Исследовательская работа на тему "Влияние экологии, физических параметров атмосферы и воды на здоровье человека "

Министерство образования Республики Башкортостан

государственное бюджетное общеобразовательное учреждение

Республиканский политехнический лицей-интернат

Исследовательская работа

на тему:

«Влияние экологии, физических параметров атмосферы и воды на здоровье человека»

Выполнили: воспитанники 10 класса

Аталикова Ботакоз, Назаров Альбек,

Харрасова Ильмира.

Руководитель: Баянов А.Г, учитель физики ГБОУ РПЛИ

г. Кумертау 2015

СОДЕРЖАНИЕ

I.      Введение…………………………………………………………….      3

II.   Основная часть.

1. Атмосферное давление...........................................................................       5

2. Влажность воздуха…………………………………………………….        7

3. Вода …………………….……………………………………………….      8

    III. Практическая часть………………………………………………...      10

    IV. Заключение…………………………………………………………      16

V. Список использованной литературы и Интернет - ресурсов.……..   17

Введение

В связи с развитием научно-технического прогресса в наши дни актуальными становятся проблемы здоровья человека, экологии окружающей среды. В России и Республике Башкортостан 2013 год объявлен Годом охраны окружающей среды. Мы считаем это очень своевременным. Ведь чем мы дышим, что пьем и едим, напрямую влияет на наше здоровье.

В процессе своей жизнедеятельности человек постоянно соприкасается со многими факторами внешней среды, и эти факторы, естественно, оказывают на организм человека определенное влияние. Одним из таких факторов является воздушная среда. Воздух играет самую важную роль в повседневном обмене веществ в организме человека. Человек может в течение длительного времени существовать без пищи и воды, но без воздуха может прожить всего несколько минут. Поэтому важнейшим условием здоровой окружающей среды является наличие чистого и комфортного по своим характеристикам воздуха.

Показателями качества воздуха являются: его физические свойства (температура, влажность, скорость движения, атмосферное давление, электрическое состояние и радиоактивность), химический и бактериальный состав. На качество воздуха влияют такие факторы, как высота над уровнем моря, характер подстилающей поверхности, хозяйственная и производственная деятельность человека.

Вода, химическое соединение водорода с кислородом (Н2О), бесцветная жидкость, без вкуса и запаха. В организме взрослого человека содержится около 65% воды (в крови - 81%, в мышцах - 75%, в костях - 20% и т. д.). Вода является средой для химических реакций в организме, совершающихся в процессе обмена веществ, для пищеварения, кроветворения, терморегуляции и др. С помощью воды из организма выводятся вредные продукты обмена.

Качество воды, поступающей населению через систему централизованного водоснабжения, нормируется ГОСТом «Вода питьевая», согласно которому питьевая вода не должна иметь запаха, привкуса, цвета; должна быть прозрачной, иметь определенный солевой состав, не содержать токсичных вещества и патогенные микроорганизмы.

С каждым годом растет число заболеваний, снижается продолжительность жизни в России. Если мы вовремя не возьмемся за решение проблемы экологии окружающей среды, то будущее России представляется нам не очень радостным. Поэтому мы, группа лицеистов, под руководством учителя физики Баянова А. Г. взялись за изучение некоторых величин, которые влияют на здоровье, экологию, а именно атмосферное давление, влажность воздуха, вода.

Не зря говорится в девизе «Солнце, воздух и вода – наши лучшие друзья». Вот мы и решили исследовать наших лучших друзей в нашем родном городе Кумертау, которому исполняется в этом году 60 лет. Тему подобрали мы прямо на уроке физики, когда изучали главу «Атмосферное давление». В учебнике, показалось, написано об этом очень мало, хотелось более подробно изучить эту физическую величину и стали искать новые источники информации. В работе нам помог Интернет, научно-популярные журналы, экскурсии в Метеостанцию г. Кумертау, в Управление Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Республике Башкортостан в г. Кумертау.

Были поставлены следующие цели и задачи.

Цель:  Изучить и исследовать параметры атмосферы и воды, их влияние на здоровье человека.

Задачи:

1)    Сбор сведений об атмосферном давлении, влажности воздуха,  радиационном фоне в г. Кумертау;

2)    Сбор сведений об анализах воды г. Кумертау;

3)    Систематизация собранной информации, анализ, выводы;

4)    Оформление проделанной работы и презентация.

Методы исследования: изучение литературы, теоретического

материала, экскурсии, практические работы.

Основная часть.

Атмосферное давление.

Атмосферное давление. Атмосферное давление измеряется в миллибарах (мб) или миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.): 1000 мб = 750,1 мм рт. ст. В средних широтах на уровне моря давление воздуха составляет 760 мм рт. ст. По мере подъема давление снижается на 1 мм рт. ст. на каждые 11 м. Давление воздуха характеризуется сильными периодическими колебаниями, которые связаны с изменениями погоды» при этом колебания давления достигают 10-20 мб. Слабым изменением давления считается понижение или повышение его среднесуточной величины на 1-4 мб, умеренным — 5-8 мб, резким — более 8 мб.     

На поверхность земли и на все предметы, находящиеся у ее поверхности, воздух создает давление, равное 1033 г/см2. Следовательно, на всю поверхность тела человека, имеющего площадь 1,6—1,8 м2, этот воздух соответственно оказывает давление порядка 16—18 тонн. Обычно мы этого не ощущаем, поскольку под таким же давлением газы растворены в жидкостях и тканях организма и изнутри уравновешивают внешнее давление на поверхность тела. Однако при изменении внешнего атмосферного давления в силу погодных условий для уравновешивания его изнутри требуется некоторое время, необходимое для увеличения или снижения количества газов, растворенных в организме. Меняющееся давление в придаточных полостях черепа способствует кровообращению в мозге. Изменения разности давлений между внешней средой и замкнутыми полостями тела сказываются на состоянии человека. В течение этого времени человек может ощущать некоторое чувство дискомфорта, поскольку при изменении атмосферного давления всего на несколько мм рт. ст. общее давление на поверхность тела изменяется на десятки килограммов. Кроме того, с изменением атмосферного давления человек может встретиться в процессе своей деятельности при подъеме на высоту, при водолазных, кессонных работах и т.д. Поэтому врачам необходимо знать, какое влияние оказывает на организм как понижение, так и повышение атмосферного давления.

Для того, чтобы человеку было комфортно, атмосферное давление должно быть равно 750 мм. рт. столба. Если атмосферное давление отклоняется, хоть на 10 мм, в ту или иную сторону, человек чувствует себя не комфортно и это может сказаться на его состоянии здоровья.

Человек, попадая в пространство, где давление значительно ниже атмосферного, например, на высокие горы или при взлёте или посадки самолёта, нередко испытывает боль в ушах и даже во всём теле. Наружное давление быстро уменьшается, воздух находящийся внутри нас, начинает расширяться, производит давление на различные органы и вызывает боль

При увеличении давления происходит усиленное поглощение газов жидкостями тела, а при его уменьшении — выделение растворенных газов. При быстром уменьшении давления вследствие интенсивного выделения газов кровь как бы закипает, что приводит к закупорке сосудов, нередко со смертельным исходом.

При снижении атмосферного давления, повышается влажность воздуха, возможны осадки и повышение температуры воздуха. Первыми, снижение атмосферного давления чувствуют на себе люди с пониженным артериальным давлением (гипотоники), «сердечники», а также люди имеющие заболевания органов дыхания. Чаще всего появляется общая слабость, затрудненный вдох, чувство нехватки воздуха, возникает одышка. Понижение атмосферного давления, особенно остро и болезненно ощущают люди, имеющие высокое внутричерепное давление. У них обостряются приступы мигрени. В пищеварительном тракте, тоже не все в порядке – появляется дискомфорт в кишечнике, за счет повышенного газообразования.

Когда повышается атмосферное давление, погода становится ясной и не имеет резких перепадов влажности и температур. При повышении атмосферного давления, ухудшается самочувствие у гипертоников, больных страдающих бронхиальной астмой и аллергиков.

Когда погода становится безветренной, в городском воздухе увеличивается концентрация вредных промышленных примесей, которые являются раздражающим фактором для людей с заболеваниями дыхательных органов. Частыми жалобами являются головные боли, недомогание, боль в сердце и снижение общей трудоспособности. Повышение атмосферного давления негативно влияет на эмоциональный фон и зачастую выступает основной причиной сексуальных расстройств.

             Еще одной отрицательной характеристикой повышенного атмосферного давления, является снижение иммунитета. Это объясняется тем, что повышение атмосферного давления, понижает количество лейкоцитов в крови, и организм становится более уязвимым, для различных инфекций.

Влажность воздуха

Влажность воздуха зависит от нахождения в нем воды в молекулярном и аэрозольном состоянии (водяной пар). Максимальная плотность водяного пара в данном объеме приданной температуре соответствует абсолютной влажности. Фактическое отклонение содержания водяного пара при данной температуре к возможному максимальному насыщению обозначается как относительная влажность и выражается в процентах. В метеосводках обычно указывается относительная влажность, т.к. ее изменение может непосредственно ощущаться человеком. Воздух считается сухим при влажности до 55%, умеренно сухим — при 56-74%, влажным — при 75-85%, очень влажным — выше 85%.

Влажность воздуха в сочетании с температурой оказывает выраженное влияние на организм. Наиболее благоприятны для человека условия, при которых относительная влажность равна 55-65%, а температура— 16-18 °С. У человека умеренная влажность способствует увлажнению кожи и слизистых оболочек дыхательных путей. Сочетаясь с температурой, влажность воздуха создает условия термического комфорта или нарушает его, способствуя переохлаждению или перегреванию организма.

Состояние нервной системы находится в зависимости от колебаний влажности воздуха. Значительная сухость воздуха вызывает раздражение органов дыхания и нервной системы. Сухой воздух раздражает слизистую бронхолегочных путей, провоцируя выделение вязкой слизи как защитного механизма.

Значительное повышение относительной влажности воздуха также может привести к неблагоприятным реакциям нервной системы. При повышении влажности воздуха, препятствующей испарению, тяжело переносится жара и усиливается действие холода, способствуя большей потере тепла путем проведения. Холод и жара в сухом климате переносятся легче, чем во влажном. При понижении температуры содержащаяся в воздухе влага конденсируется, образуется туман. Это возможно также при смешении теплого влажного воздуха с холодным и влажным. В промышленных районах туман может поглощать токсические газы, которые, вступая в химическую реакцию с водой, образуют сернистые вещества. Это может привести к массовым отравлениям населения.

Вода.

Вода - это минерал, обеспечивающий существование живых организмов на Земле. Вода входит в состав клеток любого животного и растения. Недостаточное количество воды в организме человека приводит к нарушению вывода продуктов обмена пищеварения, кровь обедняется водой, человека лихорадит. Доброкачественная вода - важный фактор здоровья и жизни человека, животных.

Сегодня во всем мире наибольшую опасность водам суши несет загрязнение. Под загрязнением подразумеваются всевозможные физические и химические отклонения от природного состава воды: частое и длительное ее помутнение, повышение температуры, гниющие органические вещества, присутствие в воде сероводорода и других ядовитых веществ. Ко всему этому прибавляются еще и сточные воды: хозяйственно-бытовые, пищевой промышленности, сельского хозяйства. Нередко сточные воды содержат нефтепродукты, цианиды, соли тяжелых металлов, хлор, щелочи, кислоты. Не следует забывать и о заражении вод гербицидами и радиоактивными веществами. Также сегодня повсеместно воды загрязнены сбрасываемым отовсюду мусором. Кроме того, сбросовые воды с полей попадают в водоемы неочищенными.

В результате роста промышленности сильно загрязняются водоемы и реки. Можно установить различные категории загрязнений, в зависимости от химической природы, вызывающей их. На предприятиях нефтехимической и химической промышленности вода используется как растворитель, при этом образуются, как правило, специфические сточные воды. На целлюлозно-бумажных и гидролизных заводах вода нужна в качестве рабочей среды. В этом же качестве она используется на предприятиях легкой и пищевой промышленности. Среди загрязняющих веществ от промышленных предприятий наиболее заметно загрязнение углеводородами. Производство и широкое применение синтетических поверхностно-активных веществ (ПАВ), особенно в составе моющих средств, обусловливает их поступление вместе со сточными водами во многие водоемы, в том числе источники хозяйственно-питьевого водоснабжения. Неэффективность очистки воды от ПАВ является причиной их появления в питьевой воде водопроводов. Поверхностно-активные вещества могут оказывать отрицательное влияние на качество воды, самоочищающую способность водоемов, организм человека.

Интенсивное использование земель в сельском хозяйстве усилило загрязнение водоемов смывами с полей вод, содержащих химические вещества, пестициды. Многие загрязняющие вещества могут попадать в водную среду из атмосферы вместе с осадками (например, свинец). Разница между безвредными для людей концентрациями свинца и теми, что вызывают симптомы отравления, самая маленькая. Первыми под удар попадают нервная и кровеносная системы, особенно к свинцовым отравлениям чувствительны дети.

Практическая часть.

По справочникам  узнали адреса и телефоны организаций, которые отвечают за качество воды и ежедневным замерам параметров воздуха: Роспотребнадзор (г. Кумертау, ул. Гафури, 29, тел.: ), метеостанция (г. Кумертау, ул. Кирова, 1а, тел.: 4-35-36).

И вот первый маршрут: взяли школьный барометр-анероид, чистую посуду для сбора снега из разных районов города и отправились в метеостанцию.

Практическая работа № 1.

Измерение высоты горы.

Цель: измерить высоту горы при помощи барометра-анероида

         Ул. Вокзальная находится на низменности, а метеостанция на горе. Решили измерить высоту горы. При выезде барометр показывал 749 мм. рт. ст., в близи метеостанции – 745 мм. рт. ст. то есть давление понизилось на 4 мм. рт. ст. Умножив 4 на 12, получили 48 метров.

Практическая работа № 2.

Проверка точности школьного барометра-анероида.

По показаниям точных приборов из метеостанции сверили показания нашего барометра, который  оказался исправным, так как там фиксируется атмосферное давление при помощи барографа непрерывно, в течение года. По часам восстановили первоначальные показания нашего и их.

Практическая работа № 3.

Влияние падения атмосферного давления на точность измерения высоты горы.

Запись барографа показала, пока мы ехали атмосферное давление понизилось на 1 мм. рт. ст., поэтому сделали поправку на высоту горы (4-1=3 мм. рт. ст.), то есть высота горы не 48, а 48-12=36 м.

Еще в метеостанции из уст директора станции, мы узнали много интересного о параметрах погоды и увидели приборы, которые ежесекундно фиксируют все параметры погоды. Хотя все автоматизировано, данные фиксируются на компьютере, все приборы те же которые показывали нам на уроках. Мы увидели настоящий ртутный барометр, который показывает точные данные по атмосферному давлению. Эти данные по уровню моря и температурой 0⁰С. Так же давление записывается на миллиметровой бумаге при помощи барографа, устройство такое же, как у школьного барометра-анероида, только вместо стрелки оборудован чернилами, график которого наносится на крутящийся барабан в течение 24 часов. Такие графики есть на каждый день, которые наглядно показывают скачки давления. Кроме этого нам показали приборы для измерения влажности воздуха: волосяной гигрометр, гигрометр, работающий на основе расширения кожи животного, а также точные термометры. А еще мы увидели прибор, измеряющий радиационный фон, называемый дозиметром. Единица измерения – зиверт. В день посещения дозиметр показывал 0,14 Зв., при норме 0,21 Зв. По словам директора метеостанции радиационный фон в Кумертау всегда чуть ниже нормы, летом чуть повышается.

      

Нам очень понравилось экскурсия в метеостанцию, поблагодарим нашего экскурсовода,  которая в свою очередь пригласила нас еще посетить их центр уже весной.

После этой увлекательной экскурсии мы отправились в разные районы города для сбора проб снега, чтобы изучить чистоту и сравнить их. Взяли четыре пробы: район метеостанции, район ТЭЦ, район Вокзальная и с обочины дороги, которая сильно отличается по цвету от всех остальных. На другой день в лицее мы отправились в кабинет химии с целью узнать, какие анализы можно сделать своими руками. Учитель химии Тихомирова О. В. С удовольствием рассказала и дала нам простейшие препараты, фильтры, колбы, пробирки, чтобы изучить состав воды, в которую превратились наши пробы снега.

Практическая работа № 4.

Фильтрация воды.

 Даже без опытов было видно, что самый грязный снег с обочины, так как все выхлопные выбросы оседают там. Всем известно, выхлопные газы очень вредны для экологии и для здоровья. Все же мы провели фильтрацию воды, и на четырех белоснежных бумажных фильтрах остались черные осадки (см. фотографии). Итак, самый чистый снег в районе метеостанции, это и понятно там очень мало машин, далеко от производства. На втором месте район Вокзальная, на третьем – ТЭЦ, которая чуть-чуть чище обочины.

   

 

 

Практическая работа № 5.

Проверка на содержание хлора.

         При помощи специальных химических реагентов проверили воду на содержание ионов хлора.

Как показали результаты, во всех четырех пробах содержатся ионы хлора, особенно их много в пробе с обочины дороги.

          

Экскурсия в Управление Роспотребнадзора г. Кумертау

Следующим пунктом нашего исследования было Управление Роспотребнадзора г. Кумертау – центр по контролю всех санитарных  норм, в том числе и воды. Нам хотелось более подробно узнать, еще какие анализы воды бывают и убедиться в тех словах, что вода в г. Кумертау самая чистая из всех городов Башкортостана. Там нас тоже встретили радушно. Нас поразило то, что там стерильно чисто. Перед тем как зайти, переодели полностью с ног до головы (см. фото). Старший лаборант подробно рассказала о нормах СанПин, какие бывают анализы воды (микробиологический и биохимический), показали приборы и методы исследования воды. К сожалению, эти анализы очень дорогостоящие и требуют много времени. Но по показаниям, полученным из лаборатории, мы убедились, что все нормы СанПин для питьевой воды в г. Кумертау соответствуют норме. Оттуда мы уехали тоже довольными, убедившись, что пьем хорошую воду. Не зря говорят родные, приезжающие из других городов, что «наслаждаемся вашей водой из-под крана».

   

Заключение.

         Из экскурсий на метеостанцию и проведенных практических работ мы узнали много нового и интересного, увидели приборы, познакомились с методами наблюдения за атмосферным давлением. Из литературы и Интернет-ресурсов узнали, что влияние атмосферного давления, влажности воздуха и воды на человека большое. Выяснили, что питьевая вода в г. Кумертау соответствует нормам СанПин. Провели много интересных практических работ. Выяснили, что атмосферное давление понижается с увеличением высоты. Много вреда наносят окружающей среде и здоровью человека выхлопные газы автомобилей. Экология, параметры воздуха, воды, здоровье человека, все они взаимосвязаны. Поэтому, чтобы мы все были здоровы, дышали свежим воздухом, пили чистую воду, зависит от нас самих. Все мы должны начать с себя, со своего дома, двора, города. Давайте начнем с элементарных вещей: не сорить, беречь природу, изучать природу,  задумываться о будущем, о новых экологически чистых технологиях.

Все начинается с таких маленьких исследовательских работ. И мы благодарны организаторам этого конкурса.

Список использованной литературы и Интернет - ресурсов.

1.     Перышкин А.В. Физика, 7 класс, М.: Дрофа, 2009.

2.     Перышкин А.В. Физика, 7 класс, М.: Дрофа, 2009.

3.     Физика в школе. № 3, 2011 г.

4.     Физика. Издательский дом «Первое сентября», март, 2012.

5.     http://www.infarkty.net

6.     http://www.baroma.ru

7.     http://ru.wikipedia.org

• 1 слайд

  
  
  «Влияние экологии, физических параметров атмосферы и воды на здоровье человека»
  Коллективная работа воспитанников РПЛИ.
  

• 2 слайд

  Актуальность.
  2013 год
  объявлен в России и в Республике Башкортостан Годом охраны окружающей среды
  
  

• 3 слайд

  Наш девиз:
  «Солнце воздух и вода – наши лучшие друзья»
  

• 4 слайд

  Цель.
  Изучить и исследовать параметры атмосферы и воды,
  их влияние на здоровье человека.
  

• 5 слайд

  Задачи.
  Собрать сведения об атмосферном давлении, влажности воздуха;
  Собрать сведения об анализах воды в г. Кумертау;
  Систематизировать собранную информацию, сделать выводы;
  Красочно оформить проделанную работу и презентовать ее.
  
  

• 6 слайд

  Экскурсия в Метеостанцию.
  

• 7 слайд

  Практическая работа № 1
  Зависимость атмосферного давления
  от высоты
  ул. Вокзальная – Р = 749 мм.рт.ст.
  Ул. Кирова, 1а – Р = 745 мм.рт.ст.
  Высота горы – h = (749-745)*12 = 48 м.
  1 мм.рт.ст. – 12 м
  

• 8 слайд

  Практическая работа № 2
  Проверка точности школьного барометра-анероида
  
  По показаниям точных приборов из метеостанции сверили показания нашего барометра, который оказался исправным, так как там фиксируется атмосферное давление при помощи барографа непрерывно, в течение суток. По часам восстановили первоначальные показания нашего и их.
  
  
  

• 9 слайд

  Практическая работа № 3.
  
  Влияние падения атмосферного давления на точность измерения высоты горы.
  Запись барографа показала, пока мы ехали атмосферное давление понизилось на 1 мм. рт. ст., поэтому сделали поправку на высоту горы (4-1=3 мм. рт. ст.), то есть высота горы не 48, а 48-12=36 м.
  
  

• 10 слайд

  Рассказ директора
  

• 11 слайд

  Настоящий ртутный барометр
  

• 12 слайд

  Вся информация автоматизирована
  

• 13 слайд

  Волосяной гигрометр
  

• 14 слайд

  Радиационный фон г. Кумертау в норме
  

• 15 слайд

  Проверка экологии района ТЭЦ
  

• 16 слайд

  Практическая работа № 4
  Фильтрация воды.
  

• 17 слайд

• 18 слайд

  Практическая работа № 5.
  Проверка на содержание хлора.
  
  

• 19 слайд

  Проверка на содержание железа
  

• 20 слайд

  Экскурсия в Роспотребнадзор
  
  

• 21 слайд

  Заключение
  Из экскурсий на метеостанцию и проведенных практических работ мы узнали много нового и интересного, увидели приборы, познакомились с методами наблюдения за атмосферным давлением. Из литературы и Интернет-ресурсов узнали, что влияние атмосферного давления, влажности воздуха и воды на человека большое. Выяснили, что питьевая вода в г. Кумертау соответствует нормам СанПин. Провели много интересных практических работ. Выяснили, что атмосферное давление понижается с увеличением высоты. Много вреда наносят окружающей среде и здоровью человека выхлопные газы автомобилей. Экология, параметры воздуха, воды, здоровье человека, все они взаимосвязаны. Поэтому, чтобы мы все были здоровы, дышали свежим воздухом, пили чистую воду, зависит от нас самих. Все мы должны начать с себя, со своего дома, двора, города. Давайте начнем с элементарных вещей: не сорить, беречь природу, изучать природу, задумываться о будущем, о новых экологически чистых технологиях.
  Все начинается с таких маленьких исследовательских работ. И мы благодарны организаторам этого конкурса.
  
  

• 22 слайд