Как батарейки влияют на почву

Обновлено: 05.10.2024

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 батарейки на своем калькуляторе, 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?

Думаем, 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 изучить факторы опасности неправильной утилизации батареек и проинформировать одноклассников и знакомых о правилах использования батареек.

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

2. Провести опыты с батарейкой с целью проверки гипотезы.

3. Определить, к каким последствиям ведёт неправильное хранение и утилизация батареек.

4. Выявить отношение окружающих к данной проблеме.

5. Разработать памятку по использованию 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: предполагаем, что использованная и неправильно утилизированная пальчиковая батарейка приносит вред окружающей среде. Также мы предполагаем, что существует проблема с утилизацией батареек.

Методы исследования: анализ материалов из электронных и печатных источников по изучаемой проблеме, беседы со специалистами государственных учреждений, анкетирование учащихся, эксперименты по выявлению вредных воздействий веществ, содержащихся в батарейке, на живую природу;опыты в кабинете химии, с целью оценки внешних воздействий на батарейку;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 составлены рекомендации по использованию и утилизации батареек.

Теоретическое исследование пальчиковой батарейки

Общее представление о пальчиковых батарейках и история их возникновения

В начале своих исследований мы решили узнать, откуда появилась батарейка, из чего она состоит, и что в ней содержится такого, что ее нахождение среди общего мусора опасно.

Итальянский ученый граф Алессандро Вольта в 1800 году повторил опыты Гальвани, но с большей точностью (рис. 2). 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].

Пальчиковые батарейки, их состав и влияние на окружающую среду

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 наши машинки, от него загораются фонарики и работают вспышки (рис. 4).

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 (рис. 5). Взглянув на обычную пальчиковую батарейку, можно всегда увидеть знак в виде зачеркнутого мусорного бака. Это означает: «Не выбрасывать, необходимо сдать в спец. пункт утилизации (рис. 6). 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].

Из литературы мы узнали, 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].

Экспериментальное исследование батареек, подтверждающих наличие в них вредных веществ

Эксперимент 1. Влияние воды на металлическую оболочку батарейки

Мы решили проверить опытным путем, выделяются ли из элемента питания содержащиеся в нем вещества.

В первом эксперименте мы решил проверить, что произойдет с водой, если положить батарейку в воду. Я взял батарейку и с помощью родителей разобрал ее (рис. 7). 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. Мы плотно закрыли все 3 стакана и оставили для наблюдения. Через неделю заметили, что во втором стакане вода помутнела (рис. 8–9).

Рис. 7 Рис. 8 Рис. 9

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 мы решили проверить влияние загрязненной воды на растения. Мы взяли три цветка и поставили в экспериментальные стаканы с водой. Через три дня мы увидели, 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 (рис. 10–11).

Эксперимент 3. Влияние щелочной среды на корпус батарейки

На уроках окружающего мира я узнал, 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 мы поместили 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 нашем 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 (рис. 12).

Эксперимент 4. Влияние кислой среды на корпус батарейки

Вторым опытом мы хотели посмотреть, что происходит, если батарейка попадает в кислые почвы. Для этого опыта мы помещаем батарейку в раствор кислоты. В данном случае это – соляная кислоты. Предварительно взвешиваем батарейку. После помещения батарейки в раствор выделяется газ. При поджигании этого газа издается хлопок, это – выделившийся водород. Вынимаем батарейку – ржавчина исчезла. Взвешиваем вновь. Масса элемента уменьшилась. Таким образом, этот опыт доказал, что попавшие в кислые почвы батарейки издадут более чем безобидный хлопок (рис. 13–14).

Как мы узнали из теории и подтвердили 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 элементы питания вместе с остальным мусором вовсе горят и выделяют в воздух огромное количество диоксинов [14] (рис. 15). Они в свою очередь попадают в организм человека. Соли тяжелых металлов, диоксины, 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 Туймазинском районе.

Мы стали интересоваться, где в нашем городе находится пункт приема использованных элементов питания. С этой целью мы посетили местную Санитарно – эпидемиологическую станцию (рис. 16). В результате интервью с сотрудниками мы узнали, что утилизацией станция не занимается.

Исходя из этого, мне стало интересно, насколько грамотно подходят к этому вопросу мои одноклассники и их семьи. С этой целью мы решили провести опрос среди третьеклассников МБОУ СОШ № 8. В опросе участвовали 126 учеников (рис. 19).

По результатам опроса мы узнали, что, во-первых, во всех семьях пользуются различными элементами питания (рис. 20). Во-вторых, используют в различных игрушках, фонариках, пультах дистанционного управления, калькуляторах, компьютерных мышках и так далее (рис. 20). Таким образом, батарейки все же необходимы в нашей повседневной жизни и их пока нечем заменить. Но ответы на вопросы третьего пункта совершенно нас удручили (рис. 21).

К сожалению, осведомленность среднестатистического ученика начальной школы желает оставлять лучшего. Узнав о такой проблеме, мы не могли пройти мимо и решили внести свой хоть и маленький, но вклад в решение данной проблемы.

Информирование жителей подъезда. Организация сбора батареек.

Первым делом мы решили вывесить агитационное объявление (рис. 22) и установить контейнер по сбору отработанных элементов питания в своем подъезде. Очень рад, что многие жильцы с пониманием отнеслись и активно начали принимать участие в нашей мини-акции (рис. 23). Как только наш контейнер будет полон, мы с родителями отвезем его в близлежащие пункты сбора в других городах. Ближайшие пункты приема батареек расположены в городе Уфа. В Уфе на данный момент осуществляют сборы:

Также подтвердили, что существует проблема с утилизацией батареек в нашем городе и 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 города:

1. Выбирать технику, которая не требует использования батареек, т.е. работает от ручного завода, от сети или с использованием световой энергии.

2. Использовать перезаряжающиеся аккумуляторные батарейки.

4. 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.

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

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

п.г.т. Стройкерамика муниципального района Волжский Самарской области

ТЕРРТОРИАЛЬНАЯ УЧЕБНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ УЧАЩИХСЯ

учащиеся 8 класса

п.г.т. Стройкерамика, 2016-2017 г

1.1 Разновидности батареек. 5

1.2. Принцип работы батарейки. 6

1.3. Тяжелые металлы, входящие в состав батарейки и их влияние на окружающую среду и организм человека. 7-8

II Глава Практическая часть.

2.1. Анализ социологического опроса 9-10

2.2.Эксперимент по определению влияния загрязненного

грунта от батарейки на рост растений гороха. 10-11

2.3.Проведение сбора отработанных батареек 12

2.4. Способы решения проблемы утилизации батареек. 13

Человек остановись и задумайся!

Нельзя жить в ущерб

интересам завтрашнего дня

и будущих поколений.

В повседневной суете люди часто забывают об этой простой истине. Но настал момент, когда всему обществу необходимо широко включиться в процесс сокращения уровня образования бытовых отходов. Необходимо осознать, что каждый гражданин является производителем отходов и оказывает опосредованное негативное воздействие на состояние окружающей среды. Мы должны заботиться о чистоте нашей планеты, чтобы будущие поколение жили в благоприятных условиях.

Актуальность: одной из проблем современности в области экологии является проблема утилизации бытовых электрических приборов, которые сегодня стали таким привычным предметом нашего ежедневного пользования.

Гипотеза: Батарейки могут являться источником поступления вредных химических, биологических и биохимических препаратов в окружающую природную среду, но могут при нарушении герметичности корпуса нанести вред природе.

Цель работы : изучить воздействие используемой батарейки на почвенный грунт и растения.

1. Изучить научную литературу по устройству и принципам работы батареек;

2.Провести эксперимент по вредному воздействию пальчиковой батарейки на почвенный грунт и проращивание семян гороха.

3. Оформить дневник наблюдения как пальчиковая батарейка влияет на рост и развитие гороха в школьной лаборатории.

4. Обобщить полученные результаты.

Методы исследования:

Объект : использованная пальчиковая батарейка.

Предмет: почвенный грунт, зараженный содержимым использованной батарейки.

Время проведения работы 2016--2017 учебный год.

Глава I

Очень многие ученые обращались к изучению устройства элемента питания автономного источника электричества для разнообразных устройств, то есть батарейки. Она была изобретена итальянским ученым Алессандро Вольта, но последние данные из раскопок древних фараонов дают основания полагать, что гальванические элементы были известны человеку уже не одну тысячу лет. И так давайте попытаемся понять, как все же работает гальванический элемент и разберем устройство батарейки.

1.1 Разновидности батареек.

Батарейка - это элемент питания, автономный источник

электричества для разнообразных устройств.

Разновидность батареек по форме:

Разновидность батареек по составу:

1.2. Принцип работы батарейки.

Каков же состав и принцип работы самого распространенного типа одноразовых источников питания - щелочных (алкалиновых) марганцево-

цинковых батареек. Появились щелочные батарейки где-то в середине

прошлого века, и достаточно быстро потеснили использовавшиеся тогда

солевые поскольку хотя и были дороже, но при этом обеспечивали отдачу

энергии почти на порядок больше.

Любой химический источник тока содержит в себе три обязательных

компонента - два электрода, с которых снимается напряжение и агрессивную среду - электролит. Для экономии места и одновременном увеличении площади поверхности взаимодействия один из электродов обычно исполняется в виде порошка. В щелочной батарейке это анод - отрицательный электрод - из порошка цинка. При реакции анода с щелочью цинковый корпус постепенно в ней растворяется.

Роль положительного электрода выполняет порошковый диоксид марганца МnО ₂ , смешанный с угольным порошком (для увеличения электропроводности), электролитом и загустителем. Полученная паста прессуется к внутренней поверхности никелированного стального корпуса батарейки. Чтобы пасты не смешивались, между ними прокладывают тонкий нетканый материал, пропитанный электролитом.

1.3. Тяжелые металлы, входящие в состав батарейки и их влияние на окружающую среду и организм человека.

Большинство батареек в своем составе имеют тяжелые металлы: цинк, марганец, никель, ртуть и др. после использования батарейки выбрасываются (коррозируют) и тяжелые металлы: цинк, кадмий, никель, ртуть попадают в почву и грунтовые воды.

По статистике, на одну выброшенную батарейку приходится 20

квадратных метров земли, загрязненных тяжелыми металлами или около 400

Каким образом воздействуют на окружающую среду тяжелые металлы.

Цинк – серебристо-белый металл, относится к группе тяжелых

Влияние на здоровье человека.

Цинк является микроэлементом, необходимым для нормального

функционирования человеческого организма в малых дозах. Металлический

цинк мало токсичен. Попадание в организм растворимых солей цинка

приводит к расстройству пищеварения, раздражению слизистых оболочек.

Цинк относится к веществам 2 класса опасности.

Никель – серебристо-белый металл.

Биологическая роль никеля.

Никель является необходимым микроэлементом для млекопитающих и

растений, обнаруживается во всех биологических материалах. В организме

человека он входит в ряд ферментов. Никель участвует в регуляции

метаболизма гемма в печени и почках.

Влияние на живые организмы.

Цельный металлический никель – не опасен для живых организмов.

Пыль, пары никеля и его соединений – токсичны.

Никель – вещество 2 класса опасности.

Никель – вещество общетоксического действия на организм. Приводит

к возникновению заболеваний носоглотки, легких, появлению злокачественных новообразований и аллергическим поражениям в виде дерматитов и экзем.

Поступление никеля в организм в природных условиях происходит, главным образом, с продуктами питания и питьевой водой. Кроме того, никель поступает в организм с атмосферным воздухом, через кожу.

Марганец –относится к тяжелым металлам.

Биологическая роль марганца.

Марганец поступает в организм, в основном, через желудочно - кишечный. Поступление через кожу – незначительно.

Марганец относится к важнейшим из жизненно необходимых микроэлементов и участвует в регуляции главных биохимических процессов.

Марганец оказывает влияние на процессы кроветворения и иммунную защиту организма.

Влияние на здоровье человека

Избыточное накопление марганца в организме сказывается, в первую

очередь, на центральную нервную систему. Это проявляется в утомляемости,

сонливости, ухудшении функций памяти. Марганец является ядом,

поражающим также легкие, сердечно-сосудистую, вызывает аллергический

эффект. Класс опасности вещества – 2.

Ртуть принадлежит к числу ядов, она поражает нервную и выделительную системы. При воздействии ртути возможны острые (проявляются быстро и резко, обычно при больших дозах) и хронические (влияние малых доз ртути в

течение относительно длительного времени) отравления. При вдыхании ртутные пары поглощаются и накапливаются в мозге и почках. Есть сведения, что многие формы ртути способны проникать в организм человека через кожу. Один из самых опасных металлов, ртуть, может попасть в организм человека как непосредственно из воды, так и при употреблении в пищу продуктов, приготовленных из отравленных растений или животных, поскольку этот металл имеет свойство накапливаться в тканях живых организмов.

Итак, какие же выводы можно сделать из всего нашего теоретико-практического исследования?

Ну, во-первых, мы выяснили, что батарейка была изобретена довольно давно, когда не было крупных научных центров, нано технологий и прочих достижений современной науки и техники.

Во-вторых, мы определили, что гальванический элемент обязательно состоит из трех компонентов — анода, катода и электролита.

И в-третьих, наш эксперимент показал, что батарейка — довольно неприхотливое устройство. Для ее функционирования не требуется специфических материалов или создания особых условий.

Батарейки могут быть опасными по следующим причинам:

1.токсичность содержащихся внутри металлов;

2. способность отдельных видов батареек к самовзрыванию;

3. утечка опасных веществ при механическом повреждении элементов питания;

4. при сжигание батарейки, токсичные материалы, содержащиеся в ней, попадут в атмосферу.

Глава II . Практическая часть.

2.1.Анализ социологического опроса.

Исследование проблемы утилизации батареек в нашем посёлке было организовано по следующему плану:

Исследование количества батареек в среднестатистической семье п.г.т. Стройкерамика.

Исследование путей утилизации батареек в нашей области и нашем поселке.

Предложения по способам утилизации батареек.

Для того чтобы понять насколько эта проблема актуальна в нашей школе мы провели социологический опрос среди учащихся 6-10 классах.

Всего в опросе участвовало 40 человек.

Учащиеся отвечали на следующие вопросы:

1. Сколько батареек используется на данный момент в вашей семье? (В пультах, фонариках, игрушках, будильниках, часах и др.)

2. Сколько человек в вашей семье?

3. Как часто вы меняете (покупаете) батарейки?

4. Как поступаете с отработанными батарейками?

5. Знаете ли, какое воздействие оказывают выброшенные батарейки на

2.2.Результаты социологического опроса.

Вопрос Среднеарифметический результат.

Сколько батареек используется наданный момент в вашей семье? 12 батареек

Сколько человек в вашей семье? 4 человека

Как часто вы меняете (покупаете) батарейки?

Работа одной батарейки 4 месяца

Как поступаете с отработанными батарейками?

Отправляют в мусор – 92,5%

Знаете ли, какое воздействие оказывают выброшенные батарейки на окружающую среду?

В среднем на каждого человека приходиться по 3 батарейки, учитывая, что они подлежат замене каждых 4 месяца, то в год получаем 12 батареек. В нашем селе проживает около 6 000 жителей на каждого по 12 батареек и за год будет использовано 36.000 батареек. Учитывая, что утилизацией занимаются 7,5%, то 32.200 батареек попадут в мусор и на свалку.

2.2. Эксперимент по определению влияния загрязненного грунта от батарейки на рост растений гороха. Приложение№1

1. Всего в ёмкости №1 взошло два ростка, а в ёмкости №2 -3 ростка.

2.Затем через три дня в ёмкости №1 один росток погиб от зараженного грунта батарейкой и остался один росток.

3.Мы наблюдаем, что растения гороха в чистом грунте ёмкости №2 растут развиваются быстрее, чем в ёмкости №1 они отстают в росте и развитии.

4.Зараженный почвой грунт тяжелыми металлами: никелем, ртутью, кадмием и другими губительно воздействуют на растения, которые живут в почве и получают из неё питательные вещества необходимые для их роста и развития.

2.3. Проведение сбора отработанных батареек

Проведя анализ социологического опроса, мы решили организовать сбор отработанных батареек и таким образом внести посильный вклад в защиту окружающей среды. Занялись поиском пунктов приема батареек10 через сети Интернет. Обнаружены на территории нашего края следующие пункты приема.

Прием оргтехники и бытовых приборов осуществляют:

Сбор и транспортировка отработанных ртутьсодержащих ламп отюридических лиц и индивидуальных предпринимателей специализированнымипредприятиями:

3. МУПП "Экология" 445021, г. Тольятти, Ларина, 181, тел. (8482) 69-45-55

4. ИКЕА магазин контейнера для батареек

Нами запланирована и выполнена следующая работа:

1.Выступить перед учащимися с информацией о вреде, наносимом батарейками, при попадание на свалку.

3. Организовать сбор отработанных батареек.

2.4. Способы решения проблемы утилизации батареек.

1. Хранить отработанные батарейки в пластиковых бутылках.

Можно собирать и хранить батарейки в пластиковых бутылках, которые не допустят, воздействию влаги на корпус батарейки и как следствия этого он не будет разрушаться. Учитывая, что пластиковые бутылки будут разлагаться как минимум лет 100-200, можно использовать этот факт для блага природы!

Конечно это не переработка, но все же это очень простой и эффективный способ снизить вред от батареек для природы.

2. Сдавать батарейки в специализированные места сбора отходов для дальнейшей их утилизации

Рост темпов развития рынка бытовой техники, её многообразие приводят к увеличению потребления батареек. Обычная батарейка может нанести огромный урон окружающей среде, если просто бросить ее в траву или на землю, а не сдать в специальные пункты приема. Под воздействием коррозии разлагается корпус. Дальше начинается выщелачивание металлов, то есть твердые элементы, которые содержатся в батарейках, переходят в водный раствор [3,11]. Постепенно они проникают в почву и воду, загрязняя их. Это очень опасно, поскольку начинка батарейки ядовита: в ней содержится ртуть, кадмий, магний, свинец, олово, никель, цинк. И все эти тяжелые металлы под воздействием дождей, ветра и света попадают в почву и грунтовые воды, а оттуда - в реки и озера, а также в воды, используемые для питьевого водоснабжения [3,11]. А это значит, что выпить отравленную воду могут не только животные, но и люди. Выращенные на отравленной земле продукты могут оказаться в пище человека и животных.

Цель работы:

Определить степень воздействия продуктов разложения батареек в почве на всхожесть и рост семян травосмеси в различных условиях.

Задачи:

1. Изучить информацию об истории создания батареек, их химическом составе.

2. В результате анкетирования определить:

- среднее количество потребляемых батареек в одной семье,

- используемые способы утилизации батареек,

- осведомленность анкетируемых о вреде продуктов разложения батареек в почве для окружающей среды.

3. Сравнить всхожесть и рост семян травосмеси в различных условиях:

- полного заражения почвы продуктами разложения батареек,

- частичного заражения почвы, когда процесс разложения батареек не завершен, и они находятся только на поверхности грунта,

- чистой почвы без содержания продуктов разложения батареек.

Гипотеза:

Предполагаем, что негативное воздействие батареек в почве на всхожесть и рост семян травосмеси произойдет в опытных образцах грунта, которые содержат продукты разложения батареек.

Содержимое разработки

XVII открытая конференция исследовательских и проектных работ учащихся

Исследовательская работа

Влияние продуктов разложения батареек в почве на всхожесть и рост семян травосмеси

ученик 4а класса

Руководитель:

Феклисова Ольга Витальевна,

1. Теоретическая часть 5

1.1. История создания батареек 5

1.2 Виды батареек, их химический состав 7

1.3 Вред, наносимый природе неправильной утилизацией батареек 9

2. Практическая часть 10

2.1 Анкетирование 10

2.2 Сравнение всхожести и роста семян травосмеси в различных условиях загрязнения почвы батарейками 12

Список литературы 16

Актуальность:

Цель работы:

1. Изучить информацию об истории создания батареек, их химическом составе.

2. В результате анкетирования определить:

- среднее количество потребляемых батареек в одной семье,

- используемые способы утилизации батареек,

- осведомленность анкетируемых о вреде продуктов разложения батареек в почве для окружающей среды.

3. Сравнить всхожесть и рост семян травосмеси в различных условиях:

- полного заражения почвы продуктами разложения батареек,

- чистой почвы без содержания продуктов разложения батареек.

Объект исследования: семена травосмеси из овсянницы, райграса пастбищного, мятлика лугового. Травосмесь подобрана для условий сурового климата, переносит низкие температуры, устойчива к неблагоприятным условиям окружающей среды, долговечна, неприхотлива.

Предмет исследования: воздействие продуктов разложения батареек в почве на всхожесть и рост семян травосмеси.

Методы исследования:

1) Анализ источников информации,

3) Наблюдение, сравнение,

Практическая значимость:

Наглядно продемонстрировать негативное воздействие батареек в почве на всхожесть и рост семян травосмеси. Обратить внимание учащихся на специализированные методы сбора батареек (пункты приема батареек) и объяснить, как распространяются вредные вещества из батареек в почву, воздух и воду через мусоросжигательные заводы.

1. Теоретическая часть
1.1. История создания батареек

Первый химический элемент был изобретен в конце XVIII века итальянским ученым Луиджи Гальвани, совершенно случайно. Ученый проводил исследования реакции животных на различные типы воздействия на них. Когда он присоединил к лягушачьей лапке две полоски разных металлов, то обнаружил протекание тока между ними (рис. 1) [8].

Рисунок 1. Эксперименты Гальвани с лягушкой. Гравюра 1793г.

Хотя Гальвани и не дал правильного объяснения этому процессу, но его опыт послужил основой для исследований другого итальянского ученого Алессандро Вольта. Он и выявил, что причиной возникновения тока является химическая реакция между двумя различными металлами в определенной среде. Вольта поместил в емкость с соляным раствором две пластинки: цинковую и медную. Это устройство и стало первым в мире автономным химическим элементом [8,9].

Современные батарейки называются гальваническими элементами - в честь первооткрывателя этого явления, а единица измерения электрического напряжения – Вольт – в честь Алессанро Вольта.

В 1859 году французский ученый Гастон Плантэ создал элемент питания, в котором использовались свинцовые пластины погруженные в слабый раствор серной кислоты. Эта батарея подвергалась заряду источником постоянного тока, а потом начинала сама вырабатывать электричество, выдавая почти всю потраченную на заряд электроэнергию. Причем это можно было проделывать много раз. Так появился первый аккумулятор [8,9].

Еще недавно, всего несколько десятков лет назад, подобные батарейки массово выпускались во многих странах мира и были широко распространены, в том числе и в СССР (элемент 373, элемент 316). Основным достоинством таких батареек была низкая цена. Недостатки: малая емкость, ненадежная конструкция (цинковый стаканчик в процессе работы разрушался, и электролит через бумажную оболочку протекал в батарейный отсек), малый срок службы и малый срок хранения (от 9 до 12 месяцев) [8].

За более чем вековую историю своего существования, простые марганцево-цинковые (угольно-цинковые) батарейки значительно усовершенствовались и сегодня уже практически не встречаются. Им на смену пришли другие более совершенные, емкие и надежные батарейки.

Рисунок 2. Строение марганцево-цинковой батарейки

Предполагается, что такой источник энергии позволит мобильному телефону или ноутбуку работать без подзарядки до 30 лет. Более того, по истечении срока службы нетоксичный и нерадиоактивный элемент питания останется абсолютно безопасным [9].

Вывод: Рост потребности человечества в устройствах, которые питают током различные приборы, используемые в отдалении от источника электричества, является причиной создания и дальнейшего усовершенствования элементов питания. Вся история разработки батарей сводится к нахождению новых химических систем и упаковке их в корпуса как можно меньших размеров.

Из всех видов батареек можно выделить пять наиболее широко применяющихся видов:

1) солевые (марганцево-цинковые) батарейки,

2) щелочные (алкалиновые) батарейки,

3) ртутные батарейки,

4) серебряные батарейки,

5) литиевые батарейки [8].

Каждый из вышеперечисленных видов батареек имеет свои особенности, преимущества, недостатки (Табл. 1).

В зависимости от того, к какому типу относится элемент питания, есть различия в составе:

Солевая — недорогой элемент, в котором роль электролита играет раствор хлорида аммония. В составе минимальное количество вредных веществ, что делает его самым безопасным для экологии. Но даже в этом случае происходят химические реакции в почве при его разложении.
Щелочная — самый распространённый элемент питания. Электроды изготавливают из двуокиси цинка и марганца. Оба упомянутых элемента относятся к категории опасных для окружающей среды. Попадание тяжёлых металлов в землю приводит к её бесплодию, что является следствием уничтожения живых организмов.
Литиевая. Из материала, давшего название типу, изготавливают катод. Такие элементы питания относительно безопасны для природы, если не происходит разгерметизация корпуса в результате коррозии. В противном случае возможно возникновение взрывов и пожаров.

Нельзя утилизировать все эти элементы в одном месте, так как взаимодействие разных тяжёлых металлов вызывает опасные химические реакции.

Вред батареек для окружающей среды

Ученые утверждают, один элемент питания загрязняет 20 квадратных метров земли. Такое воздействие на окружающую среду осуществляется посредством тяжелых металлов. Кроме почвы подобный гальванический элемент может испортить до 400 литров воды. Подобный ущерб природе гальванические цилиндры наносят ежемесячно.

Отравленная почва не позволяет растениям жить и обогащать нашу планету кислородам. Она становится бесплодной. Подобный урон земле приходится ликвидировать десятилетиями. Соли тяжелых металлов проникают в почву, дальше часть из них просачивается в грунтовые воды. Они несут всю химию прямо в реки.

В момент сжигания, источники электроэнергии наносят еще один ущерб. Они выделяют ядовитые вещества, которые поступают в облака. Ну а дальше эти химикаты выпадают в виде осадков, и происходит загрязнение. Вред экологии наноситься колоссальный. Вся флора и фауна от подобного воздействия сильно страдает.

В гальванических элементах имеется свинец. При разложении стаканчика аккумуляторного элемента он выделяется в воздух. И опять же ущерб получает все живое вокруг.

Как вредят окружающей среде и почве

Как утверждают учёные, один источник питания в состоянии загрязнить порядка 20 м² почвы, на которой после этого не растёт ничего. Чтобы восстановилась экология, понадобится много времени и усилий.

Вред от батареек для окружающей среды обусловлен применением тяжёлых металлов в качестве исходного материала при их изготовлении. Перечень опасных элементов, присутствующих практически в каждом элементе питания, выглядит внушительно:

магний;
кадмий;
ртуть;
олово;
свинец;
цинк.

Некоторые умники предлагают сжигать использованные батарейки, не задумываясь, сколько при этом в окружающую среду выделится ядовитых веществ. Опасность в данном случае заключается ещё и в том, что всё, улетучивающееся в атмосферу, рано или поздно опять окажется на земле вместе с осадками.

Как у них?

Ежегодно жители Европейского Союза потребляют 160 тысяч батареек для бытового применения. Во всех странах Евросоюза, а также в Соединенных Штатах Америки и в Канаде расположено огромное количество пунктов приема отработанных батареек. В Нью-Йорке есть закон, который запрещает выбрасывать отработанные элементы питания в мусор.

Так как вред батареек научно подтвержден, производители и крупные магазины в ЕС, продающие батарейки, обязательно должны принимать отработанные устройства. В противном случае власти обязывают организации выплатить штраф, размер которого составляет 5 тысяч долларов. Кстати, процент на утилизацию изначально включен в стоимость батарейки, а покупатель, сдавший ее, получает скидку на новую!

Зная о том, какой вред от батареек для окружающей среды, японцы просто собирают эти источники питания и хранят их до тех пор, пока не появится оптимальная технология их переработки!

Чем опасны для человека

Вред батареек для человека очевиден уже потому, что каждый миниатюрный источник тока содержит опасные для здоровья элементы:

Свинец. Длительное воздействие этого элемента уничтожает эритроциты, негативно влияет на состояние нервной системы и костной ткани. Место накопления — почки.
Кадмий. Плохо влияет на лёгочную систему и почки. Оседает в печени, щитовидной железе, костях, почках. Способствует возникновению очагов раковых заболеваний.
Ртуть — химический яд, относящийся к разряду особо опасных. Поэтому используется она в батарейках довольно редко. Она способна проникать в тканевые образования всех органов и накапливаться там. В результате возникают нервные расстройства, нарушаются функции двигательного аппарата, ухудшаются зрение и слух, разрушаются печень и почки. Больше всего она вредна для детей.
Никель и цинк разрушают поджелудочную железу и мозг.
Щёлочь можно условно отнести к самому безобидному элементу, но и она способна нанести вред слизистым тканям и коже.

Когда батарейка начинает течь или окисляться, величина наносимого вреда существенно увеличивается. Если это уже случилось, то как можно быстрей избавьтесь от опасного аккумулятора, проследив чтобы другие члены семьи и особенно дети не прикасались к нему.

Чем опасны батарейки

До сих пор большая часть привычной бытовой техники работает на автономных источниках питания – на батарейках. На этикетке таких элементов обычно указывается, что недопустима их утилизация через обычные мусорные корзины.

Подобное предостережение вполне обосновано, ведь подобные источники питания несут опасность – в зоне риска находится как человек, так и природа. Далеко не все люди понимают, не желая утилизировать отработанные отходы должным образом, они тем самым способствуют загрязнению окружающей среды.

Для окружающей среды

Для удовлетворения нужд покупателей налажено производство несколько типов батареек, для которых установлен отдельный класс опасности.

В соответствии с исследованиями ученых один источник питания со временем загрязняет 20 кв. м. почвы. На отравленной земле не растут растения, что еще больше ухудшает проблему обогащения планеты кислородом.

Чтобы почва вновь смогла питать растения, придется затратить массу усилий на ликвидацию последствий в течение нескольких лет. Далее вредные вещества просачиваются в грунтовые воды, что увеличивает наносимый ущерб.

Столь существенный наносимый вред возникает из-за использования тяжелых металлов при производстве элементов питания. Батарейка может содержать в себе особо опасные вещества:

свинец;
ртуть;
цинк;
магний;
олово;
кадмий.

Экология страдает и при нерегламентированной утилизации источников питания – при их сжигании. В процессе уничтожения старые элементы выделяют ядовитые вещества, которые исходят в атмосферу и впоследствии выпадают на землю в виде осадков, тем самым загрязняя всю зону поражения.

Для здоровья человека

Вредность батареек влияет и на организм человека. Ущерб наносится также за счет тяжелых металлов. В зависимости от типа источника питания, последствия могут быть следующими:

Наносимый вред в каждом из описанных случаев значительно увеличивается, если батарейка окислилась или потекла. При любом нарушении целостности оболочки важно сразу же избавиться от источника питания в соответствии с установленным регламентом, не позволяя детям и другим членам семьи даже дотрагиваться до нее.

Как уменьшить вред батареек для окружающей среды

Сделать это можно, соблюдая несколько очень простых правил:

Учёные из США заявили о создании безопасной батарейки, изготовленной из экологического материала — дерева. Её оболочку сделали из олова. Однако их производство обходится слишком дорого, чтобы запустить на рынок. Но уже сейчас есть вполне доступный вариант — переработка с целью повторного использования. Для этого организуется сбор отработавших своё и вышедших из строя элементов питания.

В чем вред батареек для окружающей среды?

Вред батареек для окружающей среды объясняется свойствами компонентов, входящих в их состав. Избежать негативного влияния позволяет правильная утилизация элементов питания. При отправке на свалку с бытовыми отходами корпус батареи начинает разрушаться, вредные вещества выводятся наружу.

Памятка: для чего необходимо производить утилизацию батареек.

Как их утилизируют за границей

В Евросоюзе давно поняли, чем опасны для почвы тяжёлые металлы, включённые в устройство батарейки. Ещё 27 лет назад был принят закон, запрещающий выбрасывать в мусорные контейнеры эти элементы питания. Они подлежат обязательной утилизации, которой занимается 40 предприятий в разных странах. На них производится сортировка, упаковка и отправка на определённый завод в зависимости от состава. Так, щелочные перерабатывают в Великобритании.

В США для сбора батареек установлены специальные контейнеры и проводится активная агитация на социальном уровне. В Японии уже 15 лет действует JBRC, расставляющий контейнеры и организующий пункты приёма опасных для экологии элементов от местных жителей. В Беларуси специально создано предприятие БелВТИ, утилизирующее порядка двухсот тонн батареек ежегодно.

В Чехии сортировка и дробление на мелкие фракции выполняется на специальном предприятии ECOBAT. Упакованный полуфабрикат отправляется в Германию или Францию, где есть заводы, занимающиеся переработкой портативных источников питания.

Читайте также: