Влияние фитонцидной активности комнатных растений на бактериальные загрязнения школьных помещений

Фитонциды - это вещества, продуцируемые растениями и имеющие бактерицидные, антифунгальные (активные в отношении микроскопических грибов и актиномицетов) и протистоцидные (активные в отношении клеточных простейших).

Фитонциды были открыты профессором Б. П. Токиным в 1928 г.

Фитонциды - универсальное явление в растительном мире. Любое растение - от бактерий до цветковых - продуцирует фитонциды, и эти вещества чрезвычайно разнообразны по своей химической природе.

Одна из важнейших особенностей фитонцидов - специфичность их действия. Даже в микроскопических дозах они могут задерживать рост и размножение одних микроорганизмов, стимулировать рост других и играть существенную роль в регулировании состава микрофлоры воздуха, почвы и воды Различают летучие фракции фитонцидов, выделяемые надземными частями растений в атмосферу, подземными частями - в почву, а водными растениями - в воду, и нелетучие - биологически активные вещества различной природы, находящиеся во внутритканевом соке растений.

Был составлен ассортимент тропических и субтропических растений, которые можно использовать для профилактических и лечебных целей дома и в местах массового скопления людей: в детских садах, школах, лечебно-профилактических и других учреждениях, которые можно объединить в 3 группы:

1-я группа - растения, летучие выделения которых обладают выраженной антибактериальной, антивирусной, антифунгальной активностью в отношении микрофлоры. Сансевьера трехполосая, диффенбахия пятнистая, сциндапсус пестрый, циссус антарктический, тетрастигма Вуанье, пеларгония (герань) душистая, колеус Блюма, кипарис вечнозеленый пирамидальный, олеандр обыкновенный, самшит вечнозеленый, фикус Бенджамина. 2-я группа - растения, летучие выделения которых улучшают сердечную деятельность, повышают иммунитет, обладают успокающим, противовоспалительным и другими лечебными действиями. Монстера привлекательная, пеларгония (герань) душистейшая, жасмин Самбак, мирт, лимон.

3-я группа - растения-фитофильтры, поглощающие из воздуха вредные газы. Хлорофитум хохлатый, фикус Бенджамина.

Растения создают иллюзию контактов с природой; красотой форм, приятным запахом и спокойной зеленой окраской благотворно влияют на состояние человека. Но наиболее важны санитарная и гигиеническая функции растений.

Большинство комнатных растений подавляют и уничтожают вредоносные микроорганизмы, благодаря выделению особых летучих веществ- фитонцидов. Фитонцидной активностью обладают не только высшие семенные растения, но и некоторые низшие растения – актиномицеты и грибы.

В настоящее время проблема фитонцидов выросла в самостоятельное биологическое учение, разрабатываемое совместными усилиями ботаников, зоологов, химиков, микробиологов. Изучены разнообразные аспекты механизма влияния фитонцидов на окружающую среду.

Цель нашей работы: изучить влияние комнатных фитонцидных растений на бактериальную загрязненность помещений школы. Задачи:

Познакомить учащихся с видовым разнообразием комнатных растений, используемых для озеленения помещений школы.

Овладеть приемами микробиологических исследований.

Изучить влияние фитонцидной активности комнатных растений

(бегоний, хлорофитума, герани) на общую бактериальную загрязненность помещений школы.

Установить фитонцидную активность комнатных растений и их влияние на развитие условно- патогенной и патогенной микрофлоры.

Многие тысячи исследований проведены в разных странах за истекшие после открытия фитонцидов десятилетия. Этими исследованиями в той или иной мере охвачены представители всех растительных семейств. Обследовано не менее 20 тысяч высших растений. Изучались и их противогрибковые свойства.

По силе действия фитонциды различны. Фитонциды сосны действенны против возбудителей бактериальных болезней фасоли, хлопчатника, картофеля, люцерны. Фитонциды щавеля конского действенны против очень опасных болезней растений.

Киевские ученые исследовали 600 видов кормовых растений природных пастбищ и сенокосов Украины и Туркмении и показали, что фитонциды этих растений убивали те или иные бактерии

От фитонцидов пихты погибают дифтерийная и коклюшная палочки, стафилококки и другие бактерии. Фитонциды почек березы бородавчатой губительно действуют на дезинтерийную и кишечную палочки. Фитонциды черной смородины, черемухи, эфедры, укропа и многих других растений убивают золотистый стафилококк. От фитонцидов люцерны погибает возбудитель болезни хлопчатника – гоммоза. Паратифозные бактерии не стойки в отношении фитонцидов полыни, зверобоя и калужницы. Фитонциды бархатцев убивают стафилококки, возбудителя черной ножки картофеля, бактериального заболевания огурцов .

Воздушная среда городских помещений далека от идеальной.

Помимо обычной пыли часто воздух помещений имеет повышенное содержание химических соединений, выделяемых отделочными материалами, мебелью, продуктами жизнедеятельности. Даже самые современные технические средства не всегда обеспечивают здоровую воздушную среду.

Значительного улучшения воздуха в закрытых помещениях можно добиться, используя для озеленения определенные растения. При воздействии летучих выделений растений снижается общее число микроорганизмов в помещениях на 70-80%, что эффективнее технических средств очистки воздуха. Известно также, что летучие вещества многих растений уже в концентрации 5 мг/м улучшают самочувствие людей

Механизм действия летучих фитонцидов заключается в том, что они вызывают разнообразные изменения микробной клетки: подавляют дыхание, растворяют и разрушают поверхностные слои и составные части протоплазмы, ферменты.

Особенно важна для здоровья человека фитонцидная активность комнатных растений в зимне-весенний период, так как именно в это время возрастает число острых респираторных заболеваний.

Вода, которой мы поливаем растения, испаряется листьями и соединяется с молекулами воздуха. Более влажный воздух полезен для зрения, кожи и дыхательных путей. Лучше всего испаряют влагу такие растения, как спармания, циперус и банан .

Лабораторные исследования показали, что такие растения как хлорофитум, нефролепис, драцена или лимон сокращают содержание в воздухе вредных химических веществ, в том числе формальдегида.

Растения с множеством мелких или сильно рассеченных, а также длинных и узких листьев, например фикус Бенджамина, аспарагус или папоротники, являются как бы «зелеными легкими», которые всасывают пыль наподобие пылесоса.

«Чистилище»-кротон зимой ежедневно опрыскивают отстоявшейся водой, от чего увлажняется и воздух в помещении. А еще это растение с эффектными листьями сокращает количество содержащихся в воздухе вредных веществ .

Пестрые, зеленые с белым, листья диффенбахии настолько красочны, что цветки здесь покажутся лишними. Листья испаряют много влаги, благодаря чему воздух в комнате становится лучше. Кроме того они фильтруют содержащиеся в воздухе вредные вещества. Будьте осторожны: сок диффенбахии содержит раздражающие кожу вещества.

Фикус Бенджамина, кокосовая пальма не только повышают в комнатах влажность воздуха. Их листья поглощают много пыли. Живые «пылесосы» следует время от времени ставить под душ или под дождь.

Элегантная гербера зацветает весной одной из первых среди горшечных растений. Ученые утверждают, что она является не только прекрасным увлажнителем воздуха, но и замечательным фильтром. Не менее успешно улучшают климат однолетние горшечные хризантемы

Ученые Центрального Сибирского ботанического сада СО РАН составили ассортимент растений, которые можно использовать для профилактических и лечебных целей дома и в местах массового скопления людей: в детских садах, школах, лечебно-профилактических и других учреждениях.

Фитонцидные растения: их летучие выделения обладают выраженной антибактериальной, антивирусной, антифунгальной (антигрибковой) активностью. Это плющ обыкновенный и другие.

Летучие выделения растений улучшают сердечную деятельность, повышают иммунитет, обладают успокаивающим, противовоспалительным и другими лечебными действиями -герань душистая, розмарин лекарственный, лимон, лавр благородный

Растения - фитофильтры поглощают из воздуха вредные газы (хлорофитум хохлатый, фикус Бенджамина, некоторые виды семейства бромелиевых).

Растения служат также фильтром вредных веществ, действуя как «зеленая печень». Они могут аккумулировать из атмосферы многие загрязнители, особенно соединения серы, азота, углерода, и использовать их как источник для своей жизнедеятельности. Среди комнатных растений, пригодных для любых помещений, широко известен фитофильтр хлорофитум хохлатый.

Фикусы эффективно очищают воздух в квартире от ядовитых формальдегидов, а бегонии обладают выраженными антигрибковыми свойствами.

Ряд растений своими летучими выделениями оказывают лечебный эффект на организм человека. Так, деревце кофе аравийского на 30% снижает число микроорганизмов в воздухе жилой комнаты. Лимон и другие цитрусовые растения улучшают умственную деятельность, повышают амплитуду биотоков мозга. Запах лимонных листьев дает ощущение бодрости, способствует улучшению общего состояния .

Герань душистая обладает успокаивающим действием, ее рекомендуют при заболеваниях нервной системы и бессоннице

У людей, находящихся в зоне действия летучих выделений растений, повышаются защитные силы организма, нормализуются процессы возбуждения и торможения нервной системы, увеличивается работоспособность и выносливость при физических нагрузках.

2. Место, материал и методика исследования.

Место проведения исследования - это школьные помещения: классные комнаты, рекреации, спортзалы.

Наша школа довольно молодая, ей всего 7 лет, расположена в 348 квартале, который постепенно застраивается. Это жилой массив с многоэтажными домами, детским садом.

Промышленных предприятий и предприятий сфер обслуживания нет.

Первые дома заселены в 1990 -1991 годах, школа открыта в 1996 году.

Район малоозеленен: 1 дерево на 10 человек. Беден и видовой состав. В основном - это плодовые деревья, посаженные жильцами возле домов - вишня, абрикос, яблоня. Из лиственных пород -несколько тополей и ив, которые являются адсорбентами пыли.

Поэтому для улучшения состояния воздуха является актуальным вопрос озеленения не только территории, пои помещения школы.

Для исследования мы выбрали несколько классных комнат: кабинет биологии, химии, русского языка и литературы и математики, а также кабинеты начальной школы №52 и №54, в которых периодически включали люстры Чижевского, спортзал 1 этажа и рекреации 2 и 3 этажей.

В работе использованы методика определения фитонцидной активности экстрактов по Б. П. Токину, методика определения фитонцидной активности различных комнатных растений , также проводилось анкетирование среди учащихся школы.

3. Результаты исследований

Первая задача, поставленная перед нами - познакомиться с видовым разнообразием комнатных растений - позволила сделать следующие выводы:

-растениям с серебристо-опушенными листьями и тонким серебристым кантом необходимо много света, поэтому данные растения следует размещать в помещениях, расположенных к югу или к юго-западу (толстянка, эхеверия)

-для полутенистых мест подойдут растения с большими листьями: филодендрон.

-сухой воздух помещений переносят растения с мелкими или крупными сухими шипами и кожистыми листьями: кактусы, молочаи, хойя.

Пестрые, зеленые с белым, листья диффенбахии, настолько красочны, что цветки кажутся лишними, листья испаряют много влаги, фильтруют, содержащиеся в воздухе вещества

Фикус Бенджамина, кокосовая пальма, повышают в помещениях влажность воздуха. Кроме того эти растения поглощают много пыли .

1. лабораторные исследования показали, что такие растения как хлорофитум , нефролепис, драцена или плющ сокращают содержание в воздухе вредных химических веществ, в том числе формальдегида.

2. растения с множеством мелких или сильно рассеченных, а также длинных и узких листьев, например фикус Бенджамина, аспарагус или папоротники, являются как бы «зелеными легкими», которые всасывают пыль наподобие пылесосов

«Чистилище»- кротон зимой ежедневно опрыскивают отстоявшейся водой, от чего увлажняется и воздух в помещении. А еще это растение с эффектными листьями сокращает количество содержащихся в воздухе вредных веществ.

Чем больше растений, тем лучше качество воздуха в комнате. Растения с большими зелеными листьями испаряют много влаги и активно поглощают попадающие в воздух вредные вещества.

Размещать комнатные растения необходимо зеленым уголком, не используя классные подоконники, так как это приводит к затенению помещений.

Нами исследовано видовое разнообразие комнатных растений СОШ №29. Данные зафиксированы в виде таблицы.

Таблица №1

Видовое разнообразие комнатных растений используемыx для озеленения школы.

№ Название видов Количество экземпляров

1 Фиалки /VIOLA/ 101

2 Папоротник /FERNS/ 43

3 Диффенбахия /DIFFENBACHIA/ 17

4 Бегония /BEGONIA/ 70

5 Кактусы /CACTUS/ 21

6 Китайская роза /CHINlENSIS ROSA/ 27

7 Циссус /CISSUS/ 6

8 Драцена /DRACAENA/ 8

9 Лен /LINUM/ 1

10 Аспарагус /ASPARAGUS/ 16

11 Монстера /MONSTERA/ 12

12 Молочай /EUPHORBIA/ 15

13 Фукcия /FUCHSIA/ 13

14 Традесканция /TRADESCANTIA/ 21

15 Хлорофитум /CHLOROPHITUM/ 40

16 Эпифилиум /EPIPHYLLUM/ 12

17 Кротон /CODIAEUM/ 6

18 Пальма /TRACHYCARPUS/ 13

19 Глоксиния /GLOXINIA/ 17

20 Фиттония /FITTONIA/ 17

21 Колеус /Coleus/ 31

22 Зефирантес /Zephyrantes/ 8

23 Стапелия пестрая /Stapelia/ 5

24 Зигокактус /Zygocactus/ 5

25 Амазонская лилия /Eucharis amazonia/ 9

26 Лимон /Citrus limon/ 12

27 Сингониум /Syngonium/ 17

28 Опунция /Opuntia/ 21

29 Хавортия /Hawortia/ 15

Из данных, приведенных в таблице №1 видно, что больше всего комнатных растений в школьных помещениях приходится на следующие виды: фиалка, папоротник, диффенбахия, бегония, хлорофитум, аспарагус, колеус и т. д. Самым зеленым и отличающимся по видовому разнообразию является кабинет №38 – биологии, в котором собрано более 40 видов комнатных растений.

Для определения общей бактериальной загрязненности воздуха использовалась естественная среда - картофель и морковь с добавлением гидрокарбоната натрия. Микроорганизмы выращивались методом осаждения в течение 15-20 минут на чашку Петри с готовой средой, после чего помещались в термостат на сутки, а затем 2 -3 суток выдерживались при комнатной температуре. Общее количество колоний определяет степень загрязненности воздуха.

Таблица №2

Загрязненность воздуха в школьных кабинетах.

№ кабинета Число выросших колоний 2003 г Число выросших колоний 2004 г

№38 биология 6 5

№37 химия 7 7

№25 русский язык 9 10

№43 математика 8 9

№15 начальные классы 5 7

№17 начальные классы (люстра Чижевского) 4 5

Спортзал №1 10 10

Спортзал №2 10 10

Рекреация №1 9 8

Рекреация№2 9 8

Из таблицы видно, что степень загрязненности воздуха в различных школьных помещениях неодинакова. Самыми загрязненными в 2003 г оказались спортивные залы, рекреации и кабинет №25, где число колоний максимально -10 штук. Наименее загрязненными оказались кабинеты № 38, №15, №17, где число колоний составило соответственно - 6, 5, 4. В кабинете № 54 во время эксперимента работала люстра Чижевского.

В 2004 году самыми загрязненными оказались спортивные залы и кабинет №25(русский язык), где число колоний максимально – 10 штук. Наименее загрязненными – кабинеты №38 и №17, где число колоний составило пять штук

Мы считаем, что это можно объяснить следующим образом:

1. Кабинет №25 имеет большую загрязненность, так как кабинет загружен в 1 и 2 смену, в нем размещено небольшое количество комнатных растений и он недостаточно проветривается;

2. Спортивные залы имеют высокую загрязненность, так как на одном уроке занимаются два класса. Нe систематически между уроками проводится влажная уборка.

3. В рекреациях школы по сравнению с 2003 годом замечено не значительное снижение числа выросших колоний, так как под руководством администрации школы были созданы зеленые зоны .

4. В кабинете № 38 так же отмечено некоторое снижение числа выросших колоний. Это связано с тем, что он имеет зеленый уголок, в котором представлено большое многообразие комнатных растений, где преимущество отдается растениям с высокой фитонцидной активностью: бегонии, герани, алоэ, хлорофитуму, кислице.

5. В кабинете №17 периодически включается люстра Чижевского, что позволяет в результате ее ионизации очищать воздух в классных помещениях вместе с комнатными растениями.

Для определения фитонцидной активности некоторых комнатных растений на бактериальную загрязненность воздуха, мы располагали чашки Петри с питательной средой вблизи растений на расстоянии 10-15 см, оставляя их открытыми на 15 минут. Затем чашки помещались в термостат на сутки и в течение двух – трех суток выдерживались при комнатной температуре. Учет выросших колоний производили по четырем цветам: желтые, красные, белые, коричневые.

Таблица №3.

Количество выросших колоний микроорганизмов вблизи некоторых комнатных растений.

1 повторность

Виды растений

Цвет колоний Бегония Бегония Бегония Герань Алоэ Аспарагус Хлоро-фитум

Воротни-чковая Короле-вская Всегдацве-тущая белая

Среднее значение

- равномерный рост грибка (100%)

- рост грибка (50%)

- рост грибка (15%-20%)

В контрольной чашке, в которой не было растительной кашицы, наблюдали равномерный рост грибков по всей поверхности чашки Петри. В опытных чашках, в которых находилась кашица листьев аспарагуса, кислицы, агавы, прорастание спор наблюдали лишь по краям чашки. Вокруг кашицы образовалась стерильная зона, в которой не обнаружился рост грибков. В чашке с кашицей из листьев хлорофитума на половине поверхности наблюдали рост грибков, другая половина - стерильная зона.

В чашках с кашицей из листьев бегоний наблюдали рост грибков. Однако, если в контрольной чашке рост грибков завершался спорообразование, то в чашках с бегониями спорообразование прослеживалось на некотором расстоянии от кашицы.

Определение влажности воздуха и содержание углекислого газа в помещениях школы

Влажность воздуха определяли с помощью гигрометра психрометрического в различных помещениях школы. Данные внесены в таблицу №6.

Таблица №6

№ кабинета №38 №37 №15 №17

Влажность, % 91 85 72 70

Примечание: кабинет № 38 содержит 61 комнатных растений

№ 37 - 20 растений

№ 15 - 13 растений (фиалки)

№ 17 - 14 растений (фиалки)

Содержание углекислого газа определили с помощью прибора, изготовленного самостоятельно учащимися .

Прибор представляет собой емкость, заполненную известковой водой и снабженный стеклянными трубками, одна из которых соединена с грушей для всасывания воздуха.

По количеству качков грушей до помутнения раствора судили о содержании углекислого газа в воздухе.

Результаты внесены в таблицу №7

Таблица №7

№ кабинета №38 №37 №15 №17

Количество качков грушей 15 13 10 11

Из данных таблиц следует, что самая высокая влажность воздуха и низкое содержание углекислого газа в помещении, содержащем наибольшее число растений по количеству и видовому разнообразию (№38).

4. Выводы и предложения.

Проделав нашу работу и проанализировав её результаты, мы сделали следующие выводы:

5. более загрязненным микроорганизмами был воздух в тех кабинетах, которые имеют наибольшую загруженность в течение дня.

6. загрязнённость воздуха так же связана с недостаточной влажной уборкой и проветриванием.

7. наиболее высокой фитонцидной активностью обладают комнатные растения: хлорофитум, бегония, аспарагус и алоэ.

8. Летучие вещества кислицы, агавы и аспарагуса убивают плесневые грибки и бактерии.

Согласно выше изложенным выводам мы вносим следующие предложения: предложения

6. Выйти к администрации с предложением – при составлении расписания учитывать загруженность кабинетов в течение учебного дня.

7. Чаще проводить влажные уборки в течение дня и проветривать кабинеты на переменах.

8. Для озеленения помещений школы желательно использовать растения с высокой фитонцидной активностью: бегонии, алоэ, хлорофитум, герань, кислицу, агаву, аспарагус, - которые обладают антигрибковым и антимикробным действием.

9. Расширить видовое разнообразие комнатных рас гений с целью улучшения микроклимата школьных помещений.

10. Во влажных, теплых помещениях использовать в качестве озеленения такие растения как агава, кислица, аспарагус.