Влияние повышенной концентрации углекислого газа в помещении на здоровье и работоспособность учащихся

Введение.

Актуальность работы: После реализации проекта «Цветочный остров» в 2013-2014 учебном году, в котором я принимала участие, в школьных кабинетах появилось больше комнатных растений.

Мы решили выяснить, принесло ли это пользу учащимся и учителям, которые в этих кабинетах проводят много времени, этому была посвящена научно-исследовательская работа «Влияние комнатных растений на концентрацию углекислого газа в помещениях».

Эта работа была представлена на XV Всероссийском детском конкурсе «Первые шаги в науке», где была удостоена Диплома 1 степени.

Работая над этим исследованием, я встречала много статей, посвященных влиянию углекислого газа на состояние здоровья и работоспособность человека.

Я очень заинтересовалась этим вопросом еще и потому, что он является логическим продолжением моих предыдущих работ.

Цель исследования – Выявить зависимость самочувствия и работоспособности учащихся от концентрации углекислого газа в помещениях.

Задачи:

- изучить литературные источники по теме исследования;

- подготовить необходимые материалы и оборудование;

- провести эксперимент;

- провести корректурные пробы на внимание и память;

- посмотреть мед. статистику по заболеваемости ОРВ и ОРВИ учащихся 3-х классов;

- проанализировать полученные результаты и сделать выводы;

- составить рекомендации по подбору видового состава комнатных растений для помещений и уходу за ними;

Объект исследования – работоспособность и самочувствие учащихся.

Предмет исследования – влияние концентрации углекислого газа в помещении на работоспособность и самочувствие учащихся.

Гипотезы исследования: 1. Повышенная концентрация углекислого газа в помещении ухудшает внимание и снижает работоспособность учащихся.

Повышенная концентрация углекислого газа в классных комнатах приводит к увеличению числа заболеваний ОРВИ и ОРЗ.

Практическая значимость: полученные знания можно использовать в повседневной жизни для грамотного озеленения помещений, выращивая такие виды комнатных растений, которые наиболее эффективно очищают воздух от загрязнителей (углекислого газа и др.)

Увеличивая количество комнатных растений в помещениях можно влиять на качественный состав воздуха. следовательно, и на здоровье, внимание и работоспособность обитателей этих помещений.

В своей работе я использовала следующие методы исследования:

- изучение имеющихся сведений;

- анализ и систематизация;

- эксперимент и наблюдение;

- математический.

I. Подготовительный этап

1.1. Этапы работы

Был составлен Календарный план, в котором были обозначены этапы, задачи, сроки, планируемые результаты.

1.2. Гигиеническая характеристика химического состава воздуха

Воздух представляет собой смесь различных газообразных веществ: азота, кислорода, аргона, углекислого газа (СО₂), водяных паров и других газов. СО₂ - бесцветный, не имеет запаха, в 1,5 раза тяжелее воздуха, поэтому способен накапливаться в нижних частях закрытых помещений.

Источником его являются люди и животные, которые выделяют его при дыхании. Предельно допустимое количество содержания СО₂ в закрытом помещении не должно превышать 1%. [1]

Особое внимание следует уделить качеству воздуха, которым дышат дети в классах. Концентрация углекислого газа в воздухе классной комнаты может увеличиться в несколько раз к концу занятия.

Высокая концентрация СО₂ в помещениях приводит к возникновению таких симптомов, как раздражение глаз и горла, заложенность носа, головная боль и отсутствие сна.

Что происходит при повышении концентрации CO₂ в воздухе, который попадает в организм?

Увеличивается парциальное давление CO₂ в наших альвеолах, его растворимость в крови повышается, и образуется слабая угольная кислота (CO₂ + Н₂O = Н₂СО₃), распадающаяся, в свою очередь, на Н⁺ и НСО₃^-.

Кровь закисляется, что по-научному и называется ацидозом. Чем выше концентрация CO₂ в воздухе, которым мы постоянно дышим, тем ниже рН крови и тем более кислую реакцию она имеет.

Весь материал - в документе.

ВСЕРОССИЙСКИЙ ДЕТСКИЙ КОНКУРС

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ И ТВОРЧЕСКИХ РАБОТ

«ПЕРВЫЕ ШАГИ В НАУКЕ»

Секция: биология

Тема:

Влияние повышенной концентрации углекислого газа в помещении на здоровье и работоспособность учащихся

Автор: Смирнова Дарья Александровна, ученица 7 «А» класса

Научный руководитель: Кульбака Галина Владимировна, учитель биологии

Место выполнения работы: Красноярский край, г. Дудинка, Таймырское муниципальное казенное общеобразовательное учреждение «Дудинская средняя школа № 3»

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………………..…3

I. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП

1.1. Этапы работы………………………………………………………………………………….…4

1.2. Гигиеническая характеристика химического состава воздуха……………………………………4

II. ПРАКТИЧЕСКИЙ ЭТАП ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Место проведения эксперимента…………………………………..…………………………....6

2.2. Изучение устойчивости внимания и работоспособности. Описание методики проведения эксперимента………………………………………………………………………………………………………….6

2.3. Подготовка необходимых материалов и оборудования………………………………………….…7

2.4. Полученные результаты………………………………………………………………………….…...…..7

2.5. Анализ полученных результатов………………………………………………………………….….......8

2.6. Пути решения проблемы загрязненности воздуха помещений углекислым газом……………...8

2.7. Влияние повышенной концентрации углекислого газа на уровень заболеваемости ОРВИ и ОРЗ………………………………………………………………………………………………………………….….11

2.8. Фотоотчет……………………………………………………………………………..………………..…...11

III. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП………………………………………………………………………...….13

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………………………………………….14

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы: После реализации проекта «Цветочный остров» в 2013-2014 учебном году, в котором я принимала участие, в школьных кабинетах появилось больше комнатных растений. Мы решили выяснить, принесло ли это пользу учащимся и учителям, которые в этих кабинетах проводят много времени, этому была посвящена научно-исследовательская работа «Влияние комнатных растений на концентрацию углекислого газа в помещениях». Эта работа была представлена на XV Всероссийском детском конкурсе «Первые шаги в науке», где была удостоена Диплома 1 степени. Работая над этим исследованием, я встречала много статей, посвященных влиянию углекислого газа на состояние здоровья и работоспособность человека. Я очень заинтересовалась этим вопросом еще и потому, что он является логическим продолжением моих предыдущих работ.

Цель исследования – Выявить зависимость самочувствия и работоспособности учащихся от концентрации углекислого газа в помещениях.

Задачи: изучить литературные источники по теме исследования;

• подготовить необходимые материалы и оборудование;

• провести эксперимент;

• провести корректурные пробы на внимание и память;

• посмотреть мед. статистику по заболеваемости ОРВ и ОРВИ учащихся 3-х классов;

• проанализировать полученные результаты и сделать выводы;

• составить рекомендации по подбору видового состава комнатных растений для помещений и уходу за ними;

Объект исследования – работоспособность и самочувствие учащихся.

Предмет исследования – влияние концентрации углекислого газа в помещении на работоспособность и самочувствие учащихся.

Гипотезы исследования: 1. Повышенная концентрация углекислого газа в помещении ухудшает внимание и снижает работоспособность учащихся.

1. Повышенная концентрация углекислого газа в классных комнатах приводит к увеличению числа заболеваний ОРВИ и ОРЗ.

Практическая значимость: полученные знания можно использовать в повседневной жизни для грамотного озеленения помещений, выращивая такие виды комнатных растений, которые наиболее эффективно очищают воздух от загрязнителей (углекислого газа и др.) Увеличивая количество комнатных растений в помещениях можно влиять на качественный состав воздуха. следовательно, и на здоровье, внимание и работоспособность обитателей этих помещений.

В своей работе я использовала следующие методы исследования:

• изучение имеющихся сведений;

• анализ и систематизация;

• эксперимент и наблюдение;

• математический.

1. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП

1.1. Этапы работы

Был составлен Календарный план, в котором были обозначены этапы, задачи, сроки, планируемые результаты.

Календарный план

1.2. Гигиеническая характеристика химического состава воздуха

Воздух представляет собой смесь различных газообразных веществ: азота, кислорода, аргона, углекислого газа (СО₂), водяных паров и других газов. СО₂ - бесцветный, не имеет запаха, в 1,5 раза тяжелее воздуха, поэтому способен накапливаться в нижних частях закрытых помещений. Источником его являются люди и животные, которые выделяют его при дыхании. Предельно допустимое количество содержания СО₂ в закрытом помещении не должно превышать 1%. [1]

Особое внимание следует уделить качеству воздуха, которым дышат дети в классах. Концентрация углекислого газа в воздухе классной комнаты может увеличиться в несколько раз к концу занятия.

Высокая концентрация СО₂ в помещениях приводит к возникновению таких симптомов, как раздражение глаз и горла, заложенность носа, головная боль и отсутствие сна.

Что происходит при повышении концентрации CO₂ в воздухе, который попадает в организм? Увеличивается парциальное давление CO₂ в наших альвеолах, его растворимость в крови повышается, и образуется слабая угольная кислота (CO₂ + Н₂O = Н₂СО₃), распадающаяся, в свою очередь, на Н⁺ и НСО₃^-. Кровь закисляется, что по-научному и называется ацидозом. Чем выше концентрация CO₂ в воздухе, которым мы постоянно дышим, тем ниже рН крови и тем более кислую реакцию она имеет.

По данным медиков, у детей, обучающихся в классах с высокой концентрацией углекислого газа, часто наблюдается тяжелое дыхание, одышка, сухой кашель и ринит, эти дети имеют ослабленную носоглотку. Рост концентрации СО₂в помещении приводит к возникновению приступов астмы у детей-астматиков.

Из-за повышения концентрации углекислого газа в школах увеличивается число пропусков уроков учащимися по болезни. Респираторные инфекции и астма являются основными заболеваниями в таких школах.

Негативные физиологические проявления при различных уровнях концентрации СО₂

Повышение концентрации СО₂ в классе негативно влияет на результаты учебы детей, снижает их работоспособность. [2]

По результатам прошлогоднего эксперимента, где мы измеряли концентрацию углекислого газа в кабинетах вторых классов, мы пришли к тому, что наибольшая концентрация СО₂ наблюдалась в том кабинете, где количество комнатных растений было меньше. Поэтому мы предположили, что это влияет на работоспособность учащихся. Чтобы проверить нашу гипотезу, мы решили провести новый эксперимент.

1. ПРАКТИЧЕСКИЙ ЭТАП ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Место проведения эксперимента

Мы проводили эксперимент в 2-х классных помещениях. Для чистоты эксперимента мы попросили убрать из кабинета №2 все комнатные растения. Выбор кабинетов осуществлялся по следующим критериям:

2.2. Изучение устойчивости внимания и работоспособности

Описание методики проведения эксперимента

Корректурная проба

Данная методика по своей сути аналогична методике Пьерона-Рузера. Предназначена она для исследования устойчивости внимания, возможностей его переключения, исследования особенностей темпа деятельности, «врабатываемости» в задание, выявления признаков утомления и пресыщения.

Процедура проведения

При работе с корректурной пробой ребенку предлагается отыскивать и зачеркивать (выделять особым образом: подчеркнуть, зачеркнуть, обвести в кружочек и т.п.) 2 буквы. [3]

С У А В С Х Е В И Х Н А И С Н Х В К С Н А И С В Х В Х Е Н А И С Н Е В Х А И В Н Х И В С Н А Б С А В С Н А Е К Е А Х В К Е С В С Н А И С А И С А В Х В К И Х И С Х В Х Е К В Х И В Х Е И С Н Е И Н А И Е Н К Х К И К Х Е К В К И С В Х И Х А К Х Н С К А И С В Е К В Х Н А И С Н Х Е К Х Н С И А Х К С К В Х К В Н А В С И С Н А И К А Е К К И С Н А И К Х Е Х Е И С Н А Х К Е К Х В И С Н А И Х В И К Х С Н А И С В Н К Х А В И С Н А Х Е К Е Х С Н А К С В Е Е В Е А И С Н А С Н К И В К Х К Е К Н В И С Н К Х В Е Х С Н А С К Е С Н К Н А Е С Н К Х К В И Х К А К С А И С Н А Е Х К В Е Н В Х К Е А И С Н К А Н К Н В Е И Н К В Х А К Е И В И С Н А К А Х В Е И В Н А Х Н Е Н А И К В И Е А К Е И В А К С В Е И К С Н А В А К Е С В Н Е К С Н К С В Х И Е С В Х К Н К В С К В Е В К Н И Е С А В И Е Х Е В Н А И Е Н К Е И В К А И С Н А С И А И С Х А К В Н Н А К С Х А И Е Н А С Н А И С В К Е В Е В Х К Х С Н Е И С Н А И С Н К В Х В Е К Е В К В Н А Н С Н А И С Н К В В К Х В И С Н А К А Х В Х Н А И С Н Х Е К Н С К А И Е И С Н А Х К Е К Х В И С Н А И Х В И К Х С Н А И С В Н К Х А В И С Н А Х Е К Е Х С Н А И К С Н А В А К Е С В Н Е Х В Е Х С Н И С В К Е В Е В Х К Х С Н Е И С Н А И С Н К В Х В Е К Е В К В Н А Н С Н А И С Н К С В Н Е К С Н Е К Х Н С А В С Н А Х К А С Е С Н А И С Е С Х К В А И С Н А С А В К Х С Х Н Е И С Х И Х Е В И К В И Н А И Е Н Е К Х А В И Х Н В И Х К Х Е Н В И Е С А И С Н А И Н Е К Х Н С С Н К А Н К Н В Е Н К

2.3. Подготовка необходимых материалов и оборудования

Для выполнения работы требуется:

- ручки;

- бланки корректурных проб (50 шт.);

- бланк инструктажа;

- сводная таблица;

Раздали бланки корректурных проб учащимся 3-х классов. Провели инструктаж, провели исследование. Измерения проводились после третьего урока. Полученные результаты занесли в таблицу.

2.4. Полученные результаты

1. Анализ полученных результатов

Так как кабинеты имели одинаковые: площадь, количество учащихся, количество уроков, и отличались только количеством комнатных растений, которые поглощают на свету углекислый газ, то это дает нам возможность сделать вывод о том, что:

Высокая концентрация углекислого газа приводит к снижению внимания и работоспособности учащихся.

2.6. Пути решения проблемы загрязненности воздуха помещений углекислым газом

Состояние воздуха в жилом и рабочем помещении оказывает значительное влияние на наше самочувствие. Комнатные растения могут повысить влажность воздуха, очистить его вредных веществ и улучшить микроклимат помещения. Очень важно суметь выбрать самые эффективные. Растения в помещении способны уменьшить концентрацию многих загрязняющих воздух веществ, в том числе, и углекислого газа.

Выделяя кислород, комнатные растения ионизируют воздух, а также повышают концентрацию лёгких ионов, снижая концентрацию тяжёлых ионов. Лёгкие отрицательные ионы, которых так мало загрязнённом воздухе, необходимы для нашей жизни: они улучшают активность дыхательных ферментов и обмен веществ, кислотно-щелочной баланс крови, укрепляют иммунную систему, повышают мышечный тонус, препятствуют повышению артериального давления. [4]

Кроме этого, в большинстве случаев, возникновение таких заболеваний как ОРВИ, грипп и т. п. связано с сухостью воздуха в помещении: в такой среде болезнетворные микроорганизмы и вирусы легко размножаются и человек более подвержен заболеваниям. Исправить эту ситуацию можно, повысив влажность воздуха, в частности, с помощью комнатных растений. Для этого будет достаточно 1 растения на 10 м² помещения. На основании исследований ученых НАСА составлены Рекомендации по подбору наиболее подходящих комнатных растений для очистки воздуха помещений от углекислого газа.

Рекомендации по подбору видов комнатных растений для помещений

Рекомендации по уходу за комнатными растениями

Значение символов

[9]

2.7. Влияние повышенной концентрации углекислого газа на уровень заболеваемости ОРВИ и ОРЗ

По данным медиков, высокий уровень углекислого газа может явиться причиной таких заболеваний, как заложенность носа, раздражение горла и глаз, головной боли и бессонницы. Особенно это важно для людей, которые больны астмой или аллергией. Если вам в помещении душно, некомфортно и вы часто страдаете головными болями, скорее всего воздух насыщен углекислым газом. [5]

Ученые провели ряд исследований по данной теме и пришли к выводу, что высокая концентрация СО₂ в кабинетах школ напрямую влияет на уровень заболеваемости ОРЗ и ОРВИ. Мы обратились к статистическим данным по заболеваемости ОРЗ и ОРВИ среди учащихся 3-х классов и сопоставили с результатами нашего исследования.

Вывод: Количество пропусков по болезни /ОРВИ и ОРЗ/ в каб.№1 ниже, чем в каб.№2.

2.8. Фотоотчет

1. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП

Общеизвестно, что один человек в спокойном состоянии, например, работник офиса, за один час потребляет 20–30 л кислорода с выделением 18–25л углекислого газа, а при занятиях в фитнес и тренажерных залах – до 36л и более. Если во вдыхаемом воздухе содержится 0,03 % (об.) СО₂, то в выдыхаемом – 3,6 % (об.), то есть возрастает более чем в 100 раз!

Последние исследования зарубежных ученых показали, что углекислый газ негативно влияет на организм человека даже в низких концентрациях. В 2006 году итальянские ученые провели исследования в пяти странах ЕЭС. Результаты показали, что 68 % детей испытывают на себе негативное влияние СО₂ выше уровня 0,1%. У них наблюдалось тяжелое дыхание, одышка, сухой кашель и ринит чаще, чем у других детей. Были сделаны следующие выводы: у детей, находящихся в помещении с высоким уровнем СО₂, в 3,5 раза выше риск возникновения сухого кашля и в 2 раза – развитие ринита. Они имеют более уязвимую носоглотку, чем их ровесники. [6]

Решить эту проблему можно:

Во-первых, с помощью комнатных растений.

Во-вторых, необходимо регулярно проветривать классные помещения, согласно рекомендуемой продолжительности проветривания учебных помещений. [7]

Такие рекомендации есть в нашей школе в каждом классе и учителя стараются им следовать.

Данная исследовательская работа является продолжением проекта «Цветочный остров» и «Влияние комнатных растений на изменение концентрации углекислого газа в помещениях».

Когда мы приступали к работе, то предполагали, что:

1. Повышенная концентрация углекислого газа в помещении ухудшает внимание и снижает работоспособность учащихся.

2. Повышенная концентрация углекислого газа в классных комнатах приводит к увеличению числа заболеваний ОРВИ и ОРЗ.

На основании результатов экспериментов мы смогли сделать Выводы:

Высокая концентрация углекислого газа приводит к снижению внимания и работоспособности учащихся.

Следовательно: первая гипотеза подтвердилась полностью.

Вторая гипотеза также нашла свое подтверждение.

Повышенная концентрация углекислого газа в классных комнатах приводит к увеличению числа заболеваний ОРВИ и ОРЗ.

Я на протяжении 2-х лет занималась изучением вопроса о влиянии комнатных растений на состав воздуха, на здоровье и работоспособность учащихся. Мне очень нравится вести исследовательскую работу, проводить эксперименты, анализировать результаты, делать выводы. Эти навыки мне пригодятся на любом уроке и дальше во взрослой жизни. Они развивают мышление, делают его гибким, живым, эффективным. Я еще не знаю, какую тему выберу для дальнейшей работы, но исследовательскую деятельность я буду продолжать.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Е.О.Шилькрот, Ю.Д.Губернский. Сколько воздуха нужно человеку для комфорта? Журнал «АВОК» (№4, 2008).

2. Здоровье человека и углекислый газ (СО₂)

enontek.ru›CO2/zdorove-cheloveka

1. u4isna5.ru›pedagogika…2011-02-02…korekturnayaproba

2. Польза комнатных растений forchel.ru/5514-uxod-za-komnatnymi-.

3. http://dok.opredelim.com/docs/index-19315.html

4. Состав воздуха и его гигиеническое значение

all-gigiena.ru›lit/uchebnik-gigieni-gabovich

1. Санитарно-эпидемиологические правила СанПиН 2.4.2.1178-02 "Гигиенические требования к условиям обучения в общеобразовательных учреждениях" rg.ru›СанПиН

2. Уход за комнатными растениями.  forchel.ru/5514-uxod-za-komnatnymi-.

3. А.Степура, М.Степура. Практическая энциклопедия. Комнатные растения, М.2004

2