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1、冬季教室空气质量对学生疲劳的影响北大附中高二 戴欢欢申得民岳巍关键词：冬季教室、空气质量、学生疲劳、影响第一部分、摘要我们发现：冬季教室长时间封闭，学生极易疲劳。我们认为：学生极易疲劳 是因为教室空气质量下降的影响。2000年入冬以后，我们通过对两个样本班教室通风和不通风两种情况下CO、0、CO、NO、NO、HS、VOC及氨类化合物、颗粒物等空气质量常规指标的测定， 2222得到空气质量下降（主要是CO2含量升高）的具体数据。在控制与本专题研究无关因 素的同时，采用北京大学仪器厂生产的四种仪器对两个样本班学生本着自愿的原则 进行了通风和不通风情况下的疲劳指标（视敏度、记忆力、反应速度、注意力集
2、中 程度）测试。大量数据表明，在不2通风的情况下CO2高出通风良好时的4倍，此时 学生相应的四个疲劳指标的下降速度为通风时的1.5倍，3倍，2倍和1.25倍。 这表明：教室空气质量下降时，学生疲劳速度加快。我们通过实验，找到了一种经济有效的解决方案：在教室安装排气扇，课 间进行5分钟左右的强制通风，即可有效的遏制由于封闭引起的空气质量下降，减 缓学生的疲劳速度。（见复印资料1）我们认为，本专题研究成果，除对我国有普遍意义之外（我国绝大多数学 校班级人数较多），还对教育投入较少的发展中国家，尤其当教室人均占有有效面 积小于1.48平方米（该值为我校两样本班人均占有有效面积）时，在冬季采取有 效措
3、施提高教室空气质量，改善学习环境，有一定的借鉴价值。第二部分.实验实验一:空气质量测试报告（一）测试原理：I、样本班选择：随机在高一年级、高二年级抽取了班级一和班级二为样本班。II、空气质量指标选择：根据专家建议及前期研究结果，我们初步选择了对教室内 空气的温度、湿度及0、CO、CO、NO、NO、HS、VOC、氨类气体含量，颗粒物含量2222进行测试。III、 测试仪器名称：由北京市市劳保所提供以下仪器： H 2S检测仪（PGM-35 型）CO检测仪（PGM-35型）NO检测仪（PGM-35型）CO2红外分析器（GXH-3010E 型）复合式气体检测器（PGM50-5P型，测O2和VOC）N9
4、60风速、温度、湿度计及 十湿、泡温湿度计（测温、湿度）URG气溶胶采样器（用于颗粒物采样）DVSTTRAK 气溶胶监测仪（用于颗粒物检测）W、数据获取方式：除氨类气体含量及空气中的细菌数采用采样后进行化学分析， 即氨类化合物测试及室内细菌数测试外，其余指标数均从相应的直读测试仪器上获 得。（氨类化合物测试报告略、微生物指标测试报告略）V、测试取样地点选择：教室中心及对角线两墙角边三点坐式呼吸区高度（距地面 约0.81米）取均值计算。丑、样本班教室的条件：1教室长：9.15米宽：6.00米 高3.70米2教室中的 学生：约50人。3在测试期间，样本教室一直有供暖设备。学校采用集中式供暖 （即在
5、锅炉中燃烧燃料，将水加温成蒸汽，经管道和散热片将热分配到各教室）。（二）测试数据表格及分析I、班级一的第一次在通风状态下测得的三天数据与不通风状态下测得的第一天数 据（见原始资料4与附件5）分析：从附件4与附件5可以看出，在通风与不通风的 情况下，除温湿度、二氧化碳有变化外，其余气体均无变化或没有明显变化，所以 我们在班级一第二次在通风状态下测试时和班级二测试时忽略了 O2、CO、NO、NO2、 HS、VOC、颗粒物含量的测量。2II、班级一的第二次在通风状态下测得的三天数据见原始资料6的表1、表2、表3。 高一（1）在不通风状态下测得的三天数据见原始资料7的表1、表2、表3。高二 （5）在通
6、风状态下测得的三天数据见原始资料8的表1、表2、表111、高二（5） 在不通风状态下测得的三天数据见原始资料9的表1、表2、表3。数据处理及绘制相应图表：不同条件下教室CO。含量（%） 2表1项目高 一（1）高二(5)时间通风情况下不通风情况F,通风情况下不通风情况下7：15(0.067).003土(0.063).0030.0560.0070.062 0.0077：30(0.098).007土(0.109).0150.0660.0150.0910.0098：17(0.093).010土(0.316).0990.0880.0130.3090.0078：24(0.118).022土(0.296).
7、0860.086 0.0060.2930.0169：08(0.104).011土(0.450).1120.0800.0010.4600.0669：15(0.140).013土(0.401).1000.0930.0190.4170.03810：03(0.085).010土(0.547).0950.0860.0120.491 0.04510：20(0.093).022土(0.411).0270.1080.0050.422 0.08911：12(0.096).026土(0.385).0150.083 0.0020.4710.07511：19(0.105).009土(0.407).0060.1020.
8、0130.443 0.11612：0700.103).008土00.442).0800.0930.0100.5210.06012：1300.137).011土00.352).1090.0970.0120.475 0.060总平均值（0.103).013土00.348).0670.087 0.0090.3710.049注：i、上面的数据表格只列举了 CO2含量均值的数据表格，具体数据见复印资料 710 （包括不同条件下的温湿度）ii、以上表格中的数据都是连续三天的CO2含量的均值（例如：班级二在通风情 况下7： 15的CO含量0.056%是11月22日11月24日三天的均值），在取连续三 2天均
9、值时，对这三天的数据两两作了t检验（通过成对地计算双尾概率P来判断数 据的有效性，当P0.05时，说明这些数据可以看作是同一个整体，即可取它们的 均值；当P0.05，则反之。）t检验的最终结果见表2。表2第天与第二天:第二天与第三天:第天与第三天高 一（1）通风时0.1650.5720.088不通风时0)0.0410.2390.649高二（5）通风时0.9160.1020.064不通风时0.0670.4170.083根据以上表格绘得到以下图表：（图1、图2、图3、图4） 图1高一（1）教室二氧化碳 含量通风与不通风时对比图改量含碳化氧二 2图高二（5）教室二氧化碳含量通风与不通风时对比图0.6
10、00)0.500(量 0.400含 0.300碳化 0.200氧 0.100T-通风时-一不通风时123456789101112时刻0.000通风和不通风时二氧化碳含量与国标对比图图3高一（1）R量含一 一 ft:含图4高二（5）分析:i、不通风时的二氧化碳含量明显高出在通风时的二氧化碳含量（从图3与 图4中看出，高出倍数约为4倍）。在不通风情况下，教室室内CO2含量平均超标 约为2. 5倍。ii、在通风时，大部分时间二氧化碳的含量在0.1%以下，而在不通风的情况下测试 时发现，上午约有3/4的时间，二氧化碳的含量超过了 0.3%,有几次竟达到了 0.6%。、在不通风情况下，图1曲线的高峰出现
11、在“7”处（即第三节课后），而后有 出现下落的趋势，图2的曲线一直有增长的趋势，究其原因，我认为主要是人为因 素（高一1在不通风下测试时，第三节课后有偶尔的短时间的开门窗的现象，而在 样本班2没有此现象）。iv、图1与图2的曲线中，出现了波动变化（即在每节下课的10分钟内，叫含量 有所下降），这主要是由于下课时学生走动，而使呼吸区以下的高度的CO2含量变 低了。V、从原始数据表（附件）中发现：在教室通风的情况下，温度大约为15度；在 教室不通风的情况下，温度大约为21度，但两者都在冬季人体适宜温度范围之内。 vi、在教室通风的情况下的湿度比通风情况下的理想，这主要与北京的干燥气候有 关。（三）
12、结论I、不通风时的二氧化碳含量明显高出在通风时的二氧化碳含量（高出倍数约为4 倍）。在不通风情况下，教室室内CO2含量平均超标约为2. 5倍。II、在不通风教室里，二氧化碳含量会不断增加，当二氧化碳增加到一定程度时， 氨类化合物含量也随之升高。由于教室里的氨主要是由人的代谢物产生的，有少部 分是从墙体中释放出来的，所以在刚装修的教室里，氨类化合物的含量可能会更高。III、冬季，室外细菌数较少，室内细菌数在空气流通的情况下较少，而空气不流通 时细菌容易积累繁殖，数量较多。实验二：学生疲劳测试报告（一）视敏度测试报告I、实验目的：通过测定在不同环境下，学生视敏度的变化，从而判断环境对视敏度的影响。
13、II、实验原理：实验仪器名称：数字亮点闪烁仪（亮光融合频率仪）仪器原理：通过测量被测者的闪光融合临界频率，确定其辨别闪光能力的水平III、实验方法：保持测试条件（包括：亮点闪烁频率亮点颜色、背景光、亮点波形、亮黑比、亮 点光强度）不变，通过被测者旋动旋钮，调节亮点的闪烁频率，从而测出被测者的 疲劳程度。我们进行了两次对比实验，第一次是在十一月中旬，通风状况良好的情况下进 行的，第二次则是在十二月下旬，保持门窗不通风，室内与外界无空气流通的情况 下测量的。为使实验结果具有一定的代表性，我们随机选取了两个实验班，分别为 班级二、班级一，两班又分别随机抽取了 10、12人。每次实验连续测量三天，测
14、量时间选为每日上午第一节课前（7： 15）、第三节课后（10： 00）、第五节课后（12： 00）。W、数据表格：（原始资料略）V、数据分析与结论：公式：变化率1=（p3-p1）/p1;变化率?二（ p5-p1）/p1 （其中p1为第一节课前 的平均数，p3为第三节课后的平均数，p5为第五节课后的平均数）班级一班级二12 12通风时的平均变化率0.0390.051-0.036-0.049不通风状态下的平均变化 率-0.043-0.065-0.052-0.077不通风状态与通风时的变化率的对比倍数-1.1-1.31.441.57班级一在通风时的测试中，同学由于刚到学校就接受测量，较为疲劳，所以第一节 课前的视敏度较低，在教室休息后的测量视敏度都有所提高，而不通风状态下，虽 然在教室内休息了，但由于空气质量太差，视敏度下降很明显，因此出现了上表中 班级一通风时视敏度
