Итог_Экология_тема_3_Разработка_доступных_методов_снижения_концентрации

1. Разработка доступных методов снижения концентрации углекислого газа в жилых и общественных пространствах

Чукальская Виктория
Карабанов Владислав
Куратор: Миронов Даниил

2.

Цель и задачи проекта:
Цель: исследовать возможность использования доступных
методов (в частности, озеленения) для снижения
концентрации углекислого газа в жилых и общественных
пространствах на примере учебного класса.
Задачи проекта:
1) Измерить динамику CO₂ в учебном классе в течение урока и после проветривания;
2) Провести эксперимент по определению скорости поглощения CO₂ молочаем в
контролируемых условиях;
3) Выполнить теоретические расчёты необходимого количества растений для разных
типов помещений;
4) Сравнить эффективность различных методов снижения CO₂;
5) Разработать практические рекомендации по улучшению качества воздуха в
помещениях.
2

3.

Гипотеза
Обеспечить оптимальную концентрацию CO₂
можно за счёт выращивания комнатных
растений в помещении
Роль растений в поглощении CO₂ заключается в
процессе фотосинтеза, в ходе которого растения
поглощают углекислый газ (CO₂) из воздуха, используют
углерод для построения органических веществ, а
кислород выделяют в атмосферу. Однако эффективность
поглощения зависит от вида растения, площади листьев,
освещённости и условий среды.
3

4.

Динамика CO₂ в учебном классе
Методика:
Объём класса: 177 м³
Количество человек: 3
Прибор: датчик CO₂ (в ppm)
Время замеров: начало урока, через 30 и 60 минут, после
проветривания (1, 2, 3 минуты)
Значение CO₂.
Повторность: 3 замера для каждой точки
Накопление CO2 в классе
600
500
ppm
400
300
200
100
В начале занятия
Через 30 минут
Через 60 минут
После 1 минуты
проветривания
После 2 минут
проветривания
После 3 минут
проветривания
В коридоре
На улице
средн
ее
Повторности
1
401
410
439
2
401
406
417
3
401
407
468
401
408
441
422
401
406
410
401
401
401
401
401
401
401
401
401
401
450
401
401
401
417
401
0
0
30
60
мин
4

5.

Динамика CO₂ в учебном классе, расчеты
Расчёт прироста CO₂ за 60 минут:
ΔC= 441−401 = 40 ppm
Перевод в мг/м³:
40×1.83 = 73,2 мг/м³
Объём прироста CO₂ в классе (177 м³):
Vприрост = 72,3×1771000 = 12,7 г CO₂
Итог:
Концентрация CO₂ растёт во время урока, проветривание быстро снижает её до уличного уровня.
За 60 минут урока в классе выделилось ~12,7 г CO₂,
5

6.

Эксперимент с растением (молочай)
Цель:
Измерить скорость поглощения CO₂ молочаем в контролируемых условиях.
Обоснование:
Молочай — распространённое комнатное растение, которые часто рекомендуют для озеленения
помещений
6

7.

Эксперимент с растением(молочай)
Формулы расчёта скорости поглощения CO₂
Показатель
Значение
1. Изменение концентрации в ppm:
Объем
герметичной емкости
0,01125
ΔCppm=Cнач−Cкон=443−411=32
ppm м³ / 11253 см³
2. Перевод в массу CO₂:
ΔCмг/м3=32×1.83=58.56
Площадь
листовых пластинок
6,4 см² / 0,00064 м²
mCO2​​=58.56×0.032=1.874мг
растения
3. Перевод массы в объём (при н.у.):
VCO2=1.87444×22.4=0.954
Концентрация
CO₂ до начала мл=9.54×10−7
606 ppm
4. Скорость поглощения CO₂ растением
(на 1 м²
эксперимента
листьев):
v=VCO2S×t
Концентрация
CO₂ в конце
где
569 ppm
эксперимента
S=0.000046 м2— площадь листьев,
t=1 час — время.
v=9.54×10−70.000046×1≈0.02074 м³/м²/час
Экспериментальная
скоростьодним растением:
5. Скорость поглощения
13 ppm / 2380 мг/(м²·ч)
поглощения
CO₂ растениями
vраст=v×S=0.02074×0.000046≈9.54×10−7
м³/час
7

8.

Расчёт необходимого количества
растений для разных помещений
Цель:
Показатель
Рассчитать, сколько молочаев потребуется для
снижения CO₂ в учебном классе, жилой комнате Скорость образования CO₂
человеком
и на станциях метро.
Исходные данные:
Поглощение CO₂ одним растением:
q = 9.54×10−7 м³/час
Выделение CO₂ человеком:
p = 0.02 м³/час/чел
Объем комнаты: 177 м³
Площадь листа для теоретического растения
(Сансиверия): 0,5 м²
Площадь листа для экспериментального значения
(молочай): 0,00064 м²
Прирост CO₂ в классе через
час занятия
Концентрация CO₂ в классе
через час занятия
Площадь листа
Скорость поглощения CO₂
растением
Объем поглощённого
растением CO₂
Концентрация CO₂ в
герметичной емкости через
час фотосинтеза
Количество растений
необходимых для
поглощения образованного
в классе углекислого газа
Теоретический
40 человек
Экспериментальный
3 человека
0,02 м³/ч
0,02 м³/ч
4520 ppm
40 ppm (таблица 1)
-
441 ppm
0.5 м²
0.00064 м²
1782 мг/(м²·ч)
4142 мг/(м²·ч)
0,00045 м³
0,00000076 м³
-
569 ppm
1778
78948
8

9.

Расчёт необходимого количества
растений для общественных помещений
Показатель
Станция метро «Технопарк»
Теоретические
Экспериментальные
Прирост CO₂ в час пик
400 м³/ч
400 м³/ч
Прирост CO₂ в другие
часы
150 м³/ч
150 м³/ч
Прирост CO₂ в день
4600 м³/сут
4600 м³/сут
0,00045 м³/ч
7,69×10 −7 м³/ч
888888
519965625
Поглощение CO₂ одним
растением
Необходимое
количество растений
9

10.

Сравнение методов снижения CO₂
Сравнительная эффективность методов
1. Проветривание (экспериментальные
данные из Части 1):
Исходная концентрация после урока:
Cнач = 441 ppm
После 3 минут проветривания:
Cкон = 401 ppm
Снижение за 3 минуты:
ΔC = 428−403 = 40 ppm
Скорость снижения:
Vпроветр = 253 ≈ 13,3 ppm/мин
2. Молочай :
Снижение в боксе за 1 час:
ΔC = 606−569 = 32 ppm
Скорость снижения в расчёте на 1 м³ воздуха:
Vраст ≈ 0.533 ppm/мин
Проветривание эффективнее в ~25 раз
10

11.

Сравнение методов снижения CO₂
11

12.

Выводы
Основные выводы проекта:
Для снижения CO₂ в учебном классе с 3 учениками потребуется около 78 тысяч
растений, что непрактично.
Проветривание — самый быстрый и доступный метод
снижения CO₂ (до уличного уровня за 3 минуты) для учебных
и рабочих помещений.
Для общественных пространств (метро, ТЦ)
основным решением должна быть приточно-вытяжная
вентиляция, а растения могут служить
дополнительным элементом.
12

13.

Спасибо за внимание!
13