XV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Микрофлора воздуха школьных помещений

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Семыкина Е.О. 1

---

1МОУ "Октябрьская СОШ № 1"

Дзюба О.В. 1

---

1МОУ "Октябрьская СОШ № 1"

Работа в формате PDF

134.3 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Воздух является средой, содержащей множесто разных микроорганизмов. С воздухом они могут разноситься на большие расстояния. В отличие от воды и почвы, где микроорганизмы могут жить и размножаться, в воздухе они только сохраняются определенное время, а затем гибнут под влиянием определенных  факторов: высыхания, действия солнечной лучей, перепады температуры, отсутствие питательной среды.

 Микроорганизмы способны взаимодействовать с организмом человека и вступать в различные взаимоотношения – от симбиоза до паразитизма. Количество микроорганизмов в воздухе колеблется в значительных пределах и зависит от метеорологических условий, расстояния от поверхности земли, от близости населенных пунктов. Самое большое количество микроорганизмов содержит воздух промышленных городов, наименьшее – воздух лесопарков, парков, заповедников. Множество микробов находится в воздухе помещений, где неизбежно массовое нахождение людей (торговые центы, театры, школы, вдетские сады, больницы.), сопровождающееся поднятием в воздух пыли.

Актуальность темы: состояние нашего здоровья  на прямую зависит  от качества окружающего нас воздуха. Поэтому нам важно знать  состояние микрофлоры воздуха в тех помещениях, где мы проводим большую часть своего времени. В связи с этим, проблема сохранения чистоты воздуха школьных помещений, в которых мы проводим по 6-7 часов в день, является для нас актуальной.

При входе в школу мы часто слышем: «Вытирайте ноги, посмотрите сколько грязи вы принесли на обуви, а потом будете целый день этой пылью дышать!»  А ведь действительно в пыли содержится огромное количество бактерий.

Цель исследования:  выявить количественные изменения микрофлоры воздуха в различных школьных помещениях в течении дня рано утром и после 6 урока методом осаждения.

 Задачи исследования:

1. Изучить различную литературу по рассматриваемой проблеме, требования к санитарно-гигиеническому состоянию воздуха учебных помещений.

2. Взять пробы микрофлоры воздуха для определения его чистоты.

3. Провести наблюдение за процессом роста бактериальных колоний, выполнить расчеты по результатам эксперимента.

4. Изучить динамику содержания микроорганизмов в воздухе в течение учебного дня.

5. Разработать предложения по улучшению состояния воздушной среды в школе.

Методы исследования:

1.Теоретический

2.Экспериментальный – опыты, наблюдения, сравнения;

3.Математический – проведение расчетов.

Объект исследования:

 Воздушная среда школьных помещений.(Коридор 1 этажа, коридор 2 этажа, кабинет биология, столовая)

Предмет исследования:

 Микрофлора воздушной среды школьных помещений.

Гипотеза: Я предполагаю, что микрофлора воздуха школьных помещений в течение дня подвергается загрязнению, в том числе и микробному, причем со временем количество микроорганизмов в воздухе увеличивается.

1.Теоретическая часть

1.1Краткая характеристика бактерий

Большая часть микробов относится к группе бактерий. Эта группа широко распространена в природе, наиболее хорошо изучена, поэтому изучение микробов обычно начинается с бактерий.

Клетки бактерий не имеют ядра. В центральной части их клетки сконцентрировано вещество, несущее наследственную информацию, но это вещество не оформлено в ядро.

 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 на подгруппы: микрококки, диплококки, стрептококки, тетракокки, стафилококки и сарцины.

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 много возбудителей инфекционных заболеваний: сибирской язвы, бруцеллеза, столбняка, кишечных инфекций. Но среди бактерий этой группы много и полезных микробов, например интрификаторы, и бактерии, усваивающие азот из воздуха.

 Микрофлора воздуха 

Микрофлору воздуха можно условно разделить на постоянную, часто встречающуюся, и переменную, представители которой, попадая в воздух из свойственных им мест обитания, недолго сохраняют жизнеспособность. Постоянно в воздухе обнаруживаются пигментообразующие кокки, палочки, дрожжи, грибы, актиномицеты, спороносные бациллы и кластридии и др., т. е. микроорганизмы, устойчивые к свету, высыханию.  В воздухе закрытых помещений микробов значительно больше, чем в открытых воздушных бассейнах, особенно зимой, при недостаточном проветривании. Состав микрофлоры и количество микроорганизмов, обнаруживаемых в 1 м³ воздуха (микробное число воздуха), зависят от санитарно-гигиенического режима, числа находящихся в помещении людей, состояния их здоровья и других условий.

1.2Санитарно-микробиологическое исследование воздуха

Воздушная среда, как объект санитарно-микробиологического исследования имеет целый ряд специфических особенностей. Как правило, среди них в первую очередь выделяют:
- отсутствие питательных веществ и, как следствие, невозможность размножения микроорганизмов;
- кратковременное нахождение микроорганизмов в воздушной фазе и их самопроизвольная седиментация;
- невысокие концентрации микроорганизмов в воздухе;
- относительно небольшое число видов микроорганизмов, обнаруживаемых в воздухе.

Микроорганизмы находятся в воздухе в форме аэрозоля. Микробный аэрозоль – это взвесь в воздухе живых или убитых микробных клеток, адсорбированных на пылевых частицах или заключенных в “капельные ядра”. Он включает частицы размером от 0,001 до 100 мкм. Размер частиц определяет 2 важных параметра аэрозоля:

         Скорость оседания (седиментации) – для частиц размером от 10 до 100 мкм составляет 0,03 – 0,3 м/сек. Частицы указанного размера оседают на поверхности за 5-20 минут. Частицы с размером 5 мкм и менее формируют практически не седиментирующий аэрозоль постоянно взвешенных в воздухе частиц;

      Проникающая способность частиц – наиболее опасны частицы с размером от 0,05 до 5 мкм, так как они задерживаются в бронхиолах и альвеолах. Именно эта фракция пылевых частиц принимается во внимание в современной классификации чистых помещений согласно ГОСТ Р 50766 – 95. Частицы с размером от 10 мкм и более задерживаются в верхних отделах дыхательных путей и выводятся из них.

1.3Методики микробиологических исследований качественного и количественного состава бактерий в воздухе.

Для изучения различных свойств микроорганизмов 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 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, сырой картофель и другие. Искусственных сред очень много. Для гетеротрофных бактерий пользуются питательной средой с пептоном. Пептон – продукт неполного расщепления животных белков. Такова пептонная вода (1 г пептона, 0,5 поваренной соли на 100 мл воды). В мясопептонном бульоне то же 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. Метод естественной седиментации основан на осаждении микроорганизмов под действием силы тяжести на поверхность плотной питательной среды . В настоящее время многие авторы, приводя результаты замеров, произведенных с помощью седиментационного метода, ограничиваются указанием количества колоний, времени проб отбора 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.

Санитарно-гигиеническое состояние воздуха помещений определяется двумя показателями :

микробным числом – содержанием общего числа микроорганизмов в 1 м³ воздуха;
числом санитарно-показательных бактерий – гемолитических стрептококков и патогенных стафилококков в 1 м³ воздуха;

Патогенные микроорганизмы могут передаваться через воздух воздушно-пылевым путем. В 1 г пыли содержится до 1 млн. различных бактерий, в том числе и патогенные грибы. Воздушно-пылевым путем могут передаваться гноеродные стрептококки и стафилококки, микобактерии туберкулеза, бациллы сибирской язвы, бактерии туляремии, сальмонеллы и т.д.

В период эпидемий в целях защиты людей от заражения патогенными микроорганизмами через воздух рекомендуется обязательная влажная уборка и частое проветривание помещений, ватно-марлевые маски, сжигание или обеззараживание мокроты больных.

2.Практическая часть

2.1Приготовление плотной питательной среды

Исследование микрофлоры воздуха проводилось в октябре 2020 года на базе МОУ ОСОШ № 1

Я приготовила искусственную среду для развития  бактерий. Для это взяла:

1) Один бульонный кубик залили 200 мл воды, кипятили несколько минут.

2) В бульон добавили 20 г желатина, кипятили 5 минут и простерилизовали.

3) Затем разлили смесь в стерильные чашки Петри для полного загустения.

2.2. Выращивание микроорганизмов методом осаждения из воздуха

Сначала вместе с учителем определили кабинеты для исследования, коридор 1 этажа, коридор 3 этажа, кабинет биологии, столовая.

Микробиологический анализ проводили в течение одного дня два раза: рано утром, до прихода учеников  и после шестого урока до влажной уборки.

1.Приготовили чашки для опыта – до начала уроков и после шестого урока. На крышке указали дату посева и время. Посев производили в кабинете биологии, коридоре и спортзале до и после занятий.
2. Для заражения опытные чашки Петри открыли и выдержали в течение 5 минут. Крышки, не переворачивая, поставили рядом.

3.  Зараженные чашки Петри плотно закрыли и поместили в шкаф при температуре 22—25 °С на семь дней для культивирования посевов.

2.3. Количественный расчет микроорганизмов в воздухе 

Через 7 дней произвели подсчет выросших колоний, полагая, что каждая колония выросла из одной осевшей микробной клетки. Установлено, что за 10 мин на площадь 100 см² осядет то количество микроорганизмов, которое содержится в 10 л воздуха.

Зная количество колоний, выросших в чашке Петри, и её площадь (при 9 см она равна 63,6 см²), можно рассчитать, сколько микроорганизмов содержится в 10 л воздуха. Так, если на площадь, равную 63,6 см², осядет А микроорганизмов, то на площади, равной 100 см², содержится Х микроорганизмов:

X = 100*A/63.6

Умножив полученный результат на 100, определяют содержание микроорганизмов в 1 м³, или в 1000 л воздуха

Описание колоний микробов, выросших на питательной среде, проводят по следующим показателям: форма (округлая, неправильная); поверхность (гладкая, блестящая, шероховатая, сухая, складчатая); край (ровный, волнистый, городчатый); цвет; размер (диаметр).

Следует отметить, что метод подсчета колоний в чашках Петри с посевом из воздуха дает лишь приблизительные данные. Учитываются лишь микробы быстро оседающей пыли, кроме того, на твердой питательной поверхности прорастут только аэробные формы микроорганизмов. Седиментационный метод отбора проб (Коха) не позволяет определить точное количество микроорганизмов в воздухе, он дает лишь ориентировочную оценку микрофлоры. Тем не менее, результаты таких исследований позволяют получить общую картину загрязнения воздуха.

2.4. Проведение статистической обработки материала 

Статистическая обработка полученных данных проводилась по методике Б. А. Доспехова [4].

Учет посева бактерий из воздуха производят путем подсчета выросших колоний бактерий отдельно. Зная площадь чашки Петри, можно определить количество микроорганизмов в 1 м³ воздуха. Для этого:
1) определяется площадь питательной среды в чашке Петри по формуле πr²;
2) вычисляют количество колоний на площади 1 дм²;
3) пересчитывают количество бактерий на 1 м³ воздуха [5].

В ходе исследований для каждой микробиологической оценки использовалось по две чашки Петри. Колонии микроорганизмов, выросших на среде МПЖ, представлены на фото.

На основании подсчета колоний, выросших в чашках Петри, была проведена оценка содержания микроорганизмов, которые содержатся в воздухе различных помещений в разные периоды учебного дня. До начала уроков и после шестого урока.

2.5 Анализ и оценка санитарно-гигиенического состояния воздуха.

Таблица 1

На основании подсчёта колоний, выросших в чашках Петри, была проведена оценка содержания микроорганизмов в 1 м3, т. е. микробное число.

1. Подсчитали количество колоний, выросших на питательной среде.

2. Определили площадь чашки : S = 3.14 х R 2.

Коридор 1-го этажа перед началом занятий: 

Площадь питательной среды равна 63,6 кв.см.:

В банке диаметром 9 см выросло 6 колоний, 6 колоний — 63,6 кв.см

Х колоний - 100 кв.см; Х = 100 х 6 / 63,6 = 9 колоний (приблизительно)

3.Вычислили количество микроорганизмов в 1 куб.м воздуха.

9 колоний — в 10 л воздуха, Х - в 1000 л воздуха; Х = 900

900 микроорганизмов содержится в 1 куб.м воздуха помещения.

Коридор 1-го этажа после 6-го урока: 

В чашках петри выросло 16 колоний.

Х колоний - 100 кв.см; Х = 100 х 16 / 63,6 = 25 колоний

3.Вычислили количество микроорганизмов в 1 куб.м воздуха.

25 колоний — в 10 л воздуха, Х - в 1000 л воздуха; Х = 2500

2500 микроорганизмов содержится в 1 куб.м воздуха помещения.

Столовая перед началом занятий: 

Площадь питательной среды равна 63,6 кв.см.:

В банке диаметром 9 см выросло 9 колоний, 9 колоний — 63,6 кв.см

Х колоний - 100 кв.см; Х = 100 х 9 / 63,6 = 14 колоний (приблизительно)

3.Вычислили количество микроорганизмов в 1 куб.м воздуха.

14 колоний — в 10 л воздуха, Х - в 1000 л воздуха; Х = 1400

1400 микроорганизмов содержится в 1 куб.м воздуха помещения.

Столовая после 6-го урока: 

В чашках петри выросло 24 колоний.

Х колоний - 100 кв.см; Х = 100 х 24 / 63,6 = 37 колоний

3.Вычислили количество микроорганизмов в 1 куб.м воздуха.

37 колоний — в 10 л воздуха, Х - в 1000 л воздуха; Х = 3700

3700 микроорганизмов содержится в 1 куб.м воздуха помещения.

Коридор 3-го этажа перед началом занятий: 

Площадь питательной среды равна 63,6 кв.см.:

В банке диаметром 9 см выросло 4 колоний, 4 колоний — 63,6 кв.см

Х колоний - 100 кв.см; Х = 100 х 4 / 63,6 = 6 колоний (приблизительно)

3.Вычислили количество микроорганизмов в 1 куб.м воздуха.

6 колоний — в 10 л воздуха, Х - в 1000 л воздуха; Х = 600

600 микроорганизмов содержится в 1 куб.м воздуха помещения.

Коридор 3-го этажа после 6-го урока: 

В чашках петри выросло 12 колоний.

Х колоний - 100 кв.см; Х = 100 х 12 / 63,6 = 19 колоний

3.Вычислили количество микроорганизмов в 1 куб.м воздуха.

19 колоний — в 10 л воздуха, Х - в 1000 л воздуха; Х = 1900

1900 микроорганизмов содержится в 1 куб.м воздуха помещения.

Кабинет биологии перед началом занятий: 

Площадь питательной среды равна 63,6 кв.см.:

В банке диаметром 9 см выросло 3 колоний, 3 колоний — 63,6 кв.см

Х колоний - 100 кв.см; Х = 100 х 3 / 63,6 = 5 колоний (приблизительно)

3.Вычислили количество микроорганизмов в 1 куб.м воздуха.

5 колоний — в 10 л воздуха, Х - в 1000 л воздуха; Х = 500

600 микроорганизмов содержится в 1 куб.м воздуха помещения.

Кабинет биологии после 6-го урока: 

В чашках петри выросло 9 колоний.

Х колоний - 100 кв.см; Х = 100 х 9 / 63,6 = 14 колоний

3.Вычислили количество микроорганизмов в 1 куб.м воздуха.

14 колоний — в 10 л воздуха, Х - в 1000 л воздуха; Х = 1400

1400 микроорганизмов содержится в 1 куб.м воздуха помещения.

Результаты данного исследования сравнила с критериями для санитарной оценки воздуха жилых помещений (табл. №1) и представила в таблице №2. (Приложение1)

Заключение

Результаты проведенного исследования в целом подтверждают мою гипотезу.

Наименьшее количество микроорганизмов было выявлено в пробах воздуха

первого опыта (утром).

Уровень микробной загрязненностив МОУ ОСОШ № 1 не превышает норматива.

Воздух закрытых помещений действительно содержит бактерии, количество

которых возрастает в течение дня под воздействием различных факторов.

При нахождении большого количества людей в помещении количество микроорганизмов в воздухе возрастает.

Влажная уборка и проветривание помещения способствуют снижению пыли и

количества бактерий в воздухе.

Рекомендации:

Рекомендовать дежурных на большой перемене проветривать помещение

Чаще проводить влажную уборку помещений с применением дезинфицирующих средств.

При входе в школу разложить коврики, снимающие механическую грязь с обуви.

Итак, на данном этапе моего проекта я могу утверждать, что микробы попадают в воздух главным образом вместе с поднимающейся пылью, поэтому поддерживать чистоту в помещениях очень важно. Вместе с учителем мы планируем продолжить наше исследование в теплое время года и сравнить полученные результаты с данными этой работы. Кроме того можно провести сравнительный анализ одного помещения в разные периоды времени при наличии дополнительных факторов:

1) проветриваемость помещения,

2) количество людей и интенсивность их передвижения,

 3) влияние фитонцидной активности растений на микрофлору школьных помещений.

Список литературы.

Аникеев В.В., Лукомская К.А. Руководство к практическим занятиям по

микробиологии.- М.: «Просвещение», 1983

Васильева З.П., Кириллова Г.А., Ласкина А.С. Лабораторные работы по

микробиологии. – М.: «Просвещение», 1979.

3. Гусев М. В., Минеева Л. А.. Микробиология. Третье издание. _М.: Рыбари,2004

4. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. – М.: «Агропромиздат», 1985.

5. Кашкин П.Н , Лисин В.В. Практическое руководство по медицинской микологии. – Л.: Медицина, 1983.

6. Лабинская А. С. Микробиология с техникой микробиологических исследований, М, Медицина, 1978.

Пасечник В.В. Школьный практикум. Экология, 9 кл. – М.: Дрофа, 1998.

СанПиН 2.4.2.2821-10 "Санитарно-эпидемиологические требования к условиям и организации обучения в общеобразовательных учреждениях"

Справочник. Санитарная микробиология, Министерство здравоохранения ГМА им. Мечникова И.И., С-П, 1998.

http//www.webmedinfo.ru/library/mikrobiologija.php

http:// ayp.ru/shpargalki/biologiya/1/ ;line-height: 150%"> http://www.ebio.ru/gri06.html

Приложение

Приложение 1

Приложение 2

Таблица №1. Критерии для санитарной оценки воздуха жилых помещении

Таблица №2.

Приложение 3