Исследовательская работа Изучение качества воздуха на территории МБОУ педагогический лицей города Димитровграда

II региональный Форум научных и творческих достижений
учащихся «Море талантов»



Секция: «Естественные науки и современный мир»






Исследовательская работа по теме

«Изучение качества воздуха
на территории МБОУ педагогический лицей города Димитровграда»






Авторы:
Обухова Мария,
Силаева Екатерина,
Туманов Кирилл
ученики 3 е класса
МБОУ педагогический лицей

Руководитель:
Шаяхметова В.В.
учитель биологии




г. Димитровград, 2014 г.




Содержание

Введение.

Раздел 1. Теоретическая часть.
Состав и значение воздуха.
Основные источники загрязнения воздуха.
Анализ месторасположения учебного заведения.

Раздел 2. Практическая часть.
2.1. Опыт №1 «Определение запыленности воздуха в зимнее время».
2.2. Опыт №2. «Изучение кислотности осадков».
2.3.Опыт №3 «Исследование загрязнения воздуха городским транспортом».
2.4. Изучение статистических данных школьного медпункта.

Заключение.

Источники информации.

Приложение 1. Карта-схема древесной и кустарниковой растительности на территории МБОУ педагогический лицей.

Приложение 2. Фотоматериалы.

Приложение 3. Информационный буклет
















Введение.
Здоровье человека напрямую зависит от окружающей среды, и в первую очередь от воздуха, которым он дышит. Качество воздуха влияет на жизнедеятельность человеческого организма, его работоспособность и общее самочувствие. Недаром проблеме чистого воздуха уделяется так много внимания.  Особенно остро проблема загрязнения воздуха стоит в городах. Большой проблемой для жителей городов, становится запылённость насыщенность воздуха твёрдыми частицами. Твёрдые частицы оседают на поверхности зданий, на почве и растениях, не только загрязняя их, но и затрудняя процессы дыхания.
Плохой воздух приносит большой вред в первую очередь детям, так как детский организм только начинает приспосабливаться к окружающей среде, формируется иммунная и защитная системы организма. Поэтому понятно, что детские учреждения (школы, сады, больницы) необходимо размещать в экологически чистых районах города.
Мы решили изучить степень загрязнённости воздуха на территории нашей школы. Ведь в школе мы проводим большую часть дня. И то, чем мы дышим в этот момент, очень сильно влияет на наше здоровье.  
Цель исследования: выявить загрязненность воздуха на территории нашей школы и определить влияние качества воздуха на наше здоровье.
Задачи исследования:
– изучить состав воздуха,
– познакомиться с основными источниками загрязнения воздуха в городской среде,
– подобрать методики изучения чистоты воздуха,
– исследовать атмосферный воздух в районе школы, используя выбранные методики,
– сделать выводы о том, как состояние воздуха в районе школы влияет на наше здоровье.
Гипотеза: состав воздуха на территории школы влияет на здоровье учащихся.
Объектом исследования является атмосферный воздух города Димитровграда в районе школы МБОУ педагогический лицей.
Предметом исследования является влияние атмосферного воздуха на здоровье школьников.
Методы исследования:
изучение литературы по теме,
2) экспериментальный,
3) аналитический.






Раздел 1. Теоретическая часть
1.1. Состав и значение воздуха
Чтобы узнать подробнее о составе воздуха и источниках его загрязнения, мы обратились к ресурсам интернета. Мы узнали, что воздух естественная смесь газов, образующая земную атмосферу. Воздух необходим для нормального существования живых организмов. Кислород, содержащийся в воздухе, в процессе дыхания поступает в клетки организма и используется в процессе окисления, в результате которого происходит выделение необходимой для жизни энергии. В промышленности и в быту кислород воздуха используется для сжигания топлива с целью получения тепла и механической энергии в двигателях внутреннего сгорания. Из воздуха, используя метод сжижения, добывают инертные газы. В соответствии с Федеральным Законом «Об охране атмосферного воздуха» под атмосферным воздухом понимается «жизненно важный компонент окружающей среды, представляющий собой естественную смесь газов атмосферы, находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений» [4].
Воздух не имеет ни цвета, ни запаха и состоит из невидимых газов. Основной газ в его составе - азот (78%), остальные - кислород (21%) и аргон. Воздух содержит также водяной пар (1%), кроме случаев, когда он очень сухой. Земля окружена слоем воздуха толщиной от 50 до 100 километров. Это атмосфера.

Рис. 1. Состав воздуха
Другая очень важная часть - это озон. Хотя его содержание очень мало (одна часть на сто тысяч частей воздуха, он выполняет жизненно важную роль, являясь преградой губительному для жизни ультрафиолетовому излучению Солнца.  Благодаря озоновому экрану жизнь на земле приобрела современный вид.



Основные источники загрязнения воздуха
Из энциклопедии «Википедия» [4] мы узнали, что виды загрязнения воздуха делятся:
1. По источникам загрязнения: естественное и антропогенное.
2. По характеру загрязнителя загрязнение атмосферы:
- физическое механическое (пыль, твердые частицы), радиоактивное (радиоактивное излучение и изотопы), электромагнитное (различные виды электромагнитных волн, в том числе радиоволны), шумовое (различные громкие звуки и низкочастотные колебания) и тепловое загрязнение (например, выбросы тёплого воздуха и т. п.);
-  химическое загрязнение газообразными веществами;
-биологическое в основном загрязнение микробной природы. Например, загрязнение воздуха спорами бактерий и грибов, вирусами, а также их продуктами жизнедеятельности.
Основными источниками загрязнения атмосферы являются:
1. Природные (естественные загрязнители минерального, растительного или микробиологического происхождения, к которым относят извержения вулканов, лесные и степные пожары, пыль, пыльцу растений, выделения животных и др.)
2. Искусственные (антропогенные), которые можно разделить на несколько групп:
Транспортные загрязнители, образующиеся при работе автомобильного, железнодорожного, воздушного, морского и речного транспорта;
Производственные загрязнители, образующиеся как выбросы при технологических процессах, отоплении;
Бытовые загрязнители, обусловленные сжиганием топлива в жилище и переработкой бытовых отходов.
3. По составу источники загрязнения атмосферы также можно разделить на несколько групп:
А) Механические загрязнители пыль цементных заводов, пыль от сгорания угля в котельных, топках и печах, сажа от сгорания нефти и мазута, истирающиеся автопокрышки и т. д.;
Б) Химические загрязнители пылевидные или газообразные вещества, способные вступать в химические реакции;
В) Радиоактивные загрязнители.
С деятельностью человека связаны следующие источники загрязнения:
1. Сжигание нефти, угля и других природных ископаемых.
2. Работа тепловых электростанций.
3. Выхлопы современных турбореактивных самолетов.
4. Производственная деятельность.
5. Загрязнение измельченными частицами.
6. Выбросы предприятиями различных газов.
8. Выхлопы автомобилей.
9. Вентиляционные выбросы (шахтные стволы).
10. Сжигание мусора.

Рис. 2. Источники загрязнения атмосферы.
Проанализировав информацию из интернета, мы пришли к выводу, что для нашего города характерны следующие источники загрязнения воздуха: выхлопные трубы автомобилей, дымовые трубы промышленных предприятий, сжигание мусора.
1.3. Анализ месторасположения учебного заведения
Чтобы установить наличие источников загрязнения воздуха в районе школы мы обратились к методу анализа. Проанализировав место расположения школы на карте города [3], мы установили:
1.  Школа расположена в спальном районе горда.
2. В этом районе города нет крупных промышленных предприятий.
3. Мимо школы не проходят крупные автотрассы.
4. В районе школы расположены жилые дома, небольшие продуктовые магазины, детские сады и культурные центры.
5. Рядом со школой находится парк – сквер, разбитый в память о болгарском государственном политическом деятеле Георгии Димитрове.
Рис. 3. Спутниковая карта месторасположения школы.
Мы составили карту территории школы с обозначением на ней древесной растительности (см. приложение 1). Ведь известно, что растения очищают воздух от химических загрязнений, обогащают его кислородом, снижают уровень шума и влияние электромагнитных полей.
Мы подсчитали, что на территории школы посажено 297 деревьев, не считая кустарников и трав.
Исходя из анализа карт, мы сделали предварительный вывод: воздух на территории школы чистый, так как школа окружена большим количеством деревьев, и в районе школы нет основных источников загрязнения атмосферы – промышленных предприятий и автотранспорта.

Раздел 2. Практическая часть
Подтвердить свой вывод мы решили экспериментальными методами. Для проведения серии опытов использовали школьный практикум «Следим за окружающей средой нашего города» авторов Мансуровой С.Е., Кокуевой Г.Н. [1, 26].
2.1. Опыт №1 «Определение запыленности воздуха в зимнее время»
Обоснование: пыль легко пристает к летящим снежинкам. По состоянию снега можно определить, много ли взвешенных частиц в воздухе.
Методика: в трех точках района (в жилом комплексе, в сквере и вдоль автодороги) аккуратно собрали верхний слой недавно выпавшего снега. Дали ему растаять.  Вырезали из газеты небольшой кусок листа с текстом и поставили на него тонкостенный стакан. Убедились, что газетный текст легко читается через дно стакана. Взболтали емкость с талой водой и медленно стали наливать её в стакан, пока текст читать будет невозможно. Измерили столб воды в стакане.
Результат:
- столб воды из пробы в жилом комплексе более 10 см.;
- столб воды из пробы в сквере 9 см.;
- столб воды из пробы в районе дороги – около 5 см.
Вывод: Не смотря на то, что запыленность воздуха низкая, талый снег содержит множество примесей.  В районе дороги воздух наиболее запылен
2.2. Опыт №2. «Изучение кислотности осадков»
Обоснование: оксиды серы и азота, попав в воздух, соединяются с парами воды и выпадают в виде кислотных осадков.
Методика: в наиболее загрязненном месте района (вдоль автодороги) собрали пробы снега. Дали ему растаять. В качестве эталона взяли водопроводную воду, раствор кислоты и щелочи. В каждый стаканчик опустили лакмусовую бумагу, затем добавили лакмуса. То же сделали и в стаканчике с талым снегом. Сравнили исследуемый образец с эталонами.
Результат: в исследуемом образце снега лакмус почти не изменил цвет, лакмусовая бумага показала рН=8. Талый снег обладает слабощелочной реакцией среды.
Вывод: В атмосферном воздухе кислотные оксиды не были обнаружены.
2.3. Опыт №3 «Исследование загрязнения воздуха городским транспортом»
Обоснование: один из основных источников загрязнения воздуха – городской транспорт. В выхлопных выбросах автомобилей содержаться оксиды азота, угарный газ, углеводороды, сажа, сернистый газ, тяжелые металлы. Каждый автомобиль выделяет до 4 кг этих веществ за сутки. За 100 км пути автомобиль использует столько же кислорода, сколько человек за всю свою жизнь.
Методика: для исследования мы выбрали две улицы возле школы – проспект Димитрова (с оживленным движением автотранспорта) и ул. В. Терешковой (жилая зона). Протяженность исследуемых участков 100 метров.
Подсчитали число единиц автотранспорта, проходящего по участку за 15 минут. Умножив полученное число на 4, узнали их численность за час. Результаты занесли в таблицу:

Число легковых автомобилей

Число автомобилей с дизельным двигателем (автобусы, грузовые машины)

Итого


за 15 мин
за 1 час
за 15 минут
за 1 час
за 1 час

На улице Димитрова
42
168
16
64
232

На улице В. Терешковой
17
68
5
20
88

Рассчитали общий путь, пройденный всеми машинами за 1 час по формуле S=N*100 м:
На улице Димитрова
23200 м =23,2 км

На улице В. Терешковой
8800 м =8,8 км

Рассчитали количество топлива, сжигаемое двигателями автомашин по формуле R=S*K, где К – расход топлива на 1 км пути в литрах. Для бензиновых двигателей он примерно составляет 0,1 л, для дизельных – 0,4 л.







Количество топлива, сжигаемое бензиновыми двигателями
Количество топлива, сжигаемое дизельными двигателями
Количество топлива, сжигаемое всеми автомобилями

На улице Димитрова
2, 32 л
9,28 л
11,6 л

На улице В. Терешковой
0,88 л
3,52 л
4,4 л

Рассчитали количество выделившихся вредных веществ на выбранном участке дороги. Для этого воспользовались данными: при сгорании топлива, необходимого для пробега 1 км, выделяется 0,6 л угарного газа, 0,1 л углеводородов, 0,04 л диоксида азота. При сгорании дизельного топлива вредных выбросов выделяется в 4 раза меньше.

Количество вредных выбросов от легковых автомобилей
Количество вредных выбросов от дизельных автомобилей
Количество вредных выбросов

На улице Димитрова
2, 32 л * (0,6 + 0,1+ 0,04) = 1,7 л
9,28 л * 0,185= 1,7 л
3,4 л

На улице В. Терешковой
0,88 л * (0,6 + 0,1+ 0,04) = 0,65 л
3,52 л *0,185=0,65 л
1,3 л

Из источников интернета [5] мы узнали нормативы загрязнения воздуха:
Уровень загрязнения атмосферного воздуха
Значения индекса загрязнения атмосферы

Низкий
меньше или равен 5

Повышенный
5-7

Высокий
7-14

Очень высокий
больше или равен 14

Выводы: количество газообразных вредных выбросов, выделяемых автотранспортом в районе школы, не превышает установленных нормативов. Вещества в данной концентрации не оказывают прямого или косвенного неблагоприятного действия на настоящее или будущее поколение, не снижают работоспособности человека, не ухудшают его самочувствия и санитарно-бытовых условий жизни.

2.4. Изучение статистических данных школьного медпункта
В беседе со школьной медсестрой [2] мы узнали, что из почти 1000 учашихся нашей школы хроническими заболеваниями легких болеют только 13 человек (бронхиальная астма и астматический бронхит).

Рис. 4. Заболеваемость бронхиальной астмой.
Причем 70 % из этого числа приходиться на учащихся начальной школы, и лишь 30% - на учащихся средней школы.

Рис. 5. Распределение заболеваемости бронхиальной астмой среди учащихся начальной и старшей школы.
Следовательно, здоровье ребят с возрастом становиться лучше, несмотря на большую учебную нагрузку. Таким образом, наша гипотеза полностью подтвердилась: качество воздуха в районе МБОУ педагогический лицей высокое, что благоприятно сказывается на умственном развитии и здоровье учащихся.
Заключение.
1. Анализ карт местности и опытные данные доказали, что воздух в районе школы чистый. Он содержит мало пыли, не проявляет кислотных свойств и содержит низкий уровень загрязняющих веществ.
2.  Влияние воздуха на организм человека очевидно. Благоприятные условия воздушной среды – важнейший фактор сохранения здоровья, работоспособности человека Дети: школьники, студенты, все кто занимается умственным трудом, расходуют воздух в два раза больше, чем взрослые. На территории школы созданы экологически чистые условия, благоприятно влияющие на развитие детей.
3. Территория школы благоприятна не только для работы, но и для отдыха. Ребятам из близлежащих улиц мы рекомендуем чаще выходить на улицу, совершать ежедневные прогулки, посещать культурные и спортивные комплексы по близости.
Для ребят мы разработали памятки о необходимости прогулок на свежем воздухе. С результатами своих исследований и своими выводами мы познакомили наших одноклассников. Памятки раздали другим учащимся начальной школы. Надеемся, что многие из них прислушались к нашим советам.


Источники информации:
Мансурова С.Е., Кокуева Г.Н. Следим за окружающей средой нашего города: 9-11 класс: Школьный практикум. – М.: ВЛАДОС, 2001.- 112 с.
Статистические данные медицинского пункта в МБОУ педагогический лицей.
Спутниковые карты местности.
Интернет ресурс: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] [текст]
Интернет ресурс: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] [текст]









Приложение1.
Карта-схема древесной и кустарниковой растительности на территории МБОУ педагогический лицей.



Приложение 2. Фотоматериалы.
Сбор проб снега.

Проведение опыта «Определение запыленности воздуха в зимнее время».



Проведение опыта «Изучение кислотности осадков»




Проведение опыта «Исследование загрязнения воздуха городским транспортом».


Изучение статистических данных.

Выступление перед одноклассниками.

















Рисунок 2Описание: https://lh4.googleusercontent.com/FFohl7YRNtA6GP6LhZX7GTJr43lOUa8aRpah82tDCG_m3GQRUAI7vSwf1x01MLthpk-MivMhHj4pZaPktE6XHiWYh2UiI1X3_weK1ym0EqQPVzRwzM-GBq95rgPicture 4Описание: https://lh4.googleusercontent.com/tWYEmO0S95katB6PCKlC8b0sJj_bCbaaJu_KQW37HQnxx0qiGgotu94VHh4sdm9mcWAp-_-Vtndi7X08DihebtprURVbJkZj2k-hgC5sGCOEfW1E8nkebuySdsz6uAPicture 2Диаграмма 1схема школыPicture 2Описание: C:\Users\ch\Desktop\конкурсы росатома\схема школы.jpgPicture 6Описание: https://lh6.googleusercontent.com/icMV7Cdalik46RlMroGVxqzmQqWXXz2hkiP0mXsjJt3lZOwlUOKBU3nqlx50sOpMyQLYSwZoUBNpHEA9eLWZv5_O32Ut4wzyGbgQb7nmCKchnIFkSqXiTTFRiq639Q