Как батарейки влияют на почву
Добавил пользователь Валентин П. Обновлено: 19.09.2024
Характеристика устройства и принципа работы щелочных батареек. Изучение особенностей загрязнения почвы тяжелыми металлами. Анализ роли цинка в метаболизме и анализ влияния его избытка на живые организмы. Утилизация использованных щелочных батареек.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | творческая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 08.01.2018 |
| Размер файла | 150,7 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Министерство образования Республики Марий Эл
Выявление влияния алкалиновых батареек на химический состав почвы и проростки редиса
Учащийся 10 Б класса
ГБОУ Республики Марий Эл
Учитель биологии Петухова А.А.
Содержание
батарейка щелочной почва загрязнение
Глава 1. Обзор литературы
1.1 Устройство и принцип работы щелочных батареек
1.2 Загрязнение почв тяжёлыми металлами
1.3 Роль цинка в метаболизме и влияние его избытка на организмы
1.4 Биологическое значение марганца, влияние его избытка на организмы
1.5 Утилизация использованных щелочных батареек
Глава 2. Материалы и методика
Глава 3. Результаты и их обсуждение
батарейка щелочной почва загрязнение
Введение
Утилизация этих отходов является одной из самых сложных проблем переработки вторичного сырья. По правилам, их необходимо утилизировать на специальных предприятиях. Хотя утилизация батареек процесс не из дешёвых, в развитых странах процесс сбора использованных батареек от населения с последующей грамотной утилизацией хорошо налажен. Так, во многих странах Евросоюза, в Канаде и США пункты по приему батареек есть повсюду. У нас все довольно печально: если вы твердо решили не вредить природе, то пункт приема придется тщательно поискать.
Подсчитано, что на каждого жителя России приходится в среднем 7 батареек в год. Как показал проведённый опрос среди учащихся лицея-интерната и родителей, проблема утилизации использованных батареек интересует 63% опрошенных, поэтому тема исследовательской работы является актуальной.
Цель исследования: Установить воздействие содержимого алкалиновых батареек на почву и живые объекты.
Задачи: 1. Изучить принцип работы, строение, химический состав щелочных батареек.
2. Исследовать влияние содержимого щелочных батареек на показатель р-Н почвы.
4. Исследовать влияние различных концентраций содержимого батареек на живые организмы, используя в качестве тест - объекта проростки редиса.
5. Выяснить возможные способы утилизации щелочных батареек в г. Йошкар-Оле.
Объектом исследования являются щелочные (алкалиновые) батарейки. Предмет исследования - влияние содержимого батареек на окружающую среду.
Выдвигаемая гипотеза: щелочные батарейки представляют опасность при разложении для почвы и живых объектов, поэтому необходимо их утилизировать.
Глава 1.Обзор литературы
1.1 Устройство и принцип работы щелочных батареек
Типовое устройство любого химического источника 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. В качестве электролита применяются концентрированные растворы калиевой или натриевой щелочи (KOH, NaOH) с добавками ZnO. Иногда роль электролита выполняет щелочь лития - LiOH. Чтобы электролит, будучи жидкостью, не вытекал из батарейки, он загущается природными или синтетическими полимерными соединениями.
При реакции анода с щелочью цинковый корпус постепенно в ней растворяется. В начале процесса разряда происходит окисление цинка с образованием цинката ZnO22- (или Zn(OH)42-). После насыщения раствора электролита цинкатом, начинается вторичный процесс:
Zn + 2OH- в Zn(OH)2 + 2е- (Впоследствии гидроксид цинка разлагается на ZnO и Н2О)
При этом вблизи порошкового цинкового анода образуется область с избыточным содержанием имеющих отрицательный заряд электронов. На второй стадии в среде электролита в процессах выделения и поглощения ионов ОН- наступает равновесие, и щелочь не расходуется. В результате малого количества электролита, который заполняет только поры электродов и межэлектродное пространство достаточно для весьма долгой работы элемента питания. Чтобы снять полученный избыточный заряд с области анода, внутрь помещают проводник из латуни , выведенный на дно батарейки, а чтобы замедлить процесс корродирования цинка, в состав анодной массы добавляют ингибитор - замедлитель коррозии.
Рис.1 Устройство щелочной батарейки
1.2 Загрязнение почв тяжёлыми металлами
Тяжелые металлы (ТМ) уже сейчас занимают второе место по степени опасности, уступая пестицидам и значительно опережая такие широко известные загрязнители, как двуокись углерода и серы. В перспективе они могут стать более опасными, чем отходы атомных электростанций и твердые отходы. ТМ попадают в окружающую среду, в том числе и в почву, загрязняя и отравляя ее. ТМ относятся к особым загрязняющим веществам, наблюдения за которыми обязательны во всех средах.
Почва является основной средой, в которую попадают ТМ, в том числе из атмосферы и водной среды. Далее происходит накопление или вымывание токсичных элементов, попавших в почву, что в значительной степени зависит от содержания гумуса, который связывает и удерживает ряд токсичных металлов, но в первую очередь - медь, цинк, марганец, стронций, селен, кобальт, никель (в гумусе количество этих элементов в сотни-тысячи раз больше, чем в минеральной составляющей почв).
Тяжелые металлы, как и другие химические загрязнители, попадают в среду обитания человека в результате не только природных процессов (извержения вулканов, выклинивание на поверхность Земли геохимических аномалий и т.п.), но, главным образом, вследствие интенсивного развития промышленности, нерационального использования природных ресурсов и урбанизации жизни общества.
Антропогенные процессы, определяя в ряде мест и даже отдельных регионах формирование качественно новых антропогенных биохимических провинций, неизбежно сопровождаются комплексной полиэлементной химизацией (металлизацией) по следующей цепи: источники загрязнений (выбросы, отходы, стоки) - депонирование (почва, донные отложения) и главные жизнеобеспечивающие среды (воздух, вода, продукты питания) - организм человека. Тяжелые металлы поступают в почву в форме оксидов и солей как растворимых, так и практически нерастворимых в воде (нитритов, сульфидов, сульфатов, арсенитов и др.).
Оксиды тяжелых металлов закрепляются в основном в твердой фазе почвы, особенно при нейтральном и щелочном рН. Применение минеральных удобрений может усугублять негативное воздействие тяжелых металлов, способствуя возникновению ряда нежелательных физических и биологических процессов: изменяя подвижность тяжелых металлов в почве, удобрения влияют на доступность их растениям (Забелина, Феоктистова 2014).
1.3 Роль цинка в метаболизме и влияние его избытка на организмы
Наиболее существенная из выполняемых цинком функций - это вхождение в состав разнообразных энзимов: дегидрогеназы, пептидазы, фосфогидролазы.
Основные функции цинка в растениях: метаболизм углеводов, фосфатов и протеинов; образование ауксинов, ДНК, рибосом. Кроме того, цинк влияет на проницаемость мембран, стабилизирует клеточные компоненты и системы микроорганизмов, повышает устойчивость растений к сухому и жаркому климату, грибковым и бактериальным заболеваниям.
Большинство растительных генотипов и видов обладает высокой степенью приспособляемости к избыточным значениям цинка. Обычные симптомы переизбытка цинка - хлороз, особенно у молодых листьев, и замедление роста растений (Кота-Пендиас А., Пендиас Х. 1989).
Изменения листьев при дефиците цинка. На старых грунтах, куда систематически вносится фосфор и кальций, часто наблюдается избыток цинка. Общие симптомы избытка цинка: хлороз, замедление роста; Некротические ткани.
Огурец: Жилка листа становится темно-фиолетовой, пластинка листа - желтой.
Томат: Листья уменьшаются, между жилками - хлороз; Нижняя сторона листа с багровым оттенком, жилки- зеленые, лист-желтый. (Б.А.Петров, Н.Ф. Селиверстов).
Изучение влияния различных концентраций цинка на прорастание семян показало, что максимальное количество проросших семян наблюдалось при концентрации цинка 50 мкмоль/л (рис. 1). При концентрациях свыше 500 мкмоль/л наблюдалось угнетение прорастания по сравнению с контролем. Максимальная длина и биомасса проростков зафиксированы в контрольном варианте, максимальная длина и биомасса корней - при концентрации цинка 5 мкмоль/л. Таким образом, соли цинка при невысоких концентрациях оказывают положительное влияние, так как цинк в небольших концентрациях является необходимым для растений. При высоких концентрациях цинк выступает как тяжёлый металл и подавляет развитие растения (Ф.С. Салихова и др. 2016).
1.4 Биологическое значение марганца, влияние его избытка на организмы
Марганец нужен всем растениям без исключения. Одна из наиболее важных его функций - участие в окислительно-восстановительных реакциях. Mn2+ является компонентом двух ферментов: фосфотрансферазы и аргиназы. Кроме того, он может замещать в других ферментах магний и повышает активность некоторых оксидаз. Последнее происходит, вероятно, вследствие изменения валентности марганца. Марганец активно участвует в процессе фотосинтеза, а именно, в его кислородообразующей системе, и играет основную роль в переносе электронов. Слабо связанная в хлоропластах форма марганца участвует непосредственно в выделении кислорода, а прочно связанная форма - в переносе электронов. Роль марганца в восстановлении NO2 не вполне прояснена. Однако существует косвенная связь между активностью описываемого элемента и ассимиляцией азота растениями.
Переизбыток марганца приводит к угнетению и даже гибели растений. Ядовитость данного элемента ярче всего проявляется на кислых дерново-подзолистых почвах, особенно при повышенной влажности, образовании корки и внесении физиологически кислых удобрений без их нейтрализации. Подвижные формы алюминия и железа усиливают вредоносность марганца.
Общие симптомы избытка марганца: Угнетение роста, гибель растений. Огурец: Молодые жилки листа желтеют, с обратной стороны на жилках - темные точки фиолетового оттенка; такими же точками покрываются черешки листа и побеги; при усилении избытка элемента лист желтеет, жилки - темно-фиолетовые; на плодах темно-фиолетовые пятна.
Томат: рост приостанавливается; молодые листья мельчают; на листьях раннего возраста - хлороз. На старых - некротические пятна и коричневые жилки (Петров, Сливерстов, 1998).
1.5 Утилизация использованных щелочных батареек
Хранить дома не рекомендуется, так как происходит выделение опасных веществ в воздух. По правилам, их необходимо утилизировать на специальных предприятиях. Хотя удовольствие это не из дешевых, в развитых странах процесс сбора использованных батарей от населения, с последующей грамотной утилизацией, хорошо налажен. Так, во многих странах Евросоюза, в Канаде и США пункты по приему батареек есть повсюду. В Нью-Йорке, например, выбрасывать батарейки в мусор запрещено законом. А производители и крупные магазины, продающие элементы питания, обязаны обеспечивать сбор использованных батарей - иначе может последовать штраф размером до $5000. В Японии, говорят, батарейки собирают и хранят до тех времен, пока не изобретена оптимальная технология переработки.
Магазины MediaMarkt. С 2013 года 63 магазина этой сети установили контейнеры для сбора батареек в 28 городах России. На данный момент акция временно приостановлена, но представители сети объявили о возможном возобновлении проекта.
Глава 2. Материалы и методика исследования
Использовали метод химического анализа, для установления состава щелочных батареек;
- метод модельного эксперимента для определения рН почвенных образцов при добавлении различного количества содержимого батареек;
- метод биоиндикации, для определения воздействия веществ из батареек на живые объекты, в качестве тест - объекта использовали проростки редиса.
- метод социологического опроса, в котором приняли участие … респондентов.
1. Исследование состава щелочных батареек.
Разобрали батарейку и произвели качественный анализ её содержимого:
В оксид марганца (IV) мы добавили концентрированную соляную кислоту MnO2+ 4HCl = MnCl2+ Cl2 ^ + 2H2O
В цинковый порошок добавили концентрированный гидроксид натрия.
2NaOH + Zn + 2Н2О = Na2[Zn(OH)4] + Н2^
Разрезанную батарейку залили водой, полученный раствор перелили в пробирку, добавили фенолфталеин.
2. Получение солевой почвенной вытяжки для определения р-Н почвы:
Опыт проводился в пяти вариантах в трёх повторах, в качестве контроля использовали вытяжку почвы без добавки веществ. В ёмкости поместили по 100 г почвы, добавили соединения цинка и марганца по схеме:
1 опыт: в почвенный образец добавили 0,1 г Zn и 0,1 г MnO2
2 опыт: 0,2 г Zn и 0,2 г MnO2
3 опыт: 0,3 г Zn и 0,3 г MnO2
4 опыт 0,4 г Zn и 0,4 г MnO2
5 опыт 0,5 г Zn и 0,5 г MnO2
6 Контрольный образец без добавки;
· высушили отобранный образец почвы в сушильном шкафу;
· взвесили пустой чистый стакан на 200 мл. В стакан поместили 20 г высушенной почвы;
· добавили к почве раствор хлорида калия в количестве 50 мл с помощью цилиндра, приготовив тем самым солевую вытяжку.
· перемешали содержимое стакана с помощью стеклянной палочки.
· отфильтровали содержимое стакана через фильтровальную бумагу, собирая готовую вытяжку в нижний стакан на 50 мл.
Имерение pH солевой вытяжки:
· с помощью pH-метра мы измеряли среду солевой вытяжки;
· полученные показатели были занесены в таблицу. Статистическая обработка состояла в определении среднего арифметического и достоверности результатов;
· измерение проводилось в пяти образцах трёх повторов.
3. Получение водной вытяжки для проращивания семян редиса:
· высушили отобранный образец почвы в сушильном шкафу;
· взвесили пустой чистый стакан на 200 мл. В стакан поместили 20 г высушенной почвы;
· добавили к почве воду в количестве 100 мл с помощью цилиндра, приготовив тем самым водную вытяжку;
· перемешали содержимое стакана с помощью стеклянной палочки;
· отфильтровали содержимое стакана через фильтровальную бумагу, собирая готовую вытяжку в нижний стакан на 100 мл;
(Муравьёв и др., 2007).
4. Исследование влияния веществ, содержащихся в щелочных батарейках на проростки редиса.
Проращивали семена редиса на водной вытяжке по схеме опыта.
Замер длины корешка проростка редиса производили на третий день с помощью измерительного циркуля и миллиметровой бумаги. Данные заносились в таблицу.
Глава 3. Результаты исследований и их обсуждение
По данным Росстата на каждого жителя России приходится в среднем 7 батареек в год. Как показал проведённый опрос среди учащихся лицея-интерната и родителей (30респондентов 16-45 лет), проблема утилизации использованных батареек интересует 63% опрошенных, 77% респондентов знают об ущербе, наносимом окружающей среде веществами, содержащимся в алкалиновых батарейках. Можно говорить о достаточно высоком уровне экологической и социальной ответственности участников опроса. Результаты опроса приведены в диаграммах рис 2,3.
Для исследования строения и химического состава щелочных батареек нарушили их целостность, распилив корпус. Обнаружили внутри цинковый порошок - отрицательный электрод. Роль положительного электрода выполняет порошковый диоксид марганца МnО2, смешанный с угольным порошком, электролитом и загустителем. Содержимое батареек разделили и поместили в стеклянные стаканы.
Для исследования химического состава батарейки произвели качественный анализ её содержимого:
В оксид марганца (IV) мы добавили концентрированную соляную кислоту, наблюдали прохождение следующей реакции:
MnO2+ 4HCl = MnCl2+ Cl2 ^ + 2H2O
В цинковый порошок добавили концентрированный гидроксид натрия.
2NaOH + Zn + 2Н2О = Na2[Zn(OH)4] + Н2^
Разрезанную батарейку залили водой, полученный раствор перелили в пробирку, добавили фенолфталеин, получили малиновое окрашивание, что говорит о наличии щёлочи в растворе.
Таким образом, экспериментально установили, что в состав алкалиновой батарейки входят оксид марганца, цинк и щёлочь.
В модельном эксперименте по определению влияния различных концентраций цинка и марганца на рН почвы, из почвенных образцов получили солевую вытяжку. С помощью рН метра определили уровень кислотности солевой вытяжки. Результаты исследований представлены в таблице 1. Проанализировав данные таблицы, можно проследить постепенное увеличение уровня рН почвы от исходного. Урбанизированные ландшафты в настоящее время характеризуются подщелачиванием почвы (Забелина, Феоктистова, 1999). Можно сделать вывод, что содержимое батареек, попавшее в окружающую среду будет влиять на кислотность почвы, защелачивая её, нанося ущерб её обитателям.
Вы наверное слышали предостережение от ваших знакомых, что нельзя выбрасывать отработанные батарейки куда попало.
Правда это или вымысел экологов? Давайте рассмотрим две точки зрения на эту проблему.
Чем же обычная батарейка может навредить человеку и окружающей среде, тем более уже выработавшая свой ресурс. Зачем люди сортируют мусор и как поступать с такими бытовыми отходами?
В пультах от телевизоров или в старых электронных будильниках расположены всем известные пальчиковые или мизинчиковые батарейки. На многих из них нанесен значок перечеркнутого мусорного контейнера.
Он означает, что выбрасывать данную батарейку в обычное мусорное ведро не стоит. Это официальное предостережение производителя.
Чтобы понять почему же, надо разобраться как же работают эти устройства.
У каждого такого изделия есть два электрода:
Электроды погружены в проводящую электричество жидкость - электролит. Данный электролит может быть и сухим, но суть от этого не меняется.
Материал анода окисляется при взаимодействии с электролитом. Выделяются электроны, которые скапливаются на катоде.
Химическая реакция окисления восстановления создает направленный поток электронов с одного электрода на другой. Это и есть электрический ток, который нужен для работы пульта, будильника или даже машины Tesla.
При этом, под корпусом батарейки в зависимости от ее типа запрятано множество элементов: литий, свинец, кадмий, ртуть, никель, цинк, марганец.
Литий, цинк и марганец относительно безопасны. Что касается цинка, то его содержание в маленьких источниках питания даже больше чем в руде, из которой его добывают.
Кадмий - канцероген, оседающий в почках, печени и щитовидной железе человека. Он поражает работу каждого органа в организме.
Свинец напрямую сказывается на репродуктивном здоровье.
Правда в современных моделях нет такого количества токсичных компонентов. В телефонах, смартфонах и т.п. сейчас используются большей частью литий-ионные аккумуляторы. Опасность же представляют не они, а никель-кадмиевые.
Получается, что каждая батарейка содержит в себе немного яда. Что произойдет с этим ядом, после того как источник питания оказался в мусорном ведре?
Есть два пути:
Если батарейку сжечь, все токсичные вещества, диоксиды сразу же окажутся в атмосфере. Сжигать нужно по уму, при температуре 1200 градусов, с использованием специального очистительного оборудования.
Построить такой завод стоит около 800 млн. евро. Поэтому редко где они есть.
На свалке для полного разложения батарейки нужно около 100 лет. Фактически, еще ни один источник питания выпущенный в мире, не подвергся сто процентному разложению. Зато, чтобы разрушиться от коррозии верхнему слою, иногда требуется всего 6-7 недель.
После чего, металлы начинают отравлять почву, грунтовые воды, водоемы, которые мы используем для ловли рыбы и питьевого водоснабжения.
Как уверяют экологи, одна единственная пальчиковая батарейка может загрязнить примерно 20м2 почвы или 400л питьевой воды.
Поэтому большие свалки и горят одна за другой. Необязательно их специально поджигать.
Такое же загрязнение происходит, если выкинуть аккумулятор от смартфона, энергосберегающую или люминесцентную лампочку.
Деньги такие лампочки конечно сберегают, но не окружающую среду это точно.
Кстати, утилизация ртуть содержащих ламп, прямая обязанность управляющих компаний и ТСЖ.
Требуйте, чтобы они размещали контейнеры в шаговой доступности от вашего дома.
Они должны это делать по закону.
Во многих европейских странах действует принцип: "Кто загрязняет - тот и платит".
Поэтому у них, перерабатывать и утилизировать старые элементы питания, это головная боль производителей и импортеров.
Стоимость сбора и утилизации они изначально закладывают в цену.
Но на земле живет более 7 млрд. человек. Большинство из них ежедневно пользуются кучей разнообразных источников питания.
Только в одной Москве на свалки ежегодно попадают несколько десятков миллионов таких изделий. Токсины от них будут накапливаться в живых организмах, повышая риск развития онкологических заболеваний и других тяжелых болезней, не только у нас, но и у наших потомков.
Что же тогда делать с батарейками и остальными опасными отходами? Пустить на переработку!
Зачем что-то производить заново, если можно использовать старые вещи и сэкономить сырье. Это вполне разумно.
Конечно, реально новые батарейки из старых, на заводе не создать.
Но зато на выходе можно получить слитки из цинка, свинца, кадмия, меди, железа. А уже затем эти материалы пустить на новое производство.
В России есть пока один широко известный подобный завод в Челябинске.
Но он не может работать с жалкими сотнями или даже тысячами батареек. Ему нужны тонны, десятки, сотни тонн. А их нет.
Поэтому до сих пор завод находится на грани окупаемости. Технология утилизации очень дорогая.
Аккумуляторные элементы сортируют и отправляют в дробилку.
Почти сразу же из них извлекают первый важный элемент - железо.
Оно оседает на магнитной ленте, после чего его собирают и продают предприятиям черной металлургии.
Оставшиеся части выделить механическим способом невозможно. На выручку приходит химия. Кислота растворяет смесь, а в кристаллизаторе графит, марганец и цинк отделяются друг от друга.
Их расфасовывают и отправляют на производства.
Переработка 1кг батареек обходится больше чем в 100 рублей. При этом продать вторсырье сложно.
Например, переработанный цинк стоит в 1,5 раза дороже, чем первичный. Из-за чего и не пользуется спросом.
Сдав батарейки в пункты приемы, многие уверены, что таким образом лично сберегают воздух, почву и воду, не только для себя, но и для будущих поколений.
Ну а теперь, пара слов о противниках, столь категоричных мер в отношении батареек, изложенных выше.
Многие склонны считать их по большей части мифами и раздутыми экологами заблуждениями, с целью получения доп. финансирования на их проекты и производства связанных с ними.
Во-первых, надо четко понимать, что источники тока бывают:
К первичным относятся солевые и щелочные. Их заряда хватает на один раз, после чего они безжалостно выбрасываются.
Вторичные можно перезаряжать сотни раз. Это никель-кадмиевые, литий-ионные, никель-марганцевые аккумуляторы.
Выбрасываются они после длительного периода эксплуатации. Значок перечеркнутого мусорного бачка, практически всегда пропечатан именно на аккумуляторных.
А вот на простых батарейках, его зачастую можно и не найти. Именно аккумуляторные модели богаты тяжелыми металлами, которыми нас пугают экологи - свинец и кадмий.
У одноразовых элементов питания по-большому счету, опасные металлы не используются. Все экологи пугают страшным кадмием и его последствиями, а кадмия то там и нету!
Более того, значительная часть его соединений почти нерастворимы, а значит медленно будут превращаться в осадочные породы.
Ртуть, так ту вообще с 60-х годов прошлого века перестали помещать во внутрь этих изделий. Но страшилки остались.
Что же там есть? Уголь, немного цинка, солевой раствор, щелочи.
Щелочи хоть и вредны для наших слизистых оболочек, но для экологии особого воздействия не оказывают. Тем более, в кислотной среде общих отходов.
Поэтому то люди массово и выбрасывают в мусорку такие пальчиковые и мизинчиковые батарейки типа АА, ААА и им подобные. Нисколько не переживая, об убиении в результате своих действий невинных ежиков и деревьев в лесу.
Да и не совсем понятна цифра загрязнения в 20м2 от одной батарейки. Из статьи в статью ее перепечатывают, но откуда она взята? "Британские ученые" ее высчитали?
Например на перерабатывающем заводе в Финляндии из батареек делают удобрение для почвы. Убирают железные корпуса и размалывают их внутренности.
Плохо проржавевший корпус убирают, так как он оказывает негативное воздействие на грунт. С таким же успехом можно было бы собирать гвозди или ржавые болты, сдавая их во всякие "экобоксы" и спасая природу.
Кстати, для крупных торговых сетей эти самые экобоксы являются дополнительным средством привлечения покупателей. Человек сдавший батарейку, в данном магазине сделает больше покупок, чем в другом.
Поэтому то они и проводят всякие пиар акции по этому поводу. Однако на пиаре, как правило все и заканчивается.
В 90% случаев ваши батарейки и лампочки, сданные в мусорный "экобак" магазина, оказываются в другом мусорном баке, просто больших размеров.
А в конечном итоге, на той же самой свалке, куда вы их изначально и могли бы отнести.
Не зря законодатели обратили на это внимание и с 2016 года запретили торговым сетям и другим организациям, не имеющим специальной лицензии, заниматься данной имитацией экологической деятельности.
Батарейки отнесли к отходам второго класса опасности.
И все школы, магазины и торговые точки, которые взяли на себя роль эко-активистов и волонтеров, рискуют получить за это реальный штраф.
Суммы доходят до 250 тыс. рублей.
Поэтому отдельные люди, знакомые со всей цепочкой рекламных агиток и с тем, где реально в конце своего пути оказывается батарейка, изначально выбрасывают ее в свой мусорный бак, минуя ненужных посредников, и не испытывая никаких угрызений совести по этому поводу.
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 заметила 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: 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 : предполагаю, что использованная и неправильно утилизированная пальчиковая батарейка приносит вред окружающей среде. Также я предполагаю, 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 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.
Итальянский ученый граф Алессандро Вольта в 1800 году повторил опыты Гальвани, но с большей точностью. [ Слайд 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 .
Глава 1.2 Пальчиковые батарейки, их состав и влияние на окружающую среду.
Батарейки классифицируются по преобладанию того или иного металла в его содержимом. Так различают марганцево-цинковые (солевые), щелочные (алкалиновые), ртутные, серебряные и литиевые батарейки. Наиболее широко используются потребителями солевые и щелочные (алкалиновые) пальчиковые батарейки. [Слайд 10] Взглянув на обычную пальчиковую батарейку, можно всегда увидеть знак в виде зачеркнутого мусорного бака. Это означает: «Не выбрасывать, необходимо сдать в специальный пункт утилизации. 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.
Глава II Экспериментальное исследование батареек, подтверждающих наличие в них вредных веществ
Эксперимент 1. Влияние воды на металлическую оболочку батарейки. Я решила проверить опытным путем, выделяются ли из элемента питания содержащиеся в нем вещества. В первом эксперименте я решила проверить, что произойдет с водой, если положить батарейку в воду. Я взял батарейку и разобрал ее. [Разобранную батарейку я положил в стакан с водой. Вода сразу стала серой. Потом я взяла целую батарейку и положила ее во второй стакан с водой. Вода свой цвет не изменила. А в третьей - оставил чистую воду для контроля. Я плотно закрыла все 3 стакана и оставили для наблюдения. Через неделю заметила, что во втором стакане вода помутнела. [Слайд 12]
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 решила проверить влияние загрязненной воды на растения. Я взяла три цветка и поставила в экспериментальные стаканы с водой. Через три дня я увидела, 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. [Слайд 13, 14]
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 поместила 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. [Слайд 15]
Эксперимент 4. Влияние кислой среды на корпус батарейки.
Вторым опытом я хотела 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. [Слайды 16-19]
Как я узнала из теории и подтвердила 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. 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. [Слайд 20]
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 стала интересоваться, где в нашем районе находится пункт приема использованных элементов питания. С этой целью я посетила местную Санитарно - эпидемиологическую станцию. В результате интервью с сотрудниками я узнала, что утилизацией станция не занимается. Я узнала, 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. [Слайд 21]
Исходя из этого, мне стало интересно, насколько грамотно подходят к этому вопросу мои одноклассники. С этой целью я решила провести опрос среди учащихся классов 3-9 классов. В опросе участвовали 26 учеников. [Слайд 24]
По результатам опроса я узнала, 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.
В связи свыше сказанным я предлагаю жителям нашего села: [Слайд 27]
1. Использовать перезаряжающиеся аккумуляторные батарейки.
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.
Мы живем в мире, немыслимом без батареек, они прочно вошли в наш быт. Еще несколько десятилетий назад батарейки намного реже использовались в повседневной жизни, что было связано с их достаточно высокой стоимостью, обусловленной сложностью производства и просто малым потребительским спросом. В последние годы не только значительно удешевился процесс промышленного изготовления автономных источников питания, но и повысилась их востребованность. Бытовая электроника стала широкодоступна, многие устройства (телевизоры, кондиционеры, аудиоцентры) оснащены пультами дистанционного управления, для функционирования которых необходимы батарейки. Огромная армия детских электронных игрушек также требует использования автономных источников питания. Появилось множество портативных бытовых приборов (наручные часы, плееры, зубные щетки), для работы которых также нужны батарейки.
Раньше использованные батарейки без долгих раздумий выбрасывались вместе с бытовым мусором, и, так как объём данного класса отходов был достаточно мал, это не представляло острой проблемы.
Не задумываясь, или имея недостаточно информации об опасности, которую представляет отслужившая свой срок батарейка, многие до сих пор отправляют ее в обычное мусорное ведро, в результате, только на свалках Москвы за год скапливается более 15 миллионов батареек.
По статистике, московская семья ежегодно выбрасывает до 500 грамм использованных элементов питания. Суммарно в столице набирается 2-3 тысячи тонн выброшенных батареек в год. В США американцы ежегодно покупают почти три миллиарда различных батареек, и около 180 тысяч тонн этих батареек в итоге попадают на свалки по всей стране.
Подсчитано, что в среднем батарейки составляют около 0,25% от объёма всего собираемого в мегаполисах мусора.
Что мы называем батарейкой?
Батарейка - это гальванический элемент или аккумулятор, предназначенный для автономного(независимого) питания различных устройств. Батарейка, по сути - источник тока. Внутри герметичной оболочки располагается схема, состоящая из анода и катода, погруженных в электролит. При погружении, между анодом и катодом (полюсами), в результате химических реакций между тяжелыми металлами (ртуть, магний, марганец, кадмий, никель, свинец) и щелочами возникает разность потенциалов — напряжение.
Какие бывают батарейки?
Это самые распространённые батарейки, которые используются, прежде всего, в различных бытовых устройствах (пульты дистанционного управления, детские игрушки, и многие другие).
Срок службы таких батареек более продолжительный, чаще они используются для фотоаппаратов.
Используются для мобильных телефонов.
Батарейки могут быть одноразовыми и многоразовыми (аккумуляторные батареи).
Современные батарейки лёгкие по весу, хорошо работают при высоких и низких температурах и являются автономным источником постоянного электрического тока.
Какие батарейки наиболее опасны - одноразовые или аккумуляторные?
В быту активно используются как одноразовые, так и аккумуляторные батарейки.
Аккумуляторы чаще находят применение в мобильных устройствах, ноутбуках, компьютерах, цифровых видеокамерах, фотоаппаратах. Именно в аккумуляторных (перезаряжаемых) батарейках содержатся опасные для окружающей среды соединения никеля и кадмия, гидрид никеля и литий.
Одноразовые батарейки используются в многочисленных детских игрушках, калькуляторах, пультах, фонариках они не содержат тяжелых металлов ртути и кадмия, в них присутствуют цинк и марганец, не оказывающие таких катастрофических влияний на организм и окружающую среду.
Можно сказать, что одноразовые батарейки менее вредны сточки зрения их потенциального загрязняющего влияния, однако, частота использования, и объем образующихся отходов гораздо выше. К тому же, будучи выброшенными не полностью разряженными, именно они становятся причиной пожаров на свалках.
В чем же проблема?
Батарейка, даже отслужившая свой срок, не представляет опасности, при условии, что ее корпус не поврежден, и она хранится при комнатной температуре и минимальной влажности. Попадая же вместе с бытовыми отходами на свалку, и подвергаясь воздействию разнообразных атмосферных факторов, батарейка начинает ржаветь и разрушаться под воздействием коррозии. Ее корпус теряет герметичность, содержимое получает доступ во во внешнюю среду, отравляя ее, и ее обитателей.
Что происходит с батарейкой на свалке?
Щелочь и тяжелые металлы из разрушившейся батарейки представляют опасность для окружающей среды. Поступая вначале в почву, токсичные вещества достигают грунтовых вод, откуда попадают в водоемы, в том числе и те, из которых ведется забор водопроводной воды. Химическому загрязнению подвергаются земли и произрастающие на них растения, в том числе и многочисленные пищевые культуры; мясо и молоко сельскохозяйственных животных, пасущихся на зараженных пастбищах, тоже становятся опасным. Опасна не только пассивная коррозия, в результате которой батарейки загрязняют почву и воду; нередко свалки подвергаются
самовозгоранию, и находящиеся в мусоре батарейки, нагреваясь, выделяют в атмосферу диоксины, заражая еще и воздух. Диоксины в десятки тысяч раз ядовитее цианида и являются причиной раковых заболеваний и заболеваний репродуктивной системы.
В чем опасность содержимого батарейки?
Наибольшую опасность представляют содержащиеся в батарейках тяжелые металлы, прежде всего ртуть.
Ртуть - сильнейший яд, относящийся к первому классу опасности. Накапливаясь в тканях всех органов, вызывает нервные расстройства и расстройства двигательного аппарата, заболевания дыхательной системы, ухудшает зрение и слух, приводит к повреждению головного мозга и нервной системы в целом, разрушительно действует на почки и печень. Особо опасна для детей. Справедливости ради надо заметить, что технология производства современных батареек не подразумевает использования ртути, однако, она массово использовалась до 2001 года.
Не меньшую угрозу представляют и другие тяжёлые металлы: кадмий, свинец.
Свинец - накапливается в почках и вызывает сильнейшие расстройства нервной системы и заболевания мозга.
Кадмий - накапливается в почках, печени, костях и щитовидной железе. Приводит к возникновению раковых заболеваний. В настоящее время во всем мире постепенно идёт замена еще достаточно распространённых и никель-кадмиевых аккумуляторов на более продвинутые и безопасные с экологической точки зрения никель-металл-гидридные и литий-ионные. В них больше электрическая ёмкость и количество циклов зарядки-разрядки. Но и они рано или поздно выходят их строя и требуют утилизации.
Токсичное воздействие тяжелых металлов на организм не проявляется одномоментно, полученные с водой и пищей микродозы отравляющего вещества накапливаются в организме на протяжении многих лет, оказывая разрушающее влияние.
Что можно сделать для предотвращения опасности?
Уменьшить частоту использования батареек, отдавая предпочтение приборам, не требующим их применения;
Использовать аккумуляторы, вместо одноразовых батареек. В долговременной перспективе очевидны как экономические, так и экологические выгоды: аккумуляторы выдерживают могут перезаряжаться более тысячи раз, и служат многие годы;
Так куда же выбросить батарейку?
В последние 5-10 лет в крупных городах найти пункт приема отслуживших свой срок элементов питания не представляет проблемы. Контейнеры для сбора батареек установлены во многих торговых центрах, магазинах электроники и бытовой техники. Многочисленные волонтерские организации организуют передвижные пункты сбора.
Собранные батарейки отправляют на специальные предприятия по их переработке. В России промышленная переработка находится на этапе становления, активно функционирует только одна линия по утилизации батареек, расположенная в Челябинске. Часть собранных элементов питания отправляется на предприятия, расположенные в Европе. Сейчас, с набирающим силу распространением этичного, осознанного отношения к потреблению мы просто не можем закрывать глаза на проблему утилизации батареек.
Читайте также: