Исследовательская работа по биологии "Определение содержания микробов в воздухе".

Городская научно- практическая конференция "Шаг в будущее" г. Нефтеюганск.  Исследовательская работа по биологии « Определение содержания микробов в воздухе учебного кабинета путем культивирования микроорганизмов на питательной среде »

Богданов Валерий Александрович

Голенков Сергей Александрович

МБОУ СОШ № 8, 8 класс

Актуальность. Микроорганизмы — доступный объект исследования, они буквально окружают нас, обитают во всех средах жизни. Основная проблема их изучения — микроскопические разме­ры и сложные методики. Однако существует несколько простых методов коли­чественного опреде­ления микроорганизмов в воздухе и почве. К микроорганизмам, обитающим в возду­хе, отно­сятся также бактерии. Бактерии — это микроорганизмы, по типу строения относя­щиеся к прокариотам. Это одноклеточные или объединен­ные в организованные группы па­лочки, спи­рохеты, кокки, неподвижные или, что бы­вает чаще, со жгутиками. Места обитания чрезвы­чайно разнообразны; в силу специфики метаболизма некоторые из них способны к вы­живанию там, где остальные живые организмы не могут существовать. В воздухе обнаруже­но до 100 различных видов сапрофитных микроорганизмов: споры гнилостных бактерий; споры плесневых грибов, дрожжей, актиномицет; пигментные и беспигментные кокки и бак­терии. Наиболее часто в воздухе встречаются следующие виды: Вас. subtilis, Вас. mesentericus,Вас. mycoides, Mucor mucedo, Т. Alba, Staph. citreus и другие микроорганизмы(2).

Воздух — неблагоприятная среда для развития микроорганизмов. Здесь нет пищи, недоста­точное количество влаги, опасные для жизни ультрафиолетовые лучи. В то же время в возду­хе постоянно находится большое число спор грибов и бактерий — это вполне подходящая среда для их распространения. Источниками микрофлоры воздуха являются почва, расти­тельность, животные и люди. На открытых пространствах ее в основном составляют почвен­ные сапротрофы, а в закрытых помещениях — обитатели верхних дыхательных путей. Имен­но из воздушной среды микроорганизмы - возбудители различных заболеваний попадают в организм человека и животных и вызывают различные заболевания. (5). Поэтому количество ми­кроорганизмов в воздухе является важным санитарным показателем, характеризующим его чистоту. Мы заметили, что с началом учебного дети чаще болеют инфекционными заболеваниями. Так как в школьных помещениях во время учебного процесса скапливается большое количество людей, мы решили посмотреть, не приводит ли скопление людей к уве­личению содержания в воздухе микроорганизмов. Большое значение для культивирования микробов имеет качество питательной среды. Среды бывают жидкие и плотные. Для своего исследова­ния мы приготовили плотную питательную среду. (7).

План исследования

Гипотеза Ухудшение санитарно-гигиенических условий учебного кабинета вследствие скопления большого количества людей приводит к увеличению содержания микроорганизмов в воздухе.

Цель. Оценка санитарно-гигиенического состояния воздуха учебного кабинета до и после за­нятий методом подсчета колоний микроорганизмов.

Задачи

1.Подготовить необходимое оборудование для проведения исследования

2.Осуществить посев микроорганизмов на питательную среду в различных школьных поме­щениях (после учебных занятий)

3 Вести наблюдения по подсчету колоний в течение двух недель

4.Сравнить количество микроорганизмов в воздухе различных школьных помещений с

данными исследований оценки чистоты воздуха по количеству микроорганизмов.

5.Проанализировать, обсудить и описать результаты исследования

6.Оформить письменное и устное сообщения по результатам проекта

7.Выступить с докладом о результатах исследования на научно-практической конференции школьников г. Нефтеюганска

Методика проведения опытов по обнаружению микробов в воздухе 

Санитарно-гигиеническое состояние воздуха оценивают по микробному числу, то есть обще­му содержанию микроорганизмов в 1 куб.м.

Обнаружение и количественный учет спор бактерий и грибов в воздухе

В своей работе мы использовали метод оседания микроорганизмов по Коху. Для этого при­готовили плотную питательную среду. (4)

Приготовление плотной питательной среды (пептонно-желатиновая среда)
1.Один бульонный кубик залили 200 мл воды, кипятили несколько минут.
2. Задали реакцию среды (уровень кислотности удобно контролировать при помощи индика­торной бумаги). Для бактерий рН равен 6,5—7,0; для грибов — 4,5—5.
4. В бульон добавили 20 г желатина, кипятили 5 минут и простерилизовали.

Подсчитали количество колоний, выросших в чашке Петри, рассчитали количество бакте­рий в 1 куб.м воздуха по формуле.

На поверхность среды в 100 кв.см в течение 5 минут при спокойном состоянии воздуха осе­дает количество микроорганизмов, содержащееся в 10 литрах воздуха (0,01 куб.м) (3).

.Заражение питательной среды
(седиментационный метод, или метод оседания по Коху)
1. Питательную среду разлили в стерилизованные чашки Петри, поместили в холодильник и дали пластинке застыть. Получили прозрачную, плотную питательную среду. Приготовили чашки для двух вариантов опыта - контрольного и опытного, по 3 повторения в каждом. На крышке указали дату посева и время. Посев произ­водили в кабинете биологии, коридоре и спортзале до и после занятий.(6)
2. Для заражения опытные чашки Петри открыли и выдержали в течение 5 минут. Крышки, не переворачивая, поставили рядом. Одну чашку контрольного варианта не открывали вовсе.
3. Контрольные и зараженные чашки Петри плотно закрыли и поместили в шкаф при темпе­ратуре 22—25 °С на несколько дней для культивирования посевов. Чашки просматривали на 5, 10 и 15-й день после посева. В опытных чашках при культивировании появились коло­нии бактерий. Большинство бактерий имели колонии правильной формы с ровными краями, грязно-белого цвета. Колонии грибов разрастаются в густую, пушистую, бархатистую или мучнистую массу. В контрольных чашках колонии не обнаружили.

Анализ и оценка санитарно-гигиенического состояния воздуха 
1. Подсчитали число колоний в чашках Петри.
2. Определили площадь чашки Петри. 66, 2 кв.см.
3.Пересчитали количество колоний на 100 кв. см.
4.Определили микробное число для каждого помещения. Установлено, что за 5 минут при спокойном состоянии воздуха на площадь 100 кв.см оседает приблизительно столько же ми­кроорганизмов, сколько их содержится в 10 л (0,01 м3) воздуха. Исходя из этого, подсчитали количество микроорганизмов в 1 куб.м воздуха данного школьного помещения.(7).

5.Сделали вывод о санитарно-гигиеническом состоянии воздуха, сравнив свои данные с табличными значениями.

Таблица 1

Оценка воздуха

Летний режим

Зимний режим

Количество микроорганизмов в 1 куб.м

Количество микроорганизмов в 1 куб.м

Чистый воздух

1500

4500

Грязный воздух

2500

7000

На основании подсчёта колоний, выросших в чашках Петри, была проведена оценка содержания микроорганизмов в 1 м3, т. е. микробное число. (2)

1. Подсчитали количество колоний, выросших на питательной среде.

2. Определили площадь чашки : S = 3.14 х R 2.

Площадь питательной среды равна 66,2 кв.см

В банке диаметром 9 см выросло 6 колоний, 6 колоний — 66,2 кв.см

Х колоний - 100 кв.см; Х = 100 х 6 / 66,2 = 9 колоний (приблизительно)

3.Вычислили количество микроорганизмов в 1 куб.м воздуха.

9 колоний — в 10 л воздуха, Х - в 1000 л воздуха; Х = 900

900 микроорганизмов содержится в 1 куб.м воздуха помещения.

Результаты исследования 

В ходе исследования для микробиологической оценки воздуха каждого помещения использо­валось по 1 чашке Петри. На основании подсчёта колоний, выросших в чашках Петри, была проведена оценка содержания микроорганизмов в 1 м3 воздуха помещения. Определено ко­личество коло­ний (в чашке Петри) и количество микроорганизмов, содержащееся в 1 м3 воз­духа школьных помещений в начале и в конце учебного дня.

Морфологическое описание колоний микроорганизмов. Мы установили форму и размеры ко­лоний бактерий, их цвет и консистенцию.

Форма колоний - округлая;

Цвет колоний - грязно-белый;

Размеры колоний - от 1 до 3 мм;

Поверхность колоний - плоская

Колонии грибов обнаружены не были.

При микроскопических исследованиях двух визуально различных колоний определили фор­мы бактерий (кокки, бациллы).

Количественные результаты по обнаружению микроорганизмов в разных школьных помеще­ниях представлены в таблицах 2 и 3.

На основании подсчёта колоний, выросших в чашках Петри, была проведена оценка содержания микроорганизмов в 1 м3, т. е. микробное число. (2)

1. Подсчитали количество колоний, выросших на питательной среде.

2. Определили площадь чашки : S = 3.14 х R 2.

Площадь питательной среды равна 66,2 кв.см

В банке диаметром 9 см выросло 6 колоний, 6 колоний — 66,2 кв.см

Х колоний - 100 кв.см; Х = 100 х 6 / 66,2 = 9 колоний (приблизительно)

3.Вычислили количество микроорганизмов в 1 куб.м воздуха.

9 колоний — в 10 л воздуха, Х - в 1000 л воздуха; Х = 900

900 микроорганизмов содержится в 1 куб.м воздуха помещения

Количественные результаты по оценке содержания микробов в 1 куб.м .

Результаты исследования. Среди рассмотренных помещений спортзал и коридор могут рассматриваться в качестве «от­носительно» грязного. По-видимому, это объясняется тем, что активное движе­ние, беготня, подвижные игры на переменах приводят к поднятию пыли, а, следо­вательно, и микроорга­низмов, находящихся в ней. Самым чистым помещением оказался кабинет. Это можно объяс­нить тем, что, не­смотря на то, что в нём на каждом уроке находится около 25 человек, на переме­нах учащиеся выходят в коридор. Кроме того, каждую перемену кабинет проветрива­ется. Динамика увеличения со­держания микроорганизмов в воздухе связана с постепенным загряз­нением воздуха школь­ных помещений в течение учебного дня из-за увеличения коли­чества людей, а также с интенсивностью передвижения людей. После уроков, когда все клас­сы начали соби­раться домой, интенсивность движе­ния резко возросла. Исхо­дя из этого, уве­личение количества микроорга­низмов после уроков может объяс­няться как увеличением за­грязнения воздуха к концу учеб­ного дня, так и интенсивно­стью движения людей.

Выводы 

При исследовании степени загрязнённости воздуха школьных помещений методом оседания Коха нами были сделаны следующие выводы.

1.Желатиновая питательная среда, приготовленная нами, является пригодной для культиви­рования микроорганизмов из воздуха, так как содержит необходимые факторы роста : воду, белки, жиры, минеральные соли.

2. Отсутствие колоний грибов на питательной среде связано с отсутствием грибных спор в воздухе или со спецификой питательной среды.

3.В ходе эксперимента было установлено, что общая загрязненность воздуха в школе не пре­вышает допустимых норм.

4.Наибольшее количество микроорганизмов как в начале, так и в конце учебного дня,  выяв­лено в воздухе коридора и спортзала, а наименьшее – в воздухе кабинета, поскольку кабинет чаще проветривается и имеет комнатные растения, выделяющие фитонциды.

5. Наблюдается тенденция увеличения количества микроорганизмов в воздухе школьных по­мещений к концу учебного дня, что связано с увеличением количества людей и интенсивно­стью их передвижения.

Основная гипотеза подтвердилась. Ухудшение санитарно-гигиенических условий учебного кабинета вследствие скопления большого количества людей приводит к увеличению содер­жания микроорганизмов в воздухе.

Практическая направленность исследования 

Мы разработали практические рекомендации по улучшению санитарного состояния воздуха в школе.

1.Необходимо проветривать не только учебные кабинеты, но и другие помещения в течение учебного дня, регулярно делать влажную уборку помещения.

2. Каждый учащийся и сотрудник школы должен переобуваться в сменную обувь.

3. В период повышения количества инфекционных заболеваний носить медицинскую мас­ку, чаще мыть руки в школе и употреблять в пищу лук и чеснок.

Мы понимаем, что наше исследование выполнено на сравнительно небольшом материале. Это позволяет отнестись к его результатам, как к предварительным, требующим дальнейшего уточнения. Мы предполагаем в дальнейшем продолжать исследования по обнаружению раз­личных микроорганизмов.

Список использованной литературы 

1. Методические рекомендации. Методы бактериологического исследования условно-патогенных микроорганизмов в клинической микробиологии (утв. Минздравом РСФСР 19.12.1991).

2. Нетрусов А.И., Котова И.Б. Микробиология. – М.: Изд. центр «Академия», 2006.

3. Шлегель Г. Общая микробиология. – М.: Мир, 1986.

4. Нетрусов А.И. Практикум по микробиологии. – М.: Изд. центр «Академия», 2005.

5. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология в 3 т. – М.: Мир, 1996.

6. Курсанов Л.И., Наумов Н.А., Красильников Н.В. Определитель низших растений. Т. 3. Грибы. – М.: Советская наука, 1954.

7. Барышев Л.Г., Лысенко Л.Н., Овод В.В., Гурбик А.В. Микробиология: Практикум. Киев; 1987.

8. Н.А.Пугал, И.Д.Зверев. Практикум по курсу «Основы экологии» -М.:Мир, 2003.