Использование тропических растений для санации воздуха в экологически неблагоприятных условиях помещения

на единицу объема помещения для выраженного и максимального фитонцидного действия. Это соотношение соответствует площади листьев 1,5-3 м2 на помещение объемом 100 м3 [3]. Однако детские учреждения имеют специфическую среду и систему санитарно-гигиенического режима. В настоящей работе, приводятся результаты испытания фитонцидной активности растений в служебном помещении, где присутствуют источники техногенного загрязнения воздушной среды.

Цель работы : изучение динамики изменения микробного пейзажа микрофлоры воздуха (общего микробного числа и доли условнопатогенной микрофлоры) при наличии и отсутствии растений в служебном помещении.

Материалы и методы. Анализировали служебное помещение с заведомо высокой микробной загрязненностью воздушной среды. Очаг распространения микробов – следы подтопления на потолке в углу у окна до 2 м2. По санитарным требованиям в помещении необходим капитальный ремонт потолка с заменой труб. Объем помещения 63 м3, высота потолка 3,5 м, средняя t воздуха +15-17ºС, влажность воздуха 23%, экспозиция окон – северная, освещенность в точке размещения растений 2000 лк, время проведения эксперимента – январь-февраль 2013 г. Контрольный микробиологический анализ замеров проб воздуха в течение 3 дней показал, что в помещении высокая доля стафилококка – 25% по отношению к общему числу микроорганизмов. Стафилококки являются одним из наиболее распространенных микроорганизмов в воздухе закрытых помещений, что обусловливается значительной устойчивостью их к различным факторам окружающей среды. Обнаружение стафилококков в воздухе закрытых помещений имеет санитарно-показательное значение и свидетельствует об эпидемическом неблагополучии. Стафилококки попадают в верхние дыхательные пути с пылевыми частицами, большая часть которых задерживается в но-со-и ротоглотке. Эти микроорганизмы колонизируют кожные покровы и слизистые оболочки верхних дыхательных путей человека (4).

Объектами исследований служили тропические растения: Сrinum asiaticus L., Eucharis grandi-flora Planch. et Lindl., Bеgonia carolineifolia Regel, Ficus benjamina L., Nephrolepis exaltata (L.) Schott, Chloro-phytum comosum (L.) Schott, у которых в лабораторных условиях была выявлена высокая универсальная антимикробная активность в отношении 3 тест-объектов: Staрhylococcus epidermidis, Escherichia coli, Candida albicans [9]. В данном эксперименте из-за экологически неблагоприятной обстановки использовали крупномерные растения и соотношение площади листьев в перерасчете на 100 м³ было 8,7 м² (общая площадь листьев 5,5 м² на объем помещения 63 м³).

При отборе проб воздуха для выделения микроорганизмов использовалось пробоотборное устройство ПУ-1Б, предназначенное для автоматического отбора проб биологических аэрозолей им-пакционным осаждением, прокачивая 100 л воздуха, на твердую питательную среду ГРМ-агар на чашку Петри. Отбор проб осуществляли на высоте 1,6-1,8 м от пола по общепринятым методикам [4]. В контрольных замерах при отсутствии растений брали пробы в 3-х точках: 1 точка - непосредственно под очагом загрязнения, 2 и 3 точки – на расстоянии 1 и 3 м от первой точки. Для изучения протяженности фитонцидного поля вокруг растений пробы воздуха брали в трех точках помещения: 1 точка - над растениями, 2 и 3 точки – на расстоянии 1 и 3 м от растений. После взятия проб воздуха чашки Петри инкубировали в термостате при температуре +37ºС 48 часов. Определяли состав микрофлоры и подсчитывали общее микробное число колоний образующих единиц (КОЕ/м3) и число стафилококков в 1 м3 воздуха. Рассчитывали соотношение числа постоянной микрофлоры воздуха (колонии сарцин, спорообразующих бацилл пигментных и беспигментных, грибов, актиномицетов) и временной (условно-патогеной) – бактерии рода Staphylococcus. При определении колоний стафилококка готовили мазки и окрашивали по Граму [4]. Схема опытов заключалась в изучении динамики изменения микробной загрязненности помещения при наличии и отсутствии растений. Осуществляли последовательную смену растений в помещении (устанавливали и убирали на определенное время) для получения большей достоверности результатов. Суммарное время эксперимента 272 ч. Всего за период эксперимента было проанализировано 96 проб воздуха (30 без растений и 66 с растениями).

Результаты и их обсуждение . Динамика количественных и качественных изменений общего микробного числа и стафилококка, при отсутствии и наличии растений в помещении (с последовательной сменой) показано на (рис. 1).

Рис. 1. Изменение общего числа колоний образующих единиц микроорганизмов и числа стафилококка в 1 м³ воздушной среды помещения при наличии растений (от 1 до 84 ч, от 3 до 118 ч) и при отсутствии растений (от 4 до 70 ч) (суммарное время эксперимента 272 ч).

Микробная загрязненность воздуха в контрольных замерах без растений превышала санитарную норму (2000 КОЕ/м3) в 2-2,5 раза, а число стафилококка – более чем в 10 раз. При нахождении растений в помещении (эксперимент от 1 до 84 ч и от 3 до 118 ч) общее число колоний образующих единиц не выходило за пределы санитарной нормы 1500-2000 КОЕ/м3, а на долю стафилококка приходилось от 100 до 120 КОЕ/м3 (7±0,5%) (рис. 1). Показатели средних значений во всех экспериментальных точках и относительной антимикробной активности в помещении без растений и с растениями представлены в табл. 1.

Соотношение постоянной и временной микрофлоры воздуха в помещении без растений и с растениями показано на рис. 2. До установки растений в помещении была высокая доля временной микрофлоры – 40-50%. (рис. 2а). При наличии растений в помещении наблюдалось изменение качественного состава микрофлоры: соответственно за счет уменьшения временной и возрастания постоянной до 70-90% (рис. 2б).

Динамика уменьшения «микробного пейзажа» воздушной среды была отмечена сразу после непродолжительного нахождения растений в помещении (рис. 3). Уже через 3 часа после установки растений в помещении на чашках Петри наблюдали резкое снижение общего числа колоний образу- ющих единиц от 7673±198 КОЕ/м3 до 1817±110 КОЕ/м3 за счет уменьшения доли стафилококка от 25% до 6%; через 7 часов это снижение оставалось стабильным и соответствовало санитарной норме КОЕ в 1 м3 воздуха (1060 КОЕ/м3, доля стафилококка 7%).

Таблица 1. Показатели средней и относительной антимикробной активности в помещении без растений и с растениями

№	Без растений, КОЕ/м3		С растениями, КОЕ/м3		А*,%
	ОМЧ	S	ОМЧ	S	ОМЧ	S
1 т	4500±70	1100±240	1520±130	100±13	66	91
2 т	5300±100	1080±300	1500±120	98±12	72	91
3 т	4800±90	1200±400	1480±170	120±11	70	90

Примечание: А^* – относительное снижение числа колоний микроорганизмов в опыте по сравнению с контролем, ОМЧ – общее микробное число; S – бактерии рода стафилококк

а)

б)

Рис. 2. Соотношение постоянной и временной (условно-патогенной) микрофлоры воздуха в помещении: а) без растений, б) при наличии растений

Результаты качественного и количественного микробиологического анализа проб воздуха показали, что особенно чувствительным к летучим выделениям данного ассортимента растений оказались бактерии рода стафилококк. Высокая чувствительность условно-патогенных бактерий рода стафилококк к летучим выделениям некоторых растений например, миртовые (Муrtus соmmunis, Agonis flexiosa), бегониевые (виды рода Begonia), агавовые (Sansevieria trifasciata) была показана ранее на практике в помещениях детских учреждений [6]. Бактерии рода стафилококк оказались чувствительными также к летучим выделениям представленного ассортимента растений данной фитокомпозиции.

На рис. 4 показан пример экспериментальных данных изменения соотношения доли стафилококка от общего микробного числа в помещении с растениями и без растений. Уже через несколько часов после установки растений доля стафилококка в воздухе помещения снижалась и на протяжении 70 часов наблюдения сохранялась на одном уровне 5-10%. В контроле доля стафилококка была в 2-5 раз выше (рис. 4). Показатели соотношения числа стафилококка к общему микробному числу в разных точках наблюдения на протяжении всего эксперимента были следующими: в помещении без растений от 20 до 43%, с растениями от 7 до 17% (рис. 5).

Рис. 3. Чашки Петри микробиологических проб воздуха в различных точках помещения до и после установки растений

Для оценки фитонцидной активности растений был проведен дисперсионный анализ. Результаты дисперсионного анализа по выявлению влияния на показатели микробной загрязненности воздуха следующих факторов: «А» - расстояние от растений и «В» - время нахождения или отсутствия растений в помещении приведены в табл. 2, 3.

♦ С растениями —■— - *— Без растений

Рис. 5. Соотношение числа стафилококка к общему микробному числу микроорганизмов воздуха в помещении с растениями и без растений в разных точках наблюдения

Рис. 4. Доля стафилококка к общему числу микроорганизмов в помещении с растениями и без растений (результаты наблюдений за 70 часов)

Таблица 2. Результаты дисперсионного анализа по выявлению влияния растений на показатели микробной загрязненности воздуха

Результаты дисперсионного анализа
общее число микроорганизмов, КОЕ/м3
фактор	F-критерий	уровень достоверности, %	влияние, %
А - растояние от растений	0,127	не достоверно	0
В - время	3,463	99	33
АВ -взаимодействие	0,289	не достоверно	0
общее число бактерий рода стафилококк, КОЕ/м3
фактор	F-критерий	уровень достоверности, %	влияние, %
А	0,099	не достоверно	0
В	1,864	99	59

Доказано, что происходит достоверное снижение общего числа микроорганизмов и доли стафилококка в присутствии растений. Это было определено при сравнении разницы средних двух выборок. Достоверность этой разницы и для общего микробного числа (КОЕ/м3) и для доли стафилококка от общего микробного числа (табл. 1). В варианте без растений, показано, что действие фактора «A» (общее микробное число КОЕ/м3 в разных точках помещения) не подтверждено, а действие фактора «B» (снижение общего микробного числа КОЕ/м3 в зависимости от продолжительности нахождения растений в помещении) достоверно на уровне 99%. Со временем в помещении без растений увеличивается общее микробное число КОЕ/м3. В варианте с растениями показано, что действие фактора «А» не подтверждено (нет достоверной разницы между антимикробной активности на расстоянии до 3 м ), наблюдалась одинаково высокая антимикробная активность растений непосредственно вблизи у растений и на максимальном удалении от растений на расстоянии 3 м. Действие фактора «В» достоверно на уровне 95%. Снижается число колоний образующих единиц микроорганизмов в зависимости от продолжительности нахождения растений в помещении, и со временем микрофлора воздуха стабилизируется до санитарной нормы (табл. 3).

Таблица 3. Результаты дисперсионного анализа по выявлению влияния растений на показатели микробной загрязненности воздуха

Результаты дисперсионного анализа
общее число микроорганизмов, КОЕ/м3
фактор	F-критерий	уровень достоверности, %	влияние, %
А	0,127	не достоверно	0
В	3,463	95	15

Параллельно с проведением основного эксперимента в помещении была проведена влажная уборка с применением пеномоющих средств. Экспериментальный замер воздуха в помещении без растений до влажной уборки показал следующие значения: общее микробное число – 5227±44

КОЕ/м3, стафилококк – 702±50 КОЕ/м3, после влажной уборки соответственно – 827±98 КОЕ/м3, стафилококк – 284±41 КОЕ/м3 (рис. 2). После влажной уборки значительно снизилась общая микробная загрязненность воздушной среды в 5 раз, и уменьшилось число стафилококка в 2,5 раза. Под действием летучих выделений растений в эксперименте уже через 3 часа после установки растений наблюдалось уменьшение в 4 раза общего микробного числа с 7673±198 КОЕ/м3 до 1817±110 КОЕ/м3 и в 16 раз – стафилококка с 2186±270 до 134±38 (рис.1, 3). Таким образом, влажная уборка устраняет пыль, на которой находятся микроорганизмы, а летучие биологически активные выделения растений вызывают гибель микробной клетки. Причем действие летучих выделений растений постоянно. На протяжении всего времени нахождения растений в помещении общее число колоний образующих единиц не выходило за пределы санитарной нормы от 580 до 2200 КОЕ/м3 (1250±200), на долю стафилококка приходилось от 3 до 15% (7±0,5%).

Выводы: эксперимент, проведенный в служебном помещении с заведомо высокой микробной загрязненностью (необходимость капитального ремонта), с наличием и отсутствием растений показал санирующую роль летучих выделений растений в отношении общего микробного числа и условно-патогенного стафилококка. Установлено достоверное влияние растений на уровне 95% на снижение общего числа микроорганизмов и 99% на бактерии рода стафилококк. Практическая значимость данного эксперимента заключается в том, что для конкретных условий помещения испытан специальный ассортимент растений и получен эффект выраженного фитонцидного действия. Устойчивое снижение общего микробного числа на 70%, доли бактерий стафилококка на 90%, достигалось после установки тропических растений с площадью листовой поверхности от 0,09 м2 на 1 м3. Статистически достоверными оказались показатели высокой антимикробной активности летучих выделений фитокомпозиции в отношении воздушной микрофлоры в радиусе до 3 м. С увеличением времени нахождения растения в помещении уровень микробной загрязненности воздушной среды выравнивается, приближаясь к наиболее низкому уровню, наблюдаемому в опытных точках.