Управление параметрами искусственной экосистемы учебных помещений посредством озеления

Крестинина, Наталья Вячеславовна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Управление параметрами искусственной экосистемы учебных помещений посредством озеления
ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Управление параметрами искусственной экосистемы учебных помещений посредством озеления"

На правах рукописи

КРЕСТИНИНА Наталья Вячеславовна

УПРАВЛЕНИЕ ПАРАМЕТРАМИ ИСКУССТВЕННОЙ ЭКОСИСТЕМЫ УЧЕБНЫХ ПОМЕЩЕНИЙ ПОСРЕДСТВОМ ОЗЕЛЕНЕНИЯ

03.02.08-экология

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

2 6 ¿г,Р

Белгород - 2012

005019555

Работа выполнена в Федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования

«Белгородский государственный национальный исследовательский университет» Министерства образования и науки Российской Федерации

Научный руководитель доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Сорокопудов Владимир Николаевич

Официальные оппоненты: Федорова Марина Зотовна

доктор биологических наук, профессор ФГАОУ ВПО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет» Министерства образования и науки Российской Федерации, заведующая кафедрой анатомии и физиологии живых организмов

Дубовицкая Ольга Юрьевна

кандидат биологических наук, доцент ФГБОУ ВПО "Орловский государственный аграрный университет" РАСХН, доцент кафедры садово - паркового и ландшафтного строительства

Ведущая организация

ФГО ВПО Российский государственный аграрный университет - Московская сельскохозяйственная академия имени К.А. Тимирязева

Защита состоится 15 мая 2012 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.015.12 при ФГАОУ ВПО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет». Адрес: 308015, г. Белгород, ул. Победы, 85.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГАОУ ВПО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет».

Автореферат разослан 30 марта 2012 г.

Ученый секретарь

совета по защите докторских и кандидатских диссертаций, кандидат биологических наук,

доцент —-у Габрук Н.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Показатели искусственной экосистемы помещений являются одним из основных факторов, влияющих на здоровье и безопасность жизнедеятельности людей в современном мегаполисе. Воздушная среда закрытых помещений представляет собой сложную систему, сочетающую в себе комплекс физико-химических, биологических, визуальных и др. параметров. Профессиональная деятельность человека, работа приборов, оборудования, выделения химических веществ из элементов отделки, мебели, процессы жизнедеятельности самого человека выводят микроклимат закрытых помещений из комфортного состояния. Озеленение закрытых помещений является одним из естественных и экологически безопасных методов благоустройства и оздоровления. Согласно современным представлениям, растения обладают широким спектром полезных для человека свойств, в частности, бактерицидными, противовирусными, фунгицидными, фильтрационными, увлажняющими. Основой для формирования метода можно считать открытие фитонцидов Б.П. Токиным в 1928 г. Теоретическое обоснование направление «фитодизайн» получило в работах A.M. Гродзинского (1984). Развитием этого направления занимаются во многих ведущих научных центрах РФ. На сегодняшний день фитодизайн развивается в нескольких направлениях: декоративный фитодизайн, медицинский фитодизайн, экологический фитодизайн (Рабинович, 1990; Цыбуля, 1993; Ткаченко, Казаринова, 2000; Дубовицкая, 2003). Исследователи рассматривают частные вопросы использования растений во внутренней среде закрытых помещений. Практически не разработаны методики по использованию растений в условиях закрытых помещений с целью повышения качества их внутренней среды (Цыбуля, Фершалова, 2000). Нет единого системного экологического подхода к разрешению проблем внутренней среды закрытых помещений с учетом биологических особенностей самих растений. Поэтому комплексное изучение санирующего эффекта, получаемого от использования растений во внутренней среде помещений является актуальным.

Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы - сравнительная оценка влияние реализации фитопроектов на параметры искусственной экосистемы учебных помещений и самочувствие школьников.

В работе решались следующие задачи:

- выявить влияние фитопроектов на показатели микроклимата, бактериальную обсемененность, визуальную среду и химический состав воздуха учебных помещений;

- изучить влияние фитопроеков (МЭФ и МАФТ проектов) на самочувствие и заболеваемость ОРЗ и ОРВИ школьников начальных классов школ № 1086 и № 1071.

-разработать методику экологического управления внутренней средой учебных помещений с целью оптимизации показателей искусственной экосистемы.

Научная новизна. Разработана комплексная методика экологического управления внутренней средой учебных помещений, заключающаяся в использовании комплекса растений с декоративными, фитоцидными, увлажняющими, фильтрационными свойствами.

Впервые обосновано применение компьютерного комплекса акупунктурной диагностики для определения функционального состояния детей по всем основным органам и системам с целью контроля эффективности и коррекции проводимых мероприятий.

Экспериментально доказан комплексный санирующий эффект, получаемый после введения растений во внутреннюю среду помещений, выраженный в изменении относительной влажности воздуха, бактериальной и грибной микрофлоры, химического состава воздуха и визуальных характеристик помещения.

Научно обосновано использование проектного подхода к озеленению внутренней среды помещений.

Впервые проведена эколого-экономическая оценка фитопроекта, позволяющая говорить об эффективности проведения озеленительных мероприятий в учебных помещениях.

Практическая значимость. На основе проведенных экспериментальных и теоретических исследований разработана и введена в практику методика экологического управления внутренней средой учебных помещений, позволяющая грамотно вводить растения в помещения и управлять качеством внутренней среды.

Результаты работы используются при чтении лекций в учебных курсах Российского университета Дружбы народов: «Управление экологическими проектами», «Теория и практика экологического управления внутренней средой помещений средствами МЭФ-дизайна», «Фитопроектирование и медико-экологический фитодизайн внутренней среды помещений» и «Современные информационные технологии визуализации проектов МЭФ-дизайна». Разработанный типовой фитопроект медико-экологического фитодизайна успешно реализуется в школах № 1086, № 1161 г. Москвы.

Личный вклад диссертанта в выполнение данной работы. Автором проанализированы отечественные и зарубежные источники по теме диссертационного исследования, проведен мониторинг параметров внутренней среды начальных классов, разработан проект медико-экологического фитодизайна внутренней среды учебных помещений, выполнены статистическая обработка и анализ результатов исследования.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Методика управления состоянием экосистем внутренних помещений школы позволяет повысить эффективность и качество мероприятий здоровьесберегающего режима школьников.

2. Фитокомпозиции с заданными свойствами (бактерицидными, фунгицидными, антивирусными, увлажняющими, релаксационными, кардиологическими и иммунологическими) снижают заболеваемость и нормализуют функциональное состояние организма школьников.

3. Подобранный комплекс растений (МЭФ-проект) способствует созданию и сохранению оптимальных показателей микроклимата внутренней среды учебных классов (влажность, бактериальная обсемененность, химический состав воздуха).

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены на ежегодной всероссийской конференции «Актуальные проблемы экологии и природопользования» (Москва, 2002, 2003, 2004, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010); 2-ой международной научной конференции «Будущее и природа Земли» (Черноголовка, 2004); Международной практической конференции «Актуальные вопросы экологии и природопользования» (Ставрополь, 2005); IX-ой Международной конференции молодых ботаников (Санкт-Петербург, 2006); Международной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов» (Москва, 2008); 14-ой Международной Пущинской школе-конференции молодых ученых «Биология - Наука XXI века» (Пущино, 2010), 20th International Symposium ECOLOGY & SAFETY (Bulgaria, 2011).

Работа отмечена грамотой за лучший доклад на ежегодной научной конференции «Актуальные проблемы экологии и природопользования» (2003, 2008), дипломом лауреата регионального конкурса «Мой вклад в охрану окружающей среды» (2004). Проект, разработанный и реализованный в рамках диссертационной работы, был удостоен первой премии фонда «Научное партнерство» и «Бритиш Американ Тобакко Россия» (2008). Результаты исследований внедрены в общеобразовательной школе № 1086 г. Москвы.

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 25 научных работах, 3 из которых в изданиях, рекомендуемых перечнем ВАК РФ, 1 учебном пособии и 4 учебниках.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, результатов и их обсуждения, выводов. Работа изложена на 214 страницах компьютерного текста, содержит 40 рисунков, 39 таблиц, список литературы из 182 наименований.

Разработка метода медико-экологического фитодизайна осуществлялась совместно с канд. геолого-минералогических наук М.А. Некрасовой Изучение влияния фитопроектов на функциональное состояние организма школьников осуществлялось при консультировании доктора мед. наук, профессора А. Я. Чижова. Бактериальная обсемененность воздуха микроорганизмами определялась в лаборатории микробиологии Российского университета дружбы народов под руководством к. б. н. Н. В. Яшиной.

Определение химического состава биологически активных веществ и фитонцидов осуществлялось в лаборатории химико-аналитического контроля Военного университета радиационной, химической и биологической защиты под руководством к. х. н. С. В. Новикова. Приборы для исследований параметров микроклимата и освещенности любезно предоставлены кафедрами геоэкологии и радиоэкологии экологического факультета РУДН.

Автор выражает искреннюю благодарность всем перечисленным исследователям за советы и помощь в подготовке диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность исследования, его практическая и теоретическая значимость, сформулированы основная цель, задачи и пути их реализации.

Глава 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

О ФИТОДИЗАЙНЕ ПОМЕЩЕНИЙ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

Приводится историческая справка по фитодизайну внутренней среды помещений. Рассматриваются основные виды загрязнения внутренней среды помещений и способы их устранения при помощи растений. Приведены описания изученных увлажняющих, бактерицидных, антивирусных, оздоровительных и др. полезных свойств растений российскими и зарубежными исследователями. Описаны современные классификации и способы фитопроектирования внутренней среды.

Глава 2. МЕТОДЫ И ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Экспериментальная часть работы выполнена в учебных классах школ № 1086 и № 1071 Юго-Западного района г. Москвы в течение 2003-2008 гг. В школе № 1086 1а класс был определен как контрольный, 16 - опытный, предназначенный для МЭФ-дизайна. В школе № 1071 в 1а, 16, 1в, 1г классы были размещены фитомодули аэрофитотерапевтические типовые (МАФТ) в соответствии с ТУ9769-151-04868244-04. Проведенные по общепринятым методикам предварительные исследования параметров внутренней среды классов показали, что условия внутренней среды помещений практически одинаковы (табл. 1).

Таблица 1

Основные нормируемые санитарно-гигиенические показатели ___выбранных помещений_

Класс Санитарно-гигиенические показатели

Т, °С* W,% Е, лк* КОЕ/м'

max min

1а, 1086 22-23 35-40 2300 200 4553±409

16,1086 22-23 35-40 2200 180 4366±392

1а, 1071 21-22 35-40 2500 200 4230±380

16,1071 22-23 30-40 2500 200 4185±396

1в, 1071 21-23 35-40 3000 250 4371±468

1г, 1071 21-22 35-40 2700 210 4270±347

Примечание: T, °С* - в отапливаемый период времени, КЕО, лк - шах солнечный день, min -пасмурный день

В МЭФ-проекте было использовано 36 видов растений, из них 5 видов семейства Ароидные, 3 вида семейства Толстянковые, по 2 вида из семейств Бегониевые, Драценовые, Геснериевые и Гераниевые, и по 1 виду семейств

Амариллисовые, Аралиевые, Бромелиевые, Вербеновые, Виноградные, Кизиловые, Коммелиновые, Марантовые, Тутовые, Лилейные, Ласточниковые, Мальвовые, Мареновые, Пальмы, Перцевые, Рутовые, Молочайные, Лавровые, Бересклетовые, Нефролеписовые и Ситниковые.

Исследования проводились по методике экологического управления внутренних помещений (Крестинина, Некрасова, 2005). Измерения параметров среды осуществлялись в соответствии с нормативными документами: СанПиН 2.4.2.1178-02 «Гигиенические требования к условиям обучения в общеобразовательных учреждениях», ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» и СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение». Измерение относительной влажности проводился с применением аспирационного психрометра модели МВ-4М. Освещенность измеряли люксметром Ю116. Для контроля микробиологического загрязнения воздуха применяли метод самопроизвольного осаждения микроорганизмов из воздуха на чашки Петри с мясо-пептидным агаром (МПА) (Азарова, 1981, Цыбуля и др. 1988, 1992, 1993, 1997,1998, 2002). Хромато-масс-спектрометрический анализ был проведен на газовом хроматографе HP series 2, с квадрупольным масс-спектрометрометром HP 5989Р, с ионизирующим электронным ударом (70 эВ). Спектры обрабатывали компьютерными программами - NIST-98, WILLY-03, в которых проводится сравнение веществ со стандартными библиотеками (МУК 4.1.1044-01).

Для выявления влияния МЭФ-дизайна на функциональное состояние организмов школьников применялся компьютерный комплекс электропуктурной экспресс-диагностики «Диакомс», разрешенный к использованию Комитетом по новой технике Минздрава России (протокол №5 от 11 сентября 1992 г.) и рекомендован для контроля эффективности проводимых лечебно-оздоровительных мероприятий (Лакин, 2003). В основе используемого метода лежит тесная взаимосвязь между функциональным состоянием внутренних органов и электрическим сопротивлением в определенных точках на поверхности тела человека, называемых биологически активными (БАТ) (Портнов, 1982).

В качестве одного из показателей эффективности применения озеленительных мероприятий была выбрана «заболеваемость учащихся». По методике И.К Рапопорта (2009) проведен анализ медицинских справок и медицинской карты ребенка для образовательных учреждений (форма № 026/у-2000), что позволяет определять: уровень и структуру заболеваемости, выявлять детей, болеющих часто (четыре и более раз в учебном году) или длительно (25 дней и более одним заболеванием), среднюю продолжительность одного заболевания и вычислить «индекс здоровья».

Для оценки общего состояния растений, введенных в условия внутренней среды помещений, использовали показатели: вегетационный период, период активного роста и покоя, цветение и сохранение декоративной активности. Результаты наблюдений также были использованы для оценки эффективности двух альтернативных фитопроектов. Наблюдения проводились на протяжении нескольких лет в помещениях школ № 1086 (проект МЭФ-дизайна) и № 1071 (проект «МАФТ»).

Расчет предотвращенного экологического ущерба здоровью ребенка в связи с возникновением заболевания ОРЗ и ОРВИ проводился с использованием адаптированной методики оценки «стоимости заболевания» Б.А. Ревич, В.Н. Сидоренко (2007). Также был проведен расчет эколого-экономической эффективности, получаемой от реализации озеленительных мероприятий в исследуемых учебных помещениях, которая рассчитана как разность между выгодами и затратами (Крестинина, Некрасова, 2005, 2011).

Суммарная эффективность воздействия проекта (успешность проекта) на качество внутренней среды учебного помещения была получена при помощи метода аналитических экспертных оценок.

Проект разработан с помощью программ ArCon Ноте и Adobe Photoshop CS5. Математическую обработку данных проводили стандартными методами (Доспехов, 1985) с использованием пакета программ Microsoft Office, Microsoft Office Exel (лицензия № 74017-643-2998482-57420).

Глава 3. РАЗРАБОТКА ОСНОВ МЕДИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ФИТОДИЗАЙНА

Сформулирована концепция медико-экологического фитодизайна. Дано определение - медико-экологический фитодизайн (МЭФ-дизайн) - метод фитопроектирования внутренней среды помещений с учетом экологии растений для повышения качества внутренней среды помещений. Концепция МЭФ-дизайна тесно связана со всеми направлениями современных знаний о внутренней среде помещений, ее составе, свойствах, особенностях, а также о растениях и человеке. Они в высшей степени интегрированы и объединены для целей управления качеством внутренней среды, насыщения ее биологически активными веществами и создания комфортной, здоровьесберегающей среды.

Разработана методика экологического управления внутренней средой учебных помещений, в которой выделено четыре уровня (рис.1). Первый уровень включает исследование объекта. Второй уровень заключается в разработке проекта МЭФ-дизайна внутренней среды помещения. Третий уровень подразумевает выполнение МЭФ-дизайна помещения. На заключительном уровне проводится повторное исследование объекта, по результатам которого осуществляется эколого-экономическая оценка эффективности МЭФ - дизайна.

Приведена адаптированная нормативная база основных стандартов и гигиенических нормативов, которая может использоваться при оценке условий внутренней среды помещений различного назначения.

В рамках МЭФ-дизайна были даны рекомендации по проектированию озеленения ВСП. Представлен список и краткая характеристика тропических и субтропических растений, перспективных для создания медико-экологических фитокомпозиций в помещениях. Приведены основные принципы построения, размещения и композиционирования медико-экологических фитокомпозиций. Разработаны стандартные медико-экологические композиции для учебных помещений. Функциональные особенности композиций определяются свойствами растений.

л ^

£ 5

в п

I. § ч

1 & 55

§ &

1 і

Объект исследования

Сбор первичной информации, построение плана помещения, составление

договора(календарный план, техническое задание, акт) ♦

Мониторинг параметров внутренней среды объекта

Гигиенический мониторинг

Физические, микробиологические, химические, визуальные, социальные параметры.

Медицинский мониторинг

Оценка функционального состояния организма школьников

Оценка комфортности условий среды для человека и растений

Определение пространственного и вертикального положения Литокомпозииий в помещении

Определение ассортимента растений

Создание фитокомпозиций

Визуализация проекта

¡8 £

Й-

в I

о &

аг в

Закупка растений и необходимых материалов

Пересадка, перевалка

Установка композиций на постоянное место

Предоставление рекомендаций по уходу за растениями

в ■а

§ I

"О

1.2

Эколого-экономическая оценка проекта

Эксплуатация фитопроекта без внесения в него изменений

Модернизация фитопроекта с целью усиления санирующего эффекта

Модернизация фитопроекта с целью уменьшения санирующего эффекта

Рис. 1. Уровни и этапы экологического управления внутренней средой учебных помещений методами МЭФ-дизайна

Учитывая особенности учебных помещений, описанные в главе 2, разработаны следующие виды фитокомпозиций: обладающие бактерицидными, фунгицидными, антивирусными, увлажняющими, релаксационными, кардиологическими и иммунологическими свойствами. Как отмечалось выше, по результатам оценки параметров внутренней среды и самочувствия школьников был разработан типовой фитопроект, целью которого являлось: оптимизация экологических условий внутренней среды учебных классов и создание комфортных условий для жизнедеятельности и обучения школьников. Основными задачами проектной деятельности в рамках МЭФ-дизайна явились:

- уменьшение бактериальной обсемененности воздуха внутренней среды помещений опытного класса;

- улучшение иммунного статуса, повышение работоспособности и снижение утомляемости учеников опытного класса;

- снижение заболеваемости ОРЗ и ОРВИ;

- гармонизация внутреннего пространства помещения;

-устранение или нейтрализация химического загрязнения помещения

опытного класса.

Был сформирован ассортимент растений, оптимально подходящий для создания медико-экологических фитокомпозиций.

Существующее архитектурно-планировочное решение выбранного учебного помещения позволило использовать при создании медико-экологических композиций весь периметр помещения, исключая рабочие места и зоны активного перемещения детей. Были намечены основные места расположения фитокомпозиций.

Для повышения влажности воздуха во всем помещении использовали растения тропической зоны с большой площадью поверхности листовой пластины, увеличивающие влажность воздуха: Anthurium andraeanum Linden ex Andre., Aglaonema commutatum Schott., Spathiphyllum wallisii Regel., Monstera deliciosa Lieb., Hederá helix L., Aechmea fasciata Lindl., Begonia heracleifolia Cham. & Schltdl., Begonia rex Putz., Maranta leuconeura var. erythrophylla и др.

Для устранения или нейтрализации химических веществ и вредных газов использовали растения биофильтры: Chlorophytum comosum vittatum (Thunb.) Jacques., Ficus Benjaminii L., Aechmea fasciata (Lindl.) Baker.

Для улучшения иммунного статуса, стимуляции работоспособности и снижения утомляемости сотрудников и учащихся вводили растения: Pelargonium grandißorum (Andrews) Willd., Pelargonium odoratissimum (L.) L'Her., Laurus nobilis L.

Для уменьшения бактериальной обсемененности воздуха учебного помещения использовали: Euonymus japonicus Thunb., Clivia miniata (Lindl.) Regel., Rhoicissus rhomboidea Plane., Saintpaulia ionantha, Gloxinia speciosa Lodd., Dracaena marginata Lam., Hoya carnosa (L. f.), Peperomia obtusifolia (L.), Codiaeum pictum (Lodd.), Citrus limon, и др.

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФИТОПРОЕКТОВ НА ПАРАМЕТРЫ ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ ПОМЕЩЕНИЙ

Изучено влияние комплекса озеленительных мероприятий на параметры внутренней среды учебных помещений, самочувствие школьников и состояние растений школ № 1086 - МЭФ-проект и № 1071 МАФТ-проект. Оценка изменений рассматриваемых параметров проводилась на основе сопоставления фактического состояния параметров внутренней среды учебных помещений, самочувствия школьников и состояния растений, по схеме «до и после» и «опыт-контроль».

По результатам исследований установлено, что температура и относительная влажность воздуха в фитоклассе (16) и контрольном классе (1а) школы № 1086 и фитоклассах (1а, 16, 1в) школы № 1071, до установки растений были на одном уровне и составляли соответственно: 1а, 16 № 1086 и - Т - 22-23°С и W - 35 - 40 %, а, в, г № 1071 - 21-23 ОС и W - 35 - 40 % и б № 1071 Т - 22-23°С и W - 30 - 40 %, в отапливаемый период года. Эти значения параметров температуры и относительной влажности не соответствовали требованиям, предъявляемым к воздушно-тепловому режиму учебных помещений (СанПиН 2.4.2.1178-02). После реализации фитопректов в обеих школах параметры микроклимата изменились. Относительная влажность воздуха учебного помещения б № 1086 после реализации в нем МЭФ-проекта увеличилась в среднем на 10 - 15 %, в б № 1071 увеличилась незначительно на 5 % после реализации МАФТ-проекта, в то время как в контрольном классе а № 1086 и экспериментальных а, в, г № 1071 осталась без изменений. Полученные экспериментальные результаты о свойствах растений изменять микроклиматические параметры в помещениях подтверждаются математическими расчетами увлажняющей способности растений в МЭФ и МАФТ проектах и работах В.Ф. Сидоренко, С.Н. Рябова (2005). Проведенные исследования микробной обсемененности воздуха опытных и контрольного классов школы № 1086 и № 1071 показал, что микрофлора воздуха выбранных классов была представлена как грамположительными, так и грамотрицательными микроорганизмами. Преобладали кокковые формы: стафилококки, стрептококки, диплококки. На момент начала проектов уровень бактериальной обсемененности в классах составлял, а 1086 - 4366±392 КОЕ/мЗ, б - 4553±409 КОЕ/мЗ, а 1071 - 4230±380 КОЕ/м3, б 1071 4185±396 КОЕ/м3, в 1071 4371±468 КОЕ/м3, г 1071 4270±347 КОЕ/м3. Кроме того, для установления количества грибов в воздухе обоих классов школы № 1086 был произведен посев на среду Сабуро. В классах было отмечено наличие дрожжевых грибов рода Candida в количестве 4121±382 КОЕ/м3 в контрольном и 4178±425 КОЕ/м3 в опытном.

Ранее исследованиями Н.В. Казариновой, Н.В. Цыбуля, Л.Ф. Казначеевой (1997); А.Е. Коверга и др. (1964); Т.В. Старовойтовой, Е.С. Лахно, В.А. Ярошенко (1964) было зарегистрировано уменьшение количества микроорганизмов в воздухе экспериментальных классов, связанное с выделением растениями летучих фитоорганических веществ.

Нами также подтверждено снижение общего количества бактериальной микрофлоры воздуха в учебном помещении школы № 1086 после 30 дней экспозиции фитопроекта, которое составило 56%, а грибов 70% (рис. 2 - 3). Бактерицидный эффект полученный в школе № 1071 составил: а 1071 - 22%, б 1071 - 13%, в 1071 - 25%, г 1071 -20%.

4000 -

3= 3000 -1

2000 ■

+гЬ І1

_ I

контроль фитокласс а класс 1071 б класс 1071 в класс 1071 г класс 1071 №>1086

Класс

ш количество бактерий до озеленения ш количество бактерий после озеленения I

Рис. 2. Изменение бактериальной обсемененности воздушной среды контрольного и фитокласса школы №1086 и учебных классов а, б, в, г школы № 1071 до и после реализации фитопроектов

5000 -4500 -4000 -3500 -3000 -2500 -2000 -1500 -1000 -500 -

- і і : =

ЕЕ -

—і—

контроль

фитокласс №1086

Класс

I Ш количество грибов до озеленения II количество грибов после озеленения I

Рис. 3. Изменение количества грибов воздушной среды контрольного и фитокласса школы №1086 до и после реализации фитопроекта

При оценке визуальной среды учебных помещений обеих школ было выявлено наличие незадекорированных прямых углов и небольшой процент гомогенных поверхностей. После реализации проектов МЭФ и МАФТ проектов визуальная среда улучшилась.

Для выявления способности растений поглощать или выделять химические вещества был проведен хромато-масс-спектрометрический анализ до и после введения растений в учебное помещение. До проведения МЭФ-дизайна в воздухе учебного помещения преобладали вещества класса арены 52,5% от общего количества веществ, терпены, алканы и альдегиды по 10,5%. В присутствии растений количество веществ класса аренов снижается до 27,3%, количество терпенов возросло до 30,3%, алканов до 15%. Было установлено, что растения могут выделять специфические вещества -компоненты эфирных масел, благодаря которым достигается санирующий эффект во внутренней среде помещений. Подтверждена способность растений поглощать бензол.

Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФИТОПРОЕКТОВ НА САМОЧУВСТВИЕ ШКОЛЬНИКОВ

Отмечено, что значения показателей лимфатической и сосудистой систем, тонкой кишки и сердца, желудка и поджелудочной железы, мочевого пузыря и почек через 30 дней экспозиции растений нормализовались в фитоклассах школ № 1086 и № 1071, в то время как в контрольном классе школы № 1086 остались на прежнем уровне (рис. 4). Произошло перераспределение структурно-функциональных уровней: интеллектуальный и эмоциональный уровни пришли в норму (рис. 5). Улучшился в 2 раза энергетический баланс и энергообеспечение организма. Исследования функционального состояния организма школьников до и после МЭФ-дизайна показали, что показатель «средний ток» пришел в комфортную норму. Сохранились доминирующие отклонения в эндокринной и пищеварительной системах, незначительно снизилась активность сосудистой системы и сердца (рис. 4). Наряду с этим возросла общая функциональная активность организмов школьников, увеличилась его адаптационная способность, на это указывает нормализация активности мочевого пузыря и поджелудочной железы/селезенки.

Отмечена тенденция к нормализации в тонком кишечнике, что может говорить о повышении устойчивости организма ребенка к стрессовым ситуациям.

Проведен анализ средних значений показателей взаимосвязанных пар функциональных систем организма до и после озеленения в фитоклассах школ №1086 и №1071. Как видно на рисунке 5, значения показателей лимфатической и сосудистой систем, тонкой кишки и сердца, желудка и поджелудочной железы, мочевого пузыря и почек нормализовались после проведения озеленения, желчного пузыря и печени не изменились (рис. 5).

Тн ЛС Тл ПС Пн Пк МП жп Системы органов

и контрольный класс школы № 1086 на ыоменг начала псследовагаш ^контрольныйкласс школы № 1086 через 30 дней откачала исследований

зо 20

32 —

1 ...........

Л СС С Тн ЛС Тл ПС Пн Пк Системы органов

О фптокпасс школы № 1086 до МЭФ-проекта ■ фгггокласс школы № 1086 после МЭФ-проекта

■а ■ ■ И 1

.9 -8.;

Тн ЛС Тл ПС Пн Пк МП ЖП Ж Системы органов

Нфитоклассы школы № 1071 до МАФТ-проекта и фнтоклассы школы X» 1071 после МАФТ-проекта

Примечание: Л - Легкие, СС - Сосудистая система, С - Сердце, Тн - Тонкая кишка, ЛС Лимфатическая система, Тл - Толстая кишка, ПС - Поджелудочная /Селезенка, Пн -Печень, МП - Мочевой пузырь, ЖП - Желчный пузырь, Ж - Желудок.

Рис. 4. Изменение функционального состояния учащихся в результате воздействия растений фитопроектов в: а) - контрольный класс школы № 1086; б) - фитокласс школы № 1086; в) - фитоклассы школы № 1071

[Г" ГЦ :

ЛиСС Тми С Ж и ПС Тли Л МпиП ЖПиПи

Взаимосвязанные пары функциональных систем

□ до МЭФ-проекга в школе .№ 1086 ■ после МЭФ-проекгга в школе № 1086 В до ]\1АФТ-проекга в школе № 10~1 ■ после МАФТ-проекта в школе № 1071

Примечание: Л - Легкие, СС - Сосудистая система, С - Сердце, Тн - Тонкая кишка, ЛС -Лимфатическая система, Тл - Толстая кишка, ПС - Поджелудочная железа / Селезенка, Пн -Печень, МП - Мочевой пузырь, ЖП - Желчный пузырь, Ж - Желудок.

Рис. 5. Характеристика активности взаимосвязанных пар функциональных систем организма до и после реализации фитопроктов

Проведен анализ медицинских справок и медицинской карты ребенка для образовательных учреждений (форма № 026/у-2000), что позволяет определять: «уровень здоровья», структуру заболеваемости, выявлять детей, болеющих часто (четыре и более раз в учебном году) или длительно (25 дней и более одним заболеванием), среднюю продолжительность одного заболевания и вычислить «индекс здоровья».

Проведенные исследования по выявлению влияния растений на заболеваемость детей показали, что каждый год отмечается два пика по количеству заболеваний как в фитоклассах, так и в контрольном, приходящиеся на ноябрь и март, что коррелирует с сезонными и многолетними вспышками заболеваемости детей ОРЗ и ОРВИ.

Наибольшее количество случаев заболеваний ОРЗ и ОРВИ наблюдалось в контрольном классе школы № 1086 на протяжении всего периода исследований, однако значение показателя заболеваемости учащихся в пересчете на 100 человек в данной группе не превышал средних показателей для данных возрастных групп детей.

Исключение составил 2005-2006 учебный год, когда было отмечено максимальное число заболеваний во всех исследуемых классах, что может быть связано с эпидемиологически неблагоприятной обстановкой в городе в целом. Меньше всего случаев заболеваний отмечалось в фитоклассе школы № 1086. В сравнении с контрольной группой дети болели ОРЗ и ОРВИ в 2 раза меньше. В фитоклассах школы № 1071 дети также болеют меньше по сравнению с контрольным, здесь снижение заболеваемости составило в среднем от 20 до 35%. Анализ случаев заболеваний за четыре года показал, что в контрольном классе отмечается большее число случаев заболеваний ОРЗ

15 10

я -5

£ -10 « -15

тп

ЩЪ;:

■[ТТГ

или ОРВИ, протекающих с осложнениями, такими как бронхит, энтерит, ларинготрахеит по сравнению с фитоклассами (рис. 6). Анализ количества дней, пропущенных детьми из-за заболеваний ОРЗ и ОРВИ в течение учебного года, показал, что больше всего дней было пропущено в контрольном классе, в то время как в фитоклассах значение показателя на 200-300 дней меньше.

S Кояичсснюсяучзво йолкмистиослучзои Количсси» случаи»

в заболеваний Oi'i * ОРВИ ].эёолсззчий ОР'З и О ГШ ааболеи знин ОРЗ и ОРВИ

Е U ф(ЛОК/1ЖСС ШКОЛЫ U фи töe.Jt.t'.'.L' шмолм IÏ КИЧфОЛЬНО» H/WCG

ö 1ÎI71 1086 школы №,'10Я6

Количеств» LVlvnieu iai№W4BHÎi ОРЧ н ОРВИ

■ С ОСЛеддГСНПЖЛ! □ бе? осложнений

Рис. 6. Количество случаев заболеваний с осложнениями и без в контрольном классе школы № 1086, фитоклассах школ № 1086 и 1071

Одним из показателей заболеваемости школьников является количество детей часто болеющих и не болеющих ни разу в течение учебного года. Часто болеющих детей отмечено не было, было зафиксировано несколько человек в контрольном классе в первый и третий год обучения и в фитоклассе в первый год обучения. В остальные года, по данным медицинских карт детей, дети болеют 1 -2 раза в год.

В ходе исследований был получен «индекс здоровья» детей исследуемых классов. Наибольшим индексом здоровья обладают дети фитокласса школы № 1086. Он на 30% больше, чем у детей в фитоклассе школы № 1071 и на 60% больше по сравнению с контрольным, что может быть связано с повышением неспецифической резистентности организма учащихся, вызванным озеленением.

Анализ средней продолжительности заболеваний показал, что в среднем дети в контрольном классе болеют 6-7 дней, что не превышает средних показателей, полученных на экспериментальных площадках НИИ гигиены. В фитоклассе школы № 1086 после двух лет экспозиции растений средняя продолжительность одного заболевания снизилась до 5 дней.

Глава 6. ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ФИТОПРОЕКТОВ

В работе проведена эколого-экономическая оценка эффективности применения озеленения. Эффективность проекта МЭФ-дизайна, как отмечалось выше, можно оценивать на основе сопоставления фактического

состояния внутренней среды помещения и состояния, достигаемого в процессе осуществления всего спектра мер МЭФ-дизайна. Эффективность воздействия может отражать в ряде случаев: степень достижения определенного уровня комфорта, выведение показателя в область допустимых или оптимальных значений, снижение или увеличение параметра после применения проекта МЭФ-дизайна. Кроме того, показана эффективность медико-экологического проекта по сравнению с применением в озеленении внутренней среды модулей аэротерапевтических типовых (МАФТ-проект). Оценка эффективности рекомендаций МЭФ-дизайна по подбору ассортимента растений под условия внутренней среды учебного помещения показала, что средний прирост растений в МЭФ-проекте составил 37,6%, в МАФТ-проекте -26% (рис. 7).

Вероятно, причиной разницы в приросте является более длительный период активного роста растений в МЭФ-проекте, растения накапливают больше органического вещества, нежели растения в МАФТ-проекте, что подтверждается исследованиями E.H. Кутас (1984).

loti 00 ЙО 70

SO 40 30

го

МАФТ'Прта?«» МЭФ-орорк1

Проект

Е2 Средний прирост побега с начала вегетационного периода ■ Цветение растений

® Сохранение декоративных качеств растении

Рис. 7. Средний прирост, цветение и декоративность растений в помещениях с МАФТ и МЭФ-проектами

Также в проекте МЭФ-дизайна отмечено большее число случаев цветения растений. В помещении МЭФ-проекта растения, входящие в фитокомпозиции не потеряли в основной своей массе декоративных качеств (рис. 7). Применение приема группировки растений с учетом их экологических потребностей позволило компенсировать воздействие неблагоприятных факторов на растения в помещении МЭФ-проекта. В помещении МАФТ-проекта декоративность сохранило 35% растений, в то время как в МЭФ-проекте 88,2%.

В фитоклассе МЭФ-проекта за время существования предложенных фитокомпозиций количество выпавших прихотливых и неприхотливых растений составило по 3% от общего количества растений, в то время как в фитоклассе МАФТ-проекта погибло 41,3% растений, из них 11,8% неприхотливых (рис. 8).

Небольшой процент выпавших растений в фитоклассе МЭФ-проекта может свидетельствовать об эффективном подборе растений по разработанным рекомендациям.

После проведения озеленения была проведена эколого-экономическая оценка МЭФ и МАФТ проектов. Количественной мерой успешности проекта явилась оценка изменений во внутренней среде помещений после реализации: степень достижения определенного уровня комфорта, выведение показателя в область допустимых или же оптимальных значений, снижение или увеличение параметра после проведения озеленительных мероприятий и предотвращение экологического ущерба.

45 40 35 30 25 * 20 16 10 5 О

Рис. 8 Количество выпавших растений в помещениях с МАФТ и МЭФ-проектами

Проведен расчет предотвращенного эколого-экономического ущерба здоровью ребенка в связи с возникновением заболевания ОРЗ и ОРВИ после проведения озеленения в фитоклассах школ №1086 и № 1071. Определены: стоимость медицинского обслуживания, оплаты дней нетрудоспособности и экономический ущерб в связи с заболеваемостью ребенка ОРЗ и ОРВИ.

Также был проведен расчет эколого-экономической эффективности, получаемой от реализации озеленительных мероприятий в исследуемых учебных помещениях, которая рассчитана как разность между выгодами и затратами. Эколого-экономическая эффективность от реализации стандартного МЭФ-проекта в школе № 1086 составила за 4 года работы 134 292 рубля, при затратах в 13 682 рублей. Срок окупаемости проекта - год. Экономическая эффективность МАФТ-проекта составила 10 321 рубль. Проект окупается на третий год эксплуатации. Индекс доходности затрат в МЭФ-проекте в 10 раз выше по сравнению с МАФТ-проектом. Такое большое различие в размере эколого-экономического эффекта связано с высоким уровнем затрат на содержание проекта в течение четырех лет.

.............. .....

' 118

20.5 ...............................................................................................................

| |

МАФТ-прочкт МЭФ-гроект

11роекг

□ выпавшие прихотливые растения ■ выпавшие неприхотливые растения

Эффективность применения методов МЭФ-дизайна была выражена через изменение площадей зон комфорта. По результатам исследований параметров ВСП до озеленения в экспериментальных классах была выделена умеренно неблагоприятная зона. После реализации МЭФ-проекта в школе № 1086 умеренно неблагоприятная зона полностью перешла в условно комфортную, в то время как в школе № 1071 осталась без изменений.

После реализации и эксплуатации МЭФ- и МАФТ-проектов на протяжении четырех лет при помощи метода аналитических экспертных оценок была проведена итоговая оценка их успешности. Наиболее успешными могут быть названы достижения в области снижения заболеваемости детей, улучшения функционального состояния организма учащихся и улучшения визуальной среды помещений. В результате вычислений МЭФ-проект набрал 74 балла по 100 бальной шкале успешности реализации проекта и может быть отнесен к успешным проектам. МАФТ-проект набрал 54 балла; ввиду достижения более низких результатов по выделенным критериям и может быть назван менее успешным проектом.

ВЫВОДЫ

1. Методика экологического управления параметрами внутренней средой учебных помещений состоящая из четырех последовательных стадий позволяет грамотно использовать комнатные растения для повышения качества внутренней среды помещений.

2. Реализация МЭФ-проекта в общеобразовательном учреждении, способствовала увеличению влажности воздуха на 10 - 15 %; снижению уровня общей бактериальной обсемененности воздуха на 60%; изменению химического состава воздуха и нормализации визуальной среды помещения.

3. Положительное влияние озеленения на функциональное состояние организма школьников, заключается в возросшей общей активности организма, нормализации деятельности таких органов как: легкие, поджелудочная железа /селезенка и мочевой пузырь; увеличении адаптационной способности и перераспределении структурно-функциональных уровней: интеллектуальный и эмоциональный уровни приходят в норму,

4. Установлено положительное влияние озеленения на снижение заболеваемости детей ОРЗ и ОРВИ более чем на 50 % в фитоклассе по сравнению с контрольным. Применение МЭФ - проекта способствует уменьшению продолжительности болезни на 1-2 дня и возникновения осложнений, способствует росту «индекса здоровья» школьников.

5. Применение проекта МЭФ-дизайна улучшает качество внутренней среды учебных помещений, о чем свидетельствует переход умеренно неблагоприятной зоны фитокласса в условно комфортную.

6. Применение МЭФ - проекта в общеобразовательном учреждении, способствует уменьшению размера эколого-экономического ущерба, получаемого от возникновения заболеваний ОРЗ и ОРВИ у детей.

7. МЭФ - проект имеет преимущества перед альтернативным методом озеленения внутренней среды, проявляющиеся в снижении заболеваемости детей, улучшении функционального состояния организма учащихся и визуальной и воздушной среды помещений.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. При проведении озеленительных мероприятий в детских учреждениях следует руководствоваться поэтапной методикой экологического управления внутренней средой учебных помещений на базе разработанного проекта медико-экологического фитодизайна учебных помещений, в котором применены современные принципы композиционирования и пространственной организации растений, использовано 36 видов растений с выраженными бактерицидными, противовирусными, лечебными и увлажняющими эффектами.

2. Рекомендуется использовать растения с учетом микроклиматических параметров внутренней среды помещений, формировать фитокомпозиции из растений близких экологических групп.

3. Для повышения влажности воздуха использовать растения тропической зоны с большой площадью поверхности листовой пластины: Aníhurium andraeanum Linden ex Andre, Aglaonema commutatum Schott, Spathiphyllum wallisii Regel, Hibiscus rosa-sinensis L„ Monstera deliciosa Lieb.

4. Для устранения или нейтрализации химических веществ и вредных газов использовать растения биофильтры: Chlorophytum comosum vittatum (Thunb.) Ficus Benjaminii L., Jacques. Aechmea fasciata (Lindl.) Baker.

5. Для улучшения иммунного статуса, стимуляции работоспособности и снижения утомляемости сотрудников и учащихся: Citrus limón L., Laurus nobili L., Pelargonium odoratissimum (L.) L'Her.

6. Для уменьшения бактериальной обсемененности воздуха учебного помещения использовать: Dracaena marginata Lam., Dracaena fzagrans (L.) Ker-Gawl., Begonia heracleifolia Cham. & Schltdl, Begonia rex Putz., Euonymus japonicus Thunb, Rhoicissus rhomboidea Planch. и др.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

* - публикации в печатных изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК

1 Баженова, С. В. Физико-химические методы определения химии-ческого состава фитонцидов / С. В. Баженова, Н. В. Крестинина, М. А. Некрасова // Будущее и природа Земли: материалы 2-ой междунар. науч. конф. школьников, Черноголовка (Моск. обл.), 4-5 нояб. 2004 г.: сб. тр. конф. / МФ «Научное партнерство». - Черноголовка, 2004. - С. 9-13.

2 Крестинина, Н. В. Медико-экологический фитодизайн внутренней среды помещений / Н. В. Крестинина, С. В. Баженова, М. А. Некрасова // Будущее и природа Земли: материалы 2-ой междунар. науч. конф.

школьников, Черноголовка (Моск. обл.), 4-5 нояб. 2004 г.: сб. тр. конф. / МФ «Научное партнерство». - Черноголовка, 2004. - С. 21-25.

3 Крестинина, Н. В. Концепция медико-экологического фитодизайна / Н. В. Крестинина, М. А. Некрасова // Биотехнология, экология, охрана окружающей среды: сб. науч. тр. : науч. чтения, посвящ. 200-летию Моск. о-ва испытателей природы / МГУ, Моск. о-во испытателей природы ; под ред.

A. П. Садчикова, С. В. Котелевцева. - М., 2005. - С. 139-141.

4 Крестинина, Н. В. Методы определения химического состава летучих фитоорганических веществ / Н. В. Крестинина, М. А. Некрасова // Актуальные вопросы экологии и природопользования: сб. материалов междунар. науч.-практ. конф., Ставрополь, нояб. 2005 г. : в 2 т. / Ставроп. гос. аграр. ун-т ; редкол.: В. И. Трухачев [и др.]. - Ставрополь, 2005. - Т. 2. -С. 254-258.

5 Крестинина, Н. В. Медико-экологический фитодизайн школьных помещений / Н. В. Крестинина, М. А. Некрасова // Актуальные вопросы экологии и природопользования : сб. материалов междунар. науч.-практ. конф., Ставрополь, нояб. 2005 г. : в 2 т. / Ставроп. гос. аграр. ун-т ; редкол.:

B. И. Трухачев [и др.]. - Ставрополь, 2005. - Т. 2. - С. 258-263.

6 Крестинина, Н. В. Повышение качества внутренней среды помещений методами медико-экологического фитодизайна / Н. В. Крестинина, М. А. Некрасова // Актуальные вопросы экологии и природопользования: сб. материалов междунар. науч.-практ. конф., Ставрополь, нояб. 2005 г. : в 2 т. / Ставроп. гос. аграр. ун-т; редкол.: В. И. Трухачев [и др.]. -Ставрополь, 2005. - Т. 1. - С. 263-267.

7 Некрасова, М. А. Специфика управления качеством внутренней среды помещений методами МЭФ-дизайна / М. А. Некрасова, Н. В. Крестинина // Актуальные вопросы экологии и природопользования: сб. материалов междунар. науч.-практ. конф., Ставрополь, нояб. 2005 г. : в 2 т. / Ставроп. гос. аграр. ун- ; редкол.: В. И. Трухачев [и др.]. - Ставрополь, 2005. - Т. 1. -

C. 272-276.

8 Некрасова, М. А. Этапы управления качеством внутренней среды помещений методами МЭФ-дизайна / М. А. Некрасова, Н. В. Крестинина // Актуальные вопросы экологии и природопользования : сб. материалов междунар. науч.-практ. конф., Ставрополь, нояб. 2005 г.: в 2 т. / Ставроп. гос. аграр. ун-т ; редкол.: В. И. Трухачев [и др.]. - Ставрополь, 2005. - Т. 1. -С. 267-272.

9 Крестинина, Н. В. Нормативно-методическое обеспечение управления качеством внутренней среды помещений / Н. В. Крестинина, М. А. Некрасова // Актуальные проблемы экологии и природопользования: сб. науч. трудов / РУДН. - М., 2005. - Вып. 7, ч. 2. - С. 188-191.

10 Крестинина, Н. В. Влияние медико-экологического фитодизайна на состояние здоровья школьников / Н. В. Крестинина, М. А. Некрасова, Т. А. Ким [и др.] // Актуальные проблемы экологии и природопользования: сб. науч. трудов / РУДН. - М„ 2005. - Вып. 7, ч. 2. - С. 117-120.

11 Некрасова, М. А. Медико-экологический фитодизайн внутренней среды помещений: учеб.-метод. пособие / М. А. Некрасова, Н. В. Крестинина. -М.: Изд-во РУДН, 2005. - 160 с.

12 Крестинина, Н. В. Повышение эффективности введения декоративных растений во внутреннюю среду помещений методами медико-экологического фитодизайна / Н. В. Крестинина, М. А. Некрасова // Материалы I (IX) международной конференции молодых ботаников, Санкт-Петербург, 21-26 мая 2006 г. / ТЭТУ. - СПб., 2006. - С.

13 Крестинина, Н. В. Использование медико-экологического фитодизайна для повышения качества внутренней среды помещений / Н. В. Крестинина, М. А. Некрасова // Вопросы современной науки и практики. - 2007. - № 3 (9). - С. 13-22.

14 *Крестиннна, Н. В. Оздоровительные аспекты озеленения внутренней среды учебных помещений / Н. В. Крестинина, М. А. Некрасова // Вестник РУДН. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. - 2007 -№4.-С. 13-15.

15 *Крестнннна, Н. В. Управление качеством внутренней среды учебных помещений посредством озеленения / Н. В. Крестинина, М. А. Некрасова // Вестник РУДН. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. - 2007. - № 4. - С. 71-74.

16 Крестинина, Н. В. Управление экологическими проектами / Н. В. Крестинина, М. А. Некрасова. - М.: Изд-во РУДН, 2007. - 230 с.

17 Некрасова, М. А. Специальные технические регламенты в области обеспечения экологической безопасности внутренней среды помещений методами МЭФ-дизайна : учеб. пособие / М. А. Некрасова, Н. В. Крестинина, Султанова Е.Ф. - М. : Изд-во РУДН, 2008. - 230 е.: ил. - (Приоритет, нац. проект «Образование»: Комплекс экспортоориентированных инновац. образоват. прогр. по приоритетным направлениям науки и технологий).

18 Некрасова, М. А. Теория и практика экологического управления внутренней средой помещений средствами МЭФ-дизайна : учеб. пособие / М. А. Некрасова, Н. В. Крестинина. - М.: Изд-во РУДН, 2008. - 169 е.: ил. -(Приоритет, нац. проект «Образование»: Комплекс экспортоориентированных инновац. образоват. прогр. по приоритетным направлениям науки и технологий).

19 Некрасова, М. А. Современные информационные технологии визуализации проектов МЭФ-дизайна: учеб. пособие / М. А. Некрасова, Н. В. Крестинина. - М. : Изд-во РУДН, 2008. - 195 е.: ил. - (Приоритет, нац. проект «Образование»: Комплекс экспортоориентированных инновац. образоват. прогр. по приоритетным направлениям науки и технологий).

20 Некрасова, М. А. Фитопроектирование и медико-экологический фитодизайн внутренней среды помещений: учебник / М. А. Некрасова, Н. В. Крестинина. - М.: Изд-во РУДН, 2007. - 297 с.

21 Крестинина, Н. В. Проектное управление качеством внутренней среды зданий и сооружений / Н. В. Крестинина, М. А. Некрасова // Ломоносов-2008: материалы докл. XV междунар. конф. студентов, аспирантов

и молодых ученых, Москва, 7-11 апр. 2008 г. / МГУ [и др.] ; отв. ред.: И. А. Алешковский, П. Н. Костылев. - М.; СПб, 2008. - С. 125 - 128.

22 Крестинина, Н. В. Медико-экологический фитодизайн -биотехнология очистки внутренней среды помещений / Н. В. Крестинина, М. А. Некрасова // Биология- наука XXI века : 14-я Пущинская шк.-конф. молодых ученых, Пущино, 19-23 апр. 2010 г. : сб. тез. : в 2 т. / РАН, Пущинский науч. центр [и др.]. - Пущино, 2010. - Т. 2. - С. 49-50.

23 Krestinina, N. V. Eco-economic efficiency of internal environment / N. V. Krestinina, M. A. Nekrasova // International Scientific Publications : Ecology & Safety. - 2011. - Vol. 5, pt. 2. - P. 42-53.

24 Крестинина, H. В. Перспективность использования фармакопейных растений во внутренней среде помещений пансиона воспитанниц МОРФ / Н. В. Крестинина, А. А. Сгибнева, В. А. Афонина // Биология - наука XXI века: 15-я междунар. Пущинская шк.-конф. молодых ученых, Пущино, 18-22 апр. 2011 г.: сб. тез. / РАН, Пущинский науч. центр [и др.]. - Пущино, 2011.-С. 243.

25 *Крестинииа Н.В. Исследование влияния озеленения на параметры внутренней среды помещений / Н.В. Крестинина, В.Н. Сорокопудов, O.A. Сорокопудова // Современные проблемы науки и образования. - 2012. -№ 1; URL: http://www.science-education.ru/101-5295 (дата обращения: 16.01.2012).

Список сокращений

ВСП - внутренняя среда помещений;

ЛФОВ - летучие фитоорганические вещества;

МЭФ - медико-экологический фитодизайн;

МАФТ - фитомодули аэрофитотерапевтические типовые;

КОЕ - количество осевших бактериальных единиц.

Подписано в печать 27.03.2012. Гарнитура Times New Roman. Формат 60x84/16. Усл. п. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 82. Оригинал-макет подготовлен и тиражирован в ИПК НИУ «БелГУ» 308015, г. Белгород, ул. Победы, 85

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Крестинина, Наталья Вячеславовна, Белгород

61 12-3/1002

министерство образования и науки РФ

федеральное государственное автономное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «белгородский государственный национальный исследовательский

университет»

На правах рукописи

КРЕСТИНИНА НАТАЛЬЯ ВЯЧЕСЛАВОВНА

УПРАВЛЕНИЕ ПАРАМЕТРАМИ ИСКУССТВЕННОЙ ЭКОСИСТЕМЫ УЧЕБНЫХ ПОМЕЩЕНИЙ ПОСРЕДСТВОМ

ОЗЕЛЕНЕНИЯ

03.02.08 -Экология

Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор,

Сорокопудов Владимир Николаевич

Белгород - 2012

Оглавление

6 11

11 16

Список использованных сокращений ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ФИТОДИЗАЙНЕ ПОМЕЩЕНИЙ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1 История развития фитодизайна

1.2 Управление внутренней средой помещений при помощи фитопроектирования

1.2.1 Активное начало фитодизайна , 0

1 о

1.2.2 Химическое загрязнение внутренней среды помещений и 20 фитодизайн

1.2.3 Физическое загрязнение внутренней среды и фитодизайн 24

1.2.4 Биологическое загрязнение внутренней среды и фитодизайн 27

1.2.5 Визуальное загрязнение -внутренней -среды- и фитодизайн

1.2.6 Влияние фитодизайна на организм человека 1.3 Растения как инструмент фитодизайна

1.3.1 Современные классификации комнатных растений 39

1.3.2 Условия содержания комнатных растений 43

1.3.3 Группировка комнатных растений 45

1.3.4 Пространственная организация комнатных растений 46

1.3.5 Декоративные элементы, используемые в фитодизайне 46

1.3.6 Основные принципы композиционирования 47

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ 51 ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Выбор объектов ^

2.2 Характеристика учебных помещений 52

2.3 Характеристика функционального состояния организма учащихся 61

34 36 38

2.4 Характеристика ассортимента растений используемых в 65 фитопроекте (МЭФ-проекте)

2.5 Методика исследований

2.5.1 Система мониторинга внутренней среды учебных помещений 67

2.5.2 Методы исследований 72

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ОСНОВ МЕДИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО 88 ФИТОДИЗАЙНА

3.1 Концепция медико-экологического фитодизайна 88

3.2 Методика экологического управления внутренней средой учебных 97 помещений

3.3 Нормативная база, регулирующая деятельность в области 102 управления качеством внутренней среды помещений

3.4 Основы фитопроектирования и МЭФ-дизайна внутренней среды 104 помещений

3.4.1 Общие положения , , _

3.4.2 Ассортимент растений, используемый в медико-экологических 106 фитокомпозициях

3.4.3 Построение и размещение медико-экологических 113 фитокомпозиций

3.4.4 Принципы композиционирования в МЭФ-дизайне 116

3.4.5 Декоративные элементы, используемые в создании медико- 119 экологических КОМПОЗИЦИЙ..... • и V ..-г......

3.4.6 Стандартные медико-экологические композиции 121

3.5. Проект медико-экологического фитодизайна учебного помещения 121

школы № 1086 (МЭФ-проект)

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФИТОПРОЕКТОВ НА 135 ПАРАМЕТРЫ ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ ПОМЕЩЕНИЙ

4.1 Изучение влияния фитопроектов на микроклиматические параметры 135

внутренней среды учебных помещений

4.2 Влияние фитопроектов на микрофлору воздуха 141

4.3 Влияние МЭФ-дизайна на визуальную среду помещения 145 4Л Изучение влияния МЭФ-проекта на химический состав воздушной 146

среды

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФИТОПРОЕКТОВ НА

САМОЧУВСТВИЕ ШКОЛЬНИКОВ

156

5.1 Изучение влияния фитопоектов на функциойальное состояние 156 организма школьников

5.2 Изучение влияния фитопроектов на заболеваемость учащихся 166 ГЛАВА 6. ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА 176 ФИТОПРОЕКТОВ

6.1 Эффективность рекомендаций МЭФ-дизайна по подбору 176

ассортимента растений под условия внутренней среды учебного помещения

6.2 Расчет" предотвращенного-.^ эколого-экономического ущерба 185 здоровью ребенка в связи с возникновением заболевания ОРЗ и ОРВИ после реализации фитопроектов в классах школ №Ю86 и № 1071

6.3 Оценка эколого-экономической эффективности альтернативных фитопроектов (МЭФ-проект и МАФТ-проект)

6.4 Влияние фитопроектов на площадь зон комфорта

6.5 Оценка успешности фитопроектов в учебных помещениях 191

выводы

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

двух 187

190

194

195 197

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВСП - внутренняя среда помещений;

ЛФОВ - летучие фитоорганические вещества;

МЭФ - медико-экологический фитодизайн;

МАФТ - фитомодули аэрофитотерапевтические типовые;

КОЕ - количество осевших бактериальных единиц.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Показатели искусственной экосистемы помещений являются одним из основных футоров, влияющих на здоровье и безопасность жизнедеятельности людей в современном мегаполисе. Воздушная среда закрытых помещений представляет собой сложную систему, сочетающую в себе комплекс физико-химических, биологических, визуальных и др. параметров. Профессиональная деятельность человека,' работа приборов, оборудования, выделение химических веществ из элементов отделки, мебели, процессы жизнедеятельности самого человека выводят микроклимат закрытых помещений из комфортного состояния. Функциональное озеленение закрытых помещений является одним из естественных и экологически безопасных методов благоустройства и оздоровления. Согласно современным представлениям, растения обладают широким спектром полезных •-для- человека свойств, в частности, бактерицидными, противовирусными, фунгицидными, фильтрационными,' увлажняющими. Основой для формирования метода можно считать открытие фитонцидов Б.П. Токиным в 1928 г. Теоретическое обоснование направления «фитодизайн» получило в работах A.M. Гродзинского (1984). Развитием этого направления занимаются во многих ведущих научных центрах РФ. На сегодняшний день фитодизайн развивается в нескольких направлениях: декоративный фитодизайн, медицинский фитодизайн, экологический фитодизайн (Рабинович, 1990; Цыбуля, 1993; Ткаченко, Казаринова, 2000; Дубовицкая, 2003;). Исследователи рассматривают частные вопросы использования растений во внутренней среде закрытых помещений. Практически не разработаны методики по использованию растений в условиях закрытых помещений с целью повышения качества их внутренней среды (Цыбуля, Фершалова, 2000). Нет единого системного экологического подхода к разрешению проблем внутренней среды закрытых помещений с учетом биологических особенностей самих растений. Поэтому комплексное

изучение санирующего эффекта, получаемого от использования растений во внутренней среде помещений является актуальным.

Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы - сравнительная оценка влияния фитопроектов на параметры искусственной экосистемы учебных помещений и самочувствие школьников. В работе решались следующие задачи:

изучить влияние фитопроектов (МЭФ и МАФТ проектов) на

самочувствие и заболеваемость ОРЗ и ОРВИ школьников начальных классов школ № 1086 и № 1071.

- разработать методику экологического управления внутренней средой

учебных помещений с целью оптимизации показателей искусственной экосистемы.

Научная новизна.

Разработана комплексная методика экологического управления внутренней средой учебных помещений, заключающаяся в использовании комплекса растений с декоративными, фитоцидными, увлажняющими, фильтрационнЁши свойствами.

Впервые обосновано применение компьютерного комплекса акупунктурой, диагностики для-определения-. функционального состояния детей по всем основным органам и , системам с целью контроля эффективности и коррекции проводимых мероприятий.

Экспериментально доказан комплексный санирующий эффект, получаемый после введения растений во внутреннюю среду помещений, выраженный в изменении относительной влажности воздуха, бактериальной и грибковой микрофлоры, химического состава воздуха и визуальных характеристик помещения.

Научно обосновано использование проектного подхода к озеленению внутренней среды помещений.

Впервые проведена эколого-экономическая оценка фитопроекта позволяющая говорить об эффективности проведения озеленительньж мероприятий в учебных помещениях.

Результаты работы используются прй чтении лекций в учебных курсах Российского университета Дружбы народов: «Управление экологическими проектами», «Теория и практика экологического управления внутренней средой помещений средствами МЭФ-дизайна», «Фитопроектирование медико-экологический фитодизайн внутренней среды помещений» «Современные информационные технологии визуализации проектов МЭФ-дизайна». Разработанный типовой фитопроект ■ медико-экологического фитодизайна успешно реализуется в школах № 1086, № 1161 г. Москвы.

Основные положения, выносимые на защиту.

2. Фитокомпозиции с заданными свойствами - (бактерицидными, фунгицидными, антивирусными, увлажняющими, релаксационными,

и и

кардиологическими и иммунологическими) снижают заболеваемость и нормализуют функциональное состояние организма школьников.

Апробация работы. Основные положения диссертации были

доложены на ежегодной всероссийской конференции «Актуальные проблемы

экологии и природопользования» (Москва, 2002,2003, 2004, 2006, 2007, 2008,

2009, 2010); 2-ой международной научной конференции «Будущее и природа

Земли» (Черноголовка, 2004); Международной практической конференции

«Актуальные вопросы экологии и природопользования» (Ставрополь, 2005);

IX-ой Международной конференции молодых-ботаников (Санкт-Петербург,'

2006); Международной конференции студентов, аспирантов и молодых'

учёных «Ломоносов» (Москва, 2008); 14-ой Международной Пущинской

школе-конференции молодых ученых «Биология - Наука XXI века»

(Пущино, 2010), 20th International Symposium ECOLOGY & SAFETY (Bulgaria, 2011). ■

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 25 научных работах, 3 из которых - в изданиях, рекомендуемых перечнем ВАК РФ, 1 учебном пособии и 4 учебниках.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, результатов и их обсуждения, выводов. Работа .изложена на 213 страницах

компьютерного текста, содержит 40 рисунков, 39 таблиц, список литературы

включает 182 наименования.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ФИТОДИЗАЙНЕ ПОМЕЩЕНИЙ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1 История развития фитодизайна

Термин фитодизайн был предложен и обоснован известным украинским ученым A.M. Гродзинским (1984) в труде «Фитоэргономика». В рамках фи-тоэргономики автор выделил три самостоятельных научных направления:

фитотерапию - метод лечения различных заболеваний человека, основанный на использовании лекарственных растений и комплексных препаратов из них, , i

фитодиетологию - науку о рациональном питании человека растительной пищей,

фитодизайн ^-наук-у-об,-использовании живых растений в замкнутых комплексах с целью улучшения среды обитания человека.

А.М. Гродзинский (1984) сформулировал пять основных задач фитодизайна:

• эстетико-психологическое воздействие;

• улучшение воздушной среды;

• оздоровление окружающей среды;

• удаление' вредных газов, пыли, дыма и обезвреживание других физических, химических и биологических загрязнений;

• биоиндикация.

Предложенный A.M. Гродзинским (1984) термин «фитодизайн» ретроспективен и имеет свою длительную и богатую историю.

Схема эволюции знаний о «полезных» свойствах растений, которые используются в современном фитодизайне (рисунок 1.1).

Дошедшие до йаших времен сведения и данные археологических раскопок свидетельствуют, что на всех этапах своего развития человек познавал свойства растений, использовал растения в пищу, для изготовления орудий труда, строительства жилищ, в качестве топлива, для украшения себя при соверше-

НИИ торжественных ритуалов и церемоний. Примером ритуального использования человеком цветов является захоронение неандертальца в Северном Иране. Использованные растения являются лекарственными и фитонцида-носными (Гродзинский, 1984).

В доисторические времена колдуны широко использовали свойства растений (мандрагора, шафран, цикута, мак и др.) для получения видений. При сжигании веток различных деревьев, кустарников и трав колдуны и знахари совершали магические обряды лечения людей (Николаевский, 2003).

Начало III тысячелетия до н.э., сопровождалось появлением первых цивилизаций: Шумерской, Древнеегипетской, Китайской и т.д. Сосредоточение знаний в больших городах способствовало развитию медицины. Искусство лечения людей в большей степени заключалось в использовании целительных свойств растений, в том числе и ароматов. К V тысячелетию до н.э. люди научились выделять душистые вещества из растительного сырья. Полученный опыт использования эфирных масел, смол, бальзамов лег в основу науки об ароматах - ароматерапии.

Египетские папирусы, рукописи, памятники древности, захоронения, мумии, Библия, Коран и другие источники свидетельствуют, что благовония в разные исторические эпохи и во всех странах мира широко использовались человеком,Ароматы отражали.социальный статус жителей-Востока, Древней Греции, Рима и др. Ароматические вещества применялись людьми для защиты от чумы и других эпидемий. Русская баня, в которой парятся вениками из полыни, дуба и вереска, также является примером использования летучих фитонцидов, так как в настоящее время известно, что листья этих растений, усаженные многочисленными железками, выделяют фитонциды. В России широко практиковалось лечение в атмосфере, наполненной летучими выделениями из распаренных растений (Снежко, 1987; Солдатченко, Кащенко, Пидаев, 2001).

Утыс.л до н.э

Использование растений в ритуалах и церемониях, для врачевания и защить| от злых духов (Гродзинский, 1984, Нй-колаевский. 2003)

XIX в н

Развитие медицины. Использование ароматов, душистых веществ из растительного сырья. Ароматерапия.

э.

1928

Использование растений для оформления помещений. Флористика.

Открытие фитонцидов (Токин,1928).

1998

Шкала времени

2001

Многочисленные исследования физиологичес^7в7йстГшмтатаыУрастений" по"зГо-

человека (ДРабкин и др. 1954; Токин Д ' КомаР°ва' 1957> 1960' Коверга и др. 1964; Лахно, 1965- Дело-ва, 1967; Гродзинский, 1975, 1981; Николаевский, 1979; Макарчук и др. 1982 1984 Снежкоидр. 1982, 1985, 8ей2, 1995; Цыбуля, Фершалова, 2000 идр ) '

2002

Методы оптимизации воздушной среды путем создания насаждений с выраженными оздо ровительными функциями (Гродзинский, 1984; Цыбуля, Казаринова, 1998 идр.)

Медицинский фитодизайн (Казаринова, Казначеева 1997; Казаринова, Ткачен-

КО, ¿003.

Экологический фитодизайн (Цицилин, 2001; Цыбуля, Чиндяева, 2003) Медико-экологический фитодизайн (Некрасова, Крестинина, 2004,2005)

Рис. 1.1 Схема эволюции знаний о «полезных» свойствах растений, которые используются в современном фитодизайне

На протяжении XIX в. активное использование естественных ароматических веществ в различных целях утратило свою актуальность. Это было вызвано развитием синтетической фармации. А использование ароматических веществ с целью лечения и профилактики заболеваний было практически прекращено. Была сохранена только эстетическая функция растений в различных общественных ритуалах и празднествах, в геральдике и быту. Использование растений в интерьере свелось к созданию красивых, эффектных композиций, букетов, панно и экибан.

Во второй половине XX в. картина резко изменилась. Причиной это�

Информация о работе

Крестинина, Наталья Вячеславовна
кандидата биологических наук
Белгород, 2012
ВАК 03.02.08

Диссертация

Управление параметрами искусственной экосистемы учебных помещений посредством озеления - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы