Влажность воздуха и её влияние на здоровье человека

                                                                               МБОУ СОШ №17                                                - 1 -

                                                                     ТАРАСОВА Владислава Юрьевна

                                                                     Краснодарский край, Отрадненский район,

                                                                     станица Отрадная

                                                                    «Средняя общеобразовательная школа №17», 8б класс

                                                                             ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА И ЕЁ ВЛИЯНИЕ

                                                                      НА ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА

                                                                      Научный руководитель: Иващенко Виктор Сергеевич,

                                                                      учитель физики МБОУ «СОШ №17»

Введение

Воздух – неотъемлемая часть в жизни каждого человека – это один из источников жизни. Человек не может жить без воздуха. А что такое воздух, из чего он состоит и как влияет на человека? Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов. В воздухе всегда есть и водяной пар. Он образуется в результате испарения воды с поверхностей океанов, морей, озер, водохранилищ, рек и т.д. От количества водяного пара, содержащегося в воздухе, зависит погода, самочувствие человека, жизнь растений, а также сохранность технических объектов, архитек-турных сооружений, произведений искусства, книг. Влажность воздуха является одним из основных параметров микроклимата помещений, и поэтому оказывает большое влияние на жизнедеятельность человека.

Цель работы: доказать влияние колебаний влажности воздуха на здоровье человека.

Предмет исследования: влияние влажности воздуха на здоровье человека.

Объекты исследования: квартиры жилых домов, процентное содержание влаги в них.

Задачи исследования:

1. Изучить теоретический материал по данной теме и изготовить психрометр.
2. Измерить влажность воздуха и атмосферное давление в квартирах жилых домов.
3. Измерить характеристики самочувствия человека: артериальное давление, пульс.
4. Проанализировать данные, полученные за две недели.
5. Выявить зависимость характеристик здоровья человека от влажности воздуха.

Методы исследования: изучение литературы, наблюдения, измерения, сравнения, анализ, синтез.

Гипотеза: Если системно поддерживать нормальную влажность воздуха в помещениях, то можно обезопасить себя от негативных воздействий на организм повышенной и пониженной влажности.

                                                                                                                                    - 2 -

Актуальность моего исследования заключается в том, что в последние годы достаточно много людей, в том числе и детей, страдают вегето-сосудистыми заболеваниями, увеличивается количество людей, страдающих астмой, а низкая влажность вызывает быстрое испарение и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, легких, что приводит к простудным и другим заболеваниям. Высокая влажность также вызывает некоторые негативные явления в организме человека, например, нарушается теплообмен организма с окружающей средой, что приводит к перегреву тела, а следовательно влечет за собой нарушения сердечной деятельности. Отсюда вытекает проблема исследования: как защитить себя и близких людей от возможности различных заболеваний профилактическими методами, чтобы быть – здоровыми людьми.

Глава 1. Теоретические основы и концепции

1.1. Абсолютная и относительная влажность

Водяной пар в воздухе, несмотря на огромные поверхности океанов, морей, озер и рек, не является насыщенным: атмосфера – «открытый сосуд». Перемещение воздушных масс приводит к тому, что в одних местах нашей планеты в данный момент испарение воды преобладает над конденсацией, а в других, наоборот, преобладает конденсация.

Содержание водяного пара в воздухе – его влажность, характеризуется рядом величин.

За характеристику влажности воздуха может быть принята плотность водяного пара ρ, содержащегося в воздухе. Эту величину называют абсолютной влажностью и из-за ее малости выражают в граммах на кубический метр. Абсолютная влажность, таким образом, показывает, сколько водяного пара в граммах содержится в 1 кубическом метре воздуха.

Но знание абсолютной влажности ничего не говорит о том, насколько водяной пар в данных условиях далек от насыщения. А именно от этого зависит интенсивность испарения воды и, следовательно, потеря влаги живыми организмами. От этого же зависит быстрота высыхания тканей, почвы, увядание растений и многое другое. Вот почему вводят величину, показывающую, насколько водяной пар при данной температуре близок к насыщению, - относительную влажность,                                                        

Относительная влажность ϕ равна отношению парциального давления р водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению ро насыщенного пара при той же температуре и выражается в процентах:

                                                                                                                                                                  - 3 –

     Для вычисления относительной влажности надо знать плотность пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, и плотность насыщенного водяного пара при этой же температуре. Давление и плотность насыщенного водяного пара при разных температурах можно найти, воспользовавшись специальными таблицами, которые имеются в справочниках или задачниках по физике.

Барометрическое атмосферное давление тесно взаимосвязано с влажностью воздуха. Неслучайно поэтому большинство простейших народных приборов - предсказателей погоды - основано на установлении колебаний влажности воздуха. Это обусловлено тем, что плотность водяных паров по отношению к плотности воздуха, принимаемой за единицу, равна 0,623. Поэтому влажный воздух легче сухого, а атмосферное давление в нем падает. Следовательно, когда давление снижается, воздух становится более влажным, из водяных паров образуются облака и можно ожидать выпадение осадков.

1.2. Способы измерения влажности

Гигрометрический способ измерения влажности

Гигрометр – прибор для измерения влажности воздуха (см. рис. 1). Данный способ измерения влажности основан на изменении длины гигроскопических нитей (волос, или синтетических нитей). Использование приборов, в основе которых лежит гигрометрический способ измерения, ограничено, прежде всего, из-за класса точности,  около ±5% относительной влажности.

Рис. 1. Гигрометр

Психрометрический способ измерения влажности

                                             Психрометр – прибор для измерения влажности воздуха (см. рис. 2).    

                                    Психрометрический способ измерений основан на физическом эффекте

                                    охлаждения при процессах испарения. Один термометр считывает

                                    температуру окружающего воздуха, а другой - считывает температуру

                                    влажного термометра. Термометр (считывающий температуру окружающего

                                    воздуха) увлажнен хлопковой тканью и обдувается воздухом.

                                    Испарение охлаждает термометр, и при наступлении состояния равновесия,

                                    влажность подсчитывается по показаниям сухого и влажного термометров.

   Рис. 2. Психрометр

                                                                                                                                                                   - 4 -

Степень точности 1% относительной влажности достигается при использовании точных термометров, а также, при условии аккуратного обслуживания оборудования.

Для определения относительной влажности воздуха использовалась психрометрическая таблица, которую можно взять в любой справочной литературе (см. приложение 1).

1.3. Влияние влажности воздуха на здоровье человека

Показатель влажности, в условиях которой человек чувствует себя комфортно, колеблется в пределах от 30 до 60%. Зависит это от температуры, уровня физической нагрузки и даже от возраста. Например, младенцы очень плохо переносят сухой воздух, а влага благоприятно действует на их кожу и слизистые оболочки, облегчает дыхание.

Рассмотрим по отдельности влияние высокой и слишком низкой влажности на организм и здоровье человека.

Повышенная влажность.

Насыщенное влагой тепло – идеальные условия для развития бактерий и всевозможных грибков, что может привести к возникновению и усилению аллергических реакций. Большая концентрация влаги не позволяет телу человека поддерживать нормальную температуру – не работает должным образом механизм терморегуляции. Чтобы охладить себя, человеческое тело использует потоотделение. Пот, испаряясь с поверхности кожи, выводит лишнее тепло. Но если испарятся некуда? Тогда организм начинает работать с повышенной силой, а это приводит к обратному результату – перегреву. Возможны вялость, рвота, потеря сознания, сильная вязкость крови и, как следствие, проблемы с сердцем. Даже возможно кислородное голодание мозга. Люди, страдающие от атеросклероза, гипертонии, всевозможных заболеваний сердечно-сосудистой системы, должны быть особенно осторожны в жару при высокой влажности. Существует возможность резкого обострения заболеваний и неконтролируемых приступов. Большая влажность в сочетании с низкой температурой опасна слишком сильным переохлаждением и обморожениями. Это может произойти и около 0°C, а не только при минусе.

Пониженная влажность.

При избыточной сухости воздуха организм начинает усиленно испарять влагу, что может стать причиной пересыхания слизистых оболочек рта, носа и глаз. Астматикам слишком сухой воздух также чрезвычайно вреден, они начинают хуже себя чувствовать, возможны обострения болезни. Достаточно долгое пребывание в сухом воздухе грозит снижением иммунитета и частыми респираторными заболеваниями. Это случается из-за того, что пересушенная слизистая

                                                                                                                                                                   - 5 -

препятствует нормальному дыханию, вследствие чего организм не получает достаточного количество кислорода.

К сожалению, мы не можем влиять на влажность воздуха на улице. Но в своем доме, офисе или квартире вполне возможно создать комфортный микроклимат. Ведь постоянная влажность, как повышенная, так и пониженная, может привести к множеству негативных последствий: плохое самочувствие, быстрая утомляемость, различные заболевания, вплоть до туберкулеза и ревматизма.

1.4. Как регулировать влажность воздуха

На сегодняшний день для поддержания влажности воздуха на приемлемом уровне, самый простой способ – это использование кондиционеров с функциями автоматического контроля, увлажнения и осушения воздуха. Но кроме таких дорогостоящих устройств существуют и другие общедоступные методы регулирования влажности воздуха.

Повышенная влажность.

Для снижения влажности в помещении вам поможет простое проветривание.

Также лишнюю влагу убирают комнатные растения, бытовые обогреватели, фены.

Вентиляция в исправном состоянии является хорошим помощником при снижении влажности воздуха..

Использование осушителей воздуха, выпускаемых промышленностью, помогают уменьшить влажность. В их устройство входит специальное средство, уменьшающее коэффициент влажности в квартире. В основе этого химического средства – абсорбент и поглотитель влаги, и лишняя влага после конденсирования попадает в ёмкости для сбора влаги.

Дополнительный обогрев квартиры осенью и зимой никогда не будет лишним и поможет избавиться от излишней влажности.

Пониженная влажность.

Самый простой способ, как увлажнить воздух в комнате, заключается в регулярной влажной уборке помещения. Но данный эффект будет длиться только час-два и не может считаться радикальным.

                                                                                                                                                                   - 6 -

Второй способ того, как повысить влажность воздуха в помещении, заключается в развешивании влажных простынь, полотенец. При этом стоит обратить внимание, что влажность в комнате будет достаточно низкой, если повешенные перед сном мокрые простыни к утру оказываются полностью сухими, как готовый к бою порох. Представьте, что такой же процесс происходит с вашей кожей, слизистой и глазами.

Следующие способы, как увлажить воздух в комнате, относится к аквариумам, фонтанчикам, комнатным растениям и резервуарам с водой на батареях: они тоже несколько спасают положение. Кроме того, повысить влажность можно и с помощью пористых керамических сосудов, наполненных водой и находящихся между секциями радиаторов или любых емкостей с водой, установленных под радиаторами. Хорошим способом, как увлажнить воздух в комнате, является и проветривание жилья в сырую погоду.

Также, к счастью, современная промышленность уже давно изготовляет устройства, позволяющие эффективно увлажнять воздух в помещениях. Все бытовые увлажнители делятся на три основных типа: паровые, ультразвуковые и традиционные. Каждый из данных устройств, имеет свои плюсы и минусы, в которых перед покупкой данного товара обязательно стоит разобраться.

Стремительный темп современной жизни заставляет человека проводить большую часть времени - увы - не на природе, а в помещении, которым может являться офис, квартира или загородный дом. Обратите внимание на создание комфортного микроклимата в данных условиях, ведь это является залогом нашего здоровья и здоровья окружающих нас людей.

Глава 2. Объекты и методы исследований

2.1. Психрометр

О

Рис. 3. Психрометр,

изготовленный

самостоятельно

Объектом моего исследования является процентное содержание влаги в квартирах жилых домов и в учебных кабинетах школы. Основным методом измерения влажности воздуха при

                                                                                                                                                                   - 7 -

положительной температуре является – психрометрический метод. Для определения этой характеристики воздуха я использовала психрометр, который изготовила самостоятельно

 (см. рис. 3).

2.2. Методика проведения измерений

1. Вычислялась разность показаний между влажным и сухим термометром. Зная разность показаний сухого и влажного термометров и температуру окружающей среды, с помощью психрометрических таблиц, определяли относительную влажность воздуха. Измерения проводились в течение двух недель.
2. Известно, что влажность воздуха связана с атмосферным давлением, поэтому в работе определялось атмосферное давление. Для его измерения использовался барометр             (см. рис. 4).

Рис. 4. Барометр                            Рис. 5. Тонометр                              

3. Для определения артериального давления и пульса человека использовался тонометр      (см. рис. 5).

Глава 3. Результаты обследований и их анализ

1. Результаты обследований

Исследования проводились в двух разных квартирах: с печным (см. табл.1) и центральным (см. табл.2) отоплением.

- 8 -

Таблица 1

Таблица 2

- 9 -

Анализ результатов обследования.

Результаты наблюдений показывают, что в квартире с печным отоплением влажность воздуха повышена, а с центральным отоплением – понижена.

Согласно теории, барометрическое атмосферное давление тесно взаимосвязано с влажностью воздуха: увеличение влажности воздуха влечет за собой снижение атмосферного давления. Эту закономерность подтверждают мои измерения, проводимые в течение 13 дней и представленные графически на следующих диаграммах:

Уровень влажности в квартире с печным отоплением и атмосферное давление

Уровень влажности в квартире с центральным отоплением и атмосферное давление

Атмосферное давление оказывает значительное влияние на артериальное давление человека и его пульс. Изменения систолического и диастолического давления и изменение пульса человека в период исследования представляю графически (см. рис. 8 и 9).

- 10 -

        а) Систолическое                                     б) Диастолическое                            в) Пульс человека

        давление человека                                   давление человека

Из приведенных графиков видно, что характеристики здоровья человека зависят от уровня влажности вне зависимости от способа отопления жилого помещения и степени отклонения процентного содержания влаги от нормы.

Заключение

В ходе данного исследования была выполнена следующая работа:

• изучена необходимая литература по определению влажности воздуха;
• изготовлен психрометр;
• измерена влажность воздуха в двух квартирах в течение 13 дней;
• измерено атмосферное давление в двух квартирах в течение 13 дней;
• измерены характеристики самочувствия человека: артериальное давление и пульс.

Для выявления зависимости и проведения анализа полученных результатов я построила графики изменения исследуемых величин.

Выводы

На основании результатов данного исследования доказано влияние колебаний влажности воздуха на здоровье человека:

1) изменения влажности воздуха вызывают колебания диастолического и систолического давления человека;

2) рост влажности воздуха ведет к уменьшению систолического давления и увеличению диастолического давления;

3) при колебаниях влажности воздуха в течение определённого интервала времени наблюдаются резкие перепады между диастолическим и систолическим давлением;

4) изменения влажности воздуха влияют на пульс человека: скачок влажности вызывает учащение сердцебиения.

Для улучшения состояния здоровья человека я рекомендую:

• контролировать уровень влажности в квартире;
• использовать возможные средства для поддержания оптимальной влажности воздуха для человека любого возраста.

Список литературы и интернет-ресурсов

1. Перышкин А.В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2013. – 240 с.
2. Абсолютная и относительная влажность // www.xiron.ru/content/view/9156/28/
3. Воздействие влажности воздуха на организм человека. // http://www.easy-physic.ru/volosnoj-volosyanoj-gigrometr/
4. Индикаторы погоды. // http://www.valleyflora.ru/25.html
5. Влияние атмосферного давления на артериальное давление. // http://davlenie-ok.ru/vliyanie-atmosfernogo-davleniya-na-arterialnoe-davlenie.html

                                                Приложения (1) Психрометрическая таблица:

- 12 -