Научно-исследовательская работа на тему: «СРЕДА ОБИТАНИЯ. ШКОЛА»

Министерство образования и науки Республики Дагестан

Управление образованием города Избербаш

XX Республиканская научная конференция

молодых исследователей «Шаг в будущее»

Научно-исследовательская работа на тему:

«СРЕДА ОБИТАНИЯ. ШКОЛА»

Направление: Естественные науки и современный мир

«Биосфера и проблемы Земли»

Секция: Валеология и основы медицинских знаний.

Выполнил: Багомедов Магомедсаид Шамилович ученик 7^«а» класса средней общеобразовательной школы №2 г. Избербаша.

Руководитель: Газимагомедова Марина Будуновна учитель биологии и химии средней общеобразовательной школы №2 г. Избербаша.

г. Избербаш 2014 г

Аннотация

Цель работы: условно приняв школьную территорию за пример экосистемы, исследовать экологическое состояния школьного двора и учебных кабинетов, с целью разработки, при необходимости, предложений по улучшению их состояния.

Методы и приемы, которые я использовал в процессе работы:

1. Метод изучения материала по данной теме;

2. Метод наблюдения и измерения;

3. Метод сравнительного анализа;

4. Метод выборки материалов на экологическую тему;

5. Экспериментальные методы с использованием химического оборудования;

6. Экспериментальные методы с использованием цифровых датчиков, а также компьютерного интерфейса для сбора данных Vernier LabPro.

Полученные нами данные подтвердили обоснованность необходимости на местах решать все вопросы, касающиеся экологического состояния окружающей среды, микроклимата, с тем, чтобы проблема не нарастала, и можно было предвидеть последствия любого вмешательства человека в природу и своевременно предотвратить негативные последствия.

Выводы. Состояние школьной территории сейчас на среднем уровне, благодаря работе, направленной на её облагораживание, в виде акций по высадке саженцев деревьев и кустарников, которые проводятся регулярно весной и осенью. Не все саженцы приживаются, теперь мы знаем, что причина в составе и структуре почвы. Она слабощелочная супесчаная и глинистая, содержит мало воздуха особенности надо подобрать растения, которые могут благополучно произрастать в таких условиях. Также увеличить озеленение необходимо из-за нахождения вблизи школы проезжей части, из-за которой происходит загрязнения выхлопными газами. Всем известно, что растения задерживают частицы пыли и вредные вещества, а также обогащают воздух кислородом. Почвообразующая роль растений велика, поэтому, зная, что почва супесчаная и глинистая, определяем, что необходимо вносить минеральные и органические удобрения.

Состояние микроклимата в исследуемом учебном кабинете оказалось соответствующим всем санитарно-гигиеническим нормам.

Мини-экосистема (территория школы), исследуемая нами, оказалась в неплохом состоянии, вполне пригодном для работы и учёбы.

План

1. Введение.

2. Экологическое состояние школьного двора.

   1. Атмосфера - внешняя оболочка биосферы.

   2. Вода - основа жизненных процессов в биосфере.

   3. Почва - важная составляющая часть биосферы.

3. Экология школьных кабинетов.

   1. Полезная площадь и кубатура.

   2. Параметры микроклимата.

   3. Естественная освещенность класса.

4. Заключение.

5. Список использованных источников и литературы.

6. Приложения.

1. Введение.

«Есть такое твёрдое правило,- сказал мне Маленький принц.

Встал поутру, умылся, привел себя в порядок –

и сразу же приведи в порядок свою планету».

Антуан де Сент-Экзюпери. «Маленький принц».

     В настоящее время люди стали больше уделять внимания состоянию своего здоровья, связывать его с состоянием окружающей среды.  В школе ученики проводят большую часть своего активного времени. Дети в возрасте 7-17 лет находятся в периоде становления своего организма, характера, привычек. Цель современной школы не только обучить и воспитать, но и сохранить здоровье детей. Все заинтересованы в том, чтобы вокруг и внутри школы была здоровая атмосфера.

Основные цели и задачи работы:

1. Провести исследование экологического состояния школьного двора: определить уровень загазованности и запыленности воздуха; пригодность воды для полива и питья; определение типа почвы, ее структуры, влагоёмкости, кислотности.

2. Провести исследование экологического состояния одного учебного кабинета: определить полезную площадь и кубатуру классной комнаты, освещенность, измерить и оценить параметры микроклимата.

3. Выработать предложения и провести мероприятия, направленные на улучшение состояния школьного двора и учебных кабинетов, на основе полученных данных.

Для проведения исследования я сначала ознакомился с литературой по данной теме, с публикациями в периодической печати. Совместно с учителем, были подобраны химические реактивы и необходимые цифровые датчики с компьютерным интерфейсом для сбора данных Vernier LabPro. В работе использовались аналитические данные, взятые с различных информационных WEB-сайтов во всемирной компьютерной сети Internet. Но данная тема, до нас, изучалась в одном каком-либо направлении – нет комплексных, связанных данных по всем условиям окружающих учеников в школе.

Исследование данного вопроса необходимо проводить во всех общественных местах, образовательных учреждениях, так как микроклимат оказывает огромное влияние на состояние физического и психического здоровья, как детей, так и взрослых.

1. Экологическое состояние школьного двора.

Современная  экология  —  это  наука,  познающая  основы  устойчивости  жизни  на  всех  уровнях  ее  организации.  Экология  является  научной  основой  грамотных  взаимоотношений  общества  и  природы,  рационального  использования  природных  богатств,  и  тем  самым  —  поддержания  на  Земле  человечества.  Одна  из  острых  глобальных  экологических  проблем  —  проблема  загрязнения  окружающей  среды.

1. Атмосфера - внешняя оболочка биосферы.

Оценка загрязнения атмосферы выбросами автотранспорта.

Подсчитали количество автомобилей, проезжающих около школы (участок №1 по ул. Гамидова - длиной 100м, участок №2 по ул. Громова - длиной 185 м) в течение 1 часа.

(Приложение №1)

Тип авто-транспорта	3 измерения по 20 минут					Общее за 1 час		Расход топлива на 285м. (х на общее за 1 час)		Значение коэффициента (на 285м)
	воскресенье			среда						Угарный газ (л)		Углеводороды (л)		Диоксид азота (л)
	с 800-840	с 1340-1400	с 800-840
Легковые	91	128	174		393		0,034л. 13,362		0,17 66,81		0,03 11,79		0,011 4,323
Грузовые	6	8	5		19		0,088л 1,672		0,17 3,23		0,03 0,57		0,011 0,209
Автобусы	12	16	14		42		0,12л 5,04		0,17 7,14		0,03 1,26		0,011 0,462
Дизельные	2	0	2		4		0,09л 0,36		0,03 0,12		0,009 0,036		0,011 0,044
Общее кол-во	111	154	195		460		0,332л. 20,434		0,54 77,3		0,099 13,66		0,044 5,038

Вывод: изучив интенсивность и структуру автотранспортного потока в окрестностях школы, выяснили, что разными видами транспортных средств за час выбрасывается в воздух более 96 л выхлопных газов, в составе которых около 77,3 л угарного газа. Это довольно значительное количество, учитывая, что площадь территории школы 18500 м². Ситуация осложняется еще и тем, что вблизи школы расположены сельскохозяйственная ярмарка и автостанция, которые также являются источником загрязнителей, количество которых не учтено в данном эксперименте.

Определение запыленности воздуха.

Используя методику определения запыленности воздуха по листьям деревьев, оценили экологическое состояние воздушной среды. (Приложение №1)

Название контрольного участка	Количество контрольных деревьев	Общее количество листов	Масса листьев с пылью	Масса чистых листьев	Масса пыли
Обочина дороги	5	50	13,480 г	8,75 г	4,73 г (35,0%)
Пришкольный участок	5	50	12,400 г	10,5 г	1,9 г (15,3%)

Вывод. Получили ожидаемый результат: пыли оказалось больше на листьях с участка на обочине дороги, чем на пришкольном участке, даже при визуальном осмотре.

1. Вода - основа жизненных процессов в биосфере.

Вода - самое распространенное неорганическое соединение на нашей планете. Вода- основа всех жизненных процессов, единственный источник кислорода в главном движущем процессе на Земле - фотосинтезе. Вода присутствует во всей биосфере: не только в водоемах, но и в воздухе, и в почве, и во всех живых существах. Последние содержат до 80-90% воды в своей биомассе. Потери 10- 20% воды живыми организмами приводят к их гибели. В естественном состоянии вода никогда не свободна от примесей. В ней растворены различные газы и соли, находятся взвешенные твердые частички. В 1 л пресной воды может содержаться до 1 г солей. 

На территории нашей школы природного водоёма нет, поэтому мы отобрали пробы из трубопроводов - их два. (Приложение №2) Органолептические характеристики воды определили с помощью органов зрения (мутность, цветность) и обоняния (запах). Показатели удовлетворительные. Среду (рН) определяли при помощи универсального индикатора, она оказалась нейтральной. Определили жёсткость воды, используя моющее средство. Из трубопровода №1 мягкая вода, из №2 жёсткая.

1. Почва - важная составляющая часть биосферы.

Почва - верхний слой суши, образовавшийся под влиянием растений, животных, микроорганизмов и климата из материнских горных пород, на которых он находится. Это важный и сложный компонент биосферы, тесно связанный с другими ее частями. В почве сложным образом взаимодействуют следующие основные компоненты: минеральные частицы (песок, глина), вода, воздух; детрит - отмершее органическое вещество, остатки жизнедеятельности растений и животных;  множество живых организмов - от детритофагов до редуцентов, разлагающих детрит до гумуса.  Таким образом, почва - биокосная система, основанная на динамическом взаимодействии между минеральными компонентами, детритом, детритофагами и почвенными организмами. 

Механический состав почвы обусловлен наличием в ней глины, песчаника, мелких камней, биогенных и антропогенных включений. Структура почвы определяет её уплотнённость и наличие воздуха, необходимого для жизненных процессов. Влажность почвы обуславливает возможность питания растений и является необходимым фактором окружающей среды для всех живых организмов. Кислотность почвы – важнейший экологический фактор, определяющий условия жизнедеятельности почвенных организмов и высших растений, а также подвижность загрязнителей в почве.

Определили структуру почв с разных участков: №1- возле дороги, №2- участок в палисаднике. (Приложение №6) Образец №1 оказался супесчанником, с небольшим значением влагоёмкости – 9,8%. (Приложение №3) Образец №2 – глинистая почва, с большим значением влагоёмкости – 18,2%. (Приложение №4)

Кислотность определили при помощи универсального индикатора: значение колеблется от 8 до 9, это означает, что оба образца обладают слабощелочной реакцией среды. (Приложение №6)

Образцы почв №1 и №2 оказались известковыми, содержащими карбонаты, - это определилось характерным вскипанием при действии раствором уксусной кислоты. (Приложение №6)

1. Экология школьных кабинетов.

Здоровье – одна из несомненных ценностей человека. В документах Всемирной организации здравоохранения говорится, что здоровье – это не только отсутствие болезней и физических дефектов, а «состояние полного физического, духовного и социального благополучия». Оно формируется под влиянием сложного комплекса внутренних факторов и внешних воздействий. (Иванова Н.И.)

1. Полезная площадь и кубатура.

Используя методику определения полезной площади и кубатуры классной комнаты, определили рациональность использования помещения. (Приложение №7).

Площадь исследуемого кабинета =51 м², кубатура = 176 м², количество посадочных мест 30, учащихся в классе 25.

Площадь и кубатура помещения, приходящаяся на одного учащегося.

Школьное помещение	Площадь, м2			Кубатура, м2
	Полученный результат	Санитарно-гигиеническая норма	Полученный результат		Санитарно-гигиеническая норма
Кабинет (класс)	1,7	2,0	5,9		4-5

Вывод: полученные результаты соответствуют санитарно-гигиеническим нормам. Кабинет используется рационально.

1. Параметры микроклимата.

Измерение и оценку параметров микроклимата определили при помощи цифровых датчиков и устройства для сбора данных Vernier LabPro. (Приложение №8)

Показатели микроклимата помещения.

Период года	Температура, 0С		Относительная влажность, %		Дополнительные измерения
	Получен-ный результат	Санитарно-гигиеническая норма	Получен-ный результат	Санитарно-гигиеническая норма	УФ-излучение	Давление
Пере-ходный	20,1	18-22	71,4	65 (до)75	11,7mW/m2	105 кПа

Вывод: микроклимат в исследуемом классе вполне соответствует санитарно-гигиеническим нормам.

1. Естественная освещенность класса.

Используя методику изучения естественной освещенности класса, определили её соответствие нормам. (Приложение №7)

Площадь пола в исследуемом кабинете =51 м², площадь окон = 9 м².

Высота верхнего края окна над полом = 3,15 м, ширина класса = 6,3 м.

Естественная освещенность класса.

Помещение	Световой коэффициент			Коэффициент заглубления
	Полученный результат	Санитарно-гигиеническая норма	Полученный результат		Санитарно-гигиеническая норма
Класс	0,2	0,25	0,5		0,5

Вывод: световой коэффициент ниже санитарно-гигиенической нормы на 20%

коэффициент заглубления соответствует норме.

1. Заключение.

Из-за увеличения масштабов антропогенного воздействия (хозяйственной деятельности человека), особенно в последнее столетие, нарушается равновесие в биосфере, что может привести к необратимым процессам и поставить вопрос о возможности жизни на планете. Это связано с развитием промышленности, энергетики, транспорта, сельского хозяйства и других видов деятельности человека без учета возможностей биосферы Земли. Уже сейчас перед человечеством встали серьезные экологические проблемы, требующие незамедлительного решения. 

Мы определили, что состояние школьной территории удовлетворительное, так как регулярно проводятся субботники, акции по высадке различных растений. Нахождение школы рядом с оживлённой автодорогой, вызывает необходимость в обилии зелёных насаждений. Теперь мы знаем, что причина скудной растительности заключается в составе и структуре почвы. Она слабощелочная супесчаная и глинистая, содержит мало воздуха. Учитывая её особенности надо подобрать растения, которые могут продуктивно произрастать в таких условиях. Также озеленение необходимо увеличить из-за загрязнения выхлопными газами, всем известно, что растения задерживают частицы пыли и вредные вещества, а также обогащают воздух кислородом. Почвообразующая роль растений велика, поэтому, зная тип почвы, определяем, что необходимо вносить минеральные и органические удобрения.

Направления дальнейших исследований и предложения по возможному их применению – практическое использование результатов исследования.

1. Продолжить работу по восстановлению зеленых насаждений вдоль ограды школы.

2. Продолжить мониторинг экологической обстановки в школе в разные сезоны, с целью получения объективного результата.

3. Отследить влияние загрязнения атмосферы на состояние растительного покрова на пришкольном участке.

4. Улучшить водоснабжение нашего пришкольного участка.

5. Обогатить органическими и минеральными веществами почву.

6. Определить список растений, способных существовать на данных видах почв.

7. Проверить состояние микроклимата во всех учебных кабинетах, а их в нашей школе 23.

1. Список использованных источников и литературы

1. Винокурова  Н.Ф.,  Трушин  В.В.  Глобальная  Экология:  Учебник  для  10—11  классов.  М.:  Просвещение,  1998.

2. Долженкова Е.В. «Экологическая экспертиза пришкольной территории и план ее реконструкции». Интернет.

3. Иванова Н.И. «Школьный экологический мониторинг». Практикум. Ростов-на-Дону.

4. Киселёв В.Н. «Основы экологии». Минск,1998.

5. Матвеева Н.А. «Естествознание с VERNIER». ПГК «Развитие образовательных систем». Москва, 2012

6. Папин О.С. «Проблемы антропогенного воздействия на биосферу». 1998. Интернет.

7. Ширшина Н.В. «Химия. Проектная деятельность учащихся». Волгоград, 2008.

8. Юфит С.С. «Яды вокруг нас». Классикс Стиль. Москва, 2002.

1. Приложения

Приложение №1

Определение загрязненности воздуха выхлопными газами и пылью.

Подсчет автотранспорта, проезжающего рядом со школой.

Сбор образцов листьев с участка №1.

Методика определения запыленности воздуха по листьям деревьев.

1. Вблизи дороги и на пришкольном участке выбрали для контроля по 5 деревьев одной породы. На высоте 1-1,5 м с каждого дерева сорвали по 10 листьев, поместили их в чистую стеклянную банку с крышкой.

2. Определить массу листьев с пылью.

3. Тщательно смыть пыль с поверхности каждого листа и просушить их

4. Определить массу чистых листьев

5. Полученные результаты занести в таблицу,

определив массу пыли на контрольных

участках.

Приложение №2

Отбор проб воды из разных источников.

Проба №1.

Проба №2.

Приложение №3

Обработка данных, полученных при работе.

Измерение влагоёмкости грунта с помощью датчика.

Приложение №4

Определение влагоёмкости грунта.

Образец №1

Отбор пробы почвы.

Участок №1.

Приложение №5

Определение влагоёмкости грунта.

Образец №2.

Отбор пробы почвы.

Участок №2.

Приложение №6

Изучение образзцов поочв с различных участков.

Взаимодействие образцов почвы №1 и №2 с раствором уксусной кислоты.

Определение рН образцов почвы №1 и №2..

Определение механического состава и типа почв образцов №1 и №2.

Приложение №7

Вычисление площади, объёма кабинета и уровня его освещенности.

Измерение площади окон.

Измерение площади и объёма кабинета.

Методика определения полезной площади и кубатуры классной комнаты.

1. С помощью рулетки измерьте длину, ширину и высоту класса.

2. Рассчитайте площадь и кубатуру помещения.

3. Определите площадь и кубатуру в пересчёте на одного учащегося, разделив полученные результаты на количество посадочных мест.

Приложение №8

Измерение относительной влажности, температуры и атмосферного давления.

В учебном кабинете.

За окном – в школьном дворе.

Приложение №9

Измерение интенсивности ультрафиолетового излучения.

При включенном освещении и без комнатных растений на подоконнике.

При выключенном освещении и с комнатными растениями на подоконнике.

13