Загрязнённость воздуха школы микроорганизмами

Каждый наш вдох может подвергать нас опасности, либо приносить здоровье.

В сегодняшнем мире опасным становится не только воздух, которым мы дышим на городских улицах, но и в помещениях — у нас дома, в учебных учреждениях, где нам следовало бы чувствовать себя в безопасности. Наибольшая опасность заключается в том, что мы даже не знаем об опасности отравления присутствующими в воздухе микроорганизмами. Микроорганизмы относятся к биологическим загрязнителям атмосферы. Оставаясь невидимыми, они могут оказывать отрицательное влияние на жизнь людей: например, они могут вызывать порчу продуктов, разрушать книги, мебель, строения, становиться источниками болезней человека. Но следует отметить, что не все микроорганизмы оказывают отрицательное влияние на природу и человека. Многие бактерии являются санитарами в природе. Например, гнилостные бактерии приносят вред в хозяйстве, вызывая порчу продуктов, тогда как в природе они играют большую санитарную роль, очищая её от загрязнений органического мира, участвуя в круговороте веществ.

Данная работа выполняется мной второй раз. В первый раз мной были проведены опыты на более упрощённой среде-желатине. Сейчас мы использовали питательную среду – агар, которая была приготовлена в лаборатории санэпидемстанции г. Мензелинска. Моя работа была также осложнена проведением дополнительного опыта на определение стафилококков и сравнением данных этого и прошлого года. В своей работе я изучила несколько источников. Авторы каждой книги в доступной форме изложили вопросы, связанные с развитием микробиологии. В своей книге «Микробиология» автор Авраменко И. Ф. уделил большое внимание морфологии, систематике и физиологии микроорганизмов, а также объяснил их появление. Ворбьёва А. А. в своём учебнике «Микробиология» раскрыла актуальные вопросы госпитальных инфекций, иммунологического статуса организма, врождённых и приобретённых иммунодефицитов, вопросы санитарной микробиологии. Мне понравился учебник для студентов фармацевтических институтов Кашкина П. Н. «Микробиология» тем, что здесь рассматриваются современные методы изучения микроорганизмов, имеется их подробное описание и способы применения их в медицине.

В «Микробиологии» Бельской Н. А подробно и полно освещены основные методы микробиологических и вирусологических исследований. В основе описания использованы унифицированные методы, получившие всеобщее признание и доступные для работы в лабораториях широкой сети. Каждый раздел учебника заканчивается контрольными вопросами, что, по-моему мнению, помогает усвоению данной темы. Но более всего мне показалось практичным то, что в конце учебника имеется словарь микробиологических терминов, упоминаемых в тексте, что облегчает работу учащихся. А в учебнике Лабинской А. С. «Микробиология с техникой микробиологических исследований» нашла простой Метод расчёта Омелянского определения загрязнённости воздуха.

Изучив данную литературу, я заинтересовалась микрофлорой воздуха нашей школы и решила провести наиболее приемлемой опыт в школе - метод открытой чашки Петри. Проведя исследования проб воздуха микробиологическими методами можно определить степень его загрязнённости бактериями и грибами, принять меры по его обеззараживанию.

Я считаю, что такие исследования необходимы. Результаты опытов наглядно позволяют понять или объяснить причины некоторых заболеваний, помочь обезвредить их источники и привлечь учащихся к сохранению чистоты школы.

Проблема загрязнения природной среды становится столь острой как из-за роста объёмов промышленного и сельскохозяйственного производства, так и связи с качественным изменением производства под влиянием научно — технического прогресса, что приводит к появлению новых болезней или создаёт благоприятные условия для обострения старых.

Первое обстоятельство связано с тем, что лишь 1-2 % используемого природного ресурса остаётся в конечном произведённом продукте, а остальное идёт в отходы, которые - второе обстоятельство — не усваиваются природой. Часть металлов и сплавов рассеиваются или накапливаются в биосфере в виде отходов.

В своём проекте я затрону обзоры тех факторов, которые приводят к ухудшению состояния одной из важнейших составляющих биосферы — атмосферы.

Загрязняющие вещества поступают изначально в атмосферу, водоёмы и почву. Из атмосферы они могут попасть в воду и почвы, из воды — в почву, из почв — в воду.

В основном существуют четыре источника загрязнения атмосферы:

1)промышленность,

2)бытовые котельные,

З) транспорт,

4) микроорганизмы.

Уменьшение загрязнения атмосферы в месте выбросов происходит за счёт переноса загрязнений по всему земному шару, что угрожает здоровью людей и природным ресурсам всех наций.

«Технический прогресс вызвал к жизни массу новых факторов, перед которыми человек как представитель биологического вида практически беззащитен. У него нет эволюционно выработанных механизмов защиты от их воздействия». *

*Царегородцев Г. И. Диалектика в науках о природе и человеке. Т. 4. — М. , 1983. — С. 412

Причинно — следственную связь между загрязнением природной среды и заболеваниями проследить нелегко, потому что причин всегда оказывается много. Тем не менее, косвенно определить влияние загрязнения природной среды возможно, поскольку, к примеру, жители особо запылённых мест и работающие на вредных производствах болеют чаще.

Аналогичные загрязнения происходят и в помещениях, т. е. человек способен заболеть, не выходя из дома.

Микроорганизмы

Основными источниками заболеваний являются микробы. Большая часть микробов относится к царству Бактерий. Эта группа широко распространена в природе, наиболее хорошо изучена, поэтому изучение микробов обычно начинается с бактерий.

Бактерии по форме своих клеток разделяются: на шаровидные – кокки, палочковидные или цилиндрические – собственно бактерии – и извитые – вибрионы и спириллы. Кроме того, имеются еще нитевидные бактерии и миксобактерии*. Между всеми этими группами имеются многочисленные и часто не заметные переходы, например кокко-бактерии и другие.

Кокки в свою очередь разделяются по их сочетанию друг с другом на несколько подгрупп: микрококки, диплококки, стрептококки, тетракокки, стафилококки и сарцины.

Среди кокков наиболее важное практическое значение имеет стрептококк, участвующий в молочнокислом брожении. Многие кокки вызывают различные заболевания человека и животных. К стрептококкам относится возбудитель ангины. Стафилококки и стрептококки относятся к гноеродным микроорганизмам.

При повреждении кожных покровов, различных видов травмирования, а также при ослаблении защитных функций организма, эти микроорганизмы вызывают гнойные воспаления кожи, горла, дыхательных путей и так далее.

Патогенные стрептококки являются также возбудителями скарлатины, ревматизма, вторичных смешанных инфекций и многих других.

Все эти возбудители могут вызывать сепсис – заражение крови.

Палочковидные бактерии составляют наиболее обширные группы. К этой группе относятся возбудители инфекционных заболеваний: сибирской язвы, бруцеллеза, столбняка, кишечных инфекций. Но среди бактерий этой группы очень много и полезных микробов, например интрификаторы, и бактерии, усваивающие азот из воздуха.

Извитые бактерии называются спириллами, если имеют вид спирали с несколькими завитками, и вибрионами, если имеют один завиток, не превышающий ¼ оборота спирали. Типичными представителями вибрионов являются возбудитель холеры и водные вибрионы, очень похожие на холерного вибриона, но неболезнетворные, обычные обитатели пресных водоемов, также как спириллы.

Нитчатые бактерии представляют собой длинные нити из соединенных вместе клеток. Это главным образом водные микроорганизмы.

Миксобактерии (слизистые бактерии) являются наиболее высокоорганизованными бактериями. Большинство видов имеют хорошо оформленное ядро. Микрофлора воздуха зависит от микрофлоры почвы или воды, над которыми расположены слои воздуха. В почве и воде микробы могут размножаться, в воздухе же они не размножаются, а только некоторое время сохраняются. Поднятые в воздух пылью они или оседают с каплями обратно на поверхность земли, или погибают в воздухе от недостатка питания и от действия ультрафиолетовых лучей. Поэтому микрофлора воздуха менее обильна микроорганизмами, чем микрофлора воды и почвы. Наибольшее количество микробов содержит воздух промышленных городов. Воздух сельских мест гораздо чище.

Микрофлора воздуха

Микрофлора воздуха отличается тем, что содержит много пигментированных, а также спороносных бактерий, как более устойчивых к ультрафиолетовым лучам (сарцины, стафилококки, розовые дрожжи, чудесная палочка, сенная палочка и другие). В воздух микробы попадают из почвы и пыли. Особенно много микробов в нижних слоях воздуха. Воздух помещений, особенно плохо вентилируемых, подвальных квартир, мест скопления большого числа людей постоянно содержит значительное количество микробов

В воздухе наиболее часто обнаруживаются всевозможные кокки, особенно сарцины, споры различных палочек, плесени, актиномицеты. Кроме сапрофитов в воздухе могут содержаться патогенные микробы — туберкулёзные микобактерии, палочки дифтерии, коклюша, различные кокки- стрептококки, пневмококки и др. При вдыхании такого воздуха может произойти заражение человека. Патогенные микробы попадают в воздух при кашле, разговоре, чиханье от больных людей, а также предметов, загрязнённых выделениями больных. Они недолго сохраняются в воздухе, так как на них оказывают вредное воздействие всевозможные факторы — высыхание, солнечный свет, колебания температуры, недостаточное количество питательных веществ.

Микробиологический анализ воздуха на патогенную флору производят только по эпидемическим показаниям.

Методы исследования микробов

Для изучения различных свойств микробов в микробиологии разработан метод искусственного выращивания их на специальных средах. Микроорганизмы в природных условиях обычно находятся в виде сообществ различных видов. Точное изучение отдельных видов возможно только при выделении их в чистых культурах, то есть в культурах, содержащих лишь один вид микробов.

Пастер впервые разработал специальные методы исследования микробов. Дальнейшее усовершенствование методов бактериологического исследования принадлежит крупнейшему немецкому ученому Р. Коху.

В настоящее время пользуются естественными и искусственными средами, жидкими и плотными. К естественным средам относятся: обезжиренное молоко, неохмеленное сусло, отвары гороха, кусочки картофеля и другие. Искусственных сред очень много. Для гетеротрофных бактерий пользуются средами с пептоном. Пептон – продукт неполного расщепления животных белков. Такова пептонная вода (1г пептона, 0,5 поваренной соли на 100 мл воды). В мясопептонном бульоне тоже количество пептона и соли прибавляется к мясному бульону, из которого осаждены белковые вещества. Эти жидкие среды можно сделать плотными, если прибавить к ним 1-3% пищевого агара. Агар – это вещество, добываемое из морских водорослей. Ценность его в том, что агаровая среда застывает в виде прозрачного студня и не разжижается, если нагревать его не до кипения. Среда должна иметь определенную реакцию (рН), должна быть стерильной. Посевы выращиваются при определенной температуре. Мясо-пептонный агар очень широко применяется в микробиологии, так как практически все виды микроорганизмов растут на этом субстрате, и поэтому, он применим для первичной идентификации бактерий воздуха. При исследовании воздуха закрытых помещений большое значение имеет способ выделения микроорганизмов из воздуха.

В зависимости от принципа улавливания бактерий микробиологические методы исследования воздуха разделяют на седиментационные, фильтрационные и аспирационные.

Седиментационный метод.

Основан на оседании бактериальных частиц и капель под влиянием силы тяжести на поверхности агара открытых чашек Петри.

Их устанавливают в точках отбора на горизонтальной поверхности. Для определения общей микробной обсемененности воздуха чашки Петри с МПА оставляют открытыми на 5-10-15 мин в зависимости от предполагаемого бактериального загрязнения. Для выявления санитарно-показательных микроорганизмов экспозиция чашек с элективными средами увеличивается до 30-60 мин.

Инкубацию посевов проводят при 37 ° 24 ч, затем чашки Петри оставляют при комнатной температуре на 48 ч для образования пигмента пигментообразующими бактериями. Для определения микробного числа подсчитывают колонии выросшие на чашках Петри (площадь поверхности агара в чашке равна 75 см 2) и расчет ведут по правилу В. Л. Омелянского: на поверхность площадью 100 см 2 за 5 мин оседает такое количество микробов, которое содержится в 10 л воздуха.

А х 100 х 100

Х =————————

75 см 2

Х - количество микробов в 1 м 3;

А - количество колоний на агаре в чашке Петри.

Следует отметить, что получаемые в этом случае результаты оказываются заниженными, по сравнению сданными, получаемыми при использовании прибора Кротова в среднем в три раза, так как фракции с частицами менее 100 мкм практически не оседают. В связи с этим неоднократно принимались попытки откорректировать схему расчета, однако они не завершились разработкой общепризнанного метода расчета. В настоящее время многие авторы, приводя результаты замеров, произведенных с помощью седиментационного метода, ограничиваются указанием количества колоний, времени пробоотбора и диаметра чашки Петри. Для определения вида микробов решающее значение имеют: особенности поверхности колоний (гладкая, шероховатая, выпуклая, бугристая), ее краев (ровные, зубчатые), цвет, размеры колоний.

Аспирационный метод*. Основан на принудительном оседании микроорганизмов на поверхность плотной питательной среды или в улавливающую жидкость. Для этой цели используются аппарат Кротова, бактериоуловитель Речменского, прибор ПОВ-1 и др.

Для определения общего числа бактерий забирают две пробы по 100 л каждая. Посевы инкубируют в термостате 24 ч, а затем оставляют на 48 ч при комнатной температуре. Подсчитывают количество колоний на чашках, вычисляют среднее арифметическое и делают перерасчет на количество микроорганизмов в 1 м 3 воздуха.

Также точное количество микробов в воздухе определяют специальными приборами, через которые пропускают определённые объёмы воздуха;

*Кашкин П. Н. Микробиология – М. : Медицина,1968 микробы, содержащиеся в воздухе, полностью оседают на питательной среде, находящейся внутри аппарата. По подсчётам Омелянского, на площадь 100 кв. см в течение 5 минут оседает столько микробов, сколько их содержится в 10 л воздуха.

Я воспользовалась опытом, приведённом выше (метод открытой чашки Петри).

Этот метод даёт приблизительное представление о загрязнение воздуха микробами. Опыт был проведён в МОУ «СОШ №1» г. Мензелинска РТ. В нашей школе обучается 647 учеников. Школа работает в 2 смены: учащиеся среднего звена учатся в 1-ую смену, часть учащихся начальной школы - во 2-ую. Площадь школы — 5712 кв. м, на 1 кв. м приходится 8,8 человека.

Описание опыта:

Микроорганизмы распространены повсеместно: в водоёмах, воздухе, почве. В воздухе их меньше всего (но не в местах скопления людей). В данном случае исследовался воздух школы.

В 2007 году этот опыт мной уже проводился, питательной средой мы использовали желатин. В этом году опыт осложнён. Целью моего опыта является - выявить уровень загрязнения воздуха школы № 1 г. Мензелинска. Для определения уровня загрязнённости воздуха школы я использовала метод открытой чашки Петри.

Опыты проводились с 15 сентября по 17 сентября 2008 года. Для проведения опыта я воспользовалась стерильными чашками Петри с питательной средой — агар-агаром. Приготовления чашек Петри и агар-агара были проведены в лаборатории санэпидстанции специалистами в этой области.

Приготовление питательной среды (мясо-пептонный агар)

1. Один бульонный кубик залили 250 мл воды, кипятили несколько минут.

2. Задали реакцию среды (уровень кислотности удобно контролировать при помощи индикаторной бумаги). Для бактерий рН равен 6,5—7,0; для грибов — 4,5—5.

3. Для обесцвечивания бульона добавили в него один белок куриного яйца, предварительно смешанного с равным количеством воды и хорошо взбитого. Нагревали 30 секунд до появления сгустка, а затем отфильтрововали.

4. В бульон добавили 2 % агара, кипятили 5 минут и стерилизацию питательной среды и микробиологического оборудования провели в термостате сухим жаром (160—170 °С) в течение 2—3 ч.

Также стерилизацию проводят следующими методами:

1. Термические методы: стерилизация в автоклаве паром под давлением: (1 атм, 121 °С) в течение 20 минут; стерилизация тиндализация — дробная стерилизация, при которой стерилизуемый материал ежедневно прогревают 1 ч на водянойбане при температуре 60—65 °С в течение 5 дней или при температуре 70—80 "С в течение 3 дней.

2. Холодные методы: стерилизация фильтрованием через специальные мембранные фильтры, изготовленные из ацетата, коллодия, целлюлозы (применяют для стерилизации питательных сред); стерилизация ультрафиолетовым светом.

Заражение питательной среды мы определяли с помощью седиментационного метода:

1. Питательную среду разлила в стерилизованные чашки Петри и дали пластинке застыть. Приготовить чашки для двух вариантов опыта - контрольного и опытного. На крышке указать дату посева и времени.

2. Для заражения опытные чашки Петри открыли и выдержали в течение 10 минут. Крышки, не переворачивая, поставить рядом. Одну чашку контрольного варианта не открывать вовсе.

3. Контрольные и зараженные чашки Петри поместили в термостат при температуре 22—25 °С на несколько дней для культивирования посевов. Чашки просматривают на 1,2 и 3-й день после посева. В опытных чашках при культивировании появляются колонии бактерий и грибов. Большинство бактерий имеют колонии правильной формы с ровными краями, чаще — окрашенные или молочно-белые. Колонии грибов разрастаются в густую, пушистую, бархатистую или мучнистую массу. В контрольных чашках колонии не должны появляться. Если это произошло, контрольные и опытные варианты придется заложить снова.

Далее мои исследования можно представить в следующей последовательности:

1. Я подсчитала число колоний на питательных пластинках в чашках Петри.

2. Определила площадь чашки Петри.

3. Расчёт вела по правилу Омелянского: на поверхность площадью 100 см 2 за 5 мин оседает такое количество микробов, которое содержится в 10 л воздуха.

Исходя из этого, можно подсчитать количество микроорганизмов в 1 м³ воздуха данного помещения.

4. Также мной была сделана проверка воздуха на содержание стафилококков

5. По окончанию исследований сделала вывод о санитарно-гигиеническом состоянии воздуха, сравнив полученные данные с данными санэпидемстанции.

Для исследования я выбрала места в школе, наиболее посещаемые учащимися: фойе школы, коридор, столовая, женская туалетная комната, кабинет биологии, кабинет начальных классов.

15 сентября в 07. 15, 10. 35, 13. 30 я оставила чашки Петри на 10 минут в открытом виде. Затем чашки закрыла и выдержала трое суток в термостате. На питательной среде появились колонии разных размеров, форм. Окраска у всех была примерно одинаковой — молочно-белого цвета. Это говорит о наличии разной микрофлоры.

17 сентября я подсчитала число колоний.

Исследования, проведённые в различных местах школы, показали, что самое большое число колоний, но не превышающее норму, находилось в чашке, помещённой в кабинетах начальных классов и фойе школы. Количество микроорганизмов здесь росло в промежутке от 07. 15 до 13. 30. Это связано с тем, что в кабинетах в течение дня находится большое скопление учащихся и уборка проводится раз в день после занятий.

В кабинете начальных классов сокращение роста колоний в промежутки времени от 10. 35-13. 30, так как в 12. 45 была проведена влажная уборка (без применения моющих средств). В кабинете информатики в конце дня было 13 колоний. Такое количество колоний вызвано тем, что здесь находятся компьютеры, которые притягивают к себе большее количество пыли. В коридоре колоний в воздухе оказалось меньше, чем в кабинетах, так как учащиеся находятся здесь только во время перемен и уборки проводятся здесь намного чаще.

Меньшее число колоний оказалось в столовой, так как здесь соблюдаются нормы санитарной гигиены, посещение столовой проводится организованно по графику. В туалете значительный рост колоний наблюдался в промежутке времени с 10. 35-13. 30, так как были отключены вентиляторы. В промежутке времени с 07. 15-10. 35 рост колоний был почти не замечен, так как он обрабатывался хлоркой и проветривался, благодаря встроенным вентиляторам. Причиной увеличения числа колоний в фойе школы (07. 15-10. 35-13. 30) объясняется тем, что начинается 2 смена и за учащимися начальной школы приходят родители, а также различные посетители школы.

Значит, моя гипотеза была верна: количество микробов в течение дня увеличивается.

Проделав основной объём своей работы, я решила сравнить результаты данных прошлого года. Мной было выяснено, что благодаря рекомендациям, предложенными в моём проекте состояние воздуха школы улучшилось. Но можно заметить, что в школе резко возросло количество микроорганизмов в фойе школы. Я считаю, это связано с тем, что после проведения опыта в 07. 15 в школу начали приходить дети. В результате этого количество микроорганизмов в воздухе начало увеличиваться.

Нами было установлено, что санэпидстанции не проводят работ на определение общего количества колоний. Ими определяется лишь отдельные виды микроорганизмов.

Но мне удалось выяснить критерии оценки воздуха жилых помещений и наблюдаемые уровни микроорганизмов

После подсчёта колоний в чашках Петри, я приступила к следующему опыту. В лаборатории санэпидемстанции мной были взяты другие чашки Петри со специальной средой, выявляющей стафилококков. Опыты проводились с 22 по 24 сентября. Чашки Петри были размещены в наиболее посещаемых местах нашей школы (те же самые, что и в первом опыте). Я оставила чашки Петри в открытом виде на 45 минут, после чего закрыла и отнесла в термостат санэпидемстанции на 2 дня. Результаты опыта показали, что воздух помещений нашей школы не содержит стафилококков.

Наибольшая проблема заключается в том, что мы даже не знаем об опасности отравления присутствующими в воздухе загрязнениями! «Со мной этого не случится!» Сухой кашель зимой, слезящиеся глаза и заложенный нос можно объяснить многими причинами. Многие симптомы можно отнести на счёт простуды, гриппа и других заболеваний, и часто не без оснований: но когда мы выясняем, что это происходит с нами, что мы дышим загрязнённым воздухом, бывает уже слишком поздно: нашему здоровью уже нанесён ущерб, наш организм ослаблен и болен.

Именно поэтому, я считаю, нужно предпринимать следующие меры для очищения воздуха:

- обязательно проводить влажную уборку кабинетов, т. к. доказано, что благодаря этому погибает большая часть микроорганизмов;

- приобретение и размещение специальных приборов, которые будут фильтрировать воздух, т. е. уменьшать загрязнения, источниками которых служат пыль, аэрозоли, увлажнители, плесень;

- при ремонтных работах в учебных заведениях необходимо закупать экологически чистые материалы;

- доказано, что самый дешёвый и лучший способ очистки загрязнённого воздуха - фотосинтез. Значит, следует увеличить количество зелённых растений в кабинетах и коридорах. Именно зелёные растения позволяют людям дышать чистым воздухом. Вместе с тем следует отметить, что при сильной загрязнённости листьев фотосинтез заметно снижается;

- необходимо в кабинетах проводить чаще сквозные проветривания. Это даст возможность резко уменьшить количество микроорганизмов в классных комнатах;

Благодаря работе техперсонала школы соблюдается санитарное состояние: проводятся влажные уборки, проветривания.

По итогам проверки санэпидстанции загрязнённость воздуха школы находится в пределах нормы.