CC BY
17
БАКТЕРИЦИДНОЕ ЗНАЧЕНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ СОЛНЦА, ПРОНИКАЮЩЕГО В ПОМЕЩЕНИЕ
Научный сотрудник В. К. Беликова Из Института общей и коммунальной гигиены АМН СССР
Большой интерес с гигиенической точки зрения представляет вопрос о бактерицидной эффективности солнечных лучей, проникающих в помещение, и об цх роли в обеззараживании воздуха от патогенных микроорганизмов. Ф. Ф. Эрисман, С. Ф. Бубнов и другие исследователи неоднократно указывали, что солнечный свет является всюду одним из наиболее существенных агентов, постоянно содействующих санитарному • благополучию жи лища.
По современным представлениям, эффективность бактерицидного действия зависит от длины волны и мощности излучения. Как известно, у земной поверхности в спектре солнца отсутствуют излучения с высокой относительной бактерицидной эффективностью, а ультрафиолетовые излучения солнца и небосвода составляют Рис. I. Сравнительные данные годового хода лишь небольшой процент обще-ультрафиолетового излучения солнца в Москве го потока излучения. В услови то наблюдениям за 5 лет и по теоретическим ях загрязненн0й атмосферы про-расчетам. г -г г г
мышленных городов излучения
солнца претерпевают ряд количественных и качественных изменений. Для оценки бактерицидной зна чимости этого излучения, проникающего в помещение, необходимо знать ультрафиолетовый климат города.
На рис. 1 представлен годовой ход ультрафиолетового излучения солнца в Москве (в процентам за 5 лет наблюдения) в сопоставлении с теоретической кривой, полученной расчетным путем. Как видно из данных рис. 1, величины и общее количество ультрафиолетового излучения в различные сезоны года неодинаковы. Максимальные величины приходятся на летний период (среднее количество разложившейся щавелевой кислоты в диапазоне длин волн 290—350 шр. равно 4,5—7,5 мг/см2), к осени количество ультрафиолетового излучения снижается (средние величины составляют 3,6 мг/см2 и ниже), а зимой наблюдаются наименьшие его величины (около 1,5 мг/см2 разложившейся щавелевой кислоты).
Изучение распределения ультрафиолетового излучения солнца в течение года (средние, данные за 5 лет) показало, что на 5 весенне-летних месяцев (апрель—август) приходится 65%, а на остальные 7 месяцев (сентябрь—март)—всего 35% общегодового количества излучения. Минимальные значения имеют место в ноябре, декабре, январе, на долю которых приходится немногим больше 5%. В то же время установлено, что и без того незначительные величины ультрафиолетовой энергии, достигая земной поверхности, под влиянием ряда факторов сильно ослабляются. Так, потери ультрафиолетового излучения солнца и небосвода вследствие задымления и загрязнения атмосферного воздуха городов могут достигать 30% и выше. .По нашим данным, в Москве величины ультрафиолетового излучения солнца в среднем на 25% ниже, чем за городом, причем потери в жилых районах меньше, чем в промышленных
%
100 90 80 70 ВО 50 40 30 20 10 О
л* ч
/1 / / г / --ч V ч \
/ / N \ \
-у— / Ч
Месяцы Теоретическая кривая Кривая по данным наблюдении
Загрязнение атмосферного воздуха влечет за собой не только общее снижение ультрафиолетовой радиации солнца, но и изменение его спектрального состава — перемещение коротковолновой границы в сторону более длинных волн. Среднемесячные значения минимальных длин волн для полуденного времени в Москве, по данным 2-летних наших наблюдений, следующие: в апреле — 305, в мае — 306,7, в июне — 301,6, в июле — 302,6, в августе — 303,2, в сентябре — 305,5, в октябре — 307 и в ноябре — 311,5 nv.
Как известно, максимум бактерицидного действия приходится на длину волны 254 ти, снижаясь как в сторону более длинных, так и более коротких волн. Коротковолновая граница солнечного спектра у земной поверхности никогда не наблюдается ниже длины волны 295 ш^, бактерицидная активность которой примерно в 6,6 раза меньше максимальной величины, относящейся к длине волны 254 та. Дальнейшее изменение спектрального состава сказывается в еще большей степени на биологической активности солнечных лучей. По исследованиям Д. М. Тюкова, при падении интенсивности солнечного излучения на 25% и изменении длины волны ультрафиолетового спектра с 295 до 310 ти- снижение бактерицидного облучения будет составлять 47%.
Таким образом, под влиянием загрязненной и задымленной атмосферы промышленного города происходит постоянное снижение интенсивности ультрафиолетового излучения солнца и перемещение границы спектра в сторону более длинных волн, обладающих ослабленной биологической активностью. Однако установлено, что мощность солнечного излучения такова, что создаваемая им бактерицидная облученность все же будет весьма значительной.
Наряду с этим препятствием к проникновению в помещение ультрафиолетовых лучей могут служить неправильные планировочные решения, нерациональная застройка, неблагоприятная ориентация и другие причины. Однако наибольшей преградой для проникновения ультрафиолетовых лучей в помещение является оконное стекло. Даже самое лучшее стекло имеет границу пропускания 303 та, обычные сорта оконного стекла почти полностью срезаюг излучения короче 318—320 пф.. Кроме того, значительная часть энергии ультрафиолетового излучения, падающего на наружную поверхность стекла, не проникает через него вследствие поглощения и отражения. Выполненные за последние годы исследования по изучению проникновения ультрафиолетовых лучей в помещения (Н. Ф. Галанин, 3. Н. Куличкова, Б. Я. Шейнин, В. К. Беликова) выявили, что внутрь помещения проникает при закрытом окне не более 35—40% потока, падающего на наружную поверхность стекла.
На рис. 2 приведены данные о степени проникновения ультрафиолетового излучения солнца в помещение при открытом и закрытом окне. Из этих данных следует, что излучения солнца резко уменьшаются по мере удаления от окна. Уже на расстоянии 1 м от закрытого окна они в 3—4 раза меньше величин, наблюдаемых вне помещения, а на расстоянии 4 м ослабляются в 50—60 раз. Все это на первый взгляд ставит под сомнение бактерицидный эффект инсоляции, если исключить возможность применения специальных сортов стекол (увиолевых и др.), пропускающих ультрафиолетовые лучи, или инсоляцию помещений через открытые окна. Однако такое предположение нельзя признать правильным, ибо оно исходит лишь из физических предпосылок. Классические опыты Бюхнера (Н. Buchner) с облучением культуры тифозной палочки в закрытых чашках Петри показали, что ультрафиолетовые лучи солнца, прошедшие через стекло, обладают бактерицидным действием. Последующие исследования подтвердили это положение (А. П. Крупинина, Д. М. Тюков, А. М. Пономарева). Тем не менее вопрос о бактерицидной эффективности ультрафиолетового потока, прошедшего через остекление пнутрь помещения, остается нерешенным.
Наши исследования, проведенные по изучению бактерицидной эффективности ультрафиолетовых лучей солнца и небосвода, достигающих земной поверхности, были посвящены выяснению этого вопроса.
В литературе имеются указания о том, что под воздействием ультрафиолетовых лучей можно уменьшить агрессивные свойства микробной клетки и обезвредить их токсины, не влияя на антигенные и иммуноген-ные свойства микробов (В. Л. Троицкий, Т. А. Свиридова и Л. П. Супер; С. С. Речменский и др.)- На этом основании оценку бактерицидной эффективности ультрафиолетовых лучей солнца, прошедших через остекление, мы проводили двумя методами: бактериологическим — определением жизнеспособности облученных культур по счету колоний и биологическим определением вирулентности облученных культур путем прививок их животным.
Расстояние от окна (ä м)
Рис. 2. Степень проникновения ультрафиолетового излучения солнца в помещение при открытом и закрытом окне.
Опыты проводились на 2 вирулентных культурах: белом пиогенном стафилокок ке и культуре мышиного тифа (В. Breslau). Вирулентность облученной культуры белого стафилококка .проверялась по образованию дермонекротической реакции на спинке кролика (предварительно депилированной) при внутрикожном введении культуры. Вирулентность мышиного тифа определялась по выживаемости белых мышей при кожном инфицировании их смертельной дозой облученной и необлученной культуры мышиного тифа.
Опыты с облучением культур ставились вне помещения (чашки прикрывались пластинами из оконного стекла) и в помещении при закрытых окнах, в последнем случае на расстоянии 0,5 и 1,5 м от светопроема. Продолжительность облучения была различной — от 30 минут до 3 часов. Во время опыта оксалатным методом велись наблюдения за интенсивностью ультрафиолетового излучения солнца. По окончании облучения смывом культур с чашек делались посевы на твердые питательные среды для определения жизнеспособности бактерий, а также инфицировались подопытные животные. Выросшие колонии подсчитывали через 24—48 часов культивирования в термостате. Наблюдения за выживаемостью белых мышей и дермонекроти чгской реакцией у кроликов проводили в течение 15—18 дней.
Как показали наблюдения с облучением белого стафилококка вне помещения, несмотря на значительную обсеменеиность (2 млрд. микробных тел) и ослабление ультрафиолетового излучения при прохождении через пластинку оконного стекла, при достаточной продолжительности облучения достигался практически почти полный бактерицидный эффект. Данные о снижении количества колоний в посевах облученных культур белого стафилококка, ослаблении или потере их токсических свойств привалены в табл. 1.
В то время как на контрольных чашках во всех опытах наблюдался сплошной рост колоний, на облученных чашках рост колоний резко снижался. Выявилась зависимость между интенсивностью ультрафиолетового излучения и снижением числа микроорганизмов. Эффект бактерицидного действия отмечался уже при величинах ультрафиолетового излу-
Таблица 1
Бактерицидный эффект при солнечном облучении культур белого стафилококка
н 2 п о « Данные опыта Контроль (необлучен-ная культура) Продолжительность облучения (в часах)
0,5 1 1.5 2 3
t Ультрафиолетовое излучение в диапазоне длин волн 290—350 гп(х . . . 290—400 тц . . . Количество колоний (бактерицидный эффект) ...... Дермонекротическая реакция, кролик № 1 Сплошной рост +++ 0,070 1,115 Сплошной рост ++ 0,350 1,700 2 190 0,510 2,860 550 0,965 3,735 125 1,115 5,020 29
2 Ультрафиолетовое излучение в диапазоне длин волн 290—350 Ш[л . . . 290—400 Ш|х . . . Количество колоний (бактерицидный эффект) ........ Дермонекротическая реакция кролик № 2 . . . кролик № 3 . . . Сплошной рост ++ ++■+ 0,142 1.040 Сплошной рост + ++ 0,330 1,680 1,650 + 0,440 2,220 100 0,665 3,705 Роста нет 1,155 5.810 Роста HPT
3 Ультрафиолетовое излучение в диапазоне длин волн 290—350 . . . 290—400 та . . . Количество колоний (бактерицидный эффект) ........ Дермонекротическая реакция кролик № 4 . . . кролик № 5 . . . Сплошной рост +++ 0,305 1,335 2 160 + + 0,595 2,180 400 + 0,790 2,940 12 1,050 4,325 75 1,180 4,830 17
Примечание. Характеристика ультрафиолетового излучения дана в относительных единицах разложившейся щавелевой кислоты (в мг/см2). Степень некротической реакции: +++ сильная реакция, —более слабая, + слабая, — отсутствие реакции.
чения, эквивалентны« (в диапазоне длин волн 290—350 пи.) 0,300— 0,350 мг/см2 и (в диапазоне длин волн 290—400 ш^) 1,3—1,7 мг/см2 разложившейся щавелевой кислоты. Величины излучения, эквивалентные 0,700 мг/см2 разложившейся щавелевой кислоты (в области длин волн 290—350 тр.) и 3—3,5 мг/см2 (в области длин волн 290—400 пи), были достаточными, чтобы убить культуру белого стафилококка.
Бактерицидный эффект, выявленный в бактериологических опытах, подтверждается в биологическом эксперименте по определению вирулентности культуры белого стафилоккока после ее облучения. Во 'всех опытах с внутрикожной инъекцией необлученной культуры наблюдалась резко выраженная реакция. На месте укола вначале появлялось разли-
тое покраснение с отеком, а в последующем — уплотненный инфильтрат и некротический распад ткани. Только у одного кролика (кролик № 2) реакция была выражена слабее. При инъекции кроликам культуры, облученной в течение получаса, у них еще наблюдалась характерная, но ослабленная реакция. Слабая реакция и только у 2 из 5 кроликов наблюдалась при инъекции культуры, облучавшейся в течение часа. Культуры, облучаемые более продолжительные сроки, никакой реакции не вызывали, хотя бактериологически на чашках и были зафиксированы жизнеспособные бактерии. Полученные данные свидетельствуют об ослаблении вирулентных свойств стафилококка под влиянием облучения. Эти данные дают основание считать, что ультрафиолетовые лучи солнца, проходя через оконное стекло, хотя и ослабляются, но сохраняют свои бактерицидные свойства. Облучение культуры белого стафилококка количеством ультрафиолетового излучения, эквивалентным 0,350—0,400 мг/см2 (в диапазоне длин волн 290—350 та) и 1,7—2 мг/см2 (в диапазоне длин волн 290—400 пф.) разложившейся щавелевой кислоты, достаточно, чтобы значительно снизить число бактериальных колоний и ослабить вирулентность бактериального штамма. При более продолжительном облучении количеством ультрафиолетового излучения, эквивалентным 0,45— 0,8 мг/см2 (в диапазоне длин волн 290—350 ти) и 2,2—3,5 мг/см2 (в диапазоне длин волн 290—350 ти) разложившейся щавелевой кислоты, эффективность бактерицидного действия усиливается, отмечается гибель облученной культуры и полная инактивация ее токсичности (табл. 2).
Бактерицидная эффективность ультрафиолетовых лучей солнца, прошедших через остекление, была подтверждена также в опытах с облучением культуры мышиного тифа (табл. 2, опыт № 1). В этом опыте количество ультрафиолетового излучения, эквивалентное 0,35 мг/см2 (в диапазоне длин волн 290—350 ти) и около 2 мг/см2 (в диапазоне длив волн 290—400 пф) разложившейся щавелевой кислоты, оказалось достаточным, чтобы полностью простерилизовать посевы 2 млрд. культуры мышиного тифа. Однако бактерицидный эффект облучения с увеличением обсемененности на чашках заметно снижается (табл. 2, опыт № 2). Так, опыты, поставленные с облучением 3 млрд. культуры мышиного тифа, показали, что необходимое время облучения для достижения полного бактерицидного эффекта увеличивается. Если при облучении 2 млрд. культуры мышиного тифа полное обеззараживание посевов достигалось в течение одного часа и при величинах ультрафиолетового излучения, эквивалентных 2 мг/см2 разложившейся щавелевой кислоты, то при увеличении обсемененности до 3 млрд. микробных тел аналогичный эффект достигался за 1 '/г часа и при больших величинах ультрафиолетового излучения. Что касается выживаемости мышей, инфицированных облученной культурой мышиного тифа, то также было установлено, что ультрафиолетовые лучи солнца, прошедшие через стекло при продолжительном облучении, действуют бактерицидно, ослабляя вирулентность культуры.
На рис. 3 представлены данные опытов, которые проводились нами одновременно вне и внутри помещения. Облучение культуры мышиного тифа внутри помещения проводилось в 2 точках: на 0,5 и 1,5 м от свето-проема. Продолжительность облучения была 1, 2 и 3 часа. Ослабление ультрафиолетовой облученности по глубине помещения существенно сказалось и на бактерицидной эффективности. Как показали наблюдения, бактерицидный эффект на расстоянии 0,5 м от светопроема был значительно выше, чем на расстоянии 1,5 м от него. Так, из 30 инфицированных мышей, облученных на 0,5 м от окна, выжило 13 мышей, тогда как из мышей аналогичных групп, облученных на 1,5 м от окна, выжило в 2 раза меньше — только 7 мышей. При сопоставлении данных в зависимости от продолжительности облучения культуры наблюдается аналогичная зависимость. Облучение культуры в течение 3 часов было достаточ-
I а б л И ц а 2
Бактерицидный эффект при облучении солнцем различных культур мышиного тифа
Контроль (необлучен-ная культура) п родолжительность облучения (в часах)
Опыт Место постановки опыта Данные опыта 0,5 I 1,5 2 3
№ 1 (облучение культуры в количестве 2 млрд. микробных тел) Вне помещения на открытой площадке Ультрафиолетовое излучение в диапазоне длин волн 290—350 Ш(л....... 290—400 Ш(А...... Количество колоний (бактерицидный эффект)........... Сплошной рост 0,160 1,080 Сплошной рост 0,340 1,650 Роста нет 0,455 2,425 Роста нет 0,540 2,475 Роста нет 0,900 4,160 Роста нет
№ 2 (облучение культуры в количестве 3 млрд. микробных тел) Там же Ультрафиолетовое излучение в диапазоне длин волн 290—350 шц....... 290—400 тр. .... . Количество колоний (бактерицидный эффект)........... То же .10:275 0,885 Сплошной рост 0,410 2,005 Сплошной рост 0,500 3,160 7 0,660 3,640 Роста нет Роста нет
В помещении на 0,5 м от окна Ультрафиолетовое излучение в диапазоне длин волн 290—400 Ш(* ....... Количество колоний (бактерицидный эффект)........... То же — 1,140 Сплошной [.ОСТ — 2,150 Сплошной рост 2,570 10
В помещении на 1,5 м от окна Ультрафиолетовое излучение в диапазоне длин волн 290—400 ш[1...... Количество колоний (бактерицидный эффект) .......... То же — 0,400 Сплошно! рост * 0,830 Сплошной рост 1,035 2
ным, чтобы почти полностью снизить ее вирулентность. Так, из 10 инфицированных мышей погибла только одна, 9 оставались живыми в течение всего опыта. Ослабление потс)ка ультрафиолетовых лучей солнца на 1,5 м от окна сказалось в большей степени. Здесь при 3-часовом облучении культуры к концу опыта оставалось в живых мышей в 2 раза меньше, чем при тех же условиях на расстоянии 0,5 м от окна.
5
«а »
Я
5»=
0,5 часа облучения
Вне помещения 1 час облучения
1,5 часа облучения
01 3 5 7 9 11 13 15 01 3 5 7 3 11 13 15 01 3 5 7 9 11 13 15 Дни наблюдения
в помещении на расстоянии 0,5 м от светопроема 1час облучения 2часа облучения Зчаса облучения
01 3 5 7 9 П 13 15
01 3 5 7 9 11 13 15 01 3 5 7 9 II 13 15 Лни наблюдения
В помещении на расстоянии. 1,5 м от светопроема, 1час облучения 2часа облучения Зчаса облучения
I I I I I I I I I
Н 0нтрол1
10- -
9 - о _
6 - 7-
6-
5-
4 -
3 -
г -
/ -
0
01 2
01 3 5 7 9 11 13 15 01 3 5 7 9 11 13 15 01 3 5 7 9 11 13 15 Дни наблюдения
Рис. 3. Выживаемость мышей, зараженных культурой мышиного тифа, облученных
вне и внутри помещения.
Выводы
1. Длинноволновые ультрафиолетовые излучения солнца, проникающие через остекление, действуют бактерицидно.
2. При продолжительности инсоляции помещения в течение 3 часов достигается эффективное бактерицидное действие.
3. Проведенные исследования обосновывают гигиенические требования к установлению минимального времени инсоляции помещения с целью обеспечения доступа солнечного излучения внутрь помещений жилых и общественных зданий.
ЛИТЕРАТУРА
Беликова В. К. Тез докл. на Всес. конф. по вопр. благоустройств. колхозн селений, МТС, совхоз, и гиг. жилищ. М., 1954, стр. 70—72. — Бубнов С. Ф. С.-Петербург. 1892. — Г а л а н и н Н. Ф. Лучистая энергия и ее гигиеническое значение. Л., 1952.—Крупи'нина А. П., Тюков Д. А\., Пономарева А. М. Гиг. и сан., 1954, № 8, стр. 15—18.— Речменский С. С. Журн. эпидемиол. и микро-биол., 1932, № 9, стр. 17—22,—Тюков Д. М. Гиг. и сан., 1951, № 10, стр. 5—10,— Эрисман Ф. Ф. Курс гигиены, т. 2, М., 1887.—Buchner H. Zbl. Bakteriol. u. Parasitol., 1892, N. 25, S. 781—783.
Поступила 12/U 1957 r.
THE BACTERICIDAL PROPERTY OF SUN RADIATIONS PENETRATING INTO
CLOSED PREMISES
V. К. Belikova, scientific collaborator
The problem of the possible bactericidal effect of ultraviolet light passing through windows is not solved as yet. The aim of this work is the investigation of the
bactericidal effect of sun rays which pass through windows and the determination of the minimum time of insolation required for sanitizing effect.
The evaluation of the bactericidal effect of ultraviolet light of the sun was performed by two methods: bacteriologically by counting the colonies and biologically by determination of the virulence of the insolated cu'tu.es by animal inoculation tests. The experiments were carried out with cultures of pathogenic staphylococcus albus and salmonella typhi murium (B. Breslau).
The virulence of the insolated cultures of staphylococcus albus was determined by the extent of the dermonecrotic reaction it caused on rabbits. The virulence of salmonella typhi murium was determined by the survival of white mica after infection.
The tests with insolation of cultures were performed outside and inside closed premises at a distance of 0.5 and 1.5 m. from the window. The lime of insolation was from 30 min. to 3 hrs. During the test a special study was made of the ultraviolet insolation by the oxalic method.
By these experiments it has been determined that, inspite of a heavy inoculation (up to 3 milliards of microbes) of the culture medium and a considerable decrease of the amount of ultraviolet rays after its passage through windows, insolation for a sufficient period of time produced a high bactericidal effect.
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЫБИНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА В РАЙОНЕ ЧЕРЕПОВЦА
А. М. Сологуб Из Института общей и коммунальной гигиены АМН СССР
Нами изучалось одно из волжских водохранилищ — Рыбинское (рис. 1).
Рыбинское водохранилище служит источником питания водопроводов всех прибрежных городов; оно используется также сельским населением для хозяйственно-питьевых и бытовых целей.
Исследование водохранилища проводилось в его северо-восточной части, в районе Череповца в 1951 —1952 гг.
Рыбинское водохранилище вступило в строй в 1941 г., но проектных размеров достигло лишь в 1947 г. Объем водохранилища при проектной отметке 102 м около 25 млрд. м3.
В питании водохранилища основную роль играет Волга, дающая 39% стока, а также реки со стоками: Молога— 12%, Шексна— 12%, Суда — 6%- Все реки, питающие водохранилище, расположены в районе оподзоленных почв хвойно-таежной зоны. В формировании состава и свойств воды водохранилища существенную роль играет весенний паво-дочный сток.
