Микрофлора воздуха. 2

Введение. 

   Воздух  играет в нашей жизни огромную роль. Без еды человек может  прожить не более трех недель, без  воды – не более трех дней, а без  воздуха? - не более трех минут! Все живое, что нас окружает, нуждается в свежем воздухе. Но иногда человек даже не подозревает, каким воздухом он дышит. Мы знаем, что воздух, которым мы дышим, загрязнен различными отходами автомобилей, заводов и фабрик. Но помимо химических загрязнений в воздухе присутствует большое количество микроорганизмов. 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. Микроорганизмы способны вступать с организмом человека в самые разные взаимоотношения – от симбиоза до паразитизма.

   Многочисленные  микробиологические 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.

   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. [6]

   1.Микрофлора воздуха, ее качественный и количественный состав.

   Количественный  и качественный состав микрофлоры воздуха зависит от степени загрязнения его пылью, копотью, дымом и другими  минеральными и органическими взвесями. Её видовой и количественный состав зависит от  микрофлоры территории, над которой исследуется воздух.

   Нормальная  микрофлора воздуха складывается из резидентной и транзиторной. Резидентная микрофлора представлена, в основном, сапрофитами: бактерии с липохромным пигментом (сарцины, микрококки. сапрофитный стафилококк и др.),  спорообразующие (бациллы), плесневые и дрожжеподобные грибы.

   Все эти микроорганизмы имеют структуры или механизмы, защищающие их от губительного действия ультрафиолетовых лучей, отсутствия влаги, питательных веществ.

   Транзиторная  представлена, преимущественно, патогенными  и условно-патогенными бактериями, вирусами. Они являются возбудителями воздушно-капельной инфекции, гнойно-воспалительных заболеваний и т.д. Это могут быть: золотистый и эпидермальный стафилококк, дифтерийная, туберкулёзная, синегнойная палочки, энтеробактерии (клебсиелла, протей, серрация и др.); вирусы кори, гриппа и т.д.

   В неочищенном воздухе во взвешенном состоянии находятся инородные  включения различных размеров:

   0,03-0,30 мкм – вирусы, бактерии;

   10,0-100,0 мкм – частицы пыли;

   30,0-200 мкм – волокна, волосы.

   Бактерии  находятся в воздухе в виде аэрозоля, который по размерам частиц делятся на фазы:

   а) крупнокапельная или быстро оседающая  фаза – капли с диаметром более 100 мкм;

   б) мелкоядерная фаза – капли и частицы  с диаметром менее 10мкм. Они длительно  находятся во взвешенном состоянии, и часть из них высыхает раньше, чем оседает (“бактериальная пыль”)

   Человек и животные  постоянно выделяют аэрозольные частицы, число которых колеблется от 1 тысячи до 30 млн в минуту, в зависимости от характера производимых ими движений, состояния верхних дыхательных путей. Капельки слюны, слизи , эпителий при чихании, разговоре, кашле вместе с микробами попадают в воздух и с током воздуха могут разноситься далеко от источника. Бактерии могут оседать на пылевые частицы и “путешествовать” вместе с ними. Мелкодисперсные аэрозольные частицы практически не оседают и постоянно находятся во взвешенном состоянии.

   Наиболее  часто в воздухе встречаются  следующие виды микроорганизмов: Вас. subtilis, Вас. mesentericus, Вас. mycoides, P. glaucum, Mucor mucedo, Т. alba, Т. rosea, Act. griseus, Micr. roseus, Micr. candicans, Staph. citreus, Staph. albus и др. [8] 
 
 

            1.1. Микрофлора атмосферы. 

   Несмотря  на то, что атмосфера является неблагоприятной  средой для развития микроорганизмов, последние находятся в ней  постоянно. Условия, существующие в атмосфере, не исключают полностью возможности обитания в ней микроорганизмов, особенно в нижних слоях – тропосфере. Здесь постоянно содержатся водные пары, газообразные азот, углерод и другие элементы. В атмосферу микроорганизмы попадают вместе с пылью. Они находятся там некоторое время во взвешенном состоянии, а затем частично оседают на землю, некоторые даже погибают от действия прямых солнечных лучей и высушивания. В сухую солнечную погоду микробы гибнут массами. Благодаря этому микрофлора воздуха немногочисленна. Она зависит от микрофлоры и состояния почвы, над которой расположен исследуемый слой воздуха. Над окультуренной, богатой органическим веществом почвой гораздо больше микробов, чем над почвой бесплодных пустынь или над заснеженными полями.

         Количество микроорганизмов  и их состав в воздухе и их состав меняются в зависимости от многих условий. Сухость почвы, распыленность  ее и ветры резко повышают степень  загрязненности воздуха микробами. Выпадающие осадки значительно очищают  воздух. Меньше всего микробов в воздухе над лесами, морями, снегами. По исследованиям Б.Л. Исаченко, воздух над местами, покрытыми круглый год снегом, можно считать абсолютно чистым. В таких условиях на бактериальную чашку за час оседают 1-2 микроба. Воздух более загрязнен вблизи земной поверхности. Особенно загрязнен воздух в городах в период интенсивного уличного движения: содержание микроорганизмов достигает 4000—9800 особей в 1 м3; в парке, расположенном в окрестностях города, всего 175—345 особей в 1 м3. Зеленые древесные насаждения задерживают пыль и содержащихся в ней микробов.

         Работники полярной экспедиции О.Ю. Шмидта в 1930 году установили исключительную чистоту воздуха  Крайнего Севера. Этот воздух почти  свободен от микроорганизмов. Больше всего  микроорганизмов приходится на слои воздуха, расположенные над промышленными городами, нал которыми стоит много пыли, но по мере подъема вверх количество их снижается.

         Содержание микробов в воздухе зависит от времени  года. Меньше всего их зимой и  больше летом, так как зимой почва покрыта снегом и воздух непосредственно с ней соприкасается. Летом же ветер поднимает с земли пыль, а вместе с ней и массу микробов, Заселенность воздуха весной и осенью занимает среднее положение между летней и зимней заселенностью, так как в это время часто идут дожди и ветер поднимает меньше пыли с влажной почвы.[4] 
 
 
 
 
 
 
 

   1.2.Микрофлора воздуха закрытых помещений. 

   Микрофлора  воздуха закрытых помещений более однообразна и относительно стабильна. Среди микроорганизмов доминируют обитатели носоглотки человека, в том числе патогенные виды, попадающие в воздух при кашле, чихании или разговоре. Уровень микробного загрязнения зависит главным образом от плотности заселения, активности движения людей, 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.

         Воздух закрытых помещений зимой богаче микроорганизмами, чем летом. Это объясняется тем, что зимой человек большую часть времени проводит в помещении. Особенно велико число микроорганизмов в многолюдных общественных помещениях – в кинотеатрах, школах, здесь воздух нагревается, обогащается влагой, загрязняется пылью и примесью газообразных и парообразных продуктов. Мельчайшие капли жидкости могут адсорбировать различные органические вещества, попадающие в воздух, и давать, таким образом, возможность микроорганизмам, находящимся в каплях, размножаться. Так воздушная среда обеспечивает не только временное пребывание там микроорганизмов, но иногда благоприятствует их развитию.

         В закрытых помещениях накапливается микрофлора, выделяемая человеком и животными: стрептококки, пневмококки, дифтероиды, стафилококки, т. е. обитатели верхних дыхательных путей. Кроме представителей носоглоточной микрофлоры в воздухе помещений иногда можно обнаружить микобактерии туберкулеза, вирусы.  

   Микробиологическое  исследование атмосферного воздуха, а также воздуха закрытых помещений занимает важное место при осуществлении очистки его от бактериального загрязнения как мера борьбы с аэрогенными инфекциями.[4] 

   1.3.Микрофлора воздуха животноводческих помещений. 

      В воздухе животноводческих помещений часто создаются условия, способствующие развитию как сапрофитных, так и условнопатогенных, а иногда и патогенных микроорганизмов. К ним в первую очередь следует отнести повышенную температуру, влажность и сильную запыленность воздуха, отсутствие ультрафиолетовых лучей и сосредоточение больших количеств животных на ограниченных площадях. Такое интенсивное обсеменение микробами среды обитания пользовательных животных называют микробизмом. Его следует отличать от микробиоза, под которым понимают микробное равновесие, наличие обычных ассоциаций микроорганизмов, характерное для конкретных ограниченных пространств.[3]

   По  видовому составу микроорганизмы воздуха  закрытых животноводческих помещений в основном относят к сапрофитам. Здесь много кокков, спор грибов (аспергиллы, пеиициллы, мукоровые). В воздухе помещений для крупного рогатого скота содержание микроорганизмов достигает 12000—86000 в 1 м3, в свинарниках —25000— 67000, в птичниках —30000—120000 и более особей в 1 м3.

   Содержание  микроорганизмов в воздухе помещений  во многом зависит от того, насколько  тщательно выполняются санитарно-гигиенические  требования по строительству, оборудованию, эксплуатации помещений, от надежности работы систем вентиляции, канализации, поддержания технологических режимов и т. п. В помещениях, где этих требований строго не придерживаются, бактериальная загрязненность воздуха возрастает, особенно за счет условнопатогенных бактерий, таких, как гемолитические стрептококки (до 2,4 тыс.), бактерии группы кишечной палочки (до 100 и более в 1 м3), синегнойная палочка, пастереллы, стафилококки.

      Именно условнопатогенные бактерии и вирусы могут быть причиной массовых переболеваний телят и поросят желудочно-кишечными и легочными, в том числе респираторными и другими так называемыми многофакторными заболеваниями. Повышенному содержанию условнопатогенных и непатогенных микроорганизмов в воздухе помещений (микробиозу) способствуют повышение температуры и недостаточность вентиляции. В помещениях для выращивания цыплят, где общее количество микроорганизмов, в том числе микрококков, энтерококков и грибков, в 1 м3 воздуха в 1,5—2 раза и более превышало нормативное, средняя масса тела бройлеров в 56-дневном возрасте была на 0,46 кг ниже. Титр гемагглютинации и образцах проб крови бройлеров из этого помещении был в 4 раза выше.[2] 
 
 
 
 
 
 
 

   2. Санитарно-гигиеническое  состояние воздуха.

           Санитарно-гигиеническое состояние  воздуха помещений определяется  двумя показателями: микробным числом – содержанием общего числа микроорганизмов в 1 куб. м воздуха; числом санитарно-показательных бактерий – гемолитических стрептококков и стафилококков в 1 куб. м воздуха ( табл.1). 

   Таблица 1 Критерии оценки микробной загрязненности воздуха

   Но  эти критерии оценки загрязненности воздуха ориентировочные, так как  узаконенных нормативов по бактериальной  обсемененности воздуха закрытых помещений  для оценки чистоты в настоящее время не существует.

     В тех случаях, когда в воздухе  помещений обнаруживаются патогенные микроорганизмы, воздух считается загрязненным и эпидемически опасным.

   Бактериальная обсемененность жилых помещений  всегда превышает обсемененность атмосферного воздуха, в том числе и патогенными микроорганизмами, попадающими в воздух от больных людей, животных и бактерионосителей. [1] 
 
 
 

   2.1.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.

   Культуральные свойства. Стафилококки — аэробы и факультативные аэробы. Хорошо развиваются на обычных питательных средах. Стафилококки вызывают диффузное помутнение МПБ с последующим выпадением небольшого осадка. Через 2—3 сут на поверхности бульона образуются пленка и пристеночное кольцо. На МПА стафилококки растут в виде выпуклых, с ровными краями колоний диаметром от 1 до 4 мм. При 20—25°С, доступе кислорода и рассеянном свете стафилококки вырабатывают золотистые, белые, лимонно-желтые и другие пигменты, являющиеся липохромами.

   В зависимости от цвета пигмента, образуемого  стафилококками на плотных (агаровых) средах, различают следующие их виды: Staph. pyogenes (aureus)—гноеродный (золотистый), Staph. albus—белый, Staph. citreus — лимонно-желтый.

   Ферментативные  свойства. Патогенные стафилококки разжижают желатин, свертывают, а затем пептонизируют молоко. Сбраживают лактозу, мальтозу, маннит, сахарозу. Продуцируют каталазу, уреазу, аммиак и водород. Сапрофитные стафилококки указанными свойствами не обладают.[1] 
 

               2.2. Стрептококки.

   Этот  род представлен более 20 видами бактерий, среди которых встречаются как патогенные, так и 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.

   Сапрофитные и патогенные стрептококки представляют собой грамположительные неподвижные кокки, имеющие форму шара диаметром 0,8—1 мкм.

   В процессе их деления образуются короткие и длинные цепочки. Спор и капсул стрептококки не образуют

   Культуральные свойства. Стрептококки на МПБ дают рост в виде мелких хлопьев, зерен, оседающих на дно пробирки, а на МПА — серовато-белые, просвечивающиеся, блестящие, иногда мутные колонии диаметром до 1 мм. Они хорошо растут на средах с добавлением крови или сыворотки крови животных. На кровяном агаре в зависимости от вида стрептококки могут вызывать гемолиз или давать зеленую окраску вокруг колоний либо не изменяют эритроцитов. Все стрептококки по отношению к кровяному агару делят на три группы: Str. haemolyticus — гемолитический стрептококк — образует на кровяном агаре вокруг колоний бесцветную прозрачную зоиу гемолиза (тип гемолиза α); Str. viridans — зеленящий стрептококк — формирует вокруг колоний зону неполного просветления с позеленением среды вследствие превращения гемоглобина эритроцитов в метгемоглобин (тип гемолиза a); Str. anhaemolyticus — негемолитический стрептококк — не вызывает гемолиза при росте на кровяном агаре (γ — гемолиз). Большинство стрептококков являются аэробами и факультативными анаэробами.

     Стрептококки являются постоянными обитателями полости рта и верхних дыхательных путей человека. Они выделяются во внешнюю среду в большом количестве, и их можно рассматривать в качестве показателей загрязнения воздуха носоглоточной микрофлорой. [1] 
 

   2.3.Способы  очистки и обеззараживания  воздуха. 

   К способам очистки и обеззараживания воздуха относятся физические и химические способы.

      Физические способы. К физическим способам очистки и обеззараживания воздуха относятся вентиляция, фильтрация, ультрафиолетовое облучение. Вентиляция — высокоэффективный способ снижения микробного обсеменения воздуха. Загрязненный воздух удаляется из помещений, а на его место поступает более чистый воздух из атмосферы. Очистка поступающего воздуха путем фильтрации повышает эффективность вентиляции. Фильтры, пропитанные специальной пылесвязывающей жидкостью, задерживают до 90—95% микробов и частиц пыли, содержащихся в воздухе.

   Свет  губительно действует на микроорганизмы. Наибольшей бактерицидностью обладают лучи с короткой волной и сильным фотохимическим действием (ультрафиолетовая часть спектра). Высокое бактерицидное действие ультрафиолетовых лучей широко используют для обеззараживания воздуха производственных цехов, холодильных камер на предприятиях мясной, молочной, биологической и бродильной промышленности, для стерилизации воздуха в операционных, боксах и других больничных помещениях. Для этого применяют бактерицидные увиолевые лампы (БУВ) разной мощности.

   Химический  способ. В качестве химического способа обеззараживания воздуха от микроорганизмов, главным образом патогенных, используют дезинфекцию. Для этого пригодны только те химические вещества, которые вызывают быструю гибель микробов, безвредны для человека, не портят оборудования и других предметов, бесцветны, не имеют запаха. Они не должны воспламеняться или взрываться. Из химических веществ для обеззараживания воздуха наиболее часто применяют триэтиленгликоль, молочную кислоту, хлорсодержащие препараты. Указанные дезинфектанты не только уничтожают патогенных микробов в воздухе, но и снижают общее количество микроорганизмов более чем на 90%.

   В сочетании с влажной уборкой  помещений эффективность физических и химических способов очистки и  обеззараживания воздуха значительно  повышается. [1] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   3.Санитарно-микробиологическое исследование воздуха. 

            Задачами санитарно-микробиологического  исследования воздуха являются  гигиеническая и эпидемиологическая  оценка воздушной среды, а также    разработка комплекса мероприятий,  направленных на профилактику аэрогенной передачи возбудителей инфекционных болезней.

           Санитарно-микробиологическое исследования  воздуха проводят  в основном  по двум направлениям:

1. определение микробного числа воздуха, т.е. количества микроорганизмов, находящихся в 1 куб.м воздуха.
2. Исследование воздуха на наличие санитарно-показательных микроорганизмов, которые являются показателями биологической контаминации воздуха микрофлорой носоглотки человека.

   Объектами санитарно-микробиологического исследования воздуха является: воздух больниц, детских садов, школ, аптек, а также мест массового скопления людей.

     Для обнаружения микробов в воздухе предложено большое количество методов и приборов, позволяющих определять как общее количество, так и видовой состав микрофлоры. Определение количественного состава и качественного состава микрофлоры воздуха проводится методами, в основу которых положены два принципа: оседание и засасывание.

   Данное исследование осуществляют седиментационным (осадочным), фильтрационным и аспирационным методами. 

   Седиментационный метод оседания Коха заключается в том, что чашки Петри с МПА оставляют открытыми на 5—10 мин в помещении. Для определения этим методом са-нитарно-показательных микроорганизмов (гемолитических стафилококков, стрептококков) чашки Петри с кровяным агаром оставляют открытыми в течение 40 мин. Затем чашки закрывают, надписывают, помещают в термостат при 37 °С и при комнатной температуре на 24 ч, после чего подсчитывают колонии микробов.

   Чтобы определить микробное число в воздухе (количество бактерий, содержащихся в 1 м³), его подсчитывают по формуле Омелянского: Х= 

   где X — количество микробов в 1 м³ (1000 л) воздуха; а — количество выросших колоний в чашках; в — площадь чашки; Т — время, в течение которого чашка была открыта; 5 — время по правилу Омелянского; 10 — объем воздуха в литрах (1 м³). Правилом Омелянского предусматривается, что на поверхности агара в чашке Петри с площадью 100 см² за 5 мин из воздуха оседает такое количество микробов, которое находится в его 10 л.[5,7] 

   Фильтрационный метод (с использованием специальных бактериоуловителей Дьяконова, трубок Микеля, мембранных фильтров) заключается в пропускании через специальную систему определенного объема воздуха. Бактериоуловитель представляет собой стерильный сосуд со стеклянными бусами и налитой в него жидкой средой (физраствор, МПБ) в объеме 50—100 мл, закрытый пробкой. Через пробку пропущены две трубки: одна опущена до дна, другая — не касается жидкости и соединена резиновым шлангом (трубкой) с разрежающим насосом, снабженным манометром. После пропускания воздуха через данную систему содержимое сосуда взбалтывают и 1 мл жидкости вносят в чашку Петри с расплавленным и охлажденным до 45 °С МПА, выдерживают в термостате при 37 °С 48 ч, затем подсчитывают колонии. Полученное число умножают на объем жидкой среды в сосуде, делят на количество литров пропущенного воздуха и умножают на 1000 (то есть на количество литров воздуха в 1м³) 

   Мембранный метод. После пропускания воздуха через мембранные фильтры среды в чашке Петри, культивируют в термостате, подсчитывают количество выросших колоний. Полученное число делят на количество литров пропущенного воздуха и умножают на 1000, то есть также вычисляют микробное число воздуха. 

   В настоящее время для микробиологического исследования воздуха широко применяют аспирационный метод с использованием аппарата Кротова , конструкция которого основана на принципе ударного действия воздушной струи. Прибор представляет собой цилиндрической формы металлический сосуд, внутри которого вмонтирован - электромотор с центробежным вентилятором и вращающимся диском — подставкой для чашки Петри с плотной питательной средой. Корпус прибора герметически закрывается крышкой, центральная поверхность которой имеет вид диска из прозрачного плексигласа с радиально расположенной клиновидной щелью. При вращении вентилятора воздух засасывается через щель крышки, ударяется о поверхность питательной среды, вращающейся на подставке чашки Петри, и содержащиеся в струе воздуха бактерии оседают (прилипают). Имеющийся в приборе ротаметр указывает количество (объем) пропущенного воздуха. Затем чашки помещают в термостат на 48 ч. Подсчитывают количество выросших колоний и микробное число воздуха.

   При санитарно-бактериологической оценке воздуха по наличию патогенных микроорганизмов (микобактерий туберкулеза, возбудителей пастереллеза, туляремии, бруцеллеза и др.) используют специальные (элективные) среды.

   После инкубирования в термостате просматривают выросшие колонии, выделяют характерную для искомого вида микроба и изучают ее; из нее готовят мазки, окрашивают по Граму, микроскопируют. Колонию пересевают для получения чистой культуры с последующей ее идентификацией. [5,7] 

   Для определения наличия золотистого стафилококка забор проб проводят на желточно-солевой агар (ЖСА). Чашки помещают в термостат при температуре 37° С на 24 часа и выдерживают еще 24 часа при комнатной температуре, можно на 48 часов при температуре 37°С. Колонии, подозрительные на стафилококк, подлежат обязательной микроскопии и дальнейшей идентификации.

   С желточно-солевого агара снимают  в первую очередь колонии стафилококков, которые образуют радужный венчик вокруг колонии (положительная лецитовителлазная  реакция). Дальнейшему изучению подвергают также пигментированные колонии и с отрицательной лецитовителлазной реакцией не менее двух колоний различного вида. Подозрительные колонии пересевают на чашки с кровяным или молочным агаром. Дальнейшее изучение их проводят по схеме.