Весной 2020 года перед всем населением России, в том числе нашего города Самары, возникла проблема необходимости соблюдения масочного режима. Медицинскую маску необходимо надевать при посещении любых общественных мест, таких как магазины и общественный транспорт, где мы можем оказаться в близком контакте с другими людьми. Ее использование позволяет снизить риск заражения инфекциями, передающимися воздушно-капельным путем, в том числе новой коронавирусной инфекцией. От того, соблюдают ли жители масочный режим, зависит развитие ситуации с распространением коронавирусной инфекции в нашей стране и в мире.
В настоящее время сезонная вспышка ОРВИ и гриппа накладывается на пандемию COVID-19, поэтому необходимость ношения масок актуальна как никогда.
Цель исследования: изучить эффективность использования различных видов средств индивидуальной защиты органов дыхания.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи :
- Произвести оценку эффективности неиспользования и использования различных видов масок в отношении микроорганизмов;
- Дать рекомендации по вопросу использования медицинских масок в период ОРВИ и пандемии.
Предмет исследования: влияние разных видов масок на распространение микроорганизмов в воздухе при кашле здорового человека.
При проведении исследования использовались следующие методы: сбор, систематизация и обобщение информации о средствах индивидуальной защиты и их эффективности из литературных источников, подбор средств индивидуальной защиты, посевы микроорганизмов из воздуха после кашля, осмотр, подсчет, измерение и описание колоний микроорганизмов, фотографирование, ведение дневника наблюдений, анализ полученных результатов, формулирование выводов.
Научная новизна. В последнее время во многих газетах и журналах описывается необходимость ношения масок как средств индивидуальной защиты в условиях пандемии и представлены общие сведения об их эффективности или неэффективности. В нашей работе представлена более подробная и развернутая оценка использования некоторых видов масок, подтвержденная результатами научных экспериментов.
Гипотеза. Предположим, что использование маски позволяет снизить риск заражения инфекциями, передающимися воздушно-капельным путем, в том числе новой коронавирусной инфекцией.
Практическая значимость. Полученные в ходе исследования результаты могут быть использованы в качестве рекомендаций при выборе средств индивидуальной защиты в период ОРВИ и пандемии COVID-19.
Микроорганизмы, виды, их роль в природе
Микроорганизмы впервые удалось рассмотреть и описать голландскому ученому А. Левенгуку. В конце XVII века он изготовил первые линзы, дававшие увеличение в 200 и более раз. Увиденный микромир поразил его, Левенгук описал и зарисовал микроорганизмы, обнаруженные им на различных объектах. Он положил начало описательному характеру новой науки. Открытия Луи Пастера доказали, что микроорганизмы отличаются не только формой и строением, но и особенностями жизнедеятельности. Луи Пастер установил, что дрожжи вызывают спиртовое брожение, а некоторые микробы способны вызывать заразные болезни людей и животных. Пастер вошел в историю как изобретатель метода вакцинации против бешенства и сибирской язвы [5, с 121].
Микроорганизмы — собирательное название живых организмов, которые слишком малы для того, чтобы быть видимыми невооружённым глазом. Характерный размер их — менее 0,1 мм. Большинство микроорганизмов состоят из одной клетки, но есть и многоклеточные микроорганизмы. Изучением этих организмов занимается наука микробиология [1, c. 17].
Микроорганизмы обитают почти повсеместно, где есть вода. Они отличаются хорошей приспособляемостью к действию факторов внешней среды. Различные микроорганизмы могут расти при температуре от −6° до +50 (и даже +75°). Каждый из видов обладает своими особенностями [3, c. 30]. Микроорганизмы являются важным звеном в обмене веществ в экосистемах. Симбиотические микроорганизмы (микробиом) обитают внутри организмов растений и животных, в том числе у человека. В организме человека наибольшее количество микроорганизмов-симбионтов располагается в кишечнике, они помогают нам переваривать пищу, производят некоторые витамины. Микроорганизмы живут внутри тела и на коже. Микробиом каждого человека уникален. Все микроорганизмы, населяющие какую-либо одну среду обитания, называются микрофлорой, а защитная стена, которую они строят — микробным фоном. [1, с. 8]
Благодаря своим маленьким размерам микроорганизмы способны проникать куда угодно и приспособиться к любой среде обитания. В тело человека микробы попадают из окружающей среды. И только попав в благоприятные для них условия, они дают о себе знать, либо помогая нам, либо вызывая заболевания, начиная от легких кожных и заканчивая серьезными инфекционными.
Микроорганизмы широко распространены в окружающей среде — воздухе, воде, почве. Состав микрофлоры воздуха разнообразен и значительно изменяется в зависимости от условий. Микроорганизмы в воздухе могут находиться только временно, так как в нем отсутствует необходимая питательная среда. Загрязнение воздуха микробами происходит из почвы, от животных, людей и растений. Микроорганизмы проникают в организм человека из воздуха, воды, пищи или от других людей через ротовую полость, поврежденные участки кожи или слизистые оболочки.
Патогенные микроорганизмы вызывают различные инфекционные заболевания людей и животных. С целью профилактики инфекционных заболеваний необходимо тщательно мыть руки после посещения общественных мест, возвращения с улицы, перед приготовлением пищи, перед едой, после посещения туалета или работы с деньгами [3, c. 78].
Кроме того, в период высокой заболеваемости ОРВИ и пандемии COVID-19 в общественных местах рекомендовано ношение медицинских масок с целью снижения риска заражения инфекциями, передающимися воздушно-капельным путем.
Ношение медицинской маски — это общая ответственность всех жителей, это новая социальная норма и гражданская сознательность всех людей. От того, носим мы медицинскую маску или нет, зависит здоровье окружающих нас людей. Ношение маски — не просто рекомендация, которой можно пренебречь. Это необходимость. Суть ее заключается в том, чтобы предотвратить распространение вирусов в магазине, офисе, в транспорте и пр. В настоящее время в супермаркетах, аптеках и интернет-магазинах продаются различные виды масок. В средствах массовой информации делают акцент на эффективность их использования. В своей работе мы постарались разобраться во всем многообразии масок и определить, настолько ли они эффективны в борьбе с микроорганизмами (вирусами).
Один из главных путей заражения респираторной инфекцией – воздушно-капельный. До недавнего времени считалось, что капли от чихающего или кашляющего человека разлетаются на расстояние всего до полутора-двух метров. Однако новые исследования учёных расширили границы «поражающего облака». Процесс распространения капель от чихания или кашля в воздухе проанализировали специалисты из Массачусетского технологического института Соединенных Штатов Америки. В своей работе они использовали метод математического моделирования, а также высокоскоростную съёмку. В результате выяснилось, что именно крупные капли, появляющиеся при чихании или кашле, образуют облако на расстоянии от 7 до 8 метров от чихнувшего. При этом мелкие капли не могут разлетаться далеко, зато они в воздухе летают довольно долго и даже оседают в вентиляционные ходы, из-за чего инфекция распространяется более широко.
Для проведения исследования мы приобрели в аптеке и магазине маски из однослойного нетканого материала, многоразовые двухслойные тканевые маски, медицинские трехслойные маски из мягкого воздухопроницаемого фильтрационного материала, маски фильтрующие 4-х слойные КN95 (респираторы нестерильные).
Затем подготовили стерильные чашки Петри — это лабораторная посуда из бесцветного прозрачного стекла, состоящая из нижней части в форме цилиндра высотой 1 см, закрываемого сверху прозрачной крышкой подобной формы, но немного большего диаметра и высоты.
Приготовили питательную среду. Питательная среда – это однокомпонентный или многокомпонентный субстрат, применяемый для культивирования микроорганизмов. Мы использовали в качестве питательной среды мясо-пептонный агар (МПА) — смесь, получаемая путём экстрагирования из красных и бурых водорослей и мясного бульона, и образующая в водных растворах плотный студень.
Затем в заранее подготовленные стерильные чашки Петри налили по 1 столовой ложке питательной среды, закрыли крышки и простерилизовали (Рис.1).
Рис. 1. Подготовка материалов для исследования (фото автора)
После этого чашки пронумеровали и произвели посевы воздуха после кашля (Рис. 2):
- без использования индивидуальных средств,
- в ладонь,
- с использованием однослойного нетканого материала (прикрываясь однослойной салфеткой),
- с использованием трехслойной медицинской маски,
- с использованием четырехслойной защитной маски KN95 (респиратора нестерильного),
- с использованием многоразовой двухслойной тканевой маски,
К. Контрольный образец чистоты среды.
Посев в каждую из чашек производился в одинаковых условиях, а именно: расстояние от кашляющего человека до чаши составляло 40 см, количество кашлей — 3 кашлевых толчка.
Рис. 2. Посевы воздуха после кашля на подготовленную питательную среду (фото автора)
Для подтверждения стерильности питательной среды одну чашку оставили без посевов и маркировали «К», то есть контроль чистоты среды.
Когда во все чашки Петри были произведены посевы микроорганизмов, их вместе с контрольным образцом вверх дном поместили в термостат, где они выдерживались при температуре 27,5 градусов в течение 4 дней. По истечении 4 дней извлекли чашки Петри с посевами из термостата и произвели анализ полученных результатов.
При осмотре в чашке «К» никаких колоний микроорганизмов не образовалось, то есть питательная среда была подготовлена нами правильно и осталась стерильной на всем протяжении проведения эксперимента. Во всех остальных чашках визуально определены колонии микроорганизмов, которые распределились неравномерно (Рис 3).
Рис. 3. Чашки Петри с колониями микроорганизмов (фото автора)
Далее мы провели детальный анализ выросших колоний в каждой чашке с использованием специального прибора счетчика колоний микроорганизмов, имеющего нижнюю подсветку и возможность смены различных светофильтров для удобства рассматривать разные по цвету колонии. Для удобства осмотра использовали маркер по стеклу, лупу, чтобы была возможность отметить колонии и не пропустить даже самые мельчайшие, разные светофильтры и подсветку.
Мы провели подсчет колоний микроорганизмов в каждой чашке и составили таблицу, в которой фиксировали номер чашки, количество колоний микроорганизмов, размер колоний, их цвет и форму (Рис. 4).
Рис. 4. Составление таблицы колоний микроорганизмов (фото автора)
Таблица 1
Подсчет и описание колоний микроорганизмов
|
Номер чашки |
Вид средства индивидуальной защиты |
Количество колоний (един) (среднее) |
Цвет колоний |
Размер колоний (средний), мм |
Форма колоний |
Оптические свойства |
|
К |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
1 |
Без использования индивидуальных средств защиты органов дыхания |
58 |
Желтый, молочный |
1-8 |
Округлая, точечная |
Матовая |
|
2 |
Кашель в ладонь |
42 |
Белый, молочный, желтый |
1-5 |
Округлая |
Полупрозрачная, матовая |
|
3 |
С использованием однослойного нетканого материала |
52 |
Молочный, белый |
1-10 |
Округлая, амебовидная |
Полупрозрачная |
|
4 |
С использованием трехслойной медицинской маски |
2 |
Белый |
10-12 |
Округлая, коралловидная |
Матовая, полупрозрачная |
|
5 |
С использованием четырехслойной защитной маски KN95 (респиратора не стерильного) |
1 |
Белый |
10 |
Округлая |
Матовая полупрозрачная |
|
6 |
С использованием многоразовой двухслойной тканевой маски |
7 |
Желтый, молочный |
2-8 |
Округлая |
Матовая |
Для большей наглядности своего исследования мы построили диаграмму по результатам количества выросших колоний микроорганизмов на плотной питательной среде в чашках Петри (Рис 5).
Рис. 5
На диаграмме видно, что наибольшее количество колоний микроорганизмов (58 единиц) в чашке № 1, в которой производили посевы воздуха после кашля без использования средств защиты;
меньше на 6 колоний (52 единицы) в чашке № 3, в которой производили посевы воздуха после кашля, прикрываясь салфеткой из однослойного нетканого материала;
меньше на 10 колоний по сравнению с предыдущей (42 единицы) в чашке № 2, с посевами воздуха после кашля в ладонь;
в 6 раз лучший результат от предыдущего (всего 7 единиц) в чашке № 6 с посевами воздуха после кашля с использованием многоразовой двухслойной тканевой маски;
очень хороший результат, более чем в 3 раза, по сравнению с предыдущим, показал образец № 4 с посевами с использованием трехслойной медицинской маски (всего 2 единицы);
наилучший результат в чашке № 5 с посевами воздуха после кашля с использованием четырехслойной защитной маски KN95 (респиратора нестерильного) – всего 1 колония.
Итак, по результатам проведенного нами исследования выявлено наибольшее количество колоний микроорганизмов в воздухе после кашля без использования средств защиты (маски) и наименьшее – в воздухе после кашля с использованием четырехслойной защитной маски KN95 (респиратора нестерильного). Именно использование четырехслойной защитной маски KN95 показало наибольшие защитные свойства от распространения микроорганизмов при кашле.
Учитывая полученные результаты исследования, можно сделать вывод об эффективности ношения масок в местах скопления количества людей в период ОРВИ и пандемии.
Выводы:
- Применение ладони, прикрывающей рот во время кашля, а также салфетки из однослойного нетканого материала на расстоянии 40 см незначительно снижает количество микроорганизмов в потоке направленного воздуха, по сравнению с неиспользованием каких-либо методов и средств во время кашля. Существенно меньше микроорганизмов в потоке воздуха на расстоянии 40 см с применением во время кашля различных видов масок (трехслойной медицинской маски, многоразовой двухслойной тканевой маски, четырехслойной защитной маски KN95, по сравнению с неиспользованием медицинских масок.
- Учитывая, что при использовании различных видов масок показатели количества колоний микроорганизмов различаются незначительно, можно говорить об эффективности использования всех этих видов масок. При этом, наибольшая эффективность показана у четырехслойной защитной маски KN95 и трехслойной медицинской маски. Поэтому мы рекомендуем использовать их для индивидуальной защиты органов дыхания в период ОРВИ и пандемии и предотвращения распространения заболевания для окружающих.
Литература:
- Блинкин С.А. Вторжение в тайны невидимок. М: «Просвещение», 1971.- 255 с.
- Голубкова А.А., Сисин Е.И. Маски и респираторы в медицине: выбор и использование. – ГБОУ ВПО УГМА Минздравсоцразвития России, Екатеринбург, 2011г. – 32с., с. 4-18
- Детям про гигиену. В погоне за вредными микробами. – М.: Издательство «Э» 2016. – 128с.
- Смородинцев А.А., Кривиский А.С. Мир микробов.- М.: «Военное издательство министерства обороны Союза ССР», 1996.- 180 с.
- Энциклопедия для детей. Т. 2 Биология /Сост. С.Т. Исмаилова. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Аванта+, 1996. – 704 с., с. 122-162
