Контроль за уровнем углекислого газа в школе.

1
МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №1»г. Гурьевска,
КАЛИНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
236038,г.Гурьевск,Калининградской области, ул.Ленина 42, тел.: 8(4012)74-12-50,
т/факс 8(4012)74-12-50, е-mail: mousosh1ggurevska@rambler.ru
интернет сайт учреждения: http://school.baltinform
Контроль за уровнем углекислого газа в школе.
Автор: Воронина Валентина Николаевна, 9 кл., МБОУ СОШ № 1 г. Гурьевска
Руководитель: Семерякова Марина Николаевна, учитель географии МБОУ СОШ
№ 1 г. Гурьевска
Научный консультант: Олег Владимирович Толстель, к.т.н. доцент кафедры
компьютерного моделирования и информационных систем, Балтийский федеральный
университет имени Иммануила Канта
2012
2
Содержание
Введение
2
Объекты и методы исследования
5
Методы исследования
6
Результаты исследований
6
Выводы
7
Заключение
7
Список использованной литературы
8
3
Введение.
Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) подсчитала,
что к 2050 году уровень углекислого газа в атмосфере может установиться в пределах
между 450 и 550 ppm (частиц на миллион частиц или 0,045 и 0,05%). В статье,
опубликованной в журнале Current Science (Vol 90, No 12), написано, что этот уровень не
был соотнесен с тем, какие последствия он будет иметь для здоровья. Согласно данной
статье 426 ppm - максимально допустимый уровень углекислого газа, при котором
человечество может выжить. Температура, относительная влажность воздуха и скорость
воздушного потока – это основные составляющие наиболее комфортных условий в
помещении. (1).
Оксид углерода(IV) (углекислый газ, диоксид углерода, двуокись углерода, угольный
ангидрид) — CO2. В газообразном виде- бесцветный газ, без запаха, со слегка кисловатым
вкусом. Является продуктом жизнедеятельности большинства живых организмов, не
токсичен, но не поддерживает дыхание. Большая концентрация в воздухе вызывает
удушье. (7).
В результате длительного пребывания людей воздух помещений меняется: возрастает
количество углекислого газа, водяных паров, тяжелых ионов, повышается температура,
запыленность, бактериальная загрязненность, появляются летучие вещества, например
аммиак, сероводород и др. (6).
Актуальность исследования : Проблема повышенной концентрации углекислого газа
характерна для учебных заведений, школ и детских садов. Концентрация углекислого газа
(СО2) в воздухе классной комнаты может увеличиться в несколько раз к концу занятий. В
плохо вентилируемой классной комнате уже после трех часов, концентрация углекислого
газа превышает норму. Доказано, что высокий уровень содержания CO2 может вызывать
недомогания, затрудненное дыхание, головные боли, и тошноту. Не стоит подвергать
опасности здоровье учеников и учителей.
В докладе о состоянии здоровья детей в Российской Федерации (по итогам Всероссийской
диспансеризации 2002г.) отмечено, что в структуре заболеваемости детей в возрасте
доминируют болезни органов дыхания.
Доктор медицинских наук Борис Ревич считает, что «в российских классах трудно дышать
из-за пластиковых окон и углекислый газ в таких условиях может превышать нормативы
во много раз. Однако в нашей стране данных по этой тематике практически нет, и работы
по этой проблеме не ведется».
4
Из-за повышения концентрации углекислого газа в школах увеличивается число пропуска
уроков учащимися по болезни. Респираторные инфекции и астма являются основными
заболеваниями в таких школах. (4)
У детей, обучающиеся в классах с высокой концентрацией углекислого газа, часто
наблюдается тяжелого дыхания, отдышка, сухой кашель и ринит, эти дети имеют
ослабленную носоглотку. Рост концентрации углекислого газа (СО2) в помещении
приводит возникновению приступов астмы у детей-астматиков.
Углекислый газ снижает производительности, ухудшает состояние здоровья.
В классных комнатах могут находиться одновременно до тридцати учеников вместе с
преподавателем. Через каждый час один поток учащихся, сменяет другой. Именно в
таких помещениях сложнее всего поддерживать необходимые условия, которые будут
соответствовать таким требованиям, как, комфорт, хорошее качество воздуха. Осознаем
ли мы влияния плохого качества воздуха в помещение на наше здоровье.
Гипотеза
Концентрация углекислого газа внутри класса, является наилучшим индикатором
внутреннего загрязнения воздуха, из-за находящихся там людей.
Цель и задачи работы
Цель нашей работы: определить содержание углекислого газа в школьных помещениях.
Задачи:
1. Измерить содержание углекислого газа в различных помещениях школы.
2. Проанализировать количественные показатели содержания углекислого газа в
урочное и неурочное время.
Вполне возможно, что снизить концентрацию углекислого газа получится решить более
частым
проветриванием
помещения
или
установкой
обычного
очистителя
или
увлажнителя воздуха. А может быть понадобится более серьезная система очистки.
Типичный уровень СО2 в атмосфере мегаполисов – 0,06-0,08%, и это именно тот воздух,
который подает вентиляция в помещения. Изменения химического состава и физических
свойств воздуха в жилых помещениях, как правило, происходят параллельно увеличению
содержания в нем углекислого газа. Поэтому о микроклимате помещений принято судить
по содержанию в воздухе легко определяемого углекислого газа. Установлено, что
микроклимат помещений наиболее благоприятен, когда количество углекислого газа не
превышает 0,1%. Обеспечение в школьных учреждениях доброкачественности воздуха
достигается правильным воздухообменом.
По нормативам качество воздуха делится на 4 класса. Концентрации углекислого
газа измеряется в ppm — количество частиц СО2 на миллион частиц воздуха. Высокое
5
качество воздуха (<400 ppm), среднее качество воздуха (400-600 ppm), приемлемое
качество воздуха (600-1000 ppm) и низкое качество воздуха (>1000 ppm).
Несоблюдение гигиенических требований к воздушному режиму, естественному и
искусственному освещению ухудшает восприятие и усвоение учебного
материала.
Основные нормы отражены в Санитарных правилах, утвержденных 4 августа 1999г. и
введенных с 1 января 2000 г. в действие (СП 2.4.4.782-99).
Последние исследования западных ученых показывают, что углекислый газ в помещении
является веществом, которое даже в невысоких концентрациях может пагубно отразиться
на здоровье и работоспособности человека(2).
Поддержание нормального воздушно-теплового
режима
в
классе осуществляется
сменой воздуха через форточки, фрамуги, створки окон. Сквозняков в классе быть не
должно, а проветривание проводиться во время перемены, класс в это время должен
быть пуст. Длительность сквозного проветривания учебных помещений в зависимости от
температуры наружного воздуха.
|Наружная температура в
|Длительность проветривания помещений (мин)
|градусах Цельсия
|
В малые перемены
|В большие перемены и
|между сменами
|От +10 до +6
4-10
25-35
|От +5 до 0
3-7
20-30
|От 0 до -5
2-5
15-25
|От -5 до -10
1-3
10-15
|Ниже -10
1-1,5
5-10
Методов уменьшения содержания оказывается совсем мало. Принудительная вентиляция
позволяет снизить содержание СО2 в воздухе, однако приточный воздух подаётся с улицы
где уровень углекислого газа может превышать 1000 ppm. (6)
Объекты и методы исследования
Объекты исследования:
Кабинеты МБОУ «СОШ №1» г.Гурьевска. До автомагистрали 200 м. В помещениях
стеклопакеты. Постоянное количество находящихся людей 1 взрослых и 24-30 детей.
Кроме классных комнат, ученики также могут находиться в помещениях, где количество
людей, постоянно варьируется. Это могут быть библиотека, раздевалка или медицинский
кабинет, такие помещения посещаются нечасто. Также существуют и административные
помещения, например, кабинет директора, в которых, практически всегда никого не
бывает, и учительские комнаты с эпизодической наполняемостью.
6
Методы исследования Измерить параметры воздуха для оценки его качества в течение
дня с помощью газоанализатора многопараметрического AZ 77535.
Он представляет
собой анализатор CO2, точки росы и показателя влажности. Прибор представляет собой
высокоточный монитор-контроллер, дающий возможность производить измерения и
выполнять мониторинг двуокиси углерода (CO2) в бытовых и промышленных условиях, а
также своевременно извещать посредством визуальной и звуковой сигнализации о
повышении уровня CO2. Прибор оснащен большим дисплеем, предназначенным для
отображения уровня углекислого газа, температуры воздуха, влажности и точки росы в
настоящий момент времени. Время реакции составляет менее 30 с.
Мы измерили концентрацию углекислого газа в следующих помещениях: рекреация (1
этаж), рекреация (2 этаж), кабинеты 1,2 ,3 этажей, спортзал.
Измерения проводились в течение месяца с 3 февраля по 3 марта с понедельника по
пятницу. Временной промежуток
в течении дня был выбран исходя из графика
проветривания и сменности.
Результаты исследований
Замеры, проведенные в школе показали, что в ряде кабинетов концентрация углекислого
газа (СО2) достигала 2500 ppm и выше в случае непроветривания помещения в течении
дня (Приложение 1). Исследования показали, что при концентрации СО2 выше 800 – 1000
ppm (1 ppm = 0,001 ‰ = 0,0001 % = 10-6 , 1 % = 10000 ppm, 1 ‰ = 1000 ppm; 1 ppm
означает, что на каждый килограмм смеси приходится 1 мг вещества) школьники
начинают
испытывать
утомляемость,
головную
боль,
усталость,
проблемы
с
концентрацией внимания и снижение работоспособности. График замеров уровня СО2
(приложение 2), сделанных при помощи газоанализатора многопараметрического AZ
77535 показывает, как в течение дня меняется уровень СО2 в кабинетах школы. Можно
видеть, как изменяется концентрация углекислого газа в зависимости от проветривания
помещений. На начало занятий уровень в норме 500 – 600 ppm, к середине занятий он
повышается, несмотря на проветривание на переменах от 700 до 900 ppm. Между сменами
из-за длительного проветривания
падает почти до нормы 600 – 700 ppm, а концу
поднимается от 800 ppm и выше.Если в течение дня кабинеты не проветривать то уже
после третьего урока концентрация СО2 возрастает в пределах 1100-2500 ppm.
Концентрация углекислого газа повышается в зависимости от повышения температуры.
Чем ниже температура- тем ниже концентрация углекислого газа. 24.02.12 отопление
почти отключено , в кабинетах прохладно – концентрация углекислого газа ниже чем в
другие дни.
7
Выводы
На диаграммах видна динамика изменения содержания углекислого газа в различных
школьных помещениях. Анализ позволяет сделать несколько очевидных выводов.
Во-первых, концентрация углекислого газа во всех школьных помещениях в течение всей
недели, выше нормы даже учитывая режим проветривания. Причем в середине занятий
она примерно в 1,5 раза больше, а максимум достигается в середине недели.
Во-вторых, наибольшее содержание углекислого газа в учебные дни наблюдается в
помещениях, в которых происходит образовательный процесс и дети проводят большую
часть времени. В коридорах концентрация углекислого газа меняется слабо.
В-третьих, пик концентрации углекислоты наблюдается в кабинетах на 3 этаже, что
возможно связано с повышенной температурой..
В то же время наименьшая концентрация, в течение учебных дней, выявлена в
помещениях, где образовательный процесс не ведется – это зоны коридоров
на 1-2
этажах. Связано это конечно с тем, что такие помещения обязаны быть проветриваемыми
и во время уроков. Очевидно, изменения содержания углекислого плавно увеличивается к
середине дня , плавно уменьшается между сменами и повышаются к концу.
Заключение.
Уровень углекислого газа необходимо контролировать как в атмосфере, так и в воздухе
помещений, особенно это касается детских садов, школ, во всех местах, где подолгу
находятся
большие
поднимается выше
группы
людей.
определенной
Когда
уровень
CO2 в
воздухе
величины,
человек
начинает
помещения
чувствовать
себя
дискомфортно. Этот предел индивидуален для каждого человека, в зависимости от пола,
возраста и состояния здоровья. Необходимо внедрение в широкое пользование бытовых
мониторов СО2, измерительных приборов, замеряющих уровень углекислого газа в
помещениях. Только так может появиться возможность узнать, насколько вентиляция
эффективно удаляет углекислый газ, или же пришла пора проветрить помещении.
Учитывая, что мы живем в 21 веке, невозможно придерживаться устаревших знаний и
норм, и мы полагаем необходимым:

в школах, детских садах, , где длительное время находятся люди, необходимо
регулярно проводить замеры СО2 и принимать меры по приведению уровня углекислого
газа в соответствии с нормами.

необходимо внедрение в широкое пользование бытовых мониторов СО2,
измерительных приборов, замеряющих уровень углекислого газа в помещениях. Только
так может появиться возможность узнать, насколько вентиляция эффективно удаляет
углекислый газ, или же пришла пора проветрить помещение.
8
Список использованной литературы
1. Dr. Chaudhuri R.N., Dr. Sengupta D., Report of the research project on evaluation of
environmental NО2, СО2, benzene and lead exposures of Kolkata population by biological
monitoring techniques.
2. Hamashima H. et al., Rises in urinary bicarbonate contents and pH of adult Tokyo-citizens ;
Tohoku J. Exp. Med., 169, 1993 .
3. Robertson D.S., Health effects of increase in concentration of carbon dioxide in the
atmosphere. Current science, vol. 90, no. 12, 25 June 2006
4. Robertson D.S., The rise in the atmospheric concentration of carbon dioxide and the effects on
human health. Med. Hypotheses, 2001, 56, 513-518.
5. Keeling C.D. and Whorf T.P., Atmospheric carbon dioxide record from Mauna Loa. Period of
record 1958-2003. Carbon Dioxide Research Group, Scripps Institution of Oceanography,
University of California, Internet source.
6.Елисеева О.В., К обоснованию ПДК двуокиси углерода в воздухе // Гигиена и
санитария. - 1964. - № 8.
7. Справочник по теплоснабжению и вентиляции - Москва: Госстройиздат , 2009.
8. СП 2.5.1198-03 «Санитарные правила ».
9. Шилькрот Е.О., Губернский Ю.Д.,«Сколько воздуха нужно человеку для комфорта?»,
журнал AВОК №4/2008
9
Приложение 3.
Влияние повышенного содержания углекислого газа в помещении на организм.
Количество частиц СО2 на миллион частиц воздуха в чистом воздухе.
Высокое качество воздуха 380 ppm
Если уровень СО2 выше 600-800 ppm
Кратковременное воздействие
Длительное воздействие
(несколько часов)
(регулярное воздействие)
Основные симптомы
Основные симптомы
Головная боль, головокружение, усталость,
Головная боль, головокружение, усталость,
раздражение глаз, плохой сон
раздражение глаз, плохой сон
Повышение концентрации углекислого газа в классе негативно влияет на результаты
учебы детей, снижает их работоспособность.
Уровень СO2,
Физиологические проявления
ppm
Атмосферный
воздух
Идеальный воздух для здоровья и хорошего самочувствия.
380-400
400-600
600-1000
Выше 1000
Выше 2000
Нормальное количество воздуха. Рекомендовано для детских комнат,
спален, офисных помещений, школ и детских садов.
Появляются жалобы на качество воздуха. У людей, страдающих астмой,
могут учащаться приступы.
Общий дискомфорт, слабость, головная боль, концентрация внимания
падает на треть, растёт число ошибок в работе. Может привести к
негативным изменениям в крови, также могут появиться проблемы с
дыхательной и кровеносной системой.
Количество ошибок в работе сильно возрастает, 70% учащихся,
сотрудников не могут сосредоточиться на работе.
Таблица 2. Негативные физиологические проявления при различных уровнях
концентрации углекислого газа.
10
Приложение 4.Газоанализатор AZ77535