Фітомодульний кластер як структурний елемент інтер’єpу внутрішніх приміщень різного функціонального призначення
Вступ. Сьогодні людину оточують нові токсичні речовини, які супроводжують технічний прогрес, а тому пошук нових способів очищення повітря набуває все більшої актуальності. Проблематика. У сучасних умовах виникає гостра необхідність розробки методів фіторемедіації повітря приміщень, в яких упродов...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Наука та інновації |
|---|---|
| Дата: | 2020 |
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2020
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/184865 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Фітомодульний кластер як структурний елемент інтер’єpу внутрішніх приміщень різного функціонального призначення / Л.І. Буюн, Р.В. Іванніков, В.М. Якимець, Р.С. Степаньков, І.П. Харитонова, А.А. Кожокару // Наука та інновації. — 2020. — Т. 16, № 4. — С. 87-101. — Бібліогр.: 27 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859811306692935680 |
|---|---|
| author | Буюн, Л.І. Іванніков, Р.В. Якимець, В.М. Степаньков, Р.С. Харитонова, І.П. Кожокару, А.А. |
| author_facet | Буюн, Л.І. Іванніков, Р.В. Якимець, В.М. Степаньков, Р.С. Харитонова, І.П. Кожокару, А.А. |
| citation_txt | Фітомодульний кластер як структурний елемент інтер’єpу внутрішніх приміщень різного функціонального призначення / Л.І. Буюн, Р.В. Іванніков, В.М. Якимець, Р.С. Степаньков, І.П. Харитонова, А.А. Кожокару // Наука та інновації. — 2020. — Т. 16, № 4. — С. 87-101. — Бібліогр.: 27 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наука та інновації |
| description | Вступ. Сьогодні людину оточують нові токсичні речовини, які супроводжують технічний прогрес, а тому
пошук нових способів очищення повітря набуває все більшої актуальності.
Проблематика. У сучасних умовах виникає гостра необхідність розробки методів фіторемедіації повітря
приміщень, в яких упродовж тривалого часу перебуває значна кількість людей — профілактично-
лікарняних закладів, аудиторій, військових казарм, житлових приміщень тощо.
Мета. Створення кластерних фіторемедіаційних модулів для оптимізації повітряного середовища
приміщень.
Матеріали й методи. Використано анатомо-морфологічні, фізіолого-біохімічні, мікробіологічні методи, методи світлової та скануючої електронної мікроскопії.
Результати. Здійснено відбір з колекції тропічних рослин Національного ботанічного саду імені М.М. Гришка рослин-біофільтрів, що вирізняються підвищеною здатністю до поглинання шкідливих
речовин з повітря. Визначено кількісні та якісні критерії будови листка та фотосинтетичного апарату,
що визначають цю здатність рослин. Здійснено біотехнологічні методи розмноження рослин для фітомодулів. Підібрано типи контейнерів із системою автополиву та субстрати з низькою часткою органічної речовини. Спроєктовано та виготовлено світлодіодні фітолампи, кількісні та якісні характеристики яких відповідають оптимуму фотосинтетичних процесів. Проведено скринінг антимікробної
активності фітомодулів за умов стаціонарних відділень ДНУ «Центр інноваційних медичних технологій
НАН України». Показано, що контамінація повітря Staphylococcus saprophyticus після двотижневої експозиції зменшилась удвічі.
Introduction. To date, people are surrounded by new toxic substances accompanying the development of technological
progress, therefore the searching a new ways for amelioration of indoor air quality has acquired an increasing urgency.
Problem Statement. Nowadays, the development of methods for phytoremediation of indoor environment of premises,
especially those where congestion of a significant number of people for a long time takes place (treatment and preventive care
establishments, classrooms, military barracks or housing accommodations) is increasingly necessary.
Purpose. To create cluster of phytoremediation modules to be used for amelioration of indoor air quality.
Materials and Methods. The anatomical and morphological, physiological and biochemical, microbiological methods,
light and SE M microscopy methods were used in the work.
Results. The selection of plants as biofilters with high potency to absorb the harmful substances from indoor air within
the collection of tropical plants of Gryshko National Botanic Garden has been undertaken.
The quantitative and qualitative criteria of both the leaf structure and the photosynthetic apparatus, determining the
ability of plants to absorb pollutants, were assessed. Biotechnological methods of plant propagation, involved in phytounits
have been worked out. Different types of containers with an automatic watering system and substrata with low part of
organic substances have been proposed. Additionally, plant compositions were equipped by LE D lamps elaborated to provide
plants with optimal full spectrum for photosynthetic performance. The screening of antimicrobial activity of phytounits was
undertaken in the departments of the Center for Innovative Medical Technologies. It has been established that an air
contamination by Staphylococcus saprophyticus after two-week exposition was reduced by half.
Conclusions. Thus, phytomodules, including the plants species which are nontoxic, with high remediation ability and
tolerant to various abiotic factors have been provided to be introduced into indoor area of treatment and preventive care
establishments and closed deployment places of security forces units.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:19:28Z |
| format | Article |
| fulltext |
87ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2020. 16(4)
цитування: Буюн л.І., Іванніков р.в., якимець в.м., степаньков р.с., харитонова І.п., кожокару А.А.
Фітомодульний кластер як структурний елемент інтер’єpу внутрішніх приміщень різного функціо-
нального призначення. Nauka innov. 2020. т. 16, № 4. с. 87—101. https://doi.org/10.15407/scin16.04.087
https://doi.org/10.15407/scin16.04.087
л.І. БуЮн 1, р.в. ІвАннІКОв 1, в.м. яКимець 2,
р.с. степАньКОв 3, І.п. хАритОнОвА 1, А.А. КОжОКАру 4
1 Національний ботанічний сад імені м.м. гришка НАН України,
вул. Тімірязєвська, 1, Київ, 01014, Україна,
+380 44 285 2647, nbg@nbg.kiev.ua
2 Державна наукова установа «Центр інноваційних медичних технологій» НАН України,
Вознесенський узвіз, 22, Київ, 04053, Україна,
+380 44 272 2205, cimtnanu@ukr.net
3 ТОВ «ТОПЕНЕРДЖІ»,
3вул. миколи Василенка, 7, оф. 314, Київ, 03680, Україна,
+380 44 220 9013, roman@topenergy.com.ua
4 Українська військово-медична академія міністерства оборони України,
вул. московська, 45/1, корп. 33, Київ, 01015, Україна,
+380 44 280 0034, umma@ukrpost.ua
фІтомодульний кластер як структурний
елемент Інтер’ЄPу внутрІшнІх примІЩень
рІзного функцІонального призначення
Вступ. Сьогодні людину оточують нові токсичні речовини, які супроводжують технічний прогрес, а то-
му пошук нових способів очищення повітря набуває все більшої актуальності.
Проблематика. У сучасних умовах виникає гостра необхідність розробки методів фіторемедіації по-
вітря приміщень, в яких упродовж тривалого часу перебуває значна кількість людей — профілактично-
лікарняних закладів, аудиторій, військових казарм, житлових приміщень тощо.
Мета. Створення кластерних фіторемедіаційних модулів для оптимізації повітряного середовища
приміщень.
Матеріали й методи. Використано анатомо-морфологічні, фізіолого-біохімічні, мікробіологічні ме-
тоди, методи світлової та скануючої електронної мікроскопії.
Результати. Здійснено відбір з колекції тропічних рослин Національного ботанічного саду іме-
ні М.М. Гришка рослин-біофільтрів, що вирізняються підвищеною здатністю до поглинання шкідли вих
речовин з повітря. Визначено кількісні та якісні критерії будови листка та фотосинтетичного апарату,
що визначають цю здатність рослин. Здійснено біотехнологічні методи розмноження рослин для фіто-
модулів. Підібрано типи контейнерів із системою автополиву та субстрати з низькою часткою орга-
нічної речовини. Спроєктовано та виготовлено світлодіодні фітолампи, кількісні та якісні характерис-
тики яких відповідають оптимуму фотосинтетичних процесів. Проведено скринінг антимікробної
активності фітомодулів за умов стаціонарних відділень ДНУ «Центр інноваційних медичних технологій
НАН України». Показано, що контамінація повітря Staphylococcus saprophyticus після двотижневої екс-
позиції зменшилась удвічі.
л.І. Буюн, р.в. Іванніков, в.м. якимець, р.с. степаньков, І.п. харитонова, А.А. Кожокару
88 ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2020. 16 (4)
Висновки. До впровадження у лікарняно-профілактичних закладах та у місцях закритої дислокації
підрозділів силових структур запропоновано фітомодулі, які містять види рослин, що є нетоксичними,
мають високу ремедіаційну здатність та толерантні до різних абіотичних чинників.
К л ю ч о в і с л о в а: тропічні рослини, фіторемедіаційні модулі, антимікробна активність, адаптаційна
здатність, смарт-фітолампи.
в епоху глобальної екологічної кризи проблема
забруднення навколишнього середовища ксе-
нобіотиками стає все більш нагальною. Гост ро
постає необхідність покращення стану атмос-
ферного повітря в містах, тоді як вміст полю-
тантів у повітрі всередині приміщень, порівня-
но з повітрям відкритих міських зон, вищий у
10 разів [1]. разом з тим, за даними u.s. envi ron-
mental Protection Agency (ePA, usA) [12] лю-
дина 80—90 % часу перебуває саме у закритих
приміщеннях, що робить проблему оптимізації
середовища її існування особливо актуальною.
контамінація повітряного середовища існу-
вання людини у внутрішніх приміщеннях ксе-
нобіотиками (формальдегіди, ксилол, толуол,
моноксид та діоксид карбону, моноксид та ді-
оксид азоту, оксиди сірки тощо) призводить
до виникнення різних симптомів (головний
біль, подразнення слизових оболонок тощо),
що обумовлюють розвиток так званого «синд-
рому хворого приміщення» («Sick building synd-
rome»), від якого потерпають жителі мегапо-
лісів у всьому світі [2, 3]. Дехто з дослідників
висловлюють припущення про існування зв’яз-
ку між довготривалою дією низьких концент-
рацій летких органічних сполук (лОс) та під-
вищеним ризиком виникнення онкологічних
захворювань [4—6].
Для закладів лікарняного типу характерним
є певний перелік полютантів, пов’язаний із
специфікою їхнього функціонування. Зокре-
ма, відомо, що для повітряного середовища лі-
карняних закладів найбільш характерними є
такі забруднювачі: монооксид (Co) і діоксид
(Co2) карбону, свинець (Pb), діоксид нітроге-
ну (no2); озон, леткі органічні сполуки, ді ок-
сид сірки (so2), формальдегід (Ch2o), глюта-
ральдегід (C5h8o2). Останнім часом перелік
шкідливих речовин поповнив 2-етилгексанол,
який утворюється внаслідок гідролізу ди-2-
етилгексил фталату (DehP), пластифікатора,
який використовується при виробництві елект-
ричних кабелів [7].
Окрему групу, так звані «біополютанти», ут-
ворюють збудники нозокоміальних бактеріаль-
них інфекцій, які становлять загрозу для паці-
єнтів і медичних працівників [8—10]. такі ін-
фекції виникають часто і призводять до великої
кількості ускладнень та збільшення смертнос-
ті, не лише в країнах, що розвиваються, а й в
країнах з високим рівнем економічного розви-
тку. крім того, нозокоміальну інфекцію часто
спричиняють мікроорганізми, які резистентні
до лікарських препаратів, зокрема й нечутли-
вий до метициліну штам Staphylococcus aureus
(MrsA) і грамнегативні бактерії, які виробля-
ють β-лактамазу [11]. У зв’язку з цим існує ці ла
низка технічних рекомендацій щодо створен-
ня оптимальних гігієнічних умов у ліку валь-
но-профілактичних закладах.
Зважаючи на вищевикладене, одним із спо-
собів поліпшення стану повітряного середо-
вища приміщень профілактично-лікувальних
закладів є використання рослин, що мають фі-
торемедіаційні властивості. тому метою робо-
ти було створення та впровадження кластерів
з «фітомодулів» тропічних та субтропічних
рослин у лікувально-профілактичних закла-
дах, реабілітаційних центрах для гармонізації
та поліпшення стану повітряного середовища
всередині приміщень.
Досягнення мети передбачало виконання
низки експериментальних досліджень, спря-
мованих на з’ясування фіторемедіаційного
потенціалу тропічних рослин, та розробку прак-
тичних заходів для раціонального викорис-
тання кластерних фітомодулів в умовах при-
міщень лікувально-санаторних закладів з ура-
Фітомодульний кластер як структурний елемент інтер’єpу внутрішніх приміщень
ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2020. 16 (4) 89
хуванням специфіки їхнього функціонування.
як експериментальний майданчик для впро-
вадження та апробації ефективності фітомоду-
лів було обрано лікувальні стаціонарні відді-
лення Державної наукової установи «центр ін-
новаційних медичних технологій НАН України».
У Національному ботанічному саду імені
м.м. Гришка розробки, спрямовані на вико-
ристання тропічних рослин для санації повіт-
ряного середовища, тривають понад 40 років і
пов’язані, передусім, з роботами академіка НАН
України А.м. Гродзинського і чл.-кор. НАН Ук-
раїни, проф. т.м. Черевченко та їхніх учнів [13—
22]. експериментальну частину роботи було
виконано у відділі тропічних і субтропічних
рослин Національного ботанічного саду імені
м.м. Гришка НАН України.
Загалом серед досліджених 131 виду тропіч-
них рослин для створення «фітомодулів» було
відібрано 50 видів із 15 родин покритонасін-
них рослин: Amaryllidaceae, Asparagaceae, Ara-
ceae, Araliaceae, Arecaceae, Begoniaceae, Brome-
liaceae, Commelinaceae, Euphorbiaceae, Lamia ceae,
Malvaceae, Moraceae, Piperaceae, Saxifragaceae,
Vitaceae, а також представників відділу Polypo-
diophyta. вибір об’єктів досліджень обумовлено,
передусім, наявністю фіторемедіаційної здат-
ності, характеристики якої було з’ясовано в
результаті опрацювання низки літературних
дже рел або виявлено в результаті власних до-
сліджень.
аналІз анатомо-морфологІчної
структури листкІв рослин
за умов оранжерейної культури
визначення взаємозв’язку життєвої форми та
функцій у рослин — пріоритетне завдання при
вивченні пристосувань організму до умов нав-
колишнього середовища. Анатомічну будову
листка розглядаємо як одну із діагностичних
ознак, за допомогою якої можна зробити ви-
сновки щодо реакції рослин на зміни умов ви-
рощування.
кількісно-анатомічні ознаки листка, а саме:
розміри клітин верхнього та нижнього епідер-
місу, товщина їхньої зовнішньої оболонки, роз-
міри продихів та їхня кількість на одиницю
поверхні листка, ступінь розвитку палісадної
й губчастої паренхіми та інші показники — ви-
значають здатність рослин до поглинання шкід-
ливих домішок із повітря приміщень. варто за-
значити, що такі показники як товщина лис т-
кової пластинки та число продихів варіюють у
межах одного виду. Більш стабільними є озна-
ки: кількість шарів мезофілу, зімкненість його
клітин, характер розташування продихів та
кількість побічних клітин (тип продихів).
Загалом було досліджено особливості про-
дихового апарату у 131 виду тропічних рос-
лин, які належали до 15 родин, у яких було ви-
явлено основні тенденції у розвитку адапта-
ційних пристосувань рослин на різних струк-
турних рівнях, що передбачає можливість різ ної
їхньої реакції щодо зміни температурного та
водного режимів, освітлення в приміщеннях,
а також здатності поглинати шкідливі доміш-
ки з повітря.
як приклад, наводимо результати анатомо-
стоматографічного аналізу для представників
двох родів — Sansevieria Thunb. (Asparagaceae
Juss.) та Ficus l. (Moraceae link.), які належать
до двох класів покритонасінних, — Liliopsida і
Magnoliopsida, відповідно.
при дослідженні особливостей структурної
організації листкової пластинки у 12 видів ро-
ду Sansevieria з’ясовано, що види в межах роду
проявляють високу екологічну пластичність.
Наявність продихів на нижньому й верхньому
боці листка забезпечує інтенсивну дифузію
водяної пари та транспірацію. це, в свою чер-
гу, сприяє інтенсивнішому переміщенню міне-
ральних речовин, покращує вуглеводне жив-
лення рослин за рахунок збільшення об’єму
надходження вуглекислоти. Зменшення кіль-
кості продихів на одиницю поверхні листка та
їхнього розміру у таких видів як S. senegambica
Baker i S. cylindrica Bojer ex hook. свідчить про
те, що за рахунок обмеження газообміну спо-
стерігається різке зменшення надходження
токсичних газоподібних речовин, що дозволяє
л.І. Буюн, р.в. Іванніков, в.м. якимець, р.с. степаньков, І.п. харитонова, А.А. Кожокару
90 ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2020. 16 (4)
використовувати ці рослини для фітодизайну
в найбільш екстремальних умовах промисло-
вих приміщень. тобто рослина, не втрачаючи
свого життєвого потенціалу, постійно знешко-
джує шкідливі домішки повітря.
Для 12 видів роду Ficus з родини Moraceae
характерною є наступна структурна організа-
ція листкової пластинки: наявність продихів
на нижньому епідермісі, потовщені та щільно
розташовані клітини палісадного мезофілу,
що свідчить про високу фотосинтетичну здат-
ність листків (рис. 1). Загальна кількість епі-
дермальних клітин на одиницю поверхні лист-
ка, за винятком двох видів — F. elastica roxb.
ex hornem. i F. benghalensis l., досить висока.
хлоропласти займають значну частину об’єму
клітини, пластиди невеликих розмірів і розмі-
щені парастрофно. Особливо чітко це можна
бачити в палісадній паренхімі. пластидний
апарат відрізняється значними показниками
поверхневої щільності хлоропластів, що
пов’язано зі стимулюючою дією світла на ре-
плікацію хлоропластів та щільною клітинною
структурою листків. Наявність продихів ма-
лого розміру свідчить про низький дифузій-
ний опір, який сприяє підвищенню газостій-
кості рослин. така структурна організація
листка вказує на середню тіньовитривалість
рослин, низьку ефективність використання
води, середній сольовий статус і середню про-
дуктивність росту. До найбільш тіньовитрива-
лих видів можна віднести F. pumila l.
Отримані результати показали, що в органі-
зації фотосинтетичного апарату далеких у сис-
тематичному відношенні рослин (San sevie ria
Thunb. (Asparagaceae Juss.) та Ficus l. (Mo ra-
ceae link.)) простежуються екологічно обумов-
лені конвергентні риси. так, для видів, які ви-
рощували при низькій освітленості службового
інтер’єру, у досліджуваному варіанті — за умов
лікарняних стаціонарів, характерним є змен-
шення концентрації хлоропластів на одиницю
площі листка, збільшення вмісту фотосинте-
тичних пігментів. І, навпаки, за умов промис-
лового інтер’єру при освітленості в межах 3,0—
5,0 клк показники поверхневої щільності хло-
ропластів виявилися досить високими, що зу-
мовлено збільшенням їхньої чисельності. при
цьому спостерігалося зменшення площі лист-
ків та розмірів клітин мезофілу.
таким чином, отримані показники анато-
мічної будови листків доповнюють загальну
біологічну характеристику рослин досліджу-
ваних видів та розширюють розуміння щодо
здатності рослин до пристосування до умов ін-
тер’єрів різного функціонального призначення.
бІотехнологІчнІ методи
розмноження рослин
для створення
фІторемедІацІйних модулІв
Однією з суттєвих переваг фіторемедіації, по-
рівняно з традиційними стратегіями біореме-
діації, є низька її вартість. Натомість одним із
Рис. 1. мікроморфологія поверхні листка Ficus benjamina l.: а — адаксіальна поверхня; б — абаксіальна поверхня; в —
продихи
а б в
Фітомодульний кластер як структурний елемент інтер’єpу внутрішніх приміщень
ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2020. 16 (4) 91
недоліків є наявність певних обмежень швид-
кості росту рослин та способів їхнього розмно-
ження. Останнє можна подолати шляхом за-
стосування сучасних біотехнологічних мето-
дів розмноження [23].
У роботі спиралися на раніше проведені до-
слідження в цій галузі для рослин з близьких
родин загалом і представників роду Sansеvieria
зокрема [24]. схема методики мікроклональ-
ного розмноження складалася з декількох ета-
пів — отримання калусних тканин з листкових
експлантів, ініціація процесів гемогенезу в ка-
лусі та отримання пагонів, укорінення рослин-
регенерантів і подальша їхня постасептична
адаптація. На різних етапах мікророзмножен-
ня використовували прописи середовищ мс і
піріка (рис. 2).
відбір рослинного матеріалу з інтактних рос-
лин виконували в жовтні. стерильну культуру
було отримано з листкових експлантів. проце-
дура стерилізації складалася з декількох ета-
пів, на яких використовували спирт (70 %) —
2 хв; thimerosal (0,01 %-й) — 17 хв; хлоракс
(10 %-й) — 15 хв; Н2О2 — 8 хв.
Аналізуючи отримані результати щодо реге-
нерації та подальшого органогенезу калусних
тканин S. cylindrica, зазначимо, що найбільшу
частоту регенерації відмічено на середовищі
піріка з 1 мг/л бензиламінопурину (6-БАп).
причому, в темряві ці процеси проходили ін-
тенсивніше, аніж на світлі.
Надалі такі пагони відокремлювали від ка-
лусу та переносили на світло. кожен з них роз-
діляли на окремі сегменти за кількістю між-
вузль. Із пазушних бруньок кожного недороз-
виненого листка рослин-регенерантів на се-
редовищі мс (з 4 мг/л аденіну) в умовах
освітленості формувалася окрема розетка, яка
з часом укорінювалася на цьому ж середовищі.
Через 45—55 діб було отримано рослини, при-
датні до висаджування в субстрат. таким чи-
ном, комбінуючи методи світлової та темнової
культури, в 2—4 рази було підвищено кількість
отриманих рослин-регенерантів.
У серії дослідів на світлі найбільш ефек-
тивним виявилося теж середовище піріка.
рослини-регенеранти висаджували в поперед-
ньо простерилізований субстрат (2 атм. при
Рис. 2. етапи мікроклонального розмноження Sansevieria cylindrica Bojer ex hook.: а — утворення твердого морфоген-
ного калусу на первинних експлантах; б, в — непрямий органогенез — формування перших мікропагонів; г — форму-
вання етіольованих мікропагонів в умовах темряви; д, е — рослини-регенеранти (д — in vitro; е — ex vitro)
г д е
а б в
е д г
л.І. Буюн, р.в. Іванніков, в.м. якимець, р.с. степаньков, І.п. харитонова, А.А. Кожокару
92 ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2020. 16 (4)
130 °с/2 год), який складався з листяної землі
і піску (1:1). постасептичну адаптацію рослин-
регенерантів проводили в кліматичній камері:
відносна вологість повітря 80—90 %, темпера-
тура 23—25 °с і 8-ми годинний світловий день.
За таких умов рослини-регенеранти адаптува-
лися на 100 %, а через 35—40 діб їх переводили
в умови оранжерей. листки циліндричної фор-
ми, характерні для генеративних рослин цього
виду, з’являлися у рослин-регенерантів лише
через 120—150 діб.
За подібною схемою біотехнологічні методи
розмноження були також відпрацьовані для
цілої низки видів з інших родин, представни-
ки яких були рекомендовані для використан-
ня у кластерних фітомодулях.
оцІнка фІтонцидної здатностІ
рослин окремих видІв, Що входять
до складу фІтомодулІв
Доведено, що рослини здатні поглинати пил,
шкідливі токсичні хімічні речовини, зменшува-
ти кількість вуглекислоти в повітряному сере-
довищі приміщень, зволожувати та іонізува ти
повітря, пригнічувати розвиток низки патоген-
них для людини мікроорганізмів [25]. У закри-
тих приміщеннях рослини, завдяки різноманіт-
тю життєвих форм, забарвлення та запаху ство-
рюють ілюзію контакту з живою природою та
позитивно впливають на центральну нервову
систему, сприяють покращенню емоційного ста-
ну й зняттю стресового навантаження.
відомо, що за однакових умов вирощування
фітонцидна активність рослин залежить від їх-
ніх видових особливостей. при цьому тропічні
рослини зберігають здатність до виділення лет-
ких сполук упродовж всього року, хоча кіль-
кість останніх також пов’язана з кліматични-
ми умовами та фазами розвитку рослин [25].
Зважаючи на зазначене, було проведено се-
рію експериментальних робіт з дослідження
фітонцидної властивості різних видів рослин.
На першому етапі експерименту як об’єкти до-
сліджень було обрано 6 видів рослин з родини
Araceae, що суттєво відрізнялися між собою за
структурою та забарвленням листків, а саме:
Ag laonema commutatum schott, Anthurium and-
raeanum linden ex André, Dieffenbachia mac-
rop hylla Poepp. (syn. D. maculata (lodd.) sweet),
Thaumatophyllum bipinnatifidum (schott ex endl.)
sakur. (син. Philodendron bipinnatifidum schott
ex endl.), Epipremnum aureum (linden & André)
G.s. Bunting (син. Scindapsus aureus (linden &
André) engl.), Spathiphyllum blandum schott.
Дослідні рослини утримували у спеціально-
му боксі. підрахунок колоній мікроорганізмів
проводили через 24 та 48 год. контролем слу-
гували чашки петрі з тест-культурами, які роз-
міщувалися у подібному боксі, але без рослин.
Фітонцидну активність дослідних видів вив ча-
Таблиця 1. Характеристика фітонцидної активності досліджуваних видів з родини Araceae Juss.
вид
Інтенсивність
фотосинтезу,
мг сО2
(дм2 · г)
вміст фотосинтетичних пігментів, мг/100 г сирої речовини
хлорофіл
каротиноїди
а b а+b
Aglaonema commutatum 5 59,6 18,6 78,2 23,8
Anthurium andraeanum 8 90,8 27,6 118,4 33,8
Dieffenbachia macrophylla 4 37,1 8,6 45,7 15,8
Thaumatophyllum bipinnatifidum (син. Philo-
dendron bipinnatifidum)
22
237,7
52,6
290,3
68,8
Epipremnum aureum 20 224,0 43,8 267,8 64,3
Spathiphyllum blandum 15 181,6 32,0 213,6 50,3
hCP0,05 — 7,93 1,28 — 3,41
Фітомодульний кластер як структурний елемент інтер’єpу внутрішніх приміщень
ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2020. 16 (4) 93
ли за допомогою найбільш часто використову-
ваних тест-культур мікроорганізмів, зокрема
Staphylococcus aureus, Staphylococcus saprophy-
ticus, Staphylococcus epidermidis, Streptoccocus
pyo genes (β-гемолітичний стрептокок групи А),
Microccocus luteus, Klebsiella pneumoniae, Pseu-
do monas aeruginosa, Escherichia coli.
Отримані результати свідчать про наявність
антимікробної дії у всіх досліджуваних видів
рослин. цікаві результати було отримано при
порівняльному аналізі фотосинтетичної актив-
ності досліджуваних видів (табл. 1). Зокрема,
у рослин Ph. bipinnatifidum, яким властива ви-
сока фітонцидна здатність, фотосинтез скла-
дає 22 мг сО2 (дм2/год), для D. macrophylla цей
показник становить лише 4 мг сО2 (дм2/год).
Аналогічну закономірність виявлено також
при дослідженні пігментного комплексу лист-
ків. так, рослинні тканини видів, для яких
властива максимальна фітонцидна здатність,
відрізняються високим вмістом хлорофілів. Із
даних, наведених в таблиці 1, видно, що за-
гальна кількість хлорофілів у листках Thau ma-
tophyllum bipinnatifidum складає 290,4 мг/100 г,
а для D. macrophylla —45,8 мг/100 г рослин-
ної маси.
таким чином, отримані результати свідчать
про наявність прямої залежності між анато мо-
фізіологічними показниками фотосинтетич-
ного апарату та фітонцидною здатністю рослин.
Доведено перспективність використання усіх
дослідних видів для санації повітряного прос-
тору приміщень. крім того, рівень бактерицид-
ної активності та фотосинтетичної продуктив-
ності рослин може слугувати тестом для ви-
значення екологічної пластичності різних видів
з метою введення їх в озеленення інтер’єрів.
протягом останніх років для озеленення ін-
тер’єрів різного функціонального призначен-
ня широко використовують деревні рослини,
зокрема фікуси, шефлери, гібіскуси, які харак-
теризуються орнаментальною кроною, яскра-
вим забарвленням цілісних або розсічених
листків, декоративністю суцвіть. крім декора-
тивності, цим рослинам, як показали дослі-
дження, притаманна висока фітонцидна ак-
тивність. тому на другому етапі експеримен-
тальної роботи як об’єкти було обрано 6 видів
з роду Ficus: F. benjamina, F. benjamina ‘exotica’ —
із зеленими, завдовжки до 10 см листками; F. ben-
jamina ‘Golden king’ — із золотисто-жовтими
листками; F. elastica — великими, довжиною до
35 см глянцевими темно-зеленими листками;
F. elastica ‘rubra’ — з темним зелено-вишне-
вим кольором листкової пластинки; F. pumila —
ліа на з дрібними, зелено-білими листками дов-
жиною до 3 см. Отримані результати свідчать,
що всі відібрані види характеризуються різ-
ною фітонцидною здатністю щодо патогенних
мікроорганізмів (табл. 2).
Найвищу інгібуючу дію на патогени вияв-
лено у рослин F. pumila. рослини F. elastica на
71—73% пригнічують розвиток Staphylococcus
aureus, а F. benjamina відрізняється високою
фітонцидною дією щодо S. saprophyticus та і
S. еpidermidis.
Таблиця 2. Фітонцидна активність видів роду Ficus L., % пригнічення розвитку патогенних мікроорганізмів
вид S. aureus
S. sapro-
hyticus
S. epider-
midis
Streptococcus
pyogenes
Micrococcus
luteus
Klebsiella
pneumoniae
Pseudomonas
aeruginosa
Escherichia
coli
Ficus benjamina 44,3 85,5 68,3 5,7 12,8 11,4 48,4 19,1
F. benjamina ‘exotica’ 48,1 67,3 51,5 8,1 9,4 9,8 22,8 19,3
F. benjamina ‘Golden king’ 33,8 35,3 32,2 3,9 7,5 29,2 18,7 22,3
F. elastica 71,2 12,3 17,8 4,3 3,8 4,9 43,4 20,1
F. elastica ‘rubra’ 73,5 13,8 13,2 10,5 2,1 8,1 48,1 21,3
F. pumila 43,8 78,2 67,3 80,3 53,4 5,4 9,6 55,2
hCP0,05 6,54 1,98 2,11 1,35 0,83 1,07 3,28 2,56
л.І. Буюн, р.в. Іванніков, в.м. якимець, р.с. степаньков, І.п. харитонова, А.А. Кожокару
94 ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2020. 16 (4)
Необхідно зазначити, що всі дослідні рос-
лини проявили високу фітонцидну активність
відносно Staphylococcus aureus, S. saprophyticus
i S. epidermidis — найбільш небезпечних для
людини мікроорганізмів. менш чутливими
ви я вилися мікроорганізми Klebsiella pneu mo-
niae, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli.
У всіх відібраних для експерименту видів, за
виключенням F. pumila, відсутня бактерицид-
на дія що до Streptococcus pyogenes i Micrococ-
cus luteus.
Отже, висока адаптаційна здатність рослин
з роду Ficus та представників родини Araceae
до різноманітних умов вирощування, їхня де-
коративність і висока фітонцидна активність
дали підставу рекомендувати їх для широкого
впровадження в озеленення інтер’єрів.
при оцінці санітарного стану закритих при-
міщень залежно від завдань дослідження ви-
значають загальне мікробне число, наявність
санітарно-показових мікроорганізмів (стафі-
лококів, стрептококів як показників контамі-
нації мікрофлорою носоглотки людини). спи-
раючись на вищенаведені дані, для досліджен-
ня загального мікробного складу повітря здій-
снювали висіви проб повітря з приміщеннях
вестибюльної зони хірургічного відділення та
відділення відновного лікування.
Із застосуванням загальноприйнятих у клі-
нічній мікробіології методів було проведено
скринінг антимікробної активності фітомоду-
лів за умов стаціонарних відділень ДНУ «центр
інноваційних медичних технологій НАН Ук-
раї ни». перед початком експерименту було про-
ведено визначення мікробного числа повітря
приміщень, визначених як місця локалізації
фітомодулів аспіраційним методом з викорис-
танням апарату кротова [27]. так, загальна кіль-
кість мікроорганізмів з повітряного середови-
ща відділення відновного лікування на 2 чаш-
ках петрі становила 360 та 50 колоній відпо-
відно, а у хірургічному відділенні — 380 та 200
колоній. санітарно-показових мікроорганізмів,
золотистого стафілококу та α- й β-гемолітич-
них стрептококів виявлено не було. Через два
тижні після облаштування фітомодулів у від-
повідних відділеннях було проведено повтор-
не мікробіологічне дослідження повітря вес-
тибюльних приміщень. результати цих дослі-
джень наведено нижче (рис. 3).
За результатами проведених досліджень кон-
тамінації повітря у приміщеннях на виявлен-
ня загального мікробного числа в 1 м3 повітря
та санітарно-показових мікроорганізмів (зо-
лотистого стафілокока, α- та β- гемолітичних
стрептококів, дріжджових та пліснявих гриб-
ків), було зафіксовано зменшення загального
мікробного числа мікроорганізмів у 1,75 ра-
зів (від середньоарифметичного значення —
297,5 колоній до 170 колоній, відповідно). та-
ким чином, кількість колоній Staphylococcus
saprophyticus на чашках петрі після двохтиж-
невої експозиції зменшилася у 1,75 разів, що
свідчить про високу фітонцидну активність
рослин до цього мікроорганізму — потенційно-
го збудника нозокоміальних інфекцій у хворих
лікарняних стаціонарів. Натомість, санітарно-
показових мікроорганізмів — α- та β- гемолі-
тичних стрептококів, золотистого стафілоко-
ку — виявлено не було.
Для кожного виду рослин існує певний
комплекс параметрів отучуючого середовища,
найбільш оптимальний для їхнього розвитку.
Незначні відхилення окремих параметрів або
їхньої сукупності визначають зону толерант-
ності, в якій рослини розвиваються, не відчу-
ваючи негативного впливу оточуючого сере-
довища. суттєві відхилення вимагають від рос-
линних організмів активізації адаптивних ме-
ханізмів, а за умов дуже великої амплітуди
відхилень спостерігаються незворотні зміни,
що призводять до загибелі рослин. Здатність
рослин функціонувати в умовах інтер’єрів, де
головним лімітуючим фактором переважно є
світло, можна оцінити низкою методів, з яких
кожен сам по собі не досконалий, але застосу-
вання їх у сукупності дозволяє отримати пов-
ну інформацію щодо механізмів, що дозволя-
ють рослині задовільно переносити екстре-
мальні умови зовнішнього середовища.
Фітомодульний кластер як структурний елемент інтер’єpу внутрішніх приміщень
ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2020. 16 (4) 95
Рис. 3. Загальний вигляд чашок петрі з колоніями мікроорганізмів: а — ріст колоній Staphylococcus saprophyticus
перед впровадженням фітомодулів у стаціонарні відділення ДНУ «центр інноваційних медичних технологій НАН
України»; б — загальна мікробна контамінація у холі хірургічного відділення (100 колоній); в — загальна мікробна
контамінація у відділенні відновного лікування (240 колоній); г — результати скринінгу на наявність Staphylococcus
aureus на жовточно-сольовому агарі в холі хірургічного відділення та д — в холі відділення відновного лікування
Рис. 4. контрольна та дослідна групи рослин-регенерантів Ananas como sus (l.)
Merr.: а — смарт-лампи; б — природне світло
а б в
д г
л.І. Буюн, р.в. Іванніков, в.м. якимець, р.с. степаньков, І.п. харитонова, А.А. Кожокару
96 ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2020. 16 (4)
Оскільки рослини є типовими автотрофами
і повністю залежать від фотосинтезу, то при
проєктуванні джерел штучного світла необ-
хідно правильно оцінювати кількісні та якісні
параметри світлового потоку. при конструю-
ванні фітоламп показники ефективності їх-
нього світлового потоку варто оцінювати на
виході. під ефективністю розуміємо сукуп-
ність двох параметрів — світловіддачі (кількіс-
на характеристика) і спектра (якісна характе-
ристика).
тропічні та субтропічні рослини, які вико-
ристовують в оздобленні інтер’єрів, для свого
нормального росту та розвитку потребують
збалансованого сонячного опромінення. від-
повідно до цього критерію їх умовно поділя-
ють на три основні групи: світлолюбні, тіньо-
витривалі і тінеіндиферентні. при формуванні
рослинних композицій здебільшого було ви-
користано рослини з останніх двох груп. це
переважно полікарпіки, трав’янисті або чагар-
никові рослини підліску, ліани, здатні витри-
мувати тривале або значне затінення. Зазви-
чай, вони здатні адаптуватися до умов, що змі-
нюються і витривалі до умови житлових при-
міщень.
при проєктуванні джерел штучного освіт-
лення прагнули максимально адекватно вра-
хувати потреби рослин у спектральному скла-
ді світла. За спектром випромінювання соняч-
не світло неоднорідне. До його складу входять
промені, що мають різну довжину хвилі. Дов-
жина світлового дня змінюється упродовж ро-
ку, що й було враховано при формуванні алго-
ритму освітлення фітомодулів, оскільки три-
валість світлового дня в місцях природного
зростання тропічних та субтропічних рослин —
відносно стала величина (10—12 год) і прак-
тично не змінюється упродовж року. У помір-
них широтах найкоротший день триває 8 год,
а найдовший — більше 16 год. З метою нівелю-
вання цієї різниці в смарт-лампах було вбудо-
вано контролери, здатні підтримувати три-
валість світлового дня в межах 12 год.
метою цього етапу робіт було, з урахуван-
ням вищезазначених аспектів, вивчити вплив
різних типів тестованих світильників на рос-
тові потенціали рослин обраних видів. при цьо-
му враховували, що в середньому, червоний
світлодіод потужністю 1 ват видає 30—40 лм,
синій — 20—30 лм, натомість, білий — 100—
110 лм. У сонячний літній день на широті по-
мірного поясу на один квадратний метр при-
падає близько 2000 мк моль/м2. світлодіодна
лампа потужністю 130 вт з відстані 30 см ви-
дає приблизно 1570 мк моль/м2. разом з тим,
відомо, що найсприятливішими для вирощу-
вання світлолюбних рослин є інтенсивності в
Рис. 5. Загальний вигляд композицій у холі хірургічного відділення центру медичних інноваційних технологій
НАН України: а, б — фітомодулі без застосування смарт-фітоламп; в, г — фітомодулі з лампами
а б в г
Фітомодульний кластер як структурний елемент інтер’єpу внутрішніх приміщень
ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2020. 16 (4) 97
межах 150—220 вт/м2, а оптимальний склад
випромінювання має наступне співвідношен-
ня енергій за спектром: 30 % — у синій області
(380—490 нм), 20 % — у зеленій (490—590 нм)
і 50 % — у червоній області (600—700 нм). са-
ме такі розрахунки було взято до уваги при
проєктуванні й розробці смарт-ламп. світлові
потоки експериментальних світильників до-
сліджували спектрально. тестові світильники
застосовували як єдине джерело освітлення.
Фотоперіод становив 12/12 год, вологість 80—
90 %, температура 22—26 °с. відстань від по-
верхні лампи до верхніх частин рослин стано-
вила в середньому 30—40 см.
Аналіз отриманих результатів показав, що
остаточна світлодіодна композиція світиль-
ників має кращі показники порівняно з люмі-
несцентними джерелами освітлення, застосо-
вуваними в щоденній практиці. візуально у
різних груп рослин це проявлялося в набутті
ділянками стебла й листків характерного пур-
пурового відтінку. вегетативні органи набува-
ли характерного габітусу (розміри і форми),
коротшали міжвузля — зникав ефект «витяг-
нутих» рослин (рис. 4).
До відмічених позитивних ефектів росту та
розвитку дослідних груп рослин можна віднес-
ти наступне:
встановлено активний приріст біомаси до-встановлено активний приріст біомаси до-
слідних груп рослин, який був у 1,3—2,2 ра-
зи вищим порівняно з контролем. ймовір-
но, це є наслідком більш ефективної роботи
обох фотосистем, що проявлялося, насампе-
ред, в активізації метаболічних реакцій, по-
в’язаних з біосинтезом допоміжних фотосин-
тетичних пігментів (різних типів каротинів,
ксантофілів) та їхнє активне залучення до
процесів фотосинтезу та пластичного обміну;
активний приріст біомаси та гармонізація
морфогенетичних процесів, нормалізація га-
бітусу очевидно є результатом впливу опти-
мізованого спектру ламп. припускаємо, що
внаслідок цього стає можливим нормальне
функціонування другої світлочутливої сис-
теми. в цьому ланцюгу реакцій відповідаль-
ними за сприйняття сигналу є фототропін та
криптохроми. вони здатні прийняти сигнал
такого типу та визначають реалізацію ло ка-
льних рішень: різні типи тропізмів (визна-
чення напрямку максимальної освітленості,
оптимальна орієнтація асимілюючих орга-
нів у просторі, відкривання/закривання про-
дихів). в результаті цього підвищується ко-
ефіцієнт корисної дії фотосинтезу, нормалі-
зується водний та мінеральний обмін.
використання оптимізованого в ході робіт
спектру смарт-ламп спричинило нормалізацію
роботи системи фітохромів. це проявлялося,
перш за все, у формуванні вегетативних орга-
нів (листок, стебло) з властивою конкретному
виду морфологією. крім того, у деяких видів
було відмічено випадки формування генера-
тивних органів. вважаємо, що це свідчить про
збалансованість світлового потоку тестованих
світильників розробленої комплектації.
створення фітокомпозицій передбачає оп-
рацювання кількох складових: підбір асорти-
менту рослин з високою фіторемедіаційною
здатністю, типів контейнерів, опрацювання ме-
тодів розмноження рослин, зокрема й з вико-
ристанням біотехнологічних прийомів, дотри-
мання технології культивування.
У ході виконання проєкту було виготовлено
21 фітомодуль (рис. 5), відмінності між якими
полягали у формі ємності (співвідношення
висоти/ширини/діаметру), наявністю/відсут-
ністю фітолампи та за систематичним, біомор-
фологічним складом рослин, а відтак — і фіто-
ремедіаційною здатністю кожного конкретно-
го фітомодуля.
при створенні контейнерних композицій
було використано види рослин, здатних погли-
нати шкідливі домішки, та які мають підвище-
ну адаптаційну здатність, зокрема асимілятив-
ні властивості за неоптимальних умов та під-
тримання балансу основних функцій у сере-
довищі. Оскільки різні види рослини здатні
поглинати різні групи полютантів, поєднання
їх у композиціях підвищує загальну фітореме-
діаційну здатність. перед висаджуванням у
л.І. Буюн, р.в. Іванніков, в.м. якимець, р.с. степаньков, І.п. харитонова, А.А. Кожокару
98 ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2020. 16 (4)
контейнери для формування фітомодулів рос-
лини культивували в умовах оранжерей. при
компонуванні рослин використовували широ-
кодоступні напольні, настільні та підвісні кашпо
типу Lechuza. всі ємності оснащені системою
автополиву, завдяки чому будь-яка рослина
отримує необхідну кількість води та доб рив
залежно від розміру горщика, а зйомні внут-
рішні контейнери дають можливість змінити
рослину, не пошкоджуючи кореневу систему.
Для створення оптимальних умов вирощу-
вання декоративних рослин в приміщеннях
першочергове значення має правильний під-
бір ґрунтового субстрату. при його приготу-
ванні необхідно враховувати фізичні власти-
вості всіх компонентів для того, щоб забезпе-
чити достатню аерацію кореневої зони, стійку
структуру й високу буферну здатність остан-
нього. в роботі було досліджено значну кіль-
кість природних і синтетичних матеріалів як
ґрунтових субстратів. Найбільш придатними
для культивування декоративних рослин в
умовах приміщення виявилися торф’яні про-
дукти, листяний опад різних видів дерев, на-
повнювачі синтетичного походження. Завдя-
ки підбору компонентів суміші було отримано
оптимальні та порівняно дешеві субстрати, хо-
ча й з низькою структурною стійкістю.
серія експериментів з вивчення дії біоген-
них елементів на розвиток рослин та їхнього
впливу на співвідношення біомаси коренів до
біомаси надземної частини в умовах закритого
приміщення показала, що величина співвідно-
шення корінь:пагін значно вище при нестачі
азоту. За цих умов збільшувалася довжина ко-
ренів, але їхній об’єм залишався без змін, а ад-
сорбційна поверхня зменшувалася. при більш
значному дефіциті азоту (30—50 мг/л субстра-
ту) спостерігалася наступна залежність: спо-
чатку зменшувалася вага коренів, потім їхній
об’єм і адсорбційна поверхня, а згодом припи-
нявся ріст кореневої системи. Фізіологічний
стан ризосфери при низькій забезпеченості
азотом характеризується збільшенням вмісту
води у тканинах коренів і високим співвідно-
шенням к:са. так, у варіанті досліду з міні-
мальною дозою азоту вміст води у тканинах
коренів для всіх видів був у середньому на
21—37 % вищим, порівняно з вмістом води в
рослинах при оптимальному рівні забезпече-
ності азотом. при цьому спостерігалося збіль-
шення вмісту к в тканинах рослин в середньо-
му у 1,9—2,5 рази.
певні зміни в розміщені та розмірах корене-
вих систем пов’язані з агрофізичними показни-
ками ґрунтових субстратів. експерименталь-
но було доведено, що погіршення розвит ку
кореневої системи у всіх досліджуваних видах
спостерігається за умов підвищення щільності
субстрату від 1 до 1,6 мг/cм3, а при його зна-
ченнях 1,88 мг/cм3 (0,52 мпа) ріст коренів май-
же повністю припинявся. при цьому різко по-
гіршувалася адсорбція коренями сполук фос-
фору, калію і кальцію.
виявлено пряму залежність між листопа-
дом та зменшенням об’єму тонких коренів.
таку закономірність спостерігали у декора-
тивних рослин в інтер’єрах в період з листопа-
да до лютого за умов нестабільних температур
повітря і низького рівня освітлення в примі-
щеннях. Доведено, що стан розвитку тонких
коренів (а саме, вага, довжина, чисельність ко-
ренів та розміри їхньої адсорбційної поверхні)
доцільно використовувати як дуже чутливі ін-
дикатори для оптимізації умов вирощування
інтродукованих рослин у приміщеннях різно-
го функціонального призначення.
при розробці фітомодулів для лікарняно-
профілактичних закладів було використано
широкодоступний мінеральний субстрат LE-
C HUZA-PON. вибір саме цього типу субстра-
ту, до складу якого входить пемза, цеоліт, лава,
nPk — 15:11:14 (а також мікроелементи) було
зумовлено необхідністю зменшити частку ор-
ганічної речовини у суміші, оскільки остання
може стати середовищем для розвитку мікро-
організмів та пліснявих грибів, що є неприй-
нятним для лікарняних закладів.
Фітомодульний кластер як структурний елемент інтер’єpу внутрішніх приміщень
ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2020. 16 (4) 99
Отже, отримані результати свідчать, що
фіторемедіація повітряного простору закри-
тих приміщень, зокрема й лікарняно-профі-
лак тич них закладів, є надзвичайно ефектив-
ним, економічно вигідним та екологічно без-
печним способом очищення повітря, який спри-
яє покращенню фізичного та психологічного
здоров’я.
таким чином, в результаті реалізації проєк-
ту розроблено методологічну основу для ство-
рення та використання декоративних фітомо-
дульних композицій з тропічних рослин для
використання у закритих приміщеннях лі ку-
вально-профілактичних закладів та у місцях
великого скупчення і тривалого перебування
підрозділів силових структур (шпиталі, казар-
ми, аудиторії). Останній тип приміщень було
обрано як модельний, тобто такий, що має пев-
ний тип забруднювачів повітря, а, отже, й по-
требує використання при створенні фітомоду-
лів видів рослин, здатних знешкоджувати саме
ці групи речовин.
На основі оцінки фіторемедіаційної здат-
ності окремих видів тропічних рослин (з ви-
користанням анатомічних, фізіолого-біохі міч-
них та біолого-морфологічних маркерів, що ви-
значають їхню ефективність щодо поліпшен ня
стану повітряного середовища) було здійснено
скринінг колекції тропічних рослин НБс що-
до наявності рослин, придатних для фіторе-
медіації повітря закладів зі специфічним на-
вантаженням шкідливих речовин та створено
21 фітомодуль для озеленення лікувально-про-
філактичних закладів.
З’ясовано кількісні та якісні критерії будо-
ви поверхні листка та фотосинтетичного апа-
рату, що визначають здатність рослин погли-
нати шкідливі речовини та виявляти стійкість
за умов стресу. високу стійкість до умов сере-
довища виявили рослини видів, що належать
до родів Nephrolepis, Dracaena, Ficus, Peperomia,
Thaumatophyllum, Spathyphyllum, Chlorophytum
тощо, які й рекомендовано для фітомодуль-
них композицій.
скринінг антимікробної активності фіто-
модулів за умов стаціонарних відділень ДНУ
«центр інноваційних медичних технологій
НАН України» показав, що кількість Staphy -
lo coccus saprophyticus в пробах повітря після
двохтижневої експозиції зменшилась майже
вдвічі, що свідчить про високу фітонцидну
здат ність рослин по відношенню до цього мік-
роорганізму — потенційного збудника нозо-
коміальних інфекцій у хворих лікарняних ста-
ціонарів.
показано, що серед досліджених видів най-
вищою фітонцидною активністю щодо пато-
генних мікроорганізмів (Klebsiella pneumoniae,
Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli) харак-
теризуються рослини Thauma tophyl lum bipin-
na tifidum, Epipremnum pinnatum, Spat hip hyllum
blandum (Araceae) та Ficus pumila (Mo raceae),
що дає підставу рекомендувати їх при створен-
ні фітомодулів для озеленення інте р’є рів різно-
го функціонального призначення, передусім,
лікарняно-профілактичних закладів.
розробка відповідних регламентів догляду
та світлодіодних смарт-фітоламп, кількісні та
якісні характеристики світлового потоку яких
відповідають оптимуму проходження фото-
синтетичних процесів, дозволить ефективно
використовувати запропоновані фітомодульні
системи з мінімальними фінансовими та тру-
довими затратами.
таким чином, до впровадження запропо но-
вані типові фітомодулі, тобто композиції, які
включають певні види декоративних рослин,
що є нетоксичними, мають високу реме діа цій ну
здатність та толерантність до різних абіотичних
чинників (недостатнього зволоження, різного
рівня освітленості тощо) і, водночас, є мало-
компонентними, що полегшує до гляд за ними.
Інноваційний аспект цієї розробки полягає у
тому, що запропоновані «фітомодулі» призна-
чені для використання, пере дусім, у лікарняно-
профілактичних закладах, а також у місцях
значного скупчення людей, якими є місця за-
критої дислокації підрозділів силових структур.
л.І. Буюн, р.в. Іванніков, в.м. якимець, р.с. степаньков, І.п. харитонова, А.А. Кожокару
100 ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2020. 16 (4)
Подяки. На стадії впровадження розробку
частково було підтримано за рахунок фінансу-
вання науково-технічного проєкту №394-ФМ
«Впровадження «фітомодулів» з тропічних рос-
лин для оптимізації середовища приміщень про-
філактично-лікувальних закладів» (№ держав-
ної реєстрації — 0118U000959), за що автори
статті висловлюють щиру вдячність.
списОк лІтерАтУри
1. Vazquez k., Adams l. The level of volatile organic compounds exposure in new buildings: can adding indoor potted
plants reduce exposure. Proceedings of The National Conference On Undergraduate Research (NCUR). (April 3—5, 2014,
Kentucky). university of kentucky, lexington, kY, 2014. P. 531—540.
2. Avaltroni r., Constantinidis C., Dipaolo G., Fields r., Gallo r., Glorie D., ... Tobin r. Indoor air quality and sick building
syndrome in health care facilities and commercial buildings. environmental Advisory Council, 2015. 23 p.
3. Burge P.s. sick building syndrome. Occup. Environ. Med. 2004. V. 61. P. 185—190. doi: 10.1136/oem.2003.008813.
4. Vaughan T.l., strader C., Davis s., Daling J.r. Formaldehyde and cancers of the pharynx, sinus and nasal cavity: ii. re-
sidential exposures. Journal of Cancer. 1986. V. 38. P. 685—688.
5. Wallace l.A. Personal exposure to 25 volatile organic compounds epa’s 1987 team study in losAngeles, California.
Toxicology and Industrial Health. 1991. V. 6. P. 203—208.
6. Wolkoff P., nielsen G.D. organic compounds in indoor air — their relevance for perceived indoor air quality? Atmospheric
Environment. 2001. V. 35. P. 4407—4417.
7. Azuma k., Tanaka-kagawa T., Jinno h. health risk assessment of inhalation exposure to 2-ethylhexanol, 2,2,4-trimethyl-
1,3-pentanediol diisobutyrate, and texanol in in-door environments. Proceedings of X International Conference “Indoor
Air Quality and Climate (Indoor Air)”. (3-8 July, Ghent, Belgium). Paper iD 168. Ghent: isiAQ, 2016.
8. kim k.Y., kim Y.s., kim D. Distribution characteristics of airborne bacteria and fungi in the general hospitals of korea.
Ind. Health. 2010. V. 48, no. 2. P. 236—243.
9. el-sharkawy M.F., noweir M.e. indoor air quality levels in a university hospital in the eastern Province of saudi
Arabia. J. Family Community Med. 2014. V. 21, no. 1. P. 39—47.
10. Dehghani M. Concentration and type of bioaerosols before and after conventional disinfection and sterilization proce-
dures inside hospital operating rooms. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2018. V. 164. P. 277—282.
11. Melzer M., Welch C. outcomes in uk patients with hospital-acquired bacteraemia and the risk of catheter-associated
urinary tract infections. Postgrad. Med. J. 2013. V. 89, no. 1052. P. 329—334. doi: 10.1136/postgradmedj-2012-131393.
12. u.s. environmental Protection Agency. 1989. report to Congress on indoor air quality: Volume 2. ePA/400/1-89/001C.
Washington, DC.
13. Богатырь в.Б. Биологические особенности растений семейства ароидных, перспективных для озеленения интерье-
ров: автореф. дисс. … канд. биол. наук: 03.00.05. киев, 1986. 20 с.
14. Гродзинский А.м. Фитодизайн и фитонциды. киев: Наук. думка, 1981. 180 с.
15. Заіменко Н. в. Наукові принципи структурно-функціонального конструювання штучних біогеоценозів (в системі:
ґрунт — рослина — ґрунт): автореф. дис. … докт. біол. наук. 03.00.16. київ, 2001. 36 с.
16. Заіменко Н.в. Наукові принципи структурно-функціонального конструювання штучних біогеоценозів у системі
ґрунт — рослина — ґрунт. киев, 2008. 304 с.
17. снежко в.в. Декоративные и биоэкологические особенности растений в фитодизайне: автореф. дисс. … канд. биол.
наук. 03.00.05. киев, 1983. 24 с.
18. снежко в.в. Рекомендации по использованию декоративных растений для озеленения производственных интерье-
ров. киев, 1987. 15 с.
19. сніжко в.в. типи інтер’єрів при озелененні предметного середовища людини. Інтродукція та акліматизація рос-
лин на Україні. 1981. т. 18. с. 77—79.
20. харитонова І.п. Дослідження питань фітодизайну в НБс ім. м.м. Гришка НАН України. Інтродукція рослин.
2004. № 1. с. 52—56.
21. харитонова І.п. Біологічні особливості тропічних і субтропічних рослин в умовах інтер’єрів різного типу: автореф.
дис... канд. біол. наук. 03.00.05. київ, 2005. 25 с.
22. Черевченко т.м., снежко в.в. Способы и приемы озеленения интерьеров (рекомендации). киев, 1986. 198 с.
23. Черевченко т.м., лаврентьева А.м., иванников р.в. Биотехнология тропических и субтропических растений in
vitro. київ: Наукова думка, 2008. 560 с.
24. Черевченко т.м., рахметов Д.Б., Гапоненко м.Б. Сучасні біотехнології в інтродукції видів тропікогенних флор як
метод збереження їх генофонду ex situ та збагачення рослинних ресурсів України. київ: Фітосоціоцентр, 2012. 432 с.
Фітомодульний кластер як структурний елемент інтер’єpу внутрішніх приміщень
ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2020. 16 (4) 101
25. Tsybulya n.V., Fershalova T.D., Yakimova Yu.l. examination of the antimicrobial activity of some Begonia l. species as
a possible piece of phytodesign. Aerospace and Environmental Medicine, 2010. V. 44, no. 1. P. 47—50.
26. Padhy P.k., rashney C.k. emission of volatile organic compounds (VoC) from tropical plant species in india.
Chemosphere. 2005. V. 59. P. 1643—1653.
27. лабинская А.с., волина е.Г. Руководство по медицинской микробиологии. кн. 1. Общая санитарная микробиоло-
гия. москва: Бином, 2020. 1080 c.
Стаття надійшла до редакції / Received 11.10.19
Статтю прорецензовано / Revised 17.12.19
Статтю підписано до друку / Accepted 15.01.20
Buyun, L.I.1, Ivannikov, R.V.1, Yakymets, V.M.2,
Stepankov, R.S.3, Kharitonova, I.P.1, and Kozhokaru, A.A.4
1 Gryshko national Botanic Garden, the nAs of ukraine,
1, Timiryazevskaya st., kyiv, 01014, ukraine,
+380 44 285 2647, nbg@nbg.kiev.ua
2 Center for innovative Medical Technologies,
the nAs of ukraine,
22,Voznesensky uzviz, kyiv, 04053, ukraine,
+380 44 272 2205, cimtnanu@ukr.net
3 ToPenerGY llC,
of. 314, 7, Mykola Vasilenko st., kyiv, 03680, ukraine,
+380 44 220 9013, roman@topenergy.com.ua
4 ukrainian Military Medical Academy of the Defense Ministry of ukraine,
45/1, build. 33, Moscowska st., kyiv, 01015, ukraine,
+380 44 280 0034, umma@ukrpost.ua
PhYToMoDule ClusTer As A sTruCTurAl eleMenT
oF inDoor AreA oF VArious FunCTionAl PurPoses
Introduction. To date, people are surrounded by new toxic substances accompanying the development of technological
progress, therefore the searching a new ways for amelioration of indoor air quality has acquired an increasing urgency.
Problem Statement. nowadays, the development of methods for phytoremediation of indoor environment of premises,
especially those where congestion of a significant number of people for a long time takes place (treatment and preventive care
establishments, classrooms, military barracks or housing accommodations) is increasingly necessary.
Purpose. To create cluster of phytoremediation modules to be used for amelioration of indoor air quality.
Materials and Methods. The anatomical and morphological, physiological and biochemical, microbiological methods,
light and seM microscopy methods were used in the work.
Results. The selection of plants as biofilters with high potency to absorb the harmful substances from indoor air within
the collection of tropical plants of Gryshko national Botanic Garden has been undertaken.
The quantitative and qualitative criteria of both the leaf structure and the photosynthetic apparatus, determining the
ability of plants to absorb pollutants, were assessed. Biotechnological methods of plant propagation, involved in phytounits
have been worked out. Different types of containers with an automatic watering system and substrata with low part of
organic substances have been proposed. Additionally, plant compositions were equipped by leD lamps elaborated to provide
plants with optimal full spectrum for photosynthetic performance. The screening of antimicrobial activity of phytounits was
undertaken in the departments of the Center for innovative Medical Technologies. it has been established that an air
contamination by Staphylococcus saprophyticus after two-week exposition was reduced by half.
Conclusions. Thus, phytomodules, including the plants species which are nontoxic, with high remediation ability and
tolerant to various abiotic factors have been provided to be introduced into indoor area of treatment and preventive care
establishments and closed deployment places of security forces units.
keywords: tropical plants, phytoremediation modules, antimicrobial activity, adaptive ability, and smart phytolamps.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-184865 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1815-2066 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:19:28Z |
| publishDate | 2020 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Буюн, Л.І. Іванніков, Р.В. Якимець, В.М. Степаньков, Р.С. Харитонова, І.П. Кожокару, А.А. 2022-07-24T09:21:53Z 2022-07-24T09:21:53Z 2020 Фітомодульний кластер як структурний елемент інтер’єpу внутрішніх приміщень різного функціонального призначення / Л.І. Буюн, Р.В. Іванніков, В.М. Якимець, Р.С. Степаньков, І.П. Харитонова, А.А. Кожокару // Наука та інновації. — 2020. — Т. 16, № 4. — С. 87-101. — Бібліогр.: 27 назв. — укр. 1815-2066 DOI: doi.org/10.15407/scin16.04.087 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/184865 Вступ. Сьогодні людину оточують нові токсичні речовини, які супроводжують технічний прогрес, а тому пошук нових способів очищення повітря набуває все більшої актуальності. Проблематика. У сучасних умовах виникає гостра необхідність розробки методів фіторемедіації повітря приміщень, в яких упродовж тривалого часу перебуває значна кількість людей — профілактично- лікарняних закладів, аудиторій, військових казарм, житлових приміщень тощо. Мета. Створення кластерних фіторемедіаційних модулів для оптимізації повітряного середовища приміщень. Матеріали й методи. Використано анатомо-морфологічні, фізіолого-біохімічні, мікробіологічні методи, методи світлової та скануючої електронної мікроскопії. Результати. Здійснено відбір з колекції тропічних рослин Національного ботанічного саду імені М.М. Гришка рослин-біофільтрів, що вирізняються підвищеною здатністю до поглинання шкідливих речовин з повітря. Визначено кількісні та якісні критерії будови листка та фотосинтетичного апарату, що визначають цю здатність рослин. Здійснено біотехнологічні методи розмноження рослин для фітомодулів. Підібрано типи контейнерів із системою автополиву та субстрати з низькою часткою органічної речовини. Спроєктовано та виготовлено світлодіодні фітолампи, кількісні та якісні характеристики яких відповідають оптимуму фотосинтетичних процесів. Проведено скринінг антимікробної активності фітомодулів за умов стаціонарних відділень ДНУ «Центр інноваційних медичних технологій НАН України». Показано, що контамінація повітря Staphylococcus saprophyticus після двотижневої експозиції зменшилась удвічі. Introduction. To date, people are surrounded by new toxic substances accompanying the development of technological progress, therefore the searching a new ways for amelioration of indoor air quality has acquired an increasing urgency. Problem Statement. Nowadays, the development of methods for phytoremediation of indoor environment of premises, especially those where congestion of a significant number of people for a long time takes place (treatment and preventive care establishments, classrooms, military barracks or housing accommodations) is increasingly necessary. Purpose. To create cluster of phytoremediation modules to be used for amelioration of indoor air quality. Materials and Methods. The anatomical and morphological, physiological and biochemical, microbiological methods, light and SE M microscopy methods were used in the work. Results. The selection of plants as biofilters with high potency to absorb the harmful substances from indoor air within the collection of tropical plants of Gryshko National Botanic Garden has been undertaken. The quantitative and qualitative criteria of both the leaf structure and the photosynthetic apparatus, determining the ability of plants to absorb pollutants, were assessed. Biotechnological methods of plant propagation, involved in phytounits have been worked out. Different types of containers with an automatic watering system and substrata with low part of organic substances have been proposed. Additionally, plant compositions were equipped by LE D lamps elaborated to provide plants with optimal full spectrum for photosynthetic performance. The screening of antimicrobial activity of phytounits was undertaken in the departments of the Center for Innovative Medical Technologies. It has been established that an air contamination by Staphylococcus saprophyticus after two-week exposition was reduced by half. Conclusions. Thus, phytomodules, including the plants species which are nontoxic, with high remediation ability and tolerant to various abiotic factors have been provided to be introduced into indoor area of treatment and preventive care establishments and closed deployment places of security forces units. На стадії впровадження розробку частково було підтримано за рахунок фінансування науково-технічного проєкту №394-ФМ «Впровадження «фітомодулів» з тропічних рослин для оптимізації середовища приміщень профілактично-лікувальних закладів» (№ державної реєстрації — 0118U000959), за що автори статті висловлюють щиру вдячність. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Наука та інновації Науково-технічні інноваційні проєкти Національної академії наук України Фітомодульний кластер як структурний елемент інтер’єpу внутрішніх приміщень різного функціонального призначення Phytomodule Cluster as a Structural Element of Indoor Area of Various Functional Purpose Article published earlier |
| spellingShingle | Фітомодульний кластер як структурний елемент інтер’єpу внутрішніх приміщень різного функціонального призначення Буюн, Л.І. Іванніков, Р.В. Якимець, В.М. Степаньков, Р.С. Харитонова, І.П. Кожокару, А.А. Науково-технічні інноваційні проєкти Національної академії наук України |
| title | Фітомодульний кластер як структурний елемент інтер’єpу внутрішніх приміщень різного функціонального призначення |
| title_alt | Phytomodule Cluster as a Structural Element of Indoor Area of Various Functional Purpose |
| title_full | Фітомодульний кластер як структурний елемент інтер’єpу внутрішніх приміщень різного функціонального призначення |
| title_fullStr | Фітомодульний кластер як структурний елемент інтер’єpу внутрішніх приміщень різного функціонального призначення |
| title_full_unstemmed | Фітомодульний кластер як структурний елемент інтер’єpу внутрішніх приміщень різного функціонального призначення |
| title_short | Фітомодульний кластер як структурний елемент інтер’єpу внутрішніх приміщень різного функціонального призначення |
| title_sort | фітомодульний кластер як структурний елемент інтер’єpу внутрішніх приміщень різного функціонального призначення |
| topic | Науково-технічні інноваційні проєкти Національної академії наук України |
| topic_facet | Науково-технічні інноваційні проєкти Національної академії наук України |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/184865 |
| work_keys_str_mv | AT buûnlí fítomodulʹniiklasterâkstrukturniielementínterêpuvnutríšníhprimíŝenʹríznogofunkcíonalʹnogopriznačennâ AT ívanníkovrv fítomodulʹniiklasterâkstrukturniielementínterêpuvnutríšníhprimíŝenʹríznogofunkcíonalʹnogopriznačennâ AT âkimecʹvm fítomodulʹniiklasterâkstrukturniielementínterêpuvnutríšníhprimíŝenʹríznogofunkcíonalʹnogopriznačennâ AT stepanʹkovrs fítomodulʹniiklasterâkstrukturniielementínterêpuvnutríšníhprimíŝenʹríznogofunkcíonalʹnogopriznačennâ AT haritonovaíp fítomodulʹniiklasterâkstrukturniielementínterêpuvnutríšníhprimíŝenʹríznogofunkcíonalʹnogopriznačennâ AT kožokaruaa fítomodulʹniiklasterâkstrukturniielementínterêpuvnutríšníhprimíŝenʹríznogofunkcíonalʹnogopriznačennâ AT buûnlí phytomoduleclusterasastructuralelementofindoorareaofvariousfunctionalpurpose AT ívanníkovrv phytomoduleclusterasastructuralelementofindoorareaofvariousfunctionalpurpose AT âkimecʹvm phytomoduleclusterasastructuralelementofindoorareaofvariousfunctionalpurpose AT stepanʹkovrs phytomoduleclusterasastructuralelementofindoorareaofvariousfunctionalpurpose AT haritonovaíp phytomoduleclusterasastructuralelementofindoorareaofvariousfunctionalpurpose AT kožokaruaa phytomoduleclusterasastructuralelementofindoorareaofvariousfunctionalpurpose |