Характеристика микрофлоры школьных классов и спортзала до и после занятий



Качество воздуха внутри помещений является одним из основных факторов, влияющих на здоровье, самочувствие и работоспособность человека. Помимо химических соединений на качество воздуха в помещении большое влияние оказывает присутствие наличие микроорганизмов. В связи с этим растущий интерес к исследованиям микробов в помещении определяет актуальность проблемы. Классные комнаты считаются оптимальным местом для контакта микроорганизмов со школьниками. Цель настоящего исследования состояла в том, чтобы изучить распространенность бактерий воздушной среде школьных помещений и оценить их санитарно-микробиологическое благополучие. Отбор проб воздуха осуществляли методами седиментации и аспирации. Обнаружено присутствие в воздухе школьных помещений и на партах кокков, которые обычно присутствуют на коже и слизистых оболочках человека. Помимо кокков в атмосфере присутствовали бациллы и плесневые грибы Cladosporium spp., Aspergillus spр. и Penicillium spp. Наибольшее количество микроорганизмов до и после занятий зафиксировано в спортзале. Бактериальное загрязнение поверхностей школьных парт в разных классах до начала занятий достигало 141,8±57,1 КОЕ/см ² , а после увеличилось до 372±81,1 КОЕ/см ² . Наиболее часто на поверхностях школьных столов до и после занятий обнаруживали Staphylococcus spp., Streptococcus spp., Micrococcusspp., Corynebacterium spp. и Lactobacillus spp.

Ключевые слова: классные комнаты, спортзал, воздушная среда, микроорганизмы.

Indoor air quality is one of the main factors affecting human health, well-being and performance. In addition to chemical compounds, indoor air quality is greatly influenced by the presence of microorganisms. In this regard, the growing interest in indoor microbial research determines the relevance of the problem. Classrooms are considered to be the best place for microorganisms to come into contact with schoolchildren. The purpose of this study was to study the prevalence of bacteria in the air environment of school premises and to assess their sanitary and microbiological well-being. Air sampling was carried out by sedimentation and aspiration methods. The presence in the air of school premises and on the desks of cocci, which are usually present on the skin and mucous membranes of a person, was detected. In addition to cocci, the atmosphere contained bacilli and mold fungi Cladosporium spp., Aspergillus spp. and Penicillium spp. The greatest number of microorganisms before and after classes was recorded in the gym. Bacterial contamination of the surfaces of school desks in different classes before the start of classes reached 141.8±57.1 CFU/cm2, and after that it increased to 372±81.1 CFU/cm2. Most often, Staphylococcus spp., Streptococcus spp., Micrococcus spp., Corynebacterium spp. were found on the surfaces of school tables before and after classes. and Lactobacillus spp.

Keywords: classrooms, gym, air environment, microorganisms.

Введение

Воздух представляет собою среду, в которой микроорганизмы не могут размножаться. Это связано с отсутствием необходимых питательных веществ и недостатком влаги. Микроорганизмы присутствуют в воздухе в виде коллоидной системы (биоаэрозолей). В коллоидной системе микроорганизмы связаны с частицами пыли или капельками жидкости. При этом частицы биоаэрозолей значительно больше по размеру самих микроорганизмов.

Лучше всего приспособлены к длительному существованию в воздухе те микроорганизмы, морфология, строение и химический состав которых придает им устойчивость к высыханию и солнечной радиации. Наиболее устойчивы в атмосфере к неблагоприятным условиям окружающей среды эндоспоры, имеющие многослойную оболочку. Они способны выживать в атмосферном воздухе длительное время. Эндоспоры формируют в основном почвенные бактерии рода Bacillus и Clostridium [1].

Среди вегетативных форм грамположительные бактерии демонстрируют большую устойчивость при нахождении в атмосфере (особенно к высыханию), чем грамотрицательные за счет большей толщины их клеточной стенки [1].

С гигиенической точки зрения антропогенные источники биоаэрозолей являются более значимыми, чем природные. Микробиом воздушной среды (микробных сообществ) школьных помещений представляет собой сложное, разнообразное и динамичное сообщество живых микроорганизмов. Человек является одним из важных источников микроорганизмов, переносимых по воздуху. При этом относительная численность микробов, связанных с человеком, в воздухе помещений увеличивается с увеличением количества присутствующих. Поскольку на разных частях тела человека обитают совершенно разные микробные сообщества, разумно предположить, что на разных типах поверхностей в помещении могут обитать разные микробные сообщества из-за частого контакта с определенными частями тела [1].

В качестве вторичного источника выступает ресуспендирование микроорганизмов с пола, одежды и мебели. Наружный воздух также может формировать микробиом воздуха в помещении [2, 3, 4]. Из-за ресуспендирование микроорганизмов и турбулентного переноса школьники в большей степени подвергаются негативному воздействию из-за более низкого роста [5].

Изучение микробиома школьных помещений имеет важное значение, поскольку школьники проводят здесь большую часть своего времени и, таким образом, регулярно сталкиваются с микробами в этой среде обитания [6]. Микробы, в том числе присутствующие в помещениях, влияют на здоровье и самочувствие человека, учитывая, что люди вдыхают около 10–25 м ³ воздуха в день.

В зависимости от концентрации и состава длительное воздействие бактериальных аэрозолей связано с различными проблемами со здоровьем, включая астму, респираторные заболевания, аллергические проблемы [7].

На качество воздуха в помещении сильно влияет качество наружного воздуха и ряд других факторов. Кроме того, микроклиматические условия внутри и снаружи помещений также влияют на концентрацию микробов, поскольку высокая относительная влажность и температура способствуют созданию благоприятных условий для присутствия микроорганизмов [1].

Таким образом, школьные классы представляют собой идеальный сценарий для колонизации бактериями. Тесный контакт учеников в течение длительного времени и многочисленные общие поверхности, к которым школьники часто прикасаются, создают условия для того, чтобы микроорганизмы выживали и передавались от ученика к ученику. Поэтому гигиена в этих условиях важна для снижения риска и потенциальных последствий, связанных с бактериальными инфекциями [8].

Методы исследования.

Микрофлору воздуха оценивали методом пассивного отбора (седиментации) по Л. И. Омелянскому с использованием чашек Петри диаметром 9 см при 30 минутной экспозиции. После подсчета колониеобразующих единиц (КОЕ) определяли КОЕ/м ³ , принимая во внимание уравнение, описанное Л. И. Омелянским [9].

Помимо этого, был использован электроаспиратор ПУ-1Б для бактериологического исследования воздуха школьных классов, имеющих электрические розетки. Высота отбора проб, приближенная к зоне дыхания, составляла 1 м над полом и в центре помещения.

Микробиологическое исследование различных поверхностей проводили методом смывов с целью выделения и идентификации микроорганизмов, находящихся на данной поверхности [9]. Метод смывов заключается в протирании поверхности размером 100 см ² стерильным ватным тампоном смоченном в стерильном физиологическом растворе. Тампоны помещены в стерильные одноразовые пробирки.

Пробы отбирали до занятий и сразу после занятий. После отбора образцы доставляли в микробиологическую лабораторию Калужского государственного университета им. К. Э. Циолковского и инкубировали при 37 °C в течение 24–48 часов. Затем проводили идентификацию изолятов по стандартным методикам.

Результаты исследования

Общее количество микроорганизмов в атмосфере школьных классов до занятий составило 390±50 КОЕ/м ³ , а после занятий — 1120±50 КОЕ/м ³ . Распределение бактериальных штаммов, выделенных из атмосферы школьных классов до занятий, в среднем составило: 37,8 % — кокки, 34,2 % — плесневые грибы и 28 % — бациллы (рис 1).

Рис. 1. Распределение микроорганизмов в воздухе до занятий

В спортзале до занятий количество микроорганизмов в атмосфере составило 512±77 КОЕ/м ³ , а после занятий — 1530±150 КОЕ/м ³ . Распределение бактериальных штаммов, выделенных из атмосферы спортзала до занятий, соответствовало школьным классам. Но количество плесневых грибов в атмосфере спортзала до занятий было несколько выше.

После занятий наблюдалось увеличение количества микроорганизмов в классах и спортзале. При этом доминирующими также были кокки (71,2 % в классах и 61,9 % в спортзале). В классах после занятий незначительно увеличилось количество плесневых грибов и бацилл (39,1 % и 29,9 % соответственно). В атмосфере спортзала увеличение количества плесневых грибов было незначительным. Это свидетельствует о том, что основным источником микроорганизмов в атмосфере спортзала являются школьники (рис. 2).

Рис. 2. Распределение микроорганизмов в воздухе после занятий

Среди стафилококков нами идентифицированы Staphylococcus aureus и Staphylococcus epidermidis , которые являются распространенными представителями нормальной и условно-патогенной микрофлоры кожи и слизистых оболочек человека. При определенных условиях эти микроорганизмы могут вызывать инфекционные заболевания. Это свидетельствует о потенциальном риске заражения школьников.

Среди выделенных микроорганизмов преобладали грамотрицательные изоляты (61,4 %). Удельный вес грамположительных бактерий составил 38,6 %.

Микрофлора поверхностей формируется за счет воздушной и контактной микрофлоры (кожи и слизистых оболочек). Бактериальное загрязнение поверхностей школьных парт в разных классах до начала занятий варьировало в пределах от 79,1±21,7 до 141,8±57,1 КОЕ/см ² . После занятий количество микроорганизмов на поверхности школьных парт увеличилось в пределах от 111±32,4 КОЕ/см ² до 372±81,1 КОЕ/см ² . Наиболее часто на поверхностях школьных столов до и после занятий обнаруживали Staphylococcus spp ., Streptococcus spp., Micrococcusspp ., Corynebacterium spp . и Lactobacillusspp . (рис 3). При этом Staphylococcus epidermidis и Staphylococcus aureus были наиболее часто выделяемыми видами бактерий среди кокков (26,3 % и 18,7 % соответственно).

Рис. 3. Бактериальное загрязнение поверхностей школьных парт

Присутствие указанных микроорганизмов на школьных столах свидетельствует о возможном воздействии микробиома одного школьника на другого. Это может не иметь заметного влияния, если ученики здоровы и имеют хорошую иммунную систему. Но это может оказать сильное влияние на здоровье детей с ослабленной иммунной системой [7].

Выводы

1. После занятий наблюдалось увеличение количества микроорганизмов в классах и спортзале (на 730 КОЕ/м ³ и 1018 КОЕ/м ³ соответственно).
2. В атмосфере классов после занятий количество кокков увеличилось на 33,4 %, плесневых грибов — на 6,7 %, бацилл — на 1,9 %.
3. Доминирующими микроорганизмами и в классах, и в спортзале были кокки (71,2 % и 61,9 % соответственно). Это свидетельствует о том, что основным источником микроорганизмов в атмосфере спортзала являются школьники.
4. Среди стафилококков идентифицированы Staphylococcus aureus и Staphylococcus epidermidis , которые являются распространенными представителями нормальной и условно-патогенной микрофлоры кожи и слизистых оболочек человека.
5. Бактериальное загрязнение поверхностей школьных парт в разных классах до начала занятий варьировало в пределах от 79,1±21,7 КОЕ/см ² до 141,8±57,1 КОЕ/см ² . После занятий количество микроорганизмов на поверхности школьных парт увеличилось в пределах от 111±32,4 КОЕ/см ² до 372±81,1 КОЕ/см ² .
6. Наиболее часто на поверхностях школьных столов до и после занятий обнаруживали Staphylococcus spp ., Streptococcus spp., Micrococcusspp ., Corynebacterium spp . и Lactobacillus spp .
7. С поверхностей школьных столов до и после занятий наиболее часто высевали Staphylococcus epidermidis и Staphylococcus aureus (26,3 % и 18,7 % соответственно).

Литература:

1. Лыков И. Н., Шестакова Г. А. Микроорганизмы: Биология и экология. — Калуга. Изд-во «СерНа». 2014 г. 451 с.
2. Adams R. I., Miletto M., Taylor J. W., Bruns T. D. Dispersal in microbes: fungi in indoor air are dominated by outdoor air and show dispersal limitation at short distances // ISME J. — 2013. — Vol. 7(7). — Р. 1262–1273. doi: 10.1038/ismej.2013.28.
3. Adams R. I., Bhangar S., Pasut W., Arens E. A., Taylor J. W., Lindow S. E., Nazaroff W. W., Bruns T. D. Chamber bioaerosol study: outdoor air and human occupants as sources of indoor airborne microbes // PLoS One. — 2015. — Vol. 10(5):e0128022. doi: 10.1371/journal.pone.0128022.
4. Bright K. R., Boone S. A., Gerba C. P. Occurrence of Bacteria and Viruses on Elementary Classroom Surfaces and the Potential Role of Classroom Hygiene in the Spread of Infectious Diseases // The Journal of School Nursing. — 2010. — Vol. 26(1). — Р. 33–41. doi:10.1177/1059840509354383
5. Khare P., Marr L. C. Simulation of vertical concentration gradient of influenza viruses in dust resuspended by walking // Indoor Air. — 2015. — Vol. 25(4). — Р. 428–440. doi: 10.1111/ina.12156.
6. Meadow J. F., Altrichter A. E., Kembel S. W., Moriyama M., O'Connor T. K., Womack A. M., Brown G. Z., Green J. L., Bohannan B. J. Bacterial communities on classroom surfaces vary with human contact // Microbiome. — 2014. — Vol. 2(1):7. doi: 10.1186/2049–2618–2-7.
7. Лыков И. Н. Иммунитет. Биология и экология. Калуга: Издатель Захаров С. И. («СерНа»), 2023. — 304 с.
8. El-Kased R. F., Gamaleldin N. M. Prevalence of Bacteria in Primary Schools // J. Pure. Appl. Microbiol. — 2020. — Vol. 14(4). — Р. 2627–2636. doi: 10.22207/JPAM.14.4.39
9. Лыков И. Н. Лабораторный практикум по общей микробиологии. Калуга: Издатель Захаров С. И. («СерНа»), 2020. — 244 с.