Мельник А.А. Методист учебного центра ЗАО «Крисмас+», С.-Петербург

Исследование атмосферного воздуха школьниками в рамках урочной и внеурочной работы

В рамках школьной программы знакомство с атмосферным воздухом начинается ещё в начальной школе (климатический мониторинг), которое продолжается в курсе природоведения и географии, в курсе биологии и химии. В авторских программах дополнительного образования детей биолого-экологической направленности часть содержания посвящается изучению вопросов экологического состояния воздушной среды.
В курсе природоведения детям можно предложить следующие формы занятий: оценка запылённости воздуха, роль зелёных насаждений в жизни человека (растения обогащают воздух кислородом, задерживают пыль и взвешенные твёрдые частицы). Запылённость воздуха – важнейший экологический фактор, сопровождающий нас повсюду. Пылью считаются любые твёрдые частицы, взвешенные в воздухе. Надо иметь в виду, что безвредной пыли не существует. Способность пыли реагировать с химическими веществами определяет их химическую природу. Так, силикатная пыль (песок) не растворяется ни в воде, ни в кислотах. Карбонатная пыль (известняк) растворяется в кислотах, но не растворяется в воде. При выполнении лабораторных работ по запылённости воздуха с учащимися необходимо предварительно обсудить ожидаемую степень запылённости различных помещений, частей помещения, а также какие действия могут уменьшить запылённость помещений. Запылённость воздуха оценивается, во-первых, по площади загрязнения липкой ленты (скотча), второй метод заключается в сборе пыли скальпелем с последующим исследованием пыли под микроскопом.
В курсе биологии из показателей экологического состояния воздушной среды более подробно изучаются:

• твердые атмосферные выпадения и пыль, представляющие опасность при попадании в организмы при дыхании, контакте, загрязнении продуктов питания,
• содержание кислорода и углекислого газа, играющие важную роль в процессах дыхания и фотосинтеза,
• приоритетные загрязнители (оксиды азота, оксиды серы и др.), попадающие в воздух вследствие антропогенного воздействия.

Также учащиеся знакомятся с методом биоиндикации загрязненности воздуха по лишайникам. Ниже приведена таблица зависимости разнообразия типов лишайников от загрязненности воздуха.

Кустистые лишайники			Листовые лишайники			Накипные лишайники			Степень загрязнения воздуха
+			+			+			Загрязнения нет
-			+			+			Слабое загрязнение
-			-			+			Загрязнение средней степени
-			-			-			Сильное загрязнение

В курсе ОБЖ загрязняющие компоненты воздуха рассматриваются как фактор опасности для жизни и здоровья человека (оксиды углерода, оксиды азота, диоксид серы, озон, аммиак, углеводороды), попадающие вследствие аварий на химически опасных объектах, ежедневного воздействия промышленных предприятий, автотранспорта и др.

Курс химии обладает широкими возможностями для изучения атмосферного воздуха, поскольку знакомит учащихся с химическим составом компонентов воздуха в разных темах:
• Воздух. Химический состав и свойства.
• Кислород, водород, вода. Озон. Элементы VIА группы
• Углерод, оксиды углерода
• Аммиак Оксиды азота. Элементы VA группы.
• Галогены, физические и химические свойства. Элементы VIIA группы

В системе дополнительного образования наиболее распространенной формой является эколого-образовательный проект. Это могут быть проекты по изучению степени загрязненности атмосферного воздуха в городском микрорайоне на загруженных транспортом автомагистралях, изучение запыленности воздуха на улице и в помещениях, изучение защитной роли зеленых насаждений.
Таким образом, формы организации занятий по изучению атмосферного воздуха могут быть самыми разнообразными. Это и лабораторные работы как часть урока, и урок – практическое занятие в помещении и на улице, и эколого-образовательный проект в рамках программы дополнительного образования.
ЗАО «Крисмас+» производит и поставляет комплектное оборудование и издает методическую литературу для изучения экологического состояния воздушной среды в рамках урочной и внеурочной работы.

Комплектное оборудование:
• Мини-экспресслаборатория «Пчелка-У/хим»
• Класс-комплект лаборатория «ЭХБ» (экология-химия-биология)
• Комплект-практикум экологический «КПЭ»
• Тест-системы

Литература:
• Лишайники: удивительные организмы и индикаторы состояния окружающей среды.
• Руководство по применению мини-экспресслаборатории «Пчелка-У» и ее модификаций при учебных экологических исследованиях.
• Оценка экологического состояния природно-антропогенного комплекса.
• Экологический практикум


Набор «ЭХБ» («Экология, химия, биология») позволяет провести учащимся экологические исследования по теме «Воздух» и «Окружающая среда и здоровье»:
1. Действие кислотного загрязнения воздуха на растения,
2. Влияние загрязнения воздуха аммиаком на растения,
3. Определение состава вдыхаемого и выдыхаемого воздуха,
4. Определение запылённости воздуха в помещении,
5. Изучение запылённости воздуха в различных местах пришкольной территории,
6. Определение наличия в воздухе микроорганизмов,
7. Экспресс-контроль загрязнённости воздуха аммиаком.
8. Экспресс-анализ выдыхаемого воздуха на содержание углекислого газа с помощью индикаторных трубок.


Для количественного измерения содержания в воздухе различных веществ в учебн6ых целях используют индикаторные трубки.
Использование индикаторных трубок возможно с помощью насоса-пробоотборника.
Индикаторные трубки просты в использовании, дают результат в течение 1-2 минут. Индикаторные трубки и насос-пробоотборник входят в состав некоторых модификаций мини-экспресслаборатории «Пчелка-У», которая поставляется отдельно, а также в составе комплект-практикума экологического «КПЭ».
Методика проведения опыта по анализу выдыхаемого воздуха на содержание углекислого газа с помощью индикаторных трубок приведена в видеосюжете по адресу http://video.mail.ru/mail/anatoly1977/1425/1431.html, а на содержание кислорода в воздухе – по адресу http://video.mail.ru/mail/anatoly1977/1425/1432.html.
В качестве примера приведем алгоритм работы по определению количественного содержания углекислого газа (диоксида углерода) с помощью индикаторной трубки.

1. Вскрыть трубку индикаторную (ТИ) ТИ-[СО2 - 2,0% об.] с обоих концов.
2. Вставить ТИ в гнездо аспиратора (НП-3М, АМ-5) концом, на который указывает стрелка.
3. Прокачать через ТИ 100 (400) куб. см анализируемого воздуха (АВ), сделав необходимое количество прокачиваний насоса-пробоотбрника, кратное "100". В присутствии диоксида углерода индикаторная масса изменяет цвет с сиреневого на фиолетовый.
4. Измерить массовую или объемную концентрацию диоксида углерода, для чего:
- совместить границу начала изменения окраски индикаторного слоя ТИ с нулевым делением шкалы;
- снять показания по верхней границе изменившего окраску индикаторного слоя;
- при размытости границы раздела окрасок слоев исходного и прореагировавшего индикаторного порошка измерение проводят по нижней и верхней частям границы. За результат измерения принимают среднее значение.

Исследование экологического состояния атмосферного воздуха также можно оценить по химическому составу атмосферных осадков, поскольку они чувствительны к загрязнителям. Исследования в этом направлении можно провести по таким показателям, как визуальные показатели (содержание взвешенных частиц), рН, содержание растворенных веществ с помощью тест-комплектов, входящих в состав комплект-практикума экологического «КПЭ». С методикой работы с тест-комплектами можно ознакомиться в видеосюжетах, доступных по адресу http://video.mail.ru/mail/anatoly1977/1425.