Проектно-исследовательская работа «Исследование микрофлоры школы»

Конкурс исследовательских работ в рамках Малой академии наук школьников Республики Башкортостан

 

Естественно- научный цикл

Секция «Экология»

 

Исследование микрофлоры воздуха в помещениях школы

 

Уфа 2018

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность: Начало микробиологическому анализу воздуха было положено в середине прошлого века великим французским ученым Луи Пастером, который в своих экспериментах доказал наличие микроорганизмов в воздухе. Контакт человека с микроорганизмами в воздухе наблюдается на протяжении всей жизни, и оснований для повышенного внимания данному вопросу предостаточно.
Многочисленные бактериологические анализы воздуха установили нахождение микроорганизмов, как в атмосферном воздухе, так и в воздухе закрытых помещений. Микрофлора обнаруженных организмов очень разнообразна, а воздух является для них естественным путем распространения. Учитывая этот факт, влиянию микроорганизмов мы подвергаемся на улице, дома и на рабочих местах, а взаимосвязь между чистотой воздуха и здоровьем населения очевидна.
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, что немаловажно для школьников, их родителей, а также учителей.

Цель:

исследование и сравнительная характеристика микрофлоры воздуха в различных помещениях школы.

Задачи: 
• изучение литературы по данной теме;
• сотрудничество с лабораторией педагогического университета;
• проведение эксперимента;
• анализ результатов

Объект исследования: экология, микробиология, ботаника.

Предмет исследования: чашки Петри с посевом.

База исследования: микрофлора воздуха.

Методы: изучение и анализ литературы, наблюдение, эксперимент.

Методики, использованные в исследовании: седиментация, подсчет микробного числа по правилу Омелянского.

Гипотeза: видовой состав и количество колоний микроорганизмов в разных помещениях должны быть различными.

Научная новизна исследования: микроорганизмы представляют собой своеобразную форму организации живой материи. Их отличает беспрецедентная многочисленность, удивительная жизнеспособность, пластичность, повсеместность распространения, обширность сфер взаимодействия с абиогенными и биогенными компонентами.

 

Практическая значимость исследования: 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 куб.м воздуха (микробное число воздуха), зависят от санитарно- гигиенического режима, числа находящихся в помещении людей, состояния их здоровья и других условий. Пылевые частицы служат благоприятной средой для жизнедеятельности различных микроорганизмов. В воздух могут попасть и патогенные микроорганизмы от животных, людей (больных и носителей). Микроорганизмы способны вступать с организмами в самые разные взаимоотношения: от симбиоза до паразитизма.

СОСТАВ МИКРОФЛОРЫ 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 клостридии и др., т. е. микроорганизмы, устойчивые к свету, высыханию. В воздухе крупных городов количество микроорганизмов больше, чем в сельской местности. Над лесами, морями воздух содержит мало микробов (в 1 м3 — единицы микробных клеток). Дождь и снег способствуют очищению воздуха от микробов.
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.
В воздухе учеными обнаружено 383 вида бактерий и 28 родов микроскопических грибов. Источниками загрязнения воздуха являются почва, вода, растения, животные, человек и продукты жизнедеятельности живых организмов. Попадая в благоприятную среду, бактерии, микроскопические грибы интенсивно размножаются, образуя видимые невооруженным глазом скопления — колонии. Процесс роста колоний микроорганизмов называется инкубацией.
 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАЛИЧИЯ В ВОЗДУХЕ МИКРООРГАНИЗМОВ

Для определения наличия в воздухе микроорганизмов мы пользовались методом выращивания их на культуральных средах, производя посев непосредственно на питательную среду агар—агар методом седиментации.

Подготовка питательной среды.

Готовые Чашки Петри со стерильной питательной средой нам предоставили на кафедре ботаники Башкирского Государственного Педагогического Университета. Способ, которым была приготовлена питательная среда: Препарат в количестве, указанном на этикетке для приготовления конкретной серии питательной среды, размешивают в 1 л дистиллированной воды, кипятят 2 мин до полного расплавления агара, фильтруют через ватно-марлевый фильтр, разливают в стерильные флаконы по ГОСТ 10782-85 и стерилизуют автоклавированием при температуре 121 °С в течение 15 мин. Среду охлаждают до температуры 45-50 °С, разливают по (20±5) мл в стерильные чашки Петри и после застывания подсушивают в термостате при температуре (33±2) °С в течение (40±5) мин.

Учет количества микроорганизмов в воздухе.

Сначала определили кабинеты для исследования. Мы выбрали кабинеты, в которых температура была одинаковой: 19-20 °С, но другие условия разными: наличие цветов, компьютера, площадь помещения. В каждом классе в один и тот же день, после уроков приготовленные чашки Петри (2) разместили в разных местах исследуемых помещений и на 5 мин открывали крышки. При этом микроорганизмы и споры, содержащиеся в воздухе, постепенно осаждались на открытой поверхности агар-агара. Через 5 мин чашки закрыли и на крышках отметили, кто и где производил посев. Завернули чашки в бумагу и поместили в теплое место (не менее 20 °С) для инкубации на 7 дней.
Через 7 дней подсчитали количество колоний бактерий и грибов в чашках. Если колоний немного, их считают на всей поверхности агарагара чашки Петри. При большом количестве колоний чашку Петри кладут на лист бумаги, разделенный на 4—6 секторов, и считают количество колоний в каждом секторе. При подсчете и рассмотрении колоний рекомендуется использовать лупы, а при рассмотрении – микроскоп с приготовлением временных микропрепаратов.

Ход эксперимента

Эксперимент проводила по 2 пробы в каждом взятом кабинете 1 октября 2018г., описание и подсчет производила 8 октября 2018г.

 

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)(Приложение 1).
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 поверхности агар-агара прорастут только аэробные формы микроорганизмов4. Определили форму, структуру, профиль колоний. Для этого использовали данные (Приложение 2).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Данные первой пробы совпадают с данными второй пробы по составу отличаются по количеству незначительно.

Анализ чашек Петри в кабинете информатики:

Образец №1: Форма: круглая, зубчатая.

Поверхность: шероховатая, сухая, выпуклая.

Структура: струйчатая

Цвет: серо-зеленый

Размер: 7-25 мм.

Профиль: кратерообразный.

Количество колоний:21.

Образец №2: Форма: круглая.

Поверхность: гладкая.

Край: ровный.

Структура: однородная.

Цвет: бело-желтый.

Размер: 1-4 мм.

Профиль: каплевидный.

Количество колоний: 43.

Образец №3: Форма: круглая.

Поверхность: блестящая.

Край: фестончатый.

Структура: струйчатая.

Цвет: белый, по краям прозрачный.

Размер6 3-5 мм.

Профиль: бугристый.

Количество колоний: 4.

Анализ чашек Петри в кабинете русского языка:

Образец №1 тот же, что и образец №2 в кабинете информатики.

Количество колоний:136.

Образец №2 тот же, что и образец №3 в кабинете информатики.

Размер: 3-6 мм.

Количество колоний:9.

Образец №3 тот же, что и образец №1 в кабинете информатики.

Размер: 2 мм.

Количество колоний грибов:2.

Образец №4: Форма: круглая, складчатая

Поверхность: выпуклая.

Край: волнистый, зубчатый.

Цвет: бледно-малиновый.

Размер: 40 мм.

Профиль: изогнутый.

Структура: крупнозернистая.

Количество колоний:1.

Анализ чашек Петри в столовой:

Образец №1 тот же, что и образец №1 в кабинете информатики.

4.Анализ чашек Петри в кабинете биологии:

Образец №1 тот же, что и образец №2 в кабинете информатики.

Количество колоний:68.

Образец №2 тот же, что и образец№1 в кабинете информатики.

Образец №3 – это плесневый гриб мукор.

Всего выросло 5 видов колоний микроорганизмов. Из них 3 вида –

колонии бактерий и 2 вида –колонии грибов. Диаметр колоний колеблется от 1мм до 40 мм. Форма колоний чаще всего круглая, встречается круглая с фестончатым краем. Профили разнообразные: каплевидные, бугристые, выпуклые, плоские. Край колоний бактерий чаще всего гладкий, реже – фестончатый. Большинство колоний имеют однородную структуру, одна колония – крупнозернистую, остальные-

неоднородную структуру.

РАСЧЕТ МИКРОБНОГО ЧИСЛА

Микробное число (МЧ) –это число микроорганизмов в 1 куб.м воздуха при заборе материала седиментационным методом. Седиментационный метод является наиболее простым методом для изучения микрофлоры воздуха, хотя и 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.

Для подсчета количества микробов в 1 куб.м пользуютя формулой Омелянского, который считал, что «в течение пятиминутной экспозиции на поверхность агар –агарной питательной среды в 100кв.см оседает столько микробов, сколько их находится в 10 литрах воздуха». Им была составлена соответствующая таблица расчета, пользуясь которой можно высчитать общее количество микроорганизмов в 1 куб.м воздуха. Там приводятся постоянные множители, на которые надо умножать полученные количества колоний в зависимости от диаметра и площади чашки, где производился посев:

1.Определяют среднее арифметическое число колоний, выросших на двух чашках.

2.Определяют МЧ в 1 куб.м воздуха по формуле Омелянского.

Х = ((а х100х5)/SхТ)х100, где

а – среднее арифметическое число колоний на чашке

S – площадь чашки Петри, в кв.см

Т – время экспозиции, в мин.

100 – пересчет площади чашки на 100 кв.см.

100 – пересчет на 1 куб.м воздуха

Х – МЧ в 1 куб.м воздуха.

Удобно пользоваться таблицей расчета числа бактерий в 1 куб.м воздуха по В.Л. Омелянскому (Приложение 3). Седиментационный метод является сугубо ориентировочным, и количество микроорганизмов, подсчитанное по формуле и таблице омелянского, приблизительное. Поэтому, при оценке воздуха этим методом, основное значение имеют не сами показатели МЧ, а их динамические изменения в процессе наблюдения.

Произвожу подсчет МЧ в 1 куб.м при использовании седиментационного метода за 5 минут экспозиции (посева):

На двух чашках (2 пробы) из кабинета информатики выросло:

48 колоний

68 колоний

(48+68):2=58 колоний

Диаметр используемых чашек: 9 см.

Площадь чашки (по таблице)=63 кв.см

Множитель=80 (Приложение3)

58 выросших колоний х 80=4640 МЧ в 1 куб.м воздуха.

На двух чашках (2 пробы) из кабинета русского языка выросло:

62 колонии

147 колоний

(62+147):2=104 колонии

104 х 80=8320 МЧ в 1 куб.м воздуха

На двух чашках из столовой выросло:

18 колоний

24 колонии

(18+24):2=21

21 х 80=1680 в 1 куб.м воздуха.

На двух чашках из кабинета биологии:

50 колоний

70 колоний

(50+70):2=60 колоний

60 х 80=4800 МЧ в 1 куб.м воздуха.

ВЫВОДЫ

Наибольшее количество микробов находится в воздухе помещения кабинета русского языка (там нет ни цветов, ни компьютеров, редко проветривается, окна с северной стороны). МЧ указывает на сильно загрязненный воздух (Приложение 3). Кабинеты биологии и информатики по расчетам МЧ умереноо загрязнены. В кабинете биологии много комнатных цветов, в кабинете информатики – 10 компьбтеров. Окна этих кабинетов выходят на южную сторон, проводится периодическое проветривание. Столовая по расчетам МЧ – помещение с очень чистым воздухом, так как сказывается постоянная влажная уборка со специальными моющими дезинфицирующими средствами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

С самого рождения мы живем в окружении микроорганизмов. Споры плесени, бактерии, вирусы... Мы знаем, что многие их виды опасны и даже смертельны для живых существ. Почему же в большинстве случаев они не причиняют нам абсолютно никакого вреда? Микробы – древнейшие обитатели планеты, и эволюция позаботилась о том, чтобы люди, как биологический вид появившиеся на Земле значительно позднее, научились жить в содружестве, или, как говорят биологи, в симбиозе с этими крохотными существами. Микрофлора организма – целый мир, особая экосистема, живущая по своим правилам и законам. Здесь можно встретить сотни видов бактерий, общая численность которых достигает триллионов.
В своем исследовании я могу сделать вывод, что наибольшее количество микроорганизмов находится в воздухе помещении кабинета русского языка, наименьшее – в столовой. Излучение компьютеров, рост комнатных цветов влияют на содержание микроорганизмов в воздухе. Всего выросло 5 видов колоний микроорганизмов. Из них 3 вида колоний бактерий (большинство из них кокки (круглая форма) и 2 вида плесневых грибов. По данным расчетов микробного числа и содержимому чашек Петри можно утверждать, что в кабинете русского языка воздух сильно загрязнен, в кабинетах информатики и биологии воздух умеренно загрязнен, в столовой воздух очень чистый.

Я рекомендую администрации нашей школы подумать о перемене кабинета русского языка (это наиболее посещаемый кабинет обучающимися 5-11 классов), регулярное проветривание кабинетов и влажную уборку со специальными дезинфицирующими средствами, и хорошо, если в окна часто заглядывает солнце, ведь наибольшей бактерицидностью для микроорганизмов отличаются прямые солнечные лучи.

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Азаров В.И. Основы микробиологии и санитарии. М.:Экономика,2004. – 35с.

Бакулина Н.А. Микробиология. – 2изд.,М.:Медицина,2005.- 132,164с.

Омелянский В.Л. Практическое руководство по микробиологии.М.-Л.:Изд.АНСССР,1956.-48,118с.

Трошин В.Г. Лабораторя микробиологии. М.:Институт ГНУВИМИ,2002.-112с.

Фомин Г.С. Качество воздуха внутри помещений. Гл.17. «Воздух. Контроль загрязнений». (Электронный ресурс).-Режим доступа: http://www.ecospace.ru/ecology/science/air

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Подсчет колоний в чашках Петри я вела с помощью лупы

Для описания колоний я делала временные микропрепараты

Описание колоний с микроскопом

Мое самое любимое дело!
 

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Контрольная чашка Петри

Чашка Петри из кабинета русского языка

Чашка Петри из кабинета информатики

Чашка Петри из кабинета биологии

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Таблица расчета числа бактерий в 1 куб.м воздуха В.Л.Омелянского

 

Показатели микробного загрязнения (степени чистоты) воздуха некоторых помещений (По Фомину Г.С.)