III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

БАТАРЕЙКИ, СДАВАЙТЕСЬ!
Киямутдинов К.А.
Автор работы награжден дипломом победителя второй степени
Диплом школьника      Диплом руководителя
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение

В современном мире широкое распространение получили пальчиковые батарейки. Каждый из нас пользуется в своей жизни батарейками. Пульт для телевизора, часы, игрушки, телефоны, фотоаппараты, фонари, которые есть у каждого человека в доме, на работе, в школе всегда есть предмет, который работает на батарейках. А ведь это целая энергетическая станция, работающая на определенных химических веществах по физическим законам. Огромное количество современных изобретений нуждается в автономных источниках энергии – аккумуляторах и батарейках. Но рано или поздно каждая батарейка выходит из строя и ее нужно выбрасывать. И использованная батарейка сразу же попадает в мусорное ведро. А ведь мало кто знает, насколько силен эффект от этих маленьких батареек на окружающую среду и здоровье человека.

Изучив огромное количество литературы, интернет-сайтов, я с родителями решил помочь природе, путём информирования населения отрицательного влияния батареек и проведения акции по сбору пальчиковых батареек в нашей гимназии.

Объект исследования: пальчиковая батарейка.

Предмет исследования: влияние батареек на окружающую среду и здоровье человека.

Гипотеза исследования: пальчиковая батарейкаотрицательно влияет на окружающую среду.

Цель исследования: изучение влияния пальчиковой батарейки на окружающую среду.

Задачи исследования:

1. Изучить влияние батареек на окружающую среду.

2. Провести опыты с батарейкой с целью проверки гипотезы.

3. Собрать использованные батарейки с целью правильной утилизации.

Актуальность данного исследования обусловлена повышенным вниманием влияния человека на окружающую среду.В батарейках содержится множество различных металлов — ртуть, никель, кадмий, свинец, литий, марганец и цинк, которые имеют свойство накапливаться в живых организмах, в том числе и в организме человека, и наносить существенный вред здоровью.

Ядовитые вещества из батареек, проникают в почву, в подземные воды, попадают в реки и в водохранилища, из которых мы пьем воду, не думая, что вредные химические соединения с кипячением не исчезают.

Актуальность также заключается в том, что население города недостаточно информировано о действиях, направленных на сбор и утилизацию использованных батареек.

Методы исследования: анализ литературы, данных сайтов, анкетирование, наблюдение,эксперимент.

Новизна исследования заключается в том, что в исследовании рассмотрены вопросы, которые недостаточно изучены и требуют дальнейшего изучения.

Практическая значимость исследования в том, что работа, проведённая в ходе исследования, будет полезна для окружающей среды.

Глава 1. Основная часть.

  1.  
    1. Как работает пальчиковая батарейка.

Электрические батарейки, бесспорно, полезная вещь. Ведь многие игрушки работают от батареек, и это очень удобно. А то пришлось бы включать их в розетку, путаться в длинных проводах. К тому же электрический ток из сети не подходит для игрушек, понадобилась бы ещё специальная коробочка для его исправления. Батарейки дают игрушкам и другим полезным вещам независимость и самостоятельность.

Батарейка делает электрический ток: крутятся колёса у машинки, ходят часы, работает плеер. А батарейка «садится». Что значит «садится»? Такое слово используют, чтобы показать, что батарейка расходует свою энергию. Так человек, когда начинает уставать, стремится куда-нибудь присесть. Когда всю энергию батарейка истратит, то перестанет работать и не сможет больше создавать электрический ток. Что же в ней происходит? Внутри у пальчиковой батарейки - два цилиндра, вставленные один в другой. Между цилиндрами находится специальный раствор или паста. От одного цилиндра к другому и течёт электрический ток. Например, от одного цилиндра по проводу ток идёт в мотор машинки, крутит колёса, и дальше по проводу подходит к другому цилиндру. Электрический ток в проводах - это движение электронов, а в растворе между цилиндрами - это движение ионов. Всё самое интересное происходит на этих цилиндрах, где движение электронов превращается в движение ионов.

Цилиндры сделаны из разных веществ. Один из них сделан из металла. Например, цинка. В металле много электронов гуляет свободно. Это значит, что атомы металла превратились в ионы. Ионы в несколько тысяч раз тяжелее электронов, их трудно сдвинуть с места, и в электрическом токе в самом металле они не участвуют. Ток по металлам переносится электронами. А в батарейке этот металл одним боком мокнет в растворе. В результате часть ионов из металла попадает в раствор. И в металле остаются "лишние" свободные электроны. Общий заряд электронов становится больше, чем у ионов. Такой беспорядок в природе долго существовать не может. Электроны отправляются на поиски положительных ионов. Но через раствор они пройти не могут, у них один путь - через провода, через мотор, покрутив колёса, электроны попадают на другой цилиндр батарейки. А второй цилиндр батарейки сделан из другого вещества. Это такое вещество, которое охотно выхватывает ионы из раствора, и с помощью электронов, пришедших по проводам, образует с ними какое-то новое вещество, соединяя электроны с ионами и со своими атомами.

Вот так и поддерживается электрический ток. Один цилиндр батарейки отдаёт положительные ионы в раствор, а электроны в провода, а другой хватает ионы из раствора, а электроны из проводов и соединяет их в новое вещество. И по мере работы батарейки портятся цилиндры и раствор между ними. А когда окончательно испортятся, то и говорят, что батарейка «села».

Самое сложное в создании батареек - это подобрать материал для цилиндров и раствора между ними. Обычно это редкие металлы. Поэтому во многих странах «севшие» батарейки не выкидывают в общий мусор, а собирают, а затем на специальных заводах восстанавливают материалы, из которых они были сделаны, чтобы использовать их ещё раз.

  1.  
    1. Условный знак на батарейке.

Взглянув на обычную пальчиковую батарейку, вы практически всегда увидите на ней этот знак, который означает: «Не выбрасывать, необходимо сдать в специальный пункт утилизации».

Рис.1. Условный знак на батарейке.И этот знак на батарейке стоит неспроста!

Подсчитано, что одна пальчиковая батарейка, беспечно выброшенная в мусорное ведро, может загрязнить тяжёлыми металлами около 20 квадратных метров земли, а в лесной зоне это территория обитания двух деревьев, двух кротов, одного ёжика и нескольких тысяч дождевых червей! В батарейках содержится множество различных металлов — ртуть, никель, кадмий, свинец, литий, марганец и цинк, которые имеют свойство накапливаться в живых организмах, в том числе и в организме человека, и наносить существенный вред здоровью.

  1.  
    1. Опасность тяжёлых металлов, находящихся в батарейках для человека.

Батарейки содержат различные тяжелые металлы, которые даже в небольших количествах могут причинить вред здоровью человека. Это цинк, марганец, кадмий, никель, ртуть и др. После выбрасывания батарейки их металлическое покрытие разрушается, и тяжелые металлы попадают в почву и грунтовые воды. Из грунтовых вод эти металлы могут попасть в реки и озера или в артезианские воды, используемые для питьевого водоснабжения. 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.

Чем же опасны тяжелые металлы, находящиеся в батарейках?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, а также вызывает дерматиты. Ртуть влияетна 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.

  1.  
    1. Утилизация 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 Европе во всех супермаркетах стоят контейнеры для использованных батареек. Лидером среди стран является Бельгия, в которой до 50% элементов питания направляется на переработку. В городах США и Канады в многолюдных местах установлены контейнеры для батареек.

Ввести такую практику хотят и в России. Мы узнали, что магазины ИКЕА принимают использованные батарейки. Вещества, извлекаемые из батареек при переработке (графит, соли цинка и марганца), в дальнейшем могут быть использованы как для создания новых батареек, так и в других отраслях, в частности, в фармацевтике.

Но в нашем городе нет таких магазинов, нет больших контейнеров для сбора этих батареек. Мы предлагаем закупоривать пальчиковые батарейки в маленькие пластмассовые бутылки из-под шампуней, контейнеров из-под Kinder Сюрпризов и т.д. Подойдет любая тара, которую можно плотно закрыть. Конечно, такую масштабную проблему нельзя решить без помощи государства, но и ничего не делать тоже невозможно.

Глава 2. Экспериментальная часть.

Собрав всю информацию о влиянии батареек на окружающую среду и организм человека, я с родителями провёл опыты, которые помогут мне доказать гипотезу о вреде батареек.

2.1. Исследование 1.«Влияние воды на батарейку».

Вместе с родителями мы провели опыт «Влияние воды на батарейку».Мы поместили батарейку в водный раствор. В результате наблюдали потемнение, затем ржавление (Приложение 1).

Т.е. в этом случае происходит образование солей тяжелых металлов. Таким же образом соли могут образовываться в природе, что ведёт к попаданию их в почву и грунтовые воды.

Данный опыт прост и максимально приближен к реальным условиям. Когда батарейки просто выброшены и валяются на свалках, соответственно они подвержены влиянию различных осадков.

Вывод: наша гипотеза подтвердилась. Основываясь на научную литературу, используя свои собственные наблюдения, опыт, можно утверждать, что выбрасываемые батарейки в мусорные баки, опасны для человека и окружающей среды.

2.2. Исследование 2. «Влияние щелочной среды на батарейку».

Мы с родителями решили проверить, как щелочная среда влияет на батарейку. Для начала взвесили батарейку перед опытом и после него. Затем поместили батарейку в кислую среду. Достали батарейку (Приложение 2).

№ п/п

Последовательность действий

Выводы после проведения опыта

Взвешивание батарейки

Уменьшение массы

Помещение батарейки в кислую среду

Выделение газа

Удаление батарейки из кислой среды

Изменение цвета, исчезновение ржавчины

Выводы: в результате того, что почвы могут быть кислые, то батарейки могут реагировать с имеющимися там кислотами. Реакции будут протекать с выделением водорода. Выделяющийся газ при поджоге делает очень сильный хлопок. А что будет, если каждая семья будет неправильно утилизировать батарейки?! Сколько газа накопится и к чему это может привести?

И снова наша гипотеза подтвердилась. Исходя из проведённого опыта, можно с уверенностью утверждать, что выбрасываемые батарейки в мусорные баки, опасны для человека и окружающей среды.

Мы выяснили, что процесс утилизации предусматривает 100% переработку: батарейку физически разделяют на металлический кожух и внутреннее наполнение. Внутренности же делятся на углерод, жидкие и твёрдые фракции, затем методом электролиза последовательно выкристаллизовывают тяжелые металлы.

Заключение.

Мы с родителями подумали и решили провести акцию по сбору батареек «Батарейки, сдавайтесь!» в гимназии №2. Ученики не остались в стороне и приняли в ней участие. Параллельно мы проводили следующую работу:

  • выступление на классных часах среди учащихся нашей гимназии на тему: «Польза и вред батареек»;

  • организация и сбор учащимися гимназии использованных батареек с целью правильной утилизации;

  • обращение к жителям нашего города через сайт гимназии и социальные сети с призывом не выбрасывать использованные батарейки (Приложение 3).

Мы люди, считаем себя самыми умными обитателями планеты, но посмотрите, что мы делаем? Дождевые черви рыхлят землю и обогащают её питательными веществами, а мы её истощаем. Растения без устали извлекают из земли тяжёлые металлы, а мы их туда складываем. А основной источник тяжёлых металлов, ртути, свинца и кадмия, и щелочного металла лития - отработанные батарейки. Даже одна единственная пальчиковая батарейка заражает 20 квадратных метров земли! Так давайте помогать бескорыстным и трудолюбивым подземным жителям и растениям! Ведь в итоге все яды, которые мы беспечно отправляем на помойку, возвращаются к нам - с водой из-под крана, с дымом горящей свалки, с рыбой, выловленной в реках и озерах. Хотите пить чистую воду, дышать чистым воздухом? Во всём мире отработанные батарейки собирают и утилизируют отдельно от бытового мусора. Давайте же и мы поступать так же! Не забывайте, что отравление тяжёлыми металлами, содержащимися в батарейках, приводит к сердечной недостаточности, поражению почек и печени, поражению центральной нервной системы и даже к смерти!

Список использованной литературы

1. Акленова М.Д. «Энциклопедия для детей том 14 », М: Аванта+, 2001 г.

2. Володин В.А. «Энциклопедия для детей том 17», М: Аванта+, 2000 г.

3.Зубков. Б. В. «Энциклопедический словарь юного техника», М: Педагогика, 1988 г.

Материалы интернет-ресурсов:

1. http://crazymama.ru/

2. www.greenpatrol.ru/biblio/bibliounit/

3. http://www.greenconsumerism.org/articles/43/c6/i8.html

Приложение 1.

Рис.1-2. Исследование 1. «Влияние воды на батарейку».

Приложение 2.

Рис.3-4. Исследование 2. «Влияние щелочной среды на батарейку».

Приложение 3.

Рис.5-6. Акция «Батарейки, сдавайтесь!» в гимназии №2

Рис.7. Акция «Батарейки, сдавайтесь!» в гимназии №2