Международная научно-практическая конференция школьников
«Первые шаги в науку»
ТЕМА ИССЛЕДОВАНИЯ
«Грибы-деструкторы и методы борьбы с ними»
Предметная область: биология и экология
Фамилия, имя автора работы:
Трошкова Елена Владимировна
Дата рождения: 11 сентября 1995 года
Ф.И.О. руководителя:
Симунина Ольга Николаевна, педагог дополнительного образования МБОУ ДОД «Станция юных техников» Володарского района г. Брянска, учитель химии и биологии МБОУ «СОШ №64»
Образовательное учреждение:
МБОУ ДОД «Станция юных техников» Володарского района г. Брянска, МБОУ «СОШ№ 64 г. Брянска»
Г. Брянск 2013г.
Содержание
Введение. Актуальность проблемы……………………………………2
Глава 1. Грибы-деструкторы и методы борьбы с ними
1.1 Биоповреждения конструкций зданий как эколого-технологическая проблема……………………………………………………………………3
1.1.1 Грибы – биодеструкторы, обитающие на стенах железобетонных зданий и на строительных материалах…………………………………...3
1.1.2. Методы борьбы с плесенью в помещениях……………………4
1.1.2.1. Химические методы……………………………………………5
1.1.2.2. Физические и физико-химические методы…………………...5
Глава 2. Объекты и методы исследований
2.1 Объекты исследований………………………………………………5
2.2 Отбор проб……………………………………………………………6
2.3 Стерилизация…………………………………………………………6
2.3.1 Стерилизация стеклянной посуды………………………………...6
2.3.2 Стерилизация питательных сред…………………………………..7
2.4 Методы исследований………………………………………………..7
Глава 3. Экспериментальная часть
Результаты исследований…………………………………………………9
Выводы……………………………………………………………………10
Используемая литература………………………………………………...11
Приложение……………………………………………………………….12
Введение
Актуальность проблемы
Постоянно ухудшающаяся экологическая обстановка в городах ведёт к резкому увеличению численности микромицетов (плесневых грибов) на антропогенных субстратах и повышению их роли в разрушающих процессах. В качестве источника питания грибы могут использовать вещества, входящие в состав строительных и различных отделочных материалов, а также органику, присутствующую в пылевых осаждениях. Грибы разрушают или изменяют структуру материалов, приводят к снижению прочности элементов конструкций и, в конечном итоге, к преждевременному старению и разрушению конструктивных элементов или целых зданий. В условиях города грибы занимают особое место среди многих микроорганизмов, как по количеству видов, так и по силе воздействия на субстрат, на котором они развиваются. Занимая новую экологическую нишу, микромицеты образуют сообщества, которые при нарушении определённого уровня влажности, температурного режима, работы вентиляционных систем, а также при нарушении строительно-монтажных технологий, возникновении различных экстремальных ситуаций (протечек, разрывов труб и т.д.) заражают поверхности строительных конструкций, нанося существенный вред жилому фонду города и общественным зданиям. Развитие плесневых грибов внутри зданий приводит к резкому повышению концентрации грибных частиц в воздухе, что пагубно влияет на здоровье живущих или работающих там людей. Спектр микотических заболеваний простирается от аллергических проявлений (возникновения аллергий на сыр, хлеб, пиво, вино и пр.) до глубоких (системных) микозов, нередко приводящих к летальному исходу. Плесень на стенах встречается у многих дома в ванных комнатах, подвалах, появляется на пластиковых окнах, «чёрная плесень» поселилась в некоторых кабинетах школы, где я учусь. Поэтому поиск способов защиты от биоповреждений зданий очень актуален.
Цель работы
Изучение способов борьбы с «чёрной плесенью» в помещении кабинета химии школы.
Задачи
1. Выделение культуры плесневых грибов с поверхности стен кабинета химии.
2. Изучение морфологических признаков плесневых грибов.
3. Изучение эффективности традиционных способов борьбы с плесенью в помещениях.
Глава 1. Грибы-деструкторы и методы борьбы с ними.
Биоповреждения конструкций зданий как эколого-технологическая проблема
Биоповреждение строительных конструкций — распространённая проблема, имеющая в России особенно широкие масштабы. В связи с этим необходимо повышать осведомлённость о данной проблеме, как сотрудников строительных организаций, так и обитателей жилых и общественных зданий. Разрушение жилых и общественных зданий вызывают не только химические и физические факторы, ускоряющие процесс естественного старения материалов, но и различные микроорганизмы.
1.1.1 Грибы – деструкторы, обитающие на стенах железобетонных зданий и на строительных материалах.
Одним из важнейших агентов биоповреждения строительных материалов являются микроскопические грибы – микромицеты (в обиходе их обычно называют плесневыми грибками). До сих пор недостаточно внимания уделяют профилактике, раннему выявлению и разработке мер борьбы с поражениями. В то же время год от года увеличивается разнообразие микромицетов, обладающих свойствами деструкторов. Всё чаще медики выявляют заболевания человека, вызванные плесневыми грибами, которые прежде были известны только как сапротрофы (то есть безопасные для человека обитатели почвы, растительных остатков и пр.).
Чаще всего плесень на стенах образована следующими видами: Пенициллиум (Penicillium); Aspergillus niger (van Tieghem)- самая распространённая, т.н., «чёрная плесень»; Aspergillus veriscolor; Кладоспориум (Cladosporium)
Пенициллиум (Penicillium) растет на питательном агаре вначале в виде белых колоний или налета, который затем приобретает зеленовато-голубой цвет, встречается на влажных стенах 1 этажей зданий, мебели, тканях, пищевых продуктах; развивается в широком диапазоне температур.
Aspergillus niger, «чёрная плесень» на стенах, цвет от темно-оливкового до коричневого и черного (зависит от возраста колонии), по структуре напоминает прослойки ваты толщиной в несколько миллиметров. Характеристика: быстрый рост колоний при 37°С вначале белого цвета, позже желтого с мелкими черными споровым головками, через 4-5 дней вся поверхность колоний становится черной, но могут быть другого цвета. Обратная сторона колонии светло-желтая. Заболевания: отомикоз, реже пневмомикоз. Описаны случаи поражения ЦНС.
Кладоспориум (Cladosporium herbarum), цвет от темно-зеленого до черного, по фактуре напоминает старый бархат; обратная сторона колоний имеет черный цвет. Кладоспориум может развиваться при отрицательных температурах (до -9 град. C), селится на акриловых герметиках, пластмас-сах, лакокрасочных покрытиях, поражает бумагу, обои, стены душевых.
1.1.2. Методы борьбы с плесенью в помещениях
Профилактические меры защиты помещений от плесени
1. Контроль температурно-влажностного режима помещений, гидроизоляция фундаментов, устранение переувлажнения стен.
2. Очистка воздуха, поступающего в помещения, использование систем кондиционирования.
3. Регулярное обеспыливание крупных поверхностей, мебели, оборудования и воздуховодов.
4. Введение консервантов или биоцидов в строительные материалы, потенциально подверженные грибковому заражению (например, в увлажняемые элементы конструкций и отделки, а также участки, которые могут быть залиты водой в случае аварий, в частности, пространство вокруг оконных проёмов).
5. Мониторинг микологического состояния внутренней среды неблагополучных зданий (например, старый фонд или здания, где ранее уже были проявления плесневого поражения, здания после аварий и т.п.) с целью быстрого выявления критической концентрации спор грибов в воздухе.
6. Микологическая экспертиза зданий и помещений до и после проведения ремонтных или реставрационных работ.
1.1.2.1. Химические методы.
• Использование фунгицидных (биоцидных) растворов (медный и железный купорос, прапараты «Антиплесень»)
• Использование строительных материалов с биоцидными добавками (акриловая краска с наносеребром).
1.1.2.2. Физические и физико-химические методы.
УФ облучение помещения и поражённых мест при помощи медицинских переносных облучателей (и озонирование).
Механическая обработка (например, вакуумная чистка).
Термическая обработка сухим горячим воздухом.
Глава 2. Объекты и методы исследований
2.1 Объект исследований
Объектом исследования выбраны стены школьного кабинета химии, побеленные меловой побелкой.
Чёрная плесень появились на стенах кабинета в ноябре 2012 года, после протечки крыши. До этого времени плесень наблюдалась на оконных рамах, подоконниках, оконных откосах. В прошлые годы весной на стенах появлялась жёлто-оранжевая плесень (Aspergillus veriscolor). Воздух в кабинете характеризуется повышенной влажностью, окна и подоконники постоянно покрыты конденсатом, пахнет сыростью, температура в кабинете зимой 20-22 °С. Летом 2012 года в кабинете был проведён косметический ремонт с биоцидной обработкой стен и потолка препаратом «Антиплесень».
2.2 Отбор проб
Определение зараженности плесенями стен проводим методом соскоба. Этот метод состоит в определении плесеней, вырастающих на питательной среде при высеве соскоба с поверхностного слоя побелки. Соскоб берём скребком (узкий отточенный шпатель). Скребок, простерилизованный над пламенем спиртовки, прикладывают к стене таким образом, чтобы лезвие (скребущая часть) вошло на всю глубину (1 мм) в слой побелки. Соскоб, снимаемый со стены (слой побелки), осыпается на стерильную марлевую салфетку. Площадь соскоба составляет 4 кв. см. Соскобы отбираем с четырех стен в тех местах, где есть наличие плесени, таким образом, проба для анализа составляет соскоб с площади 16 кв. см. Пробу помещаем в стерильную широкогорлую колбу вместимостью 200 - 250 мл, куда затем наливаем 50 мл дистиллированной воды. Содержимое колбы тщательно встряхиваем в течение 3 мин. и затем в шесть стерильных чашек Петри с питательной средой наносим взвесь стерильным марлевым тампоном (аптечный). Посевы выдерживаем при температуре 22 - 24 °С. Колонии многих плесеней в начале развития имеют белую окраску, что затрудняет определение их видовой принадлежности. Поэтому для определения вида плесеней чашки с посевами просматривают через 5 - 7 суток, когда колонии большинства плесеней приобретают характерный для каждой из них вид (характер роста мицелия, окраска, строение спор и др.).
2.3 Стерилизация
Стерилизация является одним из важнейших и необходимых приемов в микробиологической практике. Слово «стерилизация» в переводе с латинского означает «обеспложивание». В практической работе под стерилизацией понимают методы, применяемые для уничтожения всех форм жизни, как на поверхности, так и внутри стерилизуемых объектов.
2.3.1 Стерилизация стеклянной посуды
Основной способ стерилизации стеклянной посуды — обработка сухим горячим воздухом при температуре не выше 180°С в течение 1 — 3 ч. При этом погибают и вегетативные клетки, и споры микроорганизмов. Стерилизацию проводили в газовом духовом шкафу на верхнем уровне с терморегуляцией в течение 1 часа.
Подготовка посуды к стерилизации. Посуда (чашки Петри) перед стерилизацией должна быть тщательно вымыта и завернута в бумагу для сохранения стерильности после прогревания. Посуду развертывают непосредственно перед употреблением.
Стерилизация посуды. Посуду, подготовленную для стерилизации, загружают в духовой шкаф на решётку, чтобы обеспечить циркуляцию воздуха и равномерный надежный прогрев стерилизуемого материала.
2.3.2 Стерилизация питательных сред
Стерилизация приготовленной среды (согласно способу приготовления) осуществлялась в стерильной закрытой ватным тампоном стеклянной бутыли (0,5 л) в пароварке в течение 30 минут при температуре около 100°С.
2.4 Методы исследований
Для выявления, изучения и учета численности микромицетов, и влияния на их рост различных факторов используют методы посева на плотные питательные среды. Метод посева остается одним из распространенных в практике исследования микроорганизмов, вследствие, того, что позволяет, не только учитывать количество, но и групповой (а часто и видовой) состав микрофлоры.
Техника посева
На плотные питательные среды посев делают преимущественно поверхностно. Для этого агаризованные питательные среды разлили в стерильные чашки Петри, стерилизовали в закрытой пароварке 15 минут горячим паром и после охлаждения подсушли в микроволновой печи под кварцевым грилем 4 минуты. На поверхность агаровой пластины стерильным марлевым тампоном нанесли споры со стены кабинета химии.
Засеянные чашки закрыли крышками, поместили в полиэтиленовые пакеты с термометром и поместили рядом с отопительной системой.
В данном случае посев осуществлялся на пептонный агар (ГРМ – агар) с добавкой глюкозы (раствор 1 ч.л. в 0,25 л дистиллированной воды) (5 чашек) и на пептонный агар (ГРМ – агар) с добавкой глюкозы (раствор 1/4 ч.л. в 50 мл дистиллированной воды) и 0,5 мл раствора AgNO3 в аммиаке (конц. менее 0,1 М), с дальнейшим кипячением смеси в микроволновой печи в течение 2 минут – 1 чашка.
Микроскопическое исследование
Тело плесневых грибов имеет большие линейные размеры, а гифы — относительно большую толщину. Поэтому их микроскопирование не требует предварительной окраски препарата. Изучение ведём в препарате «раздавленная капля». Отбираем часть мицелия из чашки Петри двумя стерильными препаровальными иглами (стерилизуем в пламени спиртовки в процессе работы), помещаем в каплю смеси спирта с глицерином (5: 1). Спирт обладает смачивающей способностью по отношению к гифам грибов, всегда имеющим на поверхности тонкую жировую пленку. Микроскопирование ведём с объективом 8х. Подобрав место, удобное для просмотра, перемещаем его в центр поля зрения и заменяем объектив на 40х и окуляр на 10х. Полученное в 400 раз увеличение обеспечивает достаточно хорошую видимость.
При микроскопировании наблюдаем разделённые перегородками гифы гриба, множество мелких слабоокрашенных спор на круглых кодиеносцах.
Глава 3. Экспериментальная часть
На 2 сутки поверхность агара покрылась белым бархатистым налётом, субстратный мицелий стелется по поверхности среды, не разжижает агар, не выделяет пигмент. На 5 сутки появились тёмно-серые с зеленоватым оттенком споры, поверхность гриба бархатистая, складчатая, на 7 сутки на поверхности гриба появились капли желтоватого экссудата. На 10 сутки поверхность гриба в контрольной чашке приобрела мышино-серый цвет.
Таблица № 1. Морфология микромицетов, выросших в различных условиях
условия опыта
|
фото результата на 10 сутки после посева (активное спорообразование)
|
Культуральные и морфологические
признаки
|
Контрольная чашка
Среда агар-пептонная с добавкой глюкозы, на дистиллированной воде, с доступом света, t ≈ 24°С
|
|
Гриб коричневато-серого цвета; воздушный мицелий бархатистый; субстратный мицелий частично стелется по поверхности субстрата; пигмента не обнаружено; реверзум (обратная сторона колонии) светло-желтый, вероятно, Aspergillus niger .
|
Среда агар-пептонная с добавкой глюкозы, на дистиллированной воде, с доступом света, t ≈ 24°С, на 5 сутки поверхность обрызгана однократно 6% раствором FeSO4˙ 7H2Oиз пульверизатора.
|
|
Колония плесени частично погибла (по краям), чёрные споры образовались не на всей поверхности.
|
Среда агар-пептонная с добавкой глюкозы, на дистиллированной воде, с доступом света, t ≈ 24°С, на 5 сутки поверхность обработана 5% р-ром медного купороса
|
|
Колония гриба погибла почти полностью, в некоторых местах виден спороносный слой (чёрный), в течение 5 суток новые колонии не образовались.
|
среда
агар-пептонная с добавкой глюкозы, на коллоидном растворе серебра, с доступом света, t ≈ 24°С
|
|
Колония гриба развивалась 4 суток, спорообразование резко угнетено. Рост колонии гриба остановился.
|
Среда агар-пептонная с добавкой глюкозы, на дистиллированной воде, с доступом света, t ≈ 24°С, на 5 сутки поверхность обработана р-ром «Сенеж -Антиплесень»
|
|
Колония гриба развилась слабо, на 4 сутки рост остановился, спороносный слой угнетён, вглубь агара мицелий не прорастает.
|
Среда агар - пептонная с добавкой глюкозы, на дистиллированной воде, с доступом света, t ≈ 24°С, с 3 суток увлажнённая поверх-ность облучается кварцевой лампой на расстоянии 30 см по 30 минут в течение 7 дней (ультрафиолет+озон)
|
|
Спороносный слой не образуется, мицелий не разрушается, растёт на поверхности агара.
|
Выводы
В современных средствах массовой информации появляются утверждения, что традиционные способы уничтожения плесени на стенах (купорос, ультрафиолет) неэффективны. Эксперимент показал, что ни один из исследуемых способов не уничтожил плесень полностью. Однако, утверждаемая в СМИ неэффективность обработки заражённой поверхности популярными фунгицидами, не подтвердилась на практике. Возможно, более высокие концентрации ядохимикатов и приведут к полному удалению плесени, но могут быть опасны для здоровья. Появившиеся в продаже акриловые краски с добавкой коллоидного серебра, защитят от бактерий, угнетают жизнедеятельность микромицетов, хотя и не препятствуют их появлению. Такой популярный способ дезинфекции, как обработка ультрафиолетом и озоном, препятствует спорообразованию, поэтому может быть рекомендован для обработки подвалов, душевых и других нежилых помещений, т.к. озон очень токсичен для человека.
Используемая литература
Мюллер Э., Лёффлер В., Микология: Пер. с нем. - М.: Мир, 1995
Практикум по микробиологии: Учебное пособие для студентов высших учебных заведений /А.И. Нетрусов, М.А. Егорова, Л.М. Захарчук и др. под ред. А.И. Нетрусова М.: Изд. Центр «Академия» 2005
Е.Н. Мишустин, М.И. Перцовская. Микроорганизмы и самоочищение почвы. Изд-во академии наук. Москва - 1954
Практикум по микробиологии/Е.З. Теппер, В.К. Шильникова, Г.И. Переверзева. - 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Агропромиздат, 1987
Громов Б.В. Микрофлора разрушающегося кирпича, штукатурки и мрамора/Вести. Санкт-Петербург. ун-та. Сер. биол. 1963. Вып. 3 (№15). Журнал «Наука и жизнь» 2009 год, №10: «Эта многоликая плесень».
Приложение
Фото1 «Чёрная плесень» на стене препараторской школьного кабинета химии
Фото 2 «Чёрная плесень» на пластиковых панелях тамбуре общественного здания.
Основные возбудители биоповреждений некоторых материалов
Материал
|
Мицелиальные грибы и дрожжи
|
Бактерии
|
1
|
2
|
3
|
Бумага
|
Aspergillus,Al ternaria, Chaetomium, Cladosporium, Fusarium, Paecilomyces,
Penicillium,Sporotrichum,Stachybotrys,
Trichoderma
|
Cytophaga,
Sporocytophaga,
Sorangium,
Zoogloea
|
Каучук
и резины
|
Aspergillus, Chaetomium, Cladosporium, Penicillium, Trichoderma
|
Bacillus,
Mycobacterium,
Nocardia,
Streptomyces,
Achromonobacter,
Pseudomonas
|
Пластмассы
|
Alternaria, Aspergillus, Chaetomium, Cladosporium, Penicillium, Scopulariopsis, Trichoderma, Paecilomyces
|
Mycobacterium,
Nocardia,
Streptomyces,
Pseudomonas
|
Лакокрасочные покрытия
|
Alternaria, Aspergillus, Cladosporium, Penicillium, Trichoderma, Aureobasidium, Fusarium
|
Flavobacterium marinum,
Pseudomonas
|
Бетон, камень, мрамор
|
Aspergillus, Penicillium
|
Нитрифицирующие, пионовые,
цианобактерии,
Pseudomonas,
Arthrobacter,
Streptomyces
|
Оптическое стекло
|
Aspergillus versicolor, Aspergillus var. topophilus
|
|
Металлы и сплавы
|
Aspergillus, Penicillium, Trichoderma
|
Crenothrix,
Gallionella,
Zeptothrix,
Thiobacillus,
Sphaerotilis,
разнообразные сульфатредуцирующие бактерии
|
Алюмисиликатные материалы
|
Aspergillus, Penicillium, Trichoderma
|
|
|
