TUDOK Tudományos Diákkörök IX. Országos Konferenciája
KÖRFORGALMI KÖRNYEZETTERHELŐ HATÁSOK KECSKEMÉTI REFORMÁTUS GIMNÁZIUM SZERZŐK: BÁRDOS PÉTER ÉS FÖLDESI DALMA VEZETŐ TANÁR: SIKÓ DEZSŐ
Összefoglaló A Kecskeméti Református Gimnázium városközponti helyzetéből adódóan számos környezeti terhelő hatásnak van kitéve. Dolgozatunkban ezek közül hárommal foglalkoztunk, melyekre megvalósítható megoldásokat is kerestünk. A közhasznú intézmények forgalmának növekedése mellett jelentősen növekedett a közúti forgalom. A város szerkezeti felépítéséből adódóan a keleti-nyugati és a déliészaki forgalom a gimnázium melletti körúton zajlik. Napi és heti fluktuációk jelennek meg a zaj, légszennyezés mértékében. Ezek a tényezők befolyásolják az oktatás minőségét, iskolánk tanulóinak elvonják figyelmét, rontják koncentrálóképességüket és hosszú távon egészségkárosító hatásaik is lehetnek. A fenti jelenségek alaposabb megismerésével, tanulmányozásával foglalkozik kutatási projektünk első része. Párhuzamosan figyeltük és mértük a zaj- és légszennyezést az épület körúti és udvari oldalán. Megállapítható, hogy az udvari zajszint jóval alacsonyabb a körút zajszintjénél. Két másik kecskeméti gimnázium – mely a város legforgalmasabb körútja mentén áll – mellett is elvégeztük méréseinket, s hasonló eredményeket kaptunk. A szellőztetés hiányában egyes osztálytermekben magasabb CO2-koncentráció figyelhető meg, ezt méréseinkkel is igazoltuk. A könyvtári légtér rendkívül ingadozó páratartalma ezektől eltérő jellegű, de hasonlóan súlyos problémát jelent gimnáziumunk számára. Mivel az iskolai tanuszoda és a könyvtár előtere közös, a vízgőzzel telített uszodai légtömeg a könyvtárba jut, ahol hosszú távon a könyvek minőségi romlásához vezethet (pl. penészgombák megjelenése, lapok hullámosodása). Méréseink során figyeltük a könyvtári légtér páratartalmának ingadozását, valamint az előtér és az uszoda légterének páratartalmát. Előzetes feltevéseinknek megfelelően a méréseikből kitűnik, hogy a tanuszoda légtere alacsonyabb páratartalommal rendelkezik, mint az előtér és a könyvtár (az uszodában működő légcserélők miatt). A könyvtárban a relatív páratartalom ingadozó, így ártalmas. Javaslatokat szeretnénk tenni a fenti ártalmak megszüntetésére, hatásainak csökkentésére. Az iskola beépített légcserélőjének használata, a körúti forgalom csökkentése, az épület nyílászáróinak hő- és hangszigetelése, a könyvtárban légcserélő és párátlanító berendezés elhelyezése megoldást jelentene. Igyekszünk felhívni az illetékesek figyelmét a környezetterhelő hatások megszüntetésére, helyes szemlélet kialakítására és igényességére az élhető, tiszta környezet iránt. Emellett iskolatársainkat is megismertetjük kutatásaink eredményeivel, ezzel segítve egy környezettudatos generáció megteremtését.
2
Tartalomjegyzék Összefoglaló............................................................................................................... 2 1. Bevezetés............................................................................................................... 4 2. Mérések.................................................................................................................. 7 2.1. Zajterhelés ....................................................................................................................... 7 2.2. Légszennyezettség........................................................................................................... 9 2.2. Légszennyezettség........................................................................................................... 9 2.3. Páratartalom .................................................................................................................. 11 3. Cselekvési javaslataink......................................................................................... 11 3. Cselekvési javaslataink......................................................................................... 12 4. Hivatkozások ........................................................................................................ 14 Köszönetnyilvánítás.................................................................................................. 15
3
1. Bevezetés Iskolánk, a Kecskeméti Református Gimnázium épülete városunk központjában, a főtér közepén található. Egyik oldalán a sétálóutca húzódik, másik oldaláról azonban a város egyik legforgalmasabb körútja veszi körül. Ez a körülmény számos káros következmény létrejöttéhez vezet elsősorban a diákság szempontjából. A kecskeméti Csányi János körút vezeti le a jellemző reggeli és munkaidő utáni csúcsforgalmat, ezért gyakorlatilag az egész városban itt a legjelentősebb a zajterhelés és légszennyezés a tanítás szempontjából legértékesebb órákban, azaz 7 és 9 óra között délelőttönként, valamint ebédidőben. Mi is a zaj valójában? A helyes definíció így hangzik: Az információelmélet szóhasználatában minden olyan nem kívánatos jelzés, zavarás, amely egy üzenetnek a csatornán való továbbításakor fellép (ide értve nemcsak auditív, hanem vizuális jelenségeket is). A zaj csökkenti a csatornakapacitást, mert az információ elvesztését elkerülendő az üzenetet (vagy egy részét) redundanciával (pl. ismétléssel) kell továbbítani. A zaj hatása alapvetően befolyásolja a kecskeméti körút környékén élők életét is, de talán még számottevőbb a gimnázium tanulóinak egészsége szempontjából. Az átlagon felüli zajszint egyrészt rontja a diákok koncentrációs képességeit, így az órai aktivitásukat, zavarja figyelmüket, nehezíti az órai anyag megértését, s ezáltal akadályozza szellemi fejlődésüket. Másrészt tudományos kutatások és mérések bizonyítják a túlzott zaj ártalmait. A közepes közúti forgalom hangereje mintegy 85 decibel, míg a zajszint egészséges határértéke 50-55 decibel lakott területen. Sokan hiszik, hogy a zaj csak akkor veszélyes, ha rendkívül erős. Azonban sokkal alattomosabb veszélyforrás a tartós, a határértéket nem sokkal átlépő zaj, ilyenkor ugyanis észre sem vesszük a károsodást. 30 Pszichés Következményei mégis súlyosak és dB visszafordíthatatlanok: a hallás romlásának oka egyre gyakrabban a zajszennyezés, mely hasonlóan 65 Vegetatív felelős különböző idegrendszeri bántalmak, csökkent dB koncentrálóképesség, megnövekedett reakcióidő, állandó fáradtság, alvási zavarok, magas vérnyomás 90 Fájdalomküszöb és emésztési zavarok kialakulásáért is. Érthető tehát dB a küzdelem, amit az emberiség már a kezdetek óta (Julius Caesar dekrétuma) vív e kellemetlen és 120 Maradandó ártalmas tényező ellen. dB halláskárosodás A körúti forgalom egyéb súlyos környezeti problémákat is eredményez. A rengeteg autó, melyeket a közlekedési lámpa éppen gimnáziumunk épülete mellett állít meg, kipufogógázát az iskola felé engedi. Mivel a szellőztetés elengedhetetlen, a tanulók elkerülhetetlenül a szennyezett levegőt lélegzik be nap mint nap. Mi is a levegő valójában? Föld légkörét alkotó gázelegy. Ennek a gázelegynek az összetétele légköri rétegenként változhat. Ezért a levegőt az összetétele alapján nem lehet pontosan definiálni. A
120130 Dobhártyarepedés dB 160 dB
Hallószervi
175 dB
Halálos
1. A zajszennyezés hatása
4
fizikában a portól, ipari v. más eredetű szennyezőanyagoktől mentes levegőt nevezik levegőnek. A levegőt alkotó legfontosabb gázok térfogataránya a következő: nitrogén (N2) 78,084 oxigén (O2) 20,946 argon (Ar) 0,934 szén-dioxid (C02) 0,033 neon (Ne) 0,0018 hélium (He) 0,000 524 metán (CH4) 0.000 2 kripton (Kr) 0,000114 hidrogén (H) 0,00005 nitrogén-oxid (N2O) 0,00005 xenon (Xe) 0,000 008 A levegő változó összetevői közül a vízgőz az egyik legfontosabb. A levegő összetétele 10 km magasságig alig változik. A földi élet létrejöttében és megtartásában döntő szerepe van a levegő összetételének, tisztaságának. Kecskeméten, iskolánk mellett a levegő tisztasága megkérdőjelezhető. A járművek túlzott mennyiségű szén-monoxidot, nitrogén-dioxidot, kén-dioxidot és ólmot bocsátanak ki. Kutatások kimutatták, hogy ezek a kémiai anyagok több súlyos betegség kialakulásáért felelősek. A levegőszennyezés által sújtott területeken dolgozók és élők körében nagyobb valószínűséggel alakulnak ki asztmás és egyéb krónikus légzőszervi megbetegedések, de akár vérrögök is. Gyakrabban fordulnak elő hurutos megbetegedések; arcüreggyulladás, torokgyulladás, légcsőés hörghurutos tünetek, melyeket baktérium vagy vírus okoz a nyálkahártya legyengülése következtében.
5
1. Légszennyezettségi határértékek
Az eü. határérték Egészségügyi Tájékoztatási Riasztási túllépésének Éves átlag határérték küszöbérték küszöbérték évenként határértéke tűrhető esetszáma
2008 [µg/m3]
Nitrogéndioxid (órás átlag)
NO2
110
350
400
18
44
Kén-dioxid (órás átlag)
SO2
250
400
500
24
50
50
75**
100***
35
40
Szálló por PM10 (napi átlag)
Dolgozatunkkal ezen faktorok kizárásának lényegességére kívánjuk felhívni az olvasó figyelmét, hiszen a zaj és a légszennyezés alapvetően befolyásolja a gimnázium oktatásának színvonalát és hatékonyságát. A harmadik probléma, melyet kutatásainkkal elemeztünk, nem áll összefüggésben a belső körút forgalmával, viszont rendkívül fontos a diákság oktatása szempontjából. Néhány éve gimnáziumunk egy uszodával gazdagodott, mely igen hasznosnak bizonyult. A középiskolások mellett az általános iskola diákjai és felnőttek is szívesen használják. Egy probléma viszont akaratlanul is felvetődött: az uszoda közvetlenül könyvtárunk mellett található, egy előterük van, így a könyvtár ajtajának kinyitásával a medence fokozottan párás légtömege jut a könyvek lapjaira. Mi is az az abszolút légnedvesség? A száraz levegő és a vízgőz keverékében, azaz a nedves levegőben levő vízgőz (légnedvesség) tömege (g-ban), a keverék által elfoglalt egységnyi térfogatra (1m3), vagy egységnyi tömegre (1kg) vonatkoztatva. A telítési légnedvesség értékszintje alatt az ~ jellemezhető a vízgőz parciális nyomásával, vagy a telítési hőmérsékletet kifejező harmatponttal is. Mivel a könyvtárban a hőmérséklet magasabb, a könyvek hidegebbek, felszínükön így lecsapódik a páratartalom. Ennek eredményeként megindul a penészgombák csírázása, a nedvességtartalom változásainak következtében pedig a lapok hullámossá, egyenetlenné válnak, akár el is szakadhatnak, repedhetnek. Ebből látható, hogy bár a könyvek 6-8 % vizet normális körülmények között is tartalmaznak, a túl nagy páratartalom súlyos károsodásokhoz vezethet minőségük szempontjából.
6
2. Mérések Az iskolánkat érintő három legfőbb környezetkárosító tényező szennyezésének mértékét, vagyis a zajszintet, a légszennyezettséget és a páratartalmat dolgozatunkban méréseink alapján értékeljük. Ezek elvégzéséhez egy digitális mérőés adatgyűjtő eszközt használtunk (MultiLogPRO), melyre mikrofont, hőmérőt és páratartalom-mérőt csatlakoztattunk. A mérési eredményeket a készülék folyamatosan rögzítette, melyeket számítógépre letöltve táblázat és grafikon formájában tudunk megjeleníteni. Emellett a Kecskeméti Főiskolától kölcsönkért két műszert, a PC-LabCard zajszintmérőt és a Testo 445 adatgyűjtő egységet használtuk, mellyel a CO2-szintet tudtuk mérni. Helyszínül az iskola körút melletti elhelyezkedésének megfelelően a jelzőlámpa közelében lévő termeket (saroklabor, egy oldalterem) választottuk, további méréseinket pedig az iskolaudvarban, a tanuszodában és a könyvtárban végeztük. A rögzített adatokból kitűnik, hogy a levegő nedvességtartalma az iskola épülete körül állandó, a hőmérséklet az évszaknak megfelelő ingadozásokat mutatja.
2.1. Zajterhelés A körúti zajterhelés – feltevéseinknek megfelelően – lényegesen magasabb az ideálisnál. Az oldalterem zajszintje viszonylag állandó, míg a jelzőlámpához közelebb található sarokteremben a mérések ingadoznak attól függően, hogy a lámpa mit mutat. Zöldre váltáskor gyors növekedést tapasztalunk.
Zajszint (dB)
Oldaltanterem
160 140 120 100 80 60 40 20
Idő (h:min)
0 7:16 8:20 9:24 10:28 11:32 12:36 13:40 14:44 15:48 16:52 17:56 19:00 20:04 21:08 22:12 23:16
7
Az udvaron mérhető zajterhelés ezzel szemben meglehetősen alacsony, csak az általános iskola óraközi szüneteiben emelkedik kissé. Iskolánk oldalánál és sarkánál a jellemző közepes közúti forgalomnak megfelelő értékeket mértük. A zajszennyezés átlagos értéke 80 és 90 dB között ingadozott, ami az egészségügyi kutatások szerint (tartósan) vegetatív problémákat, valamint esetleges halláskárosodást, a koncentrációs képesség romlását okozhatja. Nagyobb baj azonban, hogy a magas zaj megakadályozza az órák alatti szellőztetést.
Zajszint (dB)
Udvar
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
15:34
15:14
14:54
14:34
13:54
13:34
13:14
12:54
12:34
12:14
11:54
11:34
11:14
10:54
10:34
10:14
9:54
9:34
9:14
8:54
8:34
8:14
7:54
7:34
Zajszint (dB)
14:14
Idő (h:min)
0
Saroklabor
160 140 120 100 80 60 40 20
16:20
15:58
15:14
14:52
14:30
14:08
13:46
13:24
13:02
12:40
12:18
11:56
11:12
10:50
10:28
10:06
9:44
9:22
9:00
8:38
8:16
7:54
7:32
11:34
8
15:36
Idő (h:min)
0
Méréseinket Kecskemét két hasonlóan forgalmas közút mellett elhelyezkedő iskola, a Katona József Gimnázium és a Piarista Gimnázium mellett is elvégeztük. Előbbi az 52-es főút mellett, utóbbi pedig a belső körút másik szakaszán található. Az átlagos közúti forgalom hivatalos mérések szerint 80-85 dB-es, a mi méréseink is hasonló eredményeket mutattak közepes forgalom mellett. Érdekesség, hogy a Katona József Gimnáziumban a tanítási órák idején a magas zajterhelés miatt az ablakokat nem nyithatják ki, mert zavarná a tanítást. A diagramon jól látszik a különbség a közutak mentén és iskolánk udvarán (tanítás alatt) mért értékek között. Tantermek, előadó- és foglalkoztató termek, bölcsődékben, óvodákban és oktatási intézményekben ülés-, és tárgyalótermek, könyvtári olvasótermek, tanári szobák megengedett zajszintjének jogszabályban előírt határértéke 40 dB.
Zajszint (dB)
90
85
85,1
80 70
80,9
79
60
Piarista Gimn.
50
38,3
40 30 20
Ref. Gimn. sarok Ref. Gimn. oldal Ref. Gimn. udvar
10 0
Katona J. Gimn.
Piarista Gimn.
Katona J. Ref. Gimn. Ref. Gimn. Ref. Gimn. Gimn. sarok oldal udvar
2.2. Légszennyezettség Kecskemét légszennyezettségét összehasonlítottuk Budapest egyik utcájával, s érdekes eredményeket kaptunk. Az adott időszak mérései nem haladták meg a városunkban mérhető szintet, sőt néha alulmúlták azt. Ez valószínűleg városunk földrajzi adottságainak köszönhető. Kecskemét környezetének jellemző eleme a szálló por, hiszen közelében nincs folyó, s Budapest szennyezett légtömegei is éppen erre szállnak. Iskolánk új szárnyának megépítésénél figyelembe vették a lehetséges légszennyezés-növekedést, ezért a tetőtérbe beépített légcserélő berendezéseket terveztek. Egészségkárosító hatása nem csak a közvetlen közúti forgalomba az autók által kibocsátott gázoknak lehet, hiszen az ember szén-dioxidot termel légzésével, ami szintén a légtérbe jut. Mivel iskolánkban a természetes szellőzés sok helyen nem megoldott, s a zajterhelés miatt az ablakokon ritkán szellőztethetünk, a CO2koncentráció jóval magasabb az átlagosnál. (Míg a normál érték egy mező és akár egy tiszta levegőjű város esetén 300-400 ppm, addig mi ennek sokszorosát mértük. 2009 februárjában átlagosan 387,41 ppm volt a levegő CO2-koncentrációja a világon.) 9
Ugyanakkor fontos megemlíteni, hogy a 2-3000 ppm körüli érték önmagában nem egészségkárosító hatású, de általánosan megfigyelhető, hogy ahol a CO2koncentráció magasabb, ott több más szennyező részecske is található a levegőben. A magas páratartalom jelenléte pedig sokszorozza a szennyező hatás mértékét. széndioxid-koncentráció (ppm) óra előtt 2500
széndioxid-koncentráció (ppm) óra után
2288
2000
1783 1390
1500
1572
1165
1106
240
biológia
1000
572
409
500 0
fizika előadó
134
A fizika előadó lépcsőzetesen emelkedik, a terem hátsó részében a CO2koncentráció jóval magasabb, mint a terem alján, a rosszul szigetelő ajtó közelében. Látható, hogy a teremben a diffúzió nehézkes, így a fent ülő diákok kevesebb tiszta, szennyezőanyagoktól mentes levegőhöz jutnak. Ugyanakkor a fizika előadóban is nagy különbséget mutattak a szellőztetés előtt és után végzett mérések eredményei, a közútról a szeles időjárás miatt viszonylag tiszta levegő áramlott be.
széndioxid-koncentráció (ppm) óra előtt
széndioxid-koncentráció (ppm) óra után
1474 1306
1500
1000
702 442
500
0
lent
fent
10
2.3. Páratartalom Iskolakönyvtárunkban és tanuszodánkban, illetve az ezek között elhelyezkedő előtérben relatív páratartalmat mértünk. Az ábrákból kitűnik, hogy a tanuszoda légtere alacsonyabb páratartalommal rendelkezik, mint az előtér és a könyvtár (az uszodában működő légcserélők miatt). Az előtérben nagyon magas a páratartalom, mivel a dupla bejárati ajtók kellően meggátolják a természetes légcserét. Könyvtárunk légtere magas, de változó páratartalmat mutat. A könyvek számára ideális páratartalom egy állandó, 50 % körüli érték lenne. Mérésünk bizonyítja, hogy a könyvtár légterének páratartalma változik, gyakran ingadozik, ami a könyvekre ártalmas. A relatív páratartalom délelőtt megnő, hiszen a diákok és tanáraik az ajtókat nyitják és csukják, délután, egy szellőztetés következtében viszont nagymértékben lecsökken. A könyvek ezzel szemben állandó hőmérsékletet és páratartalmat igényelnek, a gyakori ingadozások minőségi romláshoz vezethetnek.
Relatív páratartalom (%)
Tanuszoda páratartalma
60 50 40 30 20 10
Idő (h:min)
7: 26 7: 46 8: 06 8: 26 8: 46 9: 06 9: 26 9: 46 10 :0 6 10 :2 6 10 :4 6 11 :0 6 11 :2 6 11 :4 6 12 :0 6 12 :2 6 12 :4 6
0
11
8: 26 9: 26 10 :2 6 11 :2 6 12 :2 6 13 :2 6 14 :2 6 15 :2 6 16 :2 6 17 :2 6 18 :2 6 19 :2 6 20 :2 6 21 :2 6 22 :2 6 23 :2 6 0: 26 1: 26 2: 26 3: 26 4: 26
7: 38 8: 08 8: 38 9: 08 9: 38 10 :0 8 10 :3 8 11 :0 8 11 :3 8 12 :0 8 12 :3 8 13 :0 8 13 :3 8 14 :0 8 14 :3 8 15 :0 8 15 :3 8 Relatív páratartalom (%)
Relatív páratartalom (%)
Könyvtár
70
60
50
40
30
20
10
0
Idő (h:min)
Előtér
70
60
50
40
30
20
10
0
Idő (h:min)
12
3. Cselekvési javaslataink Iskolánk új szárnyának tervezésekor figyelembe vették a körút forgalmát és egészségügyi hátrányait, így a padlástérben beépített légcserélőket helyeztek el. Ezek működése állandóan tiszta levegőt biztosítana a diákok és tanáraik számára, valamint szükségtelenné tenné az utca felé néző ablakok kinyitását, s ezzel a tantermi zajszintet is jelentősen csökkentené. Azonban a légcserélő üzemeltetése igen költséges, hiszen rendkívül sok elektromos energiát igényel. Emiatt gimnáziumunk vezetősége úgy döntött, hogy szünetelteti a működtetést. Ennek újraindításához iskolánk gazdasági támogatást igényel, melynek biztosítása a városi önkormányzat kötelessége. A
zajszint és a légszennyezettség csökkentésének hosszú távú megoldása a körúti forgalom csökkentése lenne. Habár Kecskemét átmenő forgalmának jelentős részét átvette az autópálya, a városon belüli forgalom még mindig nagy mértékű, s többnyire a belvárost érinti. Ennek megoldása lehetne egy elkerülő út megvalósítása, mely lehetővé tenné a város külterületeinek gyorsabb megközelítését a központ érintése nélkül. Jelentős javulást eredményezne a zajszint és a légszennyezettség csökkentésében az épület nyílászáróinak hő- és hangszigetelése, valamint a városon belüli zöldövezet növelése, mivel a növények széles körben ismertek légtisztító képességeikről. A könyvtári páratartalom problémájának megoldására javasoljuk a tanuszodában használt légcserélő és párátlanító berendezés elhelyezését. A készülék állandósítaná a páratartalmat, ezzel a könyvek számára megteremtené az elvárásoknak megfelelő tárolási körülményeket.
13
4. Hivatkozások • www.met.hu • www.kecskemet.hu • www.kislexikon.hu • www.kvvm.hu/olm • www.co2now.org • www.health.state.mn.us • CompLex Jogtár • saját mérések
14
Köszönetnyilvánítás Ezúttal is szeretnénk megköszönni a szakmai munka előkészítésében, a mérések megvalósításában és értékelésében közreműködők segítségét, valamint a zsűri szakmai értékelését.
15
