Размещено на http://www.allbest.ru/

Профессиональное образовательное учреждение «Колле»

(ПОУ)

УЧЕБНЫЙ ПРОЕКТ

Тема. Влияние утилизированных батареек на экологическое состояние

Преподаватель

Карпова Ангелина Ивановна

Челябинск, 2022

Содержание

• Введение 3
• 1. Теоретическое исследование пальчиковой батарейки 5
• 1.1 Общее представление о пальчиковых батарейках 5
• 1.2 Пальчиковые батарейки, их состав, влияние на окружающую среду 5
• 1.3 Место для безвредной утилизации батареек 8
• 2. Экспериментальное исследование пальчиковых батареек 10
• 2.1 Оценить степень экологической опасности использованных батареек для человека и окружающей среды 10
• 2.2 Опыт, демонстрирующий негативное влияние пальчиковых батареек на жизнедеятельность организма 12
• Заключение 14
• Список использованных источников 15
• Приложение 16

Введение

Актуальность данной темы 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.

Вопросы сбора, утилизации и переработки использованных батареек и аккумуляторов чрезвычайно актуальны в настоящее время. Утилизация этих отходов является одной из самых сложных проблем переработки вторичного сырья. Практически во всех батарейках содержатся токсичные вещества в виде различных металлов и химических соединений, которые при разрушении корпусов батареек попадают в природную среду. При производстве элементов питания используются свинец, никель, кадмий, цинк, ртуть, оксид серебра, кобальт, литий. Никелево-кадмиевые батарейки, которые применяются в сотовых телефонах, - наиболее значимые потенциальные источники кадмия; большую опасность представляют ртутные и литиевые батарейки как поставщики ртути и лития в природную среду; кроме того, литий может самопроизвольно вступать в реакции с кислородом воздуха и воспламеняться. Переработка батареек является процессом по восстановлению и эксплуатации тех материалов, из которых изготовлены батарейки. Во время этого процесса из батареек извлекаются металлы, которые затем вторично включаются в состав новых изделий. Целью такого процесса становится сохранение электроэнергии и сырья. Переработка подобных изделий способствует сохранению окружающей среды для здоровой жизнедеятельности человека.

Объект исследования: пальчиковые батарейки.

Предмет исследования: изучение влияния пальчиковых батареек на окружающую среду.

Цель исследования: рассмотреть экологические аспекты вредного воздействия батареек на организм человека и природу при неправильной утилизации батареек.

Задачи работы:

1) Узнать, что такое батарейка.

2) Исследовать какое влияние оказывает отработанная батарейка на окружающую среду.

3) Создать памятку о правильной утилизации батареек.

Методы исследования:

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

2) Эксперименты по выявлению вредных воздействий веществ, содержащихся в батарейке, на живую природу.

3) Опыты в кабинете химии, с целью оценки внешних воздействий на батарейку; анализ, обобщение и систематизация результатов.

1. Теоретическое исследование пальчиковой батарейки

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. 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». [1]

Итальянский ученый граф Алессандро Вольта в 1800 году повторил опыты Гальвани, но с большей точностью. 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. [1]

1.2 Пальчиковые батарейки, их состав, влияние на окружающую среду

Элементы питания или, как мы привыкли их называть батарейки, имеют разную форму: пальчиковые, «мизинчиковые», «бочонки», «кроны», «таблетки» и другие. 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. [2]

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. Это и приводит в движение детские машинки, от него загораются фонарики и работают вспышки. [1;2]

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. [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. 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. [3]

Мне стало интересно, чем опасны для человека вещества, находящиеся в батарейке. 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. [3]

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. В электронном справочнике в Интернете, я нашёл информацию, что в зависимости от того, какое химическое вещество используется, батарейки подразделяются на группы. Солевые (угольно-цинковые, марганцево-цинковые) батарейки. В них используется пассивный уголь и двуокись марганца, электролит из хлорида аммония и катод из цинка.

В перерывах между эксплуатацией элементы питания могут «восстанавливаться» - это обусловлено выравниванием локальных неоднородностей в композите электролита, вызванных разрядом. [3]

Это немного продлевает срок службы батарейки.

Алкалиновые (щелочные) батарейки. От марганцево-цинковых их отличает химический состав электролита - здесь используется щелочной электролит. Такие батарейки имеют продолжительный срок хранения, а в процессе эксплуатации напряжение на электродах меняется гораздо меньше, чем у элементов с солевым раствором. [3]

Солевые и алкалиновые (щелочные) батарейки содержат растворенные тяжелые металлы, круг металлов узкий, батарейки различаются по составу металлов, в состав может входить от 10 до 20 элементов таблицы Менделеева, многие из этих элементов являются сильно токсичными веществами. [3]

Серебряные батарейки имеют катоды из оксида серебра. Их напряжение на 0,2 В выше, чем угольно-цинковых в одних и тех же условиях. В остальном серебряные элементы питания похожи на угольно-цинковые. [2;3]

Литиевые батарейки обладают очень большим сроком хранения, высокой плотностью энергии и сохраняют работоспособность в большом диапазоне температур, поскольку не содержат воды. В их состав входит литиевый катод, органический электролит и анод из различных материалов. Так как литий имеет наивысший отрицательный потенциал по отношению к остальным металлам, следовательно, он имеет наибольшее номинальное напряжение при минимальных размерах. [3]

На открытом воздухе под дождем и снегом оболочка батарейки быстро разлагается, а её начинка опасна для окружающей среды. Внутри батарейки находятся ядовитые вещества - тяжелые металлы, такие как ртуть, свинец.

1.3 Место для безвредной утилизации батареек

Вопрос об утилизации батареек по-разному решается в разных странах мира. Так, в Японии батарейки старательно собирают и хранят до тех времен, когда будет изобретена оптимальная перерабатывающая технология. В странах Евросоюза покупатели в магазине, сдав старые батарейки, получают скидку на новые батарейки. Во всех супермаркетах стоят контейнеры для использованных батареек (сданные батарейки идут на переработку). [4]

Переработкой батареек в странах Европы занимается 40 предприятий. В нашей стране этой проблемой стали заниматься не так давно. С 2013 года в городе Челябинске заработал пока единственный завод в России по переработке батареек и аккумуляторов, отживших свой срок. Этот завод имеет свои пункты приема использованных батареек в 24 городах. [4]

Проблемой утилизации батареек занимаются различные общественные организации: устанавливают специальные урны во дворах домов, на входах в магазины (компании Икеа, Media Markt) и собранные элементы отправляют на завод. На заводе в Челябинске производится переработка элементов питания с извлечением полезных ресурсов для вторичного использования. Компания «Мегаполисресурс» 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. К сожалению, таких заводов на территории Дальнего Востока нет. [5]

Мы узнали, что в нашей области нет специализированных пунктов по приему использованных батареек и нет во дворах жилых домов специальных контейнеров. В связи с этим мы предлагаем жителям нашей области:

1) Стараться не выбрасывать батарейки с остальным мусором, использовать специальные емкости или закупоривать их в маленькие пластмассовые бутылки из-под соков, шампуней, то есть подойдет любая тара, которую можно плотно закрыть.

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

3) Использовать перезаряжающиеся аккумуляторные батарейки.

4) Покупать батарейки с маркировкой «без кадмия», «без ртути».

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

Конечно, такую масштабную проблему по утилизации использованных батареек невозможно решить без помощи государства и администрации области, но и ничего не делать тоже невозможно. [4;5]

2. Экспериментальное исследование пальчиковых батареек

Влияние воды на металлическую оболочку батарейки.

Мы решили проверить опытным путем, выделяются ли из элемента питания, содержащиеся в нем вещества. В первом эксперименте мы решили проверить, что произойдет с водой, если положить батарейку в воду. Мы взяли батарейку и разобрали её [Приложение. Картинка 1]. Разобранную батарейку мы положили в стакан с водой. Вода сразу стала серой. Потом мы взяли целую батарейку, и положили её во второй стакан с водой. Вода свой цвет не изменила. А в третьей - оставили чистую воду для контроля. Мы плотно закрыли все 3 стакана и оставили для наблюдения. Через неделю заметили, что во втором стакане вода помутнела [Приложение. Картинка 2].

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

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.

2.1 Оценить степень экологической опасности использованных батареек для человека и окружающей среды

Вред батареек для окружающей среды оценивается заражением более 20 м2 почвы от одного элемента питания. Такое вредное воздействие обусловлено содержанием тяжелых металлов в составе АКБ. Наиболее большой ущерб экологии наносят элементы питания гальванического типа.

Помимо плодородной почвы, одна батарейка способна испортить до 400 литров воды. [6]

Сами по себе использованные элементы питания не несут никакой опасности, при условии, что корпус не поврежден и хранятся они в комнатной температуре с низкой влажностью. Но при утилизации батареек через общую свалку вместе с бытовым мусором начинается процесс разложения - внутренние элементы питания ржавеют и разрушаются под воздействием различных факторов. Корпус АКБ теряет герметичность и электролит вытекает во внешнюю среду, отравляя почву и водные источники. [6]

Щелочь, цинк, ртуть и прочие вредные для природы вещества несут непоправимый вред экологии. Проникая в землю, токсичные металлы достигают грунтовых вод, откуда просачиваются в водоемы. Из них, в том числе, ведется забор водопроводной воды. Вредному воздействию подвергаются также растения, которыми питается сельскохозяйственный скот. [6]

Отравленная земля, ставшая бесплодной, неспособна питать растения, которые обогащают атмосферу кислородом. Ущерб, понесенный неправильной утилизацией батареек, приходится ликвидировать десятилетиями. Кроме того, токсичные вещества, попавшие в грунт, проникают в реки и водоемы. Таким образом они попадают и в облака, выпадая в дальнейшем в виде осадков, например, ядовитых дождей. От подобного воздействия страдает вся природа, включая почву, растения и животных. [6]

Для человека.

Ущерб, который человеку наносит неправильная утилизация батареек, ежегодно растет. На общих свалках элементов питания становится больше, и принимаемых мер недостаточно для изменения тенденции. При этом батарейки наносят вред жизнедеятельности человека в зависимости от состава:

Свинец. Металл, остатки которого оседают в почках. Вредные вещества приводят к разрушению почек и вызывают расстройства нервной системы. В некоторых случаях воздействие свинца приводит к заболеваниям мозга.

Кадмий. Как и свинец, скапливается во внутренних органах и костной системе. Вызывает раковые опухоли и нарушает работу легких и почек.

Ртуть. Особо вредный металл, опасный для всего организма. Накапливается в тканях всех внутренних органов, поражая нервную систему и двигательный аппарат. Вредит работе печени, почек, легких и желудочно-кишечного тракта. При длительном воздействии ухудшает слух и зрение.

Цинк и никель. Наиболее распространенные тяжелые металлы в составе батареек. Несут не такой существенный вред, как ртуть, но все равно способны навредить работе поджелудочной железы и кишечника. Воздействуют также на печень и головной мозг.

Различные щелочи. Вещества, содержащиеся в каждой батарейке, сжигают слизистые оболочки и кожные покровы.

2.2 Опыт, демонстрирующий негативное влияние пальчиковых батареек на жизнедеятельность организма

В эксперименте использовано растение гиацинт, семена которого быстро прорастают. Это растение является биоиндикатором, реагирующим на негативные факторы среды. Одинаковое количество семян было посажено в два горшка. Выращивание происходило при одинаковых условиях. Полив осуществлялся в одинаковом количестве, но водой разного состава.

Семена и проростки гиацинта поливались «токсичной» водой, в которой некоторое время находилась поврежденная пальчиковая батарейка.

Результаты наблюдений. Проростки появились на третий день. Количество проростков оказалось больше в опытном образце. По мере роста стали появляться значительные отличия внешнего вида проростков опытного и контрольного образца: они отличаются высотой и цветом. Растение, которое поливали «токсичной» водой было гораздо ниже и имело бледно-зеленую окраску листьев, погнутые и слабые стебли. С каждым днём этот образец развивается всё хуже.

Растение, которое поливали обычной водой, выглядит гораздо лучше: имеет длинные и устойчивые стебли, ярко выраженный зеленый цвет листьев. батарейка утилизация негативное влияние

Вывод: в ходе эксперимента было установлено, что токсичные соединения, входящие в состав батарейки, оказывают пагубное влияние на рост и развитие растения гиацинта.

Результаты проведенного эксперимента позволяют сделать вывод о том, какой вред живой природе наносят неправильно утилизированные батарейки и доказать их опасность для человека. Гиацинт является полевой культурой и, несомненно, выращенный в условиях загрязнения почвы и грунтовых вод, это растение может нести угрозу здоровью человека. Вот почему так важно правильно утилизировать батарейки. Ведь в природе всё взаимосвязано.

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.

Мы установили, что более 70% 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.

Список использованных источников

1. https://s.science-start.ru/pdf/2016/2/53.pdf

2. Перышкин А.В. Физика: Общеобразовательное учреждение. - М.: Дрофа, 2013 г. С. 55-59.

3. https://batareykaa.ru/vred-batareek-dlya-okruzhayushhej-sredy-i-cheloveka/

4. А.П. Кашкаров Аккумуляторы. Справочник / А.П. Кашкаров. - М.: РадиоСофт, 2014. С. 192-194.

5. Фазуллин Динар, Геннадий Маврин und Рубен Мелконян. - М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2013. С. 152-155.

6. https://probatareiki.ru/batarejki/kakoj-vred-nanosyat-batarejki-okruzhayushhej-srede-i-cheloveku

7. Джесси Рассел Железо-никелевый аккумулятор / Джесси Рассел. - М.: Книга по Требованию, 2013. С. 109.

Приложение

Картинка 1- разобранная батарейка.

Картинка 2- помутневшая вода.

Размещено на Allbest.ru