اكتشف باحثون من جامعة هيروشيما وجامعة كيوتو اليابانيتين أن الخرسانة، بعد تصلبها، تحبس الميكروبات التي تُدخلها المواد الخام داخلها، مشكلة منطقة ميكروبية فريدة معزولة بشكل أساسي عن السطح. يمكن أن تبقى السمات الجينية (DNA) لهذه الميكروبات حية حتى في درجات الحرارة العالية (70 درجة مئوية) المستخدمة عادة لأخذ العينات بالحفر، مما يوفر طريقة جديدة لتقييم صحة المباني.
نُشرت الدراسة في مجلة "Case Studies in Construction Materials"، وتشير إلى أن الميكروبات يمكن أن تكون مؤشر إنذار مبكر للتدهور الخفي في الهياكل الخرسانية. مع تزايد تشتت مسؤوليات الإشراف على سلامة المباني القديمة في اليابان، قد تؤدي مثل هذه الإشارات في المستقبل إلى تطوير أدوات بسيطة تسمح لغير المتخصصين بإجراء التشخيص، على غرار استخدام مقياس الحرارة وضغط الدم للفحوصات الصحية اليومية.
قالت تينا كوراتومي، المؤلفة الأولى للدراسة وطالبة الدكتوراه في جامعة هيروشيما: "ينبع دافعي من فكرة جعل صيانة الهياكل الخرسانية أسهل لشريحة أوسع من الناس. تمامًا كما نلاحظ التغيرات في الحالة الصحية من خلال مؤشرات مثل درجة حرارة الجسم، آمل أن تصبح حالة المباني أيضًا مفهومة من خلال المؤشرات، وأن يتم تقديم تشخيص مفصل من قبل الخبراء عند الحاجة."
قام الباحثون بتسلسل جين 16S rRNA، وأخذوا عينات من سطح الخرسانة وداخلها ومن المواد الخام، واختبروا طريقتين: الحفر اللبي والتكسير بالمطرقة. وأشار أتسوشي تيراموتو، المؤلف المراسل للدراسة: "يتم دراسة العلاقة بين الميكروبيوم الخرساني والتدهور، لكن طرق أخذ العينات لم توحد بعد. إذا لم نفهم كيف تؤثر الطريقة على البيانات، فلن نتمكن من تطبيق المعلومات الميكروبية بشكل صحيح في التشخيص."
أظهر التحليل أن المجتمعات الميكروبية داخل الخرسانة تختلف تمامًا عن تلك الموجودة على السطح، حيث نشأت المجتمعات الداخلية بشكل أساسي من المواد الخام مثل الأسمنت والرمل والحصى والماء. بعد تصلب الخرسانة، تمنع البيئة عالية القلوية والفقيرة بالمغذيات معظم الميكروبات من البقاء على قيد الحياة، مع بقاء فقط البكتيريا البروتينية والبكتيريا الشعاعية، ونادرًا ما تهاجر الميكروبات في الخرسانة السليمة الهيكل.
وأضاف تيراموتو: "قد يشير اكتشاف هجرة الميكروبات إلى وجود عيوب مثل الشقوق أو زيادة الاتصال، مما يسلط الضوء على إمكانية المعلومات الميكروبية كمؤشر جديد لتشخيص التدهور." ستدرس الخطوة التالية للفريق العلاقة بين درجة تلف الخرسانة وهجرة الميكروبات، للكشف عن المشكلات التي تحدث بهدوء في الداخل. شملت الدراسة أيضًا فوميتو ماروياما وسو فوجيوشي من جامعة هيروشيما، حيث ينتمي فوجيوشي أيضًا إلى جامعة توياما بريفيكتشرال.
