Изучение изменения содержания кислорода в воздухе в классном помещении в течение школьных занятий

IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Изучение изменения содержания кислорода в воздухе в классном помещении в течение школьных занятий

Гильманова Д.Ш. 1
1МБОУ "Гимназия № 33"
Закирова Э.Ж. 1Буранова З.В. 1
1МБОУ "Гимназия № 33"
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

Нет ничего на свете нужнее воздуха. Он очень важен для жизни человека, растений и животных. Без воды можно прожить несколько дней, без пищи – несколько недель, а без воздуха лишь несколько минут.

Актуальность

Классная комната – одно из основных рабочих помещений школы. В разных кабинетах учитель и группа учащихся (класс) проводят по 5 – 6 часов в день. От качества среды в учебных помещениях во многом зависит их самочувствие, работоспособность, состояние здоровья. 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.

Ионный состав тоже изменяется, бактерий в воздухе становится больше. Одновременно со всем этим, возрастает концентрация углекислого газа. Все данные изменения несут в себе только отрицательные результаты. Например: ухудшенная работоспособность, неоднократные появления головной боли, частые заболевания. Химические реакции могут вызывать аллергию, астму и другие раздражающие действия. Физические реакции, в том числе и изменение температуры, отражается на терморегуляции, повышается потоотделение.

Когда вы входите в помещение, где много людей, то практически всегда чувствуете, что там тяжелее дышится, чем снаружи. Хочется сказать «не хватает кислорода». Что происходит при этом с нашим организмом? Насколько это вредно?

Мы решили выяснить, как изменяется содержание кислорода в воздухе в классном помещении в течение дня. Это стало идеей нашей работы.

Объект исследования: воздух в классной комнате в течение учебного дня.

Предмет исследования: состав воздуха в классной комнате без проветривания помещения и с его проветриванием.

Цель: Выявить изменения содержания кислорода в воздухе в классном помещении в течение рабочего дня.

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

1. Изучить литературу о составе воздуха.

2. Установить практически, как изменяется состав воздуха в классе при проветривании и без него;

3. Понаблюдать, что происходит с учащимися при работе в проветриваемом и непроветриваемом помещении; насколько снижается их работоспособность без наличия свежести.

4. Провести опрос среди учащихся средних и старших классов о необходимости проветривания;  

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

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Воздух - смесь газов, главным образом азота и кислорода, составляющая земную атмосферу. Если говорить о составе воздуха в процентах, то основным его компонентом является азот. Азот занимает 78% от всего объема воздуха. Процентное соотношение кислорода в молекуле воздуха составляет 20,9%. Азот и кислород – два основных элемента воздуха. Содержание остальных веществ значительно меньше и не превышает 1%. Так, аргон занимает объем 0,9%, а углекислый газ – 0,03%. Также воздух имеет такие примеси, как неон, криптон, метан, гелий, водород и ксенон.

Кислород – самый распространенный элемент на Земле: массовая доля в земной коре 47,3%, а объемная доля в атмосфере – 20,95%, массовая доля в живых организмах – около 65%.

Химический состав воздуха чрезвычайно важен для здоровья.

ТРЕБОВАНИЯ К ВОЗДУХУ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ (ГОСТ)[1]

Благоприятный уровень содержания кислорода в воздухе

Зона 1-2: такой уровень содержания кислорода характерен для экологически чистых районов, лесных массивов. Содержание кислорода в воздухе на берегу океана может достигать 21,9%

Уровень комфортного содержания кислорода в воздухе

Зона 3-4: ограничена законодательно утвержденным стандартом минимального содержания кислорода в воздухе для помещений (20,5%) и "эталоном" свежего воздуха (21%). Для городского воздуха нормальным считается содержание кислорода 20,8%.

Недостаточный уровень содержания кислорода в воздухе

Зона 5-6: ограничена минимально допустимым уровнем содержания кислорода, когда человек может находиться без дыхательного аппарата (18%).

Пребывание человека в помещениях с таким воздухом сопровождается быстрой утомляемостью, сонливостью, снижением умственной активности, головными болями. Длительное пребывание в помещениях с такой атмосферой опасно для здоровья. Физиологические сдвиги происходят, когда содержание кислорода падает с 20 до 17%.

Опасно низкий уровень содержания кислорода в воздухе

Зона 7 и далее: при содержании кислорода 16% наблюдается головокружение, учащенное дыхание, 13% - потеря сознания, 12% - необратимые изменения функционирования организма, 7% - смерть.

В других источниках мы нашли следующую информацию:

[2]

Также, мы нашли информацию, что учёные доказали, что снижение кислорода на 1% приводит к снижению работоспособности на 30%.

Внешние признаки кислородного голодания (гипоксии)

- ухудшение цвета кожи;

- быстрая утомляемость, снижение умственной, физической нагрузки;

- депрессия, раздражительность, нарушение сна;

- головные боли.

Длительное пребывание в помещении с недостаточным уровнем содержания кислорода может привести к более серьезным проблемам со здоровьем, т.к. кислород отвечает за все обменные процессы организма, то следствием его недостатка становятся:

- нарушение обмена веществ;

- снижение иммунитета.

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 содержания кислорода в атмосфере классного помещения. Заборы воздуха проводились в кабинете биологии S 70,8 м2,в центре кабинета (приложение 1).

Первое измерение проводились в утреннее время (до начала уроков).

Второе – после шести уроков без проветривания помещения (окна не открывались, однако дверь периодически открывалась, также помещение снабжено системой вентиляции).

Третье – после 5 минутного проветривания: открывалась одна створка окна. Площадь окна, через которое осуществлялось проветривание – 0,64м2.

Количество учеников в классах, после которых проводились заборы воздуха:

1 урок – 27, 2 урок – 15, 3 урок – 25, 4 урок – 22, 5 урок – 29,

6 урок – 29 человек.

Общее число учащихся за данный период времени – 147 человек.

Для проведения измерения использовались:

трубки индикаторные (ТИ) для контроля в воздушной среде концентрации кислорода «Крисмас+»;

насос-пробоотборник ручной НП-3М «Крисмас+»;

барометр-анероид школьный БР-52 (для измерения атмосферного давления)

Согласно инструкции к индикаторным трубкам (приложение 2), расчет объемного содержания кислорода производился с учетом атмосферного давления –  {\displaystyle {\ce {\phi}}}φ*K

Для выявления субъективных ощущений учащихся в течение дня и их реакции на изменение концентрации кислорода в помещении, мы провели опрос учащихся. В опросе приняли участие 56 учеников 5-х и 8-х классов.

Какой бывает воздух в классе? Варианты ответа: неприятный, душный, тяжелый, сухой.

Какие вредные компоненты есть в непроветренном классе? Варианты ответа: углекислый газ, микробы, запахи, пыль.

Какое влияние оказывает воздух в помещении на человека? Варианты ответа: головная боль, усталость, затрудненное дыхание, аллергия

Как сделать чистым воздух в классе? Варианты ответа: необходимо проветривать, посадить цветы, делать влажную уборку, вытирать пыль (приложение 3).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Дата проведения измерений: 23.01.19

1 измерение (до начала уроков)

Атмосферное давление: 758 мм рт.ст. K=0,97

Результат замера кислорода: 21,9*0,97 = 21,2%

2 измерение (после 6 подряд проведенных уроков, без проветривания)

Атмосферное давление: 758 мм рт.ст. K=0,97

Результат замера кислорода: 18,3*0,97 = 17,7%

3 измерение (после 5мин проветривания)

Атмосферное давление: 758 мм рт.ст. K=0,97

Результат замера кислорода: 19*0,97 = 18,4%

Результаты измерений представлены в таблице и на графике (приложение 4).

Таким образом, содержание кислорода в воздухе за 6 уроков без проветривания уменьшилось с 21,2% до 17,7%.

Даже при условии периодически открытых дверях и вентиляции содержание кислорода изменяется значительно – на 3,5%.

5 минутное проветривание через одно окно площадью 0,64м2 привело к повышению содержания кислорода всего на 0,7%.

Согласно результатам опроса (приложение 5), большинство учащихся считает:

22 ученика – 39% опрошенных ответили, что воздух в классе бывает душный;

30 учеников – 54% предположили, что в воздухе много пыли;

36 учащихся – 64% ответили, что такой воздух вызывает головную боль;

37 учащихся – 66% считает, что очистить воздух в помещении лучше всего с помощью проветривания.

ВЫВОДЫ

Содержание кислорода в классном помещении до начала уроков расценивается как благоприятный уровень содержания кислорода в воздухе (зона 1-2).

После шести проведенных подряд уроков при периодически открывающейся двери и вентиляции помещения, содержание кислорода расценивается как недостаточный уровень содержания кислорода в воздухе (зона 5-6).

Проветривание повышает содержание кислорода в помещении, однако проветривание через одно открытое окно площадью 0,64м2 явно недостаточно для восстановления нормального содержания кислорода. Уровень содержания кислорода по-прежнему расценивается как недостаточный. Либо нужно увеличивать площадь проветривания, либо время проветривания.

Даже при наличии вентиляции и открытой двери в кабинете необходимо проветривание на каждой перемене не менее 10 мин.

По итогам опроса можно сделать вывод, что все респонденты осознают проблему застоя воздуха в классном помещении в течение учебного дня и могут решить ее с помощью регулярного проветривания. Также они обратили внимание, что данная проблема может быть решена с помощью регулярных проветриваний помещения во время перемены.

С результатами проведенных исследований планируем ознакомить учащихся и учителей школы и предложить их вниманию рекомендации по проветриванию помещений (приложение 6).

ЛИТЕРАТУРА

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

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

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

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

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

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

П ЛАН 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

ИНСТРУКЦИЯ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ТРУБОК ИНДИКАТОРНЫХ ДЛЯ КОНТРОЛЯ В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ КОНЦЕНТРАЦИИ КИСЛОРОДА «КРИСМАС+»

 

П РИЛОЖЕНИЕ 3

 

ОПРОСНЫЙ ЛИСТ ДЛЯ УЧАЩИХСЯ 5-10 КЛАССОВ

1. Какой бывает воздух в классе? Варианты ответа: неприятный, душный, тяжелый, сухой

2. Какие вредные компоненты есть в непроветренном классе? Варианты ответа: углекислый газ, микробы, запахи, пыль

3. Какое влияние оказывает воздух в помещении на человека? Варианты ответа: головная боль, усталость, затрудненное дыхание, аллергия

4. Как сделать чистым воздух в классе? Варианты ответа: необходимо

проветривать, посадить цветы, делать влажную уборку, вытирать

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ КИСЛОРОДА В ВОЗДУХЕ

Условия проведения

измерения

Результат измерения, %

1

до начала уроков

21,2

2

после шести уроков

17,7

3

после 5 минутного проветривания

18,4

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

РЕЗУЛЬТАТЫ ОПРОСА УЧАЩИХСЯ

вопрос

варианты ответов

сухой

неприятный

душный

тяжелый

Какой бывает воздух в классе?

9

15

22

10

вопрос

варианты ответов

углекислый газ

пыль

микробы

запахи

Какие вредные компоненты есть в непроветренном классе?

7

30

7

12

ПРОДОЛЖЕНИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ 5

вопрос

варианты ответов

усталость

головная боль

затрудненное дыхание

аллергия

Какое влияние оказывает воздух в помещении на человека?

3

36

3

14

вопрос

варианты ответов

делать влажную уборку

проветривать

посадить цветы

вытирать пыль

Как сделать чистым воздух в классе?

11

37

0

8

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

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 О °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.

Просмотров работы: 124