Экологические аспекты улучшения воздушной среды помещений с использованием Chlorophytum comosum (на примере детских дошкольных образовательных учреждений)

Полный текст

Введение

При подборе комнатных растений, особенно для детских учреждений, необходимо учитывать неприхотливость, выраженную и продолжительную фитонцидную активность в течение всего года, высокую транспирирующую активность, повышающую влажность воздуха. Все эти требования можно отнести к виду хлорофитум хохлатый (Chlorophytum comosum) – представителя семейства спаржевые (Asparagaceae).

В настоящее время доказан антибактериальный эффект экстрактов биологически активных веществ видов хлорофитума в отношении широкого спектра патогенной микрофлоры: микобактерий туберкулеза, возбудителей пневмонии, синегнойной палочки и грибов родов Candida, Aspergillus [1]. В лабораторных боксах определена фитонцидная активность интактных растений хлорофитума хохлатого в весенний период активного роста в отношении микробных тест-объектов – грамположительных бактерий Staphyllococcus epidermidis, грамотрицательных бактерий Esсherichia coli и дрожжеподобных грибов Candida albicans [2].

Совместной работой сотрудников Центрального сибирского ботанического сада СО РАН и НИИ гигиены Роспотребнадзора отмечено, что использование хлорофитума хохлатого в озеленении детских дошкольных организаций привело к заметному снижению частоты и длительности заболеваний детей острыми респираторными заболеваниями, в структуре которых вирусные инфекции составляют существенную часть [3; 4, с. 153].

Кроме того, хлорофитум хохлатый является фитофильтром, поглощающим вредные газообразные химические соединения, например, формальдегид и другие карбонильные соединения, источниками которых являются новые строительные и отделочные материалы [5, с. 126]. Исследование механизмов биохимических процессов, протекающих в тканях растений при поглощении газообразного формальдегида, показало, что в листьях Chlorophytum comosum при поглощении формальдегида происходит накопление хинонов, а в газовую фазу при этом растение выделяет альдегиды с числом атомов углерода 6–7, которые не являются токсичными, в отличие от исходного формальдегида [6, с. 17; 7, с. 30; 8, p. 166; 9, p. 8455].

Исследование микробной загрязненности воздушной среды, проведенное в осенне-зимнее время в групповых помещениях двух дошкольных образовательных организаций (ДОО) г. Новосибирска, отличающихся наличием и отсутствием фитомодулей, в ассортимент которых был включен Chlorophytum comosum, подтверждает позитивное влияние летучих экзометаболитов растений на количественные и качественные характеристики постоянной и факультативной микрофлоры воздуха. В групповых помещениях, оснащенных фитомодулями, доля факультативной микрофлоры по отношению к общему микробному числу составляла около 30%, тогда как при отсутствии фитомодулей – 60%. Дополнительный эффект установки фитомодулей состоял в том, что в ДОО уже через несколько дней после размещения фитомодуля влажность воздуха увеличилась с 26 до 34%, а в условиях длительного размещения фитомодуля влажность составляла в среднем 40%, что является благоприятным фактором для здоровья детей в зимний период года [10; 11].

Таким образом, положительное экспериментальное подтверждение профилактического фитонцидного эффекта различных комбинаций растений, проведенное нами ранее, послужило основанием для продолжения исследований в данном направлении с целью оцифровки эффекта Chlorophytum comosum для использования в озеленении ДОО для снижения рисков заболеваемости детей. Цель настоящей работы – исследование сезонной антимикробной активности летучих экзометаболитов свежесрезанных листьев Chlorophytum comosum в лабораторных условиях и транспирирующих свойств интактных растений непосредственно в условиях помещений ДОО. Для достижения цели необходимо проанализировать антимикробную активность летучих выделений листьев к микробным тест-объектам, сопоставить активность по периодам развития растений в течение года.

Объекты и методы исследования

В статье приведены данные экспериментальной оценки антимикробной активности листьев хлорофитума хохлатого. В работе использован метод опарения летучими выделениями интактных листьев посевов микробных тест-культур – грамположительных бактерий Staphyllococcus epidermidis, грамотрицательных бактерий Esсherichia coli и дрожжеподобных грибов Candida albicans. Оценка фитонцидной активности проведена в зависимости от фенофазы развития в вегетационный и генеративный периоды и от ритмов роста (в период интенсивного и умеренного роста). Сравнительную оценку антимикробной активности летучих веществ проводили по среднему баллу за сезон в отношении к каждому тест-микроорганизму: 0,4–1,4 балла – низкая активность; 1,5–2,0 – умеренная; 2,1–2,5 – высокая, 2,6 балла и выше – очень высокая активность [12, с. 362]. Понятию «выраженная активность» соответствовали значения умеренной и высокой активности.

Исследование транспирирующей активности проводили в дошкольной образовательной организации г. Новосибирска. В групповую ячейку (группа «наблюдения») был установлен Chlorophytum comosum с площадью листового аппарата 2,5 м² на площадь помещения 48 м². В другой групповой ячейке, идентичной по размеру и микроэкологическим параметрам растения отсутствовали (группа контроля). Сравнительный анализ параметров влажности в группе «наблюдения» и в группе «контроля» в ДОО регистрировался установленными приборами Логер EClerk-M-RHT.

Статистическую обработку данных и построение графиков производили с применением пакета программ Statistica, критический уровень значимости принимался p ≤ 0,05. Проводились описательная статистика с расчетом M, m, для оценки значимости различий средних величин использовался критерий Стьюдента для независимых выборок.

Результаты и обсуждение

Chlorophytum comosum проявил выраженную универсальную и продолжительную антимикробную активность в отношении всех исследованных тест-объектов (рис. 1).

 

Рисунок 1 – Сезонная антимикробная активность интактных листьев хлорофитума хохлатого

 

Полученные данные анализировались с учетом выделенных периодов в сезонном росте: в вегетативную фазу: интенсивного и умеренного роста, в генеративную фазу: бутонизации и цветения (табл. 1).

Проанализирована сезонная динамика бактерицидной и фунгицидной активности. Средние показатели антибактериальной и антифунгальные активности в течение года в баллах оказались высокие и выраженные (к тест-бактериям St. epidermidis – 6,5 к Е. соli – 6,6, к грибам C. albicans – 6,3). Выраженная фитонцидная активность была продолжительная в течение всего года [13, с. 600]. Максимальная фитонцидность отмечена в фазу бутонизации и цветения (рис. 1, табл. 1).

В период проведения эксперимента по изучению транспирирующей активности Chlorophytum comosum в группе «наблюдения» прослеживалась влажность воздуха в помещении – 32,3%, по сравнению с группой «контроля» – 21,05%, при этом температура воздуха в групповых ячейках была выше санитарных норм (рис. 2).

 

Таблица 1 – Антимикробный эффект хлорофитума в различные фенологические фазы и в зависимости от ритмов роста

Тест-объекты	Средний балл за сезон к тест-объектам			Выраженная активность, баллы
	Интенсивный рост	Умеренный рост	Бутонизация и цветение
St. epidermidis	2,1	2,2	2,2	6,5
E. coli	2,2	2,0	2,4	6,6
C. albicans	2,1	2,0	2,2	6,3

 

Рисунок 2 – Температурный режим в группах наблюдения

 

Показатели относительной влажности воздуха в групповых ячейках с комнатными растениями были выше и с меньшими колебаниями во времени. Анализ параметров микроклимата в группе «контроля» показал, что экспериментальные данные, зарегистрированные с помощью Логер EClerk-M-RHT, статистически значимые (p < 0,05). Полученные результаты расходятся с мнением о том, что растения обеспечивают охлаждающий эффект за счет эвапотранспирации, что требует дополнительных исследований [14, с. 32; 15, с. 57; 16, с. 15; 17, с. 230].

Заключение

Мониторинг исследования антимикробной активности летучих экзометаболитов Chlorophytum comosum выявил выраженную и продолжительную антибактериальную и антифунгальную активность в течение всего года. В вегетативную фазу интенсивного и умеренного роста наивысшая активность по средним показателям за год отмечена к бактериям St. epidermidis, тогда как к бактериям Е. соli и к грибам C. аlbicans наблюдалась выраженная активность. В генеративную фазу бутонизации и цветения наивысшая активность наблюдалась ко всем микробным тест-объектам [13, с. 600].

Показатели относительной влажности воздуха в групповых ячейках с комнатными растениями были выше и с меньшими колебаниями во времени, что является благоприятным фактором для здоровья детей в зимний период года.

Настоящие исследования подтверждают перспективность использования в озеленении детских учреждений Chlorophytum comosum для снижения микробной обсемененности воздуха и улучшения микроэкологических условий воздушной среды. Для оздоровления воздушной среды помещений, т.е. для создания экологического фитодизайна, нами установлено, что одно растение, находящееся в оптимальном состоянии (розетка из 40 листьев, площадью листового аппарата около 0,1 м²) может очистить воздушную среду около 3 м² помещения от микробной и химической загрязненности [6, с. 17; 11]. Например, в помещении площадью 60 м² с концентрацией формальдегида в воздухе, составляющей 2,5 ПДК, необходимо установить около 20 растений (соответственно 60/3 = 20), скомплектовав их в 4 фитомодуля по 4–5 растений в разных сторонах комнаты, чтобы снизить концентрацию формальдегида до значения среднесуточной ПДК воздуха за 8 ч. при радиусе воздействия 5 м [18; 19, с. 68; 20].

Об авторах

Наталья Федоровна Чуенко

Новосибирский научно-исследовательский институт гигиены; Новосибирский государственный аграрный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: natali26.01.1983@yandex.ru

научный сотрудник отдела токсикологии с санитарно-химической лабораторией, аспирант кафедры экологии

Россия, Новосибирск; Новосибирск

Ирина Игоревна Новикова

Новосибирский научно-исследовательский институт гигиены

Email: novikova_ii@niig.su

доктор медицинских наук, профессор, директор

Россия, Новосибирск

Наталья Владимировна Цыбуля

Центральный сибирский ботанический сад СО РАН

Email: ntsybulya@yandex.ru

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории фитохимии

Россия, Новосибирск

Евгений Анатольевич Новиков

Новосибирский научно-исследовательский институт гигиены; Новосибирский государственный аграрный университет

Email: eug_nov@ngs.ru

доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник отдела токсикологии с санитарно-химической лабораторией, заведующий кафедрой экологии

Россия, Новосибирск; Новосибирск

Олег Андреевич Савченко

Новосибирский научно-исследовательский институт гигиены

Email: savchenko_oa@niig.su

кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник отдела токсикологии с санитарно-химической лабораторией

Россия, Новосибирск

Список литературы

Дополнительные файлы