XXVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Изучение физико-химических свойств и экологической без-опасности средств для мытья посуды

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Букина В.С. 1Зандер Д.А. 1

---

1МАОУ "ООШ №28"

Полевая И.И. 1

---

1МАОУ "ООШ №28"

Работа в формате PDF

453 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Каждый человек ежедневно использует средства для мытья посуды. В магазинах представлены гели на любой вкус и цвет: с экстрактом ромашки или алоэ-вера, активно пенящиеся, с увлажняющим экстрактом и другие. Специалисты предостерегают: все эти добавки направлены лишь для привлечения покупателей. По их словам, один из самых агрессивных компонентов моющего средства ПАВ (поверхностно-активные вещества), именно они удаляют грязь с посуды и заодно кожу рук до шелушения.

Самый большой вред моющее средство может нанести, если вы плохо ополоснёте посуду, и оно останется на тарелке. В таком случае вместе с едой в желудок попадут химикаты, ПАВ. Регулярное поедание химикатов способствуют не просто пищевому отравлению, нарушению обмена веществ, но и сбою в работе внутренних органов: гастриту и даже язве желудка. По оценкам специалистов человек может съедать в год около стакана средств для мытья посуды. Актуальность проблемы очевидна. Каково её решение?

Мы предположили, что состав моющих средств и подход к их использованию связан с его свойствами и экологической безопасностью.

Целью работы стало: изучение физико-химических характеристик популярных средств для мытья посуды и проверка степени их воздействия на живые организмы.

Объект исследования: состав и свойства жидких средств для мытья посуды,

предмет исследования - их экологическая безопасность.

Для достижения цели были сформулированы задачи:

1. Изучить литературные источники по проблеме исследования

2. Подобрать методики, позволяющие определить физико-химические характеристики образцов исследования и степень их воздействия на живые организмы.

3. Выявить наиболее качественные и безопасные бренды.

4. Сформулировать правильную стратегию их использования.

Исследование проблемы включало методы: библиографический, экспериментальный (физико-химический, биотестирование), сравнительный, аналитический, статистический, социологический опрос.

Практическая значимость работы неоценима, так как выработанная стратегия безопасного поведения в жизни человека первостепенна.

1. Обзор литературных источников (теоретическая часть)

1.1. Состав жидких моющих средств для мытья посуды и их влияние на здоровье

Для всех чистящих средств используются практически одни и те же составы. Базой для них берется смеси таких компонентов, как: ПАВ, кислоты, анионогенные вещества [3]. Ингредиенты моющих средств, их назначение и влияние на здоровье человека представлены в таблице 1.

Ингредиенты моющих средств, их назначение и влияние на здоровье человека

Таблица 1

1.2 Влияние смывов жидких средств для мытья посуды на окружающую среду и системы канализации.

Смывыжидкихсредствдлямытьяпосудынегативновлияютнаокружающую среду и живые организмы.

Вводоёмахсточныеводы,содержащиемоющиесредства,загрязняютих,изменяют кислотно-щелочной баланс. Это сказывается на водных организмах, которые составляют основу пищевой цепи. Особенно чувствительны к изменению кислотности икра и мальки рыб.

Вканализациисточныеводысмоющимисредствамизатрудняютработуочистных сооружений, вызывают обильное образование пены, вызывают коррозию металлических частей (труб). Накапливаясь в активном иле, моющие средства угнетающе действуют на развитие микроорганизмов.

На растениясмывы средств в небольшой концентрации не влияют губительно, а концентрированные растворы угнетают их жизнедеятельность.

От синтетических моющих средств страдают животные, которые дышат жабрами: рыбы, раки и прочие мелкие зверьки. Моющие средства прилипают к жабрам, вода начинает прилипать к ним, в жабры льётся вода, и рыбы захлёбываются.

Чтобы снизить негативное влияние смывов средств для мытья посуды на окружающую среду, рекомендуется выливать воду после мытья посуды в специально отведённое для этого место, не допуская попадания в водоёмы, колодцы, на растения [1]

2. Исследовательская часть

2.1 Определение популярных брендов жидких средств для мытья посуды посредством социологического опроса.

2.2 Изучение состава жидких моющих средств для посуды по информации на этикетках.

Для исследования были взяты 3 бренда

Выводы:

1. Во всех средствах для мытья посуды присутствуют анионные ПАВ, которые наиболее опасны, хотя концентрация их заявлена в пределах допустимой (не превышает 30%). Для образца №1 указано, что ПАВ растительного происхождения. Гель образца №2 содержит ещё безопасные неионогенные ПАВ

2. Ароматизаторы есть в составе всех марок средств. Но в составе образца №3 не уточняется его химическая природа, поэтому для аллергичных людей есть вероятность получить раздражение. У двух остальных средств тоже не уточнено какого происхождения этот компонент.

3.Консерванты указаны только в составе 2 и 3 образцов.

4.Красители отсутствуют в составе бренда №2, у №3 они есть, но не описаны в этикетке. У образца №1 заявлен пищевой краситель, что характеризует его более экологичный, по сравнению с №3

5.Экомаркировка и экосертификат отображены только на этикетке образца №1

2. 3. Исследованиеорганолептическиххарактеристикиупаковки.

Мы определяли цвет и запах образцов и рассматривали возможность утилизации упаковки как характеристики экологичности

Таблица 2

Цвет,запахизнакинаупаковке,свидетельствующиеовозможностиутилизации

Выводы:

2. 1. 1. Образец №1 и №2 имеют более приятные и не раздражающие запахи

      2. Цветсредстваиспользуетсядляповышенияпривлекательности товара, но бесцветные бренды более экологичны, в них отсутствует краситель, которыйтожеможетстатьпричинойаллергии.Вэтомсмысле №2 предпочтительнее.

3. Упаковки от бренда № 1 и 2 могут быть успешно утилизированы, в отличие №3.

2.4. Определение физических свойств жидких моющих средств для мытья посуды.

2.4.1. Определение вязкости

Для определения вязкости средств (их густоты) мы проделали следующий опыт: на горлышко трёх одинаковых пробирок капнули по 1 капле каждого средства и засекали время «скольжения» каплей до дна пробирки

Таблица 3

Определение вязкости средств для мытья посуды

Вывод: Самая высокая вязкость у средства №1, 2 место в рейтинге занимает средство №2 и 3-е место средство №3.

2.4.2. Определение растворимости

Для того, чтобы посуду легко было ополоснуть после использования моющих средств, последние должны быть хорошо растворимыми в воде.

Чтобы определить растворимость, мы приготовили 0,1%-ный раствор каждого средства: для этого в отдельные пробирки налили по 50 г воды, а с помощью ученических электронных весов взвесили по 0,1 г каждого средства. Добавив к средству нужное количество воды и размешав стеклянной палочкой, получили растворы. Все три раствора оказались прозрачными, без каких-либо взвесей и нерастворимых частичек, а значит, все исследуемые средства хорошо растворимы в воде.

2.4.3 Устойчивость пены

Для исследования высоты и устойчивости пены мы проделали следующий опыт: в три мерных стаканчиках налили по 50 мл воды и по 5 капель каждого средства и взбалтывали в течение 15 секунд. С помощью обычной линейки измеряли высоту столба получившейся пены сразу и через 15 минут.

По формуле рассчитывается устойчивость пены

У=h₂/ h₁∙100%

Где У – устойчивость пены; h₁ – высота столба пены при t₁; h₂ - высота столба пены при t₂

Согласно ГОСТ, устойчивость пены моющего средства должна составлять 80%

Таблица 4

Устойчивость пены моющего средства

Вывод:

2. 1. 1. Все образцы показали хорошую пеноустойчивость.

2. 1. 2. Образцы2и3показалилучшийрезультат.

2.5. Определение химических характеристик средств для мытья посуды

2.5.1 Водородный показатель [4]

Оборудование и реактивы: образцы жидких средств для мытья посуды, вода, универсальный индикатор, стаканчики, мерный цилиндр.

Ход работы

1.Приготовили растворы исследуемых образцов.

2. Опустили в каждый стаканчик по полоске универсального индикатора

3. Зафиксировали результат.

Выводы:

1. Всеисследуемыеобразцыимеютводородныепоказатели,отвечающие требованиям.

2. рН=6у образцов №1и №2,рН=7у образца №3.

2.5.2 Качественная реакция на хлориды и фосфаты [5]

Оборудование и реактивы: образцы жидких средств для мытья посуды, вода, соляная кислота HCl (хлорид натрия NaCl или калия KCl), нитрат серебра AgNO₃ стаканчики, мерный цилиндр.

Ход работы

1. Приготовили растворы исследуемых образцов.

2. Провели контрольный эксперимент (качественная реакция на хлориды)

3. К растворам моющих средств также добавили нитрата серебра

4. Зафиксировали эффект

AgNO₃ + NaCl = AgCl↓ + NaNO₃

белый осадок

Выводы:

1. Качественная реакция на хлорид натрия прошла в образцах 1 и 2, раствор образца 3 осадка не дал.

2. Больше всего хлорида натрия в образце №2

Хлорид натрия добавляют в растворы жидких средств для мытья посуды как бактерицидное средство, но оно сушит кожу рук.

Фосфатов в растворах исследуемых образцов не обнаружено, жёлтого осадка фосфата серебра (Ag₃PO₄) не выпало

2.5.3. Качественная реакция на глицерин [10]

Оборудование и реактивы: образцы жидких средств для мытья посуды, вода, раствор гидроксида натрия NaOH, сульфата меди (II) CuSO4, глицерин (С3Н8О3) стаканчики, мерный цилиндр.

Ход работы

1. Приготовили растворы исследуемых образцов.

2. Провели контрольный эксперимент (качественная реакция на глицерин)

3. К растворам моющих средств также добавили гидроксида натрия NaOH, сульфата меди (II) CuSO₄.

Вывод:

1. Качественная реакция на глицерин прошла во всех пробирках.

2. Васильково-синий комплекс образовался в растворах всех средств для мытья посуды.

3. Самое большое содержание в образце №1. Его добавляют для смягчения кожи рук.

2.5.4. Определение антиоксидантной активности средств

Оборудование и реактивы: образцы жидких средств для мытья посуды, вода, раствор перманганата калия (KMnO₄) (1%)

На этикетке средства №2 в описании заявлено, что один из компонентов обладает антиоксидантной активностью. Проверили этот эффект с помощью титрования раствором перманганата калия

Ход работы

1. Приготовили 1% раствор перманганата калия.

2. По каплям добавляли его в исследуемые растворы жидких средств для мытья посуды.

3. Взбалтывали и следили за изменением окраски.

4. Фиксировали результат

Выводы:

1. Хорошо выраженную антиоксидантную активность не проявило ни одно из средств

2. Небольшие изменения произошли в растворе с образцом №1.

2.6 Влияние жидких средств для мытья посуды на коррозию металлов.

Оборудование и реактивы: образцы жидких средств для мытья посуды, вода, железные гвозди

Ход работы

1. В исследуемые растворы с концентрацией 0,1% опустили по железному гвоздю.

2. В четвёртую пробирку или дистиллированную воду, в которую тоже поместили гвоздь (контрольный образец) и наблюдали в течение месяца за происходящими процессами.

Выводы:

1. Жидкие средства для мытья посуды ускоряют процессы коррозии металлов.

2. Наиболееактивнопроисходиларазрушение гвоздя в пробирке с образцом №3

2. 7. Определениеэффективностиэмульгирующегодействиясредстввхолодной воде.

Оборудованиеиреактивы:исследуемыерастворысредствдлямытьяпосуды,растительное масло, линейка, пробирки штатив.

Ходработы

1. Приготовили0,1%-ныерастворывсехобразцоввхолоднойводе.

2. Добавиливкаждыйизнихпо1млрастительногомасла.

3. Взбалтывалисмесь1минуту.

4. Черезсуткизафиксировалирезультат

Вывод:

1. 1. Ни одно из средств до конца не справилось с проблемой.

   2. Масло частично осталось на поверхности растворов.

   3. На этикетке информация сообщает, что отлично отмывает даже в холодной воде? Мы в этом убедиться не смогли.

2.8 Определение степени вымываемости средств для мытья посуды по качественной реакции на ПАВ.[8]

Классический метод основан на взаимодействии анионно-активных веществ с метиленовым синим, с последующим образованием растворимого в хлороформе окрашенного соединения. Интенсивность окрашивания пропорциональна концентрации ПАВ в растворе.

Оборудование и реактивы: метиленовый синий (индикатор), хлороформ или гексан, средства для мытья посуды, воронки, колбы, пробирки.

Ход работы

1. Для исследования были приготовлены 4 пробы каждого бренда: 1 проба – 1 смыв с тарелки, вымытой средством; 2 ая проба – 3 смыв средства, 3- ья проба 6-той смыв и 4-ая проба 10 смыв.

2. В мерную пробирку наливали 1 мл метиленового синего к нему добавляли 4 мл средства каждой пробы и 3 мл растворителя (в нашем случае гексан (ввиду его меньшей токсичности).

3. Сравнивали цвет комплекса со стандартом.

Выводы:

1. Первыйсмывстарелоклюбымсредствомдемонстрируеткачественную реакцию на присутствие ПАВ. Самая высокая концентрация анионных ПАВу №3(цветкомплексасоответствуетконцентрации2мг/л),у средства №1ближек1мг/л,у №2-фиолетовый0,5мг/л.

2. Втораяпроба(3смыв)большогоотличиянеимеетпоокраскекомплекса.

3. Третья проба (6 смыв) реакция проявляется через некоторый промежуток, цвет комплекса имеет болеесветлуюокраску,ау №2 оченьблизкак 0.

4. 4аяпроба(10смыв)у образцов №1и №3имеет низкуюконцентрацию,у №2такжеблизкак 0.

5. По результатам эксперимента лучше всех вымывается №2

2.9. Определение экологической безопасности средств для мытья посуды методом биотестирования.

2.9.1. Подготовка смывов для эксперимента.

Оборудование: губки для мытья посуды, тарелка, растительное масло, исследуемые средства для мытья посуды, чашка Петри, колбы и воронки.

Ход работы

1. Тарелки «загрязнили растительным маслом»

2. Каждым средством помыли конкретную тарелку и стали ополаскивать.

3. На поверхность её выливали 50 мл отстоянной воды мерным стаканом.

4. Для опыта взяли третий, шестой и десятый

2. 9. 2. Приготовление кювет для проращивания семян кресс-салата

Для приготовления кювет для проращивания семян кресс-салата использовали формы для запекания в духовке, плотный картон обклеенный скотчем, туалетную бумагу, листочки в клеточку для нанесения шкалы фиксации размеров проростков.

В каждой кювете приклеивали 2 «полки», из картона, обклеенного скотчем, укладывали там белую туалетную бумагу и пропитывли смывами жидких моющих средств для посуды с помощью пипетки.

На каждую полку выкладывали по 10 семян кресс-салата и убирали кювету в полиэтиленовый файл

2.9.3 Наблюдение за прорастанием семян

кресс-салата, обрабатываемых смывами жидких средств для мытья посуды [7]

Ход работы.

1. Ежедневно поливали семена кресс салата во всех 10 пробах: 3 пробы (3,6 и 10 смывов) каждого средства и контрольной (в ней семена поливали отстоянной водой.

2. В течение 12 дней следили за прорастанием семян, длинной корешка, проростка, внешним видом проростка и фиксировали все данные.

3. На 3 день определяли энергию всхожести, на 5-тый день энергию прорастания семян.

4. Опыт проводили в 3-ёх повторностях.

Результаты проращивания семян кресс-салата, обрабатываемых смывами жидких моющих средств для посуды (сводная таблица) (20 штук) (Приложение)

Диаграмма 1

Выводы:

1. Длина корешка и проростка зависти от токсичности средств для мытья посуды. Чем более токсична среда, тем меньше длина проростка и корешка.

2. Самые низкие показатели дают проростки, обрабатываемые более концентрированными растворами жидких средств для мытья посуды.

3. Самая меньшая суммарная длина проростков и корешков у пробы образца 3, т.е. данное средство наиболее токсично. Среди проростков, выросших под влиянием полива этим брендом, встречаются такие, у которых желтоватые листочки или слабые побеги.

3. Анализ и обобщение результатов исследования

Суммируя все результаты исследования по определению физико-химических свойств и экологической безопасности средств для мытья посуды, мы посчитали необходимым составить таблицу обобщённых результатов. Места рейтинга по каждому свойству мы перевели в баллы

Обобщение характеристик средств для мытья посуды

Таблица 5

Заключение и выводы

Изучив физико-химические свойства и исследовав экологическую безопасность жидких средств для мытья посуды 3-ёх образцов мы сделали следующие выводы

1. Состав, заявленный на этикетках, подтверждает наличие ПАВ во всех средствах, что указывает на то, что все они не безопасны для здоровья человека, в случае попадания в организм.

2. Стабилизаторы, ароматизаторы также являются их компонентами, но запах образца №3 показался более резким и раздражающим.

3. Красители, добавленные к средствам №1 и №3, повышают привлекательность товара, но средство №2 ввиду отсутствия цвета будет менее опасна для людей чувствительных к таким добавкам.

4. Изучив вязкость, можно сделать выводы об экономичности товара. В этом смысле мы отдали предпочтение образцу 1, а самое жидкое средство 3.

5. Устойчивость пены позволяет лучше избавиться от загрязняющих веществ: бренд №2 и №3 продемонстрировали это качество на отлично, №1 чуть хуже.

6. Все исследуемые образцы имеют водородные показатели, отвечающие требованиям рН =6 у брендов №1 и №2, рН =7 у №3.

7. Хлорид натрия добавляют в растворы жидких веществ для мытья посуды как бактерицидное средство, но оно сушит кожу рук. Такой компонент был обнаружен в составе средств №1и №2, в последнем самое большое количество

8. Производители компенсируют глицерином агрессивность солей, его мы обнаружили во всех брендах.

9. Для привлечения спроса у покупателей средству №2 в аннотации была присвоена антиоксидантная активность, но проверяя её, мы не отметили такого качества ни у одного из образцов.

10. Жидкие средства для мытья посуды ускоряют процессы коррозии металлов. Наиболее активно происходила разрушение гвоздя в пробирке с образцом №3. Значит, трубы, куда попадает сливы от их использования, также будут испытывать это агрессивное воздействие

11. Важным качеством, обеспечивающим их безопасность, является способность хорошо вымываться при ополаскивании посуды. С помощью качественной реакции на ПАВ мы доказали, что средство образца №2 вымывается после 6-10 ополаскиваний, а №3 хуже всех (сохраняет ПАВ даже после 10 ополаскиваний).

12. Предыдущее исследование было подтверждено благодаря реакции биотеста кресс-салата на токсичность образцов. Хуже всего всходили и прорастали растения в пробах образца №3, особенно после 3 ополаскиваний, также кресс-салат имел меньшие показатели длины корешков и проростков в этом средстве. Его упаковка не утилизируется и состав этого средства не имеет экомаркировки.

13. Резюмируя, вышеизложенное мы выбрали наиболее безопасное средство это образец №2, но №1 тоже имеет неплохие характеристики.

Хотелось бы заметить, что ни один из брендов не имеет дозатора и выливается свободно в любом количестве, а информация о приготовлении раствора для мытья посуды есть только у средства образца №1. Мы считаем это большой недоработкой производителей.

По итогам исследования нам показалось правильным сформулировать для себя

экологическую стратегию использования жидких средств для мытья посуды.

1. Тщательно изучать состав компонентов, заявленных на этикетке.

2. Упаковка должна иметь экомаркировки и значки для утилизации (помним не только о себе, но и о природе!)

3. Проверяем достоверность экомаркировок (некоторые не имеют официального подтверждения)

4. Выбирать те средства, у которых указаны натуральные ароматизаторы, желательно без красителей

5. ПАВ должны быть максимально мягкие (полученные из растительного сырья)

6. Мыть посуду надо только в резиновых перчатках.

7. Специалисты советуют моющее средство разбавлять водой (лучше, если на этикетке есть информация о приготовлении безопасной концентрации средства)

8. Промывать губку и ополаскивать посуду проточной водой не менее 20 секунд (не менее 12 ополаскиваний), чтобы разбавить все ПАВ и сделать смывы более безопасными для канализации и живой природы.

Список литературы

1. Влияние синтетических моющих средств на окружающую среду и живые организмы https://studwood.ru/997105/ekologiya/teoreticheskoe_obosnovanie_problemy

2. Волощенко О. И., Мудрый И. В. ПАВ в окружающей среде и здоровье человека

// Санитария и гигиена. 1988. № 11.

3. Все о средстве для мытья посуды, советы, мифы, заблуждения, консультации URL http://www.matrixplus.ru/soapposuda.htm

4. ГОСТ 32478-2013. Товары бытовой химии. Общие технические требования URL https://docs.cntd.ru/document/1200107406

5. Кузьминок Н.Н., Стрельцов Е.А., Кумачёв А.И. Экология на уроках химии. - Мн., 1996. С. 166-170.

6. Кудакова Е.Н., Кожина О.А. и др. Санитарно-пищевая мини-экспресс- лаборатория учебная «СПЕЛ _У»: Методические рекомендации для учителя – Спб.: Кристмас+, 2016.

7. Лисовицкая, О.В. // «Фитотестирование: основные подходы, проблемы лабораторного метода и современные решения» // Лисовицкой О.В. и Тереховой В.А. / [Электронный ресурс] – file:///C:/Users/1/Desktop/биотестирование.pdf

8. Подлегаева А. Анализ жидких средств для мытья посуды URL https://obuchonok.ru/node/6252

9. Попова, В. А. Оценка токсичности средств для мытья посуды методом фитотестирования / В. А. Попова, Л. В. Попова. — Текст: непосредственный // Молодой ученый. — 2022. — № 51 (446). — С. 156-159. — URL:https://moluch.ru/archive/446/98000/ (дата обращения: 17.08.2024).

10. Цветков А.А. Эксперимент по органической химии: Методика и техника ∕ Пособие для учителей. - М., 2000. С. 124-128.