Международная научно-практическая конференция
Школьников и педагогов
«Первые шаги в науку»
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
Маленькая батарейка как источник опасности для человека и окружающей среды
Секция: «Экология»
Выполнили: учащиеся 9-х классов
МБОУ «Гимназии №2» г. Брянска
Зиновьева Анастасия, Демешко Анастасия
Руководитель: учитель химии высшей
квалификационной категории, Почётный
работник образования РФ
МБОУ «Гимназия№2» г. Брянска
г. Брянск - 2014 г
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..
1. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МНОГООБРАЗИЯ УСТРОЙСТВА БАТАРЕЕК И. ОБЛАСТИ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
1.1. Виды батареек и их назначение, устройство батареек и принципы их
действия ………………………..……………………………………………… .
1.2. Вред, наносимый природе неправильной утилизацией батареек …………
2. ЭМПИРИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ БАТАРЕЕК ЖИТЕЛЯМИ БЕЖИЦКОГО РАЙОНА г. БРЯНСКА
2.1. Описание исследования ……………………………………………………
2.2. Проблема утилизации батареек и пути её решения…………………..........
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………….....
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………………….
ВВЕДЕНИЕ
Противоречия во взаимоотношениях общества и природы в начале ХХI века стали угрожающими. Человек как биологический вид влияет на природу не больше чем другие живые организмы. Однако это влияние несравнимо с тем воздействием, которое он оказывает на природу своей хозяйственной деятельностью. По мнению человеческая деятельность превратилась в мощную преобразующую силу, сопоставимую с геологическими процессами. Поскольку нам довелось жить в 21 веке, с батарейками мы сталкиваемся ежедневно - в пульте дистанционного управления телевизором, в брелке противоугонного устройства, в электронных часах, в детских игрушках и карманных фонариках. А задумывались ли вы над вопросом: «Куда девать использованные батарейки?» Думаем, что мало кто задумывался над этой проблемой, потому что никому в голову не придёт, что маленькая блестящая батарейка - это источник колоссальной опасности как для человека, так и окружающей среды в целом. В связи с актуальностью и особой экологической значимостью проблемы утилизации батареек, мы решили в своей работе исследовать, чем опасны эти красочные и на вид безопасные батарейки.
Тема нашего исследования: «Маленькая батарейка как источник опасности для человека и окружающей среды».
Цель работы: изучить факторы опасности неправильной утилизации бытовых гальванических элементов (батареек).
Объект нашего исследования: теоретический - экологические факторы опасности неправильной утилизации гальванических элементов, эмпирический - батарейки как гальванические элементы, используемые в быту.
Предмет исследования: негативное воздействие вредных веществ, входящих в состав батареек, на экологию г. Брянска и здоровье человека при неправильной утилизации гальванических элементов (батареек).
Гипотезы:
1. Неправильная утилизация батареек отрицательно влияет на экологическое состояние окружающей среды и здоровье населения г. Брянска.
2. На сегодняшний день в г. Брянске существует проблема утилизации отработанных батареек.
В соответствии с целью и гипотезами исследования мы определили задачи нашей работы: 1)теоретически изучить устройство, химический состав и принцип действия батареек как источников электрического тока; 2)на основе изучения литературных и электронных источников выяснить меру экологической опасности применения и неправильной утилизации батареек, применяемых в быту; 3)установить наличие пунктов приёма отработанных батареек в г. Брянске, состояние решения вопроса их утилизации и переработки в России; 4)разработать рекомендации для учащихся и родителей гимназии по мерам безопасного хранения и правильной утилизации батареек в быту; 5)сформировать у учащихся гимназии осознание необходимости правильной утилизации отслуживших свой срок батареек как источника повышенной опасности для экологии родного края и здоровья его населения.
Методы работы: теоретический анализ материалов из электронных и печатных источников по изучаемой проблеме, анализ документации, беседы со специалистами государственных учреждений, анкетирование учащихся, математический и качественный анализ результатов исследования.
Этапы выполнения работы:
1. Выбор проблемы.
2. Планирование работы.
3. Выполнение исследовательской работы.
4. Математический и качественный анализ результатов исследования.
5. Оформление материалов проекта.
6. Рефлексия.
Продукт проектной работы: устный журнал по проблеме исследования и буклет с результатами исследования и правилами хранения и утилизации отработанных бытовых гальванических элементов (батареек).
1. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МНОГООБРАЗИЯ УСТРОЙСТВА БАТАРЕЕК И ОБЛАСТИ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ.
1.1. Виды батареек и их назначение, устройств батареек и принципы их действия.
Постепенно одноразовые источники питания вытесняются перезаряжаемыми аккумуляторами, но списывать их со счетов пока рано. Прижившееся обиходное название "батарейка" для исследуемого нами прибора, вообще говоря, неверно. Правильнее будет сказать "гальванический элемент" или "элемент питания". Ибо "электрическая батарея", "аккумуляторная батарея" - это устройство, представляющее собой цепь последовательно соединенных элементов. В прочем, название это настолько применимо ко всяким "мизинчиковым", "пальчиковым" и другим видам "батареек", что слилось с ними. В ходе нашего исследования мы познакомились с видами батареек и выяснили, что существуют несколько видов батареек и их назначение (Приложение 1). У обычной, «одноразовой» батарейки электрический ток появляется из-за химического взаимодействия веществ. Вообще, батарейки — это химические устройства, элементы которых вступают в реакцию, давая на выходе электричество, которым мы и пользуемся. Эти элементы, в основном, токсичны и опасны. Любой химический источник тока содержит в себе три обязательных компонента - два электрода, один из которых исполняется в виде порошка, с которых снимается напряжение и агрессивную среду - электролит. Например: в щелочной батарейке это анод - отрицательный электрод - из порошка цинка. В качестве электролита применяются концентрированные растворы калиевой или натриевой щелочи с добавками ZnO. Чтобы электролит не вытекал из батарейки, он загущается полимерными соединениями. При реакции анода со щелочью цинковый корпус постепенно растворяется. На второй стадии в среде электролита в процессах выделения и поглощения ионов ОН - наступает равновесие, и щелочь не расходуется. 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 (Приложение 2). Роль положительного электрода выполняет порошковый диоксид марганца МnО2, смешанный с угольным порошком (для увеличения электропроводности), электролитом и загустителем. Полученная паста прессуется к внутренней поверхности никелированного стального корпуса батарейки. Чтобы пасты не смешивались, между ними прокладывают тонкий нетканый материал, пропитанный электролитом.
1.2. Вред, наносимый природе неправильной утилизацией батареек.
В России практически отсутствуют программы по утилизации батареек, поэтому после использования их в основном выбрасывают в мусорные баки. Так как большинство городских свалок не оборудованы современной противофильтрационной защитой, то токсичные металлы, которые содержатся в батарейке, после разрушения корпуса беспрепятственно попадают в грунтовые воды. Они отравляют воду, которую мы пьём и почву, на которой мы выращиваем овощи и фрукты. Затем эти металлы накапливаются в растениях, а также в организме человека и животных. Даже небольшое их количество приводит, впоследствии, к сильнейшему отравлению и внутренним ожогам тканей. Одна пальчиковая батарейка может отравить кубический метр почвы или 400 литров воды. Из-за одной батарейки, находящейся в шести тоннах мусора, содержание ртути в твёрдых бытовых отходах превышает предельно допустимую концентрацию. При разрушении корпуса, батарейка загрязняет вредными веществами около 20 кубометров окружающего пространства. После выбрасывания металлическое покрытие батарейки разрушается от коррозии, и тяжелые металлы попадают в почву и грунтовые воды, откуда уже недалеко и до рек, озер и прочих водоемов, используемых для питьевого водоснабжения. Ртуть имеет свойство накапливаться в тканях живых организмов и может попасть в организм человека как непосредственно из воды, так и при употреблении в пищу продуктов, приготовленных из отравленных растений или животных. А если батарейку вместе с мусором сожгут, то вредные вещества попадут в атмосферу. Свинец (накапливается в организме, поражая почки, нервную систему, костные ткани), кадмий (вредит легким и почкам), ртуть (поражает мозг и нервную систему). Никелево-кадмиевые батарейки, используемые в сотовых телефонах, являются наиболее значимым потенциальным источником кадмия, никель и цинк (могут вызывать дерматит), щелочи (прожигают слизистые оболочки и кожу). Материалы, из которых сделана батарейка, это ценный ресурс: существуют технологии, которые позволяют извлечь из использованной батарейки все металлы и заново пустить их в дело - использовать в металлургии или производстве новых батареек. В результате, природа страдает меньше и объёмы токсичных выбросов, которыми обычно сопровождается первичное производство металлов, снижаются.
Батарейки – это единственный вид бытовых отходов, который никак не перерабатывается в России. В развитых странах процесс сбора использованных батареек от населения и последующей утилизации хорошо налажен.
2. ЭМПИРИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ БАТАРЕЕК ЖИТЕЛЯМИ БЕЖИЦКОГО РАЙОНА г. БРЯНСКА.
2.1. Описание исследования
Каждый из нас наверняка пользовался в своей жизни батарейками. Пульты, часы, игрушки, телефоны, масса других вещей — в доме всегда есть что-то, что работает на батарейках. А они со временем вырабатывают свой ресурс. Однако все ли знают, что делать с отработавшими батарейками? Выбросить в мусорное ведро вместе с остальным домашним мусором?
В начале нашего исследования мы изучили проблему использования и правильной утилизации батареек по литературным источникам и интернету. Оказалось, что этот вопрос волнует не только нас. Однако люди, которые по-нашему мнению должны заниматься этим вопросом в настоящее время на уровне муниципальных властей бездействуют. Мы обратились в администрацию Бежицкого района к г. Брянска с вопросом: «Куда в нашем городе можно сдать батарейки на переработку?» Она ответила, что это головная боль – потому что на эту работу у местных чиновников, как правило, нет ни бюджета, ни полномочий. Она посоветовала нам обратиться в фирму . На вопрос: «Можно ли передать батарейки в отделения Гринпис в Брянске?» - нам ответили, что батарейки в России Гринпис принимают только в промышленных количествах и от юридических лиц и посоветовали накапливать и хранить батарейки у себя дома, в плотно закрытой пластиковой бутылке в темном, сухом, прохладном месте, подальше от детей. Вот и получается, что подавляющая часть наших граждан, не задумываясь, кидает батарейки в мусорный бак.
Проводя наше исследование, мы попросили респондентов (учащихся 8-11 классов гимназии, учителей и работников гимназии, жителей микрорайона гимназии) ответить на вопросы анкеты (Приложение 3). Всего было опрошено 187 человек разных возрастных категорий и социального положения. И получили следующие результаты (Приложение 4). Из анализа анкет можно сделать вывод, что в семьях жителей Бежицкого района г. Брянска в быту батарейки широко используются (в пультах дистанционного управления, телефонах, игрушках, часах, фотоаппаратах и т. д.). Из ответов наших респондентов, мы узнали, что практически никто из них 95% не знает о вреде неправильной утилизации отработанных батареек для окружающей среды и их здоровья и выбрасывает их вместе с остальным мусором в мусорные баки (Приложение 6), который по опасности для окружающей среды превосходит неправильную утилизацию энергосберегающих ламп. Изучая ответы анкетируемых респондентов, мы увидели, что, не смотря на большую заинтересованность в сохранении чистоты природы, значительная часть 97% из них не знает о правильной утилизации батареек, не смотря на то, что на корпусе батарейки практически всегда присутствует знак в виде перечеркнутого мусорного контейнера (Приложение 5), сообщающий о том, что ее нельзя выбрасывать вместе с остальными бытовыми отходами. Знак напоминает нам о том, что батарейки содержат опасные вещества - тяжёлые металлы, в том числе особо токсичные, которые требуют особого обращения.
2.2. Проблема утилизации батареек и пути её решения
В России на данный момент существует всего четыре места, куда можно сдать использованные батарейки и аккумуляторы: любой магазин Икеа, МГУП "Промотходы", магазин «И - МНЕ», сеть магазинов «Media Markt» принимающие любые бытовые и аккумуляторные батарейки. В феврале 2014 года мы проверили эту информацию и провели акцию среди учащихся 8 – 10 классов гимназии по сбору и сдаче отработанных батареек (Приложение 6). Нами было собрано 47 батареек, которые мы сдали в «Media Markt», где узнали, что сданные нами батарейки будут вывозиться на челябинское предприятие «Мегаполисресурс», на котором их отсортируют и пустят в переработку. При выполнении данного проекта мы провели цикл мероприятий по информированию населения разных возрастов по проблеме правильной утилизации отслуживших свой срок батареек. Это такие мероприятия как проведения устных журналов по исследуемой проблеме для учащихся 8-11 классов, встречи с жителями Бежицкого района г. Брянска, беседы с руководителями Бежицкого района г. Брянска, распространение буклетов (Приложение 10,11) о правильной утилизации отработанных батареек среди населения Бежицкого района г. Брянска (Приложение 7). После проведения устного журнала на тему: «Маленькая батарейка, как источник опасности для человека и окружающей среды» в классах гимназии мы предложили гимназистам зарегистрироваться на сайте Гринпис, www.сдайбатарейку. рф, созданном в поддержку необходимости создания в городах России приёмных пунктов для утилизации и дальнейшей переработки отслуживших свой срок батареек. На тематически классных часах в гимнаии мы спросили гимназистов: «Согласны ли вы сдавать на утилизацию отработанные батарейки?» и получили следующие результаты (Приложение 8).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проводя наши исследования, мы установили:
Ø Более 90% 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» (Приложение 7).
Ø Массовой утилизации и переработки, отработавших свой срок батареек в настоящее время в России нет.
Ø При отсутствии государственного контроля, пункты сбора все же имеются, зачастую их организуют волонтеры, но постепенно подтягиваются различные организации и торговые сети. В 2014 году сеть Media Markt открыла в 25 городах России приемные пункты, в том числе и городе Брянске.
Ø На территории Бежицкого района в настоящее время отсутствуют пункты приема отслуживших свой срок батареек.
Ø Люди согласны сдавать отслужившие свой срок батарейки в магазины или приёмные пункты (Приложение 8).
Наши выводы и предложения:
Ø В программы школьного курса по физике, химии, биологии, ОБЖ и других учебных курсов обязательно нужно вводить темы о правильной утилизации отслуживших свой срок предметов и аппаратуры. Объяснять вред неправильной их утилизации для окружающей среды и здоровья человека.
Ø Средствам массовой информации (телевидение, радио, интернет и т. д.) шире проводить разъяснительную работу среди населения России по вопросам правильной утилизации бытовых отходов в виде рекламных видеороликов.
Ø Сеть Media Markt в 2014 году открыла пункты приема использованных батареек в Брянске, в связи с этим предлагаем жителям г. Брянска начать собирать батарейки у себя дома (в пластиковых контейнерах), а затем сдавать их.
Ø Органам Санэпидконтроля и экологическим организациям (в том числе и общественным) систематически осуществлять мониторинг мест утилизации бытового мусора на предмет содержания на ближайшей к ним территории следов вредных металлов: ртути, кобальта, свинца, никеля и других
Ø Органам здравоохранения обратить внимание на заболевания, вызванные попаданием металлов в организм.
В связи свыше сказанным мы предлагаем жителям нашего города:
1. Старайтесь выбирать технику, которая не требует использование батареек, т. е. работает от ручного завода, от сети или с использованием световой энергии.
2. Используйте перезаряжающиеся аккумуляторные батарейки.
3. Покупайте батарейки с маркировкой «без кадмия», «без ртути».
4. Старайтесь не выбрасывать батарейки вместе с остальным мусором, используйте специальные ёмкости или сдавайте их в специальные пункты сбора. Если пунктов сбора в вашем городе нет, можно собирать батарейки в пластиковые бутылки или обычные полиэтиленовые пакеты.
5. Рационально используйте заряд батареек, чтобы продлить их срок службы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
, , . «Опасные промышленные отходы» - Иваново: 2004
, . «Промышленные и бытовые отходы. Хранение, утилизация, переработка» М.: Фаир-Пресс, 2002
. «Экология» М.:МИЭМП, 2010
. «Охрана природы» М.:ACADEMA, 2000
, , . «Экология. Природа-Человек-Техника» М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001
Данные Интернет-сайтов:
http://www. *****//?menu=4.
http://yuliya. clan. su/publ/osoznannaja_utilizacija_otkhodov/o_vrede_ispolzovannykh_batareek_utilizacija_batareek/
http://*****/post/158299/
http://2fixika. /2207.html
http://ru. wikipedia. org/wiki/Батарейка
http://www. *****/utilizatsiya-batareek/
http://www.news.nashbryansk.ru/2013/11/19/rutine/v-bryanskom-media-markt-mozhno-budet-sdat-batarejki-20040/
http://www. /
http://www. сдайбатарейку. рф/
http://batarei. biz/vred-ot-ispolzovannyih-batareek. html
http://www. /bat. html
http://www. *****/stati/934-batareyki-tipy-i-vidy-batareek-oblast-primeneniya-preimuschestva-i-nedostatki. html
http://www. *****/babybattery. php
http://forum. *****/index. php? showtopic=19101
http://*****/items. php? it=12
http://*****/spravka//.html
http://www. *****/ru/batteries_util/
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Устройство и виды батареек
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Устройство щелочной марганцево-цинковой батарейки.
1-катод
2-сепаратор с электролитом,
3-корпус
4-футляр
5-токоотвод
6-анод
7-дно
8-прокладка.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Анкета для учащихся и жителей Бежицкого района г. Брянска по выяснению знаний о правильной утилизации батареек.
1. Используете ли вы дома батарейки? (Обведите ответ)
а) да б) нет
2. Укажите приборы и устройства, в которых вы их наиболее часто применяете? ______________________________________________________
3. Знаете ли вы, какой вред окружающей среде наносит неправильная утилизации батареек? (Обведите ответ)
а) да б) нет
4. Знаете ли вы о правильной утилизации батареек? (Обведите ответ)
а) да б) нет
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Количество и состав участников анкетирования
(187 человек)
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Процентное соотношение и применение различных видов батареек.
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
Знания учащихся о правильной утилизации батареек
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
Знание учащихся о вреде неправильной утилизации батареек на момент начала исследования.
ПРИЛОЖЕНИЕ 8
Отношение к вопросу правильной утилизации отработанных батареек
ПРИЛОЖЕНИЕ 9
Виды батареек и их назначение.
Солевые батарейки имеют в своем составе в качестве электролита солевой раствор, что позволяет при перерывах в эксплуатации элемента питания частично восстанавливать показатель электродвижущей силы, а соответственно и мощность батарейки. В основном они используются в качестве элементов питания для настенных часов, карманных радиоприемников, дистанционных пультах, детских светодиодных игрушках. Главный недостаток этих батареек заключается в том, что они быстро теряют свою мощность и выходят из строя при значительных нагрузках.
Алкалиновые (щелочные) источники питания содержат в качестве электролита щелочные растворы. Удельная энергия, а также емкость таких элементов, по сравнению с солевыми батарейками, больше в три-четыре раза. Предназначены щелочные элементы для обеспечения питания устройств мощности. Примером могут служить электробритвы, диктофоны, плееры, фонарики и другие устройства.
Литиевые элементы питания - очень низкая скорость саморазряда и достаточно герметичный корпус, предотвращающий какое либо воздействие на внутренние химические процессы извне. Такие батарейки могут быть оснащены дополнительными элементами защиты в виде предохранителей, выключателей или клапанами для регулирования давления внутри элементов и сбросов излишних газов. Используются они в оборудовании, в котором требуется гарантированное длительное питание.
Гибридные источники питания. Такие батарейки не так часто используются повседневной жизни.
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 до $5000. В Японии батарейки собирают и хранят до тех времен, пока не изобретена оптимальная технология переработки. В Европе есть три завода, перерабатывающие использованные батарейки. Наша задача – добиться, чтобы в России, наконец, появилась отрасль по утилизации и переработке батареек
ПРИЛОЖЕНИЕ 10
Уже с января 2014 года вы сможете сдать отработанные батарейки по адресу : г. Брянск, улица Объездная, 30 (ТРЦ Аэро Парк).
ПРИЛОЖЕНИЕ 11
 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 11
