XXV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Противогаз - универсальное средство защиты?

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Мясников И.Е. 1Типушкова А.С. 2

---

1МОУ "СОШ № 44 имени С.Ф. Бароненко", 4 класс

2МОУ "СОШ № 44 имени С. Ф.Бароненко"

Бердникова О.Ю. 1

---

1МОУ "СОШ № 44 имени С.Ф. Бароненко", 4 класс

Работа в формате PDF

1.3 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Летом моя семья побывала в Санкт- Петербурге. Там мы посетили Исаакиевский собор — крупнейший православный храм. Во время экскурсии экскурсовод сообщил сведения, которые меня очень удивили. А именно, при золочении купола Исаакиевского собора, в период с 1838 по 1841 годы, от отравления парами ртути погибло не менее 60 мастеров. При этом экскурсовод уточнила, что мастера использовали прозрачные колпаки со шлангами, подающими воздух. Почему же произошла эта трагедия? Существовали ли в то время средства защиты, которые могли предотвратить эту беду?

Цель: проверить способность фильтрующего противогаза защитить от отравляющих веществ.

Задачи: изучить историю возникновения и развития противогаза;провести социологический опрос учащихся МОУ «СОШ №44» по теме исследования;познакомиться с адсорбционной (поглотительной) способностью активированного угля; провести анализ и оценку полученных данных.

Объект исследования: противогаз.

Предмет исследования: фильтр фильтрующего противогаза.

Гипотеза: мы предполагаем, что противогаз может нас спасти от всех типов отравляющих веществ.

Методы исследования: изучение литературы, анкетирование, лабораторный опыт, наблюдение и сравнение, анализ полученных данных, консультация со специалистами,

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. 1. Что такое «противогаз»

Что такое - «противогаз»? Обратимся к энциклопедиям.

Противога́з — средство индивидуальной защиты органов дыхания, зрения и кожи лица (Википедия).

Противогаз - устройство (прибор) для защиты органов дыхания, глаз и лица человека от отравляющих, радиоактивных веществ, бактериальных средств и др. вредных примесей, находящихся в воздухе в виде паров, газов или аэрозоле. (Большая советская энциклопедия)

1.2 История изобретения противогаза.

12 июня считается днем рождения противогаза. Первые упоминания о средствах защиты органов дыхания от отравляющих веществ появились несколько столетий назад.

В средние века, когда свирепствовала чума, люди, которые помогали больным и лекари, пытались защитить себя с помощью масок с удлиненной носовой частью. Она была похожа на клюв птицы. В этот клюв закладывали специальные травы. Считалось, что воздух очищался, проходя через этот травяной фильтр.

Первый противогаз, похожий на современный, был изобретен американским ученым Льюисом Хаслетом. Еще в 1847 году американский изобретатель предложил средство защиты в форме резиновой маски с войлочным фильтром. Особенностью стала система клапанов, позволявшая разделить потоки вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Вдох осуществлялся через фильтрующую вставку. Небольшая маска крепилась с помощью ремней. Этот прототип респиратора был запатентован под наименованием «Легочный протектор». Устройство хорошо защищало от пыли и других взвешенных частичек в воздухе. Его могли использовать рабочие на производствах, шахтеры, фермеры, которые заготавливали и продавали сено.

В 1912 году в США Гаррет Морган, придумал устройство, которое историки считают первым противогазом современного образца. Изобретатель придумал его для защиты пожарных от ядовитых горючих веществ. Отличительной особенностью изделия была герметичная маска, дополненная шлангом. Он опускался к полу и давал пожарному возможность вдыхать более чистый воздух. Морган оправданно считал, что продукты горения с раскаленным воздухом поднимаются кверху. При этом внизу остается более холодный и чистый воздух. На конце шланга находился фильтрующий войлочный компонент. Это устройство действительно хорошо показало себя во время тушения пожаров и проведения спасательных работ. Оно давало возможность пожарным дольше оставаться в помещениях, заполненных дымом.

ВЫВОД: первоначально защитные средства нужны были в мирных целях, чтобы защитить людей, чья трудовая деятельность предполагает возможное соприкосновение с отравляющими и ядовитыми веществами.

1.3 Противогаз Зелинского-Кумманта

ПРЕДЫСТОРИЯ

На полях сражений Первой мировой войны(1914-1918г) немецкие войска начали применять смертельное химическое оружие. Германия обзавелась снарядами, начиненными отравляющими химическими газами. Это было летальное оружие, от которого никто не мог защититься, — существовавшие на тот момент марлевые повязки и пропитанные капюшоны просто не могли спасти солдат от вдыхания смертоносных соединений.

Фото. Германия впервые применяет смертельный газ.

Согласно документу, атака длилась 5 минут, было выпущено 168 тонн хлора, 15 000 солдат получили отравление, 5000 погибло.

ИНТЕРЕСНЫЙ ФАКТ

Впервые немцы применили химическое оружие против русской армии в 1915 году в сражении при Болимове под Варшавой. Однако потери у нашей армии оказались минимальны. Оказалось, что слезоточивый газ, которым были снаряжены немецкие «черные гранаты» — не мог формировать концентрированные ядовитые пары при низкой температуре. В результате русские солдаты смогли спастись, закрывая дыхательные пути мокрой одеждой и дыша через землю. Отделались они легкой головной болью.

О событиях при Болимове узнал русский химик Николай Зелинский. Когда он услышал о новом оружии немцев, тут же принялся за разработку защитного средства. Изучив доклады выживших солдат, Зелинский пришел к выводу, что лучше всего атаку перенесли те, кто дышал через пористые материалы. Тогда он предложил для защиты дыхательных органов от химикатов использовать дыхательный фильтр на основе активированного древесного угля. Активированный уголь, кстати, изобрел сам Зелинский.

Начались эксперименты. Лабораторию заполнили хлором, а после в нее вошел Зелинский со своим ассистентом — оба дышали через платок с активированным углем. Результат превзошел ожидания — ученый пробыл в отравленной комнате несколько минут и вышел оттуда невредимым. Тем самым он смог подтвердить свою гипотезу о способности угля нейтрализовать смертоносные химические соединения.

УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОТИВОГАЗА ЗЕЛИНСКОГО

После того как активированный уголь доказал свою эффективность в нейтрализации ядовитого газа, встал вопрос о массовом производстве противогазов для защиты русских солдат на фронте. Однако была проблема — сам по себе фильтр хоть и был эффективным, пользоваться им было весьма неудобно. Солдаты элементарно не смогли бы продолжать сражение, если их руки были заняты прикладыванием повязки с углем к лицу.

После недолгих поисков Николай Зелинский совместно с петербургским инженером Эмондом Куммантом разработал резиновую маску, к которой, собственно, и крепился дыхательный фильтр. Так появился первый в мире противогаз, который защищал не только от пыли и насекомых, но и от смертельно опасного химического оружия.

ВЫВОД: своим противогазом Николай Зелинский спас сотни тысяч жизней русских солдат и союзников. Одним изобретением русский химик перевернул ход Первой мировой войны. Вот уже 100 лет во всех армиях мира противогаз остаётся самым надёжным средством защиты от оружия массового поражения.

1.4 «Особенные противогазы»

Противогазы для нужд армии разрабатывались не только для солдат, но и для животных, в частности, лошадей. Конский сухой противогаз фильтрующий — сокращённо КСПФ-1 — был на вооружении Красной Армии во время Второй мировой войны. Сначала фильтрами в конских противогазах были куски ткани, пропитанные специальными растворами, а ко Второй мировой войне для лошадей разработали противогазы с угольным фильтром.

В Советском Союзе пошли еще дальше и разработали специальные противогазы для служебных собак, а также для свиней и коров. Предполагалось, что в случае ядерной войны такие устройства помогут защитить мясных и молочных животных от радиационного заражения и пережить с их помощью последствия бомбардировок. Однако в массовое производство эти изделия не пошли.

1. 5. Классификация противогазов

Противогазы можно классифицировать по: принципу действия; области применения; возрастному назначению.

Классификация по принципу действия: фильтрующие; изолирующие.

Фильтрующий противогаз: вдыхаемый воздух проходит через фильтр, в котором очищается от вредных веществ. Их нельзя назвать универсальными, т.к. фильтры защищают не от всех, а лишь от определенного (или нескольких) типа вредных веществ. Каждый фильтр рассчитан не только на защиту от конкретного вида паров или газов, но и имеет ограничения по времени использования, поэтому фильтры подлежат регулярной замене. Кроме того, аппараты фильтрующего типа не могут использования при наличии в атмосфере менее 17% чистого кислорода, необходимого для дыхания человека.

Изолирующие: вместо фильтра в состав такого рода противогазов входит специальный патрон, в котором выдыхаемый человеком воздух очищается от углекислого газа и воды, и, обогащаясь кислородом, становится вновь пригодным для дыхания. Эти аппараты полностью изолируют органы дыхания от окружающей среды и могут применяться независимо от типа и концентрации отравляющего вещества или содержания кислорода в воздухе.

Классификация по области применения: гражданские (ГП); промышленные (ПП); общевойсковые.

Гражданские: их можно прибрести самостоятельно, а также они выдаются местными органами в случаи возникновения опасной для здоровья ситуации. Цена их вполне доступная. Надежность на среднем уровне. По конструкции не сильно отличаются от военных моделей.

Промышленные: используются сотрудниками и рабочими, чья трудовая деятельность предполагает соприкосновение с опасными веществами или парами. Чаще всего они встраиваются в защитный костюм.

Военные:специализированные модели обладают универсальностью и надежностью. Они являются обязательным элементом стандартного комплекта для экипировки специалистов, состоящих не только на военной службе, но и несущих боевое дежурство в подразделениях чрезвычайного реагирования, таких как МЧС.

Классификация по возрастному назначению: для взрослых;для детей дошкольного и школьного возраста.

В отличие от "взрослой" модели противогаз ПДФ-2Д(Ш) имеет такую герметичную маску, которая обеспечивает минимальное давление на лицо ребенка, что ему возможно находиться в противогазе более длительное время. Коробка противогаза обеспечивает надежную защиту от отравляющих веществ.

Кроме того, учеными придумана для младенцев специальная защитная камера. В нее входит мешок из прорезиненной ткани на разборном металлическом каркасе, который вместе с поддоном образует кроватку-раскладушку. В оболочку камеры вмонтированы два очистительных фильтра, через которые воздух снаружи, очищаясь, проникает внутрь. Для наблюдения за ребенком в оболочке камеры имеется два смотровых окна, а для ухода - рукавицы из прорезиненной ткани. Ребенок помещается в камеру через специальное отверстие, которое герметизируется. Переносится камера с помощью плечевой тесьмы. Непрерывный срок пребывания малыша в камере - до шести часов

Цвет фильтра противогаза указывает на тип защиты, которую он обеспечивает. Так, например, красный цвет — защита от паров ртути и её соединений, фиолетовый цвет— защита от угарного газа, белый – защитаот аэрозолей, отбактерий и вирусов.

ВЫВОД: универсального противогаза, способного защитить от всех видов угроз, не существует. Выбор противогаза должен быть основан на конкретном типе опасности, с которой вы можете столкнуться.

Напожарно-технической выставке в г. Челябинске мы познакомились с противогазами, которые применяются в работе пожарных. Пожарные используют изолирующие противогазы, а именно «дыхательные аппараты со сжатым воздухом» Кроме того, мы увидели модели фильтрующих противогазов. Узнали, что такое «самоспасатель».

1.6 Беседа с руководителем кадетского движения

Для того, чтобы познакомится с устройством фильтрующего противогаза, мы обратились к Иванченко Л.А., руководителю кадетского движения нашей школы.

Леонид Александрович не только рассказал нам об устройстве противогаза, но и научил правильно надевать противогаз.

Если маска повреждена, необходимо открутить фильтр и дышать непосредственно через него.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Проведение опроса (ПРИЛОЖЕНИЕ 5)

Для того, чтобы определить, что наши одноклассники знают о таком средстве защиты, как противогаз, был проведен опрос среди обучающихся 4 а класса. Всего в опросе приняло участие ------ 22 обучающихся.

Наши респонденты назвали следующие средства защиты: противогаз, медицинская маска, респиратор. Большинство опрошенных считают, что противогаз спасёт от всех видов опасности.

2.2 Проведение исследования

2.2.1 Маска, респиратор, противогаз

В ходе опроса наши одноклассники назвали следующие средства защиты: маска, респиратор, противогаз. Проверим, насколько они способны пропускать запахи. Для этого распылим в помещении аэрозольный дезодорант. Наденем средства защиты, сделаем выводы.

Повторим этот опыт в домашних условиях. Для этого накапаем на ватный диск духи. Попробуем уловить запахи через индивидуальные средства защиты: маску, респиратор, противогаз.

ВЫВОД: маски и противоаэрозольные респираторы не способны полностью защитить от запахов. Молекулы запахов очень малы и проникают сквозь фильтрующую ткань.

2.2.2Опыты с активированным углём

В литературе мы узнали, что за очистку воздуха в противогазе отвечает фильтрующе - поглощающая коробка. Коробка состоит из фильтра и наполнителя - шихты. Плотная сетка фильтра задерживает вредные вещества, а шихта - поглощает вредные компоненты воздуха. Главный компонент шихты- активированный уголь. Это вещество содержит огромное количество пор, поэтому оно обладает большой адсорбционной способностью.

Адсорбция – поглощение газов, паров или жидкостей поверхностным слоем твердого тела.

Цель: выявить способность активированного угля адсорбировать (поглощать) газообразные вещества.

Опыт №1 Для проведения опыта понадобятся: таблетки активированного угля, порошок активированного угля, древесный уголь; 3 лучина, 3 плотно закрывающиеся банки.

Ход эксперимента:

1. С помощью весов отмерили и поместили в банки равное количество исследуемых веществ.

2. С помощью горящей лучины наполнили емкость дымом, закрыли крышкой.

3. Зафиксировали результаты адсорбции, занесли данные в таблицу.

ВЫВОД: активированный уголь обладает способностью впитывать в себя газообразные вещества; древесный уголь с этой задачей справился хуже. Использование угля, имеющего более мелкие размеры частиц, т.е. порошка, является причиной более быстрой адсорбции.

Опыт №2

Для проведения опыта понадобятся: таблетки активированного угля, порошок активированного угля, древесный уголь; медная проволока; азотная кислота; спиртовка; 3 пробирки; 3 плотно закрывающиеся банки.

Ход эксперимент:

1. С помощью весов отмерили и поместили в банки равное количество исследуемых веществ.

2. Поместили кусочек медной проволоки в пробирку, добавили азотной кислоты, нагрели пробирку с помощью спиртовки до образования бурого газа (оксида азота).

3. Поместили пробирки в банки, плотно закрыли крышкой.

4. Зафиксировали результаты адсорбции через 7 минут, занесли данные в таблицу.

ВЫВОД: активированный уголь адсорбирует газообразные вещества; древесный уголь с этой задачей не справился.

Опыт №3

Для проведения опыта понадобятся: табл. активированного угля, порошок активированного угля; 3 ватных диска,3 плотно закрывающихся баночки, аммиак (нашатырный спирт – водный 10% раствор гидроксида аммония). Аммиак можно заменить духами или еще каким-нибудь сильно пахнущим веществом.

Ход эксперимента:

На ватные диски капнули по 1-2 капли аммиака и положили их в разные баночки. 2. В банку №1 добавили таблетки активированного, в банку №2 - порошок активированного угля, в банку №3 – ничего не добавили.

3. Закрыли плотно банки и подождали сутки.

4.Открыли банки и аккуратно понюхали. Помните, как правильно нюхать химические вещества. Необходимо помахать над банкой рукой, подгоняя воздух к лицу.

ВЫВОД: в банках с активированным углём запаха нет. Следовательно, активированный уголь поглощает запахи.

РЕКОМЕНДАЦИЯ: в быту – активированный уголь будет хорошо впитывать неприятные запахи в холодильнике, в шкафу.

Цель: выявить способность активированного угля адсорбировать жидкие вещества.

Опыт №4

Для проведения опыта понадобятся: таблетки активированного угля, порошок активированного угля, древесный уголь; марганцовка, лабораторный стакан с водой,3 пробирки, фильтр.

Ход эксперимента:

1. С помощью весов отмерили и поместили в пробирку равное количество исследуемых веществ.

2. .В лабораторном стакане развели слабый раствор марганцовки .

3.В пробирки разлили равное количество раствора марганцовки, энергично потрясли пробирки, дали отстояться.

4.Зафиксировали результаты адсорбции через 1 минуту, занесли данные в таблицу.

ВЫВОД: порошок поглотил частицы красящего вещества лучше, чем таблетки; древесный уголь с этой задачей не справился. Следовательно, активированный уголь адсорбирует жидкие вещества.

Опыт №5 В сети интернет мы нашли опыт с напитком «Кока-кола».

Для проведения опыта понадобятся: 2 табл. активированного угля; 20 мл напитка «Кока-кола», 2 химические пробирки, спиртовка.

Ход эксперимента:

1.Взяли 2 химические пробирки. 2. В каждую пробирку налили по 10 мл напитка «Кока-кола» и поместили по 2 таблетки активированного угля. 3. Пробирку № 2 нагрели в пламени спиртовки. Пробирку № 1 – не нагревали. 4.Зафиксировали результаты через 7 минуту, занесли данные в таблицу .5. После дополнительной фильтрации результат опыта стал более заметен.

ВЫВОД: активированный уголь частично поглотил красители из раствора «Кока-колы» в пробирке без нагревания, т.е. скорость адсорбции при нагревании уменьшается. ОДНАКО, учитель химии Шершикова В.Ю. нам пояснила, что этот опыт нельзя назвать корректным, т.к. в состав «Кока-колы» входят различные вещества, которые могут повлиять на результат.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате исследования мы пришли к следующим выводам:

1. Первоначально защитные средства нужны были в мирных целях, чтобы защитить людей, чья трудовая деятельность предполагает возможное соприкосновение с отравляющими и ядовитыми веществами.

2. Самое первое химическое оружие применила Германия в Первой мировой войне. Тогда же в России появился противогаз Зелинского- Кумманта. Своим противогазом Николай Зелинский спас сотни тысяч жизней русских солдат и союзников.

3. Современные противогазы имеют разные принцип действия, области применения. Следует помнить, что универсального противогаза, способного защитить от всех видов угроз, не существует.

4. В ходе проведения опытов мы доказали, что активированный уголь, который входит в состав фильтра, обладает большой адсорбционной (поглотительной) способностью.

В ходе исследовательской работы наша гипотеза подтвердилась частично. Фильтрующий противогаз способен защитить органы дыхания. Однако универсального противогаза, способного защитить от всех видов угроз, не существует. Выбор противогаза должен быть основан на конкретном типе опасности, с которой вы можете столкнуться.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бондаренко В. А. Обеспечение безопасности при чрезвычайных ситуациях: Учебник / В. А. Бондаренко, С. И. Евтушенко. - Москва: Издательский Центр РИОР, 1998

2. Википедия

3. Всё о противогазах и респираторах. Учебное пособие

4. Интернет-источники:

https://www.osnmedia.ru/1000/istoriya-izobreteniya-ugolnogo-protivogaza-nikolaem-zelinskim-v-1915-godu/)

https://www.rsl.ru/ru/all-news/istoriya-russkogo-protivogaza