nghiên cứu phân bố một số chủng nấm mốc gây hại tại đại nội huế và thánh địa mỹ sơn

nghiên cứu phân bố một số chủng nấm mốc gây hại tại đại nội huế và thánh địa mỹ sơn Xác định được thành phần, đặc điểm phân bố và động thái của các chủng nấm mốc gây hại trên các công trình kiến trúc tại Đại Nội Huế và Thánh địa Mỹ Sơn Quảng Nam, làm cơ sở khoa học cho việc đề xuất các biện pháp phòng trừ nấm mốc có hiệu quả cao. Nghiên cứu thử nghiệm khả năng ức chế các chủng nấm mốc gây hại phổ biến bằng các chủng xạ khuẩn thuộc chi Streptomyces sinh hoạt tính kháng sinh mạnh chống nấm cao có tại phòng thí nghiệm.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

NGUYỄN THỊ BÉ ÚT

NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN BỐ CỦA MỘT SỐ CHỦNG NẤM MỐC GÂY HẠI TẠI ĐẠI NỘI HUẾ

VÀ THÁNH ĐỊA MỸ SƠN, QUẢNG NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Đà Nẵng - Năm 2013

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

NGUYỄN THỊ BÉ ÚT

NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN BỐ CỦA MỘT SỐ CHỦNG NẤM MỐC GÂY HẠI TẠI ĐẠI NỘI HUẾ

VÀ THÁNH ĐỊA MỸ SƠN, QUẢNG NAM

Chuyên ngành : Sinh thái học

Mã số : 60.42.60

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS ĐỖ THU HÀ

Đà Nẵng - Năm 2013

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả

Nguyễn Thị Bé Út

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 3

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4

6 Cấu trúc luận văn 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5

1.1 GIỚI THIỆU VỀ LỊCH SỬ HÌNH THÀNH, ĐẶC ĐIỂM KIẾN TRÚC CỦA ĐẠI NỘI - HUẾ VÀ THÁNH ĐỊA MỸ SƠN – QUẢNG NAM 5

1.1.1 Lịch sử hình thành và đặc điểm kiến trúc của Đại Nội - Huế 5

a L ịch sử hình thành 5

b Đặc điểm kiến trúc 5

1.1.2 Lịch sử hình thành và đặc điểm kiến trúc của Thánh địa Mỹ Sơn - Quảng Nam 7

a L ịch sử hình thành 7

b Đặc điểm kiến trúc 7

1.2 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM VỀ NẤM MỐC 9

1.2.1 Sự phân bố của nấm mốc trong tự nhiên 9

1.2.2 Cấu tạo của nấm mốc 10

1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của nấm mốc 11

a Nhi ệt độ 11

b Độ ẩm 11

c Các y ếu tố khác 12

1.2.4 Một số phương pháp cơ bản trong phân loại nấm mốc 13

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NẤM MỐC GÂY HẠI CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 14

1.3.1 Những nghiên cứu trên thế giới 14

a Nghiên c ứu tác hại của nấm mốc lên các công trình kiến trúc 14

b Nghiên c ứu cơ chế tác động gây hại của nấm mốc lên các cơ chất g ỗ, gạch, đá và xi măng 16

1.3.2 Những nghiên cứu ở Việt Nam 20

1.4 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NGĂN NGỪA TÁC ĐỘNG GÂY HẠI CỦA NẤM MỐC TRÊN CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC 21

1.4.1 Phương pháp ngăn ngừa 22

1.4.2 Phương pháp bảo tồn 23

1.5 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 25

1.5.1 Đặc điểm tự nhiên ở thành phố Huế 25

a V ị trí địa lý, địa hình 25

b Đặc điểm khí hậu 25

c Đặc điểm thủy văn 26

1.5.2 Đặc điểm tự nhiên ở xã Duy Phú - Duy Xuyên - Quảng Nam 27

a V ị trí địa lý, địa hình 27

b Đặc điểm khí hậu 27

c Đặc điểm thủy văn 28

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 29

2.2 ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU 29

2.2.1 Địa điểm nghiên cứu 29

2.2.2 Thời gian nghiên cứu 31

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

2.3.1 Phương pháp khảo sát thực địa 32

2.3.2 Phương pháp phỏng vấn nhanh 32

2.3.3 Phương pháp thu mẫu ngoài thực địa 32

2.3.4 Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm 34

a Ph ương pháp phân lập 34

b Ph ương pháp giữ giống 34

c Ph ương pháp xác định số lượng tế bào vi sinh vật 34

d Ph ương pháp phân loại sơ bộ các chủng nấm mốc 35

e Nghiên c ứu đặc điểm sinh học của một số chủng nấm mốc gây h ại chính phổ biến 36

f Ph ương pháp nghiên cứu thử nghiệm khả năng ức chế nấm mốc gây h ại bằng các chủng xạ khuẩn sinh chất kháng sinh 38

2.3.5 Phương pháp xử lý số liệu 38

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 39

3.1 THÀNH PHẦN NẤM MỐC GÂY HẠI TRÊN CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC TẠI ĐẠI NỘI - HUẾ VÀ THÁNH ĐỊA MỸ SƠN – QUẢNG NAM 39

3.1.1 Thành phần nấm mốc gây hại trên các công trình kiến trúc tại Đại Nội - Huế 39

3.1.2 Thành phần nấm mốc gây hại trên các công trình kiến trúc tại Thánh địa Mỹ Sơn – Quảng Nam 47

3.2 ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ CỦA CÁC CHỦNG NẤM MỐC GÂY HẠI TRÊN CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC TẠI ĐẠI NỘI HUẾ VÀ THÁNH ĐỊA MỸ SƠN – QUẢNG NAM THEO THÀNH PHẦN CƠ CHẤT 50

3.2.1 Đặc điểm phân bố của các chủng nấm mốc gây hại trên các công trình kiến trúc tại Đại Nội - Huế theo thành phần cơ chất 50

3.2.2 Đặc điểm phân bố của các chủng nấm mốc gây hại trên các công trình kiến trúc tại Thánh địa Mỹ Sơn – Quảng Nam theo thành phần cơ

chất 59

3.3 ĐỘNG THÁI CỦA CÁC CHỦNG NẤM MỐC GÂY HẠI TRÊN CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC TẠI ĐẠI NỘI - HUẾ VÀ THÁNH ĐỊA MỸ SƠN – QUẢNG NAM THEO THỜI GIAN (THÁNG) 65

3.4 ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA MỘT SỐ CHỦNG NẤM MỐC GÂY HẠI CHÍNH PHỔ BIẾN TRÊN CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC TẠI ĐẠI NỘI HUẾ VÀ THÁNH ĐỊA MỸ SƠN – QUẢNG NAM 71

3.4.1 Xác định các chủng nấm mốc gây hại chính phổ biến trên các công trình kiến trúc tại Đại Nội - Huế và Thánh địa Mỹ Sơn – Quảng Nam 71

3.4.2 Đặc điểm sinh học của 3 chủng nấm mốc gây hại chính phổ biến ĐN10, ĐN37 và MS14 78

a Đặc điểm nuôi cấy và hình thái 78

b Đặc điểm sinh lý, sinh hóa 81

3.5 THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG ỨC CHẾ NẤM MỐC GÂY HẠI BẰNG CÁC CHỦNG XẠ KHUẨN CÓ KHẢ NĂNG SINH CHẤT KHÁNG SINH 84

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 87

1 KẾT LUẬN 87

2 KIẾN NGHỊ 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

PHỤ LỤC 94

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu

3.1 Thành phần nấm mốc gây hại tại một số địa điểm của

3.2 Thành phần nấm mốc gây hại tại một số địa điểm của

3.3 Số lượng nấm mốc gây hại trong một số loại cơ chất

lấy tại Đại Nội - Huế (tháng 06/2012) 51

3.4 Số lượng nấm mốc gây hại trong một số loại cơ chất

lấy tại Đại Nội - Huế (tháng 11/2012) 52

3.5 Số lượng nấm mốc gây hại trong một số mẫu lấy tại

Đại Nội - Huế (tháng 07/2012)

Phụ lục 2

3.6 Số lượng nấm mốc gây hại trong một số loại cơ chất

lấy tại Đại Nội - Huế (tháng 12/2012)

Phụ lục 2

3.7 Số lượng nấm mốc gây hại trong một số loại cơ chất

lấy tại Đại Nội - Huế (tháng 02/2013)

Phụ lục 2

3.8 Số lượng nấm mốc gây hại trong một số loại cơ chất

lấy tại Đại Nội - Huế (tháng 03/2013)

Phụ lục 2

3.9 Số lượng nấm mốc gây hại trong một số loại cơ chất

lấy tại Thánh địa Mỹ Sơn - QN (tháng 11/2012) 59

3.10 Số lượng nấm mốc gây hại trong một số loại cơ chất

lấy tại Thánh địa Mỹ Sơn - QN (tháng 02/2013) 60

3.11 Số lượng nấm mốc gây hại trong một số loại cơ chất

lấy tại Thánh địa Mỹ Sơn - QN (tháng 06/2012)

Phụ lục 2

Số hiệu

3.12 Số lượng nấm mốc gây hại trong một số loại cơ chất

lấy tại Thánh địa Mỹ Sơn - QN (tháng 07/2012)

Phụ lục 2

3.13 Số lượng nấm mốc gây hại trong một số loại cơ chất

lấy tại Thánh địa Mỹ Sơn - QN (tháng 12/2012)

Phụ lục 2

3.14 Số lượng nấm mốc gây hại trong một số loại cơ chất

lấy tại Thánh địa Mỹ Sơn - QN (tháng 03/2013)

Phụ lục 2

3.15 Số lượng nấm mốc tổng số theo thời gian (tháng) tại

một số địa điểm của Đại Nội - Huế trên cơ chất là gỗ 66

3.16

Số lượng nấm mốc tổng số theo thời gian (tháng) tại một số địa điểm của Thánh địa Mỹ Sơn – QN trên cơ chất là gạch

69

3.17 Khả năng sinh enzym ngoại bào của 63 chủng nấm

mốc gây hại trên công trình kiến trúc tại Đại Nội - Huế 73

3.18 Khả năng sinh enzym ngoại bào của 27 chủng nấm

mốc gây hại tại Thánh địa Mỹ Sơn - Quảng Nam 76

3.19 Đặc điểm nuôi cấy và hình thái của 3 chủng nấm mốc

gây hại chính phổ biến trên các loại môi trường 78

3.20

Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đến sự sinh trưởng của 3 chủng nấm mốc gây hại chính phổ biến trên môi trường Czapeck

82

3.21

Ảnh hưởng của pH môi trường đến sự sinh trưởng của

3 chủng nấm mốc gây hại chính phổ biến trên môi trường Czapeck

83

3.22

Hoạt tính kháng sinh của các chủng xạ khuẩn đối kháng với nấm mốc gây hại phổ biến tại Đại Nội - Huế và Thánh địa Mỹ Sơn - Quảng Nam

85

DANH MỤC CÁC HÌNH

Số hiệu

2.1 Sơ đồ địa điểm lấy mẫu tại khu di tích Đại Nội – Huế 30

2.1 Sơ đồ địa điểm lấy mẫu tại khu di tích Thánh địa Mỹ

3.1 Khuẩn lạc của một số chủng nấm mốc gây hại phổ

biến trên các công trình kiến trúc tại Đại Nội - Huế 45

3.3 Ống giống của 11 chủng nấm mốc gây hại phổ biến

trên các công trình kiến trúc tại Đại Nội - Huế 46

3.4

Khuẩn lạc của các chủng nấm mốc gây hại phổ biến trên các công trình kiến trúc tại Thánh địa Mỹ Sơn - Quảng Nam

48

3.5

Cuống sinh bào tử và bào tử của các chủng nấm mốc gây hại phổ biến trên các công trình kiến trúc tại Thánh địa Mỹ Sơn- Quảng Nam

49

3.6

Ống giống của 4 chủng nấm mốc gây hại phổ biến trên các công trình kiến trúc tại Thánh địa Mỹ Sơn - Quảng Nam

49

3.7 Hình ảnh nấm mốc gây hại trên gỗ tại Triệu Tổ Miếu

3.8 Hình ảnh nấm mốc gây hại trên gạch tại một số địa

Số hiệu

3.9 Hình ảnh nấm mốc gây hại trên xi măng tại một số

3.10 Hình ảnh nấm mốc gây hại trên gạch tại một số địa

điểm của Thánh địa Mỹ Sơn – Quảng Nam 62

3.11 Hình ảnh nấm mốc gây hại trên đá tại một số địa

điểm của Thánh địa Mỹ Sơn – Quảng Nam 63

3.12

Động thái của các chủng nấm mốc tổng số theo thời gian (tháng) tại một số địa điểm của Đại Nội - Huế trên cơ chất là gỗ

66

3.13

Động thái của các chủng nấm mốc tổng số trung bình theo thời gian (tháng) tại một số địa điểm của Đại Nội - Huế trên cơ chất là gỗ

67

3.14

Động thái của các chủng nấm mốc tổng số theo thời gian (tháng) tại một số địa điểm của Thánh địa Mỹ Sơn - Quảng Nam trên cơ chất là gạch

69

3.15

Động thái của các chủng nấm mốc tổng số trung bình theo thời gian (tháng) tại một số địa điểm của Thánh địa Mỹ Sơn - Quảng Nam trên cơ chất là gạch

75

Số hiệu

3.18 Khả năng sinh enzym xenlulaza của chủng MS14 tại

3.19 Khả năng sinh enzym amylaza của chủng MS14 tại

3.20 Cuống sinh bào tử, bào tử và ống giống của chủng

3.24 Vòng vô khuẩn của chủng xạ khuẩn XK5 đối với các

những thách thức mới trong việc bảo tồn và gìn giữ các di tích này

Đại Nội - Huế nằm trong vùng có khí hậu thay đổi theo mùa, độ ẩm cao,

là môi trường lý tưởng cho các chủng nấm mốc phát triển đã gây ra nhiều tác hại như làm mục, thay đổi màu vật liệu, giảm tuổi thọ, mất giá trị thẩm mỹ của công trình và các hiện vật trưng bày Năm 1997, tập đoàn Rhône Poulenc (Pháp) đã giúp đỡ các loại hóa chất để phòng chống các vi sinh vật gây hại cho tường, cấu kiện gỗ tại Hiển Lâm Các và một số hạng mục công trình quan trọng khác Tuy nhiên, với việc chỉ sử dụng hóa chất để diệt và phòng trừ, sau một thời gian khu Đại Nội - Huế vẫn bị nấm mốc gây hại phát triển mạnh

Bên cạnh đó, Mỹ Sơn nằm gọn trong một thung lũng nhỏ giữa những ngọn núi bao quanh, có hệ sinh thái ẩm ướt rất thuận lợi cho sự phát triển nấm mốc gây hại Trước đây, nguyên nhân sự xuống cấp của di tích chủ yếu

do thiên tai, địch họa và sự tàn phá của bom đạn chiến tranh, nhưng góp phần không nhỏ trong sự tàn phế của di tích là sự gây hại của nấm mốc

Trong thời gian qua, hai công trình kiến trúc này đã sử dụng một số biện pháp để ngăn chặn sự gây hại của nấm mốc, tuy nhiên các biện pháp đều chỉ

mang tính tạm thời, cục bộ và không đem lại hiệu quả lâu dài Lý do là các giải pháp đều không được xây dựng dựa trên những cơ sở dữ liệu mang tính khoa học Giải pháp phòng trừ chỉ hiệu quả khi được xây dựng dựa trên những kiến thức chuẩn về sinh học, sinh thái học của các loài gây hại chính Xuất phát từ yêu cầu cấp thiết của thực tế và với mong muốn góp phần hạn chế tác động gây hại của các chủng nấm mốc tại hai công trình kiến trúc

trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu sự phân bố của một

số chủng nấm mốc gây hại tại Đại Nội - Huế và Thánh địa Mỹ Sơn - Quảng Nam”

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Các chủng nấm mốc phân lập từ các mẫu nấm mốc lấy trên cơ chất là

gạch, gỗ, xi măng, đá tại một số địa điểm thuộc Đại Nội - Huế và Thánh địa

Mỹ Sơn – Quảng Nam

- Một số chủng xạ khuẩn Streptomyces sinh kháng sinh chống nấm đã có

Thế Miếu của Đại Nội - Huế và 4 địa điểm: khu A, khu B, khu C và khu D của Thánh địa Mỹ Sơn – Quảng Nam

- Xác định thành phần nấm mốc gây hại trên các công trình kiến trúc tại Đại Nội – Huế và Thánh địa Mỹ Sơn – Quảng Nam

- Nghiên cứu đặc điểm phân bố của các chủng nấm mốc gây hại trên các công trình kiến trúc tại Đại Nội - Huế và Thánh địa Mỹ Sơn - Quảng Nam

theo thành phần cơ chất (gỗ, gạch, ximăng và đá)

- Nghiên cứu động thái của các chủng nấm mốc gây hại theo thời gian (tháng): trên cơ chất là gỗ tại Đại Nội - Huế và cơ chất là gạch tại Thánh địa

Mỹ Sơn – Quảng Nam, thời gian từ tháng 06/2012 – 04/2013

- Nghiên cứu đặc điểm sinh học của một số chủng nấm mốc gây hại chính phổ biến trên các công trình kiến trúc tại Đại Nội – Huế và Thánh địa

Mỹ Sơn – Quảng Nam

- Nghiên cứu thử nghiệm khả năng ức chế các chủng nấm mốc gây hại

phổ biến bằng các chủng xạ khuẩn thuộc chi Streptomyces sinh hoạt tính

kháng sinh mạnh chống nấm cao có tại phòng thí nghiệm

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Phương pháp khảo sát thực địa

- Phương pháp phỏng vấn

- Phương pháp thu mẫu ngoài thực địa

- Phương pháp phân lập vi sinh vật

- Phương pháp xác định số lượng tế bào vi sinh vật

- Phương pháp phân loại sơ bộ các chủng nấm mốc

- Phương pháp nghiên cứu đặc điểm sinh học của một số chủng nấm mốc

5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

5.1 Ý nghĩa khoa học

Cung cấp những dẫn liệu ban đầu về thành phần, đặc điểm phân bố và động thái của các chủng nấm mốc gây hại trên các công trình kiến trúc tại Đại Nội - Huế và Thánh địa Mỹ Sơn - Quảng Nam

5.2 Ý nghĩa thực tiễn

Xác định được một số đặc điểm sinh học của các chủng nấm mốc gây hại chính phổ biến, làm cơ sở khoa học cho việc đề xuất các biện pháp phòng trừ nấm mốc gây hại có hiệu quả cao, không ảnh hưởng đến các hoạt động văn hóa trong di tích Đồng thời góp phần bảo vệ và phát huy giá trị của các

di sản văn hóa thế giới

6 CẤU TRÚC LUẬN VĂN

Luận văn có 93 trang, bao gồm 3 chương, có 22 bảng, 24 hình, với bố cục như sau:

Phần mở đầu 4 trang;

Chương 1: trình bày tổng quan tài liệu 25 trang;

Chương 2: trình bày địa điểm và phương pháp nghiên cứu 9 trang;

Chương 3: trình bày về kết quả và biện luận 48 trang;

Kết luận và kiến nghị 2 trang ;

Tài liệu tham khảo 5 trang

Phần phụ lục gồm các môi trường sử dụng trong nghiên cứu, các bảng số liệu kết quả, hình ảnh các công trình kiến trúc bị nấm mốc gây hại và hình ảnh lấy mẫu ngoài thực địa

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 GIỚI THIỆU VỀ LỊCH SỬ HÌNH THÀNH, ĐẶC ĐIỂM KIẾN TRÚC CỦA ĐẠI NỘI - HUẾ VÀ THÁNH ĐỊA MỸ SƠN – QUẢNG NAM

1.1.1 Lịch sử hình thành và đặc điểm kiến trúc của Đại Nội - Huế

a Lịch sử hình thành

Kinh Thành Huế là tòa thành ở cố đô Huế, nơi đóng đô của vương triều nhà Nguyễn trong suốt 140 năm, từ 1805 đến 1945 Hiện nay, Kinh Thành Huế là một trong số các di tích thuộc cụm Quần thể di tích Cố đô Huế được UNESCO công nhận là di sản văn hoá thế giới Kinh Thành Huế được vua Gia Long tiến hành khảo sát từ năm 1803, khởi công xây dựng từ 1805 và hoàn chỉnh vào năm 1832 dưới triều vua Minh Mạng [1]

Đại Nội là vòng thành thứ hai bên trong Kinh Thành Huế, nơi ở của vua

và Hoàng gia, cũng là nơi làm việc của triều đình Ngoài ra, Đại Nội - Huế còn là nơi thờ tự tổ tiên và các vị vua nhà Nguyễn, người ta thường gọi chung Hoàng Thành và Tử Cấm Thành là Đại Nội [1]

Đại Nội được xây dựng năm 1804, nhưng để hoàn chỉnh toàn bộ hệ thống cung điện với khoảng hơn 100 công trình thì phải đến thời vua Minh Mạng vào năm 1833, mọi việc mới được hoàn tất [1]

b Đặc điểm kiến trúc

Kinh Thành Huế được định hướng theo tuyến kết hợp các lớp không gian để phân chia thành các khu vực khác nhau Tổ chức không gian lớp trên Trục thần đạo ở Kinh Thành Huế là đặc điểm rất quan trọng trong kiến trúc truyền thống Huế và được sử dụng rất nhiều trong kiến trúc cung điện, lăng tẩm, đình chùa [1]

Việc tạo ra lớp không gian sân vườn đan xen giữa các công trình, hành lang, hàng hiên, hàng cột giúp điều hoà vi khí hậu Lớp không gian tạo sự chuyển động, nhịp điệu trong kiến trúc truyền thống, đồng thời tạo điểm nhấn

và hình ảnh đặc trưng trong không gian Ngoài ra, các công trình chính đều quay mặt về hướng Nam thể hiện rất rõ ở các công trình như Điện Thái Hoà, Ngọ Môn, Kỳ Ðài, Hộ Thành Hào, Phu Văn Lâu, Nghênh Lương Ðình, sông Hương, núi Ngự Bình,… [1]

Kinh Thành Huế được xây dựng theo kiến trúc của phương Tây kết hợp một cách tài tình với kiến trúc thành quách phương Đông Kinh Thành Huế được quy hoạch bên bờ Bắc sông Hương, xoay mặt về hướng Nam, với diện tích mặt bằng 520 ha và được giới hạn bởi 3 vòng thành theo thứ tự ngoài lớn, trong nhỏ Vòng thành có chu vi gần 10km, cao 6,6m, dày 21m được xây khúc khuỷu với những pháo đài được bố trí cách đều nhau, kèm theo các pháo nhãn, đại bác, kho đạn Thành ban đầu chỉ đắp bằng đất, mãi đến cuối đời Gia Long mới bắt đầu xây gạch Bên ngoài vòng thành có hệ thống sông đào vừa mang chức năng bảo vệ vừa có chức năng giao thông đường thủy có chiều dài hơn 7km Kinh Thành Huế có 10 cửa chính để ra vào, xung quanh

và ngay trên thành có thiết lập 24 pháo đài để phòng thủ Ngoài ra, còn có một cửa phụ thông với Trấn Bình Ðài gọi là Thái Bình Môn [1]

Đại Nội nằm ở khoảng giữa Kinh Thành là nơi đặt các cơ quan cao nhất của chế độ quân chủ và là nơi thờ tự các vua chúa đã quá cố Đại Nội có mặt bằng gần vuông, mỗi bề khoảng 600m, xây bằng gạch, cao 4m, dày 1m, xung quanh có hào bảo vệ Đại Nội có bốn cửa để ra vào, trong đó cửa chính (phía Nam) là Ngọ Môn, phía Đông có cửa Hiển Nhơn, phía Tây có cửa Chương Đức, phía Bắc có cửa Hòa Bình Các cầu và hồ được đào chung quanh phía ngoài thành đều có tên Kim Thủy [1]

Tất cả các công trình lớn nhỏ trong Đại Nội đều được đặt giữa thiên nhiên với các hồ lớn nhỏ, vườn hoa, cầu đá, các hòn đảo và các loại cây lưu niên tỏa bóng mát quanh năm Mặc dù quy mô của mỗi công trình có khác nhau, nhưng về tổng thể, các cung điện đều làm theo kiểu “trùng lương trùng thiềm” và đặt trên nền đá cao, nền lát gạch Bát Tràng, mái lợp bằng ngói hoàng lưu ly, các cột được sơn son, thếp vàng Tổng thể kiến trúc này dùng núi Ngự Bình làm tiền án và dùng hai hòn đảo nhỏ trên sông Hương là Cồn Hến và Dã Viên làm 2 yếu tố phong thuỷ rồng chầu hổ phục (Tả Thanh Long, Hữu Bạch Hổ) để bảo vệ cố đô [1]

1.1.2 Lịch sử hình thành và đặc điểm kiến trúc của Thánh địa Mỹ Sơn - Quảng Nam

b Đặc điểm kiến trúc

Khu di tích Mỹ Sơn là một công trình kiến trúc xếp vào loại đẹp của thế giới Trước đó, Thánh địa Mỹ Sơn có kết cấu bằng gỗ đã bị thiêu hủy vào thế

kỷ thứ IV, người ta đã khôi phục lại bằng gạch và tồn tại đến tận ngày nay [20]

Phía Nam di tích là núi Chúa, ngọn núi có đỉnh cao 785m so với mực nước biển, phía Bắc là sông Thu Bồn Ðịa hình Mỹ Sơn trải theo trục Bắc - Nam, với vùng đồi núi nằm ở phía Nam, khu đền tháp ở giữa và những dòng suối, khe, sông tọa lạc ở phía Bắc Khe Thẻ là con suối chính, chảy quanh co trong khu tháp để đưa nước từ triền núi ra sông Thu Bồn [20]

Do chịu ảnh hưởng của Ấn Ðộ giáo nên các kiến trúc được bố trí hợp với địa hình của từng vùng, hợp với quan niệm của Bà La môn giáo và Phật giáo Ðó là một tổng thể bao gồm một ngôi đền chính gọi là Kalan (tiếng Chăm), bao quanh Kalan có những ngôi tháp nhỏ, những công trình phụ và tường rào Chính diện của ngôi đền Kalan là một căn phòng hẹp hình vuông

có mái chóp nhọn, nơi đây thờ hình tượng của một vị thần hoặc một bộ Linga-Yoni Các đền tháp ở Mỹ Sơn đều được xây bằng gạch nung đỏ, kết cấu theo hình tứ giác Gạch của người Chăm nung nhẹ, không cứng lắm, có nhiều quy cách khác nhau Những ngôi tháp xây bằng gạch không có mạch

hồ, ghép với những mảng trang trí bằng sa thạch như khung cửa, trụ cửa, lanh tô Mặt ngoài tường của đền tháp đều chạm nối nhiều hình người mặt quỷ hay động vật hết sức tinh tế Ở đây, tháp lớn nhất có chiều cao trên 20m, mái tháp có nhiều tầng chồng lên nhau, càng lên cao càng nhỏ và đỉnh cao nhất có hình đài sen [20]

Xung quanh ngôi tháp lớn có bốn ngọn tháp nhỏ ở bốn góc, đã tạo thêm

bề thế cho tháp lớn Ở trong tháp các tượng thờ được đặt ở tầng dưới cùng, các tầng tháp ở giữa rỗng, các tầng nhỏ trên đỉnh tháp xây đặc Mỹ Sơn trước

1945 được H Parmentier thống kê có 14 nhóm theo thứ tự mẫu tự A.B.C với 71 kiến trúc đền - tháp Trải qua hai cuộc chiến tranh chống Pháp và Mỹ, nay chỉ khoảng 15 - 20 tháp còn giữ được phần thân tường và nóc tháp nhưng

nhiều tác phẩm điêu khắc vẫn còn giữ được vẻ ban đầu Mỹ Sơn hiện là một

di tích chết, không còn thờ cúng như trước [20]

Mỹ Sơn là một quần thể di tích quan trọng nhất về nghệ thuật kiến trúc

và tôn giáo của vương quốc Chăm Pa trước đây, hội đủ hai tiêu chuẩn mang giá trị toàn cầu Khu di tích Mỹ Sơn điển hình cho sự giao lưu, hội nhập giữa văn hóa bản địa của dân tộc Chăm và những giá trị tiếp thu văn hóa bên ngoài, nhất là nghệ thuật và kiến trúc Ấn Ðộ, mặt khác phản ánh sinh động nền văn hóa Chăm Pa trong lịch sử văn hóa Ðông Nam Á [20]

1.2 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM VỀ NẤM MỐC

1.2.1 Sự phân bố của nấm mốc trong tự nhiên

Nấm mốc phân bố rất rộng rãi trong đất, nước, rác, phân chuồng, bùn thậm chí cả trong cơ chất mà vi khuẩn và xạ khuẩn không phát triển được

Sự phân bố của nấm mốc trong không khí cũng khác nhau tùy vùng Không khí không phải là môi trường sống của nấm mốc, tuy nhiên trong không khí có rất nhiều nấm mốc tồn tại Nguồn gốc của nấm mốc là từ đất, nước, động vật, thực vật, con người theo gió, bụi phát tán khắp nơi trong không khí Sự phân bố của nấm mốc trong không khí phụ thuộc vào 3 yếu tố sau:

+ Phụ thuộc vào khí hậu trong năm: mùa đông lượng nấm mốc thường ít nhất so với các mùa khác trong năm, ngược lại nấm mốc nhiều nhất vào mùa

hè Có lẽ do độ ẩm không khí, nhiệt độ cao, gió mưa và các hoạt động khác của thiên nhiên [19]

+ Phụ thuộc vùng địa lý: những vùng gần quốc lộ có nhiều xe qua lại lượng nấm mốc trong không khí bao giờ cũng nhiều hơn ở các vùng khác Không khí vùng núi và biển bao giờ cũng ít nấm mốc hơn những khu vực khác [19]

+ Phụ thuộc vào hoạt động sống của con người: con người và động vật

là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm không khí Ví dụ như trong giao thông, vận tải, chăn nuôi, sản xuất công, nông nghiệp, do bệnh tật hoặc các hoạt động khác của con người và động vật mà lượng vi sinh vật tăng hay giảm [19]

Sự phân bố của nấm mốc còn phụ thuộc nhiều vào độ ẩm, độ thoáng khí

và độ pH môi trường Chúng có nhiều trong các lớp đất thịt trung bình và kiềm yếu hoặc axit yếu, trong giới hạn pH khoảng 6,5 - 7,5 Nấm mốc có rất

ít trong lớp đất kiềm hoặc axit và càng hiếm trong các lớp đất rất kiềm Số lượng nấm mốc trong đất cũng thay đổi theo thời gian trong năm [19]

1.2.2 Cấu tạo của nấm mốc

Theo hệ thống phân loại của Whittaker thì nấm mốc thuộc giới Nấm, là sinh vật nhân thực, tế bào không có diệp lục tố, sống dị dưỡng và không có khả năng quang hợp Vách tế bào cấu tạo chủ yếu là chitin, có hay không có xenluloze và một số thành phần khác có hàm lượng thấp [8]

Nấm mốc có cấu tạo hình sợi phân nhánh, tạo thành một hệ sợi chằng chịt phát triển rất nhanh gọi là khuẩn ti thể hay hệ sợi nấm Sợi có vách ngăn (đa bào) hay không có vách ngăn (đơn bào) Chiều ngang của khuẩn ti thay đổi từ 3–10µm Nấm mốc có 2 loại khuẩn ti: khuẩn ti khí sinh mọc trên bề mặt môi trường, từ đây sinh ra những cơ quan sinh sản; khuẩn ti cơ chất mọc sâu vào môi trường [8]

Một số loài nấm mốc có cấu tạo gần giống mô thực vật gọi là mô giả, gồm các sợi nấm xếp song song với nhau tạo thành một tổ chức sợi xốp Ngoài tổ chức sợi xốp còn có tổ chức màng mỏng giả gần giống như màng mỏng ở thực vật bậc cao Chúng gồm những tế bào có kích thước xấp xỉ, hình bầu dục và xếp lại với nhau Hai tổ chức trên có ở thể đệm và hạch nấm Thể đệm cấu tạo bởi nhiều khuẩn ti kết lại, từ đó sinh ra các cơ quan sinh sản của

nấm mốc Hạch nấm thường có hình tròn hoặc hình bầu dục không đều, kích thước tuỳ theo loài, từ dưới 1milimet đến vài centimet, đặc biệt nhiều loài có kích thước hạch nấm tới vài chục centimet Hạch nấm là một tổ chức giúp cho nấm sống qua những điều kiện ngoại cảnh bất lợi Sợi nấm tồn tại trong hạch không phát triển, khi gặp điều kiện thuận lợi hạch sẽ nảy mầm và phát triển bình thường [8]

Bào tử của các loại nấm mốc khác nhau thì có nhiều màu khác nhau:

màu vàng (Asp.oryzae), màu đen (Asp niger), màu trắng (Mucor, Rhyzopus) hay màu xanh (Pellicinium),…[8]

1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của nấm mốc

a Nhiệt độ

Nhiệt độ là yếu tố quan trọng cho sự phát triển của sinh vật nói chung và nấm mốc nói riêng vì nhiệt độ có liên quan đến hoạt tính của enzym, sự biến tính của ADN và sự thay đổi cấu trúc màng sinh chất Đa số nấm mốc phát triển tốt ở nhiệt độ trung bình từ 200 - 260C, nhiệt độ tối ưu cho sự nảy mầm của bào tử trần là 250 – 280C, nhiệt độ thấp nhất là 100C và cao nhất là 320C Dưới 100C và trên 350C, bào tử của chúng không thể nảy mầm được, bào tử

có thể chết ở nhiệt độ nước nóng 500C trong 10 phút (trừ một số loài nấm ưa nhiệt) [45]

b Độ ẩm

Tình trạng vật lý của nước được biểu thị bằng khả năng hoạt động nhiệt động học của nước trong cơ chất và được gọi là hoạt độ của nước (water activity), viết tắt là aw

Hoạt độ của nước trong cơ chất được biểu thị bằng tỷ lệ giữa áp suất hơi nước trên bề mặt cơ chất (P), so với áp suất hơi nước trên bề mặt nước nguyên chất (P0) ở cùng một nhiệt độ (t) xác định

aw = P/ P0

Giảm aw của môi trường sẽ dẫn đến làm chậm quá trình phát triển của

vi nấm, đến một mức độ nào đó sẽ làm ức chế hoàn toàn sự phát triển của chúng Khả năng chống chịu ở môi trường có aw thấp của những chủng vi sinh vật khác nhau là rất khác nhau Nhiều loại vi nấm có thể phát triển ở aw = 0,8, đặc biệt có những loài nấm sợi phát triển ngay ở aw = 0,55 như

phát triển ở aw = 0,65 (Zlochevski, 1986) Tuy nhiên theo nhiều tác giả thì

aw tối thiểu cho nấm sợi ưa khô nói chung là trong khoảng từ 0,7 - 0,75, điều

đó có nghĩa là nếu aw giảm xuống dưới 0,7 thì có thể loại trừ được khả năng phát triển của rất nhiều loại vi nấm [45]

c Các yếu tố khác

Ngoài nhiệt độ và độ ẩm, còn rất nhiều yếu tố khác ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của nấm mốc như:

- Nấm thường phát triển tốt hơn trong môi trường có pH = 5,5 – 6,5

- Hầu hết các loại nấm mốc có khả năng chống chịu áp suất thẩm thấu cao hơn so với vi khuẩn, chúng có thể phát triển được ở những nơi có nồng

độ đường và muối cao

- Nhu cầu dinh dưỡng của nấm về nguồn nitơ ít hơn so với vi khuẩn khi tạo nên một lượng sinh khối tương đương

- Nấm mốc có khả năng đồng hoá các loại hydrocacbon phức tạp giống như lignin, xenlulozo, tinh bột, gelatin Có được khả năng này là do nấm là những sinh vật hoá dị dưỡng (chemoheterotroph), có hệ thống enzym ngoại bào rất phát triển Các enzym sau khi đã tiết ra môi trường xung quanh, chúng phân huỷ các hydrocacbon phức tạp thành các phân tử nhỏ, sau đó các phân

tử này được vận chuyển qua màng vào tế bào Đó là nguồn dinh dưỡng để nấm xây dựng các thành phần cần thiết cho tế bào [47]

Sự đơn giản về nguồn dinh dưỡng, khả năng chống chịu với các điều kiện khắc nghiệt của môi trường, cùng với các phương thức sinh sản đa dạng của nấm đã giúp cho chúng có mặt ở khắp mọi nơi với số lượng lớn [47]

1.2.4 Một số phương pháp cơ bản trong phân loại nấm mốc

Việc định tên một chủng nấm mốc được tiến hành tương đối nhanh chóng và chính xác với nhiều phương pháp Song người ta chủ yếu dựa vào các đặc điểm nuôi cấy, đặc điểm về hình thái để phân loại đến chi của các chủng nấm mốc Phương pháp này yêu cầu như sau:

- Khi thu được các chủng nấm sợi thật thuần khiết (không được lẫn tạp nấm hoặc các vi sinh vật khác)

- Các chủng cần định loại phải được nuôi cấy trên các môi trường, nhiệt

độ, thời gian nuôi cấy theo đúng quy định của các khoá phân loại đối vối từng chi nấm mốc

- Tiến hành quan sát mô tả chụp ảnh và ghi lại những đặc điểm về khuẩn lạc (hình dáng, kích thước, màu sắc…) và vi học của nấm mốc (sợi nấm, bào

tử, cơ quan mang bào tử…)

- Tiến hành định loại: căn cứ vào kết quả quan sát đầy đủ, chính xác những đặc điểm khuẩn lạc và đặc điểm vi học của các chủng nấm mốc Dùng khoá phân loại của Bùi Xuân Đồng (1984) [10], Robert A Samson (1984) [46] và Katsuhiko Ando (2002) [35], để xác định lần lượt xem những nấm mốc thuộc chi nấm mốc nào Bằng cách so sánh tất cả các đặc điểm đã quan sát được của chủng nấm mốc cần định loại tương ứng với chi nào đó trong khoá phân loại Nếu các đặc điểm về khuẩn lạc, vi học phù hợp với đặc điểm của chi mô tả trong khoá, ta xác định được tên chi của chủng nấm mốc cần định loại

Bên cạnh phương pháp truyền thống được sử dụng chủ yếu trong phân loại nấm mốc, ngày nay cùng với sự phát triển mạnh của sinh học phân tử đã

mở ra khả năng ứng dụng hữu hiệu trong phân loại học và nghiên cứu đa dạng vi sinh vật Nếu như các phương pháp truyền thống chỉ tập trung trên một số đối tượng vi sinh vật thì phương pháp sinh học phân tử có thể áp dụng trên mọi đối tượng vi sinh vật Nói chung các phương pháp sinh học phân tử tập trung vào các kỹ thuật chủ yếu là: phân tích acid nucleic, phân tích protein, phân tích lipopolysaccharid, hóa phân loại học [35], [46]

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NẤM MỐC GÂY HẠI CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1.3.1 Những nghiên cứu trên thế giới

a Nghiên cứu tác hại của nấm mốc lên các công trình kiến trúc

Những thiệt hại do nấm gây ra đối với các công trình kiến trúc không thể tính bằng tiền và rất khó khôi phục lại được Chính vì vậy, việc quản lý bảo tồn các công trình kiến trúc tại các nước tiên tiến đã được quan tâm và tiến hành từ rất sớm

Nhiều công trình nghiên cứu về tác hại của nấm mốc đối với các nhóm vật liệu như gỗ, gạch, ngói, xi măng, đá… ở các di tích, từ lâu đã được nhiều nhà vi sinh vật và bảo tồn học trên thế giới đặc biệt quan tâm Các kết quả nghiên cứu đã đóng góp đáng kể vào việc bảo trì và bảo tồn các công trình kiến trúc Đa số các đề tài nghiên cứu có liên quan đến tác hại của nấm mốc trên công trình kiến trúc, thường chú trọng vào tác hại của nấm mốc trên 4 nhóm vật liệu như gỗ, gạch, xi măng và đá Đây là những nhóm vật liệu được

sử dụng chủ yếu để xây dựng cho các công trình kiến trúc

Ở Châu Mỹ, Robert A Blanchehe và cộng sự đã nghiên cứu những tác hại của nấm mốc lên vật liệu bằng gỗ ở các công trình kiến trúc Một cuộc khảo sát về sự suy thoái chất liệu gỗ của Đại thự Chacoan được tiến hành, kết quả cho thấy sự thay đổi chất lượng của gỗ một phần do tác hại của nấm mốc gây ra Các nhà nghiên cứu này đã đề nghị rằng, một phương pháp bảo tồn di

tích văn hóa Đại thự Chacoan hữu hiệu là đòi hỏi một môi trường phải hạn chế được sự phát triển của nấm mốc Nếu độ ẩm, nhiệt độ không khí và những điều kiện môi trường thích nghi cho sự phát triển của nấm mốc thì các vật liệu gỗ sẽ bị gây hại nghiêm trọng [23]

Năm 1981, Strzelczyk báo cáo trong đề tài nghiên cứu về sơ bộ đánh giá tác hại của nấm mốc lên vật liệu xây dựng ở các công trình di sản văn hóa Mỹ

La tinh, tác giả cho rằng các nhóm vật liệu xây dựng bằng đá bị suy thoái

nghiêm trọng, chủ yếu là do chủng nấm mốc Aspergillus glaucus tiết ra các

axít vô cơ và hữu cơ lâu ngày làm bào mòn, thay đổi màu của vật liệu này [49]

Theo Florian (2002), đã nghiên cứu về tác hại của nấm mốc lên các vật liệu gỗ, gạch và đá ở các công trình kiến trúc tại Anh, tác giả đã xác định được 6 chi nấm gây hại bao gồm Neurospora, Sordaria, Chaetomium,

Những tác hại của của nấm mốc lên các loại vật liệu được phân thành 3 mức: mức độ nhẹ với bề mặt vật liệu làm mất tính thẩm mỹ, thay đổi màu sắc, bị bào mòn Mức độ trung bình cho cấu trúc các vật liệu bị biến thoái, phân hủy Mức độ nặng với kết cấu vật liệu bị mục cần được kịp thời thay thế (Nielsen, 2002) [43]

Năm 2008, Keopannha tập trung nghiên cứu tác hại của nấm mốc lên các bộ sưu tập nghệ thuật, văn hóa thuộc bảo tàng các di sản văn hóa Lào Keopannha đã xác định nấm mốc phát triển trên bề mặt vật liệu gây biến thoái như làm đổi màu, mất màu Nấm mốc thường gây hại đối với các vật liệu có nguồn gốc xenluloze như gỗ, giấy, ván… đa số là các chủng

Năm 2010, Paulo B Lourenco và cộng sự nghiên cứu về tác hại của nấm mốc cho công trình kiến trúc Braganca ở Bồ Đào Nha Từ kết quả khảo sát

các tác giả nhận định rằng sự hư hỏng, suy thoái chất liệu của các vật liệu ở công trình kiến trúc này do nhiệt độ thấp, độ ẩm cao, do nước mưa thấm, dột

và cả việc thiếu quan tâm trong công tác bảo trì, bảo tồn Vì vậy, tác giả đề nghị cần phải sửa chữa kịp thời và thay thế những phần cấu trúc bị hư hỏng, đồng thời kết hợp với những kiến thức về công tác bảo tồn, bảo trì để hạn chế tác động của nấm mốc lên công trình kiến trúc [38]

Theo Viitane et al, 2010 cho rằng các chủng nấm mốc đã có những tác động tiêu cực lên các nhóm vật liệu khác nhau Trong đó, một số chủng nấm mốc được tìm thấy trên bề mặt gỗ, gạch, xi măng, đá, một số có mặt bên trong của các vật liệu này [51]

b Nghiên cứu cơ chế tác động gây hại của nấm mốc lên các cơ chất

gỗ, gạch, đá và xi măng

* Cơ chế tác động gây hại của nấm mốc lên cơ chất là gỗ

Gỗ là một hỗn hợp rất phức tạp được tạo thành do xenlulôzơ, hemixellulozơ, lignin và chất dịch trong gỗ [34]

Trong một số nghiên cứu về tác động gây hại của nấm mốc lên các nhóm vật liệu xây dựng bằng gỗ Theo Highley et al (1992), Eriksson (1981)

và Hueck – Van Der Plas (1968) báo cáo rằng khuẩn ti của nấm mốc xâm nhập vào các tế bào của gỗ qua những khe hở hay các lỗ hổng Trong đó có một số chủng nấm mốc có khả năng gây suy thoái chất liệu của gỗ bằng cách tiết ra môi trường các enzim để phân hủy xenllulôzơ, hemixellulôzơ hoặc lignin [29] [33] [34]

- Cơ chế phân giải xenlulôzơ

Xenlulôzơ là hợp chất hữu cơ có công thức cấu tạo (C6H10O5)n, và là thành phần chủ yếu của thành tế bào thực vật, gồm nhiều xellobioze liên kết với nhau, 4-O- (β-D-Glucopyranosyl)-D-glucopyranoze Xenlulôzơ cũng là hợp chất hữu cơ nhiều nhất trong sinh quyển, hàng năm thực vật tổng hợp

được khoảng 1011 tấn xenlulôzơ (trong gỗ, xenlulôzơ chiếm khoảng 50%) [21]

Quá trình phân hủy xenlulôzơ được thực hiện nhờ tác động của một phức hệ xenlulaza bao gồm chủ yếu các enzim C1, Cx và β-Glucozidaza

+ Enzim C1 hay còn gọi là Exo-β-glucanaza, 1,4-β-glucan cellobiohydrolaza xúc tác việc tách ra một cách liên tiếp các đơn vị glucozo

từ đầu không khử của chuỗi xenlulôzơ

+ Enzim Cx hay còn gọi là enzim Endo-β-glucanaza, 1,4-β-D-glucan glucanohydrolaza, CMCaza có khả năng phân cắt bất kì vị trí nào bên trong chuỗi xenlulôzơ thành glucôzơ

+ Enzim β-Glucozidaza là enzim rất đặc hiệu, dưới tác dụng của enzim này xenlulôzơ sẽ bị phân hủy thành glucozơ [1]

Có rất nhiều tác giả đưa ra cơ chế khác nhau và tác động của enzim xenlulaza lên vật chất, như là cơ chế phân hủy của enzim xenllulaza theo Mandels và Reese (1964) [23]

Cơ chế phân hủy xenllulozo này đã được chấp nhận cho thấy enzim Endo-β-glucanaza tác động một cách ngẫu nhiên lên chuỗi xenlulozơ Trong khi đó enzim Endo-β-glucanaza tác động lên đầu chuỗi tạo thành xellobiozo rồi sau đó tiếp tục được β-Glucozidaza phân hủy thành glulcozơ [23]

- Cơ chế phân hủy lignin

Lignin là một phức hợp chất hóa học phổ biến được tìm thấy trong hệ mạch thực vật, chủ yếu là giữa các tế bào, trong thành tế bào thực vật và có hàm lượng lớn thứ 2 sau xenlulôzơ Lignin có cấu trúc không gian 3 chiều, phức tạp, vô định hình, chiếm 17% đến 33% thành phần của gỗ [18]

Theo Cullen và Kerten (1996) đã nhận định rằng sự phân hủy lignin sẽ xảy ra trong giai đoạn chuyển hóa thứ cấp khi bị hạn chế các chất như nitrogen, carbon hay sulfur Hệ enzim giữ vai trò chủ yếu trong phân hủy lignin là manganese peroxidaza (MnP) và lignin peroxidaza (LiP) cùng một

hệ thống tạo ra H2O2 [27]

Theo Flournoy (1994) và Kerk (1981) đã nhận định rằng sau khi nấm xâm nhập được vào gỗ và bắt đầu phát triển, lượng nitrogen từ môi trường gỗ dần bị hạn chế Nấm đã chủ động tiết enzim manganaza peroxidaza ra ngoài

để phân hủy lignin tạo thành nitrogen, oxalic axit và glutathione Đồng thời nấm còn tiết thêm enzim lignin peroxidaza để hoạt hóa gluoxal oxidaza, một loại enzim giúp nấm phân hủy lignin thành H2O2 và nước [29]

Quá trình phân hủy lignin được hệ thống hóa như sau :

- Cơ chế phân giải Hemixellulozơ

Hemixellulose là polysaccharide trong màng tế bào, tan trong dung dịch kiềm và có liên kết chặt chẽ với xenlulôzơ, là một trong ba sinh khối tự nhiên chính Cùng với xenlulôzơ và lignin, hemixellulozo tạo nên thành tế bào vững chắc ở thực vật Về cấu trúc, hemixellulozo có thành phần chính là D-glucozo, D-galactozo, D-mannozo, D-xylozo và L-arabinozo liên kết với các thành phần khác và nằm trong liên kết glycozide Hemixellulozo có cấu trúc

vô định hình, ít bền vững và dễ phân hủy bởi các enzim Hemixellulaza [37] Hemixellulozo bị phân hủy tạo thành các loại đường đơn hexozo và pentozo dưới tác dụng của enzim sitaza Các đường đơn trên sẽ được hòa tan làm nguồn dinh dưỡng quan trọng cho nấm [37]

manganese peroxidaza Nitrogen + Oxalic axit + Glutathione Lignin

Lignin peroxidaza H2O2 + H2O

* Cơ chế tác động gây hại của nấm mốc lên các cơ chất là gạch, xi măng và đá

Sự suy thoái của các vật liệu xây dựng truyền thống như gạch, đá và xi măng từ lâu đã được các nhà sinh học, bảo tồn, bảo trì và nhiều lĩnh vực có liên quan nghiên cứu

Theo Strzelczyk (1981), Wazny (1984) và Krumbein (1987) đã xác định trên bề mặt gạch các công trình cũ thường có sự tích lũy các muối thuộc nhóm clorua, sulfat và nitrat, các muối này có đặc tính hút ẩm ngay cả trong không khí, tích tụ rồi lại nhã hơi ẩm ra Khi quá trình này được lặp đi lặp lại nhiều lần sẽ tạo ra các muối có dạng tinh thể Sự liên kết các tinh thể của muối sẽ dẫn đến việc phá huỷ các vật liệu của tường gạch Đây là những nơi thuận lợi cho nước mưa hoặc nước trong lòng đất có thể thấm sâu vào bên trong kết cấu của gạch làm độ ẩm của gạch cao tạo điều kiện cho nấm mốc phát triển làm biến đổi màu gây nên sự mất tính thẩm mỹ cho các công trình kiến trúc [49]

Theo Wazny (2003) đã cho rằng, sau khi bào tử nấm mốc xuất hiện ở một môi trường vật liệu hữu cơ hoặc vô cơ Chúng phát triển thành hệ sợi trải rộng khắp bề mặt môi trường rồi xâm nhập hẳn vào bên trong vật liệu Sự suy thoái của vật liệu tạo nguồn dinh dưỡng và năng lượng cho nấm mốc sống [53] Nấm mốc xâm nhập vào bên trong các vật liệu gạch, đá và xi măng bằng cách tìm kiếm những vị trí ít cản trở như vết nứt và các lỗ hổng (Low et al, 2000) Trong những điều kiện thích nghi nhất các chủng nấm mốc sẽ phân hủy môi trường vật liệu hữu cơ để tạo ra các chất như CO2 và H2O Những chất chuyển hóa này một phần bốc hơi, một phần tích lũy lại trong các vết nứt, lỗ hỗng và chúng có thể kết hợp để tạo thành axit cacbonic (H2CO3) Chính axit cacbonic là tác nhân gây suy thoái kết cấu của vật liệu xây dựng này [41]

Low et al đề nghị hai công thức để giải thích cho tác động gây hại của nấm mốc lên các vật liệu xây dựng gạch, đá và xi măng như sau:

H2CO3 + CaCO3 → Ca(HCO3)2

H2CO3 + Ca(OH)2 → CaCO3 + 2 H2O [42]

Trong đó, canxi carbonate (CaCO3) và muối Ca(HCO3)2 làm giảm thiểu

sự kết dính của các vật liệu này và sau khi khô sẽ làm cho bề mặt gạch, ngói

và xi măng bị mũn thành dạng bột [41] Theo Taylor (1990), axit cacbonic không gây suy thoái đối với các loại gạch, ngói chứa sillimanite đã nung ở nhiệt độ cao hơn 10000C Nhưng có thể gây suy thoái đối với các loại gạch, ngói chỉ nung ở nhiệt độ dưới 9000C, đặc biệt phần đất sét trong gạch ngói thường phản ứng tích cực với axit cacbonic [50]

1.3.2 Những nghiên cứu ở Việt Nam

Cho đến nay ở Việt Nam, các công trình nghiên cứu về nấm mốc gây hại

và mức độ gây hại của nấm mốc trên các trong công trình kiến trúc nói chung

và đối với di sản nói riêng còn tản mạn và chưa có hệ thống

Một số kết quả nghiên cứu về nấm mốc gây hại các hiện vật của Bảo tàng Lịch sử Việt Nam được nhóm tác giả của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội và Bảo tàng Lịch sử Việt Nam tiến hành trong 3 năm (1995 – 1997) đã xác định có 2 giống nấm mốc gây hại chủ yếu

là: Aspergillus và Penicillium Cũng liên quan đến hướng nghiên cứu này còn

có một số công trình khác như “Phòng chống nấm mốc cho gỗ di tích bằng hoá chất” của Đỗ Ngọc Cương (2007); “Nghiên cứu chất bảo quản bề mặt đá

di tích” của Đoàn Hồng Minh (2001); “Nghiên cứu chất bảo quản bề mặt gạch tại di tích Thành cổ” của Nguyễn Trọng Oánh (2003)… Các công trình nghiên cứu này đều đặt ra mục tiêu là lựa chọn loại hóa chất có hiệu quả diệt nấm mốc cao, không tương tác với vật liệu và ít gây ô nhiễm môi trường Tuy

nhiên, các kết quả nghiên cứu chưa đưa ra được quy trình xử lý hợp lý và có thể áp dụng rộng rãi trên phạm vi cả nước [16], [17]

Theo Ngô Anh (2003) đã nghiên cứu và phát hiện 14 loài nấm hoại sinh chuyên phá hủy các công trình lăng tẩm ở Huế có ý nghĩa rất lớn trong việc nghiên cứu, bảo vệ và trùng tu các di tích Trong các nấm hoại sinh trên gỗ gây mục trắng (white rot), mục nâu (brown rot) phá huỷ gỗ xây dựng ở các công trình kiến trúc gây thiệt hại nghiêm trọng Nấm hoại sinh hình thành các men xellulaza, lignase, hemicellulase phân huỷ xelluloze, lignin, hemicellulose và polysaccharide từ gỗ làm cho gỗ bị mục nát Do đó, độ bền của gỗ giảm, trở nên mềm, xốp và cấu trúc của gỗ bị nứt [2]

Theo Lê Thị Thu Hương khi nghiên cứu về điều kiện và sự phát sinh của nấm mục trên cấu kiện gỗ trong di tích kiến rúc Huế đã xác định được tình hình phát triển của nấm mục gỗ ở di tích kiến trúc Huế, tìm hiểu các điều kiện nhiệt độ, độ ẩm và lượng mưa ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của nấm mục gỗ Tác giả đã xác định được 6 chi phổ biến của nấm mục gỗ ở một

số công trình như Poria, Fomitopsis, Merulius, Pellinus, Xylaria và Stereu

1.4.1 Phương pháp ngăn ngừa

Phương pháp ngăn ngừa là các hoạt động nhằm kiểm soát sự phân bố và phát triển của nấm mốc, bằng cách cải thiện những điều kiện môi trường tại các công trình kiến trúc Bởi vì, môi trường nóng và ẩm là những điều kiện thuận lợi cho nấm mốc phát triển, có thể làm môi trường mát hơn, khô hơn hay cả mát và khô để chống lại sự phát triển của nấm mốc [36]

Có các phương pháp ngăn ngừa đã được sử dụng rộng rãi trên thế giới:

cản hữu hiệu đối với những tác động của thời tiết, khí hậu, các hệ thống này

có tác dụng ngăn cản độ ẩm giữa môi trường bên trong và bên ngoài tại công trình kiến trúc Do vậy, việc bảo trì và kiểm soát công trình theo định kì và đúng mức là rất cần thiết (Florian, 2002) [31] Việc bảo trì định kỳ sẽ giúp bảo tồn những giá trị văn hóa lịch sử và giúp duy trì một môi trường tốt hơn (Corr, 2000) [26]

Keophannha đề nghị sử dụng biện pháp kiểm soát môi trường, giám soát

sự phát triển của nấm mốc, bằng cách ghi chép định kỳ các dẫn liệu liên quan đến chất liệu của vật liệu và động thái của nấm mốc Đồng thời sử dụng các máy điều hòa nhiệt hoặc đông lạnh để hạn chế sự phát triển của nấm mốc và các sinh vật gây hại khác [36]

mốc, nhằm bảo tồn cấu trúc vật liệu trên công trình kiến trúc Nội dịch có thể lấy đi những vật chất mà nấm mốc sử dụng làm nguồn dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển Vì vậy, việc quét dọn có thể làm hàng ngày, hàng tuần hay hàng tháng thì mới hạn chế được sự phát triển của nấm mốc (Kumar,1999) [39]

duy trì ở nhiệt độ dưới 250C và độ ẩm không khí dưới 65% để nấm mốc

không thể phát triển được Vì vậy, có thể sử dụng quạt máy kết hợp với các máy kiểm soát khí hậu như máy hút ẩm, máy điều hòa không khí để duy trì sự

ổn định của độ ẩm không khí (Sakamoto et al, 1995) [47]

1.4.2 Phương pháp bảo tồn

Để có thể bảo tồn lâu dài những giá trị lịch sử, nghệ thuật và văn hóa ở các công trình kiến trúc đã có nhiều phương pháp bảo tồn được nghiên cứu và ứng dụng Trong đó, bảo tồn bằng phương pháp sử dụng hóa chất và sinh học được dùng phổ biến nhất

được những thành phần cấu trúc của tế bào gỗ, nấm phải tiết ra môi trường các enzim ngoại bào Theo Micales (1991) cho rằng những chất có hoạt tính

bề mặt như Tween (Surfactants) gồm các phụ phẩm Tween (20, 40, 60 và 80) làm biến đổi hình thái cấu trúc của màng bảo vệ sợi nấm đã gây ảnh hưởng đến việc bài tiết các enzim [33]

Một số thuốc tẩy như SDS và Triton X – 100 có khả năng lấy và làm mất đi màng bảo vệ của sợi nấm, cùng với việc kìm hãm khả năng tiết các enzim phân hủy của nấm (Clause et al, 1993) [25]

Huy Kế (1999), đã nghiên cứu về phương pháp sinh học để phòng chống nấm mốc được giới thiệu trong cuốn sách "Nấm mốc và phương pháp phòng chống" nói một cách tổng quát là tạo ra các điều kiện sinh thái không thích hợp với sự phát triển của nấm mốc, hai điều kiện sinh thái quan trọng nhất ảnh hưởng tới đời sống của nấm mốc như là độ ẩm (độ ẩm tương đối của không khí và độ ẩm của vật liệu) và nhiệt độ môi trường xung quanh Muốn các bào tử của hầu hết các loài nấm không phát triển được nhất thiết ta phải giữ được độ ẩm tương đối ở mức dưới 70% và điều kiện là nguyên vật liệu

phải thật khô, nhưng thật khô ở mức độ nào? Tác giả cũng đã nêu ra vấn đề này như sau: cần giữ độ ẩm tương đối là 65% [9]

Năm 1940, Chidester đã tiến hành nghiên cứu việc sử dụng các chủng

nấm Trichoderma để khống chế sự phát triển của nấm mốc gây hại trên các

vật liệu xây dựng Tuy nhiên, nghiên cứu của tác giả này đã không tiếp tục nghiên cứu ứng dụng vào thực nghiệm, do đó không thể kiểm tra được kết quả thực tế [24]

Trong số các tác nhân sinh học thường được sử dụng để ức chế vi sinh vật gây hại cho các công trình kiến trúc, xạ khuẩn là nhóm có nhiều tiềm năng nhất Vì tỷ lệ loài có khả năng sinh chất kháng sinh cao, trong đó có nhiều chất kháng sinh có khả năng chống nấm mạnh mà không gây ảnh hưởng xấu đến môi trường và con người [50] Aghighi và cộng sự (2004) đã phân lập và tuyển chọn được 14 chủng xạ khuẩn có khả năng ức chế sự phát

triển của các chủng nấm mốc Aspergillus solani, Aspergillus alternate,

[48] Tương tự, Jain và Jain (2003) đã phân lập được 287 chủng xạ khuẩn từ

79 mẫu vật thu được từ các môi trường khác nhau (đất mùn, phân bón hữu cơ, sản phẩm nông nghiệp, vật liệu xây dựng) của nhiều địa phương ở Ấn Độ Những xạ khuẩn này có khả năng sinh kháng sinh để ức chế các chủng nấm

mốc: Aspergillus niger, Microsporum gypseum và Trichophyton sp [48]

Như vậy, dù sử dụng phương pháp bảo tồn bằng hóa chất hay sinh học thì những yếu tố như chất liệu của vật liệu, môi trường, độc hại của hóa chất

và động thái của vi sinh vật cần được xem xét, nghiên cứu kỹ lưỡng

1.5 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.5.1 Đặc điểm tự nhiên ở thành phố Huế [4]

a Vị trí địa lý, địa hình

107038' kinh Đông và từ 16030'45'' đến 16024’ vĩ Bắc, thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế

Ranh giới thành phố được xác định: phía Bắc và phía Tây giáp thị xã Hương Trà, phía Nam giáp thị xã Hương Thủy, phía Đông giáp thị xã Hương Thủy và huyện Phú Vang

Thành phố Huế nằm ở hai bên bờ dòng sông Hương, về phía Bắc đèo Hải Vân, cách Đà Nẵng 112km, cách biển Thuận An 14km, cách sân bay quốc tế Phú Bài 14km và cách Cảng nước sâu Chân Mây 50km

Hương và sông Bồ, có độ cao trung bình khoảng 3 - 4m so với mực nước biển nên thường hay bị ngập lụt Vùng đồng bằng này tương đối bằng phẳng trong

đó có xen kẽ một số đồi, núi thấp như núi Ngự Bình cao 105m, đồi Vọng Cảnh

b Đặc điểm khí hậu

Khí hậu thuộc khu vực nhiệt đới gió mùa, mang tính chuyển tiếp từ á xích đạo đến nội chí tuyến gió mùa, chịu ảnh hưởng khí hậu chuyển tiếp giữa miền Bắc và miền Nam nước ta

bằng khoảng 24 – 250C

+ Mùa nóng: từ tháng 5 đến tháng 9, chịu ảnh hưởng của gió Tây Nam nên khô nóng, nhiệt độ cao Nhiệt độ trung bình các tháng nóng là từ 27 -

290C, tháng nóng nhất (tháng 5, 6) nhiệt độ có thể lên đến 38 - 400C

+ Mùa lạnh: từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau, chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc nên mưa nhiều, trời lạnh Nhiệt độ trung bình về mùa lạnh ở vùng đồng bằng là 20 - 220C

tháng có độ ẩm cao nhất là tháng 11, với giá trị nhiều năm là 89 - 92%, tháng

có độ ẩm thấp kéo dài 5 tháng (4 – 8) với giá trị trung bình nhiều năm là 73 - 79% Trong mùa khô, khi có sự hoạt động của gió Tây nam khô nóng mạnh,

độ ẩm không khí thấp nhất có thể xuống 30%

và tập trung vào một số tháng với cường độ mưa lớn do đó dễ gây lũ lụt, xói

lở Mùa mưa kéo dài từ tháng 8 đến tháng 12, chủ yếu 3 tháng mưa là các tháng 9, 10, 11 với tổng lượng là 1.850mm, khoảng 65.9% lượng mưa năm, lượng mưa tháng 10 đạt 796mm, chiếm khoảng 43% lượng mưa mùa mưa Lượng mưa trong 3 ngày tối đa là 600-1000mm tương ứng với tần suất 5% ở lưu vực sông Hương

+ Gió mùa Tây Nam: bắt đầu từ tháng 4 đến tháng 8, gió khô nóng, bốc hơi mạnh gây khô hạn kéo dài

+ Gió mùa Đông Bắc: bắt đầu từ tháng 9 đến tháng 3 năm sau, gió thường kèm theo mưa làm cho khí hậu lạnh, ẩm, dễ gây lũ lụt

+ Bão thường xuất hiện từ tháng 8 đến tháng 10

c Đặc điểm thủy văn

Thành phố Huế chịu ảnh hưởng chính của chế độ thuỷ văn của các con

sông lớn Sông Hương dài trên 100km, có nhánh chính là Tả Trạch dài 51km, diện tích lưu vực là 729km2 Sông Bồ dài 94km, diện tích lưu vực 938km2 hội lưu với sông Hương ở ngã ba Sình (cách thành phố Huế 8km về phía Bắc)