И. Ю. Кирцидели Микроскопические грибы в воздушной среде Русского музея

И. Ю. Кирцидели

Микроскопические грибы в воздушной среде Русского музея

Санкт-Петербург является городом-музеем с мировой известностью и богатым культурным наследием. Сроки хранения и эксплуатации исторических ценностей исчисляются сотнями лет. Деструкция памятников архитектуры, искусства, жилых зданий вызывается не только химическими и физическими воздействиями, ускоряющими процесс старения материалов, но и различными микроорганизмами. Среди разных групп организмов, развивающихся на строительных материалах и конструкциях, музейных экспонатах и произведениях искусства, приоритетное значение имеют микроскопические грибы. Постоянно ухудшающаяся экологическая обстановка в городах ведет к резкому увеличению численности микромицетов и повышению их роли в деструкционных процессах. Неконтролируемый рост микроскопических грибов на поверхности конструкционных материалов, историко-архитектурных памятников, монументов и музейных экспонатов ведет к возникновению биоповреждений, к необратимым изменениям в свойствах субстратов и, в отдельных случаях, к утрате уникальных памятников культурного наследия.

Отдельной проблемой является контаминация воздуха активно посещаемых музейных залов (привнесение новых штаммов посетителями), а также массовый рост плесневых грибов в хранилищах и архивах, который, помимо порчи экспонатов, может отрицательно влиять на здоровье сотрудников, работающих в этих залах.

Способность сапротрофных грибов адаптироваться в антропогенной среде диктует необходимость изучения их комплексов и экологических факторов, определяющих процессы жизнедеятельности микроорганизмов в условиях техногенного загрязнения Санкт-Петербурга.

В настоящее время проблема контаминации воздушного пространства и развития микроскопических грибов во внутренней среде зданий и сооружений приобрела актуальность и социальную значимость как в нашей стране, так и за рубежом. Существенно увеличивается разнообразие микромицетов, обладающих свойствами биодеструкторов. Все чаще выявляются заболевания, вызванные плесневыми грибами, которые прежде были известны только как сапротрофы.

Отбор проб воздуха проводился в различных помещениях следующих музеев: Государственный Русский музей, Михайловский дворец, Инженерный замок, Мраморный дворец, Летний дворец Петра I; Музей Академии художеств.

Подсчет численности КОЕ в воздухе музейных помещений проводился по формуле Омелянского:

X = 5a ? 10² ? 10³ / 10 bt,

где Х – количество КОЕ микромицетов в 1 м³ воздуха, а — количество колоний в чашке Петри, b – площадь чашки, см², t – время экспозиции в мин.

Культивирование микромицетов проводилось на агаризованных средах (среда Чапека, минеральная среда с целлюлозой, сусло-агар) при комнатной температуре в течение 10–30 дней (в зависимости от времени наступления спороношения). После этого проводили идентификацию колоний микромицетов. В дальнейшем микромицеты, отобранные для проведения экспериментов по искусственному заражению материалов и исследованию влияния эфирных масел, сохраняли на среде Чапека.

Для оценки биодеструктивной способности ряда штаммов микромицетов, выделенных из воздуха музейных помещений, проводили эксперименты по искусственному заражению различных материалов (тряпичная бумага ручной отливки XVIII в., древесина лиственных пород, бархат красный XIX в., шерстяная ткань, окрашенная кожа). Выбранные материалы нарезали на фрагменты размером около 1 см², инокулировали суспензией спор 10⁵–10⁶, и помещали во влажную камеру на срок 3 месяца. После этого визуально оценивали степень поражения материалов.

Кроме того, для лабораторных испытаний были выбраны 9 эфирных масел из растений, известных своими антисептическими свойствами. Были использованы эфирные масла Туи западной (Thuya occidentalis), Кедра гималайского (Cedrum atlantica), Кипариса вечнозеленого (Cupressus sempervirens) – производства «Galeno Pharm» – ОАО «Фармацевтическая фабрика Санкт-Петербурга»; Пихты сибирской (Abies sibirica), Сосны обыкновенной (Pinus sylvestris), Гвоздики (Syzygium aromaticum), Чайного дерева (Melaleuca alternifolia), Лимона (Citrus limon), Грейпфрута (Citrus paradisi) – производства ООО «Реал» (Санкт-Петербург), – предположительно способных ингибировать рост и развитие микромицетов, часто встречающихся в музейных помещениях и на экспонатах.

Чашки Петри с агаризованной средой Чапека инокулировали 0,1 мл суспензией спор (10⁵) в 3 местах, каплю масла помещали на покровное стекло в центре чашки, герметично закрывали и культивировали 10 дней.

Для оценки влияния эфирных масел на вегетативный мицелий суспензия спор помещалась на агаризованную среду и проращивалась в течение 2 суток, а затем на покровные стекла наносилось эфирное масло. Таким образом, культуры развивались без прямого контакта с эфирным маслом, но в атмосфере его паров. Результаты опыта оценивали путем измерения диаметра полученных колоний, а также визуально оценивали изменения морфологии колоний по сравнению с контролем.

Нами были рассмотрены показатели численности пропагул микроскопических грибов в различных музейных помещениях (Государственный Русский музей: Михайловский дворец, Инженерный замок, Мраморный дворец, Летний дворец Петра I; Музей Академии художеств). Этот показатель отличался некоторой вариабельностью и колебался от 0,015 до 0,50 ? 10³ пропагул в 1 м³ воздуха (рис. 1).

Стоит отметить, что на численность микромицетов в воздухе помещений оказывала сильное влияние посещаемость залов. Так, в Михайловском дворце в летние и осенние месяцы численность микромицетов в залах, расположенных у входа в музей, была значительно выше, чем в отдаленных залах. Интересно отметить, что в весенние месяцы данная тенденция не прослеживалась. Аналогичные результаты снижения численности в более отдаленных залах получены и для Летнего дворца Петра I. Во всех остальных исследованных музейных помещениях подобной тенденции не отмечено или колебания численности были незначительны. Возможно, это связано с более равномерным посещением залов в данных музейных помещениях.

Рис. 1. Численность микромицетов в воздушной среде музейных помещений в весенний период

В целом численность микромицетов в исследованных экспозиционных помещениях не превышала нормы и соответствовала предельно допустимым значениям.

В пределах одного экспозиционного зала большое влияние на численность микромицетов оказывала сезонная смена климатических факторов. Как правило, численность микромицетов была значительно ниже в зимние месяцы и в весенний период, увеличивалась в летние месяцы и несколько снижалась в осенний период. Так, в помещении зала № 17 Михайловского дворца численность микромицетов в весенний период составляла 0,031 ? 10³ пропагул в 1 м³ воздуха, в летние месяцы достигала 0,507 ? 10³ пропагул в 1 м³ воздуха, а в осенний период вновь опускалась до 0,068 ? 10³.

Аналогичные тенденции были отмечены и в других музейных помещениях (рис. 2). Динамика численности микромицетов не зависела от уровня посещаемости музейных помещений.

Отмечена также суточная динамика численности микромицетов в воздухе музейных помещений в течение рабочего дня. Их число увеличивалось днем и снижалось ночью. В некоторых случаях в течение нескольких дневных часов количество микромицетов увеличивалось более чем в 2 раза. Так, в некоторых залах Михайловского дворца в летнее время численность микромицетов в утренние часы составляла 0,27 ? 10³, а вечером (после окончания работы экспозиционных залов) достигала 0,5 ? 10³.

Это может объясняться постоянным притоком пропагул микромицетов из внешней среды, который осуществляется потоками воздуха (проточной вентиляцией залов за счет активного движения воздуха в часы посещения) и/или благодаря активному посещению залов посетителями. Стоит отметить, что суточная динамика отмечена во всех музейных помещениях, она не зависит от сезона года, однако наиболее значимо проявляется в летние месяцы. В ночные часы численность снижалась за счет работы вентиляционных систем, седиментации пропагул и влажной уборки.

Рис. 2. Сезонная динамика численности микромицетов в воздушной среде помещений Михайловского дворца (Государственный Русский музей)

Всего из исследованных образцов было выделено 45 видов микромицетов из 27 родов, которые относятся к 4 подотделам (Zygomycotina, Ascomycotina, Basidiomycotina, Deuteromycotina).

Количество видов в воздухе одного музейного зала колебалось от 2 до 19 и составляло в среднем около 7 видов. Ядро аэромикоты музейных помещений представляли микромицеты родов Cladosporium и Penicillium, доминирующие как по встречаемости, так и по обилию. Далее, в порядке уменьшения, следуют виды родов Aspergillus, Alternaria, Torula.

В воздухе исследуемых помещений, как правило, преобладали виды Alternaria alternata, Aspergillus fumigatus, A. niger, Сladosporium cladosporioides, C. herbarum, Paecilomyces variotii, Penicillium cyclopium, P. chrysogenum, Torula sp.

В целом сообщества микромицетов, выделенные из воздуха музейных помещений, расположенных в разных частях города, имели достаточно высокие коэффициенты сходства видового состава доминирующих видов, но отличались по их обилию и видовому составу редких видов (рис. 3).

В весенний и летний периоды отмечено некоторое увеличение численности меланинсодержащих грибов в воздухе музейных помещений. В некоторых залах в летние месяцы темноцветные микромицеты составляют более 50 % всех выделенных изолятов. Увеличение численности темноокрашенных грибов в воздухе музейных помещений может быть связано с увеличением их численности в воздушной среде города в весенне-летний сезон и устойчивостью некоторых видов темноокрашенных микромицетов к различным типам загрязнений.

Рис. 3. Удельное обилие (%) микромицетов в воздухе Михайловского дворца в летние месяцы. 1 – Paecilomyces, 2 – Penicillium, 3 – Aspergillus, 4 – Alternaria, 5 – Cladosporium, 6 – Aureobasidium, 7 – Torula, 8 – Scopulariopsis, 9 – Ulocladium, 10 – Mucor, 11 – Rhizopus, 12 – Phoma, 13 – Chaetomium, 14 – виды других родов

Интересно отметить появление видов родов Botrytis и Fusarium в воздухе помещения дворца Петра I в Летнем саду. Возможно, это связано с местоположением музея и проветриванием помещений в летние месяцы. В составе аэробиоты других музейных помещений представители этих родов отсутствовали.

Как численность, так и видовой состав зависели также от общего состояния помещения, так, например, в экспозиционных залах Строгановского дворца численность микромицетов составляла более 10³ пропагул в м³ воздуха. При этом удельное обилие микромицетов Cladosporium cladosporioides составляло более 80 %, а общее обилие темноцветных микромицетов – более 90 %. Преобладание Cladosporium cladosporioides (известного своими свойствами активного биодеструктора, патогенностью и способностью вызывать аллергические реакции) свидетельствует о неблагополучном состоянии помещения, что связано с наличием протечек и очагов биодеструкции строительных конструкций.

Важным фактом представляется то, что выявленные комплексы микромицетов воздушной среды музейных помещений на 56 % состоят из видов, являющихся источниками аллергенов. К ним относятся: Aspergillus fl avus, A. fumigatus, A. niger, A. ustus, A. versicolor, Cladosporium cladosporioides, Penicillium brevicompactum, P. cyclopium, P. chrysogenum, P. funiculosum.

Наличие значительного числа видов, являющихся продуцентами аллергенов в воздухе музейных помещений, следует рассматривать как фактор риска развития микогенной сенсибилизации и микозов. Следует также учитывать, что метаболиты плесневых грибов могут оказывать токсическое воздействие на организм человека.

По заключению экспертов Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), загрязнение воздуха жилых помещений является главным фактором риска для здоровья населения, воздух в жилых помещениях в 4–6 раз грязнее и в 8–10 раз токсичнее наружного.

В лабораторных опытах были испытаны как отдельные виды, так и комплексы видов, выделенные из воздуха, они показали способность грибов развиваться на различных материалах и адаптироваться к различным условиям обитания. Показано, что более 35 % изолятов способны использовать материалы (бумага, древесина, хлопчатобумажная и шерстяная ткань, кожа) как источники углерода и соответственно причинять вред экспонатам.

Проведенный поиск веществ природного происхождения, способных подавлять рост и развитие грибов, позволил выявить ряд растений, являющихся источниками антифунгальных соединений.

Для лабораторных испытаний были выбраны 9 эфирных масел из растений Туи западной, Кедра гималайского, Кипариса вечнозеленого, Пихты сибирской, Сосны обыкновенной, Гвоздики, Чайного дерева, Лимона, Грейпфрута, способных ингибировать рост и развитие микромицетов, часто встречающихся в музейных помещениях и на экспонатах. Почти все протестированные эфирные масла в той или иной степени обладали фунгицидной и фунгистатической активностью по отношению к испытанным изолятам родов Alternaria, Aspergillus, Cladosporium, Chaetomium, Rhizopus, входящим в антропогенные сообщества. Наиболее сильным фунгистатическим эффектом отличались эфирные масла Туи западной, Гвоздики и Чайного дерева, которые в значительной степени подавляли рост и развитие вышеперечисленных грибов.

Летучие фракции эфирных масел вызывали следующие изменения роста и развития культур микромицетов:

1) снижение скорости роста колоний микромицетов,

2) задержку прорастания спор микромицетов,

3) ингибирование прорастания спор,

4) изменение культурально-морфологических свойств,

5) развитие вегетативного мицелия и задержку образования конидий и конидиеносцев,

6) уменьшение числа спор на конидиеносцах,

7) изменение (снижение) содержания меланина в клеточной стенке и снижение интенсивности окраски колоний.

Нами также было рассмотрено влияние этих эфирных масел на вегетативный мицелий микромицетов. Стоит отметить, что в некоторых случаях их применение приводило к полному прекращению роста всех изученных микромицетов.

На рис. 4 показано влияние исследованных эфирных масел на скорость роста микромицетов Alternaria alternata.

Таким образом, отобранные эфирные масла Туи западной, Гвоздики и Чайного дерева, обладающие фунгицидной активностью, наиболее перспективны для дальнейшего изучения и использования. Результаты исследований могут быть применены в практической деятельности санитарно-эпидемиологических служб и при реставрационных работах.

Рис. 4. Изменение скорости роста колоний Alternaria alternata под воздействием эфирных масел.

На основании полученных данных можно оценить состояние воздушной среды и безопасность дальнейшего использования музейных помещений. Исследования микромицетов могут служить индикаторами степени безопасности.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.