XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ИЗУЧЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА В ВОЗДУХЕ КЛАССНОГО ПОМЕЩЕНИЯ В ТЕЧЕНИЕ ШКОЛЬНЫХ ЗАНЯТИЙ, И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА САМОЧУВСТВИЕ УЧАЩИХСЯ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Идиатуллина Д.М. 1

---

1МБОУ «Гимназия №33» Авиастроительного района г. Казани

Буранова З.В. 1Закирова Э.Ж. 1

---

1МБОУ «Гимназия №33» Авиастроительного района г. Казани

Работа в формате PDF

145.5 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Дыхание – один из основных процессов жизнедеятельности. Человек без пищи может обойтись несколько недель, без воды – несколько суток, в то время как без воздуха человек не может прожить и минуты.

Качество воздуха – один из важнейших факторов, влияющих на здоровье человека. Наиболее важными показателями качества воздуха в помещениях является содержание углекислого газа и кислорода.

Но всегда ли в наших помещениях качество воздуха соответствуют гигиеническим требованиям и является безопасным для нашего здоровья?

Актуальность

Классная комната – одно из основных рабочих помещений школы. В учебном кабинете учитель и группа учащихся (класс) проводят по 5 – 8 часов в день. От качества среды в учебных помещениях во многом зависит их самочувствие, работоспособность, состояние здоровья учащихся и преподавателей, а также и успеваемость учеников.

В процессе дыхания, человек потребляет кислород и выдыхает углекислый газ. Согласно имеющейся в литературных источниках информации, уже через 15 мин после начала урока содержание углекислоты в воздухе класса повышается в 2 раза, к концу урока — в 3 раза. Химический состав воздуха изменяется за счет выделений продуктов жизнедеятельности. Это выдыхаемый воздух, кишечные газы, выделения с поверхности кожи. Кроме того, воздушная среда загрязняется химическими выделениями из отделочных материалов помещения. Изменяется также ионный состав, бактерий в воздухе становится больше.

Все перечисленные изменения сказываются на состоянии организма людей крайне отрицательно. Например: ухудшение работоспособности, неоднократные появления головной боли, частые инфекционные заболевания органов дыхательной системы. Вещества, находящиеся в воздухе, могут вызывать аллергию, астму.

Когда вы входите в помещение, где много людей, то практически всегда чувствуете, что там тяжелее дышится, чем снаружи. В условиях классной комнаты, где находится одновременно в среднем 25 учащихся, состав воздуха меняется достаточно быстро. В значительной степени удалению вредных газов и приток свежего воздуха достигается путем вентиляции и проветривания. Однако часто люди этим пренебрегают.

Мы решили выяснить, как изменяется содержание углекислого газа в воздухе в классном помещении в течение дня, на сколько эффективно проветривание, как влияет состав воздуха на состояние учащихся.

Объект исследования: воздух в классной комнате в течение учебного дня (в условиях проветривания и без него), жизненные показатели (частота дыхания и пульс) учащихся в течение урока.

Цель:

Выявить изменения содержания углекислого газа в воздухе классного помещения в течение рабочего дня в условиях проветривания и без него

Выяснить, как изменяются жизненные показатели учащихся в начале и в конце урока

В соответствии с проблемой, объектом, предметом и целью исследования были поставлены следующие задачи:

1. Изучить литературу о составе воздуха;

2. Установить, с помощью датчиков, как изменяется состав воздуха, а именно – содержание углекислого газа в классе в условиях регулярного проветривании и без него;

3. Провести оценку состояния учащихся в начале урока и в конце путем проведения подсчета дыхательных движения и пульса;

4. Сформулировать предложения о способах создания благоприятного климата в классе.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Воздух - смесь газов, главным азота и кислорода, составляющая земную атмосферу. Азот и кислород – два основных элемента воздуха. Содержание остальных веществ значительно меньше и не превышает 1%.

Дыхание — физиологический процесс, в результате которого живой организм поглощает кислород и выделяет в окружающую среду углекислый газ.

В результате процесса дыхания, состав воздуха в помещении меняется. При чём, согласно литературным данным, в помещении концентрация углекислоты растет быстрее, чем понижается концентрация кислорода. Согласно имеющимся данным, количество выделяемого углекислого газа зависит от вида деятельности. Чем активнее вид деятельности, тем значительнее изменения состава воздуха.

Табл.№1 Зависимость количества выделяемого углекислого газа от вида деятельности человека [1]

Для комфортного существования человек должен дышать воздухом, состоящим из 21,5% кислорода и 0,03 – 0,04% углекислого газа. При концентрации углекислого газа выше 0,1% (1000 ppm [parts per million]) возникает ощущение духоты: общий дискомфорт, слабость, головная боль, снижение концентрации внимания. Также увеличивается частота и глубина дыхания, происходит сужение бронхов, а при концентрации выше 15% - спазм голосовой щели.

Табл.№2 Влияние содержания углекислого газа в воздухе помещения на состояние человека [2]

При длительном нахождении в помещениях с избыточным количеством углекислого газа происходят изменения в кровеносной, центральной, нервной, дыхательной системах, при умственной деятельности нарушается, восприятие, оперативная память, распределение внимания.

При концентрации углекислого газа внутри помещения выше 800 — 1000ppm, люди, работающие там, испытывают синдром больного здания (СБЗ). Проблема СБЗ стала актуальна после появления герметичных стеклопакетов и низкой эффективности принудительной вентиляции из-за экономии электроэнергии.

Чем больше углекислого газа в воздухе, тем сложнее сосредоточиться и справиться с учебной нагрузкой. Зная об этом, власти США рекомендуют школам поддерживать уровень СО₂ не выше 600 ppm. В России отметка чуть выше: уже упомянутый ГОСТ считает оптимальным для детских учреждений 800 ppm и менее.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

В процессе работы использовались следующие методы исследования:

теоретические (изучение и анализ литературы, обобщение данных);

практические (наблюдение, эксперимент, сравнение);

математические (построение диаграмм, таблиц).

Обследование санитарно-гигиенического состояния школьного кабинета

С целью изучения изменения концентрации углекислого газа в воздухе в течение рабочего дня проводились измерения в кабинете биологии V 205 м³,в центре кабинета (Приложение 1). В кабинете осуществляется вентиляция, дополнительного проветривания с помощью открытого окна во время урока не осуществлялось.

Оборудование

Измерение проводилось с помощью датчика Air Quality Detector

Описание измерений

Мы провели несколько серий измерений.

Опыт №1 Изучение динамики изменения содержания углекислого газа в учебном кабинете в течение учебного дня

Мы отслеживали изменение концентрации углекислого газа в течение учебного процесса на протяжении нескольких уроков. Опыт проводили в течение двух дней: 13.12.23 и 17.01.23. В виду низкой температуры воздуха, окна в эти дни не открывались. Проветривание осуществлялось в течение дня через два вентиляционных отверстия и через открытую на перемене дверь.

Также замер проводился во время перемены после проветривания через открытую дверь, и после 5 минутного дополнительного проветривания через одно открытое окно. Площадь окна, через которое осуществлялось проветривание 0,75м³.

Результаты представлены в табличной форме и в виде графика (Приложение 2).

Опыт №2 Изучение влияния изменения содержания углекислого газа в учебном кабинете на частоту дыхания и пульс учащихся 8 класса

Провели измерение концентрации углекислого газа в начале и в конце одного урока (Приложение 3). В это же время провели измерение частоты дыхания и пульса учащихся (в начале и в конце урока).В измерении приняли участие 18 учащихся 8а класса.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА

Результаты опыта №1 Изучение динамики изменения содержания углекислого газа в учебном кабинете в течение учебного дня

Согласно результатам первого измерения, в течение уроков, на которых количество учеников не превышало 20 человек в 205 м³, показания остаются в пределах нормы, не превышая 800 ppm.

Результаты второго измерения показывают, что нахождение более 30 человек в помещении данного объема без дополнительного проветривания, приводит к превышению нормы содержания углекислого газа уже через 25 минут после начала урока.

Следует отметить, что на некоторых уроках показали значительные превысили норму. Так 17.01.23 в 11.15 (конец четвертого урока), количество людей в помещении – 34 человека, было зафиксировано показание датчика – 1320 ppm. В этот же день на следующем уроке в 12.20 (конец пятого урока), количество людей в помещении – 28 человек, содержание углекислого газа составило 1300 ppm. После проветривания через дверь, уровень содержания СО₂ приходит в норму. После проветривания через окно, уровень содержания углекислого газа снижается до комфортного.

Результаты опыта №2 Изучение влияния изменения содержания углекислого газа в учебном кабинете на частоту дыхания и пульс учащихся 8 класса

Согласно результатам опыта №2, содержание углекислого газа в течение урока увеличилось с 650 до 960 и превысило норму.

Также, в результате проведенных измерений, было установлено увеличение частоты дыхания и пульса у 10 участников измерения из 18, у 4 участников повысился только один показатель (пульс или частота дыхания), показатели не изменились у 4 участников.

ВЫВОДЫ

Проведенные измерения показывают зависимость между количеством людей в помещении и изменением содержанием углекислого газа в помещении;

Если на одного учащегося приходится 10м³ объема в помещении, то для поддержания нормального содержания углекислого газа в воздухе помещения достаточно вентиляционных отверстий и открытой двери во время перемены. Если меньше – требуется проветривание через открытое окно;

Проветривание через открытую дверь недостаточно эффективно снижает уровень содержания углекислого газа в помещении;

Проветривание через окно в течение 5 мин очень эффективно снижает уровень содержания углекислого газа в помещении и приводит показатели к нормальным значениям;

При содержании углекислого газа выше нормы отмечено повышение частоты дыхания и сердцебиения более чем у половины участников измерения;

С результатами проведенных исследований планируем ознакомить учащихся и учителей школы и предложить их вниманию рекомендации по проветриванию помещений (Приложение 4).

ЛИТЕРАТУРА

И. В. Гурина. «Кто ответит за духоту в помещении» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://swegon.by/publications/0000396/

Мансуров Р.Ш., Гурин М.А., Рубель Е.В. Влияние концентрации углекислого газа на организм человека // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2017. № 8 (41).

http://www.ecocat.biz/vozduh%20trebovania

Воздух http://ru. Wikipedia. Org/wiki/Воздух/

http://docs.cntd.ru/document/1200003608

https://uchim.guru/himiya/soderzhvozduhe.htmlanie-kisloroda-v-

https://vkusnyasha.ru/kids_helth/21852-gipoksiya-prichiny-simptomy-i-posledstviya-dlya-rebenka.html

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ПЛАН КАБИНЕТА БИОЛОГИИ

Учительский стол с доской

Ученический стол 1

Ученический стол 2

Ученический стол 4

Ученический стол 6

Ученический стол 8

Ученический стол 3

Ученический стол 5

Ученический стол 7

- место проведения измерений

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Результаты опыта №1 Изучение динамики изменения содержания углекислого газа в учебном кабинете в течение учебного дня

ПЕРВОЕ ИЗМЕРЕНИЕ Дата: 13.12.2023

ВТОРОЕ ИЗМЕРЕНИЕ Дата: 17.01.2023

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Результаты опыта №2 Изучение влияния изменения содержания углекислого газа в учебном кабинете на частоту дыхания и пульс учащихся 8 класса

Дата измерения 13.01.2023

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОВЕТРИВАНИЮ ПОМЕЩЕНИЙ

Основным действием для создания благоприятного воздуха в классе служит проветривание.

Сквозное проветривание помещений в течение 10—15-минутной перемены снижает содержание углекислоты в 1,5—2 раза, однако ее концентрация не достигает нормы. В связи с этим обязательно проветривание класса в течение урока (во время физкультурной паузы).

Весной и осенью (при температуре воздуха снаружи выше 0°С) рекомендуется постоянно держать открытыми 1—2 фрамуги или форточки. При наружной температуре выше +15 °С надо открывать и окна. В холодное время года проветривание осуществляется с помощью фрамуг. Во время перемены обязательно сквозное проветривание, которое проводится в отсутствие детей. С этой целью одно окно в классе, наиболее удаленное от двери, не заклеивается. Критерием полного газообмена является снижение температуры воздуха после проветривания на 2—4 °С. При этом переохлаждения учащихся не происходит. В течение 7—10 мин урока температура воздуха в помещении восстанавливается. Умеренное напряжение терморегуляции не только допустимо, но и необходимо, так как повышает неспецифическую защиту организма и сопротивляемость инфекциям. Сквозное проветривание рекомендуется также до начала проведения занятий и после их окончания. Оптимальная температура воздуха в классах и кабинетах школы — 18—20 °С, оптимальная влажность — 40—60 %. Во всех учебных помещениях ежедневно должна проводиться влажная уборка.

В общественных зданиях, где находится большое скопление людей, должно быть кондиционирование: в помещении искусственно создаются и автоматически поддерживаются заданные условия температуры, влажности и движения воздуха.