XIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Пылевой смог, как экологический фактор безопасности здоровья человека

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Федорова В.В. 1

---

1ФГБОУ ВО "Пензенский Государственный Технологический Университет"

Катанцева О.П. 1

---

1ФГБОУ ВО "Пензенский Государственный Технологический Университет"

Работа в формате PDF

269.1 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность проблемы. Смог (англ. smog, от smoke - дым и fog - туман), сильное загрязнение воздуха в больших городах и промышленных центрах, является одной из основных проблем человечества. Но самое грустное заключается в том, что все меры борьбы с этим явлением направлены не на предотвращение его образования, а на устранение последствий. Практически никто не желает отказаться от благ человечества, убивающих не только природу, но и самих людей. Удобства намного важнее собственного здоровья и здоровья окружающих.

Экологические последствия смога. Смог уменьшает видимость, он также оказывает отрицательное воздействие на здоровье людей. Последствия его воздействия на здоровье человека варьируются от небольшого раздражения глаз и носоглотки до потенциально смертельных заболеваний, таких как рак легких. Сила этих последствий зависит от длительности существования тумана, его плотности, концентрации и уровня опасности веществ, которые в нем содержатся. Смог может вызвать или усугубить такие заболевания, как астма, эмфизема, хронический бронхит и т.д. Кроме того, он снижает устойчивость к простудам и легочным инфекциям. Особенно чувствительны к смогу четыре группы людей [16].

Дети. Активные дети, проводящие много времени на улице, подвергаются наибольшему риску от воздействия едкой смеси дыма и тумана. Также исследования, проведенные в Лондоне, показали, что младенцы, пережившие смог, более склонны к развитию у них астмы и других респираторных заболеваний.

Взрослые, проводящие много времени на открытом воздухе. Здоровые взрослые любого возраста, которые много гуляют, занимаются спортом или работают на улице, считаются более подверженными проблемам со здоровьем от смога.

Люди с респираторными заболеваниями. Люди с астмой или другими хроническими респираторными заболеваниями более чувствительны и уязвимы к влиянию загрязняющих веществ. Как правило, они начинают испытывать неблагоприятные эффекты раньше и при более низком уровне воздействия, чем остальные.

Люди с повышенной восприимчивостью. Все мы индивидуальны, поэтому некоторые здоровые люди просто более чувствительны к озону и другим газам и частицам в смоге, чем другие, и могут подвергнуться более неблагоприятным последствиям для здоровья. Однако последствия смога не ограничиваются влиянием на здоровье людей.

Ученые утверждают, что он также влияет на растения и животных. Известно также, что туман вызывает коррозионные повреждения зданий и транспортных средств. Негативным эффектом обладает и озон в смоге: он препятствует росту растений и повреждает сельскохозяйственные культуры и леса. [14].

Цель и задачи исследований.

Цель работы: экологический мониторинг состава пылевого смога в городе Пензе.

Предусматривалось решение следующих задач:

1. Обобщение информации о видах смога и условиях его образования.

2. Анализ состава пылевого смога в городе Пенза.

Теоретическая и практическая значимость работы: Смог снижает видимость, усиливает коррозию металлов и сооружений, оказывает отрицательное воздействие на здоровье человека. Интенсивный и длительный смог может стать причиной повышения заболеваемости и смертности.

1 Виды смога.

Смог бывает следующих типов:

Влажный смог (лондонского типа) - сочетание тумана с примесью дыма и газовых отходов производства.

Ледяной смог (аляскинского типа) - смог, образующийся при низких температурах из отопительных систем и бытовых газовых выбросов.

Радиационный туман- туман, который появляется в результате радиационного охлаждения земной поверхности и массы влажного приземного воздуха до точки росы. Обычно радиационный туман возникает ночью в условиях антициклона при безоблачной погоде и легком бризе.Часто радиационный туман возникает в условиях температурной инверсии, препятствующей подъему воздушной массы. В промышленных районах может возникнуть крайняя форма радиационного тумана - смог.

Вулканический смог – это разновидность, которая образуется в атмосфере в результате извержения вулкана. Вредные газы и частицы высвобождаются из жерла и вступают в реакцию с солнечным светом и кислородом. Некоторые химические вещества в вулканическом смоге могут наносить ущерб и людям, и животным, и растениям. Люди могут испытывать проблемы с дыханием, раздражение слизистой и боль в горле. Этот тип свойственен странам, на территории которых есть действующие вулканы

Фотохимический (сухой) смог- (лос-анджелесского типа) или белый, смог – это наиболее распространенный на сегодняшний день тип. Он образуется при взаимодействии нескольких веществ: Основной причиной возникновения считаются автомобильные выхлопы. Автомобильные выхлопные газы и загрязняющие выбросы предприятий в условиях инверсии температуры вступают в химическую реакцию с солнечным излучением, образуя озон. Оксиды азота. Они образуются при сжигании топлива из-за деятельности ТЭС, ТЭЦ, металлургии и других областей промышленного производства. На их появление также влияют выхлопные газы[15].

.

2 Условия образования смога и его последствия

2.1. Условия образования фотохимического смога

Наиболее распространенным видом смога в городах является фотохимический смог. Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации, безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое, при мощной, и в течение не менее суток, повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходимыми для создания высокой концентрации реагирующих веществ. Такие условия создаются чаще в июне - сентябре и реже зимой. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота — в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции солефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул, и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количества озона. Возникает циклическая реакция, в результате которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью.

Еще одно условие образования смога - инверсии температуры в атмосфере, повышение температуры воздуха с высотой вместо обычного для тропосферы её убывания. Инверсия температуры встречаются и у земной поверхности (приземные инверсии температуры.), и в свободной атмосфере. Приземные инверсия температуры чаще всего образуются в безветренные ночи (зимой иногда и днём) в результате интенсивного излучения тепла земной поверхностью, что приводит к охлаждению как её самой, так и прилегающего слоя воздуха. Толщина приземных инверсия температуры составляет десятки - сотни метров. Увеличение температуры в инверсионном слое колеблется от десятых долей градусов до 15-20 °С и более. Наиболее мощные зимние приземные инверсии температуры наблюдаются в Восточной Сибири и в Антарктиде[13,15].

В тропосфере, выше приземного слоя, инверсия температуры чаще образуются в антициклонах благодаря оседанию воздуха, сопровождающемуся его сжатием, а следовательно - нагреванием (инверсии оседания). В зонах атмосферных фронтов инверсии температуры создаются вследствие натекания тёплого воздуха на ниже - расположенный холодный. В верхних слоях атмосферы (стратосфере, мезосфере, термосфере) инверсии температуры возникают из-за сильного поглощения солнечной радиации. Так, на высотах от 20-30 до 50-60 км расположена инверсия температуры, связанная с поглощением ультрафиолетового излучения Солнца озоном. У основания этого слоя температура от — 50°до — 70°C, у его верхней границы она поднимается до — 10°- + 10°С.Мощная инверсия температуры, начинающаяся на высоте 80 - 90 км и простирающаяся на сотни километров вверх, также обусловлена поглощением солнечной радиации. Эти слои являются задерживающими слоями в атмосфере; они препятствуют развитию вертикальных движений воздуха, вследствие чего под ними накапливаются водяной пар, пыль, ядра конденсации. Это благоприятствует образованию слоев дымки, тумана, облаков. Смог наблюдается обычно при слабой турбулентности (завихрение воздушных потоков) воздуха, и при устойчивом распределении температуры воздуха по высоте, особенно при инверсиях температуры, при слабом ветре или штиле[15,16].

2.2. Последствия смога для здоровья человека

Смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос - Анжелесом, Нью - Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной систем и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем. Один из компонентов смога – угарный газ. Угарный газ, входящий в состав смога, представляет собой соединение углерода с кислородом; газ без цвета и запаха. Угарный газ впервые выделил французский врач Жак де Лассон в 1776 году при нагревании древесного угля с окисью цинка. Плотность угарного газа 0,00125 г/см³ ( при 0 С и давлении 0,1 Мн/м² -1 кгс/см²); t пл -205⁰С, t kип -191,5⁰С, критическая температура — 140⁰C, критическое давление 3,46 Мн/м² (34,6кгс/см²).Отравления угарным газом возможны на производстве и в быту в доменных, мартеновских, литейных цехах; при испытании двигателей, использовании топливных газов для сушки и подогрева; в химической промышленности; в гаражах; при дровяном отоплении и т.п. Поступая в организм через органы дыхания, угарный газ взаимодействует с гемоглобином и образует карбоксигемоглобин, не обладающий способностью переносить кислород к тканям. Наряду с этим уменьшается коэффициент утилизации кислорода тканями. Возникают гипокапния, затруднение диссоциации оксигемоглобина, ферментные нарушения тканевого дыхания и т.д. Защитную роль играет железо плазмы крови: его соединение сугарным газом препятствует образованию карбоксигемоглобина и способствует извлечению угарного газа из тканей. При острых отравлениях могут наблюдаться головная боль, головокружение, тошнота, рвота, слабость, одышка, учащённый пульс; возможны быстрая потеря сознания, судороги, кома (с последующим двигательным возбуждением), нарушения кровообращения и дыхания, поражение зрительного нерва и т.д.; на 2-3-е сутки может развиться токсическая пневмония.В таких случаях рекомендуется вынести пострадавшего на свежий воздух, растереть грудь; вдыхание паров нашатырного спирта, горячее питье. При хронических отравлениях появляются головная боль, головокружение, бессонница, возникает эмоциональная неустойчивость, ухудшаются память, внимание. Возможны органические поражения центральной нервной системы, сосудистые спазмы, повышение количества эритроцитов в крови. Смог снижает видимость, усиливает коррозию металлов и сооружений, оказывает отрицательное воздействие на здоровье человека. Интенсивный и длительный смог может явиться причиной повышения заболеваемости и смертности[14].

3.Пылевой смог.

3.1.Пылевой смог и причины его образования

Пыль – очень мелкие твердые частицы органического и минерального происхождения среднего диаметра 0,005 мм и максимального 0,1 мм.

В воздушный бассейн планеты от промышленных, сельскохозяйственных, энергетических предприятий, транспорта поступают загрязняющие твердые, жидкие, газо - и парообразные органические и неорганические вещества. Наиболее часто загрязняющие вещества представляют собой смесь различных по химическому состав и агрегатному состоянию компонентов. В отходящих газах твердые и жидкие частицы способны находиться во взвешенном состоянии длительное время, они представляют собой двухфазные системы, которые называют аэрозолями. Различают следующие типы аэрозолей:

пыли – содержат твердые частицы размером от 5 до 50 мкм;

дымы – содержат твердые частицы размером от 0,1 до 5 мкм;

туманы – содержат твердые частицы размером от 0.3 до 5 мкм.

Приводим дисперсный состав пыли [9].

Таблица №1 Дисперсный состав пыли

Мы считаем, что одной из причин появления пылевого смога является уборка дорог в зимний период, когда на дорогах и тротуарах появляется гололед.

Твёрдые реагенты подходят практически для любых погодных условий и температур. Жидкие - для сухой погоды, причём температура воздуха должна быть не менее минус 5 С. Жидкие реагенты используют для профилактической обработки дорожного полотна. Если асфальт, покрылся ледяной коркой, обработка жидкой смесью, опасна, так как вероятность скольжения колёс машин только возрастёт. Такой реагент приступит к действию только спустя некоторое время.

Как правило, противогололёдная смесь состоит на 60 % из хлорида натрия. К ней добавляют хлористый калий, хлористый кальций и другие соединения.

Состав смесей для посыпки дорог в зимний период времени.

Смесь песка и соли—наиболее популярный реагент. Сам по себе песок не вызывает химической реакции, приводящей к уменьшению снежного и ледяного покрова. К плюсам смеси песка с солью относится очень низкая цена и простота использования. Правда, от данной смеси портится обувь, детали автомобилей. Кроме этого, песок забивает ливневую канализацию и добавляет лишней грязи на улицах.

Техническая соль (хлорид натрия, галит) - наиболее дешёвая среди химикатов. Основное её преимущество в том, что она очень быстро растапливает лёд. Но такой реагент разъедает кузовы автомобилей, колёса и обувь пешеходов.

Хлористый кальций- безопасный, с экологической точки зрения, антиобледенитель. Преимуществами являются быстрое и глубокое проникновение реагента в ледяной слой, позволяющий плавить лёд и удобрять почву. Реагент эффективен даже при очень низких температурах (до 35 ºС мороза). При этом он не разрушает бетонного покрытия дорожного полотна.

Раствор хлористого кальция модифицированного - имеет низкие нормы расхода (по сравнению с солью технической - на 30–40 %), эффективен при сильных морозах (до -35 ºС), но при этом реагент имеет достаточно короткий срок действия (до трёх часов). Притягивает к дорожному полотну влагу, что приводит к снижению коэффициента сцепления колеса и асфальта на 30 %. Вызывает у человека сильную аллергию и разрушает металлическое покрытие автомобиля, опасен для животных, вызывает порчу обуви.

Смесь соли с мраморной крошкой - экологически чистый материал, воздействует на лёд исключительно как противоскользящее средство. При правильной организации применения и последующей уборке территории может применяться многократно.

Гранитный щебень – устойчив к морозам, достаточно прочен и может использоваться повторно. В нём не присутствуют химически вредные и загрязняющие компоненты. Гранитный щебень отличается выгодной ценой и отличным противоскользящим эффектом.

Бишофит (ХММ) -хлорид магния, к нему примешиваются йод, бром, железо, кремний, цинк и ещё около 70 элементов. Реагент быстро впитывают влагу, однако имеет коррозионные свойства. Принцип действия аналогичен технической соли (хлористый натрий), но менее вреден для окружающей среды из-за своего состава. Как реагент бишофит безопасен для человека и животных, не оставляет белых пятен на обуви.

Остатки противогололёдной смеси на тротуарах убираются недостаточно хорошо, часть противогололёдной смеси остается на них до весны и вместе с грязью стекает на дороги под бордюр.

Уборка дорог в г. Пензе.

Огромное количество грязи на дорогах появляется с газонов. Виной тому - старые ГОСТы, по которым газоны обустраивались выше края бордюрного камня, в результате чего во время дождей вся земля стекала на дороги. В настоящий момент были приняты новые стандарты по строительству дорог, которые подразумевают, что уровень земли на газоне должен находиться на 5 сантиметров ниже края бордюрного камня. Это очень правильное решение, но следует понимать, что в городе все газоны выше края бордюрного камня, и моментально все бордюрные камни в городе переделать не получится. 

Основная техника для уборки дорог базируется на шасси машины Камаз. Обычно это 8-10 кубовая емкость для воды и дополнительное навесное оборудование. В частности, эта поливально-подметальная машина также оборудована помпой и дополнительными шлангами, что позволяет использовать ее при тушении лесных пожаров. Еще один актуальный вопрос - поливка улиц летом. Дождевальная установка предназначена два двух вещей - во-первых, прибить пыль к земле, во-вторых охладить раскаленный на солнце асфальт. Ведь именно нагретый асфальт легче всего деформируется под нагрузкой, что является причиной образования колейности. Если идет дождь, то он только помогает уборке, потому что дороги легче чистить если они увлажнены. Следом по мокрой дороге едет пылесос, который засасывает всю пыль и грязь с дороги в кузов. Стоит отметить, что графики уборки дорог соблюдаются не везде и не всегда. В зимнее время коммунальные службы, чаще всего, не справляются с уборкой дорог у нас в городе Пензе.

Причинами появления пылевого смога являются:

- загрязняющие твердые, жидкие, газо- и парообразные органические и неорганические вещества, поступающие в воздушный бассейн от промышленных, сельскохозяйственных, энергетических предприятий, транспорта;

- некачественная уборка дорог в любое время года;

- остатки противогололёдной смеси на дорогах и тротуарах, после зимнего периода;

- грязь с бордюров;

- инверсия температуры;

- интенсивная солнечная радиация;

- ветер.

3.2. Микроорганизмы пыли.

Воздух - среда, не поддерживающая размножение микроорганизмов; это определяется отсутствием питательных веществ и недостатком влаги. В атмосферу микроорганизмы попадают вместе с пылью. Они находятся там некоторое время во взвешенном состоянии, а затем частично оседают на землю, некоторые же погибают от действия прямых солнечных лучей и высушивания. В сухую солнечную погоду микробы гибнут массами. Благодаря этому микрофлора воздуха немногочисленна. Она зависит от микрофлоры и состояния почвы, над которой расположен исследуемый слой воздуха. Над окультуренной, богатой органическим веществом почвой гораздо больше микробов, чем над почвой бесплодных пустынь или над заснеженными полями. По качественному составу среди микрофлоры воздуха преобладают различные пигментные формы, дающие на плотных средах окрашенные колонии. Это связано с тем, что бесцветные микробы более чувствительны к бактерицидному действию солнечных лучей, в то время как у пигментных форм каротиноиды служат защитой от губительного действия ультрафиолетовой радиации. Наиболее частыми обитателями воздуха являются дрожжи, грибы, сардины, стафилококки и различные споровые палочки. Неспороносных палочковидных бактерий в воздухе немного, так как у них низкая устойчивость к высушиванию. В воздухе жилых помещений в окружении больных могут находиться и болезнетворные микробы. Количество микроорганизмов и их состав в воздухе меняются в зависимости от многих условий. Сухость почвы, распыленность ее и ветры резко повышают степень загрязненности воздуха микробами. Выпадающие осадки значительно очищают воздух. Меньше всего микробов в воздухе над лесами, морями и снегами. Жизнеспособность микроорганизмов в воздухе обеспечивают взвешенные частицы воды, слизи, пыли и фрагментов почвы. Атмосферный воздух и воздух закрытых помещений значительно различаются по количественному и качественному составу микрофлоры[7].

Источником накопления микроорганизмов в воздухе является воздушная пыль (сорбирует микроорганизмы, в 1 г содержится более 1 миллиона микроорганизмов), поэтому между микробной обсемененностью воздуха и запыленностью существует прямая зависимость. В воздухе постоянно содержатся механические взвешенные плотные частицы, образующие воздушную пыль - аэрозоли. Они представляют собой аэродисперсную систему, состоящую из дисперсной фазы (пыли и других примесей) и дисперсионной среды (воздуха). Аэрозоль - коллоидная система, состоящая из воздуха, капелек жидкости или твёрдых частиц, и включающая различные микроорганизмы. Размер аэрозольных частиц варьирует от 10 до 2000 нм.

Источники образования пыли - почва, дороги, выбросы промышленных предприятий, бури, суховеи и другие источники.

Пыль по своему происхождению бывает органической и минеральной. Минеральная пыль включает в себя:

- частицы песка;

- кварца;

- известняка;

- угля и другие вещества.

Концентрация пыли в атмосферном воздухе составляет в среднем 0,15-0,25 мг/м³. Воздух считают чистым, если, концентрация пыли равна 0,05-0,2 мг/м³ (сельская местность, окрестности мелких непромышленных городов, мелкие животноводческие производства); при концентрации пыли 0,2-0,5 мг/м³ - слабозагрязненным (окрестности крупных непромышленных городов, крупные животноводческие хозяйства промышленного типа); при 0,5 - 1 мг/м - сильнозагрязненным (окрестности промышленных городов и т.п.). В нижних слоях атмосферы концентрация пыли составляет 0,25 - 25 мг/м³.

В атмосферном воздухе встречается около 100 видов непатогенных микроорганизмов, устойчивых к высыханию, УФ-лучам и др. В 1 м³ воздуха содержится различное количество микроорганизмов - от нескольких сотен до десятков тысяч.

Микрофлора воздуха по видовому составу не отличается от микрофлоры почвы и воды. Обычно в воздухе преобладают спорогенные и пигментные виды, а также споры плесеней и дрожжей. Микрофлора воздуха представлена в основном кокками (стафилококки, стрептококки, сарцины), сапрофитными бактериями, грибами. Бактерии в виде высушенных частиц размером от 1 до 100 мкм могут быть в пыли.

Микрофлору воздуха условно разделяют:

- резидентную (постоянно обнаруживаемую);

- временную (обнаруживают спорадически).

Постоянная микрофлора атмосферного воздуха формируется почвенными микроорганизмами. Более или менее регулярно в её состав входят: Micrococcus roseus, M.flavus, M. candicam, Sarcina/lava, S. alba, S. rosea, Bacillus subtills, B. mycoides, B. mesenterieus, виды Actinomyces, грибы родов Penicillium, Aspergillus, Mucor и другие.

Временная микрофлора атмосферного воздуха также формируется за счёт микроорганизмов почвы и видов, поступающих с поверхности водоёмов

Поэтому микрофлора воздуха весьма динамична, непрерывно меняется и обновляется.

Существует понятие - бактериальная пыль (правильнее - микробная пыль). Частицы пыли нередко несут на себе микроорганизмы. Значительное количество пылевых частиц, взвешенных в воздухе (1 - 5 мк), может в нем довольно долго. В пылевых частицах могут сохраняться даже такие лабильные микроорганизмы, как вирус гриппа. По происхождению бактериальная пыль может быть:

- почвенной;

- бытовой;

- промышленной.

С частицами почвенной пыли связана обсемененность воздуха микробами. Значение пыли почвенного происхождения невелико. Однако при определенных условиях почва может оказаться загрязненной патогенными микроорганизмами, тогда с почвенной пылью может быть связано развитие вспышек заболевания среди людей (например, Ку-лихорадки, бруцеллеза, брюшного тифа). Полагают, что почвенная пыль имеет большое значение в распространении возбудителей глубоких микозов, в частности гистоплазмоза и кокцидиоидомикоза.

Источником обсеменения бытовой пыли патогенными микроорганизмами является больной или бациллоноситель, домашние животные и птицы. При разговоре, чихании, кашле человек выбрасывает в окружающую воздушную среду огромное число капелек, содержащих микроорганизмы. Наиболее крупные из них соединяются с частицами пыли, быстро оседают и подсыхают, образуя бактериальную пыль. Капли более мелких размеров частью оседают, частью же высыхают во взвешенном состоянии и, оседая, превращаются в бактериальную пыль [8].

Конвекционные токи воздуха, уборка помещений, активное движение людей переводят бактериальную пыль в аэродисперсное состояние (пылевая фаза аэрозоля). Это обусловливает реинфицирование воздуха, что может привести к заражению людей в отсутствие больного, явившегося источником инфекции.

В некоторых случаях важное эпидемиологическое значение имеет бактериальная пыль, образующаяся в результате производственной деятельности. Отмечены вспышки легочной формы сибирской язвы на шерстеобрабатывающих фабриках, туляремии при обмолоте хлеба из скирд, зараженных выделениями больных грызунов, и др.

Патогенные микробы могут сохранять жизнеспособность и вирулентность в частицах пыли очень долгое время (гемолитический стрептококк – 2 - 3 месяца, бруцеллы - от 20 до 70 дней, палочка туберкулеза - до года) [5].

3.3 Способы снижения пылевого и микробного загрязнений.

Возможность заражения пылевыми частицами, несущими на себе патогенные микроорганизмы, доказана для туберкулеза, сибирской язвы, бруцеллеза, Ку-лихорадки, туляремии, дифтерии и других заболеваний. В тех случаях, когда эти микроорганизмы являются патогенными, проникновение бактериальной пыли может привести к возникновению заболевания (аэрогенная инфекция).

Для борьбы с бактериальной пылью используют механические способы:

- вентиляция и фиксация пыли;

- обеззараживание при помощи бактерицидных веществ

-обеззараживание при помощи ультрафиолетовой радиации.

При этом микроорганизмы, находящиеся в высушенном состоянии и фиксированные на частицах пыли, относительно устойчивы к неблагоприятному воздействию химических и физических факторов. Поэтому применение бактерицидных средств, в виде аэрозолей и ультрафиолетовое облучение могут не дать того эффекта, который достигается при воздействии на микроорганизмы, взвешенные в воздухе изолированно от частиц пыли. Правильно налаженная вентиляция обеспечивает резкое уменьшение концентрации частиц бактериальной ныли в воздухе и существенно снижает опасность заражения.

Для борьбы. с пылевыми загрязнениями в воздухе на улицах городов, необходимо, качественно убирать остатки противогололёдной смеси на дорогах и тротуарах, после зимнего периода, грязь с бордюров; качественно убирать дороги в любое время года, уменьшить количество загрязняющих твердых, жидких, газо- и парообразных органических и неорганических веществ, поступающих в воздушный бассейн от промышленных, сельскохозяйственных, энергетических предприятий, транспорта. Проезжая часть дорог должна иметь твердое качественное покрытие.

Эффективная мера снижения пылевой и микробной загрязненности воздуха - создание кольцевых защитных полос зеленых насаждений. Деревья высаживают в два ряда. На газонах высевают многолетние травы и сажают кустарники [10].6.

4. Место, методика и результаты исследований

Микрофлора воздуха весьма динамична, непрерывно меняется и обновляется.

4.1. Методика и результаты исследований.

Обнаружение микроорганизмов воздуха проводится с использованием питательных сред, на которых бактерии растут и размножаются в виде колоний. Как правило, используют универсальную питательную среду – МПА (мясопептонный агар), на которой хорошо развиваются сапрофиты.

Колония – это потомство, выросшее из одной микробной клетки, попавшей на питательную среду. Питательные среды могут быть приготовлены в любой бактериологической лаборатории.

Основными методами, определяющими бактериальную обсемененность воздуха, являются:

- метод определения общей обсемененности воздуха по Коху (метод оседания);

- метод определения общей обсемененности воздуха аппаратом Кротова;

- метод мембранных фильтров, посев воздуха с помощью бактериоуловителя Речменского.

Метод определения общей микробной обсемененности воздуха по Коху

(метод оседания)

Посев методом Коха (или седиментационный метод) основан на способности микроорганизмов в силу тяжести и под влиянием движения воздуха вместе с частицами пыли и капельками аэрозоля оседать на поверхность питательной среды. Для посева чашку Петри открывают в помещении на 5 мин. Затем чашки закрывают, подписывают и ставят в термостат на 48 ч для культивирования.

Подсчет количества колоний по правилу Омелянского. По правилу В.Л. Омелянского, за 5 мин. на поверхность чашки размером 100 см² оседает столько микроорганизмов, сколько их содержится в 10 л воздуха.

Могут быть использованы чашки разного диаметра, поэтому необходимо провести пересчет площади чашек. Например, площадь стандартной чашки Петри 78,5 см². Предположим, что на ней обнаружено в результате посева 25 колоний (т. е. 25 бактерий). Необходимо подсчитать, сколько бактерий (Х) осело бы на чашку площадью 100 см².

Составим пропорцию:

25 бактерий - 78,5 см²

Х бактерий - 100 см²

Х ₌100 х 25 /78,5 ₌ 31.8 бактерий

Следовательно, 31 бактерия выросла бы на площади в 100 см², т.е. столько бактерий содержится в 10 л воздуха. Один кубический метр воздуха равен 1000 л, поэтому в нем будет содержаться 31х100= 3100 бактерий. Полученное количество бактерий в 1 м³ воздуха сравнивают с нормами. Опыт проводят в четырех повторах, с нормой сравнивается среднее количество бактерий.

Кроме метода Коха, основанном на простом осаждении воздуха на поверхности питательной среды, можно для посева использовать различные приборы, дающие более точные данные. На чашках с посевом микроорганизмов воздуха, как правило, преобладают колонии пигментообразующих сапрофитных микроорганизмов, так как они обладают защитными механизмами против ультрафиолетовых лучей. При учете посевов воздуха рассматривают наличие различных групп микроорганизмов – количество пигментообразующих бактерий, спорообразующих бацилл, актиномицетов и грибов. Пигментообразующие колонии бактерий могут быть желтого, розового, оранжевого и других цветов. Бактерии образуют мелкие (1,5–2 мм) круглые колонии. Это могут быть и прозрачные, иногда переливающиеся (флюоресцирующие) колонии с ровным краем.

Бациллы образуют колонии более крупные, круглые, с неровными краями, сухие, морщинистые, непрозрачные. Колонии грибов растут в виде пушистого налета (мукор и аспергилл). Колонии пеницилла более плотные, зеленоватого цвета. Колонии актиномицетов выглядят как пушистые, небольшие, вросшие в агар, белые или окрашенные в разные цвета.

На чашках подсчитывают все группы микроорганизмов и выражают количество каждой группы в процентном отношении к общему числу колоний в чашке[6,11,12].

4.2.ОПИСАНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ МИКРООРГАНИЗМОВ, КОЛОНИЙ, КОТОРЫХ МОЖНО ОБНАРУЖИТЬ ПРИ ПОСЕВЕ ВОЗДУХА

Представители прокариот

Микроорганизмы шаровидной формы

Представители царства прокариот Отдел FirmicutesГрамположительные кокки

Род Sarcina(сарцины). Микроорганизмы этого рода широко распространены в природе, сапрофиты, встречаются в воздухе, почве, находятся на поверхности злаков, в кишечном тракте млекопитающих. Оптимальная температура роста 30 – 37⁰ С. На питательной среде Sаrcinaflavaдает крупные колонии (до 4 мм в диаметре) – желтые, бугристые, непрозрачные, матовые. Другие представители этого рода – Sarcinaalba, Sarcinarosea.

Микроорганизмы палочковидной формы

Представители царства прокариот Отдел Firmicutes

Палочковидные микроорганизмы имеют чаще всего цилиндрическую форму с резко обрезанными, заостренными или закругленными концами. Палочковидные формы, не образующие спор, называют бактериями, образующие споры – бациллами. Величина палочковидных бактерий находится в пределах 1-5 мкм в длину и 0,5-1,0 мкм в диаметре, бациллы значительно крупнее. Микроорганизмы палочковидной формы могут быть представлены в воздухе неспоровыми и споровыми организмами, попадающими в воздух с пылью из почвы, с пола.

Представители эукариот

Царство грибов

Микроскопические грибы – обширная группа эукариотических микроорганизмов, характеризующаяся следующими основными признаками: колонии крупные, занимающие почти всю чашку, с высоким пушистым мицелием белого, черного или зеленого цвета в зависимости от вида гриба. Легко снимаются бактериологической петлей, так как имеют воздушный мицелий. На воздушном мицелии обычно образуются органы плодоношения грибов. Попадание спор в продукты или корма приводит к развитию в них грибов, продуцирующих токсины, в результате чего может развиться тяжелое отравление, носящее общее название микотоксикоз.

Род Aspergillus. Для них типично бесполое размножение экзоспорами. Споры черного цвета. Представители этого рода в норме находятся в почве, где играют большую роль в разложении органических остатков и образовании почвенного гумуса, так как продуцируют сильные ферменты. Отдельные виды их могут вызывать аспергиллез дыхательных путей, глаз, уха, пищеварительного тракта и общее поражение у людей, сельскохозяйственных животных и птиц. Отдельные виды продуцируют сильнейшие токсины (афла-токсин и др.).

Род Penicilliumимеет многоклеточный мицелий. Виды этого рода широко распространены в природе. Развиваясь на фруктах, овощах, продуктах, кожах, книгах, вызывают их порчу; отдельные виды являются патогенными для людей и животных, поражая кожу, ногти, дыхательные пути и другие органы, а некоторые виды используются для промышленного производства пенициллина.

Род Mucorхарактеризуется одноклеточным строением мицелия и органами размножения в виде спорангиеносцев. Спорангиеносцы неветвящиеся, отрастают от грибницы. Спорангии, сидящие на их верхушках, крупные, шарообразные, с массой спор. Этот род грибов широко распространен в природе. На продуктах растет в виде поверхностной тонкой пленки сероватого пушистого налета[1,2,3,4].

Таблица 2 Результаты обобщенных показателей микрофлоры пыли в 1 м³ воздуха в районе улицы Лермонтова (Западная часть города).

Таблица 3 Результаты обобщенных показателей микрофлоры пыли в 1 м³воздуха в районе улицы Лермонтова (Западная часть города).

Таблица 4 Результаты обобщенных показателей микрофлоры пыли в 1 м³воздуха в районе улицы Лермонтова (Западная часть города).

Таблица 5. Результаты обобщенных показателей микрофлоры пыли в 1 м³ воздуха в районе улицы Окружная (Южная часть города).

Таблица 6. Результаты обобщенных показателей микрофлоры пыли в 1 м³воздуха в районе улицы Окружная (Южная часть города).

Таблица 7. Результаты обобщенных показателей микрофлоры пыли в 1 м³воздуха в районе улицы Окружная (Южная часть города).

Как известно, больше всего микроорганизмов приходится на слои воздуха, расположенные над промышленными городами, над которыми стоит много пыли, но по мере подъема вверх количество их снижается.

Содержание микроорганизмов в воздухе зависит и от времени года. Меньше всего их зимой и больше летом, так как зимой почва покрыта снегом и воздух непосредственно с ней не соприкасается. Летом же ветер поднимает с земли пыль, а вместе с ней и массу микроорганизмов. Заселенность воздуха микроорганизмами весной и осенью занимает среднее положение между летней и зимней заселенностью, так как в это время часто идут дожди и ветер поднимает меньше пыли с влажной почвы.

Мы проанализировали направление движение ветра над Западным и Южным районами города Пензы (диаграмма1.).

Диаграмма 1.График направления движения ветра в Пензе, с усредненными значениями.

С: 13.4%; С - В: 6%; В: 10.1%; Ю-В: 11.7%; Ю: 16.1%; Ю-З: 19.6%; З: 14.1%; С-З: 9.1%.

В данных районах преобладают: южное, юго – западное, западное направление ветра это составляет 39,8% от розы ветров. Сухость почвы, ее распыленность, раскаленность асфальта и ветры резко повышают степень загрязненности воздуха микроорганизмами. Выпадающие осадки (годовая норма в г. Пенза – 536 мм) значительно очищают воздух, однако, их количество может влиять на степень загрязненности воздуха микроорганизмами. Количество осадков за период весенних и летних месяцев составило (Таблица 6.).

Таблица 6. Среднее количество осадков в городе Пензе весной летом 2018 - 2019 года.

Анализ таблицы показывает, что количество осадков, ниже нормы, будет способствовать образованию пыли.

Близость промышленных предприятий увеличивает степень загрязненности воздуха, в нашем городе большее их количество находится в южной части города, здесь же проходит федеральная трасса южного направления. Данные исследования подтверждают, что, именно, на улице Окружная количество микроорганизмов в воздухе, значительно больше, чем в районе улице Лермонтова. Стоит отметить, что западный район города расположен на возвышенности, в нем находится лесной массив, который способствует понижению степени загрязненности воздуха от пыли.

Заключение

Больше всего микроорганизмов приходится на слои воздуха, расположенные над промышленными городами.

Сухость почвы, ее распыленность, раскаленность асфальта, ветры и близость промышленных предприятий резко увеличивают степень загрязненности воздуха микроорганизмами

Степень загрязненности воздуха микроорганизмами в исследуемых районах города Пензы определяется хозяйственной деятельностью человека, рельефом местности, а также движением воздушных масс и количеством осадков.

4. Для борьбы, с пылевыми загрязнениями в воздухе на улицах городов, необходимо, качественно убирать остатки противогололёдной смеси на дорогах и тротуарах, после зимнего периода, грязь с бордюров; качественно убирать дороги в любое время года, уменьшить количество загрязняющих твердых, жидких, газо- и парообразных органических и неорганических веществ, поступающих в воздушный бассейн от промышленных, сельскохозяйственных, энергетических предприятий, транспорта. Лесные массивы снижают пылевые загрязнения в воздухе.

Список литературы

Асонов Н.Р. Микробиология – М., 2001.

Асонов Н.Р. Практикум по микробиологии. – М.: Агропромиздат, 1988.

ГН2.2.6.709- 98 Гигиенические нормативы предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе. Минздрав России 1999.

Жарикова Г.Г. Микробиология, санитария и гигиена пищевых продуктов: практикум / Г.Г. Жарикова, А.О. Козьмина. – М.: ГЕЛАН, 2001.

Кочемасова З.Н. Санитария микробиология и вирусология / З.Н. Кочемасова, С.А. Ефремова, А.М. Рыбакова. – М.: Медицина, 1987.

Литвина Л.А. Общая микробиология: метод. указания к лаборатор. работам. – Новосибирск, 2003.

Мудрецова – Висс К.А. Микробиология, санитария и гигиена: учеб. для вузов / К.А. Мудрецова – Висс, А.А. Кудряшова и др. – 7-е изд. – М.: Изд. дом «Деловая лит.», 2001.

Мишустин Е.Н. Микробиология / Е.Н. Мишустин, В.Т. Емцев. – М., 1993.

Николайкина Н.Е., Николайкин Н.И. Матягина А.М. Промышленная экология: учебное пособие для вузов- М.ИКЦ «Академия,2006

Покровский В.И. Медицинская микробиология / В.И. Покровский, О.К. Поздеев. – М.: ГЭОТАР МЕДИЦИНА, 1999.

Теппер Е.З. Практикум по микробиологии / Е.З. Теппер, В.К. Шильни-кова и др. – М.: Дрофа, 2004.

Шильникова В.К. Микробиология: учеб. пособие. – М.: Дрофа, 2006.

13.https://studfiles.net/preview/3188919/page:4/

14.http://www.medical-enc.ru/m/15/bakterialnaya-pyl.shtml

15.http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/SMOG.html

16.https://studwood.ru/1247311/ekologiya/vlazhnyy_smog_londonskogo_tipa