Влияние продуктов разложения батареек в почве на всхожесть семян и рост растений

XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Влияние продуктов разложения батареек в почве на всхожесть семян и рост растений

Рябинина А.М. 1
1СОШ № 24 имени Бориса Рукавицына
Никулина Е.В. 1
1СОШ № 24 имени Бориса Рукавицына,
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Вред батареек для окружающей среды достаточно серьезный. По окончанию службы, маленький источник питания отправляется в мусорное ведро, мусоропровод. Дальше с помощью мусоровоза батарея перемещается на свалку. Идет время, батарея начинает разлагаться, выделяя вредные вещества. Они наносят огромный вред экологии и человеку.

Почему так происходит? В действительности ответ лежит на поверхности. Виноваты люди. Использованные батарейки большинство не несет в специальные приемные пункты, а выбрасывают на улицу или мусорное ведро. Хотя на каждом гальваническом элементе аа типа или любого другого, есть значок с зачеркнутой урной. Он означает выбрасывать подобные энергетические емкости для питания устройств нельзя [5].

Ведь если батарейку бросить на землю, то сначала под воздействием коррозии у нее начнет разлагается корпус. Дальше начинается выщелачивание металлов, то есть твердые элементы, которые содержатся в батарейках, переходят в водный раствор [16]. Постепенно они проникают в почву и воду, загрязняя их. А ведь начинка батарейки ядовита, в ней содержатся такие элементы, как ртуть, кадмий, магний, свинец, олово, никель, цинк, являющиеся тяжелыми металлами.

Актуальность моего исследования в том, что все тяжелые металлы, как начинка батарейки, под воздействием дождей, ветра и света попадают в почву и грунтовые воды, а оттуда - в реки и озера, а также в воды, используемые для питьевого водоснабжения [16]. Вода, отравленная веществами батареек, может быть использована растениями, животными и самим человеком. Выращенные на отравленной земле растения могут оказаться в пище человека и животных. Я считаю, что чем больше будет экспериментальных доказательств данного вреда, чем больше людей (особенно школьников) об этом будут знать, тем больше будет шансов, что данная проблема будет хоть не сразу, но решена.

Гипотезой исследования стало предположение:что продуктыразложения батареек в почве способны оказать негативное воздействие на всхожесть семян и рост растений, выращиваемых в такой почве.

Цель работы: определить степень воздействия продуктов разложения батареек в почве на всхожесть семян и рост растений в различных условиях.

Задачи:

1.  Изучить научно-популярную литературу о батарейках: история создания, виды, химический состав.

2.  Провести анкетирование учащихся с целью установления количества потребляемых батареек в одной семье, используемые способы утилизации батареек, и степень осведомленности анкетируемых о вреде продуктов разложения батареек в почве для окружающей среды.

3.  Провести эксперимент по выращиванию растений в почвах с разной степенью загрязнения продуктами разложения батареек.

4. Сравнить всхожесть семян и рост растений в различных условиях.

5. Проверить вероятность накопления вредных веществ в растениях, произрастающих на почвах, загрязненных содержимым батареек.

6. Проанализировать полученные результаты и сделать выводы.

Объект исследования: семена фасоли, кресс-салата и лука. Семена выбраны были тех растений, которые адаптированы к климатическим условиям нашей природной зоны.

Предмет исследования:воздействие продуктов разложения батареек в почве на всхожесть семян и рост растений.

Методы исследования: анализ источников информации, анкетирование, наблюдение, сравнение, эксперимент, фотофиксация; статистические расчеты.

Новизна исследования важна, прежде всего, для меня, так как я уже несколько лет исследую разные источники загрязнителей почв и воды.

Практическая значимость работы в том, что она экспериментально подтвердила негативное воздействие веществ, содержащихся в батарейках и помещенных в почву на всхожесть семян и рост растений. Что позволило мне провести интересные беседы для учащихся 4-6 классов, наглядно показать ребятам результаты моих экспериментов, обратить внимание учащихся на специализированные методы сбора батареек (пункты приема батареек) и объяснить, как вредные вещества из батареек способны попасть в почву, воздух и воду через мусоросжигательные заводы. Я думаю, что и в будущем на уроках биологии, экологии, занятиях по внеурочной деятельности можно использовать материалы моего исследования для экологического просвещения учащихся.

Глава 1. Обзор литературы

1.1. История создания батареек

Большинство историков считают, что paзpaбoткa бaтapeeк нaчaлacь в кoнцe XVIII вeкa. Teм нe менee, cдeлaн pяд apхeoлoгичecких нaхoдoк, нa ocнoвaнии кoтopых мoжнo зaключить, чтo этoт пpoцecc нaчaлcя нa 2000 лeт paньшe. В 1938 гoдy Вильгeльм Kёниг oбнapyжил в хoдe pacкoпoк нa тeppитopии Иpaкa 13-caнтимeтpoвый глиняный кyвшин. В нeм oкaзaлcя мeдный цилиндp, в кoтopый был вcтaвлeн cтaльнoй пpyтoк. Kёниг пpишeл к вывoдy, чтo этo – дpeвняя бaтapeйкa. [11]

Первый химический элемент был изобретен в конце XVIII века итальянским ученым Луиджи Гальвани, совершенно случайно. Ученый проводил исследования реакции животных на различные типы воздействия на них. Когда он присоединил к лягушачьей лапке две полоски разных металлов, то обнаружил протекание тока между ними (приложение 1 рис. 1) [10,14].

Хотя Гальвани и не дал правильного объяснения этому процессу, но его опыт послужил основой для исследований другого итальянского ученого Алессандро Вольта. Он и выявил, что причиной возникновения тока является химическая реакция между двумя различными металлами в определенной среде. Вольта поместил в емкость с соляным раствором две пластинки: цинковую и медную. Это устройство и стало первым в мире автономным химическим элементом [14] (приложение 1 рис. 2).

Современные батарейки называются гальваническими элементами - в честь первооткрывателя этого явления, а единица измерения электрического напряжения – Вольт – в честь Алессанро Вольта.

1836 г. – Джoн Фpeдepик Дaниeль, aнглийcкий химик, пoвыcил эффeктивнocть изoбpeтeния Вoльтa, paзpaбoтaв cпocoб пpeдoхpaнять бaтapeи Вoльтa oт кoppoзии (приложение 1 рис. 3).

В 1859 году французский ученый Гастон Плантэ создал элемент питания, в котором использовались свинцовые пластины погруженные в слабый раствор серной кислоты. Эта батарея подвергалась заряду источником постоянного тока, а потом начинала сама вырабатывать электричество, выдавая почти всю потраченную на заряд электроэнергию. Причем это можно было проделывать много раз. Так появился первый аккумулятор [14].

1868 г. – фpaнцyзcкий химик Жopж Лeклaнш paзpaбoтaл «жидкocтный» элeмeнт — пpeдтeчy «cyхoгo» элeмeнтa или бaтapeи для фoнapикa.

1888 г. – нeмeцкий yчeный дoктop Kapл Гaccнep изoбpeл «cyхoй» элeмeнт, вo мнoгoм cхoдный c нынeшними бaтapeйкaми нa ocнoвe yглepoдa и цинкa.

1896 г. – Нaциoнaльнaя yглepoднaя кoмпaния впepвыe в CШA выпycтилa в пpoдaжy cyхyю бaтapeю Columbia.

После этого история производства батареек только набирала обороты. Гальванические элементы заменили никель-кадмиевые и никель-металлгидридные аккумуляторы. Главной задачей ученых было увеличение емкости и срока службы, а также уменьшение размеров. Решением проблемы стало появление литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов. Они без проблем долго держат заряд, отличаются большой емкостью и небольшими размерами [12].

За более чем вековую историю своего существования, простые марганцево-цинковые (угольно-цинковые) батарейки значительно усовершенствовались и сегодня уже практически не встречаются. Им на смену пришли другие более совершенные, емкие и надежные батарейки.

Несколько лет назад в средства массовой информации просочились слухи о том, что американские ученые близко подошли к изобретению «вечной батарейки» бетавольтаического элемента, источником энергии в котором являются радиоактивные изотопы, излучающие бета-частицы [12].

Предполагается, что такой источник энергии позволит мобильному телефону или ноутбуку работать без подзарядки до 30 лет. Более того, по истечении срока службы нетоксичный и нерадиоактивный элемент питания останется абсолютно безопасным [14].

1.2. Создатели батареек в промышленном масштабе

Нaциoнaльнaя yглepoднaя кoмпaния США, выпустившая сухую бaтapeю Columbia былa пepeимeнoвaнa в Eveready Battery Company. Ceгoдня oнa извecтнa пoд имeнeм Energizer [11]. Эта компания стала пионером производства батареек для использования в коммерческих целях. Батарейка представляла собой «сухой» марганцево-цинковых гальванический элемент и лишь отдаленно походила на современные батарейки. Первые, созданные тогда еще экспериментальные партии батареек Eveready, поступили на рынок в 1898 году и задумывались как источник питания для радиоприемников, но позднее они также стали востребованы и в горной промышленности, в автомобилестроении, на флоте и еще чуть позднее, в делающей свои первые шаги авиации [proakkym]. Компания Eveready развивалась, ею были выпущены батарейки для ручных часов, слуховых аппаратов, датчиков дыма, никель-кадмиевая аккумуляторная батарея, цилиндрические щелочные , серебряно-цинковые батареи… В 1989 году кoмпaния Energizer заняла вeдyщиe пoзиции в oтpacли пo экoлoгичecким пpoeктaм, нaпpaвлeнным нa oткaз oт иcпoльзoвaния pтyти пpи пpoизвoдcтвe бaтapeeк [11].

В 1920-х годах на американском рынке появилась компания «Duracell», которой было налажено крупное производство батареек. К тому времени батарейки уже достаточно широко использовались в разного рода портативных электротехнических устройствах и потребность в них росла.

Батарейка «Duracell» представляла собой, цинковый стаканчик, обернутый кабельной бумагой на которой были напечатаны основные технические данные. Внутри цинкового стаканчика размещался графитный электрод с латунным колпачком. Вокруг графитного электрода располагался оксид марганца. Пространство между оксидом марганца и стенками цинкового стаканчика заполнялось электролитом. Положительным полюсом батарейки был латунный колпачок графитного стержня, отрицательным – донышко цинкового стаканчика (приложение 1 рис. 4). Из-за наличия в схеме графитного электрода марганцево-цинковые батарейки иногда называют угольно-цинковыми [13].

Еще недавно, всего несколько десятков лет назад, подобные батарейки массово выпускались во многих странах мира и были широко распространены, в том числе и в СССР (элемент 373, элемент 316). Основным достоинством таких батареек была низкая цена. Недостатки: малая емкость, ненадежная конструкция (цинковый стаканчик в процессе работы разрушался, и электролит через бумажную оболочку протекал в батарейный отсек), малый срок службы и малый срок хранения (от 9 до 12 месяцев) [12].

1.3. Классификация батареек по химическому составу

Из всех видов батареек можно выделить пять наиболее широко применяющихся видов[12]:

1) солевые (марганцево-цинковые) батарейки, 2) щелочные (алкалиновые) батарейки, 3) ртутные батарейки, 4) серебряные батарейки, 5) литиевые батарейки.

Каждый из вышеперечисленных видов батареек имеет свои особенности, преимущества, недостатки (Табл. 1).

Характеристика особенностей основных видов батареек Таблица 1

Виды батареек

Внутреннее

наполнение (состав)

Достоинства

Недостатки

Электроды

Электролит

Солевые

Оксид марганца и цинка

Раствор

хлорида

аммония

Низкая цена

Малый срок службы, малый срок хранения

(12-18 месяцев)

Алкалиновые

Двуокись

марганца

и цинка

Гидроксид калия (KOH)

Большая емкость,

более длительный

срок службы

Более высокая цена и большая, чем у

солевых батареек,

масса (на 15-25%)

Ртутные

Анодом

является цинк,

катодом – оксид ртути

40% раствор

щелочи гидроксида калия на адсорбенте)

Постоянство напряжения, высокая энергоемкость и

энергоплотность, устойчивость к высоким и низким температурам,

продолжительный срок хранения

Высокая стоимость,

токсичность ртути

при нарушении

герметичности,

проблемы сбора и

безопасной

утилизации

Серебряные

Анодом

является цинк, катодом – оксид серебра

Щелочь:

Гидроксид натрия (NaOH)

или гидроксид

калия (KOH)

Постоянство напряжения, высокая энергоемкость и

энергоплотность,

устойчивость к высоким и низким температурам, длительный срок службы (серебряные батареи служат на 40% больше литиевых аналогов), продолжительный

срок хранения

Высокая стоимость

Литиевые

Литиевый

катод, анод из различных материалов (марганец, ртуть и т.д.)

Органические

материалы

Легкие по весу, отличаются очень большим сроком

хранения (до 10-12 лет), устойчивые к высоким и поскольку не содержат воды)

очень низким температурам

Высокая стоимость

1.4. Вред батареек для окружающей среды и человека

 Вред батареек заключается в следующем:

Элементы питания включают в себя опасные вещества, магний, ртуть, олово, свинец, никель, цинк, кадмий, которые способны аккумулироваться в организме вызывая болезни.

Отработанные источники питания при сжигании выделяю специфические газы диоксины, отравляющие людей.

Маленькие дети могут проглотить гальванический элемент и нанести себе ущерб.

Батареи могут взрываться и приносить не малый ущерб.

Неправильное использование в случае замыкания чревато ожогами.

     Опасность от использованных цилиндров с энергией является серьезной.

 Ученые утверждают, один элемент питания загрязняет 20 квадратных метров земли. Такое воздействие на окружающую среду осуществляется посредством тяжелых металлов. Кроме почвы подобный гальванический элемент может испортить до 400 литров воды. Подобный ущерб природе гальванические цилиндры наносят ежемесячно.

Отравленная почва не позволяет растениям жить и обогащать нашу планету кислородам. Она становится бесплодной. Подобный урон земле приходится ликвидировать десятилетиями. Соли тяжелых металлов проникают в почву, дальше часть из них просачивается в грунтовые воды. Они несут всю химию прямо в реки.

В момент сжигания, источники электроэнергии наносят еще один ущерб. Они выделяют ядовитые вещества, которые поступают в облака. Ну а дальше эти химикаты выпадают в виде осадков, и происходит загрязнение. Вред экологии наноситься колоссальный. Вся флора и фауна от подобного воздействия сильно страдает.

В гальванических элементах имеется свинец. При разложении стаканчика аккумуляторного элемента он выделяется в воздух. И опять же ущерб получает все живое вокруг.

Отработавшие источники электричества, не только губят окружающую среду, но и людей. Вред для человека заключается в том, что свинец, содержащийся в аккумуляторном элементе, повреждает мочеполовую систему (почки). Так же страдают кости и нервная ткань. Иногда гибнут клетки крови эритроциты. Кадмий выводит из строя легкие и наносит некоторый ущерб почкам.

Такой тяжелый металл как ртуть поражает буквально каждый орган. Она разрушает дыхательную систему, проникает и губит опять же почки и нервную систему. Так же под действием ртути нарушается пищеварение.

Цинк с никелем ведут к мозговым нарушениям и разрушают поджелудочную железу. Кроме этого их воздействие способно повредить кишечник. А от этого страдает весь наш организм.

В гальваническом элементе содержится щелочь, которая вредна для здоровья человека. Она оказывает негативное воздействие на кожу и слизистые оболочки организма.

Выброшенная в мусорное ведро батарея - это мина отложенного действия. Как только стаканчик начнет разлагаться, мир получит новую порцию яда.

Цилиндрический источник электричества может нанести не поправимый вред здоровью и вызвать как онкологические заболевания, так и расстройство репродуктивной функции. Изначально трудно заметить какие-либо изменения. Но стечением времени мелкие источники питания могут дать о себе знать. Ведь они способны накапливаться в организме. Поэтому выброшенные в мусорное ведро источники энергии не к чему хорошему не приведет.

Учитывая, какой вред наносят обычные батарейки окружающей среде и здоровью человека, необходимо придерживаться рекомендаций по их утилизации [3,6].

1) Выбрасывать отработанные элементы следует только в специализированные контейнеры для батареек и ни в коем случае не в мусорные баки с бытовыми отходами.

2) Если нет возможности утилизировать батарейки в специализированный контейнер, то можно складывать их в пластиковые контейнеры, с тем, чтобы впоследствии сдать его в пункт приема. Такой контейнер следует хранить в безопасном месте, чтобы до него не могли дотянуться дети.

3) Лучше приобретать батарейки многократного использования, и заряжать по мере необходимости специальным устройством, от обычной домашней розетки.

4) При покупке батарейки следует выбирать те, что произведены без использования кадмия или ртути. Такая информация указывается непосредственно на самом элементе.

5) Следует выбирать те бытовые устройства, которые работают от альтернативных источников питания.

1.5. Выводы по главе 1

Рост потребности человечества в устройствах, которые питают током различные приборы, используемые в отдалении от источника электричества, является причиной создания и дальнейшего усовершенствования элементов питания. Вся история разработки батарей сводится к нахождению новых химических систем и упаковке их в корпуса как можно меньших размеров.

Значимым фактором при разработке батарей является достижение максимальной удельной емкости для заданного (минимального) размера и веса. К сожалению, для достижения данной цели используются химические элементы, опасные для окружающей среды.

Вред использованных элементов действительно присутствует. Но если соблюдать все необходимые меры безопасности, то плачевных последствий можно избежать. И все опасности от использованных батареек свести к минимуму.

Так как цилиндрические источники питания содержат опасные для природы вещества нужно соблюдать все меры предосторожности.

Ущерб экологии можно значительно уменьшить, если подойти к вопросу утилизации батареек более ответственно. Основные рекомендации по утилизации батареек несложны, и люди легко могут придерживаться этих правил.

Глава 2. Практическая часть

2.1 Анкетирование

С целью определить среднее количество потребляемых батареек в одной семье, а также выявить популярные способы утилизации батареек и узнать о степени осведомленности учащихся о вреде батареек в почве для окружающей среды, было проведено анкетирование, в котором участвовали учащиеся СОШ № 24 имени Бориса Рукавицына. Для опроса была использована анкета (приложение 2), в заполнении которой участвовали 108 старшеклассников 9-11 классов

Для анализа данных о количестве потребляемых батареек ответы респондентов были разделены по группам:

- с малым потреблением батареек (от 10 до 20 шт.) - 57 семей,

- со средним потреблением батареек (от 20 до 29 шт.) - 33 семьи,

- с высоким потреблением батареек (от 30 до 40 шт.) - 18 семей.

Установлено, что большинство семей (57) используют батареек от 10 до 20 шт. Наибольшее количество батареек от 30 до 40 штук – в 18 семьях (приложение 3 диаграмма 1). Простые расчеты показывают, что в среднем срок службы батареек, используемых чаще всего семьями, составляет 2-3 месяца. Значит, в среднем за год потребление батареек респондентами достигает 11592 шт., то есть в среднем на семью приходится 107, 3 батареек в год.

Большинство семей (66%) выбрасывают (выбрасывали) батарейки в мусорное ведро. В 34% семей сдают батарейки в специально отведенные пункты (приложение 3 диаграмма 2).

26% опрошенных не знают о том, какой вред приносят батарейки окружающей среде, 52% указали, что в батарейках содержатся вредные вещества, такие как ртуть, никель, алкалин. Последнее вещество прозвучало не у одного, а у большинства из респондентов этой группы. 22 % респондентов пояснили, что вредные вещества батареек загрязняют почву, а значит и растения, которые затем едет животные (приложение 3 диаграмма 3).

Большинство анкетируемых 94% согласилось с невозможностью отказаться от использования приборов, работающих от батареек (приложение 3 диаграмма 4).

Вывод: таким образом, можно сделать вывод, что ни одна семья в наше время не может обойтись без батареек, которые используются в самой различной бытовой технике. Батарейки не вечны, поэтому их приходиться заменять и часто. Большинство людей не осознают опасности содержимого батареек, поэтому выбрасывают их просто в свои мусорные ведра, а затем весь мусор отправляется на общественную свалку, что способствует нанесению огромного вреда природе, а значит и самому человеку. Отработанные элементы питания должны выбрасываться только в специальные контейнеры для батареек, устанавливаемые в пунктах приема.

2.2. Эксперимент по выявлению изменений минерального состава почвы в случае попадания в нее веществ из батареек и установление степени влияния этих веществ на всхожесть семян и рост растений

2.2.1. Условия проводимого эксперимента и методики, использованные для него.

Эксперимент проводился в двух повторах с 04.07.2020 г. по 29.07.2020 г. и с 04.09.2020 г. по 29.09.2020 г. в домашних условиях.

За основу эксперимента был использован метод оценки загрязнения почвы — биотестирование [1].

Были использованы методики:

- фенологические наблюдения, измерения роста всходов семян [1,2,7]

- оценка растений по уровню всхожести семян и измерению длины всходов [1,8,15] с целью выявления фитотоксических характеристик почвы;

- химический анализ листьев растений с целью выявления в них вероятности накопления веществ, характерных для того или иного вида содержимого батареек, попавшего в почву, использованную в эксперименте.

Эксперимент проводился:

- первый: в летнее время на балконе при естественном освещении и достаточно теплой температуре;

- второй: осенью, использовался широкий подоконник, температура воздуха была в тех же пределах, что и летом.

Фенологические наблюдения и измерения роста всходов семян производились через 1-3 дня по общепринятым методикам [2,7].

Первый эксперимент был проведен с использованием двух видов растений: кресс-салата и фасоли овощной.

В повторе эксперимента были использованы те же растения и добавлено третье растение лук репчатый (семена) (приложение 4 фото 1)

2.2.2. Постановка и ведение эксперимента

Оборудование: пластиковые ёмкости, линейка см; пульверизатор для полива, почвенный грунт, семена.

Реактивы: внутреннее содержимое батареек после их вскрытия. В ходе эксперимента были использованы два типа батареек: алкалиновые и солевые.

Ход работы:

- батарейки вскрыли (приложение 4 фото 2,3,4,5);

- в пластиковых емкостях приготовили растворы с добавлением содержимого батареек (один раствор «солевой», второй «алкалиновый») (приложение 4 фото 6,7, 8,9);

- взяли семена фасоли овощной (по 2 семени для каждого условия), кресс – салата (по 40 семян для каждого условия), лука репчатого (по 40 семян для каждого условия) (приложение 4 фото 10,11,12);

- в пластиковые ёмкости поместили биогрунт для растений «Богатырь» и добавили в одни емкости содержимое алкалиновых батареек, в другие – солевых (приложение 4 фото 13);

- затем разложили семена по ёмкостям согласно следующим особенностям:

семена каждого растения были помещены в одинаковые условия в следующей последовательности:

а) замоченные в марле семена в воде «алкалиновой», в воде «солевой», в воде без загрязнителей (отстоянной) (приложение 5 фото 14);

б) семена, помещенные в грунт (на глубину, учитывающую размер семени – 1-2 см), при этом грунт «алкалиновый», грунт «солевой» и грунт без загрязнителей (чистая почва) загрязнители на поверхности почвы;

в) третья группа семян – семена в загрязненном грунте и для увлажнения использовалась загрязненная вода;

- увлажнение семян в марле и почве производилось регулярно, при этом использовалась вода с загрязнителями для увлажнения семян группы А и В и без них в почве (в зависимости от закладки) для группы Б (приложение 5 фото 15,16);

- на следующем этапе семена растений, прораставших в марле, были перенесены в почву, загрязненную добавками и их продолжили поливать водой с загрязнителями (приложение 5 фото 17)

В ходе работы велось наблюдение за всходами семян во всех емкостях, результаты сравнивали по появлению всходов и их росту – высоте в надземной части (приложение 6 фото 18, 19)

2.2.3. Сравнение всхожести семян и роста растений в различных условиях загрязнения содержимым батареек

Результаты наблюдений заносились в таблицу 2 «Всхожесть»

 

Всхожесть (итог) с 04.09. по 29.09.

 

Алкалиновые

почва

Алкалиновые

вода

Алкалиновые

почва + вода

Контроль

Солевые почва

Солевые вода

Солевые почва + вода

Кресс-салат

32 из 40

80%

20 из 40

50%

16 из 40

40%

38 из 40

95%

28 из 40

70%

30 из 40

75%

32 из 40

80%

Фасоль овощная

2 из 2

100%

1 из 2

50%

0 из 2

0%

2 из 2

100%

0 из 2

0%

1 из 2

50%

2 из 2

100%

Лук репчатый

0 из 40

0 из 40

0 из 40

0 из 40

0 из 40

0 из 40

0 из 40

Эксперимент с луком имел нулевой процент всхожести. Вероятно, это было связано с некачественностью самих семян.

При использовании алкалиновых батареек в качестве загрязнителей наблюдалась следующая тенденция наибольший процент на итоге всхожести семян соответствовал тем емкостям, где было поверхностное загрязнение почвы (80% для кресс – салата и 100% для фасоли). Наименьший процент всхожести был в случае, когда прорастание происходило в почве загрязненной и с поливом загрязненной воды (40% для кресс – салата и 0% для фасоли). Средняя всхожесть, где почва была чистой, а полив загрязненной водой.

При использовании солевых батареек наблюдалась обратная тенденция: наибольший процент всхожести в миксовом загрязнении (почва+вода) (80% для кресс – салата и 100% для фасоли). Наименьший процент всхожести в поверхностно загрязненной почве (70% для кресс – салата и 0% для фасоли) (приложение 6 фото 20,21,22, 23)

Результаты биотестирования образцов почвы Таблица 3

 

Кресс салат с 04.09. по 20.09.

 

Алкалиновые

почва

Алкалиновые

вода

Алкалиновые

почва + вода

Контроль

Солевые почва

Солевые вода

Солевые почва + вода

4.09.-5.09.

32 из 40

80%

20 из 40

50%

16 из 40

40%

38 из 40

95%

28 из 40

70%

30 из 40

75%

32 из 40

80%

09.09.

Появилось 5 всходов

высотой 0,3-0,4 см

на боковых стенках емкости появился конденсат

Всходы отсутствуют,

на боковых стенках

емкости появился

конденсат

Всходы отсутствуют,

на боковых стенках

емкости появился

конденсат

Все семена

проросли

Всходы отсутствуют,

на боковых стенках

емкости появился

конденсат

Появилось 1 всход

высотой 0,3 см

на боковых стенках емкости появился конденсат

Появилось 7 всходов

высотой 0,3-0,6 см

на боковых стенках емкости появился конденсат

12.09.

Первые всходы подросли 0,5- 0,8 см, появились еще 5 ростков

Появились 5 ростков

0,3-0,4 см

Всходы отсутствуют,

На почве белый налет

Размеры ростков 1-2,8 см, распределены

равномерно по всей

площади емкости, на боковых стенках

емкости появился

конденсат

Появился росток 0,3 см

Ростки подросли 0,6-1,5 см

Появились 5 ростков, размер 0,3 – 1 см

Ростки – 1,2- 1,8см,

Появились еще 8 ростков

14.09

17 ростков, размером от 0,3 до 1,2 см

Еще 4 ростка

4 первых ростка

Размеры ростков 1,4 – 3,2 см

Появились 6 ростков, размер 0,4-0,8 см

Появилось еще 7 ростков

Появились 6 ростков

20.09

32 всхода,

размер 0,4 – 5 см

20 ростков размер от 0,3 до 4,5 см

16 ростков размер от 0,3 до 4,2 см

Размеры ростков от 2,5 до 5,8 см

Всего 28 ростков размер от 1,5 до 4,1 см

Всего 30 ростков размер от 0,8 до 4,8 см

Всего 32 ростка,

Размер от 0,9 до 5,6 см

Вывод: в результате проведенного биотестирования выяснили, что продукты разложения батареек при попадании в почву изменяют её плодородие. Всхожесть семян невысокая при загрязнении содержимым алкалиновых батареек. При этом, чем больше степень загрязнения, тем меньше всхожесть семян. Увеличение размеров ростков также медленное и хуже всего в избытке загрязнителя. В солевых батарейках увеличение % загрязнения , наоборот увеличивает как всхожесть так и рост растений. Вероятно, это связано с тем, что соли (хлорид цинка) в растворенном виде больше усваиваются растением.

На диаграмме 7 приложение 6 показан сравнительный анализ всхожести обеих культур.

2.2.4. Исследование химического состава образцов ростков, полученных в ходе эксперимента

Проанализировав результаты эксперимента, я решила проверить: будет ли отличаться химический состав растений, выросших на почвах с алкалиновыми и солевыми батарейками от контрольного экземпляра. На основании анализа литературных источников я решила проверить наличие хлорид-ионов, ионов-аммония и сульфат-ионов.

Для проведения опытов я взяла проростки фасоли, как наиболее крупные (приложение 8 фото 24). Приготовила экстракты вытяжек 5 образцов:

№1 солевые в воде, № 2 солевые в почве, № 3 алкалиновые в воде, № 5 алкалиновые в почве, № 6 – контрольный, незагрязненный экземпляр (приложение 8 фото 25,26,27).

Проверка образцов на хлорид-ионы, проведенная с использованием нитрата серебра, показала выпадение осадка в 4 образцах, кроме контрольного. Причем в образцах №1 и № 2 осадок был наиболее интенсивен.

Проверка образцов на сульфат-ионы с использованием хлорида бария изменений не показала.

При взаимодействии с гидроксидом калия в 1-2 образцах наблюдалось выпадение осадка, в образцах 3-4 помутнение и выделение бурное газа с характерным (но не ярким запахом). Что свидетельствует от содержании ионов-аммония в образцах 3-4.

Опыты были повторены еще два раза. Результаты отличались лишь по интенсивности выделения газа и выпадения осадка (приложение 8 фото 28,29,30,31,32)

Вывод: таким образом можно говорить о том, что накопление веществ, содержащихся в батарейках в растениях, произрастающих на почвах с выброшенными в них как мусор батарейками, реально происходит.

Заключение

В результате проведенного исследования я доказала, что внутренне содержимое батареек способно изменять химический состав почвы и отрицательно влиять на всхожесть семян и рост растений, на ней произрастающих.

Проанализировав различные источники информации и проведя эксперимент, я сделала следующие выводы:

1.  Электрическая батарейка - очень удобный и нужный источник энергии (особенно в быту). Но даже самая миниатюрная батарейка содержит в своей конструкции целый спектр химических элементов, которые принято называть тяжелыми металлами.  Отработанная батарейка содержит опасные вещества, такие как: олово, ртуть, цинк, никель, свинец и др. Всего одна выброшенная батарейка загрязняет как минимум 20 квадратных метров земли. Поэтому такие элементы питания нуждаются в специальной утилизации.

2. Результаты анкетирования показали, что ни одна семья не обходится без использования батареек в качестве источника питания для электроники и мелкой техники. В среднем на семью приходится 107,3 батареек в год. Большинство опрошенных выбрасывают батарейки в мусорное ведро 66 %.При этом лишь 26% респондентов не знают о вреде, который могут приносить вещества из батареек, попавшие в почву.

3. Всхожесть семян в воде и почве, загрязненной содержимым использованных батареек, очень сильно отличается от контрольного образца. Особое влияние оказывают алкалиновые батарейки. Высота растений в загрязненных образцах также меньше, чем в контрольных вариантах. Также было установлено, что степень влияния загрязненных веществ на рост и развитие растений зависит от того, в каком виде находятся загрязняющие элементы (растворенном или изначально сухом) и на какой глубине они находятся (на поверхности или глубже).

4. Растения, получая почвенное питание накапливают не только нужные вещества, но и те, содержание которых не желательно, так как при поедании этих растений животными эти вещества попадают в организм последних, что может сказаться на состоянии их здоровья.

Гипотеза была подтверждена: продуктыразложения батареек в почве способны оказать негативное воздействие на всхожесть семян и рост растений, выращиваемых в такой почве: всхожесть и рост возможны, но при этом они не соответствуют норме.

Опасность батареек очевидна: опасны вещества, образующиеся при разложении батареек, к тому же они могут протечь или взорваться.

Поэтому основной мерой по предотвращения экологической проблемы, которую создают батарейки, по-моему, является их правильная утилизация. А для этого необходим отдельный сбор батареек в специально отведенных местах.

В ходе работы я провела поиск информации на сайтах интернета о наличии пунктах переработки и пунктах приема батареек в Ярославской области и узнала, что в октябре 2019 года в Ярославле был запущен самый новый комплекс по переработке батареек. Новый комплекс запущен на полную мощность.

- Здесь стоит скоростная дробилка, которая измельчает батарейки. Транспортер, который передает уже дробленые батарейки в вибросито, из вибросита мы получаем две фракции, - поясняет управляющий партнер экологической компании Александр Климов.

Сначала механическая, затем химическая обработка. 2 тысячи тонн батареек в год — такова производственная мощность нового комплекса [17].

Так же я установила, что по всей Ярославской области открыты пункты приема батареек и поставлены экобоксы (специальные контейнеры для приема батареек) [17]. Только в Ярославле мест приема общедоступных 15, это не считая экобоксы и прием в школах. Приятно удивило, что в Рыбинском районе во всех поселениях есть такие пункты, а всего их 20. В Рыбинске основных пунктов 5 (приложение 9 табл. 4). Экобоксы ставятся повсеместно в том числе и в школах (приложение 10 фото 33,34,35,36).

Огромную роль, по-моему, в решении этой экологической проблемы является организация акций и информирование населения. Ежегодно такая акция, инициированная Центром детского туризма и краеведения города Рыбинска, проводится в школах города, где установлены экобоксы. В акции «Батарейки, сдавайтесь» участвуем и мы – учащиеся школы 24 (приложение 11 фото 37,38,39,40).

Правильный сбор, правильное хранение (например в пластиковых бутылках, срок переработки которых в почве 100-200 лет), правильная утилизация батареек – это залог здоровья всех людей.

Я надеюсь, что и мои беседы, проведенные в младших классах (запланировала и в среднем звене), показывающие конкретные доказательные примеры, помогут решению проблемы сбора и утилизации таких опасных бытовых отходов, как батарейки.

Список литературы

1. Ашихмина, Т.Я. Школьный экологический мониторинг –М.: АО МДС, 2000. – 380 с.

2. Бейдеман И.Н. Методика изучения фенологии растений и растительных сообществ. Новосибирск: Наука, 1974. 154 с.

3. Буторина М.В., Дроздова Л.Ф., Иванов Н.И. Инженерная экология и экологический менеджмент: Учебник. - М.: Логос, 2004. - 520с.: ил.

4. Величковский, Б. Т., Кирпичёв, В. И., Суравегина, И. Т. Здоровье человека и окружающая среда [Текст]: учебное пособие. – М.: «Новая школа», 1997.

5. Вред батареек для окружающей среды и человека. [Электронный ресурс]. URL: https://batareykaa.ru/vred-batareek-dlya-okruzhayushhej-sredy-i-cheloveka/ (дата обращения 16.08.2020, 15.11.2020, 11.01.2021).

6. В чем заключается вред батареек для окружающей среды? [Электронный ресурс]. URL: http://www.kudagradusnik.ru/ (дата обращения 16.10.2020, 11.01.2021). 

7. Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест. Методические указания МУ 2.1.7.730-99. Минздрав России. Москва-1999.

8. ГОСТ 17.4.1.02-83. Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения: Госстандарт. М., 1983 г.

9. Duracell. [Электронный ресурс]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Duracell /(дата обращения 16.08.2020, 15.11.2020).

10. История батарейки Автор: Становой Сергей. 09.01.2011. [Электронный ресурс]. URL: http://scsiexplorer.com.ua/ (дата обращения 16.08.2020).

11. История создания и развития батарейки. [Электронный ресурс]. URL: https://proakkym.ru/batarejka/istorija / (дата обращения 16.08.2020, 15.11.2020).

12. Классификация, типы и размеры батареек. [Электронный ресурс]. URL: http://fb.ru/ (дата обращения 16.08.2020).

13. Кто заложил основу создания элементов питания. Кто изобрел батарейку? Правила использования и утилизации. [Электронный ресурс]. URL: https://dprvrn.ru/kto-zalozhil-osnovu-sozdaniya-elementov-pitaniya-kto-izobrel-batareiku/ (дата обращения 16.08.2020, 15.11.2020).

14. Кто придумал Батарейку - Когда Изобрели? [Электронный ресурс]. URL: http://altpp.ru/izobretenie-izmenivshie-istoriyu-chelovechestva/batarejka (дата обращения 16.08.2020).

15. Методы оценки степени загрязнения почв [Электронный ресурс]. URL: http://ecology-of.ru/ (дата обращения 26.08.2020).

16. Что происходит с выброшенной на природу батарейкой. Автор: Ася Малютина. 06 июля 2015. [Электронный ресурс]. URL: http://recyclemag.ru (дата обращения 16.08.2020, 15.11.2020, 11.01.2021).

17. Ярославль запустил новый комплекс [Электронный ресурс]. URL: https://1yar.tv/article/v-yaroslavle-zapustili-vtoroy-v-strane-kompleks-po-pererabotke-batareek/ (15.11.2020).

Приложение 1

Рисунок 1. Эксперименты Гальвани с лягушкой. Гравюра 1793г.

Рисунок 2. Александро Вольта «вольтов столб»

Рисунок 3. Первые батарейки

Рисунок 4. Строение марганцево-цинковой батарейки

Приложение 2.

Анкета

1. Укажи количество приборов, которое использует твоя семья, сколько батареек требует 1 прибор.

№ п/п

Название приборов

Кол-во приборов

Кол-во батареек на 1 прибор

1.

Пульты:

   

- теле

   

- видео

   

- кондиционер

   

- ……..

   

2.

Фонарик

   

3.

Фотоаппарат

   

4.

Часы

   

- настенные

   

- будильник

   

- ……..

   

5.

Игрушки

   

6.

Другие приборы

   

7.

- ……..

   

2. Куда утилизируются в Вашей семье батарейки?

3. Какой вред окружающей среде наносят батарейки?

4. Сможет ли твоя семья не использовать приборы, работающие от батареек?

Приложение 3

Диаграмма 1

Диаграмма 2

Диаграмма 3

Диаграмма 4

Приложение 4.

04.09.2020. Подготовка оборудования

Фото 1. Начало работы

04.09.2020. Вскрытие батареек

Фото 2,3. Вскрытие батареек

Фото 4,5. «Участницы эксперимента: солевые и алкалиновые батарейки

04.09.2020. Добавление содержимого батареек в воду для замачивания и полива.

Фото 6. Вода с солевыми батарейками Фото 7. Вода с алкалиновыми батарейками

Фото 8. Контрольная вода – без загрязнителей Фото 9.

04.09.2020. Подготовка семян к замачиванию

Фото 10. Фасоль овощная Фото 11. Кресс-салат

Фото 12. Лук репчатый

Фото 13. Добавление в почву содержимого батареек

Приложение 5.

04.09.2020. Замачивание семян

Фото 14. Семена в марле

Фото 15, 16. Всхожесть кресс - салата

Фото 17. Семена в грунте

Приложение 6.

Прорастание семян и рост проростков

Фото 18. Фото 19

Фото 20 Кресс –салат Фото 21 Кресс- салат

Фото 22 Фасоль Фото 23 Фасоль Контроль

Приложение 7

Диаграмма 5. Всхожесть в различных условиях

Приложение 8

Фото 24. Фасоль Фото 25. Испытуемые экземпляры

Фото 26. Приготовление вытяжки Фото 27. Экстраты

Фото 28. Обнаружение хлорид-ионов Фото 29. Обнаружение хлорид-ионов

Фото 30. Обнаружение сульфат -ионов Фото 31-32. Обнаружение ионов аммония

Приложение 9

Перечень первичных пунктов приема от населения отработанных компактных источников питания (батареек) на территории Ярославской области.

Табл. 4

Наименование муниципального района

 

Пункты приема отработанных компактных источников питания

Специализированные контейнеры для сбора отработанных компактных источников питания

Адрес

График работы

Адрес

График работы

ГО г. Рыбинск

Центр детского и юношеского туризма и экскурсий им. Е.П. Благурова, Ярославская обл., г. Рыбинск, ул. Чкалова, д. 25

пн-пт: 8:00-17:00, вс: 10:00-15:00, сб: выходной

Ярославская обл., г. Рыбинск, ул. Луговая, д. 7

круглосуточно

СОШ №6 им. Л.И. Ошанина, Ярославская обл., г. Рыбинск, ул. Ошанина, д. 14

пн-пт: 8:00-17:00, сб-вс: выходной

Ярославская обл., г. Рыбинск, ул. Черепанова, д. 4

круглосуточно

ТЦ «Космос», Ярославская обл., г. Рыбинск, ул. Максима Горького,б д. 10 (ГК «Мегаполисресурс»)

ежедневно: 10:00-20:00

 

Приложение 10

Фото 33, 34. Места сдачи батареек в Рыбинске

Фото 35, 36. Экобоксы в магазинах, школах

Приложение 1

Сбор батареек в СОШ № 24 имени Бориса Рукавицына

Фото 37 Фото 38

Фото 39 Фото 40

Просмотров работы: 30