VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Пыль и всё о ней
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
На каникулах мы всей семьей собрались на отдых в другую страну. Перед отъездом мы тщательно убрались в нашей квартире, плотно закрыли все окна, двери и уехали на две недели в отпуск. Какого же было моё удивление, когда мы приехали: везде была пыль! На мебели, полу, подоконниках… Конечно же я сразу заинтересовалась этим явлением и для меня было важно изучить данный вопрос: откуда появляется пыль, из чего она состоит и как влияет на наше здоровье?
Тема исследовательской работы: «Пыль и всё о ней».
Цель исследования: изучить по литературным источникам влияние пыли на человека и его здоровье, провести эксперимент по количественной и качественной оценке пыли из жилища человека и разработать рекомендации по снижению ее содержания в домашних условиях.
Предмет исследования: пыль и ее происхождение
Задачи исследования:
проанализировать литературу по данной проблеме;
выяснить влияние пыли на организм человека;
экспериментально оценить пыль в жилище человека;
предложить рекомендации по возможному уменьшению содержания пыли в домашних помещениях.
Методы исследования: анализ литературы, наблюдение, эксперимент, микроскопирование, математическая обработка и анализ результатов.
Гипотеза: пыль состоит только из живых микроорганизмов и негативно влияет на человека.
Глава 1. Пыль и экологические риски, связанные с ней
Что такое пыль и из чего она состоит
Пыль — это твердые частицы размером от 10 до 0,01 микрона. Пылинки размером менее 10 мкм постоянно плавают в воздухе, частицы от 10 до 50 мкм оседают постепенно, а более крупные — осаждаются практически сразу [7].
Источники пыли (Приложение 1):
Почва. Именно из почвы появляется пыль, она под воздействием ветра поднимается и разносится повсюду;
Сжигание угля, дерева, нефти, и другого топлива;
Лесные пожары тоже создают огромное количество пыли, которая оседает на земле;
Вулканы. Один из самых главных источников пыли. Даже если он не активен, он способен выделять дым, а из дыма как раз и появляется пыль;
Моря и океаны. Частички воды поднимаются в воздух, затем вода испаряется и остаются частички соли, которые в дальнейшем ветром разносятся по всей поверхности земли;
Пустыни. Именно из-за пустыни Сахара на Америку и близ лежащие страны оседает больше двухсот миллионов тон пыли в год.
Человеческая кожа. Преимущественно из ее частичек состоит знакомая всем домохозяйкам домашняя пыль.
Домашняя пыль может содержать шерсть и перхоть домашних животных, фрагменты перьев, частицы насекомых, волос и кожи человека, споры плесневых грибов, нейлон, стекловолокно, песок, частицы тканей и бумаги, мельчайшие фрагменты материалов, из которых сделаны стены, мебель и предметы обихода. Но основную — до 80% — и наиболее вредоносную часть домашней пыли составляют микроскопические пылевые клещи. Они обосновались в жилищах человека давно, попали в них с пухом и пером птиц, а некоторые виды — с продуктами сельского хозяйствах [9].
Домашний клещ не кусается и сам по себе не опасен для человека, проблему представляют отходы его естественной жизнедеятельности, которые нередко вызывают сильнейшую аллергию. Каждый клещ ежедневно выделяет около 20 частичек экскрементов.
Пылинки способны поглощать на своей поверхности любые вещества, в том числе и вредные, поэтому в домашней пыли можно найти практически половину таблицы Менделеева и более 100 органических соединений [6]. Кроме вредных примесей, на пылинках полно бактерий (они не перемещаются в воздухе свободно, а путешествуют на пылевых частицах). Один наперсток домашней пыли содержит пять миллионов микробов [8].
После гибели микроорганизмов высвобождаются бактериальные эндотоксины (для бактерий это нормальные продукты метаболизма, а для людей и других крупных животных они ядовиты), которые также могут вызывать аллергию. За сутки житель столицы «пропускает» через свои легкие до шести миллиардов пылинок, которые уместились бы в двух столовых ложках
Экологические риски влияния пыли на организм человека
Пыль содержит немало токсинов и тяжелых металлов, и, вдыхая бытовую пыль, мы постоянно поддерживаем состояние интоксикации. Домашняя пыль — это еще целая коллекция аллергенов. Попадая в верхние дыхательные пути и легкие людей, пыльца растений и останки пылевых клещей способны вызвать раздражение и аллергию. Причем во многих случаях очень трудно установить, какой именно аллерген вызвал заболевание. Основная проблема состоит в том, что при дыхании пыль попадает к нам в организм вместе с вдыхаемым воздухом. Чaстички пыли, пoпaв в лёгкиe, нaчинaют рaзрyшaть их изнyтри, нaнoся yщeрб нaшим aльвeoлaм и рyшa пeрвyю зaщитнyю линию иммyнитeтa. Тeпeрь для рaзличных инфeкций и aллeргeнoв нe прeдстaвляeт трyдa прoникнyть внyтрь нaшeгo тeлa и рaзвязaть тaм вoйнy с нaшими иммyнными клeткaми [1].
Aллeргия нa пыль дaст o сeбe знaть пo слeдyющим признaкaм:
— y вaс нaчнётся чихaньe;
— пoявится нaсмoрк;
— глaзa нaчинaют слeзиться.
Поэтому некоторые специалисты советуют бороться с аллергией прежде всего методом создания гипоаллергенной среды.
Аллергикам рекомендуется убирать из своих домов мягкие игрушки, ковры, шерстяные предметы, мебель с тканевой обивкой заменять на кожаную, не заводить домашних животных, вместо набивных штор устанавливать гладкие жалюзи, и так далее.
В домашней пыли обитает много живых существ. И в первую очередь — клещи-сапрофиты. Они очень малы —до 0,5 мм. Известно о существовании 150 видов этих клещей. Эти казалось бы безвредные существа, которые питаются отмершими частичками кожи и живут всего 2 месяца, ни не кусаются, не паразитируют на людях и ведут скучную жизнь, понемногу перерабатывая органические составляющие пыли, способны серьезно навредить здоровью. В 1 грамме домашней пыли их около 500 штук, а обычная кровать — родной дом для 2 миллионов таких клещей. Проблема в том, что отходы их жизнедеятельности состоят из гуанина, который может провоцировать аллергический насморк, конъюнктивит и даже астму [2].
Но вред пыли сводится не только к аллергиям. Отдельно стоит отметить пыль, кoтoрaя oбрaзyeтся в хoдe рaспaдa искyсствeнных вeщeств и мaтeриaлoв: пoрoлoнoв, минeрaльнoй вaты (yтeплитeля), oбoeв с клeeм, синтeтичeских oбивoк мeбeли, кoврoв и пaлaсoм и тaк дaлee. Тaкaя пыль мoжeт сoдeржaть тoксичeскиe вeщeствa, кoтoрыe бyдyт нaкaпливaться в вaшeй квaртирe [5]. К примeрy, этo мoгyт быть рaзличныe сoeдинeния свинцa, a тaкжe, eсли вы трaвитe крыс и тaрaкaнoв, пeстициды. Тaкжe срeди пыли любят жить пылeвыe клeщи, кoтoрыe спoсoбны вызвaть aллeргию, a инoгдa дaжe и aстмy!
Кaждoднeвнoe вдыхaниe бoльших кoнцeнтрaций пыли, бyдeт вызывaть зaбoлeвaния систeмы дыхaния. Eсли нe прeдпринимaть никaких кoнтрмeр прoтив пoявлeния пыли, тo y человека мoгyт рaзвиться хрoничeскиe бoлeзни пoлoсти нoсa и глoтки, брoнхиты и тaк дaлee, a тaкжe мoгyт нaчaться вoспaлитeльныe рeaкции, бoли в гoлoвe, пoвысится стeпeнь рaздрaжeния слизистoй oбoлoчки зритeльнoй систeмы.
Пыль в кoмнaтe oсeдaет нa eдe и нaпиткaх, которые человек yпoтрeбляeт, тaким oбрaзoм oнa спoсoбствует рaспрoстрaнeнию инфeкций. В прoизвoдствeнных пoмeшeниях пыль являeтся фaктoрoм рискa и нa тaких прoизвoдствaх положены надбавки зa потерю здoрoвья (yгoльнaя прoмышлeннoсть, типoгрaфскoe дeлo и тaк дaлee) [5] .
Eсли при рaзвитии прoмышлeннoсти прeнeбрeгaть мнeниeм экoлoгoв, тo этo бyдeт скaзывaться нa здoрoвьe прoмышлeнных гoрoдoв и стрaны в цeлoм. Во мнoгих гoрoдaх-миллиoнникaх часто наблюдается смoг (смесь дыма, пыли и тумана). Бoрьбa сo смoгoм является oснoвой экoлoгичeскoй бeзoпaснoсти.
Смог вызывает следующие последствия:
Увеличение «парникового» эффекта. Так как человечество сжигает все больше и больше топлива, то в атмосфере становится огромной концентрация таких веществ как метан, фреоны, оксид азота. «Парниковый» эффект угрожает значительным увеличением температуры воздуха на планете, что приведет к глобальному потеплению.
Нарушается озоновый слой. Истощение озонового слоя приводит к опасности сильного ультрафиолетового излучения, и как следствие разрушение большинства органических молекул, что в свою очередь губительно для всего живого.
Выпадение кислотных осадков. Кислотный дождь - это осадки, насыщенные оксидами серы, оксидами азота, хлороводородом и пр. Такой дождь ведет к гибели растений и закислению водоемов, гибели многих организмов [11]. Распределение загрязнений в воздухе в большой степени зависит от погодных и климатических явлений. Например, ветер увеличивает скорость рассеяния и перемешивания, выносит загрязнения в верхние слои атмосферы [10].
Ежегодно умирают несколько тысяч людей из-за действия на них загрязненного воздуха. Длительный контакт с таким воздухом приводит к росту заболеваемости и смертности людей. Особенно сильно подвержены действию смога дети и пожилые люди [9]. Поэтому медики не рекомендуют астматикам, аллергикам, пожилым людям, и людям, страдающим сердечно – сосудистыми заболеваниями, младенцам находиться в местах, где часто бывает смог. Всем остальным они советуют во время жары и смога выходить на улицу в масках и всегда при себе иметь успокоительные и расслабляющие медикаментозные средства, так как смог может ухудшить состояние человека вплоть до летального исхода [12].
Глава 2. Экспериментальное исследование пыли в жилище
2.1. Методы исследования
- Весовой метод
Основным методом оценки запыленности воздуха промышленных предприятий является весовой метод, он основан на принципе получения привеса, получающегося при протягивании через фильтр определенного объема исследуемого воздуха в установке типа пылесоса. В качестве фильтров применяют искусственную ткань. Весовое содержание пыли дает представление о количестве пыли в единице объема воздуха.
Фильтр взвешивают на аналитических весах с точностью 0, 1—0,05 мг, после чего вставляют в патрон, который укрепляют в штатив и соединяют резиновыми трубками последовательно с реометром и пылесосом. Включают пылесос и устанавливают по реометру необходимый расход воздуха с помощью зажима, находящегося на резиновом шланге перед пылесосом.
После протягивания через фильтр определенного объема воздуха фильтр взвешивают. Разница в весе фильтра до и после протягивания через него запыленного воздуха характеризует содержание пыли в объеме протянутого воздуха. Представление о содержании пыли в исследуемом воздухе дает пересчет на единицу объема (м3) воздуха и сравнение с допустимой нормой. Для получения более точного результата в каждой точке помещения отбирают не менее двух проб [4].
- Микроскопирование пыли
Между тем для более полной гигиенической оценки пыли, особенно при наличии в воздухе большого процента очень мелких частиц, необходимо, наряду с весовым содержанием пыли, знать также размер частиц, а в ряде случаев и количество пылинок в единице объема воздуха. Размер пылевых частиц и их количество определяют наблюдением и просчетом, пользуясь медицинским или биологическим микроскопом.
Так как в домашних условиях мы не можем таким методом исследовать пыль, я решила применить другой весовой метод.
2.2. Проведенные эксперименты по изучению
домашней пыли
2.2.1. Определение количества оседаемой пыли
Цель работы: Определить сколько грамм пыли собирается на 1 м2 в моей комнате за 5 дней.
Оборудование: пылесос с чистой чашей для сбора пыли, весы, рулетка.
Методика:
Измерить рулеткой определенную территорию в помещении.
В моем случае - территория в моей комнате 3м2.
Не пылесосить ради эксперимента в комнате 5 дней.
Тщательно пропылесосить данную территорию.
Взвесить пакет без пыли.
Из чашки пылесоса переложить пыль во взвешенный пакет. Взвесить.
Разность веса делим на площадь исследуемой территории (3м2)
Результат: В моем случае получилось 1,8 г пыли на 1 м2 за 5 дней.
Выводы: Исследовав, в каком количестве образуется пыль в доме, я пришла к выводу, что нужно постоянно бороться с ней, делать ежедневную влажную уборку.
Определение качества оседаемой пыли с помощью микроскопии
Между тем для более полной гигиенической оценки пыли, особенно при наличии в воздухе большого процента очень мелких частиц, необходимо, наряду с весовым содержанием пыли, знать также размер частиц, а в ряде случаев и количество пылинок в единице объема воздуха. Размер пылевых частиц и их количество определяют наблюдением и просчетом, пользуясь медицинским или биологическим микроскопом.
Домашнюю пыль я решила собрать в стерильный контейнер и посмотреть пыль под микроскопом.
Цель работы: Выяснить, что собой представляет домашняя пыль, размеры частиц. Сделать фотографии для презентации исследовательской работы.
Оборудование: микроскоп, предметное стекло, покровное стекло,
исследуемый материал (домашняя пыль).
Методика:
Подготовить микроскоп к работе, отрегулировать свет.
На предметное стекло поместить исследуемый материал, сверху закрыть предметным стеклом.
Рассмотреть и исследовать пыль под увеличением.
Фотографирование пыли в увеличенном виде (Приложение 2).
Результат: Пыль, осевшая в моей квартире и собранная мною для исследования, состояла из большого числа волокнистых и округлых частиц. Из литературы известно, что обыкновенная домашняя пыль состоит из самых разных веществ, как органического, так и неорганического происхождения: мелкие крошки, волоски, волокна бумаги и ткани, пыльца растений, грибки и плесень, останки и продукты жизнедеятельности крохотных пылевых клещей-сапрофитов, размером 0,1-0,5 мм – все это домашняя пыль. Мне не удалось разглядеть в ней клещей или других живых организмов. По-видимому, увеличения микроскопа было недостаточно, либо природа пылевых частиц не подходила для их обитания. Этот вопрос я планирую изучить в дальнейшем, используя пыль, собранную в разных частях дома, в том числе с постельных принадлежностей, где, вероятно и скапливается большинство клещей, использующих в качестве пищи частички кожи человека.
Глава 3. Есть ли у пыли какие-то плюсы?
Несмотря на все вышесказанное, у пыли есть свои маленькие плюсы.
- Каждый год тонны пыли из пустыни Сахара пересекают Атлантический океан, принося с собой фосфор и другие удобрения, жизненно необходимые для истощенных почв тропических лесов бассейна Амазонки.
-Аэрокосмический спутник НАСА Калипсо при помощи лазерной установки для определения загрязненности воздуха c 2007 по 2013 годы собирал данные о переносе песчаной пыли, совершающей трансатлантическое путешествие на расстояние более двух с половиной тысяч километров, от африканской пустыни Сахара до тропических лесов Южной Америки. Ученым впервые удалось точно определить, что ежегодно ветер переносит через Атлантику более 182 млн тонн пыли, 27 млн тонн из которой удобряет тропические леса Амазонки, благодаря содержанию в ней 22 тыс. тонн фосфора[13].
- Пустыня Сахара — вторая по величине пустыня мира (после Антарктиды) и самая большая жаркая пустыня планеты. Простираясь на 1600 км в ширину и около 5000 км в длину с востока на запад, она охватывает почти все части Северной Африки от Красного моря до побережья Атлантического океана. Рельеф довольно разнообразен, но в целом она представляет собой плоскогорье, лежащее на высоте 400–500 м над уровнем моря. Часть территории пустыни занимают песчаные дюны, которые достигают высоты 180 метров [3].
- Тропические леса Амазонки представляют собой густую массу влажной зеленой растительности джунглей на северо-востоке южноамериканского континента. Сильные порывы ветра над Сахарой поднимают в воздух огромные облака песчаной пыли, которые простираются между континентами и связывают вместе пустыни и джунгли.
- Используя данные спутника, ученые построили трехмерную модель, наглядно демонстрирующую, каким образом осуществляется ежегодный перенос песчаной пыли через Атлантику.
- Команда ученых оценила содержание фосфора в пыли Сахары. Для этого они изучали образцы песка, собранные в Африке, во впадине Боделе в Чаде, где на месте высохшего озера находятся залежи фосфора. Эти исследования позволили подсчитать точное количество фосфора, ценного удобрения, оседающего в бассейне Амазонки [3].
- Руководитель исследовательской группы специалистов Научного Междисциплинарного центра изучения земной системы, Центра космических полетов НАСА и Университета штата Мэриленд, профессор Хунбинь Ю отметил, что пыль имеет огромное значение для климата по многим параметрам. По его словам, пыль, естественный компонент планеты Земля влияет на климат и в то же время климат влияет на пыль. "Мы постарались ответить на два ключевых вопроса: какие объемы этой пыли переносятся ежегодно и как соотносятся между собой климатические показатели и эта пыль?" — объяснил ученый [13].
- Результаты исследования, полученные благодаря данным со спутника Калипсо, были опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.
Выводы:
По литературным данным, пыль негативно влияет на здоровье человека, вызывает аллергические реакции, заболевания дыхательных путей, иногда приводит в общей интоксикации.
Человеку следует избегать контакта с пылью, в случае невозможности этого использовать защитные маски, задерживающие пыль. На предприятиях тех отраслей, где пылевые загрязнения неизбежны, следует установит особый режим работы для сотрудников и строго следить за их здоровьем. В домашних условиях проводить влажную уборку ежедневно.
В условиях домашнего эксперимента удалось рассчитать количество оседаемой пыли за определенное время. В моем случае получилось 1,8 г пыли на 1 м2 за 5 дней.
Пыль, осевшая в моей квартире и собранная мною для исследования, состояла из большого числа волокнистых и округлых частиц. Мне не удалось разглядеть в ней клещей или других живых организмов. По-видимому, увеличения микроскопа было недостаточно, либо природа пылевых частиц не подходила для их обитания. Этот вопрос я планирую изучить в дальнейшем, используя пыль, собранную в разных частях дома, в том числе с постельных принадлежностей, где, вероятно и скапливается большинство клещей, использующих в качестве пищи частички кожи человека.
Изучая пыль, человек может открывать тайны вселенной.
Рекомендации по уменьшению содержания пыли в помещении
- К сожалению, ничего лучше влажной тряпки еще не придумано. Ежедневные влажные уборки помогают справиться с пылью лучше всего. Единственный вариант, который сейчас предлагают химики, использовать специальные чистящие средства, которые не позволяют пыли осаживаться на поверхности. Но в таком случае, по-моему мнению, она будет парить в воздухе, что не менее, а может и более опасно для здоровья, так как основной вред от пыли для здоровья человека – это проникновение в дыхательные пути.
- Лучшая борьба с пылью - предупредить ее появление. Чем больше мягких игрушек и книг расставлено в открытых шкафах, тем больше все это будет собирать пыль. Следует прятать коллекции сувениров за стеклом, а книги - в закрытые шкафы.
- Не следует держать слишком много текстильных "пылесборников". Всевозможные шторы, занавески, ковры, покрывала и подушки на диванах вбирают огромное количество пыли. Нужно стараться как можно чаще стирать все эти вещи. Не меньше пыли собирается и на люстрах со сложной конструкцией. А часто мыть их мы ленимся из-за труднодоступности.
- Живые растения освежают воздух в доме. Их нужно опрыскивать - значит, у вас будет и хорошая влажность. Не заводите искусственных цветов - на них пыли будет только больше.
- Постарайтесь уделять борьбе с пылью 5 минут каждый день. Это не слишком много и позволит регулярно поддерживать чистоту.
- Правильно ухаживайте за техникой - вовремя меняйте мешки у пылесоса, чистящие фильтры у кондиционеров, очищайте увлажнители воздуха согласно инструкции.
- Расчесывайте волосы только в ванной комнате. Ведь длинные волосы, разбросанные во всей квартире, собирают на себе еще больше пыли.
Заключение
В результате исследовательской работы было определено, из чего состоит пыль, доказано отрицательное влияние на здоровье человека, так как пыль является средой обитания и размножения патогенных микроорганизмов.
Для самозащиты и во избежание эпидемий и вспышек заболеваний необходимо соблюдать санитарно-гигиенические требования к содержанию помещения. Постоянно проводить сухую и влажную уборку помещения, проветривать его.
Но кроме негативных последствий было выявлено, что в мировом пространстве пыль играет и положительную роль, принося с собой и обогащая истощенные земли минеральными удобрениями.
Моя Гипотеза, что пыль состоит только из живых микроорганизмов и имеет только негативное значение для человечества, не подтвердилась, я оказалась неправа.
Но несмотря на это, я узнала много нового про пыль, про ее влияние на организм и про положительное воздействие на земли в мировом масштабе!
Литература
Аллергия на домашнюю пыль [Электронный ресурс] Доступен: http://rainbow-center.ru/art/domashnejaja_pyl/vred_domashnejj_pyli.html
Аллергия на пыль [Электронный ресурс] Доступен: http://www.krasotaimedicina.ru/diseases/allergic/dust-allergy
Богатая фосфором пыль из пустыни Сахара обеспечивает плодородность почв Амазонии [Электронный ресурс] Доступен: https:// onznews.wdcb.ru/news16/info_160420.html
Весовой метод определения пыли [Электронный ресурс] Доступен: www.nlr.ru
Влияние пыли на здоровье человека [Электронный ресурс] Доступен: http://ozdorovey.ru/be-healthy/vliyanie-pyli-na-zdorove-cheloveka Из чего состоит домашняя пыль? [Электронный ресурс] Доступен: http://www.vokrugsveta.ru/quiz/557/
Илонова В.А. «Откуда родом пыль?», Москва «Санитарное просвещение» 1996 г.
Илонова В.А. «Откуда родом пыль?», Москва «Санитарное просвещение» 1996 г.
Пыль состоит из клещей [Электронный ресурс] Доступен: https://www.factroom.ru/facts/24625
Ревель П., Ревель Ч. Среда нашего обитания. В четырех книгах (перевод с англ.).- М., Мир, 1995 г.
Смог, его причины и последствия. Пути снижения загрязнения атмосферы [Электронный ресурс] Доступен: https://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=703523
Смог — экологическая проблема [Электронный ресурс] Доступен: http://nacep.ru/ekologiya/smog-ekologicheskaya-problema.html
Что такое смог и чем он опасен? [Электронный ресурс] Доступен: http://fb.ru/article/77734/chto-takoe-smog-i-chem-on-opasen
NASA: Фосфорная пыль пустыни Сахара удобряет джунгли Амазонки [Электронный ресурс] Доступен: https://russian.rt.com/article/76480
Приложение 1 [7]
Приложение 2.
Микрофотографии пыли, собранной в домашних условиях (фото 1, 2, 3).
Фото 1.
Фото 2.
Фото 3.