Исследовательская работа "Важней всего погода в доме"

Комитет по вопросам образования администрации города Березники

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 11

направление: эколого-биологический блок 

                                                             (экология человека)

Важней всего «погода в доме»

(исследование санитарно - гигиенического состояния учебных кабинетов)

Выполнила:

Колмогорова Алиса

Ученица 6 «б» класса

МАОУ СОШ № 11

Руководитель:  

Чугайнова Вера Семёновна

учитель химии высшей

квалификационной категории

МАОУ СОШ № 11

Березники, 2014

Содержание.

 Куда б ни шел, ни ехал ты

                                                                                            По улице моей,

Встречает всех за три версты

                                                                                     Наш теплый Дом друзей.

                                                                                             Родной любимый

                                                                                                  Школьный  Дом…

Введение 

Для меня и для большинства моих одноклассников школа – это наш второй дом, потому что мы проводим в нём большую часть времени.  Нам нравится «атмосфера» в школе: присутствие в отношениях учеников и учителей уважения, доверия, доброжелательности. Обилие цветов, чистота, краски, в которые покрашены наши кабинеты и коридоры, создают настроение, которое вызывает желание учиться, доставляет нам радость.

В 5-ом классе меня заинтересовала наука «экология». В переводе с греческого, «экология» - это «наука о доме». А  существует ли понятие «экология школы»? И что это понятие включает в себя? Из литературных источников я узнала, что если говорить об экологии школы, то главное требование здесь - сохранение здоровья школьников. А это значит, все школьные помещения должны соответствовать определённым санитарно-гигиеническим требованиям.

 В прошлом году я исследовала качество воздуха в школьных кабинетах. Полученные в результате моего исследования выводы были неутешительны: содержание углекислого газа в школьных кабинетах значительно превышает допустимые значения. Но на работоспособность школьников и их здоровье  влияет не только химический состав воздуха, но и другие показатели: относительная влажность,  содержание пыли,  температура воздуха, показатели, которые определяют состояние воздушной среды – микроклимат. 

Я решила продолжить свои исследования  в области экологии школы.

Цель исследования: дать приблизительную оценку санитарно- гигиенического состояния учебных кабинетов школы на основе количественного определения физико-химических показателей

Задачи:

1. Ознакомиться с требованиями, предъявляемыми к санитарно-гигиеническому состоянию учебных кабинетов.
2. Выбрать физико-химические показатели  для исследования.
3. Изучить и выбрать методики, необходимые для экспериментального определения санитарно-гигиенического состояния учебных кабинетов.
4. Провести эксперимент по определению физико-химических показателей.
5. Сформулировать  выводы на основе полученных результатов, ознакомить с ними администрацию школы, учителей и учащихся.
6. Разработать рекомендации по улучшению санитарно-гигиенического состояния  учебных кабинетов нашей школы.

Гипотеза: Если содержание углекислого газа в школьных кабинетах превышает норму почти в 2 раза (исследование прошлого года), то соответствуют ли норме другие физико-химические показатели воздушной среды в этих кабинетах?

Объект исследования: учебные кабинеты нашей школы  [Приложение 1]

Предмет исследования: качественные и количественные санитарно-гигиенические показатели оценки учебных кабинетов.

Методы исследования:

1.  Библиографический

2.  Экспериментальный

3.  Математический

4.  Аналитический

Актуальность исследования заключается в том, что наша школа была построена около 30 лет назад, когда существовали другие требования и нормы. Сейчас школу ежегодно ремонтируют, но при этом никто не занимается  комплексным измерением физико-химических показателей, определяющих санитарно-гигиеническое состояние учебных помещений.

Новизна исследования: физические показатели воздуха (микроклимат) учебных кабинетов исследуются учащимися довольно часто. Но исследованием комплекса физико-химических показателей совместно с освещением ещё никто не занимался (или нам не известны результаты подобного исследования).

Практическая значимость работы: результаты работы могут быть полезны для учителей и администрации школы, так как полученные данные   могут помочь в решении вопросов по улучшению санитарно-гигиенического состояния школьных кабинетов.

Работа выполнена  в декабре 2013  – феврале 2014 года.

Данное исследование является продолжением выполненной в 2013 году работы по определению содержания углекислого газа в воздухе школьных помещений.

1. Основная часть

Для санитарно-гигиенической оценки учебных кабинетов я выбрала следующие показатели:

-  концентрация углекислого газа;

-  температура;

-  относительная влажность;

-  наличие (концентрация) пыли

-  освещение (естественное и искусственное).

Первые четыре параметра характеризуют состояние воздушной среды.

1. Требования к воздушной среде.

Воздушная среда влияет на здоровье, общее самочувствие учащихся, их работоспособность на уроках. Изменение химического состава воздуха помещения вызвано, прежде всего, дыханием. Во время пребывания учащихся в учебных кабинетах уменьшается количество кислорода, увеличивается количество углекислого газа, повышается температура, запыленность.

О качестве воздуха в помещениях принято судить по содержанию в нем углекислого газа. Установлено, что человек чувствует себя комфортно, если оно не превышает 0,1 %.

Наиболее благоприятными условиями в классе являются температура 22–24°C и относительная влажность  30–60 % [1] . При этих нормах дольше всего сохраняется работоспособность и хорошее самочувствие учащихся.

С 2010 года в России введена предельно допустимая концентрация пыли в атмосферном воздухе  населённых пунктов [2].

Поддержание   нормального   воздушно-теплового    режима    в    кабинете осуществляется  сменой  воздуха  через  форточки,  фрамуги,  створки   окон. Сквозняков в классе быть не должно, а  проветривание  необходимо проводить  во  время перемены, в то время, когда учащиеся должны находиться в коридоре.  

2. Требования к естественному и искусственному освещению.

Большое значение для правильной постановки и проведения учебного процесса, создания комфортных условий для выполнения сложных зрительных задач имеет и естественное, и искусственное освещение школьных кабинетов.

Все учебные помещения должны иметь естественное освещение. Одним из показателей естественной освещённости является величина светового коэффициента. В общеобразовательных учреждениях  световой коэффициент (СК - отношение площади  остекленной поверхности к площади пола) должен составлять не менее 1:6 [1].

Уровни искусственной освещённости в учебных кабинетах должны соответствовать следующим нормам: для чтения и письма на партах – 300 лк, для черчения и рисования — 400 лк, освещенность на доске — 500 лк [1]. 

3. Изучение и выбор методик определения заявленных показателей.

В настоящее время существует достаточное количество разнообразных методик  оценки санитарно - гигиенического состояния помещений.

В данной работе при выборе методик мы руководствовались наличием приборов и реактивов, имеющихся в школе.

4. Подготовка необходимых приборов и реактивов для анализа.

Для определения освещённости  учебных кабинетов был использован прибор люксметр Ю-116,  который был взят в кабинете физики. Освоен принцип его действия и приемы работы на нем.

Оборудование, необходимое для определения содержания углекислого газа экспресс-методом, сохранилось в школьной лаборатории с прошлого года.

Цифровой термогигрометр  и индикаторные трубки с насосом были предоставлены ЦНТТ.

Взвешивание производилось с помощью школьных  физических весов: точность взвешивания  0,01 г. Для более точного взвешивания (определение пыли) использовались электронные весы лаборатории АВИСМА.

Все необходимые реактивы имеются в школьной лаборатории.

Для определения содержания пыли был взят пылесос с известными техническими характеристиками.

5. Методы  определения  содержания углекислого газа.

Для определения содержания углекислого газа  можно использовать несколько методов.

Одним из методов  является определение содержания углекислого газа  с помощью индикаторных трубок.   Данный  метод основан на изменении окраски индикаторного слоя при прокачивании через индикаторную трубку анализируемого воздуха. Концентрация СО2 определяется по длине прореагировавшего слоя или по специальной шкале. Этот метод имеет ряд преимуществ:
- минимальные сроки проведения анализа;

- простота методики выполнения анализа;

-отсутствие необходимости в высококвалифицированных специалистах.

Другой метод определения – экспресс-метод [3]. Для выполнения работы требуется: медицинский шприц на 100–150 мл; химический стакан вместимостью 50–100 мл; 0,005% раствор карбоната натрия, для приготовления которого 1 г химически чистого безводного карбоната натрия растворяют в 200 мл свежеприготовленной дистиллированной воде, а затем добавляют 0,5 мл 1%-го раствора фенолфталеина. Этот раствор хранят в хорошо закупоренном флаконе, непосредственно перед исследованием из него готовят рабочий раствор, для чего 1 мл его помещают в мерную колбу на 100 мл, доводят объем дистиллированной водой до метки и перемешивают.

 При определении  углекислого газа в шприц набирают 20 мл рабочего раствора карбоната натрия, затем оттягивают поршень и засасывают исследуемый воздух. После этого шприц встряхивают в течение одной минуты. Если раствор остается розовым, то воздух выталкивают из шприца, набирают новую порцию воздуха и опять встряхивают одну минуту. Новые порции воздуха продолжают добавлять до обесцвечивания раствора. Обычно эту операцию повторяют три–четыре раза, а затем воздух добавляют уже небольшими порциями (10–20 мл), каждый раз встряхивая шприц в течение 1 минуты до обесцвечивания. Если раствор обесцвечивается менее чем за 1 минуту, то опыт повторяют с меньшим количеством воздуха.

Уравнение реакции:      Na2CO3+H2O+CO2→ 2NaHCO3.

Учитывая объем исследуемого воздуха, потребовавшийся для обесцвечивания раствора карбоната натрия, определяют по специальной таблице содержание углекислого газа в воздухе  [ Приложение 2].

6. Методика  определения  температуры воздуха.

 Для измерения температуры воздуха в школьных  помещениях применяют  ртутные  термометры. 

Измеряют  температуру на высоте  0,1 и 1,0  м от пола в трех точках кабинета по диагонали – на расстоянии 0,2 м от наружной стены, в центре и на расстоянии 0,25 м от внутренней стены [4]. Термометр устанавливают в каждой точке на 10 – 15 мин. Получившиеся показатели суммируют и делят на 3, выводя тем самым среднюю температуру помещения [5].

7. Методика определения  относительной влажности воздуха.

       Для измерения относительной влажности воздуха используются приборы, называемые психрометрами.

Измеряют относительную влажность на высоте 1,0 м от пола [4].

8. Методы определения содержания пыли.

Всю пыль можно подразделить на две большие группы: крупная  пыль, состоящая из тяжелых частиц, и мелкая пыль, состоящая  из  легких  и  подвижных  частиц.  Крупная пыль быстро оседает, а мелкая – «парит» в воздухе бесконечно долго. Нами было решено попробовать определить оба вида пыли.

Наличие крупной  пыли определяют весовым методом: взвешивают фильтры, раскладывают по кабинетам на несколько дней. Затем снова взвешивают и по разнице судят о наличии тяжелой пыли в помещении.

Определить содержание пыли в воздушной среде (мелкой пыли) также можно весовым методом [6].

Весовой способ очень надежен и прост. В основе данного метода используют сменный фильтр, изготовленный из синтетического перхлорвинилового волокна. При прохождении воздуха через него, частицы пыли оседают и удерживаются. Затем производят взвешивание фильтра на специальных аналитических весах и сравнивают показатели, полученные до прохождения запыленного воздуха и после. Трудность применения этого метода в школьных условиях заключается в отсутствии насоса для прокачивания большого количества воздуха. В качестве насоса было решено использовать пылесос.  

9. Методы измерения освещенности.

1.9.1.  Расчет светового коэффициента.

Для расчета светового коэффициента помещения вычисляют суммарную площадь окон кабинета и площадь пола.  Световой коэффициент вычисляется по формуле:  СК = S1/S2, где S1  – суммарная площадь окон, S2  –  площадь пола.

1.9.2. Измерение освещенности от искусственного освещения.

Измерение освещенности учебных мест производят с  помощью  прибора  –  люксметра.

Для определения средней освещенности помещения рассчитывают число контрольных точек [7].

Замеры следует проводить в отсутствии школьников, в условиях, исключающих естественное освещение (темное время суток).

1. Экспериментальная часть

В ходе эксперимента я исследовала санитарно-гигиеническое состояние кабинетов:  № 6 (истории),  № 14 (химии),  № 17 и № 30 (русского языка).

2.1. Определение содержания углекислого газа.

Изначально было решено определять содержание углекислого газа с помощью индикаторных трубок   [Приложение 3]. Но для наших условий этот способ оказался неприемлем. Во-первых, индикаторные трубки предназначены для проведения химического анализа при аварийных ситуациях, когда наблюдается значительное превышение ПДК исследуемого вещества в атмосферном воздухе. А при сравнительно небольших концентрациях необходимо длительно пропускать воздух через индикаторную трубку, что оказалось достаточно  неудобным: нам пришлось прокачивать воздух 40 раз. Во-вторых,  при пониженной влажности может быть затруднено или даже невозможно  определение  концентрации   углекислого газа индикаторной  трубкой, мы оказались именно в этой ситуации.

Поэтому определение содержания углекислого газа  мы  вновь проводили  с помощью экспресс-метода  [Приложение 4]

Таблица № 1.   Результаты измерения содержания углекислого газа

                             в  учебных кабинетах   [Приложение 5 - диаграмма]

2.2. Определение температуры и относительной влажности воздуха.

С помощью цифрового термогигрометра  можно одновременно измерять и температуру, и относительную влажность воздуха. Поэтому было принято решение отойти от традиционных методик. Прибор устанавливался в исследуемом кабинете на учительский стол. Показания снимались после 3-го и 6-го уроков в течение недели [Приложение 6].

Таблица № 2.      Результаты измерения температуры в учебных

                                                           кабинетах.

Таблица № 3.     Результаты измерения относительной влажности в

                                                 учебных кабинетах.

2.3. Определение содержания пыли.

2.3.1. Определение  тяжелой пыли.

Взвесили фильтры на электронных весах. Разложили по 2 фильтра в каждый кабинет (на полки). Через пять дней собрали и снова взвесили. Рассчитав массу пыли на фильтре, убедились, что тяжелая пыль в школе присутствует.

Таблица № 4.   Результаты измерения концентрации тяжелой  пыли.

[Приложение 7 - диаграмма]

2.3.2. Определение  легкой пыли.

Для определения концентрации легкой пыли воздух прокачивался через фильтр АФА-ВП-20-1. В качестве насоса использовался пылесос фирмы ZELMER, оборудованный фильтром НЕРА Н11 [Приложение  8].

 Зная технические характеристики пылесоса, рассчитали, что за 10 минут работы будет прокачено 15 м3 воздуха.  Концентрацию пыли вычисляли по формуле:

К = (m1 – m)/ V,   где m1 – масса фильтра после отбора пробы, m – масса фильтра до отбора пробы, V – объем воздуха, прошедшего через фильтр.

Таблица № 5.       Результаты измерения концентрации легкой пыли

[Приложение 7 - диаграмма]

2.4. Измерение освещенности.

 2.4.1. Расчет светового коэффициента

Для расчета светового коэффициента помещения вычислили суммарную площадь окон кабинета и площадь пола.  

В кабинете химии:

4 окна размерами 0,62 × 1,25 → 4 × 0,62 × 1,25 = 3,1 м2

        8 окон размерами 0,83 × 1,35 → 8 × 0,83 × 1,35 = 8,96 м2

        8 фрамуг размерами 0,45 × 1,23 → 8 × 0,45 × 1,23 = 4,43 м2

 S1 = 3,1 + 8,96 + 4,43 = 16,48 м2 

 Площадь пола: S2 = 6,4 × 11,8 = 76,8 м2

Кабинеты истории, обществознания и русского языка одинаковые по размерам.  В этих кабинетах:

3 окна размерами 0,62 × 1,25 → 3 × 0,62 × 1,25 = 2,3 м2

        6 окон размерами 0,83 × 1,35 → 6 × 0,83 × 1,35 = 6,72 м2

        6 фрамуг размерами 0,45 × 1,23 → 6 × 0,45 × 1,23 = 3,3 м2

S1 = 2,3 + 6,72 + 3,3 = 12,32 м2

        Площадь пола: S2 = 6,1 × 8,9 = 54,3 м2.

Световой коэффициент вычисляется по формуле:  СК = S1/S2.

Таблица № 6.    Результаты расчета светового коэффициента

учебных   кабинетов.

2.4.2. Измерение освещенности от искусственного освещения

Измерение освещенности рабочих мест производили с  помощью  люксметра Ю-116 [Приложение 9].

Рассчитали, что минимальное число контрольных точек  для измерения средней освещенности кабинетов должно быть не менее 9 [7]. Рассчитали среднюю освещенность каждого кабинета по формуле:

где Еср – средняя освещенность в помещении, Еi – измеренные значения освещенности в контрольных точках, N – количество точек измерения.

  Определили, на каких рабочих местах освещенность ниже допустимой нормы.

Таблица № 7. Результаты измерений освещенности от искусственного

                        освещения (кабинет истории) [Приложение 10 - диаграмма]

Таблица № 8 . Результаты измерений освещенности от искусственного

                          освещения (кабинет химии) [Приложение 10 - диаграмма]

Таблица № 9. Результаты измерений освещенности от искусственного

освещения (кабинет № 17  русского языка)  [Приложение 11 - диаграмма]

Таблица № 11. Результаты измерений освещенности от искусственного

освещения (кабинет № 30  русского языка)

[Приложение 11 - диаграмма]

2. Обработка и анализ полученных экспериментальных данных.

Результаты   проведённого исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Содержание углекислого газа во всех исследуемых учебных кабинетах выше нормы практически в 2 раза. Соответствует норме только содержание углекислого газа в рекреации 2 этажа.
2. Не соответствует норме температурный режим и влажность. Температура во всех обследованных кабинетах превышает норму, а вот влажность, наоборот – ниже нормы.
3. Концентрация легкой пыли значительно ниже ПДК.
4. Освещенность рабочих поверхностей соответствует норме только  в кабинете  № 30 (кабинет русского языка).
5. Ниже нормы освещённость в следующих кабинетах:

- кабинет № 6 (истории) - поверхность доски и последний стол  среднего ряда;

- кабинет № 17 (русского языка) - все рабочие столы 3 ряда.

6. Самая плохая освещённость оказалась в кабинете химии: в норме освещенность поверхности парт только второго ряда. Остальные рабочие места и доска освещены плохо.

В целом условия пребывания учащихся в здании школы можно считать приемлемыми для поддержания нормальной работоспособности и сохранения их здоровья.

3. Заключение

Школа - это место, где дети проводят большую часть времени, и поэтому школьные помещения должны отвечать определённым санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам СанПиН.

Поддержание в норме всех физико-химических показателей, определяющих микроклимат школьных помещений, является ключевым фактором, определяющим комфортность пребывания в школе учащихся и сохранения их здоровья. 

Данное исследование показало, что в нашей школе не все физико-химические показатели, определённые экспериментальным путём, соответствуют норме.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие рекомендации:

1. Осуществлять сквозное проветривание школьных помещений согласно САНПиН: рекреации после каждой перемены, в учебных кабинетах – после каждого урока. В теплые дни целесообразно проводить занятия при открытых форточках.
2. В кабинетах  № 17 (русского языка) и № 14 (химии)  необходимо произвести расчёты освещённости с целью определения причин отклонения от нормы. При необходимости смонтировать дополнительные светильники, или же установить лампы большей мощности.
3. С целью поддержания нормативной влажности установить в учебных кабинетах бытовые увлажнители.

Литература

1. СанПиН 2.4.2.2821-10 "Санитарно-эпидемиологические требования к условиям и организации обучения в общеобразовательных учреждениях" 
2. ГН 2.1.6.2604-10. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест
3. М. М. Боднарук,  Н. В. Ковылина.  Биология. Дополнительные материалы к урокам и внеклассным мероприятиям по биологии и экологии в 10-11 классах – 2-е изд.- Волгоград: Учитель, 2008 г.
4. МУК 4.3.2756-10. 4.3. Методы контроля. Физические факторы. Методические указания по измерению и оценке микроклимата производственных помещений. Методические указания.
5. sout/metodika-izmereniya-mikroklimata.html
6. Методические  указания  по  выполнению  практической  работы «Исследование концентрации пыли в воздухе весовым методом». – Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2009. – 14 с.
7. ГОСТ Р 54944-2012. Здания и сооружения. Методы измерения освещенности.