XXV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Воздух. Чем мы дышим

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы

Карпова Б.Д. 1

---

1МБОУ СОШ №31

Шиврина Н.А. 1

---

1МБОУ СОШ №31

Работа в формате PDF

3.9 MB

Введение

Хотелось бы верить, что мы дышим чистым воздухом. Тем более, что сложно, так сказать, «на глаз» определить насколько он загрязнен. Ведь воздух прозрачен, то есть мы его просто напросто не видим. Более того, чистый воздух не имеет запаха и вкуса. Если воздушные массы не движутся, относительно нас, то и кожей мы его неспособны почувствовать. По сути, мы всю жизнь проводим в среде, которую практически не ощущаем, а значит и не замечаем. Однако без воздуха жизнь на нашей планете невозможна. А загрязненный воздух может значительно осложнить ее, вызывая различные заболевания.

Особенно актуальна проблема загрязнения атмосферного воздуха стоит в местах скопления большого количества людей. Такими местами являются города. Работа современных заводов, теплоэнергетических предприятий, атомных электростанций, автомобилей негативно отражается на природе. Они выкидывают в атмосферу вредные вещества, которые загрязняют окружающую среду. Поэтому, очень часто люди в городах испытывают нехватку свежего воздуха, что очень опасно для здоровья.

Целью моей работы:

является определение степени загрязнения воздуха, в выбранных местах нашего города и за его чертой.

Задачи исследования:

1. Сформировать у учеников элементарные представление о воздухе, его составе и важности чистого воздуха для всего живого на планете, в том числе человека.

2. Благодаря простейшему эксперименту наглядно продемонстрировать степень загрязнения воздуха в черте города (близь школы, дома) и за его чертой.

3. Описать доступные каждому меры обеспечения себя свежим воздухом и доступными каждому способами улучшения качества воздуха.

Гипотеза:

Воздух, которым мы дышим, не является абсолютно чистым.

Объект исследования:

Воздух в местах наиболее продолжительного моего пребывания в городе Ижевске, а так же воздух за его чертой.

Предмет исследования:

Пробы воздуха и определение степени их загрязнения.

Методы исследования:

Теоретический (изучение литературы), практический (проведение эксперимента).

1. Информационная часть.

   1. Воздух – вездесущий невидимка.

Согласно определению Большой Российской Энциклопедии «Во́здух, смесь газов, образующая атмосферу Земли. Плотность, давление и состав воздуха непрерывно изменяются при увеличении расстояния от земной поверхности. Состав воздуха зависит от времени, места, температуры, влажности, наличия загрязняющих примесей и др.»¹

Воздух бесцветен (прозрачен), он не имеет для нас ни вкуса, ни запаха. По сути, мы можем почувствовать его наличие лишь при движении. Движении самой воздушной массы, которая называется ветром, или при нашем достаточно быстром перемещении в пространстве. Мы можем почувствовать его сопротивление, если, например, будем быстро махать руками или бежать. Очень хорошо он чувствуется, когда открываешь окно едущего на большой скорости автомобиля. И конечно, мы очень быстро почувствуем его нехватку, просто начав задыхаться, например, находясь высоко в горах, где атмосфера более разряженная и в ней меньше содержание кислорода.

Воздух образовался благодаря естественным геологическим и биологическим процессам при эволюции Земли и её атмосферы. Он проникает везде: содержится в почве, растворён в воде океанов, морей и других водоёмов.

Воздух помогает летать птицам, насекомым и самолетам людей. С его помощью мы слышим звуки, способны говорить. Благодаря воздуху, на нашей планете существует жизнь. Стоит ему исчезнуть, как вода по всей Земле вскипит и полностью испарится в безвоздушное пространство, а жесткое излучение Солнца выжжет любые признаки жизни. Спустя непродолжительное время, наша планета, лишенная воздушной оболочки, превратится в безжизненный космический кусок камня, подобный Луне (Приложение 1).

1. 2. Состав воздуха.

Как уже говорилось выше, воздух неоднороден – по сути, он смесь различных газов. Первое доказательство этого было получено в 1775 году французским ученым-химиком А.Л. де Луавазье (рис. 1)

Рис.1. А.Л. де Луавазье

И хотя, в то время, невозможно было определить точный состав воздуха, открытие того факта, что он не однороден, послужило началом поиска других составляющих.

Сегодня известно, что воздух состоит из трех основных компонентов (рис.2)

Азот – 78%, Кислород – 21%, и 1% все остальные газы, такие как углекислый газ, инертные газа (аргон, неон и др) и в том числе водяной пар.

Вся эта смесь и называется воздухом и является газовой атмосферой планеты Земля.

Помимо газовой составляющей в воздухе постоянно присутствуют капли жидкостей, твердые неорганические и органические частицы. Жидкость в основном представлена водяным паром. Твердые частицы это пыль и зола от извержения вулканов и выгорания лесных массивов. Органические частицы представлены пыльцой, вирусами и бактериями. Количество содержащихся в воздухе водяных паров и частиц постоянно меняется по высоте от поверхности земли, климатических условий, а так же близости источника загрязнения. Наибольшее количество вулканической пыли будет вблизи извергающегося вулкана, а промышленных выбросов вблизи работающего предприятия. При неблагоприятных погодных условиях вблизи промышленных зон и в крупных городах может возникать смог – опасное для здоровья людей сильное местное повышение запылённости и загрязнённости воздуха.

1. 3. Воздух – это жизнь.

Все живое на нашей планете дышит. Лишь редкие бактерии, обитающие в самых нижних слоях почвы и на дне океанов, не нуждаются в воздухе для поддержания жизни. Простейшие, растения, черви, насекомые, рыбы, птицы и животные не могут существовать без воздуха.

Тот же человек, мы с вами, без еды может прожить до трех месяцев, без воды до 10 дней, а в случаи отсутствия воздуха, редкий тренированный спортсмен сможет продержаться более 10 мин.

Подводные обитатели приспособились получать растворенный в воде кислород, пропуская ее поток через специальный орган дыхания – жабры. У насекомых нет специального органа для получения кислорода из воздуха. Вместо этого все их тело пронизано мельчайшими полыми трубочками (трахеями) через которые воздух свободно циркулирует отдавая кислород клеткам тканей, взамен выводя из тела углекислый газ (рис.3).

Рис.3. Схема дыхательной системы насекомых.

У растений процесс дыхания двоякий. С одной стороны, это фотосинтез, когда растение поглощает углекислый газ и воду, при этом в его специальных зеленых клетках синтезируются органические вещества и выделяет кислород, как побочный продукт, обратно в атмосферу (рис.4).

Рис.4. Процесс фотосинтеза.

А с другой стороны, растенияиспользуют кислород для окисления органических соединений, высвобождая энергию, необходимую для их жизнедеятельности. В ходе дыхания, выделяется углекислый газ и вода, а освобождаемая энергия используется для роста, развития и адаптации растений к окружающей среде. Дыхание происходит у растений круглые сутки — и на свету, и в темноте. Если дыхание прекращается, растение гибнет.

Мы тоже, как и все животные на Земле дышим воздухом. При вдохе, в наших легких кровь насыщается необходимым для жизни кислородом, а при выдохе из организма выводится вредный для нас углекислый газ. Неважно чем человек занят: спит, занимается спортом, учится или «бьет баклуши» - дыхание никогда не прекращается. Для дыхания человеку в среднем нужно около 20 килограммов воздуха в сутки. Очень важно, чтобы воздух был чистым, лишенным химических загрязнений и вредных твердых частиц.

1. 4. Основные загрязнители воздуха и их влияние на здоровье.

Источники загрязнения воздуха можно разделить на две основные группы – естественные (природные) и искусственные (антропогенные).

Естественными (природными) источники загрязнения воздуха являются природные процессы. Это извержение вулканов, лесные и степные пожары, поднятая ветром пыль, сезонное заполнение воздуха пыльцой растений, а так же присутствующие в воздухе бактерии и вирусы, способные вызвать различные заболевания.²

Искусственные (антропогенные) причины загрязнения воздуха связаны с деятельность человека. К ним относятся выбросы промышленных и аграрных предприятий, транспорта, тепловых электростанций и выделения в местах захоронения отходов (Приложение 2).

Основными загрязняющими веществами, которые наиболее негативно влияют на окружающую нас среду и непосредственно здоровье человека являются: угарный газ, диоксид серы, тяжелые металлы, углеводороды.

Эти вещества вызывают такие заболевания, как бронхит, астма, атеросклероз, инсульты и рак легких. По данным Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) грязный воздух вышел на первое место среди причин сокращения продолжительности жизни.

Наиболее актуально определение степени загрязнения воздуха в местах нашего продолжительного пребывания. Это дом, школа, различные кружки и секции, а так же места где мы чаще гуляем.

По этому целью своей работы я выбрала экспериментальное определение степени загрязнения воздуха в местах моего наиболее продолжительного пребывания в течении дня. А так же, как эталон чистоты воздуха взятие пробы вдали от мест его загрязнения.

2. Практическая работа.

   1. Оценка загрязнения воздуха экспериментальным методом.

Наиболее доступный метод определения загрязнения воздуха, это исследование снега. Так как снег это замерзшая вода, кристаллики которой выпадают зимой из воздуха в виде твердых осадков и образуют снежный покров, его загрязнение происходит в два этапа. Во-первых, это загрязнение снежинок во время их образования в облаке и выпадения на местность. Во-вторых, это загрязнение уже выпавшего снега в результате сухого выпадения загрязняющих веществ из атмосферы.

Чтобы подтвердить или опровергнуть гипотезу: «Воздух, которым мы дышим, не является абсолютно чистым», мы взяли пробы снега в четырех местах города. Для этого я использовала пластиковые стаканчики, на которых указывала место взятия пробы, а так же номер пробы по порядку.

Первые три пластиковых стаканчика были наполнены снегом из мест моего наиболее длительного пребывания в течении дня.

Проба №1 близь ул. Промышленной, где находится Школа искусств №9. Приложение 3.

Проба №2 двор моей школы №31, где я прохожу обучение. Приложение 4.

Проба №3 взята во дворе моего дома. Приложение 5.

Четвертую пробу было решено взять за чертой города Ижевска, вдали от искусственных источников загрязнения. Для этого был выбран примечательный ориентир – «Памятник лосю», который расположен на отметке 7 км. Чтобы исключить загрязнение от автотранспортного шоссе, мы углубились примерно на километр в сторону Ижевского пруда, где в глубине леса мною была взята проба №4. Приложение 6.

Пробирки с пробами снега были оставлены на подоконнике в ожидании, когда снег растает. Приложение 7.

После того, как снег в каждом стаканчике превратился в воду, на его дно был опущен ватный диск. Приложение 8. Пробы были перемещены ближе к батарее для выпаривания воды из стаканчиков. Таким образом, в процессе естественного испарения, на поверхности ватных дисков остались не только те твердые загрязняющие вещества, которые выпали в осадок, но и растворенные в воде, например, соли тяжелых металлов. Приложение 9.

Для визуального сравнения степени загрязнения, каждый ватный диск был помещен в отдельный прозрачный герметичный пакет и закреплен на белом листе картона. Приложение 10. Вы как и я видите очевидную разницу в степени окрашивания ватных дисков. Наиболее темным, а значит с наибольшим количеством загрязняющих веществ, является диск из пробы №1 взятой близь ул. Промышленной. Основными источниками для загрязнения воздуха в этом месте, являются автотранспорт, а так же расположенное рядом промышленное предприятие «Ижевский механический завод». Ватные диски №2 и №3 загрязнены уже меньше, но все равно это загрязнение видно даже невооруженным взглядом. Они практически не отличаются друг от друга. Связано это с тем что моя школа и дом, в котором я живу, находятся недалеко друг от друга. В этих пробах проявился, скорее всего общий уровень загрязнения воздуха в нашем городе, так как рядом с моим домом нет крупных автомагистралей или промышленных предприятий.

Наиболее чистым оказался ватный диск из пробы №4. Ожидаемо снег за чертой города, вдали от искусственных источников загрязнения, а значит и воздух в этом месте меньше всего загрязнены вредными веществами.

Исходя из проведенного эксперимента, можно подтвердить выдвинутую мной гипотезу. К сожалению, воздух которым мы дышим, действительно не является абсолютно чистым.

3. Заключение. Выводы и предложения.

Воздух неотъемлемая часть и фундамент существования всего живого на планете Земля.

Благодаря проведенному исследованию я выполнила поставленные перед собой цели:

- расширила свои знания о составе воздуха. Узнала, что он не однороден, а состоит из смеси газов;

- выяснила его первостепенное значение для жизни абсолютно всех живых существ на нашей планете.

- узнала о видах загрязнения воздуха (естественных и искусственных), а так же о их негативном влиянии на окружающую нас среду в целом и здоровье человека, в частности.

С помощью поставленного эксперимента, я подтвердила выдвинутую гипотезу о том, что воздух, которым я дышу в месте моей учебы и проживания, не является абсолютно чистым, а загрязнен вредными веществами. И то, что за чертой города, воздух гораздо чище.

Какие же можно сделать выводы? Основной заключается в том, что чистый воздух, наряду с водой и пищей, - это основной ресурс для нормальной жизни человека. И, к сожалению, с каждым годом его качество из-за увеличения антропогенного загрязнения, становится хуже. Это негативно влияет не только на здоровье человека, но и на всю окружающую нас природу.

Каждый из нас в силах обеспечить себя более свежим и чистым воздухом. Для этого нужно больше времени проводить на природе, вдали от города или совершать прогулки в парках. Чаще проветривать свою комнату. Увеличить количество домашних растений. Установить в своей комнате увлажнитель воздуха.

А чтобы воздух стал чуточку чище на всей планете посадить во дворе своего дома дерево. Ведь деревья основные источники кислорода в воздухе, а так же поглотители углекислого газа и других вредных веществ.

Сделаем мир чуточку чище вместе!

Список литературы.

1. Сайт Большая Русская Энциклопедия https://bigenc.ru/c/vozdukh-f92f9e

2. «Основные сведения о загрязнении воздуха». Сайт https://wika.tutoronline.ru/biologiya-prirodovedenie/class/11/osnovnye-svedeniya-o-zagryaznenii-vozduha

3. Мар. Е.П., «Воздух, которым мы дышим», М., «Детская литература», 1972 г.

4. Дорохов А.А., «Легкий, тяжелый, жидкий» М., «Детская литература», 1987 г

Приложение 1.

Приложение 2.

Приложение 3.

Приложение 4.

Приложение 5.

Приложение 6.

Приложение 7.

Приложение 8.

Приложение 9.

Приложение 10.