CC BY
256
_БОТАНИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ В РОССИИ: ПРОШЛОЕ..._
УДК 631.918:504.75(07)
Цыбуля Наталья Владимировна
Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, ФГБУН ЦСБС СО РАН, [email protected], Новосибирск.
Фершалова Татьяна Дмитриевна
Кандидат биологических наук, научный сотрудник группы ландшафтной архитектуры и фитодизайна, ФГБУН ЦСБС СО РАН, [email protected], Новосибирск
Трубина Людмила Константиновна
Доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой экологии и природопользования, ФГБОУВПО «СГГА», [email protected], Новосибирск
МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КУРСА «ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФИТОДИЗАЙНА»
Аннотация. Для учебного курса разработано методическое обеспечение в котором рассмотрены вопросы использования растений для оздоровления воздушной среды различных типов помещений: уменьшение доли условно-патогенной микрофлоры и концентрации газообразных химических токсикантов. Описана технология метода, включающая анализ микроэкологических условий помещений, микробной и химической загрязненности воздушной среды, подбор ассортимента и параметров растений, необходимых для эффективной санации воздуха помещений, с учетом выявленных негативных факторов и специфики конкретного помещения. Издание представляет интерес для биологов, врачей, студентов биологических, педагогических и медицинских факультетов, специалистов центров Госсанэпиднадзора, руководителей, воспитателей и медицинских работников детских, общеобразовательных учреждений.
Ключевые слова. Средоулучшающие свойства растений, состав воздушной микрофлоры, практика озеленения
Tsybulya Natalia Vladimirovna
Candidate of Biological Sciences, senior researcher, [email protected], Novosibirsk
Fershalova Tatyana Dmitrievna
Candidate of Biological Sciences, researcher, group of landscape architecture and phytodesign FSBRI CSBG, SB RAS, [email protected], Novosibirsk
Trubina Ludmila Konstantinovna
Doctor of Engineering Sciences, Professor, Head of the Chair of Ecology and Nature Management, FSBEIHOE «SSGA», [email protected], Novosibirsk
METHODICAL MANUAL «ECOLOGICAL FUNDAMENTALS OF PHYTODESIGN»
Abstract: This guidance manual deals with the issues of use of plants for air sanitation in different types of rooms: decrease in proportion of opportunistic pathogenic microflora and concentration of gaseous chemical toxicants. Method technology including analysis of microecological indoor conditions, microbial and chemical air pollution, selection of plant assortment and parameters necessary for effective indoor air sanitation, with regard to revealed negative factors and peculiarities of a given room is described.
Keywords: environment-improving plant characters, composition of air microflora, experience of greening
В учебном процессе СГГА разработана дисциплина «Экологические основы фитодизайна», которая преподается на кафедре
экологии и природопользования при подготовке специалистов по направлению «геоэкология». Важной особенностью новой
научно-прикладной дисциплины является целенаправленный подбор и использование в озеленении помещений растений с высокой антимикробной и газопоглотительной активностью.
Весьма актуальным является применение различных профилактических технологий по оздоровлению воздушной среды обитания человека. Микроэкологические условия помещений (химический состав воздушной среды, влажность, температурный режим, микробная загрязненность воздуха) оказывают существенное влияние на здоровье людей. Высокая доля условно-патогенной микрофлоры от общего числа микроорганизмов воздуха становится фактором риска хронической патологии респираторного тракта. Другой, не менее серьезной проблемой, является превышение концентрации газообразных химических соединений в воздухе помещений, выделяемых строительными и отделочными материалами, мебелью или поступающих извне (в экологически неблагоприятных районах). Подбирая ассортимент растений для конкретного помещения, можно снизить уровень условно-патогенной микрофлоры и концентрацию газообразных техногенных химических токсикантов и создать оптимальные микроклиматические и санитарно-гигиенические условия.
Целью разработанного методического пособия является дополнительная профессиональная подготовка по освоению биологических закономерностей управления микроэкологией замкнутых помещений, с использованием приемов и методов фитодизайна. В курсе «Экологические основы фитодизайна» излагаются теоретические принципы и практические приемы метода оздоровления воздушной среды помещений.
В разделе теоретические аспекты фитодизайна излагаются основные положения о фитодизайне как научном направлении. Впервые понятие фитодизайна и теоретическое обоснование его прикладных задач было дано академиком А. М. Гродзинским в конце 1970-х - начале 1980-х гг. как «использование растений для улучшения среды обитания в искусственных системах» [1; 2]; функции фитодизайна - в коллективных монографиях сотрудников Центрального ботанического сада Украины (г. Киев) [2; 3; 4]. Сотрудниками Центрального си-
бирского ботанического сада (ЦСБС) сформулированы задачи фитодизайна: 1) изучение антимикробной и газопоглотительной активности растений; 2) изучение лечебного воздействия летучих выделений растений на организм человека; 3) разработка ассортимента растений для различных типов интерьеров [8]. Ассортимент растений с выраженными оздоравливающими свойствами по группам представлен в публикации «Фитонцидные растения в интерьере» [7]: 1) растения, с высокой антимикробной активностью в отношении условно-патогенной воздушной микрофлоры; 2) растения, летучие выделения которых обладают имму-номодулирующим действием; 3) растения-фильтры, активно поглощающие из воздуха газообразные токсиканты.
В настоящее время в ЦСБС изучена антимикробная активность летучих выделений у более 100 видов тропических и субтропических растений в отношении микробных тест-объектов Staphylococcus epidermidis, Escherichia coli и Candida albicans [7; 8]. Исследуя газопоглотительную активность, растения проверяли на устойчивость к формальдегиду при его непрерывном поступлении в замкнутых боксах в разных диапазонах концентраций [5; 6; 8; 9]. По степени поглощения газообразного токсиканта исследованные растения условно разделили на три группы: I - высокая и продолжительная (от 31 до 50 %); II - умеренная (от 20 до 30%); Ш - низкая (ниже 20%). Наибольшую газопоглотительную активность проявили следующие виды: фикус Бенжамина, ф. притуплённый, хлорофитум хохлатый, каланхое Дегремона. В таблице 1 приводится ассортимент растений с различной газопоглотительной активностью в отношении формальдегида.
В методическом обеспечении представлены исследования микробной загрязненности различных типов помещений, особенное внимание уделено анализу состояния воздушной микрофлоры детских учреждений и учебных заведений на примере СГГА [10]. В рамках учебного курса рассматриваются технологии фитодизайна, включающие современные методы экспертизы микробной загрязненности различных типов помещений и оригинальные авторские разработки (параметры растений в связи с объемом помещения, радиус фитонцидного действия,
БОТАНИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ В РОССИИ: ПРОШЛОЕ...
Таблица 1 - Газопоглотительная активность некоторых видов растений при концентраций формальдегида 100-150 мкг/м3 [14-16]
Семейства и виды растений Снижение концентрации Н2СО за 24 ч. в боксе объемом 0,175 м3 , %
10-20 20-30 30-40 40-50
Асфоделовые
Хлорофитум хохлатый +
Бромелиевые
Акантостахис шишконосный +
Питкарния Андре +
Пуйя прекрасная +
Толстянковые
Каланхое Дегремона +
Тутовые
Фикус Бенжамина +
Фикус притупленный +
Фикус каучуконосный +
Фикус карика (инжир) +
Фикус крохотный +
Миртовые
Мирт обыкновенный +
Псидиум прибрежный +
методика расчета листовой поверхности), позволяющие дифференцированно подобрать растения.
Практические аспекты фитодизайна направлены на выявление микробной и химической загрязненности воздушной среды и особенностей микроэкологических условий помещений, для подбора ассортимента растений с учетом их эколого-биологических особенностей. Конечным результатом практической работы является составление экологического паспорта аудитории.
Для приобретения навыков работы с комбинированный прибором ТКА-ПКМ «Люк-сметр/Яркомер», определяющим освещенность, температуру и влажность воздуха и пробоотборным устройством ПУ-1Б, определяющим концентрацию микроорганизмов в воздухе помещений, выполняются следующие лабораторные работы: 1) изучение микроэкологических условий помещения; 2) знакомство с методикой микробиологических исследований воздушной среды помещений, определение концентрации микроорганизмов в воздухе помещений; 3) взятие микробиологических проб воздуха на агари-зованную питательную среду МПА в чашки Петри в трех-пяти точках помещения; 4) анализ количественного и качественного
состава воздушной микрофлоры, определение общего микробного числа (ОМЧ) - числа колоний образующих единиц в 1 м3 воздуха; подсчет числа колоний микроорганизмов с помощью электронной программы с фотографии; 5) подбор ассортимента растений в помещении в зависимости от микроэкологических условий, микробной и химической загрязненности воздуха; 6) оформление полученных результатов мониторинга воздушной среды, в виде экологического паспорта исследуемого помещения и подбор определенного ассортимента растений с высокими средоулучшающими свойствами.
Для составления экологического паспорта помещения должны учитываться следующие параметры: дата и время взятия проб воздуха, объём помещения, количество и экспозиция окон по отношению к естественному освещению, температура и влажность воздуха, освещённость (лк), число постоянных сотрудников и число посетителей в день. При наличии растений, рассчитываются параметры соотношения площади листьев растений к объему помещения. В качестве примера, приведены результаты некоторых исследований копьютерного класса в СГГА (таблица 2).
В заключение лабораторной работы де-
_БОТАНИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ В РОССИИ: ПРОШЛОЕ..._
Таблица 2 - Число колоний образующих единиц (КОЕ) в 1 м3 воздуха и доля отдельных микроорганизмов к общему микробному числу в аудитории 224 СГГА
№ Название микроорганизмов число микроорганизмов в разных точках помещения, КОЕ/м3 доля микроорганизмов от общего числа, (%)
1 2 3 1 2 3
1 Стафилококк 20 60 120 2.9 5.5 11.8
2 Сарцина 30 120 60 4.4 10.9 5.9
3 Энтеробактерии 60 120 60 8.8 10.9 5.9
4 Плесень 60 120 180 8.8 10.9 17.6
5 Постоянная микрофлора 510 680 600 75.0 61.8 58.8
6 Общее число 680 1100 1020 100 100 100
лаются выводы о состоянии воздушной среды помещений и даются рекомендации по устранению выявленных недостатков (например: состояние воздушной среды компьютерного класса соответствует требованиям, предъявляемым к школьным учреждениям. Микробная загрязненность во время взятия проб воздуха соответствовала санитарным нормам (2000 КОЕ/м3). Рекомендуется расширить ассортимент видами растений из родов фикус и бегония, повышающих влажность воздуха и снимающих статическое электричество. Растения установить на специальных подставках в углу комнаты, почву в вазонах закрывают керамзитом или почвопокровными растениями).
В рамках курса представлена краткая характеристика эколого-биологических особенностей 60-ти видов растений, осо-
бенностях агротехнических приемов их выращивания. Выделены группы растений по их функциональному назначению: защитные; санирующие, профилактические; эстетические. В качестве примера далее приводится ассортимент растений для различных по эколого-функциональному назначению типов интерьеров.
Оранжерейный тип интерьера: зимний сад, наиболее благоприятный для человека и оптимальный для растений. Растения в зимнем саду занимают, как правило, до 60% площади помещения. Оптимальная температура воздуха должна быть 16-22 С, влажность воздуха 40-65 %. Ассортимент растений для зимнего сада подбирают по следующим принципам: экологическому, географическому, систематическому.
Парадный тип интерьера: залы засе-
Таблица 3 - Ассортимент растений лечебно-профилактического действия
Семейство, вид растения Лечебно-профилактическое действие Литературный источник
Ароидные Монстера привлекательная Благоприятно воздействует на людей с нарушением нервной системы [3]
Гераниевые Пеларгония душистая При функциональной заболеваемости нервной системы, бессонице, неврозах [3]
Виды семейства молочайные Летучие биогенные вещества способствуют достижению седативного эффекта [4]
Губоцветные. Розмарин лекарственный При заболеваниях дыхательной системы, хронических бронхитах, бронхиальной астме. [7]
Лавровые Лавр обыкновенный Положительно влияет на больных с заболеваниями сердечно-сосудистой системы [3]
Миртовые Мирт обыкновенный Эффективен в профилактике ОРВИ., повышает иммунитет [7]
Маслиновые Жасмин Самбак Снимает стрессы, оказывает седативный эффект [3]
Рутовые Цитрус лимон Умеренно гипотензивное, бронхолитическое, спазмолитическое и седативное [4]
Цитрус мандарин Обладает стимулирующим действием [4]
Мурайя экзотическая Цветение активизирует дыхание улучшает сон [7]
даний, приемов, фойе, холлы, вестибюли. В планировке современных зданий всё чаще встречаются помещения, оборудованные витражными окнами и поэтому парадный тип интерьера, помимо искусственного света наполняется естественным. Здесь уместны крупномерные растения из родов: фикус, гибискус, кофе, плосковеточник, шеффлера, пестролистные формы названных растений.
Лечебно-оздоровительный тип интерьера: фитомодули, где подбираются растения, обладающие фитотерапевтическим действием (таблица 3).
Бытовой тип интерьера: жилые помещения и комнаты отдыха на предприятиях. Рекомендуются неприхотливые виды растений родов: бегония, плющ, эухарис, хлоро-фитум, фикус.
Тип интерьера - детские учреждения. В организованных коллективах детских учреждений помещения имеют свою специфику: используют кварцевание, дезинфицирующие средства. Подбирается ассортимент растений с высокими средоулучшающими свойствами. В помещениях игровых комнат устанавливают растения с активностью к грибам и стафилококку, обладающие лечебно-профилактическим действием, а в спальнях - седативным действием и активностью к грамотрицательным энтеробактериям. В методических указаниях «Правила внутреннего и наружного озеленения детских
учреждений» предложен ассортимент растений для детских учреждений [11], исключающих виды с ядовитым соком и аллергизи-рующим действием (таблица 4).
В таблице 5 приводится ассортимент растений для различных типов помещений.
Служебный тип интерьера: административные помещения, кабинеты, аудитории, классы. Предложен ассортимент растений в зависимости от функционального назначения помещения и от экспозиции окон. Например, в библиотеках устанавливают растения с антифунгальной активностью (сортовые формы папоротника нефролепис, виды семейств: молочайные и бегониевые). В помещениях северной экспозиции используют ассортимент теневыносливых растений, подавляющих рост стафилококка (виды родов: аукуба , плющ, аспидистра, офиопо-гон, бегония). В светлых компьютерных залах, устанавливают растения, активные в отношении бактерий из рода сарцин (например, виды родов: эухарис, бегония, кринум, хлорофитум, фикус).
Производственный тип интерьера: цеха фабрик и заводов, мастерские, торговые залы, вокзалы, производственные помещения, офисы. Здесь уместно использовать растения с высокими газопоглотительными свойствами (табл. 1), устойчивыми к запыленности (виды родов: плющ, традесканция, зебрина).
Таблица 4 - Растения ядовитые и с аллергизирующим действием
Семейство и виды растений Что представляет опасность Эффект
Ароидные Аглонема переменчивая Алоказия крупнокорневая Диффенбахия пятнистая несъедобные плоды ядовитый, жгучий сок ядовитый, жгучий сок сильное раздражение кожи и слизистых оболочек, отравление
Кутровые Катарантус розовый Олеандр обыкновенный все части растений ядовиты сильнейшее отравление
Молочайные род Молочай род Педилантус род Синадениум млечный сок ядовит, канцероген Вызывает долго не заживающие язвы, раздражение, отек кожи и слизистых оболочек
Пасленовые Дурман душистый Паслен перцевидный ядовитый сок, ядовитые плоды Отравление
Примуловые Примула китайская П. обратноконическая контакт с наземными частями растений Раздражает кожу (аллергический дерматит), слизистую оболочку полости рта (стоматит)
БОТАНИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ В РОССИИ: ПРОШЛОЕ...
Таблица 5 - Ассортимент растений, с высокой антимикробной активностью к микробным тест-объектам
№ Вид растения Степень активности к тест-объектам микроорганизмов (А,%)
стафилококк кишечная палочка кандида белая
1 Аспидистра высокая ++ +++ +
2 Агапантус зонтичный +++ ++ ++
3 Бальзамин гибридный ++ + +
4 Бегония Фишера +++ + +
5 Бегония каролинолистная ++ ++ +
6 Бегония бовери ++ + ++
7 Бегония клещевинолистная ++ ++ +
8 Бегония вьюнковая ++ ++ +
9 Бегония борщевиколистная +++ + ++
10 Гибискус китайский ++ ++ +
11 Каланхое перистое ++ ++ +
12 Кализия душистая ++ + +
13 Кодиеум пестрый ++ +++ +++
14 Колеус гибридный ++ + ++
15 Кофе арабский +++ ++ ++
16 Кипарис вечнозеленый + ++ ++
17 Мирт обыкновенный +++ + ++
18 Мурайя экзотическая +++ ++ ++
19 Монстера Борзига + ++ +
20 Нефролепис возвышенный +++ + +++
21 Офиопогон японский ++ +++ +
22 Плектрантус амбонский +++ + +++
23 Плосковеточник восточный + ++ ++
24 Плющ обыкновенный ++ ++ +
25 Сансевиерия трехполосая ++ ++ +
26 Фикус туполистный + ++ +
27 Фикус Бенджамина +++ ++ +
28 Фатсия японская +++ ++ +
29 Цитрус лимон +++ ++ +++
30 Эпипремнум золотистый ++ ++ +
31 Эухариус крупноцветковый +++ +++ ++
32 Шефлера восьмилисточковая + ++ +
33 Хлорофитум хохлатый ++ ++ ++
Примечание: Для оценки степени антимикробной активности рассчитывается относительное снижение числа микроорганизмов в опыте по сравнению с контролем (А, %).
Степень антимикробной активности летучих выделений растений - «+++» свыше 50%, «++» -до 50%, «(+)» - менее 30%.
Представленные в виде методического ны при подготовке квалификационных ра-обеспечения материалы курса будут полез- бот и для использования опыта в практике
озеленения, а также при проведении мониторинга воздушной среды помещений и мероприятий по улучшению ее состояния.
Библиографический список
1. Гродзинский А. М. Фитодизайн и фитонциды // Матер. VIII Совещ. «Фитонциды. Роль в биогеоценозах, значение для медицины». - Киев, Наукова думка, 1981. - С. 97-100.
2. Гродзинский А. М., Макарчук Н. М., Ле-щинская Я. С., Лебеда А. Ф., Кривенко В. В., Акимов Ю. А., Чекман И. С. Фитонциды в эргономике. - Киев: Наукова думка, 1981. - 168 с.
3. Иванченко В. А., Гродзинский А. М., Черев-ченко Т. М., Лебеда А. Ф., Макарчук Н. М., Снеж-ко В. В. Фитоэргономика. - Киев: Наукова думка, 1989. - 210 с.
4. Макарчук Н. М., Лещинская Я. С., Акимов Ю. А. Фитонциды в медицине. - Киев: Наукова думка, 1990. - 211с.
5. Серая А. С., Цыбуля Н. В., Дульцева Г. Г. Экспериментальное изучение поглощения формальдегида некоторыми видами рода Ficus L. для применения в фитодизайне. // Химия в интересах устойчивого развития. - Т. 16. - № 3. - 2008. -С. 361-367.
6. Серая А. С., Цыбуля Н. В., Дульцева Г. Г. Средоулучшающая роль некоторых видов рода Ficus L. // Авиакосмическая и экспериментальная медицина. - М., 2008. - № 4. - Т. 42. - С. 66-70.
7. Цыбуля Н. В., Фершалова Т. Д. Фитонцидные растения в интерьере. Оздоравливание воздуха с помощью растений. - Новосибирск: Новосибирское книжное изд-во, 2000. - 111с.
8. Цыбуля Н. В., Якимова Ю. Л., Чиндяева Л. Н.,
Дульцева Г. Г., Фершалова Т. Д., Серая А. С. Научные и практические аспекты фитодизайна. -Новосибирск: Новосибирское книжное изд-во, 2004. - 150 с.
9. Цыбуля Н. В., Рычкова Н. А., Дульцева Г. Г., Скубневская Г. И. Изучение возможностей некоторых декоративных растений как фильтров для очистки газовоздушной среды помещений от формальдегида и других карбонильных соединений // Химия в интересах устойчивого развития. - 2000. - № 8. - С. 881-884.
10. Цыбуля Н. В., Фершалова Т. Д., Чиндяева Л. Н. Использование экологического фитодизайна в школе // Биология в школе.- 2010. -№8. - С. 52-59.
11. Цыбуля Н. В., Рычкова Н. А., Чиндяева Л. Н., Якимова Ю. Л., Дульцева Г. Г., Фершалова Т. Д., Матвеева В. П. Правила внутреннего и наружного озеленения детских учреждений (Методические рекомендации для руководителей детских учреждений, гигниенистов). - Новосибирск: Изд-во «Арта», 2005. - 32 с.
12. Цыбуля Н. В., ЯкимоваЮ. Л., РычковаН. А., Фершалова Т. Д. Медицинский фитодизайн детских учреждений как способ снижения численности микроорганизмов в воздухе. // Растительные ресурсы. - 2002. - Т. 38. - Вып. 4. - С. 112-117.
13. Цыбуля Н.В., Фершалова Т.Д. // Авиакосмическая и экспериментальная медицина. - М., 2010. - № 1, - Т.1. - С. 47-50.
14. Якимова Ю. Л., Рычкова Н. А., Цыбуля Н. В. Экологический и медицинский фитодизайн как метод коллективного оздоровления в детских учреждениях // Сибирский экологический журнал. - 2002. - № 2. - С. 251-255.
