V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Изучение концентрации углекислого газа в воздухе школьных кабинетов, влияние повышенной концентрации на организм человека

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Цеунова  Я.И. 1

---

1МБОУ Новоселовская СОШ№5

Шкаренко  Н.В. 1Казакова  Г.Н. 2

---

1МБОУ Новоселовская СОШ№5

2МБОУ Новоселовская СОШ №5

Работа в формате PDF

336.2 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение
Актуальность темы.

Снижение углекислого газа в атмосфере не представляет опасности для здоровья, повышение же концентрации небезразлично для организма. Эмпирически доказано, что накопление CO₂ в воздухе помещения до 0,07 – 0,1% ведет к быстрому утомлению, снижению работоспособности, ухудшению внимания, памяти, появлению ощущения тяжести, тупой боли в голове, слабости, разбитости, недомоганию. У детей, постоянно находящихся в таких условиях, может развиться малокровие. Кандидат технических наук Мансуров доказывает, что тема актуальна в связи с частым нарушением комфортной концентрации СО₂ в закрытых помещениях, а также в связи с отсутствием в России нормативов на содержание углекислоты. [1] Доктор медицинских наук Борис Ревич считает, что в российских классах трудно дышать еще и из-за пластиковых окон, которые устанавливают при ремонте школ. Комната, закрытая пластиком, превращается в закупоренную камеру, и углекислый газ в таких условиях может превышать нормативы во много раз.

Постановка и формулировка проблемы.

На сегодняшний день сохранение и укрепление здоровья учащихся – одно из приоритетных направлений нашей школы. В связи с тем, что школа переполнена, учебно-воспитательный процесс проходит в осеннее - зимний период, поэтому естественная вентиляция отсутствует, концентрация CO₂ повышена, что приводит к кислородному голоданию. Озеленение кабинетов уменьшит концентрацию CO₂ и увеличит содержание кислорода в воздухе, что благотворно отразится на здоровье учащихся.

Разработанность исследуемой проблемы.

По мнению Горяева с соавтором: «несмотря на целый ряд положительных тенденций, которые регистрируются в состоянии среды обитания граждан нашей страны, сохраняется комплекс проблем, требующих решения в интересах охраны здоровья населения». Проблемы, связанные с загрязнением атмосферного воздуха, ведут к заболеваемости, в том числе и детей[10].

Воздух – это океан из газов, на его дне живут люди, животные и растения. Он необходим для дыхания и фотосинтеза. Сегодня различают постоянные, переменные и случайные составные части воздуха. Наибольшее положительное значение для различных экосистем имеют газообразные вещества, входящие в состав постоянной и переменной составных частей воздуха. Газы постоянной и переменной составных частей воздуха участвуют в основных биогеохимических циклах биосферы. СО₂ является естественной частью атмосферы, его нормальное содержание в воздухе мест, которые населены, обычно составляет 0,03-0,04%. Проведенные учёными исследования[1,2,7,8] показывают, что концентрация СО₂ постепенно растет в атмосферном воздухе Земли, потому что этот газ содержится в промышленных выбросах, выбросах автотранспорта, а не является только продуктом горения и дыхания, По мнению учёных, в последнее столетие его содержание увеличилось примерно на 25% за из-того, что СО₂ является сильным парниковым газом, а это приводит к тому, что климат меняется. Эта проблема сегодня считается одной из серьёзнейших проблем в области охраны окружающей среды[5]. Анализ литературной информации показывает[1,5], что этот газ помещении, в воздухе атмосферы может являться реально опасным для человеческого здоровья, несмотря даже на небольшое количество. Ученые доказали, исследовав влияние концентрации углекислого газа на организм человека, что эта тема в настоящее время имеет актуальность из-за частого нарушения нормальной концентрации СО₂ в закрытых помещениях, а также в связи отсутствия в России нормативов на содержание углекислоты[1,7]. По мнению Гуриной, рекомендации СНиПа, заключающиеся в сквозных проветриваниях в школах, к сожалению, не способны понизить уровень СО₂ в помещениях классов до нормального. Результаты, полученные учёными, свидетельствуют о том, что для того, чтобы самочувствие было хорошим, концентрация СО₂ не должна быть больше 0,1%.

Борис Ревич, являющийся доктором медицинских наук, утверждает, что в классах России трудное дыхание у детей возникает ещё и из-за пластиковых окон, установленных, когда проходил ремонт школы. Сегодня из-за повышенной герметизации помещений жилых и общественных зданий (установка стеклопакетов на окна, двойные двери, плохая работа или отсутствие вентиляции) содержание СО₂ и кислорода в воздушной среде помещений является действительно актуальным показателем качества и безопасности внутренней среды. Закрытая пластиком комната становятся закрытой камерой, и углекислый газ в данных условиях, к сожалению, во много раз превышает нормативы [2]. Кроме этого современный человек большинство своего времени проводит в помещении. По мнению учёных, из-за условий холодного климата Сибири, люди прибывают на улице всего 10 % своего времени, а это очень мало. В школьном помещении уровень СО₂ в классе в течение урока постоянно растёт. За 15 минут школьной перемены при открытом окне концентрация СО₂ падает, но затем снова растёт, а уровень кислорода, к сожалению, почти не изменяется[6]. Учёными в результате исследований доказано, что состоянии покоя один человек в 1 ч потребляет 20-30 л кислорода, выделяет при этом 18-25 л СО₂. Во вдыхаемом человеком воздухе углекислого газа содержится в 100 раз больше, в отличие от чистого атмосферного воздуха[7].

Зависимость количества выделяемого углекислого газа от вида деятельности человека. Таблица1[1].

Анализ литературных источников[6] и исследовательские результаты учёных свидетельствуют о том, что понижение работоспособности, мыслительной деятельности и правда совпадает с повышением процентного содержания СО₂ в атмосферном воздухе. По мере приближения этого показателя к 1 % увеличивается время двигательной реакции, уменьшается точность реакции слежения; при 1,5—2% начинает качественно меняться умственная деятельность человека, нарушаются функции дифференцировки, восприятия, оперативной памяти и распределения внимания. При длительной работе в атмосфере, содержащей 3% СО₂, начинаются реальные расстройства памяти, мышления, тонкой двигательной координации, резко возрастает число описок и ошибок деятельности, начинаются слуховые и зрительные расстройства. Наиболее подвержены негативному влиянию углекислого газа дети, которые находятся в школьных помещениях, особенно если они больны астмой, аллергией, и другими заболеваниями дыхательных путей[3,6,9].

Влияние количества СО₂ в воздухе на организм человека. Таблица 2[6].

Поговорка «необходим как воздух» далеко не случайна, потому что народная мудрость совершенно права. Без пищи человек может прожить 5 недель, без воды – 5 суток, без воздуха – не более 5 минут. Проведены исследования учёными по доказательству того, что без углекислого газа человеческая жизнь невозможна, потому что углекислота формирует системы защиты нашего организма, помогает бороться с физическими и интеллектуальными нагрузками. Следовательно, в определенных дозах (0,03-0,04%) углекислый газ нужен, и даже необходим человеческому организму, так как опосредованно влияет на активность ферментов и скорость почти всех биохимических реакций организма человека[1,6].

Цель работы:

рассмотреть влияние повышенной концентрации углекислого газа на здоровье школьника, выявить в каком кабинете содержание углекислого газа больше и сравнить.

Основные задачи:

проанализировать имеющиеся данные по вопросу содержания CO₂ в воздухе помещения и влияния CO₂ на здоровье человека; провести практическую часть по исследованию CO₂ в воздухе помещений; выяснить, знания учащихся на предмет влияния CO₂ на здоровье человека.

Методы и методики решения основных задач

Проведение социологического опроса среди участников учебно – воспитательного процесса. Подсчет занятости кабинетов школы участниками учебно-воспитательного процесса в течение дня и недели. Определение концентрации СО₂ атмосферного воздуха и кабинетов школы [4].

Исследование проводилось в лаборатории, и кабинетах естественно – научного цикла Новоселовской СОШ№5 с. Новоселова.

Основная часть
Социологический опрос

Данный социологический опрос проводится с целью выяснения информации у учащихся и педагогов школы по вопросу знаний об углекислом газе, его влиянии на организм человека. По результатам социологического опроса выяснили, что большая часть респондентов знают о нахождении углекислого газа в постоянной части воздуха (80%), о нормах СО₂ в воздухе помещений (70%), о влиянии избытка газа на организм человека (45%) , дискомфорт по нехватке воздуха в кабинете ощущали (55%).

Таблица 3 – результаты социологического опроса жителей с. Новоселова

Социологический опрос

Экспериментальная часть

Подсчёт занятости кабинетов школы естественно-научного цикла.

Подсчитывали занятость кабинетов школы участниками учебно-воспитательного процесса в течение дня и недели. Таблица 4.

Диаграмма 1. Занятость кабинетов школы в течение дня и недели

По результатам подсчёта на диаграмме видна динамика занятости кабинетов естественно-научного цикла. Наиболее занят кабинет физики и биологии.

Эксперимент№2. Определение концентрации СО₂ атмосферного воздуха и кабинетов школы[4].

Измеряли концентрацию СО₂ перед входом в школу и следующих кабинетах школы: химия (3-1), биология (3-2), физика (3-3) после 6-7 уроков в течение недели.

Измерения проводились по методу Прохорова. Суть метода заключается в том, что водный раствор нашатырного спирта с фенолфталеином в присутствии диоксида углерода обесцвечивается. Для анализа к 500 мл дистиллированной воды добавляли одну каплю 25%-ного раствора нашатырного спирта и несколько капель раствора фенолфталеина (до появления малинового окрашивания). В пробирку градуированной пипеткой набирали 10 мл указанного раствора. Шприцем (на 50мл) набирали 10 мл атмосферного воздуха и через иглу в резиновой пробке вводили его в пробирку с раствором. Пробирку сильно встряхивали для поглощения оксида углерода (IV) раствором. Затем вновь вводили 10 мл воздуха и жидкость взбалтывали. Так делали до тех пор, пока жидкость не обесцветилась. Учитывали объем введенного воздуха. После этого в пробирку, промытую дистиллированной водой, наливали свежий раствор и проводили аналогичное исследование воздуха кабинетов школы. Содержание оксида углерода (IV) в воздухе кабинетов школы (х%) определяли по формуле:

x=0,04N/N₁

где 0,04%-содержание оксида углерода (IV) в атмосферном воздухе; N-число подач шприцем воздуха открытой атмосферы; N ₁- число подач шприцем воздуха закрытого помещения.

Концентрация углекислого газа в кабинетах школы, выбранных для исследования. Таблица5.

Диаграмма 2. Изменение концентрации СО₂ воздуха в кабинетах школы

На диаграмме видна динамика изменение концентрации СО₂ в кабинетах естественно-научного цикла в течение дня и недели. Содержание углекислого газа в кабинете химии в пределах нормы. В кабинете биологии выше нормы во вторник и пятницу. В кабинете физики в пределах нормы в пятницу и субботу в остальные дни недели выше нормы.

Выводы по экспериментальной части: по результатам подсчёта наиболее высокая проходимость в кабинетах физики и биологии. Анализируя полученные результаты, выявили следующую закономерность: чем больше проходимость кабинета, тем выше концентрация СО₂, независимо от озеленения кабинета.

Заключение

Анализ литературных источников подтверждает, СО₂ является естественной частью атмосферы воздуха, участвует в основных биогеохимических циклах биосферы, нормальное содержание в воздухе составляет 0,03-0,04. Чтобы самочувствие было хорошим, концентрация СО₂ не должна быть больше 0,1%.

По результатам социологического опроса выяснили, что большая часть респондентов знают о нахождении углекислого газа в постоянной части воздуха (80%), о нормах СО₂ в воздухе помещений (70%), о влиянии избытка газа на организм человека (45%) , дискомфорт по нехватке воздуха в кабинете ощущали (55%).

Проведён подсчёт занятости кабинетов естественно-научного цикла участниками учебно-воспитательного процесса. Составлена диаграмма.

Определение и вычисление концентрации углекислого газа атмосферного воздуха и кабинетов химии, биологии и физики. Составлена диаграмма.

Экспериментальными исследованиями гипотеза была подтверждена, так как концентрация углекислого газа оказалась больше в кабинете физики (0,200), в то день, когда проходимость участников учебно-воспитательного процесса была самой высокой(189).

В результате выполнения работы составлены рекомендации по снижению содержания углекислого газа в помещении (приложение 1).

Список литературы

Мансуров Р. Ш., кандидат технических наук, доцент Новосибирского госуд. архит –строит. университета (Сибстрин). Влияние концентрации СО₂ на организм человека/ Р.Ш. Мансуров, М.А. Гурин, Е.В. Рубель// материалы международной науч.- конф., научная публикация (ISBN, РИНЦ), г. Иваново, 2017 г.

Гурина И.В. Безопасный уровень углекислого газа требует ревизии {Текст}/ И.В. Гурина// журнал «Экологический Вестник России», 2008, № 10 http://fs.nashaucheba.ru/docs/270/index-1762981.html (электронный ресурс).

Баулина М.Н. В центре внимания. [Текст]/ М.Н. Баулина // Здоровье школьника.2007, № 4.–с.28. https://yandex.ru/search/?lr=62&msid=1512824007.89525.20943.16438&text (электронный ресурс).

Колчанова Л.В. Инновационный подход к ученическому эксперименту: [Текст] Л.В. Колчанова / Химия в школе. – 2009. – № 5. – с. 55-57.

Обухова А.О. Оценка климатических параметров и содержания

углекислого газа в помещениях. [Текст] / А.О. Обухова, М.Н. Мешалкина // выпускная работа бакалавра, Санкт-Петербург, 2015 г.- с.36.

6. ГОСТ Р ЕН 13779-2007 «Вентиляция в нежилых зданиях.

Технические требования к системам вентиляции и кондиционирования».

7. Губернский Ю.Д. Обоснование допустимого уровня содержания углекислого газа в воздухе помещений, жилых и общественных зданий. [Текст] / Ю.Д. Губернский, Н.В. Калинина, Е.Б. Гапонова, И.М. Банин // Медицина и здравоохранение, Москва 2014.

8. Гольдфельд М.Г. Химия и общество: учеб. пособие / М.Г Гольдфельд; пер. с англ. М.Ю.Гололюбов. – М.: МИР, 1995. 543 с.

9. Пронина Т.Н.Внутришкольная среда и состояние здоровья учащихся младших классов. [Текст] / Т.Н. Пронина, Н.В., Карпович., А.Н. Ганькин., Н.В.Бобок //Медицина и здравоохранение, Минск 2015.

КиберЛенинка: https://cyberleninka.ru/article/n/vnutrishkolnaya-sreda-i-sostoyanie-zdorovya- uchaschihsya-mladshih-klassov

10. Горяев Д.В. Гигиеническая оценка качества атмосферного воздуха и риски для здоровья населения Красноярского края. [Текст] /Д.В.Горяев., И.В.Тихонова // Анализ риска здоровью. – 2016. - №2 с. 76-83.

Приложение 1

Рекомендации по снижению концентрации СО₂ в классной комнате

В помещении, где стоят пластиковые окна, должен быть режим постоянного проветривания.

Необходимо проветривать классную комнату, оптимальное время для проветривания – после второго, четвертого урока (5-10 мин. в зависимости от внешних условий).

Желательно использовать сквозное проветривание, чем открытую фрамугу, но с осторожностью, при полном отсутствии учеников, так как сквозняки могут привести к простудным заболеваниям.

В классной комнате необходимо иметь участников процесса фотосинтеза - зелёные растения. Для нормального поглощения СО₂ растения нужно поливать и чаще опрыскивать.

16