BI108&–&AIR&POLLUTION&LAB

BI108  –  AIR  POLLUTION  LAB   The  air  contains  tiny  particles  of  dust,  soot,  and  pollen  (known  as  particulate   matter),  which  can  be  seen  with  a  hand  lens.  It  may  also  contain  particles  of  lead  and   mercury,  which  are  too  small  to  see.  Some  particles  come  from  faraway  volcanic   eruptions  and  soil  that  has  been  blown  into  the  air.  Other  sources  are  coal-­‐  and  oil-­‐ powered  electricity-­‐generating  plants  along  with  factories,  exhaust,  and  forest  fires.   Some  is  released  from  cars.  Because  of  its  small  size,  particulate  matter  can  travel   great  distances  and  contribute  to  haze  in  cities.     Particulate  matter  also  presents  a  very  troubling  human  health  concern.    The  small   particles  can  lodge  in  the  lungs,  causing  asthma,  wheezing,  and  chronic  bronchitis.     Children  and  the  elderly  are  at  the  greatest  risk  of  suffering  from  respiratory   problems  due  to  particulate  matter  inhalation.    Particulate  matter  is  also  a   suspected  carcinogen.     Other  air  pollutants  we  won’t  be  measuring  in  this  lab  including  hydrocarbons,   nitrogen  oxides,  ozone,  smog,  carbon  monoxide,  and  carbon  dioxide.    Hydrocarbons   or  volatile  organic  compounds  (VOC’s)  occur  when  fuel  does  not  burn  completely.     Many  hydrocarbons  are  both  toxic  and  carcinogenic.    Also,  hydrocarbons  react  with   nitrogen  oxide  and  sunlight  to  form  ground-­‐level  ozone,  which  damages  the  lungs,   eyes,  and  respiratory  tract  and  forms  one  of  our  nation’s  most  widespread  urban  air   pollution  problems.     In  this  lab  we  will  measure  and  compare  the  particulate  matter  we  can  see  both   inside  and  outside.  These  will  be  the  two  treatments  –  categories  within  the   experiment  that  you  control.  Below  you  will  find  the  materials  you  need  and  the   methodology  that  you  will  follow.  The  data  you  collect  will  be  the  number  of   particles  you  can  see  on  the  sticky  ends.  You  will  analyze  this  data,  make  graphs  to   show  the  averages  of  your  two  treatments  and  then  turn  in  a  lab  report  (see  below   for  format)  in  which  you  present  your  data  and  describe  what  it  means.           1.  MATERIALS    

• Roll  of  white,  plastic  furniture  repair  tape  (or  duct  tape  will  work  fine)     • Ten  paint  stirrers  or  foot  long  rulers,  each  labeled  with  a  number  (1-­‐10)   • Scissors   • Ten  paper  cups     • Masking  tape     • Sharpie     • Hand  lens  (magnifying  glass)  

  • Note  cards  (if  needed  to  prevent  disturbance)  

2.  METHODS   • For  each  stick,  cut  a  strip  of  furniture/  duct  tape  ~5  inches  (~13  

centimeters)  long  and  tightly  wrap  one  end  of  each  stick  so  the  sticky  side  is   facing  out.  Overlap  the  ends  of  the  tape  to  hold  it  in  place.  Try  not  to  touch   the  surface  of  the  tape  except  at  the  back  where  the  ends  will  overlap.  

• If  you  live  someplace  where  the  sticks  are  likely  to  be  disturbed,  make  a  card   for  each  that  says  “Experiment  in  progress  –  please  do  not  disturb”  

• Place  a  paper  cup  on  the  taped  end  of  each  stick,  but  don't  touch  the  sides  of   the  cup  to  the  front  of  the  tape  (where  the  ends  don’t  overlap.  (You're  using   the  cups  to  keep  particles  off  the  tape  until  you  put  the  sticks  where  you  need   them.)  

• Five  of  the  sticks  will  be  taped  to  signs  somewhere  outside  (a  parking  lot  or   somewhere  near  the  street  if  possible).  The  other  five  should  be  attached   somewhere  inside.  Place  all  where  they  will  be  exposed  to  normal  air  flow  for   where  they  are,  but  where  they  are  unlikely  to  be  disturbed,  bumped  into,   etc.  Attach  your  sticks  so  that  the  side  without  the  over  lapping  ends  (the   ‘front’)  is  unobstructed  and  so  that  they  will  remain  where  you  put  them.   Once  you  have  attached  your  sticks,  remove  the  paper  cups  to  expose  the   tape.  Attach  your  “do-­‐not-­‐disturb”  signs  (if  needed)  under  each  of  your   sticks.      

  • After  3  days,  recollect  your  sticks  and  re-­‐cover  them  with  the  cups  to  protect  

them  in  transit  back  to  wherever  you  will  look  at  them  (again,  take  care  not   to  contact  the  front  of  the  tape  with  the  cup).    

• On  the  squared  off  ends  of  each  stick,  use  a  sharpie  or  pen  to  draw  lines  2  and   3  cm  from  the  top  of  the  stick.    

• Use  a  strong  magnifying  glass  to  count  the  number  of  visible  particles  on  the   front  side  of  the  tape  (the  side  without  the  overlapping  ends)  between  the   sharpie  marks  you  made.  Anything  on  the  tape  counts  as  a  particle  –  pollen,   specks  of  dirt,  bugs,  etc.  Making  the  marks  makes  sure  you  count  particles   from  the  same  area  for  all  sticks  (so  you  can  compare  between  them),  but   will  allow  you  to  look  at  a  smaller  overall  area  (might  be  nice  in  case  you   have  lots  of  particles  from  one  location.    

• IF  YOU  FIND  THAT  NONE  OF  YOUR  STICKS  HAVE  MANY  (OR  ANY)   PARTICLES  between  the  marked  lines,  count  from  the  rest  of  the  front  of  the   tape  to  see  if  you  will  pick  up  anything,  BUT  if  you  do  this  from  one  stick,  you   have  to  do  them  from  all  of  them  –  we  need  to  compare  apples  to  apples,  so   you  can’t  compare  the  number  of  particles  in  1  cm  from  a  few  sticks  and  from   5  cm  from  the  others.  

• Take  a  picture  of  your  sticks  to  attach  to  your  lab  report.  

• Record  your  observations  in  the  table  provided.  Having  multiple  sticks  from   each  place  gives  you  REPLICATES,  will  give  you  a  better  idea  of  what  is  really   going  on  in  each  place.  After  all,  if  you  wanted  to  know  how  tall  the  average   man  was,  you  wouldn’t  just  measure  one!  

• Calculate  an  average  for  each  location  and  record  it  in  the  table.   • Make  a  graph  showing  the  AVERAGE  number  of  particulates  for  each  

location.         With  the  data  you  collected,  you  will  write  a  lab  report  and  submit  that  through   Blackboard.  I  have  posted  an  example  of  a  properly  formatted  report  from  another   class  to  use  as  a  guide.  In  your  report,  you  should  have  the  following  sections:     An  Abstract:  this  is  a  summary  and  should  speak  in  general  terms  about  the   purpose  of  the  experiment,  the  methods,  the  findings  and  what  they  mean.  It  should   be  SHORT  and  GENERAL  –  the  bottom  line  on  each  of  the  sections  that  follow,  so  a   reader  will  have  a  general  idea  of  what  you  did,  what  you  found  and  what  it  means.     I.  Statement  of  problem:    What  is  the  question  that  you  are  addressing  and  why  is   it  interesting/  important?     II.  Statement  of  working  hypothesis:  a  statement  that  can  be  falsified  such  as  “I   hypothesize  that  there  will  be  more  particulate  matter  collected  on  the  inside   sticks.”     III.  Experimental  designs  and  methods:  this  is  what  you  did  to  conduct  the   experiment,  including  the  materials  you  used  but  IT  SHOULD  NOT  READ  LIKE  A   LIST!!!    This  section  should  be  in  SENTENCES  and  in  PAST  TENSE  (you  did  the   experiment  before  you  sat  down  to  write  the  report  after  all).  It  should  contain   enough  detail  that  the  person  reading  your  lab  report  would  understand  what  you   did,  but  you  don’t  have  to  tell  us  every  time  you  sneezed.  This  section  should  contain   NO  RESULTS  –  that  comes  later.     IV.  Results:  this  is  where  you  present  your  results,  including  the  averages  for  your   two  treatments  (indoors  &  outdoors).  You  can  and  should  include  your  table  and   any  graphs  you  make,  BUT  YOU  SHOULD  HAVE  SENTENCES  THAT  PRESENT  YOUR   RESULTS,  independently  of  tables  and  graphs.  The  rule  of  thumb  is  that  I  should  be   able  to  understand  your  results  just  from  reading  the  sentences  of  the  results   section  but  I  should  also  be  able  to  understand  the  results  if  I  ONLY  look  at  your   graphs  and  tables.  In  this  section,  present  the  results,  but  SAVE  INTERPRETATIONS   of  what  those  results  mean  for  the  next  section.    

V.  Conclusion/future  directions:  this  is  where  you  say  what  your  results  mean,   especially  in  terms  of  your  original  hypothesis  (remember  your  hypothesis?!).  If   there  were  any  problems  with  the  experiment  (your  cat  attacked  one  of  the  stick   and  it  was  covered  with  tabby  fur),  this  is  the  place  to  mention  them  and  how  they   may  have  affected  your  results,  but  you  don’t  want  to  dwell  too  much  on  the  various   problems.  This  is  also  where  you  put  forward  ideas  about  WHY  you  got  the  results   you  did  and  any  questions  your  results  bring  up  (if  you  saw  this  when  you  did  X  (in   this  experiment),  what  would  happen  if  you  did  Y  (a  variation  on  the  experiment)?     VI.  References:  any  sources  from  which  you  collected  background  information  or   information  you  used  to  interpret  your  results.    

OUTSIDE   INSIDE   Location  description   #  particles   Location  description   #  particles  

                                        AVERAGE: