www.projektsako.cz Environmentální výchova Pracovní list č. 6 žákovská verze Téma: Kvalita vzduchu ve vnitřním prostředí měřená množstvím CO 2 Změna ve složení vzduchu měřená množstvím CO 2 v cigaretovém kouři Lektor: Projekt: Reg. číslo: Mgr. Stanislava Typovská Student a konkurenceschopnost CZ.1.07/1.1.07/03.0075
Teorie Vzduch- jedna ze základních abiotických podmínek života. Kvalita vzduchu má velký vliv na pohodu a zdraví člověka. Statistická sledování ukazují, že to je někdy až 90% času, který člověk stráví v uzavřených prostorách. Jaké je složení vzduchu, jaký je význam CO 2, jak vnímá člověk změny ve složení vzduchu? Tabák- cigareta- životní styl? Jaké je složení cigaretového kouře? Jak se v zakouřeném prostředí změní množství oxidu uhličitého a kyslíku? Vyženeme v ČR kuřáky z restaurací? Rozsah: 2 x 45 minut Složení vzduchu: Úkol č.1: Doplňte do následující tabulky hodnoty složení vzduchu Tabulka č.1: hodnoty složení vzduchu látka vzorec % objemově ppm objemově kyslík 210000 231500 Vzácné plyny 1 Ppm hmotnostně N 2 755100 0,036-0,04 552 CO 2 : Oxid uhličitý je přirozenou součástí zemské atmosféry. Koncentrace CO2 v přírodě je okolo 0.04 %, tj. 400ppm ( ppm- miliontina objemově). Vyšší koncentrace CO2 nad tuto hodnotu ve venkovním prostředí se vyskytují v okolí dopravních tepen s vysokým provozem, v okolí průmyslových zón, spaloven apod. Procesem dýchání dochází ke změně vdechnutého kyslíku na oxid uhličitý. Jeden nádech člověka představuje cca 0,5 l vzduchu, vydechnutý vzduch dospělého člověka obsahuje průměrně okolo 35 000 až 50 000 ppm CO2 (cca 100x vyšší koncentrace CO2 než je ve venkovním vzduchu). Bez odpovídající ventilace dochází v uzavřených prostorách k nárůstu jeho koncentrace. Množství CO2 ve vzduchu je tedy možné považovat za důležitý ukazatel kvality vzduchu v uzavřených prostorách. - 2 -
Příklady koncentrace CO 2 : 360 400 ppm - čerstvý vzduch v přírodě 800 1000 ppm - doporučená úroveň CO 2 ve vnitřních prostorách 1000 ppm - nastávají příznaky únavy a snižování koncentrace 5000 ppm - maximální bezpečná koncentrace bez zdravotních rizik 35000 50 000 ppm - vydechovaný vzduch dospělého člověka Přestože je oxid uhličitý neviditelný a bez zápachu, je jeho zvýšená úroveň zřejmá, protože pak dochází k únavě. Je to způsobeno tím, že s rostoucí koncentrací CO2 ve vzduchu roste koncentrace dalších znečišťujících látek, jako jsou různé bakterie a zápachy. Dostavují se nepříjemné pocity spojené s vydýchaným vzduchem. Zvýšená koncentrace CO2 je tedy hlavně indikátorem snížené kvality vzduchu, nikoliv přímou příčinou nepříjemných pocitů spojených s vydýchaným vzduchem. Zejména v prostorách s větším množstvím lidí, jako jsou na příklad kanceláře, školy, divadla, zdravotnická zařízení, je negativní dopad zvýšené koncentrace CO2 ve vzduchu velmi patrný. Úkol č.2: Vypočítejte - Zahrada o ploše 1 ha vyprodukuje za 1 rok 25 t kyslíku. Člověk spotřebuje za rok k dýchání 255,5 kg kyslíku. Vypočítejte plochu zahrady, která toto množství kyslíku za 1 rok vytvoří. Úkol č.3: Jaká bude hmotnost vzduchu ve třídě, která má rozměry 10m x 10m x 3m. Kolik kyslíku a kolik dusíku tento vzduch obsahuje? Hustota vzduchu je 1,2 kg/m3 při teplotě 20 C. - 3 -
Úkol č.3: Za jeden den projde plícemi člověka 10000 litrů vzduchu, tj. 12 kg vzduchu. Tento vzduch obsahuje 2,8 kg kyslíku. Z tohoto množství využije člověk ¼. Na kolik dní by člověku vystačil kyslík ze vzduchu ve třídě? Úkol č.4: K příkladům koncentrace ppm CO2 (viz výše) doplňte procenta. Úkol č.5: Práce s textem: Složení cigaretového kouře Hořením cigarety vznikají různé zplodiny, které nejsou vhodné pro lidské zdraví. V tabákovém kouři bylo až dosud identifikováno více než 4000 různých chemických látek, které se podílejí na škodlivých účincích na zdraví člověka. Obecně lze hrubě rozdělit zplodiny hořícího tabáku na několik skupin, jsou to toxické plyny, aromatické uhlovodíky, alkaloidy, těžké kovy a pevné částice. Nejdůležitějším alkaloidem, který obsahuje tabákový dým, je nikotin, obsah je okolo 1 až 4 mg v jedné cigaretě. Po vdechnutí cigaretového dýmu se během několika sekund dostává přes krevní řečiště do mozku. Jedná se o látku vyvolávající silnou závislost. Při hoření tabáku vzniká celá řada toxických plynů, z nichž toxikologicky nejvýznamnějším je oxid uhelnatý - CO. Je to bezbarvý plyn bez chuti a zápachu s vysokou schopností se vázat na hemoglobin (více než 200 krát vyšší schopnost než u kyslíku) a je značně jedovatý. Zabraňuje přenosu kyslíku krví z plic do těla a vyvolává tak dušení. Dalším významným toxickým plynem je z hlediska negativního vlivu na člověka oxid dusičitý NO2. Velmi snadno proniká z plic do krve a může způsobovat obtíže hlavně dětem a citlivým jedincům, například trpícím astmatem. Oxid dusičitý dráždí sliznice, způsobuje pálení očí, dýchací potíže, bolesti hlavy. Dalším toxickým plynem tabákového dýmu je formaldehyd, bezbarvý plyn s pronikavým zápachem, který je karcinogenní, způsobuje podráždění sliznic a dýchací problémy, vyvolává bolesti hlavy. Z aromatických uhlovodíků je zastoupen např. naftalen, který způsobuje např. chudokrevnost a bolesti hlavy. V tabákovém dýmu se ve stopovém množství vyskytují i těžké kovy. Z těch nebezpečných pro zdraví jsou to zejména nikl, kadmium a arzen. - 4 -
Tabákový dým, který se line z hořící cigarety, se skládá z drobných pevných částic, které se označují jako dehtové částice. Ty jsou při vdechování tabákového dýmu zanášeny do plic a až do plicních sklípků, kde se usazují a tvoří černý povlak na plicní tkáni kuřáka. Do tabulky na základě textu doplňte příklady a jejich účinky. Tabulka č.2: příklady a účinky Skupiny zplodin Alkaloidy Aromatické uhlovodíky Těžké kovy Toxické plyny Pevné částice Příklady zplodin Účinky (např.) Víte, že spotřeba cigaret v ČR je 2070 kusů na osobu za rok? do státní pokladny ze spotřební daně plyne 42 mld Kč, což jsou 4% všech příjmů? spotřební daň je cca 80% ceny cigaret? množství cigaret na jednoho občana ČR klesá? ještě v 70 a 80 letech 20. století byla cigareta jako součást životního stylu prezentována např. v hraných filmech? Jste pro přísný protikuřácký zákon? Podpořili byste úplný zákaz kouření v restauracích? Obrázek č.1: zákaz kouření 1 Prodiskutujte ekonomické a jiné dopady zákazu kouření u provozovatelů nekuřáckých restaurací. 1 http://www.kurakovaplice.cz/koureni_cigaret/images/stories/male/kp_23.jpg - 5 -
Praktická část V laboratorních podmínkách zjistíme produkci oxidu uhličitého z cigaretového dýmu a změnu ve složení vzduchu. Zároveň hledáme důkaz přítomnosti dehtu v cigaretovém dýmu. Pomůcky: 2 plastové láhve o obsahu min. 1,5 l, vatu k utěsnění a držák na cigaretu- do hrdla láhve, zapalovač, senzor na měření CO 2 Postup: Vybereme 2 plastové láhve, které jsou elastické a snadno se po zmáčknutí vrátí do původního stavu, např. nádoby na prací prostředky. Vhodné je použít na pokus plast průhledný. Odstraníme z láhví obaly. Do hrdla láhve upevníme držák na cigaretu a dobře utěsníme, např. vatou. Jako držák cigarety v lahvi může posloužit např. dávkovač některých čisticích prostředků nebo ochucených vod. Cigaretu vložíme do držáku. Filtr směřuje ke dnu láhve. (obr. 2). Nad cigaretu umístíme dnem vzhůru druhou plastovou nádobu (obr. 3) a zmáčknutím spodní láhve a zapálením cigarety začneme kouřit do láhve (obr. 4). Dým z hořící cigarety putuje do horní nádoby. Vzhledem k tomu, že 1 nadechnutí člověka je cca 0,5 l vzduchu, tak přibližně v první třetině kouřící cigarety pokus zastavíme. Cigaretu vyjmeme, rychle uhasíme a obě nádoby uzavřeme a utěsníme (obr. 5). Do nádoby vložíme senzor na měření CO 2 a zahájíme měření (obr. 6). Obrázek č.2: upevnění filtru Obrázek č.3: nádoba nad cigaretou - 6 -
Obrázek č.4: kouření do lahve Obrázek č.5: utěsnění lahve Obrázek č.6: zahájení měření pomocí senzoru CO 2 Na obrázku č. 7 je senzor použitý k měření množství CO 2 a obrázek č. 8 je důkazem přítomnosti. Jedná se o těsnění hrdla láhve, které vyjmeme po ukončení pokusu. - 7 -
Obrázek č.7: použitý senzor Obrázek č.8: Závěr: Formulujte závěr získaný z měření množství oxidu uhličitého v uzavřené láhvi. Zhodnoťte změnu ve složení vzduchu. - 8 -
Zdroje: 1. Čidla. Čidla kvality vzduchu [online]. 2008 [cit. 2012-06-11]. Dostupné z: http://www.cidla.cz/cz/produkty/cidla-kvality-vzduchu.php 2. ČTRNÁCTOVÁ, Hana a Marie VASILESKÁ. Ekologie v chemických příkladech: pro základní a střední školy. 1. vyd. Praha: Septima, 1993, 63 s. ISBN 80-901-4465-9. 3. Kuřákova plíce. Nekuřácké restaurace [online]. 2003-2012 [cit. 2012-06-11]. Dostupné z: http://www.kurakovaplice.cz/koureni_cigaret/images/stories/male/kp_23.jpg - 9 -