую карту, состоящую из значений log2-кратных изменений. Наконец, мы создали корреляционную матрицу со свойствами отложений, используя функцию cor в пакете «stats». Все рисунки сделаны с использованием пакетов «ggplot2» и «vegan».

Результаты

Физико-химические параметры

Перед сушкой в ​​проточных условиях рН обогащенного осадка (7.91 ± 0,01) был несколько, но не значительно ниже, чем в необогащенном осадке (8,01 ± 0,03). Обогащенные и необогащенные отложения имели схожий гранулометрический состав (дополнительная таблица 1). В процессе сушки среднечасовые температуры в необогащенном осадке колебались от 7,7 до 33,9°С при низкоинтенсивной обработке, от 8,2 до 39,8°С при умеренной обработке и от 8,2 до 42°С при высокоинтенсивной обработке. (Дополнительный рисунок 1). Общая средняя температура осадка для низкоинтенсивной обработки (21.4 ± 0,2 ° C) был значительно ниже, чем при умеренной (22,8 ± 0,2 ° C) и высокой интенсивности (23,2 ± 0,2 ° C) обработках (дополнительная таблица 2). Объемное содержание воды (VWC) экспоненциально уменьшалось во время сушки во всех трех обработках (дополнительный рисунок 1). Во время ранней фазы сушки (между 0 и 30 днями) мы наблюдали, что осадок, подвергавшийся низкоинтенсивной обработке, сохранял более высокое содержание VWC, чем осадок, подвергавшийся умеренной и высокоинтенсивной обработке. К сожалению, из-за отказа одного датчика мы не смогли провести статистические тесты для данных VWC. Однако гравиметрическое содержание воды (GWC) значительно уменьшилось во всех обработках с увеличением времени сушки. Для обоих типов отложений низкоинтенсивная осушение привело к более высокому гравиметрическому содержанию воды (GWC), чем средне- и высокоинтенсивная осушение через 10 и 30 дней, но не более через 90 дней (дополнительный рисунок 2 и дополнительная таблица). 2). Обработки умеренной и высокой интенсивности сушки существенно не отличались по GWC в обоих типах отложений.

Обилие бактерий и грибков

До высушивания обогащенный осадок имел значительно более высокую численность бактерий, в среднем 9.6 × 10 ⁸ ± 2,6 × 10 ⁸ копий гена, по сравнению с необогащенным осадком, всего 4,3 × 10 ⁹ ± 3 × 10 ⁸ копий гена (таблица 1 и рисунок 1). После 30 дней сушки численность бактерий значительно снизилась во всех вариантах, за исключением низкоинтенсивной обработки в обогащенном отложениях. Тем не менее, после 90 дней сушки численность бактерий была одинаково низкой при всех обработках (в среднем по всем обработкам 1,9 × 10 ⁸ ± 1 × 10 ⁸ ; рис. 1).В условиях протока (до высыхания) численность грибов также была значительно выше в обогащенных отложениях (3,00 × 10 ⁷ ± 1,59 × 10 ⁷ копий гена), чем в необогащенных отложениях (1,06 × 10 ⁷ ± 5,50). × 10 ⁶ копий гена). Обилие грибов было значительно выше при низкоинтенсивной сушке, чем при высокоинтенсивной (таблица 1 и рисунок 1). Интересно, что обилие грибов в большинстве случаев значительно уменьшилось между 10 и 30 днями, но затем снова увеличилось через 90 дней сушки.

Таблица 1. P -значения, полученные с помощью PERMANOVA и апостериорных тестов (HSD Тьюки и попарно), связанные с разнообразием и численностью микробных сообществ.

. (C) необогащенный и (D) обогащенный осадок при каждой интенсивности сушки (низкой, средней и высокой) при разной продолжительности сушки (0, 10, 30 и 90 дней).

Бактериальное и грибковое разнообразие

До и после высушивания бактериальное богатство и индекс разнообразия Шеннона существенно не отличались между обогащенным и необогащенным осадком. Индекс бактериального разнообразия Шеннона значительно снизился при сушке в необогащенном и обогащенном отложениях (дополнительная фигура 3 и таблица 1). Тип осадка, продолжительность сушки и интенсивность сушки значительно повлияли на сборку бактериального сообщества (рис. 2 и таблица 1). Удивительно, но структура бактериального сообщества необогащенного осадка сместилась меньше с увеличением времени сушки при высокоинтенсивной сушке, чем при других обработках (рис. 2).Было обнаружено, что некоторые экологические переменные, связанные с содержанием органического вещества в отложениях (DOC, AFDW, suva254), гравиметрическим содержанием воды в отложениях и некоторыми микробными функциями (общественное дыхание, β-глюкозидаза, β-ксилозидаза, фенолоксидаза), в значительной степени коррелируют со сдвигами. в бактериальном сообществе (рис. 2 и дополнительная таблица 3).

Рис. 2. Неметрическое многомерное масштабирование (nMDS) (A) бактериальных и (B) грибковых сообществ по отношению к набору экологических переменных, связанных с содержанием органического вещества (сухой вес без золы ( AFDW ), растворенный органический углерод ( DOC ), индекс флуоресценции ( FI ), индекс гумификации ( HIX ), биологический индекс ( BIX ) и suva254 ), весовое содержание воды в осадке ( GWC). ), и все протестированные микробные функции (общее дыхание ( CR ), β-глюкозидаза ( BG ), β-ксилозидаза ( BX ), фенолпероксидаза ( PP ), фенолоксидаза (9 0 PO ) , щелочная фосфатаза ( АР ), хитиназа ( NAG ) и лейцинаминопептидаза ( LAP )).

В условиях протока, до сушки, богатство грибов и индекс разнообразия Шеннона были значительно выше в обогащенных отложениях (дополнительный рисунок 3 и таблица 1). Богатство грибами в обработанных обогащенных отложениях значительно снизилось с 10 до 90 дней сушки, тогда как показатели необогащенных отложений оставались более стабильными в течение того же периода. Грибковое сообщество группировалось в основном по типу отложений (рис. 2 и таблица 1). Однако продолжительность и интенсивность сушки существенно влияли на сборку грибного сообщества.Большинство экологических переменных, связанных с содержанием органического вещества в осадке (DOC, suva254, HIX, FI), гравиметрическим содержанием воды в осадке и несколькими протестированными микробными функциями (общее дыхание, β-ксилозидаза, фенолоксидаза и фенолпероксидаза), в значительной степени коррелировали с сдвиги в структуре грибкового сообщества (рис. 2 и дополнительная таблица 3).

Бактериальные таксоны

До высушивания в проточных условиях необогащенные отложения содержали 37 классов бактерий из 16 типов, а обогащенные отложения содержали 56 классов из 19 типов (рис. 3).Доминирующими классами бактерий в обоих типах отложений были планктомицеты (Planctomycetota; 18,1 ± 0,2% и 12,5 ± 2,3% от обилия бактерий для необогащенного и обогащенного отложений соответственно), альфапротеобактерии (Proteobacteria; 12,9 ± 1,9% и 8,3 ± 4,1 %). %), анаэролин (хлорофлекси, 9,14 и 3,3% и 15,8 ± 3,7%) и гаммапротеобактерии (протеобактерии, 12,7 ± 1,5% и 12,5 ± 1,8%). В конце эксперимента (90 дней) Bacilli были доминирующим классом бактерий во всех обработках, за исключением высокоинтенсивной сушки в необогащенном осадке.Относительная численность бацилл резко возросла после 90 дней сушки и составила от 29,3% до 48,6% от общей численности бактерий во всех обработках, за исключением высокоинтенсивной сушки в необогащенном отложениях, где относительная численность бацилл составляла всего лишь 2,3%. Другие доминирующие классы бактерий после 90 дней сушки (все типы обработки и отложений вместе взятые) включали Gammaproteobacteria (Proteobacteria), Alphaproteobacteria (Proteobacteria) и Anaerolineae (Chloroflexi).Bacilli (Firmicutes), Actinobacteria (Actinobacteriota), Thermoleophilia (Actinobacteriota) и Acidimicrobiia (Actinobacteriota) ASV были одними из наиболее устойчивых к высушиванию классов бактерий в зависимости от интенсивности сушки и обоих типов осадков, а это означает, что их относительная численность значительно увеличивалась при сушке (рис. 4). ). Напротив, классы бактерий, наиболее чувствительные к высыханию (т.е. их относительная численность значительно уменьшилась), включали BRH-c20a (Firmicutes), Incertae Sedis 2 (Firmicutes) и Desulfuromonadia (Desulfuromonadia) для необогащенного осадка и Incertae ABY1 (Patescibacteria), Leptospirae (Spirochaetota) и BRH-c20a (Firmicutes) в обогащенных осадках.

Рисунок 3. Относительное среднее ( n = 3) обилие основных классов бактерий в (A) необогащенном и (B) обогащенном отложениях и относительное обилие основных классов грибов в (C) необогащенный и (D) обогащенный осадок при разной интенсивности сушки (низкой, средней и высокой) и после разной продолжительности сушки (0, 10, 30 и 90 сут).

Рисунок 4. Тепловая карта Log2-кратного изменения для обильных (> 1%) значительно реагирующих (A) бактериальных и (B) грибковых ASV для каждой обработки по сравнению с соответствующей до сушки сборки.Назначенные красные квадраты представляют собой значения ASV, которые значительно увеличиваются (устойчивы к высыханию), а синие квадраты — значения ASV, которые значительно уменьшаются (чувствительны к высыханию).

Таксоны грибов

В условиях протока до высушивания в необогащенных отложениях идентифицировано 11 классов грибов из 5 типов и 16 классов из 6 типов в обогащенных (рис. 3). Наиболее доминирующими классами грибов в обоих типах отложений были Dothideomycetes (Ascomycota; 3,6% ± 2,9% и 10,6% ± 2,2% численности грибов для необогащенного и обогащенного отложений соответственно), Leotiomycetes (Ascomycota; 0.4% ± 0,3% и 10,5% ± 9,3%) и пезизомицеты (Ascomycota; 0,1% ± 0,1% и 5,6% ± 8,6%). После 90 дней сушки Dothideomycetes были, безусловно, самым доминирующим классом грибов во всех наших обработках, составляя от 65,1% до 94,0% грибковых показаний. Тем не менее, неклассифицированные грибковые ASV составляли 94,1% грибных ASV в необогащенном и 70,3% в обогащенном осадке до сушки, но только 13,3% после 90 дней сушки. Было обнаружено, что грибковые ASV Dothideomycetes (Ascomycota) и Sordariomycetes (Ascomycota) устойчивы к высыханию в большинстве случаев (рис. 4).Напротив, Rozellomycotina I.S. (Rozellomycota) и сахаромицеты (Ascomycota) были замечены как чувствительные к высыханию (рис. 4).

Первоначальное дыхание сообщества и высыхание отложений CO