Исследовательский проект "Гальванический элемент-источник опасности для окружающей среды"

Батарейка как источник опасности для окружающей среды.

                                          СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………….……3

ГЛАВА I Теоретическое исследование пальчиковой батарейки……………5

1.1 Общее представление о пальчиковых батарейках, история их

возникновения……………………………………………………………………5

1.2 Пальчиковые батарейки, их состав, влияние на окружающую среду  …………………………………………………………………………………...5

ГЛАВА II Экспериментальное исследование пальчиковых батареек

подтверждающих наличие в них вредных веществ…………………………….7

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….11

Список литературы………………………………………………………………12

                                                    ВВЕДЕНИЕ

 Человек как биологический вид влияет на природу не больше, чем другие

живые организмы. Однако это влияние несравнимо с тем воздействием,

которое он оказывает на природу своей хозяйственной деятельностью.

Поскольку нам довелось жить в 21 веке, с батарейками мы сталкиваемся

ежедневно - в пульте дистанционного управления телевизором, в электронных часах, в детских игрушках и карманных фонариках. Как-то в очередной раз, меняя батарейку на часах, я заметил значок, изображенный на корпусе батарейки, в виде перечеркнутого мусорного бака. Выходит, что батарейку нельзя выбрасывать в мусорное ведро. Что же тогда с ней делать?

 Думаю, что мало кто задумывался над этой проблемой, потому что

никому в голову не придёт, что маленькая блестящая батарейка - это источник колоссальной опасности, как для человека, так и окружающей среды в целом.

 Актуальность работы заключается в том что, в современных условиях высокого уровня развития не все знают, как утилизировать отработанные батарейки, и какой вред они могут нанести человеку и окружающей его среде.

 Цель исследования: выявить факторы опасности неправильной утилизации батареек и проинформировать одноклассников и знакомых о правилах использования батареек.

 Задачи исследования:

1.Изучить литературу и материалы интернет - ресурсов по теме исследовательской работы.

2.Определить какие вещества выделяются при взаимодействии батарейки с окружающей средой.

3.Провести опрос, как население утилизирует отработанные батарейки.

4.Выявить отношение окружающих к данной проблеме.

5.Разработать памятку по утилизации использованных батареек.

 Объект исследования: пальчиковая батарейка.

Предмет исследования: негативное воздействие вредных веществ,  входящих в состав батареек, на экологию и здоровье человека при неправильной утилизации батареек.

 База исследования: учащиеся, их родители

 Гипотеза: предполагаю, что если использованная батарейка, неправильно утилизирована, то она приносит вред окружающей среде. Также я предполагаю, что существует проблема с утилизацией батареек.

 Методы исследования:

1.     Анализ материалов  электронных и печатных источников по изучаемой проблеме.

2.     Беседы со специалистами государственных учреждений (роспотребнадзор).

3.     Анкетирование учащихся.

4.     Лабораторные эксперименты по выявлению веществ, содержащихся в батарейке, на живую природу; опыты в кабинете химии, с целью оценки внешних воздействий на батарейку.

5.     Анализ, обобщение и систематизация результатов.

Практическая значимость состоит в возможности применения данных материалов в ходе проведения уроков, внеклассных мероприятий с учащимися начальных классов.

По результатам проведенного исследования будут составлены рекомендации по использованию и утилизации батареек.

Глава I Теоретическое исследование пальчиковой батарейки

1.1 Общее представление о пальчиковых батарейках и история их возникновения.

В начале своих исследований я решил узнать, откуда появилась батарейка, из чего она состоит, и что в ней содержится такого, что ее нахождение среди общего мусора опасно.   Еще в 1791 году Итальянский врач - Луиджи Гальвани сделал важное наблюдение – только не сумел его правильно истолковать. [Приложение 1]  Гальвани заметил, что тело мертвой лягушки вздрагивает под действием электричества - если положить его возле электрической машины, когда оттуда вылетают искры. Или если оно просто прикасается к двум металлическим предметам. Но Гальвани подумал, что это электричество есть в теле самой лягушки, и назвал это явление «животным электричеством». [7.]

Итальянский ученый граф Алессандро Вольта в 1800 году повторил опыты Гальвани, но с большей точностью. [ Приложение 1]. Он заметил, что если мертвая лягушка касается предметов из одного металла - например, железа - никакого эффекта не наблюдается. Чтобы эксперимент прошел успешно, всегда требовались два разных металла. И Вольта сделал вывод – появление электричества объясняется взаимодействием двух различных металлов, между которыми образуется химическая реакция. Он поочередно уложил в столбик серебряные и цинковые кружки, изолированные фетровыми прокладками, элемент так и называется: вольтов столб .[9.]

Глава 1.2 Пальчиковые батарейки, их состав и влияние на окружающую среду.

 Элементы питания или, как мы привыкли их называть батарейки, имеют разную форму: пальчиковые, «мизинчиковые», «бочонки», «кроны», «таблетки» и др. [Приложение 1] Принцип работы у них одинаковый.  Я рассмотрел «пальчиковую» батарейку,  потому что она наиболее используемая в быту.  Этот элемент питания так называется, потому что имеет форму пальчика.  Сама по себе батарейка - это 2 цилиндрика, вставленные друг в друга. Между этими цилиндриками находится специальный раствор, пастообразное вещество или же порошок. В состав этих растворов, паст, порошков входят различные химические вещества. Ионы в этих веществах движутся, и возникает электрический ток, движущийся от одного цилиндрика к другому. [14.] Это и приводит в движение детские  машинки, от него загораются фонарики и работают вспышки. [ Приложение 2]

Батарейки классифицируются по преобладанию того или иного металла в его содержимом. Так различают марганцево-цинковые (солевые), щелочные (алкалиновые), ртутные, серебряные и литиевые батарейки. [12] Наиболее широко используются потребителями солевые и щелочные (алкалиновые)  пальчиковые батарейки. [Приложение 2] Взглянув на обычную пальчиковую батарейку, можно всегда увидеть знак в виде зачеркнутого мусорного бака. Это означает: «Не выбрасывать, необходимо сдать в специальный пункт утилизации. [ Приложение 3].И этот знак на батарейке стоит неспроста! В каждой такой батарейке содержится от 10 до 20 химических элемента,  многие из них являются токсическими ядовитыми веществами. Это - ртуть, никель, кадмий, свинец, которые имеют свойство накапливаться в живых организмах, в том числе и в организме человека, и наносить существенный вред здоровью. [8]

Мне стало интересно, чем опасны для человека вещества, находящиеся в батарейке. И я узнал, что: свинец накапливается в основном в почках. Вызывает также заболевания мозга, нервные расстройства. Кадмий накапливается в печени, почках, костях и щитовидной железе. Является канцерогеном, то есть провоцирует рак. Ртуть влияет на мозг, нервную систему, почки и печень. Вызывает нервные расстройства, ухудшение зрения, слуха, нарушения двигательного аппарата, заболевания дыхательной системы. Наиболее уязвимы дети. Металлическая ртуть — яд. По степени воздействия на организм человека ртуть относится к 1-му классу опасности — «чрезвычайно опасные вещества». Независимо от путей поступления в организм ртуть накапливается в почках. [10]

 Из дополнительной литературы я узнал, что из-за неправильно утилизированной батарейки можно загрязнить землю площадью 20 кв.м., а также до 200 литров воды. Это может привести к гибели и растений и животных. Попадая в общий мусор, а затем на полигоны, нарушается целостность корпуса батарейки за счет ржавления и коррозии, и опасные токсические элементы попадают в почву и в подземные воды, а оттуда в моря, озера и другие природные водоемы. [12]

Глава II Экспериментальное исследование батареек, подтверждающих наличие в них вредных веществ

Эксперимент 1. Влияние воды на металлическую оболочку батарейки. Я решил проверить опытным путем, выделяются ли из элемента питания содержащиеся в нем вещества.  В первом эксперименте я  решил проверить, что произойдет с водой, если положить батарейку в воду. Я взял батарейку и разобрал ее. [Приложение 3] Разобранную батарейку я положил в стакан с водой. Вода сразу стала серой. Потом я взял целую батарейку и положил ее во второй стакан с водой. Вода свой цвет не изменила. А в третьей - оставил чистую воду для контроля. Я плотно закрыл все 3 стакана и оставили для наблюдения. Через неделю заметил, что во втором стакане вода помутнела. [Приложение 3,4]

Вывод: металлическая оболочка батарейки под действием воды разрушается, а вредные вещества, находящиеся в батарейке, попадают в воду.

 Эксперимент 2. Влияние загрязненной воды на растения.

 Во втором эксперименте я решил проверить влияние загрязненной воды на растения. Я взял три цветка и поставили в экспериментальные стаканы с водой. Через три дня я увидел, что лепестки цветов, стоящих в стаканах с

загрязненной водой завяли. А цветок, стоящий в стакане с чистой водой, не изменился и остался в прежнем состоянии. Следовательно, можно сделать вывод, что вода, загрязненная вредными веществами батарейки, отрицательно влияет на растения. [Приложение 4,5]

 Эксперимент 3. Влияние щелочной среды на корпус батарейки.

Опираясь на мои знания, я могу утверждать, что почвы могут иметь кислую или щелочную среду. Как же будет вести себя батарейка, попав в подобные условия? В кабинете химии нашей школы были проведены 2 опыта.  Для первого опыта я поместил пальчиковую батарейку в раствор медного купороса (щелочная среда). Помещенная в раствор батарейка начала темнеть, а затем ржаветь. В химических реакциях с солями других металлов медный купорос имеет свойство обмениваться ионами. Это и произошло в моём опыте, образовались соли тяжелых металлов. Также происходит и в естественных условиях. Образовавшиеся соли тяжелых металлов попадают в почву и в грунтовые воды. Происходит это намного быстрее, чем в простой воде. [Приложение 5]

 Эксперимент 4. Влияние кислой среды на корпус батарейки.

Вторым опытом я хотел посмотреть, что происходит, если батарейка попадает в кислые почвы. Для этого опыта я помещаю батарейку в раствор соляной кислоты. Предварительно взвешиваем батарейку. После помещения батарейки в раствор выделяется газ. При поджигании этого газа издается хлопок, это - выделившийся водород.  Вынимаю батарейку - ржавчина исчезла. Взвешиваю вновь. Масса элемента уменьшилась. Таким образом, этот опыт доказал, что попавшие в кислые почвы батарейки издадут более чем безобидный хлопок. [Приложение 6,7]

Как я узнал из теории и подтвердил опытным путем при неправильной утилизации, т. е. если мы с вами будем выбрасывать батарейку в мусорное ведро, токсические вещества тем или иным способом попадают к нам на стол. Летом от высокой температуры воздуха на свалках мусор, а вместе с ним и различные батарейки могут тлеть. А на мусоросжигающих заводах, свалках  элементы питания вместе с остальным мусором вовсе горят и выделяют в воздух огромное количество диоксидов. [14][Приложение 8] Они в свою очередь попадают в организм человека. Соли тяжелых металлов, диоксиды, попадая в организм человека способны накапливаться в различных органах и вызывать необратимые процессы, что приводит к различным неизлечимым заболеваниям. От них невозможно избавиться никаким кипячением, ведь это не микробы и бактерии.

Но что же делать? Ведь совсем отказаться от батареек в повседневной жизни мы не можем. Вывод один: надо правильно утилизировать отработанные батарейки.

 Интервью об утилизации батареек в Клявлинском районе. Я  стал интересоваться, где в нашем районе находится пункт приема использованных элементов питания. С этой целью я посетил местную Санитарно - эпидемиологическую станцию. [Приложение 9] В результате интервью с сотрудниками я  узнал, что утилизацией станция не занимается.  Я узнал, что мусор из района  вывозится на полигон, находящийся примерно в 1 км от райцентра.  Никакой сортировки бытовых отходов не происходит. В районе   приема использованных элементов питания нет, и неизвестно насколько осведомлены об этой проблеме жители нашего города. [Приложение10]

Анкетирование «Использованная батарейка».

Исходя из этого, мне стало интересно, насколько грамотно подходят к этому вопросу мои одноклассники. С этой целью я решил провести опрос среди учащихся классов 5-11. В опросе участвовали 26 учеников. [Приложение 10]

 По результатам опроса я узнал, что, во-первых, во всех семьях пользуются различными элементами питания. Во-вторых, используют в различных игрушках, фонариках, пультах дистанционного управления, калькуляторах и так далее. Таким образом, батарейки все же необходимы в нашей повседневной жизни и их пока нечем заменить.  К сожалению, осведомленность среднестатистического ученика нашей школы оставляет желать лучшего.

Ближайшие пункты приема батареек расположены в городе Уфа. В Уфе на данный момент осуществляют сборы: 1. Юношеский отдел Центральной городской библиотеки совместно с движение «ЭКА-Башкортостан»; 2. Гипермаркеты «Markt Media”; 3. Агентство недвижимости «Сан»; 4. Интернет - магазин «И-Мне».

В классе я провел разъяснительную беседу, чтобы ни в коем случае ни наши ученики, ни члены их семей не выбрасывали батарейки в мусор. Я предлагаю закупоривать пальчиковые батарейки в маленькие пластмассовые бутылки из под воды, соков, шампуней и т.д. Так же предложил своим одноклассникам организовать «мини-пункты» по сбору утилизированных элементов питания по месту жительства

 В других странах утилизация батареек уже налаженный процесс. Так в Японии собирают, сортируют и хранят пальчиковые, а также другие виды батареек до изобретения оптимального виды переработки. В странах Европы во всех крупных супермаркетах стоят контейнеры для сбора использованных отходов. [Приложение 15] С 2013 года в городе Челябинске заработал пока единственный завод России по переработке батареек и аккумуляторов, отживших свой срок. [Приложение 16] На этом заводе производится переработка элементов питания с извлечением полезных ресурсов для вторичного использования. Компания «Мегаполис ресурс» занимается переработкой лишь марганцево-цинковых батареек, которые составляют около 80 % от общего объема потребления. Батарейки, содержащие большее количество ртути, литий-ионные батарейки сейчас лишь накапливаются предприятием.[16]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Подводя итоги теоретического и экспериментального исследований можно утверждать, что наша гипотеза подтвердилась. Батарейки действительно содержат химические вещества, которые пагубно влияют на окружающую среду и в частности на живую природу. Под воздействием кислой, щелочной среды почв, под воздействием воды нарушается целостность корпуса батарейки, и содержащиеся в ней вредные элементы попадают в почву,  подземные воды, и естественно, в организм человека и животных. Все это происходит из-за неправильной утилизации элементов питания. Я установил, что более 85% респондентов не осведомлены о вредном воздействии неправильной утилизации батареек на окружающую среду и здоровье населения, хотя на каждой батарейке стоит маркировка «не выбрасывать в мусорный ящик». Также подтвердили, что существует проблема с утилизацией батареек в нашем районе, так как отсутствуют пункты приема отслуживших свой срок батареек, но люди согласны сдавать отслужившие свой срок батарейки в магазины или приёмные пункты. Пункты сбора все же имеются, зачастую их организуют волонтеры, постепенно подтягиваются различные организации и торговые сети.

В связи свыше сказанным мы предлагаем жителям нашего села:

1. Использовать перезаряжающиеся аккумуляторные батарейки.

2. Покупать батарейки с маркировкой «без кадмия», «без ртути».

3. Стараться не выбрасывать батарейки вместе с остальным мусором,  использовать специальные ёмкости или сдавать их в специальные пункты сбора. Можно собирать батарейки в пластиковые бутылки или обычные полиэтиленовые пакеты.

 4. Рационально использовать заряд батареек, чтобы продлить срок их службы.

 ЛИТЕРАТУРА

1. Алексеев С.В. «Практикум по экологии». – Москва, 1996г.

2. Гальперштейн Л.Я. «Забавная физика» «Знай и умей»- Москва, 1994г

3. Гринин А. С. Новиков В. Н. «Промышленные и бытовые отходы: хранение,

утилизация, переработка». - Москва, «ФАИР-ПРЕСС», 2002г

4. Касьян А. А. «Современные проблемы экологии» - Москва, 2001 г.

5. Кувыкин Н. А. Бубнов А. Г. Гриневич В. И. «Опасные промышленные

отходы» - Иваново 2004г

6. Роджерс К. Кларк Ф. Смит А. «Свет. Звук. Электричество» - Москва,

«Росмен», 2002г

7. Чуянов В.А. «Энциклопедический словарь юного физика» - Москва,

«Педагогика, 1984г

8. Ярыгин В.М. «Биология» - Москва « Высшая школа», 2004г.

9. Энциклопедия « История открытий» - Москва, « Росмен», 1997г

10. Энциклопедия « Юному эрудиту обо всем» - Москва, « Махаон», 2008г

11.Интернет ресурсы: 11. http://eko-jizn.ru/