XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Осторожно, батарейки!

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Давыдов А.А. 1

---

1МБОУ Барвхинская СОШ

Мазеева О.С. 1

---

1МБОУ Барвихинская СОШ

Работа в формате PDF

2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Сегодня представить свою жизнь без электрических устройств очень сложно. Причем, речь идет даже не о крупной бытовой технике, а о малогабаритных приборах, делающих быт значительно комфортнее. Настенные часы, дистанционные пульты, фотоаппараты, фонарики, детские игрушки и многие другие мелкие устройства, к которым мы так привыкли, работают от портативного элемента питания. Чтобы обеспечить их стабильную работу, необходимо просто купить батарейки.

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.

Проблемой данного исследования является то, что 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.

Кроме того, проблема обусловлена недостаточным информированием населения о действиях по сбору и утилизации отработанных батареек.

Объектом исследования выступают батарейки.

Предмет исследования: процесс утилизации батареек.

Цель работы: изучение влияния батареек на окружающую среду и на здоровье человека.

Задачи исследования:

изучить литературу, информацию о батарейках, о вреде использованных батареек и процессе их утилизации;

провести анкетирование среди школьников;

провести опыты;

познакомить одноклассников с результатами моего исследования;

выяснить местонахождение ближайших пунктов приёма батареек для утилизации;

организовать акцию по сбору использованных батареек.

Гипотеза: батарейки являются источником загрязнения окружающей среды и наносит вред здоровью человека.

Методы исследования:

сбор информации;

изучение и анализ литературы по теме;

наблюдение, анкетирование, опыты;

анализ полученных результатов.

Глава I. Что такое батарейка?

История создания батарейки

Каждый человек хотя бы раз в жизни сталкивался с вопросом замены батарейки. Часы, калькулятор, фотоаппарат, фонарик, радио, детские игрушки и многое другое работает от батареек, и это очень удобно. Иначе пришлось бы включать их в розетку, путаться в длинных проводах. Батарейки компактны и универсальны. Они дают игрушкам и другим полезным вещам независимость и самостоятельность, и это так приятно! Батарейка дает электрический ток: крутятся колеса у машинки, ходят часы, играет радио, светит фонарик. В наше время батарейки являются самыми распространенными источниками питания для электроники и мелкой техники. Но откуда берется в этих маленьких трубочках электрический ток?

Первую батарейку сделали в Италии в 1800 г. Ее изобретателем считается известный физик Алессандро Вольта (1745-1827). В основе первой батарейки лежит устройство: в соляной раствор, который является электролитом, поместили две пластины, сделанных из разных металлов: меди и цинка, а между ними кожаную прокладку, пропитанную лимонным соком. За счет различной природы этих материалов, при их погружении в электролит возникает напряжение, и получается электрический ток. Именем этого ученого назвали единицу измерения электрического тока – вольт.¹

Современные батарейки внешне имеют мало общего с устройством, созданным Алессандро Вольтом, но принцип работы остался тот же.

Внутри современной батарейки - два цилиндра, вставленные один в другой - положительный (анод) и отрицательный (катод). Между ними специальный раствор или паста (электролит), который хорошо проводит электрический ток. От одного цилиндра к другому и течет электрический ток. Например, от одного цилиндра по проводу ток идёт в моторчик машинки, крутит колёса, и дальше по проводу подходит к другому цилиндру. ²

Батарейки довольно сложно устроены. Это высокотехнологичные элементы, в которых в результате химических реакций выделяется электрическая энергия. Классификация батареек осуществляется в зависимости от материалов, из которых изготовлены их активные компоненты. Самое сложное в создании батареек - это подобрать материал для цилиндров и раствора между ними. Обычно это редкие тяжелые металлы: кадмий, свинец, литий, ртуть.

Существует пять видов современных источников питания: солевые, щелочные, ртутные, серебряные и литиевые.

Батарейки бывают разной формы и размеров: большие и маленькие, круглые и квадратные.

Различные устройства работают с различным напряжением, поэтому и у батареек оно должно быть разным. Напряжение разных типов батареек зависит от используемого электролита. Например – 1,5V,3V.³

Так же существуют аккумуляторы. Они внешне очень похожи на обычные батарейки, однако аккумуляторы можно перезаряжать, а батарейку нет.

Срок работы каждой батарейки не долговечен: когда внутри нее испортятся оба цилиндра и раствор между ними, она перестанет вырабатываться электрический ток.

Что внутри у батарейки?

Существует 5 самых распространенных типов круглых (цилиндрических) батареек: солевые, щелочные, литиевые, серебряные и воздушно-цинковые. Буква R в их обозначении означает круглую форму (от английского round).

Солевые батарейки (R). Они обеспечивают напряжение 1,5 вольта, имеют небольшую емкость, высокий саморазряд и низкий срок хранения (до 2-х лет). При низких температурах они неработоспособны. Солевые батарейки самые дешевые.

Щелочные батарейки (LR). Они имеют напряжение 1,5 вольта, увеличенную емкость, низкий саморазряд и большой срок хранения до 10 лет. Они сохраняют работоспособность при низких температурах до -20 градусов. Эти источники тока недороги, в обиходе их еще называют алкалиновыми.

Литиевые батарейки (CR). Они имеют напряжение 3 вольта, большую емкость, малый саморазряд и большой срок хранения до 10-12 лет. Они сохраняют работоспособность при низких температурах до -40 градусов. Эти источники довольно дороги.

Серебряные батарейки (SR). Они имеют напряжение 1,55 вольта, высокую емкость, малый саморазряд и длительный срок хранения до 10 лет. Они сохраняют работоспособность при низких температурах до -30 градусов. Как правило, применяются в часах. В обиходе их также называют серебряно-цинковыми.

Воздушно-цинковые элементы (PR). Эти источники тока являются самыми чистыми с точки зрения экологии, благодаря чему широко используются в специальных медицинских устройствах, но имеют самый малый срок эксплуатации (несколько недель после вскрытия упаковки). Они имеют среднюю стоимость, имеют напряжение 1,2-1,4 вольта и очень высокую емкость (больше, чем у литий-ионных элементов в 2-3 раза), сохраняют работоспособность при температурах от -20 до +35 градусов. При хранении такие элементы нужно герметизировать для предотвращения саморазряда. ⁴При соблюдении правильных условий хранения (обеспечение герметичности) они имеют низкий саморазряд и могут храниться несколько лет.

Большую популярность, благодаря высокой емкости и удобству, применения завоевали цилиндрические батарейки. Рассмотрим самые популярные из них, имеющиеся в продаже.

Осторожно, батарейки!

Год от года во всем мире растет число случаев проглатывания батареек детьми. Прежде всего, это касается элементов питания кнопочного типа. Растет и частота тяжелых (вплоть до летальных) последствий, вызываемых пребыванием батарейки в желудочно- кишечном тракте, которая за последние три года увеличилась в 7,5 раз. Это связано прежде всего с ростом частоты использования литиевых батарей, которые вызывают более тяжелые повреждения, нежели распространённые ранее никель- кадмиевые. Наиболее тяжелые повреждения развиваются в результате проглатывания литиевых элементов питания диаметром 20 мм (CR2032, CR2025 и CR2016).⁵

Буквально каждую неделю производители предлагают новый недорогой светящийся предмет, призывая родителей порадовать детей новой игрушкой. В результате, в домах скапливается множество потенциально опасных предметов, и, дети с наибольшей частотой контактируют с батарейками. По статистике риск проглатывания батарей увеличивается у детей от года до четырех лет, после пятилетнего возраста частота таких случаев заметно снижается. Чаще проглатывают батарейки мальчики. В связи с прогрессирующим уменьшением размеров элементов питания, нередко стали встречаться случаи вдыхания батареек, попадания их в нос и слуховые проходы.

Что же происходит после проглатывания батарейки?

После попадания во влажную среду пищевода происходит короткое замыкание между полюсами батарейки, в итоге которого - электрический ожог не только слизистой оболочки, но и более глубоких слоев. Чаще батарейка довольно быстро проходит через пищевод. Если же по причине больших размеров или наличия особенностей строения пищевода она там задерживается, то, уже через 2-2,5 часа развивается ожог слизистой, в результате утечки электролита. Степень химического повреждения пищевода не зависит от того заряжена батарейка или разряжена.

Если батарейка попадает в кислую среду полости желудка, практически неизбежна ее разгерметизация, в результате разрушения корпуса ее содержимое контактирует со слизистой, начинается химическая реакция, расплавляющая ткани, вплоть до полного разрушения и образования глубоких язв в результате химического ожога.

Помимо этого происходит всасывание в общий кровоток токсичных компонентов электролита батарейки.

Как понять, что ребенок проглотил батарейку?

Рвота

Кашель

Снижение аппетита

Слюнотечение

Возможно полное отсутствие симптомов в первые часы.⁶

Что делать, если ребенок проглотил батарейку?

В случае проглатывания батарейки необходимо немедленно обратиться в скорую неотложную помощь. Промедление недопустимо, разгерметизация батарейки может произойти уже через 2,5 часа.

Не поите и не кормите ребенка до того, как его осмотрит врач, это может усугубить тяжесть повреждений.

Если у вас есть упаковка от батареи или непосредственно само устройство, содержащее батареи возьмите его с собой, это поможет врачу идентифицировать тип батареи и ее химический состав, от чего будет зависеть тактика его дальнейших действий.

Профилактика проглатывания батареек.

Храните новые батарейки в недоступном для детей месте. Исключите возможность контакта ребенка с батарейками из уже вскрытой упаковки

Храните использованные батарейки, подготовленные к утилизации в недоступном для детей месте.

Убедитесь, что батарейный отсек любого бытового устройства надежно закрыт и прочно зафиксирован и устойчив к возможным попыткам ребенка его вскрыть и / или изделие хранится в недоступном для детей месте.

Игрушки и другие предметы, находящиеся в зоне доступа ребенка должны быть снабжены отсеком для батареек, крышка которого фиксируется с помощью металлических винтиков.

Приобретайте батарейки только проверенных производителей, следите за сроком годности батарей.

Батарейки – убийцы планеты

Состав элементов питания может различаться – зависит от типа. Чтобы определиться с наиболее неопасными вариантами, стоит разобрать степень влияния каждой разновидности на экологию.

Солевая. Самый дешевый вариант, где в качестве электролита выступает раствор хлорида аммония. В составе вредные вещества используются по минимуму, поэтому последствия для природы тоже не столь значительны. ⁷

Однако в любом случае при разложении в почве возникают химические реакции, что по итогу вредит природе.

Щелочная. Наиболее распространенный элемент питания. При изготовлении электродов используется двуокись марганца и цинка. Два этих вещества считаются опасными, в особенности это относится к цинку. ⁸

При попадании в землю тяжелый металл поражает живые организмы, что делает почву бесплодной. Грунтовые воды же попросту отравляются им.

Литиевая. Литиевые элементы питания состоят из литиевого катода и характеризуются относительной безопасностью для природы. Но при этом при коррозии и разгерметизации может произойти взрыв и пожар, в результате которого так же пострадает окружающая среда. ⁹В тоже время, недопустимо их утилизировать путем выбрасывания в мусорное ведро, так как при взаимодействии с другими тяжелыми металлами возможно возникновения химически опасных реакций.

Вывод: поработав с литературой, мы узнали, что существует 5 самых распространенных типов круглых (цилиндрических) батареек: солевые, щелочные, литиевые, серебряные и воздушно-цинковые. Буква R в их обозначении означает круглую форму (от английского round).

Буквально каждую неделю производители предлагают новый недорогой светящийся предмет, призывая родителей порадовать детей новой игрушкой. В результате, в домах скапливается множество потенциально опасных предметов, и, дети с наибольшей частотой контактируют с батарейками. По статистике риск проглатывания батарей увеличивается у детей от года до четырех лет, после пятилетнего возраста частота таких случаев заметно снижается.

Во второй главе мы наглядно покажем, что же происходит с организмом человека при проглатывании батарейки.

Глава II. Экспериментальная часть

2.1. Анкетирование

На первом этапе моего исследования стало анкетирование среди школьников 4 классов.

Цель: выяснить уровень знаний среди учащихся о вреде использованных батареек на окружающую среду и здоровье человека. И о пунктах приема батареек на утилизацию.

В анкетировании приняло участие 26 школьников и 26 взрослых.

100% – опрошенных респондентов пользуются дома батарейками График 1.

10% хранят батарейки дома, 90% выбрасывают их вместе с остальным мусором График 2.

При этом 80% знают о вреде батареек График 3, но почему же тогда выбрасывают их вместе с мусором?

75% просто не знают где есть пункт утилизации, 10% даже не задумывались над этим вопросом, а 15% не имею возможности отвести в пункт сбора батареек по тем или иным причинам График 4.

Вывод: по результатам анкетирования, мы сделали следующие выводы, что батарейки необходимы в нашей в повседневной жизни, так как во всех семьях пользуются батарейками. Учащиеся знают о вреде использованных батареек и что их нельзя выбрасывать в мусорное ведро, а нужно сдавать в специальные пункты приёма. При этом не все знают, где находятся эти пункты приёма батареек в нашем городе. И данная проблема важна для каждого.

На уроке окружающего мира я выступил с презентацией о вреде батареек и донес до одноклассников, чтобы ни в коем случае ни они, ни члены их семей не выбрасывали батарейки в мусор.

2.2. Акция «Батарейки, сдавайтесь!»

На втором этапе вместе с мамой организовали и провели экологическую акцию по сбору использованных батареек.

Цель: привлечь внимания родителей и учащихся к проблеме раздельного сбора отходов и повысить у них сознательность и экологическую культуру.

Родители и учащиеся нашей школы очень активно приняли участие в акции, так как многие семьи собирали батарейки и не знали, куда их сдать.

Вывод: акция по сбору отработанных батареекдолжна организовываться в нашей школеежегодно. И стать самой масштабной акцией на территории России среди учащихся школ.

2.3. Влияние батарейки на организм человека

Мы с мамой провели эксперимент с куриной грудкой и батарейкой, чтобы показать, что будет, если проглотить батарейку.

Опытный образец Рис. 1

Через 10мин. Видна реакция. Куриная грудка по краю батарейки окрасилась, образовалась небольшая эрозия. Рис.2

Через 30 мин. Видно углубление эрозии и более сильное окрашивание краёв.

Через 1 час. Края еще ярче окрасились в темный цвет. Эрозия углубилась.

Через 2 часа. Края углубившейся эрозии стали ещё более тёмными.

Через 3 часа. Края эрозии стали окрашены на всю глубину. Глубина эрозии 3 мм.

Вывод: при проглатывании батарейки, язва желудка случиться очень быстро. Оказывать медицинскую помощь нужно срочно.

Влияние батарейки на окружающую среду

Исследуем батарейку во взаимодействии с чистой водой

День первый

День второй. Пузырьки кислорода осели на батарейке

День третий. На батарейке появилась ржавчина. В стакане выпал осадок

День четвертый. Ржавчина на батарейке разрастается. Количество осадка стакане увеличивается

День пятый. Много осадка в стакане, вода помутнела, пожелтела. Количество ржавчины увеличилось.

Вывод: выпавший осадок, это металлы, которые содержатся на поверхности батарейки и внутри ее. Уже через пять дней видно, как их много. Что говорить о большем количестве времени и о том, как много вредных веществ попадет в землю и грунтовые воды из батареек, если их выбрасывать вместе с обычным мусором. А ведь это тяжёлые металлы, такие как цинк, марганец, ртуть. На долю батареек приходится почти 50% токсичных отходов. Одна батарейка способна загрязнить 20квадратных метров земли или 400 литров воды. А это территория обитания двух кротов, одного ежика и нескольких тысяч дождевых червей. Все они погибнут от токсичных веществ батарейки. Загрязненная тяжёлыми металлами вода будет течь в наших кранах.

Вызывая необратимые процессы в организме и хронические заболевания, такие как заболевания почек, органов зрения, дыхания, слуха. Необходимо сдавать батарейки в специализированные пункты сбора или выбрасывать их в специализированные баки.

Пункты сборы использованных батареек

Ниже приведены адреса и телефоны организаций, куда можно сдать химические источники питания на утилизацию. Таблица 1.

Пункты приема использованных батареек г. Одинцово

Вывод: проведя анкетирование, мы увидели, что многие из опрашиваемых не знают о вреде батареек, не знают куда сдавать использованные батарейки, для этого мы представили им полный список пунктов, куда можно сдать использованные батарейки. Так же мы с помощью опытов показали какой вред наносят батарейки нам и нашему организму.

Вызывая необратимые процессы в организме и хронические заболевания, такие как заболевания почек, органов зрения, дыхания, слуха. Необходимо сдавать батарейки в специализированные пункты сбора или выбрасывать их в специализированные баки.

Заключение

Поработав с литературой, мы узнали, что существует 5 самых распространенных типов круглых (цилиндрических) батареек: солевые, щелочные, литиевые, серебряные и воздушно-цинковые. Буква R в их обозначении означает круглую форму (от английского round).

По результатам анкетирования, мы сделали следующие выводы, что батарейки необходимы в нашей в повседневной жизни, так как во всех семьях пользуются батарейками. Учащиеся знают о вреде использованных батареек и что их нельзя выбрасывать в мусорное ведро, а нужно сдавать в специальные пункты приёма. При этом не все знают, где находятся эти пункты приёма батареек в нашем городе. И данная проблема важна для каждого.

Мы с мамой провели эксперимент с куриной грудкой и батарейкой. Мы увидели, что при проглатывании батарейки, язва желудка случиться очень быстро. Оказывать медицинскую помощь нужно срочно.

Так же проведя эксперимент с водой и батарейкой, мы наблюдали какой осадок выпал всего на пятый день. Выпавший осадок, это металлы, которые содержатся на поверхности батарейки и внутри ее. Уже через пять дней видно, как их много. Что говорить о большем количестве времени и о том, как много вредных веществ попадет в землю и грунтовые воды из батареек, если их выбрасывать вместе с обычным мусором. А ведь это тяжёлые металлы, такие как цинк, марганец, ртуть. На долю батареек приходится почти 50% токсичных отходов. Одна батарейка способна загрязнить 20квадратных метров земли или 400 литров воды. А это территория обитания двух кротов, одного ежика и нескольких тысяч дождевых червей. Все они погибнут от токсичных веществ батарейки. Загрязненная тяжёлыми металлами вода будет течь в наших кранах.

На уроке окружающего мира я выступил с презентацией о вреде батареек и донес до одноклассников, чтобы ни в коем случае ни они, ни члены их семей не выбрасывали батарейки в мусор.

Так же мы подготовили для одноклассников список ближайших пунктов приёма для утилизации использованных батареек.

Для тех, у кого нет возможности отвести батарейки в пункт приёма для утилизации, мы организовали пункт приёма батареек в классе.

Родители и учащиеся нашей школы очень активно приняли участие в акции, так как многие семьи собирали батарейки и не знали, куда их сдать.

Акция по сбору отработанных батареекдолжна организовываться в нашей школеежегодно. И стать самой масштабной акцией на территории России среди учащихся школ.

Для привлечения внимания к данной теме была проведена следующая работа:

Выступление на классных часах в начальной классах;

Подготовлен буклет, которую мы разместили в помещениях школы (Рисунок 12);

Проведена акция «Батарейки, сдавайтесь!»;

Таким образом, задачи исследовательской работы решены, цель достигнута, гипотеза полностью доказана.

Наша акция не заканчивается! Мы продолжаем её и приглашаем всех принимать в ней участие. Работа над исследованием дала мне возможность почувствовать собственную причастность к конкретному делу, я понял, что многое зависит от активности и гражданской позиции каждого человека, что каждый из нас может принести пользу, что мои одноклассники поняли важность проблемы.

Список литературы

Акленова М.Д. «Энциклопедия для детей том 14 », М6Аванта+, 2001г

Володин В.А. «Энциклопедия для детей том 17», М6Аванта+, 2000г

Вронский В.А Экология и окружающая среда. Словарь-справочник.- Издательский центр "МарТ", 2008, 432 с.

Зубков Б.В. Энциклопедический словарь юного техника. М.: Педагогика, 1988 г. – 98 с.

Колотилина Л.Н., , КольовскаА. Смирнова Е. , Чумакова И.А. Внимание, батарейки! Методическое пособие для занятий с детьми.М : ГПБУ «Мосприрода», 2015, 40 с.

Интернет-ресурсы:

Вольта А. Об электричестве, возбуждаемом простым соприкосновением различных проводящих веществ. – В кн.: Классики физической науки. М., 1989 (Электронный справочник http://www.students.by)

https://batareykaa.ru/istorija-batarejki/, 20.01.2021 г.

http://cgon.rospotrebnadzor.ru/content/62/1051/, 13.02.2021г.

Приложение

Анкета «Осторожно, батарейки!»

1. Есть ли у вас дома батарейки? Да Нет

2. Что вы делаете с использованными батарейками?

А. Храню дома Б. Выкидываю В. Сдаю в пункт утилизации

3. Знаете ли Вы, что батарейки могут нанести вред? Да Нет

4. Почему Вы не сдавали батарейки в пункт утилизации?

А. Никогда не задумывался над этим вопросом

Б. Не знаю, где находиться пункт утилизации

В. Нет возможности сдавать батарейки в пункт утилизации

График 1

График 2

График 3

График 4

Рис. 1 Рис. 2

Рис. 3 Рис. 4

Рис. 5 Рис. 6

Рис. 7 Рис. 8

Рис. 9 Рис. 10

Рис. 11

Рисунок 12