Презентация Микроорганизмы в природных экосистемах и их использование при решении экологических проблем. Часть 3: Микроорганизмы воздуха онлайн

Содержание слайда: Микроорганизмы в природных экосистемах и их использование при решении экологических проблем Часть 3: Микроорганизмы воздуха Лекция 13 Лектор: Давыдова Ольга Константиновна, к.б.н., доцент

Содержание слайда: План лекции: Микроорганизмы воздуха Микроорганизмы атмосферного воздуха Микроорганизмы воздуха помещений Микробный аэрозоль Микробиологический контроль качества воздушной среды. Седиментационный метод Аспирационный метод Определение сапрофитных микроорганизмов Критерии оценки воздуха Методы микробиологической очистки воздуха Биофильтрация Биоскрубберы Преимущества и недостатки микробиологической очистки

Содержание слайда: Микробиологические исследования воздуха в жилых домах, школах и других общественных помещениях ведутся уже более ста лет. Микробиологические исследования воздуха в жилых домах, школах и других общественных помещениях ведутся уже более ста лет. Целью первых исследований являлось определение «чистоты» различных типов помещений и выявление возможной связи с уровнем смертности их обитателей. 40-50-е гг. - систематические исследования по изучению микробиологического состава воздуха больниц, а впоследствии открытие аллергенных разновидностей плесени, содержащихся в воздухе жилищ, общественных зданий и улицы. 50-60-е гг. были посвящены изучению профессиональных заболеваний органов дыхания среди фермеров и рабочих, контактирующих с солодом и хлопком.

Содержание слайда: Микроорганизмы воздуха В воздухе всегда содержится то или иное количество микроорганизмов. При помощи воздуха происходит их распространение. Количество микроорганизмов в 1 куб м воздуха разных мест может достигать следующих размеров: в скотном дворе до 2 млн; в жилых помещениях – 20 тыс; на улицах городов - 5 тыс; в парках - 200; в морском воздухе - 1-2 . В воздухе находятся споры грибов, актиномицетов, бацилл, дрожжи, микрококки, сарцины, стафилококки др. как наиболее устойчивые к высыханию; пигментные виды, устойчивые к воздействию УФ излучения; туберкулезная палочка,возбудители гриппа, коклюша, ангины, кори, скарлатины.

Содержание слайда: Микроорганизмы атмосферного воздуха Воздух — среда, самая непригодная для размножения микроорганизмов, поскольку отсутствие питательных веществ и влаги, а также солнечные лучи обусловливают их быструю гибель. По этим же причинам видовой и численный состав микрофлоры атмосферного воздуха, сильно зависящий от микрофлоры почвы, воды, от времени года, климатических и метеорологических условий, малочислен, вариабелен и динамичен. Наибольшее количество микробов содержит воздух промышленных городов. Воздух сельских мест гораздо чище. По данным микробиолога Е.Н. Мишустина, на высоте 0,5 км над Москвой микроорганизмов насчитывается 2500 КОЕ/см3, а на высоте 2 км – чуть больше 500. Микроорганизмы (в основном споры плесневых грибов и бацилл) обнаруживаются в стратосфере на высоте 33 км

Содержание слайда: Микроорганизмы воздуха помещений Воздух закрытых помещений, в отличие от атмосферного, в качестве транзиторной может содержать еще и микрофлору верхних дыхательных путей и кожи человека, многие представители которой способны переживать в воздухе в течение времени, достаточного для инфицирования людей. Кроме того, обсемененность воздуха закрытых помещений очень сильно зависит от их объема, частоты проветривания, качества уборки, степени освещенности и посещаемости и т.д. Здоровый человек при чихании выделяет в воздух 10 000-20 000 микробных тел, а больной или бактерионоситель – значительно больше. т.к. воздушно -капельным и воздушно-пылевым путем могут передаваться многие болезни (грипп, корь, дифтерия, коклюш, туберкулез и т.п.).

Содержание слайда:

Содержание слайда: Микроорганизмы воздуха помещений 1) Количество микроорганизмов в закрытых помещениях зависит от их вноса из внешней среды. Это в основном кокковая микрофлора, плесневые и дрожжевые грибы. 2) Количество микроорганизмов находящихся в воздухе закрытых помещений почти не зависит от сезонов года. 3) Микроорганизмы быстрее размножаются в теплой и влажной средах на остатках пищевых продуктов, в затемненных местах помещений. 4) Во время уборки помещения с применением дезинфицирующих средств убивается огромное количество микроорганизмов. 5) В помещениях с большим количеством растений воздух остается более чистым и с меньшим количеством микроорганизмов. Растения, вырабатывающие биологически активные вещества - фитонциды, помогают в борьбе с болезнетворными микроорганизмами.

Содержание слайда: Микробный аэрозоль

Содержание слайда: Воздушная среда, как объект санитарно-микробиологического исследования имеет целый ряд специфических особенностей: 1) отсутствие питательных веществ и, как следствие, невозможность размножения микроорганизмов; 2) кратковременное нахождение микроорганизмов в воздушной фазе и их самопроизвольная седиментация; 3) невысокие концентрации микроорганизмов в воздухе (по сравнению с другими объектами внешней среды); 4) относительно небольшое число видов микроорганизмов, обнаруживаемых в воздухе.

Содержание слайда: Объектами санитарно-бактериологического исследования являются: воздух лечебно-профилактических и детских учреждений, мест массового скопления людей. Объектами санитарно-бактериологического исследования являются: воздух лечебно-профилактических и детских учреждений, мест массового скопления людей. Исследование воздуха включает определение общего числа сапрофитных бактерий, стафилококков, стрептококков, которые являются показателями биологической контаминации воздуха микрофлорой носоглотки человека. При исследование воздуха родильных домов, хирургических клиник определяют условно-патогенные микроорганизмы, вызывающие внутрибольничные инфекции. Методы отбора проб воздуха можно разделить на седиментационные и аспирационные. В закрытых помещениях одна проба на каждые 20 м2 по принципу конверта (h=1,6-1,8 м) на расстоянии 0,5 м от стен днём после влажной уборки и проветривания. Атмосферный воздух исследуют в жилой зоне (h=0,5-2 м) вблизи источников заражения, а также в зелёной зоне.

Содержание слайда: Седиментационный метод Коха (Koch, 1881 г). Основан на оседании бактериальных частиц и капель под влиянием силы тяжести на поверхности агара открытых чашек Петри. Их устанавливают в точках отбора на горизонтальной поверхности. Седиментационный метод Коха (Koch, 1881 г). Основан на оседании бактериальных частиц и капель под влиянием силы тяжести на поверхности агара открытых чашек Петри. Их устанавливают в точках отбора на горизонтальной поверхности. Исходят из того, что за 5 мин на поверхность 100см2 плотной среды оседают бактерии из 10 литров воздуха (Омелянский В.Л.). Седиментационный метод является сугубо ориентировочным, и количество микроорганизмов посчитанное по формуле как правило, в три раза меньше цифр, полученных при использовании аспирационного метода. Поэтому, при оценке воздуха этим методом, основное значение имеют не сами показатели КОЕ, а их динамические изменения в процессе наблюдения.

Содержание слайда:

Содержание слайда: Определение сапрофитных МО Общая бактериальная обсеменённость воздуха – это количество МО в 1 м3. Для определения забирают 2 пробы: аспирационным методом в V=100 л и седиментационным с учётом, что на чашку площадью 100 см2 за 5 минут оседает количество МО из 10 л. Х = А х 100 х 100 / 75, где Х - количество микробов в 1 м 3; А - количество колоний на агаре в чашке Петри. чашки Петри с МПА оставляют открытыми на 5-10-15 мин в зависимости от предполагаемого бактериального загрязнения. Определение стафиллококов – в V=250 л на молочно-желточно-солевой и кровяной агар, при инкубации 2 суток при 37 градусах, изучая культуральные признаки всех колоний. Определение стрептококков в V=200-250 л на кровяной агар, среды Гарро и Туржецкого при инкубации 18-2 часа при 37 градусах и ещё 2 суток при комнатной температуре. экспозиция чашек с элективными средами увеличивается до 30-60 мин. Инкубацию посевов проводят при 37 ° 24 ч, затем чашки Петри оставляют при комнатной температуре на 48 ч для образования пигмента пигментообразующими бактериями.       

Содержание слайда: Критерии оценки воздуха жилых помещений

Содержание слайда:

Содержание слайда: Длительное время едва ли не единственным решением проблем загрязнения воздуха была способность атмосферы к самоочищению. Механические частицы и газы рассеивались воздушными потоками, осаждались или выпадали на землю с дождем и снегом, а также нейтрализовались, вступая в реакцию с природными соединениями. Длительное время едва ли не единственным решением проблем загрязнения воздуха была способность атмосферы к самоочищению. Механические частицы и газы рассеивались воздушными потоками, осаждались или выпадали на землю с дождем и снегом, а также нейтрализовались, вступая в реакцию с природными соединениями. Однако способность окружающей среды к самоочищению небеспредельная: объемы и скорости современных промышленных, бытовых и транспортных выбросов в крупных городах и промышленных центрах нередко превосходят природные возможности к их утилизации и обезвреживанию. В Российской Федерации качество атмосферного воздуха контролируется законодательными и нормативными актами. В частности гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха населенных мест в целом регламентируются СанПиН 2.1.6.1032-01, а предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе – ГН 2.1.6.1338-03.

Содержание слайда: Очистка загрязнённого воздуха Газовые выбросы очищаются различными физико-химическими способами: конденсация, фильтрация, адсорбция, сжигание. Биологические методы основаны на способности микроорганизмов разрушать и перерабатывать различные соединения: Аэробные карбоксидобактерии разрушают моноокись углерода Представители рода Nocardia - стерины и ксилол Hyphomicrobium – дихлорэтан Xanthobacterium – этан и дихлорэтан Mycobacterium – винилхлорид Микроорганизмы используются в таких вариантах сооружений как биофильтры и биоскрубберы (биопромыватели). В биофильтрах микробные популяции растут на твёрдых частицах (торф, компост, кора, почва), образуя многослойную биоплёнку. В биоскрубберах навстречу загрязнённому воздуху подаётся тонко распыляемая микробная суспензия, которая вымывает водорастворимые органические соединения. Эти методы более всего применимы для очистки газов постоянного состава. При изменении состава газа микроорганизмы не успевают приспособиться и эффективность очистки падает.

Содержание слайда: Биофильтрация Биофильтрация - микробиологические методы очистки воздуха от вредных примесей бытового и промышленного происхождения. Данные методы основаны на естественной способности микроорганизмов, образующих биологически активную пленку на поверхности твердого пористого носителя, извлекать из проходящего сквозь этот носитель воздуха примеси органических и неорганических летучих веществ, включая органические вещества искусственного происхождения (ксенобиотики), окислять и разлагать их до воды и углекислого газа. Эта реакция может протекать только тогда, когда вредные вещества из газообразного состояния переходят в жидкое, так как вода составляет жизненное пространство микроорганизмов. Именно поэтому переход вредных веществ в жидкое состояние является важнейшим фактором всех биологических методов. При этом всегда речь идет о смеси из различных гетеротрофных видов, которые используют вредные вещества в воздухе как источник углерода и энергии. Степень очистки до 90%

Содержание слайда: Принцип действия биофильтра

Содержание слайда: Принцип действия биофильтра

Содержание слайда: Описание технологии Загрязненный воздух проходит через ярусы биомассы установки. Разложение веществ происходит под действием ферментов, вырабатываемых микроорганизмами. Вытяжной вентилятор создает в системе воздуховодов установки разрежение, необходимое для преодоления аэродинамического сопротивления биофильтра, и обеспечивает необходимый расход воздуха через установку. Выбросы загрязненного воздуха через патрубок попадают в рабочую зону  биофильтра  и увлажняются посредством контакта с разбрызгиваемым в объеме рабочей зоны и стекающим по отбойному листу питательным раствором. Поток воздуха проходит последовательно ярусы  носителей бактерий, орошаемых питательным раствором из форсунок. На поверхности носителя происходит биодеструкция органических веществ. Из рабочей зоны очищенный воздух через каплеуловитель поступает в выходной патрубок, который присоединяется к воздуховоду выброса очищенного воздуха в атмосферу.

Содержание слайда: Виды и способы эксплуатации биофильтров Существуют различные виды биофильтров в зависимости от способа их эксплуатации и области применения: плоский рукавный, контейнерного типа, для колодцев, этажный, сотовый, башенный. В некоторых случаях перед биофильтром расположена воздухопромывная камера, в которой газ приобретает относительную влажность равную почти 100%. Чтобы гарантировать высокую микробную активность в фильтре, должны соблюдаться оптимальные условия для жизни микроорганизмов: уровень pH, влажность, температура и регулярное поступление питательного вещества.

Содержание слайда: Фильтрующий материал К фильтрующему материалу также предъявляются определенные требования: должен обладать большой поверхностью хорошо сохранять влажность допускает лишь незначительное падение давления при прохождении газа, самостоятельно регулирует колебания величины pH, обеспечивает равномерное прохождение через фильтрующий слой, имеет незначительную скорость перегнивания. Кроме того, микроорганизмы должны снабжаться неорганическими питательными веществами и микроэлементами. Следующие материалы могут использоваться в качестве фильтрующего слоя: Компост из древесины или мусора Вереск, хворост или волокна кокосовой пальмы Продукты торфа Бумажный гранулят Дополнительно для разрыхления добавляют инертные материалы, такие как керамзит, стиропор или пенопласт. При этом фильтрующий слой является не только носителем для микроорганизмов, но и поставщиком питательных веществ.

Содержание слайда: Области применения биофильтров Станции по очистке сточных вод Полигоны ТБО, заводы по переработки мусора Предприятия по покраске поверхностей с использованием растворителей (металл, дерево, пластмассы) Переработка продуктов питания, грибные фермы, коптильни Маслобойные предприятия и компании солодоращения Сельскохозяйственные установки Биогазовые установки, переработка газа из органических отходов Скотоводческие фермы Заводы по производству комбикормов Скотобойни Установки для сушки шлама Промышленные производственные комплексы

Содержание слайда: Биофильтры для канализационных колодцев Предназначен для эффективного устранения неприятных запахов из коммунальной или промышленной канализации. Конструкция из материала  нержавеющей стали обеспечивает прочность устройства (~ 7 лет)

Содержание слайда: Биоскрубберы Биоскрубберы - это абсорбционные аппараты, в которых орошающей жидкостью служит водная суспензия активного ила с микроорганизмами. Обычно очищаемый газ подается в скруббер снизу и проходит через насадку в противотоке к орошающему абсорбенту. Процессы разложения уловленных примесей протекают в реакторе-аэраторе. Для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов в систему непрерывно вводят необходимые питательные вещества. Биоскрубберы находят применение для очистки отходящих газов литейных производств, содержащих фенол, формальдегид, аммиак, синильную кислоту и продукты крекинга, а также для очистки газов окрасочных цехов от бутилацетата, ксилола, спиртов. Биоскрубберы отличаются от биофильтров тем, что представляют собой систему из двух аппаратов: первый - скруббер (абсорбционную колонну), где загрязняющие вещества абсорбируется в водной фазе и второй – биореактор, обычно блок очистки с активным илом, где соединения деградируют. Степень очистки достигает 75-98 %.

Содержание слайда: Биоскрубберы

Содержание слайда: Преимущества и недостатки биологических методов очистки воздуха Недостатки технологии: 1. Низкая скорость очистки; 2. Высокая селективность штаммов микроорганизмов к веществам; 3. Затраты на поддержание температурного режима; 4. Затраты на «подкормку» бактерий; 5. Контроль  за составом загрязнений (частая смена состава и концентрации загрязнений дает низкий показатель по очистке, так как микроорганизмы не успевают адаптироваться к новым условиям) 6. Затраты на воду для орошения и поддержания влажной среды; 7. Огромные габариты оборудования.