III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ИССЛЕДОВАНИЕ БАКТЕРИАЛЬНОЙ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ МИКРОФЛОРЫ ВОЗДУХА В НЕКОТОРЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ МБОУ «СОШ №4 Г. ОСЫ»
Кусаматова Э.А.
Автор работы награжден дипломом победителя второй степени
Диплом школьника      Диплом руководителя
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Научно-исследователҗская работа

Исследование бактериальной загрязненности

микрофлоры воздуха в некоторых помещениях МБОУ «СОШ №4 г. Осы»

Выполнила:

Кусаматова Элина Альфизовна,

Учащаяся 8 класса

Муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения

«Средней общеобразовательной школы№ 4 г. Осы»

Руководитель:

Соколова Екатерина Михайловна, учитель биологии МБОУ «СОШ №4 г.Осы»

Оглавление

Введение 3

Глава 1. Изучение микрофлоры воздуха 5

1.1 Микрофлора воздуха закрытых помещений 5

1.2. Общая характеристика бактерий 6

1.3. Методы микробиологических исследований качественного и количественного состава бактерий в воздухе 7

Глава 2. Определение общей бактериальной обсемененности воздуха различных помещений школы. 9

2.1. Подготовка питательной среды 9

2.2. Отбор проб воздуха в помещениях школы аспирационным методом 10

2.3. Количественный и качественный анализ бактериальной флоры в воздухе помещений школы 11

2.4 Рекомендации по созданию оптимальных условий и предупреждению воздушно-капельных инфекций 16

Заключение 17

Список используемой литературы 19

Приложение 1 20

Введение

Бактерии – обширная группа микроорганизмов. Бактерии, с одной стороны, являются примитивными, но с другой стороны – развитыми организмами. Бактерии обитают во всех средах жизни – и в наземно - воздушной, и в водной, и в почвенной, и на испортившихся продуктах, как снаружи живых существ, так и внутри.

Воздух является средой, содержащей большое количество бактерий. В отличие от почвы и воды, где бактерии обитают, при помощи воздуха они только расселяются. Бактериологические анализы воздуха установили нахождение бактерий в атмосферном воздухе и в воздухе закрытых помещений.

В воздухе закрытых помещений бактерий больше, особенно при скоплении людей. В воздухе закрытых помещений количество микроорганизмов зимой больше, чем летом[5]. Бактерии способны ухудшать санитарные условия жизни людей и причинять вред здоровью. Поэтому, проблема заключается в том, что наличие в воздушной среде школы большого количества бактерий увеличивает риск возникновения заболеваний, передающихся воздушно – капельным путем у школьников.

Актуальность данного исследования состоит в том, что оно поможет выявить соответствие норме качество воздушной среды школы и предложить рекомендации по профилактике заболеваний, передающихся воздушно – капельным путем.

Объект: воздушная среда в некоторых помещениях школы.

Предмет: количественный и качественный состав бактериальной флоры, находящийся в воздушной среде школы.

Цель: исследование бактериальной загрязненности воздуха в различных помещениях МБОУ «СОШ №4 г. Осы».

Задачи:

  1. изучить научную литературу;

  2. провести отбор проб воздуха в некоторых помещениях школы;

  3. провести количественный и качественный анализ проб воздуха;

  4. сделать выводы и дать рекомендации по созданию оптимальных условий и предупреждению воздушно-капельных инфекций.

Методы: наблюдение, сравнение, эксперимент, измерение, изучение литературы.

Гипотеза: предполагается, что воздух помещений школы не соответствует нормам и является загрязненным.

Глава 1. Изучение микрофлоры воздуха 1.1 Микрофлора воздуха закрытых помещений

Микрофлора воздуха закрытых помещений более однообразна и относительно стабильна по сравнению с открытым воздухом. 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 — больные люди или 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 снижают обсеменённость воздуха в 30 раз. Самоочищения воздуха закрытых помещений не происходит [6].

1.2. Общая характеристика бактерий

Бактерии – хорошо изученная, обширная группа одноклеточных микроорганизмов, широко распространенная в природе.

Бактерии по форме клеток классифицируются: на шаровидные – кокки, палочковидные – бациллы и бактерии, извитые – вибрионы и спириллы. Между группами имеются многочисленные и часто не видные переходы.

Кокки – это патогенные неподвижные бактерии. Кокки - основная форма бактерий. В зависимости от взаимного расположения клеток они образуют видовые группы:

  • Стрептококки напоминают цепочку из шаровидных клеток. Они являются причиной тяжелых заболеваний: скарлатины и ревматоидного артрита.

  • Диплококки располагаются попарно, защищены капсулой овальной формы. Диплококки являются причиной возникновения крупозной пневмонии.

  • Микрококки. Эти бактерии образуют скопления неправильной формы. Часто провоцируют гнойные процессы.

  • Сарцины. Образуют скопления кубической формы. Заболеваний у человека не вызывают.

  • Тетракокки. Образуют скопления из четырех клеток. Патогенных для человека видов мало.

  • Стафилококки. Их клетки распространяются гроздями, похожими на виноградные кисти. Стафилококки способны поражать практически все ткани организма человека. Являются возбудителями гнойных заболеваний.

Палочковидные бактерии составляют обширную группу, к которой относятся возбудители инфекционных заболеваний: сибирской язвы, столбняка, кишечных инфекций.

Спириллы и вибрионы – бактерии извитой формы. Вибрионы - клетки, изгиб которых равен ¼ завитка спирали, имеющие вид запятой. Клетки спирилл имеют несколько завитков. Типичными представителями извитых бактерий являются возбудитель холеры [2].

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

Для изучения различных свойств бактерий в микробиологии используется культивирование. Обнаружение микроорганизмов воздуха проводится с использованием питательных сред, на которых бактерии растут и размножаются в виде колоний [1].

Санитарное состояние воздуха оценивается по общему микробному числу (количеству всех микроорганизмов, обнаруженных в 1 м3 воздуха) и по наличию санитарно-показательных микроорганизмов (гемолитические стрептококки и золотистый стафилококк).

Основными методами, определяющими бактериальную обсемененность воздуха, являются: метод определения общей обсемененности воздуха по Коху и аспирационный метод [5].

Посев методом Коха (седиментационный метод) основан на способности микроорганизмов в силу тяжести и под влиянием движения воздуха вместе с частицами пыли и капельками воды 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 часов для культивирования. Чашки Петри можно размещать в различных помещениях на различных уровнях, учитывая среднее количество бактерий. Следует отметить, что получаемые в этом случае результаты оказываются заниженными, по сравнению с данными, получаемыми при использовании аспирационного метода, в среднем в три раза, так как фракции с частицами менее 100 мкм практически не оседают.

Аспирационный метод основан на принудительном осаждении микроорганизмов из воздуха на поверхность питательной среды или в улавливающую жидкость [4]. Существует большое разнообразие приборов для отбора проб воздуха, одним из таких устройств является аспиратор ПУ-1Б, используемый при исследовании воздуха в закрытых помещениях и имеющийся в лабораториях СЭС.

Принцип работы аспиратора ПУ-1Б: механизм улавливания микрофлоры воздуха основан на “ударно-прибивном” действии струи воздуха, который проходит через многосопловую решетку в крышке при помощи центробежного вентилятора и ударяется о поверхность питательной среды. Во время отбора чашка Петри вращается вместе со столиком, что обеспечивает равномерное распределение микроорганизмов по поверхности среды. Затем воздух выбрасывается в атмосферу через кольцевую щель корпуса. Контроль над объемом отбираемой пробы осуществляется автоматически при помощи электронного счетного устройства, смонтированного на передней панели прибора. Прибор дает возможность, определить микрофлору в 100-125 л воздуха.

Глава 2. Определение общей бактериальной обсемененности воздуха различных помещений школы.

Исследование микрофлоры воздуха включало в себя несколько этапов:

  1. подготовка питательной среды;

  2. отбор проб воздуха в помещениях школы аспирационным методом;

  3. количественный и качественный анализ бактериальной флоры в воздухе помещений школы.

2.1. Подготовка питательной среды

Для эксперимента использовали универсальную плотную питательную среду № 1 ГРМ, предназначенную для культивирования и подсчета общего числа бактерий. Основным веществом среды является агар-агар.

Для приготовления среды рассчитали нужное количество препарата через пропорцию:

42 г = 1000 мл

X г = 300 мл (по 25 мл для каждой чашки Петри)

12, 6 граммов препарата, необходимого для приготовления, размешивали в 300 мл дистиллированной воды, прокипятили до полного расплавления агара, профильтровали через ватно-марлевый фильтр и разлили в стерильные флаконы. Среду охладили до температуры 45-50 °С. Затем, разлили по 25 мл в стерильные чашки Петри, и после застывания питательной среды подсушили в течение 45 мин.

2.2. Отбор проб воздуха в помещениях школы аспирационным методом

В первую очередь определили помещения для исследования. Пробы отбирали в помещениях различного назначения: учебный кабинет (№13), туалет (второй этаж левого крыла школы), коридор 2-ого этажа, столовая, спортивный зал, раздевалка старших классов.

Для определения общей бактериальной обсеменённости воздуха применили аспирационный метод. Для отбора проб использовали аспиратор ПУ– 1Б, предоставленный бактериологической лабораторией Осинской ЦРБ.

В течение одного дня утром, до прихода учеников и после уроков до влажной уборки провели отбор проб воздуха в объеме 100 л в каждом из выбранных помещений. При взятии проб прибором пользовались инструкцией.

После забора воздуха чашки Петри, пронумеровали маркером, закрыли крышками, перевезли в переносном термостатируемом контейнере в клиническую лабораторию Осинской ЦРБ. Чашки Петри поместили в термостат и выдерживали при t 37ºС в течение 48 часов, после чего подсчитали количество колоний бактерий в каждой чашке.

2.3. Количественный и качественный анализ бактериальной флоры в воздухе помещений школы

Подсчет колоний проводили визуально. Так как колоний было очень много, чашки Петри положили на листы бумаги, предварительно разделенные на секторы по 1 см2, подсчитали количество колоний в одном секторе и умножили на количество секторов. Количество неполных секторов делили на два.

Определение общего микробного числа. Расчет количества бактерий, находящихся в 1 м3 проводили по следующей формуле:

где a – количество выросших на чашке колоний;

V – объем пропущенного через прибор воздуха (л);

1000 – искомый объем воздуха (л);

Х – количество микроорганизмов в 1 м3 исследуемого воздуха [5].

Таким образом, после определения общего микробного числа для каждого исследуемого помещения и сравнения его с рекомендуемыми нормами (Табл.1, 2) были получены следующие результаты: утром до уроков воздух помещений школы чище, чем после уроков до влажной уборки; воздух помещений школы не соответствует санитарным нормам, самый чистый воздух в раздевалке утром, самый загрязненный воздух в спортивном зале после уроков (Табл.3.).

Таблица 1

Рекомендуемые критерии для санитарной оценки воздуха жилых помещений (Лерина И.В. и Педенко А.И.)

Оценка воздуха

Число микроорганизмов в 1 м3 воздуха

Летний режим

Зимний режим

Чистый

Менее 1500

Менее 4500

Грязный

Более 2500

Более 7000

Таблица 2

Рекомендуемые гигиенические показатели чистоты воздуха жилых помещений (А.И. Шафир)

Степень чистоты воздуха

Углерода диоксид, %

Окисляемость, мг/м3

Кол-во бактерий в 1 м3

Кол-во гемолитических стрептококков в 1 м3

Чистый

до 0,05

4

до 2000

до 10

Удовлетворительно чистый

от 0,05 до 0,1

6

от 2000 до 4000

от 11 до 40

Слабо загрязненный

от 0,1 до 0,15

10

от 4000

до 7000

от 40 до 120

Сильно загрязненный

> 0,15

20

> 7000

> 120

Для общеобразовательных учреждений, узаконенных нормативов по бактериальной обсеменённости воздуха не существует. Для оценки чистоты воздуха закрытых помещений рекомендуют ориентироваться на местные «нормативы», которые устанавливаются для каждого помещения после его уборки как среднее арифметическое нескольких исследований [3]. Свои нормативы для помещений школы не были установлены, так как на момент проведения эксперимента не знали, что норм для общеобразовательных учреждений не существует, поэтому проанализировав две таблицы с рекомендуемыми нормами чистоты воздуха жилых помещений (Табл.1, 2), проверяли соответствие нормам качество воздушной среды школы по данным обеих таблиц.

Таблица 3

Количество бактерий, содержащихся в 1 м3 воздуха некоторых помещений школы в течение дня

Помещение

Отбор утром до начала уроков (кол-во в 1м3.)

Отбор после уроков до влажной уборки (кол-во в 1 м3.)

Раздевалка

12320

20790

Столовая

20790

25410

Спортивный зал

23100

34650

Коридор

23100

24640

Кабинет

19250

23870

Туалет

20020

20790

Макро- и микроскопическое исследование бактерий из наиболее интересных колоний, выросших в чашках Петри. После подсчета количества бактерий в воздухе, мы провели макро- и микроскопическое исследование бактерий из выросших колоний. Поскольку колоний было много, для исследования мы выбрали только самые интересные колонии. Всего было исследовано 15 колоний бактерий. Для микроскопического исследования делали временный микропрепарат: микробиологической петлей снимали часть колонии бактерий, помещали на предметное стекло в каплю воды и рассматривали при помощи светового микроскопа с увеличением в 800 раз.

При макроскопическом описании рассматриваемых колоний бактерий, выросших на питательной среде, учитывали следующие признаки:

  1. Размер: огромные (> 5 мм), крупные (4-5 мм), средние (2-4 мм), мелкие (1-2 мм), карликовые (< 1 мм);

  2. Цвет: бесцветные, окрашенные;

  3. Прозрачность: прозрачные, непрозрачные, полупрозрачные,

  4. Консистенция: вязкая, слизистая, крошковидная;

  5. Эмульгирование в капле воды: хорошее, плохое [2].

Рассмотрение макро- и микроскопических признаков позволило сделать следующие выводы: из 15 рассмотренных колоний все окрашены, большинство колоний непрозрачные, но встречались полупрозрачные колонии. Встречались колонии разных размеров. У большей части колоний консистенция вязкая, редко можно увидеть колонии со слизистой консистенцией. Эмульгирование в капле воды у 6 колоний хорошее, у 5 колоний плохое, у 4 колоний не проверялось. Из 15 колоний 3 колонии палочек, 1 неопределенная колония и 11 колоний кокков. Таким образом, в воздухе помещений школы содержатся бактерии разных видов. Нельзя исключать того, что бактерии этих колоний могут быть патогенные (Табл.4).

Таблица 4

Описание колоний бактерий, выросших на питательной среде

Колония

размер (мм)

цвет

Прозрач-ность

консистенция

Эмульги-рование в капле воды

Форма клеток

Ярко-желтая

2-4

окр1.

непрозр2.

вязкая

_

кокки

Желтая с коричневой точкой

2-4

окр.

непрозр.

вязкая

хорошее

кокки

бахром-чатая колония

4-5

окр.

п/п3

слизистая

плохое

Не видно

коричневая

1-2

окр.

непрозр.

вязкая

хорошее

кокки

Молочно-белая

4-5

окр.

непрозр.

вязкая

плохое

кокки

колония с ризоидным краем

4-5

окр.

п/п

слизистая

плохое

кокки

Ярко-белая

1-2

окр.

непрозр.

слизистая

плохое

кокки

Колония с ободком

2-4

окр.

непрозр.

вязкая

хорошее

кокки

Серая

1-2

окр.

п/п

слизистая

хорошее

палочки

Серая с матовой поверх-ностью

> 5

окр.

непрозр.

вязкая

хорошее

палочки

Желто-зеленая

4-5

окр.

непрозр.

вязкая

-

палочки

Серая с фестон-чатым краем

> 5

окр.

п/п

вязкая

-

кокки

Грязно-желтая

2-4

окр.

непрозр.

слизистая

плохое

кокки

Бледно-желтая

4-5

окр.

непрозр.

вязкая

-

кокки

Колония

с темным центром

> 5

окр.

непрозр.

вязкая

хорошее

кокки

2.4 Рекомендации по созданию оптимальных условий и предупреждению воздушно-капельных инфекций

Рекомендации для работников школы:

  1. Проводить регулярные влажные уборки с использованием бактерицидных веществ;

  2. проветривать помещения, согласно рекомендуемой продолжительности проветривания учебных помещений (приложение 1);

  3. озеленять помещения школы растениями-антисептиками, так как растения образуют фитонциды, убивающие или подавляющие рост и развитие бактерий.

  4. Поддерживать влажность воздуха в комнатах. Для этого используются специальные увлажнители, развешиваются влажные полотенца, ставятся емкости с водой.

Рекомендации для учащихся школы:

  1. Носить сменную обувь;

  2. Соблюдать личную гигиену;

  3. Носить защитную маску, при общении с больными людьми;

  4. Не контактировать с больными людьми, если есть возможность:

  5. проветривать помещения школы, согласно рекомендуемой продолжительности проветривания учебных помещений (приложение1);

  6. Проходить вакцинацию от заболеваний, передающихся воздушно – капельным путем.

Заключение

В ходе проведенной работы изучены микрофлора воздуха и методы, определяющие обсемененность воздуха. В результате установлено:

  1. Микрофлора воздуха закрытых помещений однородна и постоянна. Самоочищения воздуха закрытых помещений не происходит.

  2. Бактерии – группа одноклеточных микроорганизмов, которая по форме клеток делится на группы. Основными формами бактериальных клеток являются кокки. Среди бактерий встречаются патогенные виды.

  3. Существует два метода, определяющих бактериальную загрязненность воздуха: седиментационный и аспирационный метод. Результаты, получаемые при использовании аспирационного метода, точнее, чем данные, получаемые при использовании седиментационного.

В ходе исследования экспериментально доказано, что:

  1. Воздух помещений школы не соответствует рекомендуемым нормам для санитарной оценки воздуха; утром до уроков воздух помещений школы чище, чем после уроков до влажной уборки; самый чистый воздух в раздевалке утром (из-за небольшого размера помещения); самый грязный воздух в спортивном зале после уроков (из-за сложно доступных для уборки мест, большой площади помещения).

  2. Рассмотрение макро- и микроскопических признаков колоний бактерий показало, что все рассмотренные колонии обладают разными признаками. Таким образом, в воздухе помещений школы содержатся бактерии разных видов.

  3. Определение общей бактериальной загрязненности воздуха предполагало только определение общего числа бактерий, поэтому по результатам исследования нельзя однозначно судить о присутствии в воздухе помещений школы патогенных бактерий. Однако высокое микробное число свидетельствует об общей бактериологической загрязненности воздуха помещений школы и о высокой вероятности наличия патогенных бактерий.

Список используемой литературы
  1. Алешукина А.В. Медицинская микробиология: учебное пособие. – Ростов н/Д: Феникс, 2003. – 480с.

  2. Аносов Н. Р. Микробиология – 4 изд., перераб. и доп. – М.: Колос, Колос – Пресс 2002. – 352с.

  3. Кондакова Г.В. Санитарная микробиология: Текст лекций/ Г.В. Кондакова; Яросл. гос. ун-т. – Ярославль: ЯрГУ, 2005. – 84с.

  4. Кустова Н. А. Лабораторный практикум по микробиологии. - М.: МГУИЭ, 2006. - 210 с.

  5. Микроорганизмы воздуха: учеб.-метод. пособие / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Биол.-технолог. фак.; сост.: Л.А. Литвина, И.Ю. Анфилофьева. – Новосибирск, 2016. – 27 с.

  6. Шильникова В. К. Микробиология: учебное пособие для ссузов /В. К. Шильникова, А. А. Ванькова, Г. В. Годова. - M.: Дрофа, 2006. – 268с.

Приложение 1

1 - окрашенная;

2 - непрозрачная;

3 - полупрозрачная