Микробиологический анализ воздуха в школьном помещении

 

Состояние здоровья человека зависит от многочисленных факторов окружающей среды. Важным объектом среды обитания, способным оказать существенное влияние на здоровье является воздушная среда. Определенное значение при проведении микробиологического анализа воздуха имеют такие загрязнители, как биологические аэрозоли (бактерии и грибы). Микробиология воздуха помещений жилых и общественных зданий во много раз превышает обсемененность наружного воздуха, что объясняет способность микроорганизмов вступать с организмом человека в самые разные взаимоотношения — от симбиоза до паразитизма. В соответствии с действующей нормативной документацией микробиологический анализ воздуха необходимо проводить на предмет обнаружения патогенных микроорганизмов. Микробиологический анализ воздуха проводят с целью определения содержания в воздухе бактерий, их видов и численности.

Выбор школьного помещения в данной работе не случаен. Школа — это место, где постоянно находится много людей. Происходит постоянный обмен микрофлорой, приносимой на одежде, обуви, а также контаминантной или патогенной и условно-патогенной микрофлорой человека.

Современный человек большую часть суток (до 20–22 ч) проводит в закрытых помещениях различного назначения, в которых имеется немало источников загрязнения воздуха. Воздух плохо вентилируемых закрытых помещений — жилые помещения, аудитории, больничные палаты, кинотеатры и др. — неблагоприятно влияет на самочувствие людей. Появляются жалобы на духоту, затруднение дыхания, тяжесть головы, головную боль, потливость, сонливость, падение умственной, а затем и физической работоспособности.

На примере школы, воздействие загрязнителей воздуха в значительной мере не поддается контролю со стороны отдельных лиц (учеников)- для этого требуются действия со стороны администрации.

Снижая уровень загрязнения воздуха в помещениях, можно уменьшить количество болезней, вызванных респираторными инфекциями, заболеваний сердца и рака легких.

Целью настоящей работы стали исследование воздушной среды, окружающей школьников в течение учебного дня, и разработка комплекса гигиенических мероприятий, которые направлены на создание оптимальных условий по предупреждению воздушно-капельных инфекций. В ходе работы решались следующие задачи: 1) Оценить актуальность поставленной цели по данным литературы; 2) Определить количество микроорганизмов, содержащихся в воздухе внутри здания школы; 3) Оценить уровень загрязненности воздуха в выбранном помещении; 4) Предложить рекомендации по устранению имеющейся проблемы.

Проект реализован на школьном уровне, но может служить показателем для большинства учебных заведений. Микробиологический анализ воздуха проводится с целью изучения условий воздушной среды и разработки комплекса гигиенических мероприятий, которые направлены на создание оптимальных условий по предупреждению воздушно-капельных инфекций.

В воздух микробы попадают в основном с поверхности почвы вместе с пылинками, частично — их открытых водоемов вместе с капельками воды, а также от человека, животных, растений и других организмов [1].

В воздухе могут быть обнаружены почти все вид микроорганизмов, которые населяют почву, хотя воздух и является средой не совсем благоприятной для существования микробов. Микроорганизмы не могут размножаться и развиваться в воздухе из — за отсутствия в нем питательных веществ, действия ультрафиолетовых лучей, солнечной радиации и высыхания. Загрязнению микробами воздуха способствуют ветры при засушливой погоде, незащищенность почвы естественным покровом или искусственным покрытием, движение транспорта, людей или животных.

Количество микроорганизмов в воздухе колеблется в широких пределах.

Наиболее загрязнен воздух крупных промышленных городов. В сельской местности воздух значительно чище, чем в черте города. В зимний период количество микробов в воздухе меньше, чем в летний. Особенно много микроорганизмов в плохо проветриваемых помещениях и при отсутствии влажной уборки. В помещениях при антигигиенической сухой уборке пыль поднимается в воздух, увлекая с собой массу микробов.

Распространение пыли над Землей простирается на высоту до 11 км. По мере подъема вверх запыленность воздуха, а вместе с ней и обсемененность микроорганизмами прогрессивно уменьшается.

Микрофлора воздуха очень разнообразна и насчитывает сотни видов, но преобладают в воздухе спорогенные и образующие пигмент сапрофитные бактерии.

Среди микроорганизмов, обитающих в воздухе, существуют как сапрофиты, так и паразиты, приспособившиеся к обитанию в живых организмах животного или растительного происхождения. Многие из них способствуют развитию инфекционных заболеваний у людей, животных, растений, обуславливают порчу пищевых продуктов, разрушают объекты окружающей среды.

Патогенная микрофлора попадает в воздух вместе с капельками слюны и мокроты при кашле, разговоре, чиханье, а также вместе с частичками пыли из почвы и с различных предметов.

Микрофлора воздуха характеризуется непостоянством, т. к. представлена микроорганизмами, обитающими в почве и воде. Воздух, обсемененный крупными бактериальными каплями, представляет собой малоустойчивую систему. Длительность нахождения в воздухе микробов и дистанция их распространения в этой фазе невелики. Речменский С. С. [2] установил многофазный характер бактериальных капель:

1.                Крупнокапельная, или крупноядерная фаза (частицы диаметром > 100 мкм);
2.                Мелкокапельная, или мелкоядерная фаза (частицы диаметром от 1 до 5 мкм);
3.                Пылевая фаза (диаметр зависит от размера пылевых частиц, с которыми соединяется микроорганизмы; как правило, размеры частиц пыли находятся в пределах от 1 до 100 мкм).

Мелкие бактериальные капли имеют ничтожный вес, что способствует их длительному нахождению в воздухе и рассеиванию на большие расстояния. Скорость их движения измеряется величиной 0,3 мм в секунду. Мелкокапельная фаза имеет большое эпидемиологическое значение — с мелкими каплями по воздуху рассеиваются различные микроорганизмы, даже чувствительные к внешним воздействиям микробы и вирусы — палочки коклюша, инфлюэнцы, менингококка, кори и т. д.

Быстрота движения в воздухе бактериальной пыли определяется интенсивность воздушных вихрей и может колебаться от 0,3 м/мин до 0,3 м/с. Роль бактериальной пыли состоит в распространении с воздушными течениями тех видов микроорганизмов, которые при высыхании не теряют жизнеспособности (возбудитель туберкулеза, споровые формы).

В последнее время все острее встает проблема микробиологического загрязнения воздуха, причиной которого является деятельность человека. Особое внимание привлекает загрязнение воздуха предприятиями микробиологической промышленности, где необходимая продукция получается путем использования жизнедеятельности разнообразных микроорганизмов. Однако из-за недостаточной герметичности процессов имеет место поступление жизнеспособных микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности в воздух производственных помещений. В воздухе крупных животноводческих комплексов и птицефабрик в 1 м³ воздуха содержание бактерий колеблется от сотен тысяч до нескольких миллионов. Процессы, развивающиеся при гниении сена и при силосовании, сопровождаются обильным размножением плесневых грибков и термофильных актиномицетов.

В основном в атмосферном воздухе встречается три группы организмов:

1)     патогенные формы;

2)     почвенные спороносные аммонифицирующие и гнилостные микроорганизмы;

3)     плесневые грибы и дрожжи.

Бактериальная обсемененность воздуха жилых помещений во много раз превышает обсемененность наружного воздуха. Микрофлора воздуха закрытых помещений отличается по своему характеру. Здесь в большом количестве содержатся микробы — нормальные обитатели носоглотки человека, а также патогенные микробы, попадающие из полости рта при кашле, чихании, разговоре, смехе. Вторым источником воздушной патогенной флоры служат открытые очаги поражений на любых участках тела. Большие скопления людей и длительность пребывания их в плохо вентилируемых помещениях способствуют максимальному загрязнению воздуха патогенной флорой.

Еще большую опасность представляет воздух инфекционных и хирургических больниц, изобилующих патогенной флорой. Через воздух передаются гнойные кокки (стафилококки, стрептококки, пневмококки, менингококки), возбудители туберкулеза, дифтерии, сибирской язвы, коклюша, чумы, сапа, патогенные грибки, разнообразные вирусы (гриппа, кори, эпидемического паротита, ветряной оспы, пситтакоза, энцефалита) и др.

Материалы и методы исследования

Ход работы:

‒                    приготовление питательной среды

‒                    размещение чашек Петри на 20–25 мин в кабинете с одинаковым температурным режимом, но до начала уроков (контрольный вариант) и после 5-го урока без проветривания в течение дня (опытный вариант). При этом микроорганизмы и споры, содержащиеся в воздухе, постепенно осаждались на открытой поверхности агар-агара. Во втором эксперименте — чашки ставились в разных помещениях и сравнивались друг с другом.

‒                    по окончании экспозиции чашки помещение в термостат при 28⁰ С для инкубации на 7 дней,

‒                    через 7 дней осуществляли подсчет количества колоний бактерий и грибов в чашках

‒                    микроскопия выросших колоний

Для осуществления подсчетов использовали формулу Омелянского. Все методы отбора проб воздуха можно разделить на седиментационные и аспирационные [3].

Седиментационный — наиболее старый метод, широко распространен благодаря простоте и доступности, однако является неточным. Метод предложен Р. Кохом и заключается в способности микроорганизмов под действием силы тяжести и под влиянием движения воздуха (вместе с частицами пыли и капельками аэрозоля) оседать на поверхность питательной среды в открытые чашки Петри. Чашки устанавливаются в точках отбора на горизонтальной поверхности. При определении общей микробной обсемененности чашки с мясопептонным агаром оставляют открытыми на 5–10 мин или дольше в зависимости от степени предполагаемого бактериального загрязнения. Для выявления санитарно-показательных микробов применяют среду Гарро или Туржецкого (для обнаружения стрептококков), молочно-солевой или желточно-солевой агар (для определения стафилококков), суслоагар или среду Сабуро (для выявления дрожжей и грибов). При определении санитарно- показательных микроорганизмов чашки оставляют открытыми в течение 40–60 мин.

По окончании экспозиции все чашки закрывают, помещают в термостат на сутки для культивирования при температуре, оптимальной для развития выделяемого микроорганизма, затем (если этого требуют исследования) на 48 ч оставляют при комнатной температуре для образования пигмента пигментообразующими микроорганизмами.

Седиментационный метод имеет ряд недостатков: на поверхность среды оседают только грубодисперсные фракции аэрозоля; нередко колонии образуются не из единичной клетки, а из скопления микробов; на применяемых питательных средах вырастает только часть воздушной микрофлоры. К тому же этот метод совершенно непригоден при исследовании бактериальной загрязненности атмосферного воздуха.

Результаты и обсуждение:

Нами было подсчитано число колоний в чашках Петри и рассчитано количество микробов в 1м³ воздуха по формуле Омелянского.

Формула В. Л. Омелянского

где

Х — количество микробов в 1 м³,

А — количество колоний на агаре в чашке,

В — площадь чашки,

t — время (в минутах) экспозиции,

5 — время Омелянского,

10 — объем воздуха,

100 — площадь (коэффициент),

1000 — искомый объем в литрах

 

В своем первом исследовании мы обнаружили, что в контрольном варианте (то есть до начала уроков) в воздухе кабинета 5 класса находилось 3694 единиц микроорганизмов на 1м³. В контрольной чашке выросло 29 колоний бактерий и ни одной колонии грибов. Эти данные соответствуют норме.

В опытном варианте выросло 58 колоний бактерий и 1 колония гриба (аспергиллус), что составило вместе 8661 единиц микроорганизмов на 1м³. Это число значительно превышает норму, то есть говорит о сильном загрязнении воздуха. Все данные представлены в таблице 1 и на рисунке 1.

 

Таблица 1

Оценка микробной загрязненности воздуха в помещении 5-го класса

Кабинет	Кол-во единиц бактерий на 1м3	Кол-во единиц грибов на 1м3	Общее кол-во единиц микроорганизмов на 1м3	* Степень загрязненности воздуха
Кабинет 5-го класса (контроль)	3694	-	3694	норма
Кабинет 5-го класса (опыт)	7388	1273	8661	грязный

* Для зимнего режима, когда и проводилось исследование, чистым воздухом считается воздух, в котором обнаруживается не более 4500 микробных единиц на 1 м³, грязным — 7000 и выше.

 

Выявленные виды микроорганизмов были представлены кокками, грибами и споровыми бактериями.

Рис. 1. Оценка микробной загрязненности воздуха в помещении 5-го класса

 

В своем втором исследовании мы оценивали загрязненность воздуха в холлах 1 и 2 этажей школы, а также в кабинете директора. Полученные результаты представлены в таблице 2.

 

Таблица 2

Оценка микробной загрязненности воздуха в холлах 1 и 2 этажей и в кабинете директора

Кабинет	Кол-во КОЕ бактерий на чашке Петри	Кол-во КОЕ грибов на чашке Петри	Общее кол-во КОЕ на чашке Петри	Общее кол-во единиц микроорганизмов на 1м3	* Степень загрязненности воздуха
Холл 1 этажа (1)	72	0	72	9171	грязный
Холл 1 этажа (2)	78	1	79	10063	грязный
Холл 2 этажа	15	1	16	2038	норма
Каб. директора	28	0	28	3567	норма

 

Выводы

1.                Нами показано, что в контрольном варианте (до начала уроков) в воздухе кабинета 5 класса находилось 3694 единиц микроорганизмов на 1м³. Полученные данные соответствуют норме.
2.                В опытном варианте (после уроков) выросло 8661 единиц микроорганизмов на 1м³, включая грибы. Это число значительно превышает норму, то есть говорит о сильном загрязнении воздуха в исследуемом помещении.
3.                В холле 1 этажа в среднем по двум повторностям (в разные дни) выросло 9617 единиц микроорганизмов на 1м³, что говорит о высокой степени загрязненности воздуха.
4.                В холле 2 этажа выросло 2038 единиц микроорганизмов на 1м³, что соответствует норме.
5.                В кабинете директора выросло 3567 единиц микроорганизмов на 1м³, что соответствует норме.

Заключение

Основная задача санитарно-микробиологического исследования воздуха — гигиеническая и эпидемиологическая оценка воздушной среды, а также разработка комплекса мероприятий, направленных на профилактику аэрогенной передачи возбудителей инфекционных болезней. Микрофлора воздуха закрытых помещений более однообразна, чем у атмосферного воздуха, и относительно стабильна. Среди микроорганизмов доминируют обитатели носоглотки человека, в том числе патогенные виды, попадающие в воздух при кашле, чихании или разговоре. Основной источник загрязнения воздуха патогенными видами — бактерионосители. Уровень микробного загрязнения зависит, главным образом, от плотности заселения, активности движения людей, санитарного состояния помещения, в том числе пылевой загрязнённости, вентиляции, частоты проветривания, способа уборки, степени освещённости и других условий. Так, регулярные проветривания и влажная уборка помещений снижает обсеменённость воздуха в 30 раз (по сравнению с контрольными помещениями).

Проведенный бактериологический анализ воздуха установил нахождение микроорганизмов в воздухе закрытого помещения. Микрофлора обнаруженных организмов очень разнообразна, а воздух является для них естественным путем распространения. Влиянию микроорганизмов мы подвергаемся на улице, дома и на рабочих местах, и взаимосвязь между чистотой воздуха и здоровьем населения становится очевидной.

Необходимо отметить, что анализ выявил наличие спор грибов в воздухе в исследуемом помещении. Рекомендации по устранению этого факта сводятся к более частому проветриванию помещения, проведению ежедневной влажной уборки (не только мытье пола, но и вытирание пыли на полках, столах, подоконниках).

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

1. Холл 2 этажа, холл 1 этажа

 

1. Каб. директора, холл 1 этажа

 

Литература:

 

1. http://mikrobio.balakliets.kharkov.ua/contents-1–4.html
2. http://lektsii.org/3–130865.html
3. http://studopedia.ru/15_127038_vse-metodi-otbora-prob-vozduha-mozhno-razdelit-na-sedimentatsionnie-i-aspiratsionnie.html