Работа заняла первое место в школьной научно-практической конференции "Шаг в будущее", участник районной экологической конференции.
Вложение | Размер |
---|---|
Исследовательская работа | 195.58 КБ |
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
Средняя общеобразовательная школа №1
Владимирская область г. Гороховец
Учебно – исследовательская работа по теме:
« Оценка микрофлоры учебных и
жилых помещений»
Автор: Староверова Олеся Валерьевна
Учащаяся 11 класса
Руководитель: Надеина Елена
Александровна, учитель биологии
2013 год.
Введение
Неоспоримо, что только здоровый человек, с хорошим самочувствием, способен активно жить, успешно работать и преодолевать трудности. Здоровье человека напрямую зависит от экологического состояния помещений, ведь именно в помещениях мы проводим около 2/3 своей жизни. Воздух, в том числе его микрофлора, является одним из основных объектов исследования при подготовке характеристики экологического состояния учебного кабинета, квартиры или офиса. Атмосферный воздух городов постоянно обогащается разнообразной микрофлорой, поступающей в него из почвы, загрязненных улиц, водоемов. Источником воздушной патогенной флоры служат больные люди и животные. При кашле и чихании они наполняют воздух мельчайшими капельками, в которых находятся бактерии и вирусы. В организм человека за сутки попадает около 1 млрд. микробов. Повышенное микробное число в воздухе помещения указывает на присутствие в нем больного человека. Кроме того, микробиологическое загрязнение воздуха часто не зависит от наличия в помещении больных: наличие протечки, повышенная влажность, низкая освещённость, большое скопление людей создают условия для роста грибов и других микроорганизмов. Микрофлора воздуха зависит от микрофлоры почвы или воды, над которыми расположены слои воздуха. В почве и воде микробы могут размножаться, в воздухе же они не размножаются, а только некоторое время сохраняются. Поднятые в воздух пылью они или оседают с каплями обратно на поверхность земли, или погибают в воздухе от недостатка питания и от действия ультрафиолетовых лучей. Поэтому микрофлора воздуха менее обильна и разнообразна, чем микрофлора воды и почвы. Наибольшее количество микробов содержит воздух промышленных городов. Воздух сельских мест гораздо чище. Микрофлора воздуха отличается тем, что содержит много пигментированных, а также спороносных бактерий, как более устойчивых к ультрафиолетовым лучам (сарцины, стафилококки, сенная палочка и другие). Весьма богат микробами воздух в закрытых помещениях, особенно в кинотеатрах, вокзалах, школах и других. Вместе с безвредными сапрофитами в воздухе, особенно закрытых помещений, могут находиться и болезнетворные микробы: туберкулезная палочка, стрептококки, стафилококки, возбудители гриппа, коклюша и так далее. Гриппом, корью, коклюшем заражаются исключительно капельно-воздушным путем. При кашле, чихании выбрасываются в воздух мельчайшие капельки-аэрозоли, содержащие возбудителей заболеваний, которые вдыхают другие люди и, заразившись, заболевают. Данная тема работы заинтересовала меня в этом учебном году. Исследования проводились на базе школы, в которой я учусь, непосредственно в учебных кабинетах, а также жилых помещениях (моей квартиры и жилых помещений одноклассников). Работа проводилась с сентября по октябрь 2013 года.
Цель работы: провести статистическую обработку полученных данных и выявить факторы, влияющие на микробную обсеменённость жилых и учебных помещений.
Задачи:
1. Изучить наиболее часто встречающиеся виды микроорганизмов в закрытых помещениях, выявить факторы, влияющие на микробиологическую обсемененность.
2.Определить и сравнить количество микроорганизмов (КОЕ в м³ воздуха) в различных условиях проживания и пребывания людей (учебный кабинет, квартира, частный дом).
3.Сравнить количество микроорганизмов (КОЕ в м³ воздуха) в учебных кабинетах и жилых помещений на различных этажах, в комнатах с окнами, выходящими на разные стороны света и в различное время суток.
Исследовательская часть:
Микрофлора воздуха закрытых помещений более однообразна и относительно стабильна, по сравнению с открытыми пространствами. 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 — бактерионосители. Уровень микробного загрязнения зависит главным образом от плотности заселения, активности движения людей в помещении, 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 снижает обсеменённость воздуха в 30 раз (по сравнению с контрольными помещениями). Самоочищения воздуха закрытых помещений не происходит. Микроорганизмы в воздухе находятся в состоянии аэрозоля. Выделяют три основные фазы бактериального аэрозоля:
А) капельная, или крупноядерная фаза состоит из бактериальных клеток, окружённых водно-солевой оболочкой. Диаметр частиц около 0,1 мм и более. Частицы оседают довольно быстро: длительность пребывания в воздухе составляет несколько секунд, а скорость перемещения — в среднем 30 см/с.
Б) мелкоядерная фаза образуется при высыхании частиц первой фазы и состоит из бактериальных клеток, сохранивших только химически связанную воду на своей поверхности и свободную воду внутри клеток. В этой фазе частицы имеют наименьшие размеры, легко перемещаются потоками воздуха, длительное время находятся в нём во взвешенном состоянии. Это наиболее устойчивая фаза, так как диаметр большинства частиц не превышает 0,05 мм, а скорость оседания частиц составляет, в среднем, 0,013 см/с. При этом скорость их передвижения превышает 30 см/с, поэтому они могут рассеиваться на большие расстояния. Эта фаза представляет наибольшую эпидемиологическую опасность, так как в её составе распространяется большинство возбудителей воздушно-капельных инфекций, особенно малоустойчивых к внешним воздействиям (например, возбудитель коклюша).
В) фаза «бактериальной пыли». Из первых двух фаз бактерии могут переходить в состав более крупных частиц, оседающих в виде пыли на различных предметах, образуя так называемую «бактериальную пыль». Её важное свойство — способность легко перемещаться под воздействием даже малых токов воздуха. Размер частиц варьирует от 0,01 до 1 мм. В зависимости от размера частиц и скорости воздушных течений, скорость их перемещения находится в пределах 0,5-30 см/с. Вследствие длительного пребывания во взвешенном состоянии и способности частиц проникать в дистальные отделы лёгких, мелкодисперсная «бактериальная пыль также представляет эпидемиологическую опасность. Эта фаза бактериального аэрозоля преобладает в воздухе жилых помещений и с ней рассеиваются патогенные микроорганизмы, устойчивые к высушиванию (микобактерии, клостридии, стафилококки, стрептококки, грибы).
Нужно различать воздух открытых пространств (он относительно чист, так как сказывается действие солнечных лучей, высушивания и других факторов) и воздух закрытых помещений существенно отличаются друг от друга. В последних факторы самоочищения действуют слабее, поэтому и загрязненность может быть значительно больше. В воздухе закрытых помещений, особенно если они плохо проветриваются, накапливается микрофлора, выделяемая через дыхательные пути человека. Патогенные микроорганизмы попадают в воздух из мокроты и слюны при кашле, разговоре и чихании. Даже здоровый человек при каждом акте чихания выделяет в воздух 10 000-20 000 микробных тел, а больной — иногда во много раз больше.
Перед непосредственным проведением экспериментальной работы и я провела литературное знакомство с разнообразными формами микроорганизмов встречающихся в закрытых помещениях. Вот некоторые из них:
Стафилококки. В этой обширной группе микроорганизмов встречаются как сапрофиты, обитающие в окружающей среде, так и патогенные виды. Стафилококки — это небольшие круглые клетки, после деления располагаются в мазках одиночно, парами или в виде гроздьев винограда. Стафилококки являются нормальными обитателями кожи и слизистых оболочек человека. Всего известно 30 видов этих микроорганизмов. Типовой патогенный вид — золотистый стафилококк. Известно более 100 клинических форм проявлений стафилококковых инфекций. Стафилококки способны поражать практически любые ткани и органы. Среди патогенных микроорганизмов стафилококки наиболее устойчивы в окружающей среде. Они хорошо переносят высушивание, замораживание. Прямой солнечный свет убивает стафилококки в течение нескольких часов.
Стрептококки. Этот род представлен более 20 видами бактерий, среди которых встречаются как патогенные, так представители нормальной микрофлоры человека. Стрептококки — это мелкие шаровидные клетки, в мазках располагаются парами или цепочками. В окружающей среде — в пыли, на различных предметах сохраняются долго. Основным механизмом передачи стрептококковой инфекции является контактно-бытовой. Также возбудители могут передаваться воздушно-капельным путём. Стрептококки вызывают у человека многие болезни: скарлатину (заражение происходит воздушно-капельным путём, характеризуется появление высыпаний на шее и верхней части грудной клетки), ангину, ревматизм и др.
Кишечные палочки - грамотрицательные палочковидные бактерии, принадлежат к семейству Enterobacteriaceae, род Escherichia (эшерихия), короткие (длина 1-3 мкм, ширина – 0,5-0,8 мкм), полиморфные подвижные и неподвижные, спор не образуют. В организме человека E.coli подавляет рост патогенных бактерий и синтезирует некоторые витамины. Существуют разновидности E.coli, которые способны вызывать у человека острые кишечные заболевания. Инфицирующая доза сильно зависит от типа патогенной кишечной палочки (так для энтеротоксигенной E.coli эта величина может составлять от 100 миллионов до 10 миллиардов бактерий, в то время как для энтероинвазивной и, предположительно, энтерогемморагической E.coli - всего 10 организмов, как и у Shigella). В наибольшей степени восприимчивы к заболеванию дети раннего возраста, пожилые и ослабленные люди. У взрослых заболевание, вызванное E.coli, напоминает по течению и клиническим симптомам острую дизентерию. Протекает чаще в стертой и легкой формах, реже (15-20%) встречается среднетяжелая и тяжелая (3%) формы.
Коринебактерии - бактерии овальной и булавовидной формы. В группу коринеформных бактерий входят условно-патогенные представители нормальной микрофлоры; патогенные для человека, но относительно маловирулентные бактерии; а также бактерии, патогенные для животных. За последние годы инфекции, вызываемые этими бактериями, стали встречаться значительно чаще. Помимо плеоморфизма для представителей этого рода характерно «защелкивание» клеток при их делении. Оно происходит из-за того, что соединяющая дочерние клетки перегородка расслаивается на разных сторонах с разной скоростью, так что клетки внезапно оказываются под углом друг к другу. Наряду с этим наблюдается и множественное деление клеток, при котором из одной длинной палочки получается много коротких. Corynebacterium diphtheriae - возбудитель дифтерии. В физиологическом отношении эта бактерия - нетипичный представитель группы: она живет в микроаэробных и анаэробных условиях, тогда как большинство коринебактерий - аэробы. Она поражает полость зева и миндалины; патогенность ее обусловлена выделением экзотоксина, циркулирующего в крови и воздействующего на сердечную мышцу, почки и нервы.
Микроорганизмы рода Кандида входят в состав нормальной микрофлоры рта, влагалища и толстой кишки большинства здоровых людей. Заболевание обусловлено не просто наличием грибов рода Candida, а их размножением в большом количестве, и/или попаданием более патогенных штаммов гриба. Чаще всего кандидоз возникает при снижении общего и местного иммунитета. Дрожжеподобные грибы вида C.albicans одноклеточные микроорганизмы овальной или круглой формы. Образуют псевдомицелий (нити из удлинённых клеток), бластоспоры (клетки почки, сидящие на перетяжках псевдомицелия) и некоторые хламидоспоры — споры с двойной оболочкой. Главными признаками грибов рода Candida являются следующие: наличие псевдомицелия и отсутствие аскоспор (спор в сумках внутри клеток).
Микобактерии туберкулёза. Микобактерии туберкулёза были открыты Р. Кохом в 1882 г. По сравнению с другими неспорообразующими палочками микобактерии туберкулёза очень устойчивы во внешней среде. В проточной воде они могут сохраняться до 1 года, в почве и навозе — 6 мес., на различных предметах — до 3 мес. Микобактерии чувствительны к солнечному свету. Заболевание туберкулёзом распространено повсеместно. Источником инфекции является больной человек. Ежегодно от туберкулёза умирают 3 млн. человек. Туберкулёз характеризуется многообразием клинических форм. Профилактика туберкулёза обеспечивается путём ранней диагностики, своевременного выявления больных и их диспансеризации.
Возбудители дифтерии — это прямые или слегка изогнутые палочки. Спор не образуют, жгутиков не имеют, имеют микрокапсулу. Возбудители дифтерии достаточно устойчивы к различным факторам внешней среды. При комнатной температуре на различных предметах могут сохраняться от1 до 2 месяцев. Наиболее восприимчивы к дифтерии дети от 1 до 7 лет. Заболевания начинается с повышения температуры тела, боли при глотании, появлении плёнки на миндалинах. Профилактика обеспечивается путём ранней диагностики, своевременного выявления больных и их госпитализации, а также прививки.
Коклюш. Возбудители коклюша — мелкие палочки овальной формы. Во внешней среде не устойчивы. На солнечном свету погибают через час. Заражение коклюшем происходит через дыхательные пути. При коклюше у больного появляются приступы спазматического кашля, доводящего до рвоты, посинения, остановки дыхания. Таких приступов может быть 5–40 в сутки.
Методика исследования:
1.Седиментационный метод (чашечный метод). Основан на оседании бактериальных частиц и капель под влиянием силы тяжести на поверхности питательной среды открытых чашек Петри. Их устанавливают в точках отбора на горизонтальной поверхности. Для определения общей микробной обсемененности воздуха чашки Петри с МПА оставляют открытыми на 5-10-15 мин в зависимости от предполагаемого бактериального загрязнения. Для выявления санитарно-показательных микроорганизмов экспозиция чашек с элективными средами увеличивается до 30-60 мин. Инкубацию посевов проводят при 37 ° 24 ч, затем чашки Петри оставляют при комнатной температуре на 48 ч для образования пигмента пигментообразующими бактериями. Для определения микробного числа подсчитывают колонии выросшие на чашках Петри (площадь поверхности среды в чашке равна 75 см 2 ) и расчет ведут по правилу В.Л. Омелянского: на поверхность площадью 100 см 2 за 5 мин оседает такое количество микробов, которое содержится в 10 л воздуха.
А х 100 х 100
Х = ————————
75 см 2
Х - количество микробов в 1 м 3; А - количество колоний на среде в чашке Петри.
Расчёт числа микробов в 1 м3 воздуха по Омелянскому.
Диаметр чашки | Площадь чашки | Множитель расчета числа микробов в 1 м3 воздуха |
10 см | 75 см2 | 60 |
Чашечный метод является наиболее простым методом для изучения микрофлоры воздуха, хотя не обладает большой точностью. Если применять чашки одного диаметра при одном сроке экспозиции, то этот метод может быть использован для получения сравнительных данных по бактериальному загрязнению воздуха.
2. Отбор проб воздуха проводился по методу Коха (метод оседания). Пробы воздуха были взяты в 10 разных помещениях. При взятии проб воздуха учитывалось: условия проживания и нахождения (учебный кабинет, квартира, общежитие, частный дом), время года, время суток, характер освещённости (окно выходит на север, юг, запад, восток). В домашних условиях был изготовлен МПА.
Мясопептонный агар (МПА) – среда искусственная, твёрдая, общего назначения. Представляет собой плотную студнеобразную массу. Эта питательная среда широко применяется в лабораторной практике для выращивания микроорганизмов. Для её приготовления используют сухой агар-агар - полисахарид с низким содержанием азотистых веществ и не представляющий питательной ценности для микроорганизмов. Это отличное гелеобразующее вещество – обладает способностью набухать и растворяться при нагревании, а после застывания образовывать плотную студенистую массу. Для приготовления этой среды к 1 л МПБ добавляют 15-20 г агар-агара. Замачивают несколько часов для набухания агара, кипятят на слабом огне до полного его растворения, после этого доводят объём жидкости до первоначального водой, фильтруют через марлевый фильтр, смоченный предварительно горячей водой. Среду в горячем виде разливают в стеклянные колбы и стерилизуют при 100 ºС, 15 минут . Готовый МПА имеет точку плавления 96-100 С и температуру застывания около 40 ºС, т. е. при комнатной температуре он всегда представляет собой твердую питательную среду. Используют для количественного анализа микрофлоры воздуха и почвы.
Чашки Петри с мясо-пептонным агаром мы устанавливали на высоте 1 м от пола и оставляли открытыми на 5-15 минут. По окончанию экспозиции чашки Петри закрывали и помещали в постоянно теплое место при Т=+37ºС на 24 часа, а затем при комнатой tº С выдерживали ещё сутки. На 3-и сутки подсчитывали колонии. Известно, что на площадь в 100 см² за 5 минут осаждается примерно столько бактерий, сколько содержится в 10 л воздуха, зная площадь чашки Петри, можно подсчитать количество бактерий в 1 м³ воздуха.
При статистической обработке результатов учитывали среднее значение и погрешность отметки среднего значения.
Результаты исследования:
Фактор № 1. Условия проживания и нахождения
Условия проживания | Количество помещений (N) | Среднее арифметическое (М) | Ошибка средней арифметической (м) |
Общежитие | 1 | 3995 КОЕ/м³ | 1557 КОЕ/м³ |
Частный дом | 1 | 5668 КОЕ/м³ | 2535 КОЕ/м³ |
Квартира Учебный кабинет | 1 7 | 1727 КОЕ/м³ 4195 КОЕ/м³ | 463 КОЕ/м³ |
В частных домах количество микроорганизмов( КОЕ в м³) воздуха больше, чем в квартирах и комнатах общежития. Это можно объяснить тем, что помещения частного дома ближе расположены к почве, источнику микрофлоры воздуха. В частных домах обычно больше домашних животных и они не ограничены в доступе на улицу. Кроме того в частных домах часто нет горячей воды и возможно влажная уборка проводится хуже, чем в квартирах. Различия между микробной обсеменённостью квартир и общежитий можно объяснить тем, что в общежитиях, как правило, в одной комнате проживает несколько человек.
Фактор № 2. Этажность
Этажность | Количество квартир (N) | Среднее арифметическое (М) | Ошибка средней арифметической (м) |
Нижние этажи (1-3) | 22 | 4901 КОЕ/м³ | 578 КОЕ/м³ |
Средние этажи (4-6) | 16 | 2120 КОЕ/м³ | 586 КОЕ/м³ |
Верхние этажи (7-10) | 7 | 1585 КОЕ/м³ | 898 КОЕ/м³ |
Количество бактерий воздуха на нижних этажах больше, чем ниже этаж, тем больше КОЕ воздуха в помещении. Это объясняется тем, что по мере удаления от источника микрофлоры (почвы, водоёмов), уменьшается количество микроорганизмов. В нижних слоях атмосферы количество бактерий больше, чем в верхних.
Фактор № 3. Естественное освещение
Куда выходят окна | Количество квартир (N) | Среднее арифметическое (М) | Ошибка средней арифметической (м) |
Север | 17 | 4874 КОЕ/м³ | 1702 КОЕ/м³ |
Юг | 9 | 1353 КОЕ/м³ | 574 КОЕ/м³ |
Запад | 8 | 2815 КОЕ/м³ | 1204 КОЕ/м³ |
Восток | 12 | 2780 КОЕ/м³ | 1717 КОЕ/м³ |
В квартирах и помещениях с окнами, выходящими на юг, бактерий в 1 м³ воздуха меньше всего. Ультрафиолетовое излучение губительно для микроорганизмов. На востоке и западе примерно одинаковое количество бактерий. На севере КОЕ больше всего, т. к. меньше света.
Фактор № 4. Время года
Время года | Количество проб (N) | Среднее арифметическое (М) | Ошибка средней арифметической (м) |
осень | 4 | 2840 КОЕ/м³ | 1768 КОЕ/м³ |
зима | 27 | 2728 КОЕ/м³ | 538 КОЕ/м³ |
весна | 16 | 3542 КОЕ/м³ | 1948 КОЕ/м³ |
КОЕ воздуха помещений в разное время года мало отличается.
Фактор № 5. Время суток
Время суток | Количество проб (N) | Среднее арифметическое (М) | Ошибка средней арифметической (м) |
08:00–12:00 | 15 | 4142 КОЕ/м³ | 1847 КОЕ/м³ |
12:00–19:00 | 12 | 2898 КОЕ/м³ | 842 КОЕ/м³ |
19:00–23:00 | 20 | 3533 КОЕ/м³ | 94 КОЕ/м³ |
Бактериальная обсеменённость воздуха выше в утренние часы, днём она снижается. Это объясняется тем, что днём большинство проживающих отсутствует дома, а также тем, что естественный свет губителен для большинства микроорганизмов. В учебных же помещениях наоборот, наибольшее количество микроорганизмов наблюдается днем, т.к именно тогда в школе наибольшая скученность и проходимость людей.
Выводы:
Приложения №1: Диаграммы бактериальной обсемененности
Рисунок 1. Бактериальная обсеменённость воздуха в различных условиях проживания и местонахождения
Рисунок 2. Бактериальная обсеменённость воздуха на разных этажах
Рисунок 3. Бактериальная обсеменённость воздуха в комнатах с разной естественной освещенностью
Рисунок 4. Бактериальная обсеменённость воздуха в разное время года
Рисунок 5. Бактериальная обсеменённость воздуха в разное время суток
Приложение №2:
Определение формы и структуры колоний микроорганизмов
Мост из бумаги для Киры и Вики
Спасибо тебе, дедушка!
Рождественские подарки от Метелицы
Нас с братом в деревню отправили к деду...
Сказка "Дятел, заяц и медведь"