VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Исследование количественного состава микроорганизмов в воздухе классных комнат
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В жизни человека очень большую роль играют микроорганизмы, их значение велико. Жизнедеятельность микроорганизмов связана с выпуском антибиотиков, стимуляторов роста и витаминов. Микроорганизмы условно делят на полезных и вредных, но оценка их воздействия на организм зависит от условий, в которых они проявляются. Микроорганизмы (а, точнее, организмы-гетеротрофы разных систематических и трофических групп) являются неотъемлемой составляющей любой экосистемы, формируя качество как основных природных сред, так и качество функционирования макробиоты. В одних случаях они могут способствовать лучшему развитию микробов, в других- подавлять их жизнедеятельность. Микробы приспосабливаются к всевозможным условиям жизни за счет быстрой смены поколений и передают по наследству признаки, которые они закрепили.
Контакт человекa с микроорганизмами в воздухе наблюдается на протяжении всей жизни, и оснований для внимания данному вопросу много. Многочисленные бактериологические анализы воздуха установили нахождение микроорганизмов, как в атмосферном воздухе, так и в воздухе закрытых помещений. Учитывая этот факт, влиянию микроорганизмов мы подвергаемся на улице, в школе и общественных местах, а взаимосвязь между чистотой воздуха и здоровьем человека очевидна.
Большую часть времени учащиеся находятся в школе, в которой создаются благоприятные условия для нормальной работоспособности в течение всего дня. Одним из важных условий является воздух в классных помещениях. От состава, которого, зависит не только здоровье, но и успеваемость. Поэтому, чтобы учащиеся меньше болели, воздух должен меньше содержать микроорганизмов.
Микробиологический анализ воздуха проводят с целью изучения условий воздушной среды и разработки комплекса гигиенических мероприятий, которые направлены на создание оптимальных условий по предупреждению воздушно-капельных инфекций.
Цель и задачи исследования.
Контакт человека с микроорганизмами в воздухе наблюдается на протяжении всей жизни, и оснований для внимания к данному вопросу много. Микрофлора обнаруженных организмов очень разнообразна, а воздух является для них естественным путем распространения.
Цель: исследование и сравнительная количественная характеристика микрофлоры воздуха в классах: истории, биологии и физики. Для осуществления цели выполнили следующие задачи:
Изучитьнаучные источники по микробиологическим исследованиям.
Изучить особенности развития микроорганизмов в воздухе.
Провести исследование воздуха в трех классах.
Провести анализ полученныхрезультатов.
Разработать меры по улучшению состояния воздуха в классных комнатах.
Основная часть
Микрофлора воздуха
Воздух необходим человеку для дыхания. Он играет большую роль в теплообменных процессах организма. Неблагоприятные изменения воздуха могут вызвать значительные нарушения в организме: перегревание или переохлаждение тела, снижение работоспособности, возникновение инфекционных и других заболеваний. Влияние воздушной среды происходит через действие климатических и погодных факторов, которые могут оказывать и косвенное воздействие на человека, изменяя гигиенические свойства жилищ, одежды, почвы и др.
В закрытых помещениях воздух постоянно загрязняется и изменяет свои свойства, поэтому возникает необходимость в его санитарной охране от загрязнения и постоянном санитарном контроле его свойств. Важное гигиеническое значение имеет состояние воздушной среды при мышечной деятельности, в том числе и при занятиях физическими упражнениями, что связано с увеличением легочной вентиляции, большим теплообразованием.
Развитие микроорганизмов в природе определяется его биологическими способностями к адаптации, устойчивости к факторам внешней среды.
Физико-химические факторы, характеризующие условия среды обитания организмов, разнообразны. К ним относятся температура, влажность, солнечный свет, кислотность.Физики-химические условия обитания организмов в природе меняются в широких пределах. Повсеместно распространенные условия часто называют «обычными», или«нормальными»,акрайниезначенияфакторов,отличныеотповсеместнораспространенных,«экстремальными».
Физиологическая активность микроорганизмов в значительной степени устанавливается температурой окружающей среды. У каждого микроорганизма есть своя минимальная, оптимальная и максимальная температура роста. Минимальные пределы роста ограничены процессом застывания мембраны, а верхние пределы денатурацией молекул. К местам обитания бактерий с низкой температурой относятся Арктика, Антарктика, глубины океанов. К местам с высокой температурой относятся гейзеры, вулканические источники. Многие из земных организмов имеют низший температурный предел 0оС. В таблице 1 показано подразделение микроорганизмов по отношению к температуре.
Таблица 1. Группы микроорганизмов с разными температурными пределами роста.
|
Группа |
Температура роста, оС |
||
|
минимальная |
оптимальная |
максимальная |
|
|
Психрофилы |
-36 |
< +20 |
+25 |
|
Мезофилы |
+15 |
+25 – +37 |
+40 |
|
Термофилы |
+40 |
+55 – +65 |
+70 – +80 |
|
Экстремальныетермофилы |
+60 |
+75 – +85 |
+90 |
|
Гипертермофилы |
+70 |
+80 – +90 |
+113 – +121 |
Влияние загрязнённого воздуха на здоровье населения
Естественное загрязнение атмосферного воздуха незначительно по сравнению с его искусственным загрязнением, которое с каждым годом увеличивается. Под атмосферными загрязнениями мы понимаем примеси к атмосферному воздуху, которые образуются не в результате стихийных природных процессов, а вследствие деятельности человека.
Основными токсичными веществами, которые постоянно обнаруживаются в атмосферном воздухе промышленных городов, являются оксиды серы, азота, углерода, оксиданты и пыль разного состава. Кроме указанных соединений, в атмосферном воздухе имеются высокотоксичные соединения, образующиеся в результате химической или фотохимической трансформации токсичные вещества.
Ведущую роль в загрязнении атмосферного воздуха играют крупные теплоэлектростанции и электростанции, работающие на низкосортном пылевидном топливе. Их выбросы составляют до 27% всех выбросов в атмосферу.
По объему выбросов далее следуют предприятия черной и цветной металлургии (24 и 10% всех выбросов). В результате сжигания топлива в воздух выбрасываются летучая зола, сажа, различные газообразные продукты.
На долю автотранспорта приходится более 70% от всей суммы загрязнителей воздушной среды городов. Выхлопные газы автотранспорта содержат оксид углерода, озон, оксиданты. С целью уменьшения загрязнения атмосферного воздуха предлагается перевод автопарка на газ, использование нетоксичных антидетонаторов, различных присадок к топливу, изменение системы зажигания.
Кроме того, концентрации оксида углерода в атмосферном воздухе крупных городов зависят от интенсивности движения, ширины улиц, озеленения, планировки города и т.д. Наиболее высокие его концентрации отмечаются при автомобильных пробках. На тихих улицах содержание оксидов углерода в воздухе в 5-10 раз ниже, чем в воздухе оживленных автомагистралей. Из года в год увеличиваются выбросы в атмосферный воздух за счет железнодорожного и морского транспорта. Снижение этого загрязнения возможно с переводом транспорта на электрическую тягу.
Загрязнение атмосферного воздуха промышленных городов оказывает многообразное вредное воздействие на население, что приводит к ухудшению здоровья и снижению работоспособности, а также наносит экономический ущерб в результате потери ценного сырья в виде отходов.
Малые концентрации токсичных веществ атмосферного воздуха способствуют развитию у населения хронических отравлений. Симптомы отравления часто бывают маловыраженными, субъективные жалобы не определены. Часто хроническое воздействие веществ приводит к снижению защитных сил организма, что проявляется в повышении общей заболеваемости, возрастании числа хронических неспецифических заболеваний бронхолегочной системы, отягощении течения сердечно-сосудистых заболеваний.
Методика определения микроорганизмов в воздухе.
Для определения количественной характеристики микрофлоры воздушной среды классных комнат используется методика по подготовке и проведении микробиологического анализа (1).
Для проведения исследования использовалось следующее оборудование: Чашки Петри, спиртовка, куриный бульон, агар-агар, электроплита (Рис.11).
Для приготовления питательной среды на электроплитке довели до кипения куриный бульон, после чего добавили агар, постоянно помешивая полученный раствор. После полного растворения агара и загустения раствора, сняли с электроплитки и остудили. Получившуюся остывшую массу разлили по заранее простерилизованным чашкам Петри. Для каждой классной комнаты были взяты 3 чашки Петри (Рис.10). Далее производился посев микроорганизмов в кабинетах: истории, биологии и физики до занятий, после трех уроков и в конце учебного дня. Посев проводился путем открывания чашек Петри на 30 секунд. Чашки Петри помещались в теплое место (около батарей) на 1-2 дня.
Заключение
2.1. Анализ результатов
В результате исследования в чашках Петри в кабинетах истории и физики после посева до занятий наблюдалось большое количество микроорганизмов, чем в кабинете биологии.
Рис.1. Микроорганизмы в кабинете физики до занятий
Рис. 2. Микроорганизмы в кабинете истории до занятий.
Меньше микроорганизмов обнаружилось до занятий в кабинете биологии.
Рис.3. Микроорганизмы в кабинете биологии до занятий.
Исходя из опыта, мы видим, что за ночь в закрытых помещениях накопились микроорганизмы, так как это для них благоприятная среда для размножения, и в чашках Петри под номером 1 это отчетливо видно.
После трех уроков занятий и проветриваний, количество микроорганизмов уменьшается во всех трех кабинетах.
Рис.4. Микроорганизмы в кабинете физики после третьего урока
Рис.5. Микроорганизмы в кабинете истории после третьего урока
Рис.6. Микроорганизмы в кабинете биологии после третьего урока
В течение дня, после проветривания кабинетов, количество микроорганизмов начинает уменьшаться, и в конце дня они снижаются до минимума.
Рис.7. Микроорганизмы в кабинете физики в конце учебного дня.
Рис.8. Микроорганизмы в кабинете истории в конце учебного дня.
Рис. 9. Микроорганизмы в кабинете биологии в конце учебного дня.
Исследование кабинета биологии показало, что микроорганизмов меньше по сравнению с другими кабинетами. Мы считаем, что это связано с декоративными растениями, произрастающими в помещении кабинета. Это очередной раз доказывает, что значение растений очень велико. Ведь именно они выполняют функцию биологического фильтра.
2.2. Методы очищения воздуха от микробов
Согласно проведенным исследованиям, воздух в кабинетах в разное время суток содержат разное количество микроорганизмов. Это связано с наличием в воздухе, помимо микробов, вирусов, плесени и спор грибков, пыли.
Для очистки воздуха от бактерий можно применять различные методы, но в первую очередь необходимо избавиться от грязи и пыли – именно с ними микроорганизмы попадают в воздух. Пыль на организм человека воздействует как сильный аллерген; при малейшем движении воздух она перемещается с места на место, а вместе с ней и микроорганизмы.
Самый надежный способ избавиться от пыли и содержащихся в ней микроорганизмов – провести влажную уборку с применением дезинфицирующих средств. Причем эту процедуру необходимо проводить регулярно.
Действенным методом очистки воздуха от пыли и бактерий является проветривание помещения. Наиболее эффективно его проводить рано утром и поздно вечером.
Одним из методов является применение воздухоочистителей. Эти приборы предназначены для очистки воздуха от примесей, загрязняющих воздух.
Значение зеленых насаждений при очистке воздуха невозможно переоценить – растения осаждают пыль, а выделяемые ими фитонциды убивают микробов.
Комнатные растения выполняют функцию биологического фильтра – поглощают вредные вещества из воздуха, собирают пыль на листьях, увлажняют воздух, выделяют кислород и фитонциды, убивающие патогенные микроорганизмы.
2.3.Вывод
В результате исследовательской работы были изучены особенности развития микроорганизмов в воздухе. Физико-химические факторы, характеризующие условия среды обитания организмов, разнообразны. К ним относятся температура, влажность, солнечный свет, кислотность, которые меняются в широких пределах. Было проведено исследование количественного состава микроорганизмов в воздухе трех кабинетов. На основе исследования пришли к выводу, что при температуре + 25 С в замкнутом пространстве микроорганизмы быстро размножаются. После влажной уборки и проветривания количество микроорганизмов в кабинетах уменьшается. Исходя из результатов исследовательской работы, разработали меры очищения воздуха от микроорганизмов:
В кабинетах больше разместить комнатных растений.
Дежурным приходить за 20 минут до занятий и проветривать классные комнаты.
Ежедневно утром и после занятий проводить влажную уборку.
3.Список используемой литературы
Вифлеемская В.А. Основы микробиологических исследований: научная лит-ра., ГИСИ им. В.П. Чкалова, 1990. — 43с.
Красникова Л.В.Микробиология: Учебное пособие / — СПб. : Троицкий мост,2012.— 296 с.
ЛысакВ.В.Микробиология.[Учебноепособие]—Минск:БГУ,2007.—с.426
http://vmede.org/sait/?page=3&id=Gigiena_fiz_bikov_2010&menu=Gigiena_fiz_bikov_2010%5C
https://studfiles.net/preview/4693550/page:5/
Приложение
Рис.10.Подготовка к приготовлению питательной среды
Рис.11.Питательная среда
Рис.12.Стерилизация Чашек Петри
Рис.13.Распределение питательной среды Рис.14.Обёртывание питательной среды