О СПОСОБАХ СНИЖЕНИЯ ЧИСЛЕННОСТИ МИКРООРГАНИЗМОВ В ВОЗДУХЕ И ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ДЛЯ ЭТИХ ЦЕЛЕЙ ЛИМОНА CITRUS LIMON
Автор: Федоров Владимир, Дом детского
и юношеского творчества
Научный руководитель: Иванова Лариса Викторовна
Мурманская область, г. Апатиты
Введение.
Большинство организмов, населяющих биосферу Земли - микроорганизмы, и прежде всего - бактерии. Известно более 3 000 видов бактерий, среди которых встречаются как патогенные, так и непатогенные виды. Бактерии присутствуют в огромном количестве во всех средах обитания: в почве, в воде, в воздухе. Как известно, воздух - неблагоприятная среда для бактерий, но они в нем присутствуют, так как проникают в него из других сред обитания. Наиболее распространены в воздухе представители родов Sarcina, Bacillus, Staphylococcus, а так же споры плесневых грибов, актиномицитов или в редких случаях патогенные бактерии. Большинство микроорганизмов, из числа постоянно присутствующих в воздухе, защищены от пагубного воздействия солнечного света при помощи пигментов, главным образом каротиноидов [1].
Данные о составе микрофлоры воздуха закрытых помещений весьма актуальны, так как в воздухе почти всегда присутствуют условно патогенные микроорганизмы, способные вызвать респираторные заболевания при сильной сенсибилизации организма и прочих сопутствующих условиях. Особо остро проблема бактериального загрязнения воздуха стоит на Севере в людных местах - школах, детских садах, жилых помещениях.
Известно, что проветривание помещения позволяет снизит уровень бактериального загрязнения воздуха, однако из-за долгой холодной зимы на севере такая возможность ограничена. Известно также, что многие комнатные растения из числа тропических видов способны проявлять фитонцидную активность по отношению к разным видам микроорганизмов, снижая их численность в воздухе. Наиболее активно продуцирующими фитонциды являются такие растения, как мирт, лавр, бегониевые, а также цитрусовые [2].
Главная цель данной работы - поиск наиболее эффективного способа очистки воздуха закрытых помещений от микроорганизмов путем изучения влияния фитонцидов различных растений на качественный и количественный состав микрофлоры воздуха.
Работа была начата в 1999 году. На первом этапе исследования воздуха проводились в двух классных комнатах школы, в одной из которых были комнатные растения хлорофитум хохлатый. Для сравнения были выбраны два наиболее распространенных способа очистки воздуха закрытых помещений: проветриванием в течении 10 минутной школьной перемены и комнатными растениями. Исследования воздуха проводилось по методике А.С. Лабинской [3]. Эффективность воздействия этих факторов оценивалась по изменению качественного и количественного состава микрофлоры воздуха.
Обнаруженные в ходе опыта в воздухе микроорганизмы были
представлены тремя формами: палочки, кокки и грибы. Наибольший интерес
представляют кокковидные бактерии и грибы, так как среди первых могут
встречаться условно - патогенные, а
среди вторых - возбудители микозов. Поэтому эти микроорганизмы учитывались как
критерии загрязненности воздуха [4].
При описании результатов опытов автор пользовался общепринятой величиной Колонию Образующая Единица (КОЕ). 1КОЕ = 1 колония = 1 бактериальная клетка (теоретически) [2].
Данные об изменении численности микроорганизмов с течением времени в различных кабинетах представлены на Графиках 1, 2, 3.
Соотношение количества микроорганизмов в классных комнатах с
хлорофитумом хохлатым и без него
График 1
Условные обозначения: 1 - до уроков, 2 - после первого урока, 3 - после проветривания;
кабинет без
хлорофитума, кабинет с
хлорофитумом
График 2
График 3
Таким образом, экспериментальные исследования микрофлоры воздуха закрытых помещений показали, что присутствие хлорофитума хохлатого снижает количество кокковидных бактерий в 1.7 раза, количество спор плесневых грибов - в 19 раз, общее количество микроорганизмов - в среднем в 1.5 раза.
Также было установлено, что проветривание помещений в течении 10 минут незначительно снижает общую численность микроорганизмов и практически не изменяет качественного состава микрофлоры. Следовательно, содержание хлорофитума хохлатого более эффективно для санации воздуха помещения, чем его проветривание.
На втором этапе работы по выбранной теме в июле - августе 2000 года автор провел исследование фитогенного поля лимона Citrus limon, как одного из способов очистки воздуха закрытых помещений. В летний период фитонцидная активность растения максимальна, а данные, полученные из таких экспериментов, наиболее достоверны. Исследования проводились в жилой комнате. Впоследствии в первом этапе работы автором были обнаружены неточности, поэтому на втором этапе была усовершенствована методика исследования и выполнена четырехкратная повторность опытов.
Фитогенное поле миртовых, бегониевых и ряда других растений изучено сотрудниками ЦСБС СО РАН Н.В. Цыбулей и Т.Д. Фершаловой [2]. По их данным наиболее сильным санирующим эффектом по отношению к микроорганизмам воздуха обладает мирт обыкновенный, радиус фитогенного поля которого равняется 5 метрам. В то же время данные о фитогенном поле лимона и группе чувствительных к его фитонцидам микроорганизмов в литературе практически отсутствуют, хотя эти растения известны своими фитонцидными свойствами [5]. Протяженность в помещении фитогенного поля - области распространения фитонцидов в воздухе - изучена недостаточно. Отличительной особенностью его является то, что по мере удаления от растения содержание фитонцидов в определенном объеме воздуха постепенно понижается, при чем скорость снижения их численности, а с ней и повышение количества живых бактерий зависит от летучести фитонцидов.
Выполняя второй этап данной работы, автор поставил перед собой цель изучить фитогенное поле лимона Citrus limon по отношению к представителям родов Bacillus, Staphylococcus, Sarcina и спорам плесневых грибов. На основании полученных данных сделать вывод о целесообразности использования лимона для санации воздуха.
Приступая к работе, автор предполагал, что наиболее устойчивыми к фитонцидам лимона окажутся споры плесневых грибов, так как они обычно отличаются высокой резистентностью к фитонцидам многих растений.
Для точного учета микроорганизмов в определенном объеме воздуха обычно пользуются аппаратом Кротова, однако в данном исследовании он не применим, так как с его помощью нельзя отобрать пробы из строго определенных слоев воздуха. Поэтому автор применил седиментационный метод, который позволяет определить лишь 30 - 60 % микроорганизмов, но отобрать пробы воздуха на строго определенном расстоянии. Низкий процент учета микроорганизмов при таком методе обусловлен тем, что частицы, близкие по размерам к бактериям, практически не оседают из воздуха, если они не сорбированы на поверхности более крупных частиц, например, таких, как пыль. Тем не менее, данные полученные с применением седиментационного метода позволяют проследить изменение численности микроорганизмов по мере удаления от растения.
Оборудование и материалы. Для исследования были использованы: микроскоп, красители для окраски по Граму (фуксин, кристаллический фиолетовый, раствор Люголя , 96% этанол), фильтровальная бумага, иммерсионное масло, бактериологическая петля, пинцет, спиртовая горелка, предметные и покровные стекла, чашки Петри и пробирки с мясо - пептонным агаром (МПА), пробирки с питательной желатиной, 8,9% раствор NaCl, термостат.
Методика исследования.
1. В комнате без лимона объемом 55 м3 были проведены замеры численности микроорганизмов, для чего в комнате были экспозированы чашки Петри с МПА в течении 30 минут в разных углах комнаты на высоте 0.5 метра от пола.
2. Чашки помещались в термостат с температурой +300 С на 4 суток [5].
3. После этого в комнату помещался лимон на 24 часа в возрасте 5 лет с общей площадью листьев 0.92 м2 . В течение всего времени с момента внесения растения не допускалось проветривание комнаты, но перемещения в ней людей не ограничивались.
4. Через 24 часа, в комнате снова были проведены замеры численности микроорганизмов, для чего чашки Петри с МПА были экспозированы в течение 30 минут на расстояниях 1, 2, 3 и 5 метров от растения и на высоте 0.5 метра от пола.
5. Чашки с посевами помещались в термостат с температурой + 300 С на 4 суток.
6. После культивирования в термостате, выросшие колонии микроорганизмов были описаны, микроскопированы, отсеяны на поверхность скошенного МПА для выделения чистой культуры и пересеяны в питательную желатину для определения родовой принадлежности.
Опыты по описанной выше методике были проведены в 4 - х кратной повторности для получения достоверных результатов
Результаты исследования.
В результате проведенных опытов, установлено, что количество микроорганизмов в разных точках помещения без лимона примерно одинаково - 30 КОЕ. Полученные данные приводятся в Таблице 1.
Таблица 1
Среднее содержание микроорганизмов в воздухе помещения без лимона
|
Микроорганизмы, рода |
Количество, КОЕ |
|
Staphylococcus |
6 |
|
Bacillus |
5 |
|
Sarcina |
7 - 8 |
|
Споры плесневых грибов |
6 |
Данные об изменении численности микроорганизмов в зависимости от расстояния от растения изображены на Графиках 4 А, Б.
График 4, А
Изменение численности микроорганизмов в комнате с лимоном в зависимости от расстояния от растения
Условные обозначения:
Bacillus, Sarcina, Staphylococcus, грибы
График 4, Б
Изменение общей численности микроорганизмов в комнате с лимоном в зависисмости от расстояния от растения
На Графике 4 Б видно, что фитогенное поле лимона не ограничивается 5 метрами, а продолжается до 7 метров, так как количество КОЕ на расстоянии 5 метров ниже, чем в контроле в 2 раза, а наблюдаемая тенденция увеличения количества микроорганизмов с увеличением расстояния не очень сильная.
В отличие от лимона, фитогенное поле мирта обыкновенного меньше 5 метров. Это хорошо видно на графике Н.В. Цыбули и Т.Д. Фершаловой [2, График 5].
График 5
Радиус воздействия летучих выделений мирта обыкновенного на микрофлору воздуха помещений
Кроме того, КОЕ спор плесневых грибов у лимона выравнивается по сравнению с контролем на расстоянии 5 метров, а у мирта обыкновенного - на расстоянии 3 метров [2]. КОЕ других бактерий на этом же расстоянии так же ниже, чем у мирта. Площади поверхностей листьев этих растений примерно одинаковы.
Наиболее чувствительными к фитонцидам лимона из изученных микроорганизмов оказались Bacillus, наименее - споры плесневых грибов, как и предполагалось. Количество Staphylococcus на расстоянии 5 метров равно 3 КОЕ, что в 2 раза меньше, чем в контроле.
Выводы и рекомендации.
Результаты исследований показали, что:
§ Фитогенное поле лимона значительно шире, чем у мирта, а значит, бактерицидное воздействие охватывает большую область воздуха помещения
§ Количество КОЕ плесневых грибов, среди которых могут быть возбудители микозов, выравнивается по сравнению с контролем только на расстоянии 5 метров, а количество стафилококков, среди которых могут быть условно - патогенные, на этом же рубеже меньше в 2 раза, чем у мирта обыкновенного
§ В отличие от лимона, у мирта КОЕ спор плесневых грибов выравнивается уже на расстоянии 3 метров, а КОЕ стафилококков на расстоянии 5 метров больше, чем у лимона
§ Количество микроорганизмов в комнате с хлорофитумом можно сравнить с количеством микроорганизмов в средней части фитогенного поля лимона; эти величины сопоставимы потому, что постепенно концентрация фитонцидов в воздухе выравнивается во всех точках, а количество микроорганизмов в каждой точке примерно равно количеству микроорганизмов в средней части фитогенного поля. Поэтому количество микроорганизмов в комнате с хлорофитумом в 2 раза меньше, чем в средней части фитогенного поля лимона.
Исходя из этого можно сделать вывод, что использование Citrus limon для санации воздуха более эффективно, чем использование мирта обыкновенного и хлорофитума хохлатого.
Поэтому лимон можно рекомендовать для санации воздуха в школах, детских садах и жилых помещениях. Обширное фитогенное поле позволяет использовать для этих целей даже одно растение, так как из-за широкого фитогенного поля исходное состояние восстановится после проветривания быстрее, чем у мирта.
Наиболее примечательно, что данных по изучению фитогенного поля лимона и группе чувствительных к его фитонцидам микроорганизмов автор в литературе не встречал, следовательно, полученные результаты, возможно, являются новыми и поэтому представляют также научный интерес .
Автор благодарен заведующей лабораторией ЦГСЭН г. Апатиты Л.И. Чащиной, научному сотруднику ЦСБС СО РАН Н.В. Цыбуле и заведующей кафедрой биологии МГТУ А.Т. Перетрухиной за полученные отзывы, содержащие положительные оценки и критические замечания, учтенные в работе..
ЛИТЕРАТУРА
1. Шлегель Г. Общая микробиология. - М., 1987. - 546 с.
2. Цыбуля Н. В., Фершалова Т. Д. Фитонцидные растения в интерьере. - Новосибирск, 2000. - 111 с.
3. Лабинская А. С. Микробиология с техникой микробиологических методов исследования. - М., 1968. - с. 361 - 375.
4. Федоров В. Н. О влиянии содержания комнатных растений и проветривания на состояние микрофлоры класса школы. - М., 2000. - с. 656 - 660.
5. Токин Б.П. Целебные яды растений. - Л., 1980. - с. 260.