II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ИССЛЕДОВАНИЕ ПАЛЬЧИКОВОЙ БАТАРЕЙКИ
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
В наши дни широкое распространение получили пальчиковые батарейки. В нашем классе 27 человек. У каждого нашлись предметы и игрушки, работающие на батарейках. Ведь это так удобно. Не надо путаться в проводах. Батарейки стали неотъемлемой частью нашей жизни.
Однажды я прочитал о том, что пальчиковая батарейка, выброшенная на свалку, приносит вред окружающей среде. А ведь она так необходима в нашей жизни!
Актуальность данного исследования обусловлена повышенным вниманием влияния человека на окружающую среду.
Объектом исследования выступает пальчиковая батарейка.
Гипотеза: Действительно ли пальчиковая батарейка приносит вред?
Перед собой я поставил цель: изучить влияние пальчиковой батарейки на окружающую среду. Данная цель определила и задачи.
Задачи исследования:
1.Изучить литературу и материалы интернет ресурсов по теме исследовательской работы.
2.Систематизировать полученные материалы.
3.Провести опыты с батарейкой с целью проверки гипотезы.
4. Провести социологический опрос среди родителей и учащихся.
5.Проведение разъяснительной работы среди учеников нашей школы. Выступление с проблемой на классных часах.
6.Сбор использованных батареек с целью правильной утилизации.
Основная часть
Первую батарейку изобрел итальянский ученый граф Алессандро Вольта в 1800 году. Он поочередно уложил в столбик серебряные и цинковые кружки, изолированные фетровыми прокладками, элемент так и называется: вольтов столб. С тех пор экспериментаторы получили в свое распоряжение источник электрического тока, тогда как до этого изобретения им приходилось пользоваться лишь статическим электричеством, действующим всего в течение нескольких секунд за один опыт. Единице измерения тока тоже присвоили имя Вольта – вольт.
Электрические батарейки - очень полезная вещь. Многие игрушки работают от батареек, и это очень удобно. А то пришлось бы включать их в розетку, путаться в длинных проводах. К тому же электрический ток из сети не подходит для игрушек, понадобилась бы ещё специальная коробочка для его исправления. Батарейки дают игрушкам и другим полезным вещам независимость и самостоятельность, и это так приятно! Батарейка делает электрический ток: крутятся колёса у машинки, ходят часы, играет магнитофон. Батарейка "садится". Что значит "садится"? Такое слово используют, чтобы показать, что батарейка расходует свою энергию. Так человек, когда начинает уставать, стремится куда-нибудь присесть. Когда всю энергию батарейка истратит, то перестанет работать. Что же в ней происходит? Я расскажу про пальчиковую батарейку. Её так назвали, потому что она похожа на пальчик. Внутри у неё - два цилиндрика, вставленные один в другой. Между цилиндриками - специальный раствор или паста. От одного цилиндрика к другому и течёт электрический ток. Например, от одного цилиндрика по проводу ток идёт в моторчик машинки, крутит колёса, и дальше по проводу подходит к другому цилиндрику. Электрический ток в проводах - это движение электронов, а в растворе между цилиндриками - это движение ионов. Всё самое интересное происходит на этих цилиндриках, где движение электронов превращается в движение ионов. Цилиндрики сделаны из разных веществ. Один из них сделан из металла. Например, цинка. В металле много свободных электронов. Это значит, что атомы металла превратились в ионы. Ионы в несколько тысяч раз тяжелее электронов, их трудно сдвинуть с места, и в электрическом токе в самом металле они не участвуют. Ток по металлам переносится электронами. А в батарейке этот металл одним боком мокнет в растворе. В результате часть ионов из металла попадает в раствор. И в металле остаются "лишние" свободные электроны. Общий заряд электронов становится больше, чем у ионов. Такой беспорядок в природе долго существовать не может. Электроны отправляются на поиски положительных ионов. Но через раствор они пройти не могут, у них один путь - через провода, через моторчик, покрутив колёса, электроны попадают на другой цилиндрик батарейки. А второй цилиндрик батарейки сделан из другого вещества. Это такое вещество (например, соединение марганца с кислородом), которое охотно выхватывает ионы из раствора, и с помощью электронов, пришедших по проводам, образует с ними какое-то новое вещество, соединяя электроны с ионами и со своими атомами.
Вот так и поддерживается электрический ток. Один цилиндрик батарейки отдаёт положительные ионы в раствор, а электроны в провода, а другой хватает ионы из раствора, а электроны из проводов и соединяет их в новое вещество. И по мере работы батарейки портятся оба цилиндрика и раствор между ними. Самое сложное в создании батареек - это подобрать материал для цилиндриков и раствора между ними. Обычно это редкие металлы. Поэтому во многих странах "севшие" батарейки не выкидывают в общий мусор, а собирают и на специальных заводах восстанавливают материалы, из которых они были сделаны, чтобы использовать их ещё раз.
Устройство элемента питания.
Маленькая батарейка - большие проблемы
(О вреде использованных батареек, или почему батарейки нельзя выбрасывать в урны).
Я узнал, что одна пальчиковая батарейка, выброшенная в мусорное ведро, загрязняет тяжёлыми металлами около 20 квадратных метров земли, а в лесной зоне это территория обитания двух деревьев, двух кротов, одного ёжика и нескольких тысяч дождевых червей! В батарейках содержится множество различных металлов — ртуть, никель, кадмий, свинец, литий, марганец и цинк, которые имеют свойство накапливаться в живых организмах, в том числе и в организме человека, и наносить существенный вред здоровью.
Чем опасны тяжелые металлы, находящиеся в батарейках?
Свинец. Накапливается в основном в почках. Вызывает также заболевания мозга, нервные расстройства.
Кадмий. Накапливается в печени, почках, костях и щитовидной железе. Является канцерогеном, то есть провоцирует рак.
Ртуть. Влияет на мозг, нервную систему, почки и печень. Вызывает нервные расстройства, ухудшение зрения, слуха, нарушения двигательного аппарата, заболевания дыхательной системы. Наиболее уязвимы дети. Металлическая ртуть — яд. По степени воздействия на организм человека ртуть относится к 1-му классу опасности — «чрезвычайно опасные вещества». Независимо от путей поступления в организм ртуть накапливается в почках.
Беспечно выброшенная в мусорное ведро батарейка попадает на свалку, где каждое лето с другим мусором возгорается и тлеет (а на мусоросжигательных заводах и вовсе горит), с клубами дыма выпуская тучи ДИОКСИНОВ. Даже минимальным дозам этих ядовитых соединений (их действие в 67 000 раз сильнее цианида) человечество обязано онкологическими и репро-дукционными заболеваниями. А еще отравлениями, замедленным развитием и слабым здоровьем детей…
Диоксины проникают в наш организм не только с дымом: с дождевой водой они попадают в почву, воду и растения. Дальше – по цепочке – прямо к нам на стол с едой и питьем.
Ядовитые вещества из батареек, в любом случае проникают в почву, в подземные воды, попадают в наше с вами море и в наши с вами водохранилища, из которых мы пьем воду, не думая, что вредные химические соединения (из вашей же батарейки, выброшенной неделю назад в мусоропровод) с кипячением не исчезают, не убиваются - они ведь не микробы.
Этот знак, наверное, не раз видели? «Перечеркнутый контейнер» говорит о том, что выбрасывать этот предмет в мусорный контейнер ни в коем случае нельзя (!). Такие отходы очень опасны для здоровья людей и опасно загрязняют окружающую среду. Я выяснил, что этим знаком, как правило, помечаются: • батарейки и аккумуляторы;• электронные приборы ;• люминесцентные и энергосберегающие лампы ; • картриджи, тонеры ;• приборы, содержащие ртуть. Статистика.
По результатам исследования 3800 домохозяйств в России в среднем за 2013 год на семью приходилось 18,8 батареек или 6,96 батареек на человека.
Во всём цивилизованном мире отработанные батарейки собирают и утилизируют отдельно от бытового мусора. Это нормально - не выбрасывать яд в землю!
Вместе с учителем я провел следующие опыты.
Опыт 1: « Влияние на испорченную батарейку солей». Для этого я поместим батарейку в раствор медного купороса. В результате наблюдал потемнение. В этом случае происходит образование солей тяжелых металлов. Аналогично соли могут образовываться в природе, что ведет к попаданию их в почву и грунтовые воды.
Опыт 2: «Влияние щелочной среды на батарейку» .
1.Взвесил батарейку перед опытом и после него. ( Произошло уменьшение массы).
2. Поместил батарейку в щелочную среду. (Наблюдалось выделение газа водорода).
3. При помощи пинцета достал батарейку. ( Цвет изменился, ржавчина исчезла).
В результате проведенных опытов я пришел к следующим выводам:
-
В результате того, что почвы могут быть кислые, то батарейки могут реагировать с имеющимися там кислотами (из опыта), реакции будут протекать с выделением водорода. Выделяющийся газ при поджоге делает очень сильный хлопок. А что будет если каждая семья будет неправильно утилизировать батарейки. Сколько газа накопится и к чему это может привести?
-
Батарейки содержат различные тяжелые металлы, которые даже в небольших количествах могут причинить вред здоровью человека. Это цинк, марганец, кадмий, никель, ртуть и др. После выбрасывания батарейки коррозируют (их металлическое покрытие разрушается), и тяжелые металлы попадают в почву и грунтовые воды. Из грунтовых вод эти металлы могут попасть в реки и озера или в артезианские воды, используемые для питьевого водоснабжения. Один из самых опасных металлов, ртуть, может попасть в организм человека как непосредственно из воды, так и при употреблении в пищу продуктов, приготовленных из отравленных растений или животных, поскольку этот металл имеет свойство накапливаться в тканях живых организмов. Вывод: Моя гипотеза подтвердилась. Основываясь на данных научной литературы, используя свои собственные наблюдения, опыты в кабинете химии, можно утверждать, что выбрасываемые батарейки в мусорные баки опасны для человека и окружающей среды.
Какие новые проблемы и задачи появились в ходе работы?
1. Что мы можем сделать, чтобы привлечь внимание к данной проблеме учащихся МАОУ «СОШ № 2» и жителей нашего района.
2. Чем мы можем помочь экологии?
Я провел социологическое исследование (анкетирование в нём участвовали 25 человек). ( Приложение 1).
Обработав ответы на вопросы анкеты, я получил следующие результаты:
На вопрос «Обращают ли родители внимание на тип батареек, которые они покупают?» ответили:
Да-19 человек.
Нет-6 человек. (Приложение 2).
На вопрос «Чем руководствуются родители при покупке батареек?»:
3человека ответили - рекламой по телевизору;
5 человек ответили - смотрят на цену;
10 человек ответили - смотрят на срок годности;
9 человек ответили - покупают любые. (Приложение2).
На вопрос «Какими устройствами пользуются мои одноклассники (для которых нужны батарейки)?»:
12 человек ответили - пульт дистанционного управления;
12 человек ответили - компьютерная мышь;
17 человек ответили – часы;
7 человек ответили – аудиоплейер;
8 человек ответили – игрушки;
11 человек ответили – фотоаппарат;
6 человек ответили – фонарик;
2 человек ответили – радиоинструмент ;
4 человек ответили – другое . (Приложение 2)
На вопрос «Сколько батареек покупает 1 семья в год?»: за год в каждой семье приблизительно выходят из строя- 9 батареек.
На вопрос «Где хранятся батарейки, которые уже не пригодны к использованию?»:
3 человека ответили - хранятся дома;
20 человек ответили - выбрасываются в мусорный контейнер;
0 человек ответили - выбрасываются на улицу;
0 человек ответили - отдаются детям для игр;
3 человек ответили - другое . (Приложение 3).
На вопрос «Считаете ли Вы батарейку вредным предметом, загрязняющим окружающую среду и наносящим вред здоровью человека?» ответили:
Да-19 человек;
Нет-6 человек. (Приложение 3).
Таким образом:
1.За год в каждой семье приблизительно выходят из строя- 9 батареек, т. е в одном пятиэтажном доме примерно 540 батареек ежегодно выходят из строя.
2.Одна пальчиковая батарейка, выброшенная в мусорное ведро, загрязняет тяжёлыми металлами около 20 квадратных метров земли, а в лесной зоне это территория обитания двух деревьев, двух кротов, одного ёжика и нескольких тысяч дождевых червей! Такие неутешительные данные были получены только для одного небольшого поселка. Научная новизна определена тем обстоятельством, что в исследовании рассмотрены вопросы, которые недостаточно изучены, требуют дальнейшего изучения. Практическая ценность данной работы в том, что положения данной работы могут быть полезны в обществе.
Вопрос об утилизации батареек по-разному решается в разных странах мира. Так, в Японии батарейки старательно собирают и хранят до тех времен, когда будет изобретена оптимальная перерабатывающая технология. А в Европе во всех супермаркетах стоят контейнеры для использованных батареек. Ввести такую практику хотят и в России. Я узнал, что магазины Икеа, Media Markt принимают использованные батарейки. Но в нашем городе нет таких магазинов, нет больших контейнеров для сбора этих батареек. Я предлагаю закупоривать пальчиковые батарейки в маленькие пластмассовые бутылки из под соков, шампуней, контейнеров из под киндер-сюрпризов и т.д. Подойдет любая тара, которую можно плотно закрыть. Конечно, такую масштабную проблему невозможно решить без помощи государства, но и ничего не делать тоже невозможно. Поэтому вместе со своими одноклассниками решили начать проводить следующую работу:
-
Выступать на классных часах среди учащихся нашей школы по теме: «Вся правда о батарейке».
-
Выпускать информационные листовки, в которых привлекать внимание жителей города к данной проблеме. (Приложение 4).
-
Организовать сбор учащимися школы использованных батареек с целью правильной утилизации.
-
Обратиться к жителям Нурлатского района через газету «Дружба» с призывом не выбрасывать использованные батарейки.
-
На местах, отведенных для рекламы, разместить листовки с советами по использованию и утилизации батареек. (Приложение5).
Заключение.
Мы люди, считаем себя самыми умными обитателями планеты, но посмотрите, что мы делаем? Дождевые черви рыхлят землю и обогащают её питательными веществами, а мы, люди - истощаем. Растения без устали извлекают из земли тяжёлые металлы, а мы их туда складываем. А основной источник тяжёлых металлов, ртути, свинца и кадмия, и щелочного металла лития - отработанные батарейки. Даже одна единственная пальчиковая батарейка заражает 20 квадратных метров земли! Так давайте помогать бескорыстным и трудолюбивым подземным жителям и растениям! Ведь в итоге вся отрава, которую мы беспечно отправили на помойку, возвращается к нам - с водой из-под крана, с дымом горящей свалки, с рыбой, выловленной в реках и озерах. Хотите пить чистую воду, дышать чистым воздухом? Во всём мире отработанные батарейки собирают и утилизируют отдельно от бытового мусора. Давайте же и мы поступать так же! Не забывайте, что отравление тяжёлыми металлами, содержащимися в батарейках, приводит: к сердечной недостаточности, поражению почек и печени, поражению центральной нервной системы и даже к смерти!
Литература:
1. Алексеев С.В. «Практикум по экологии». – Москва, 1996г.
2. Гальперштейн Л.Я. «Забавная физика» «Знай и умей»-Москва, 1994г
3. Гринин А. С. Новиков В. Н. «Промышленные и бытовые отходы: хранение, утилизация, переработка».-Москва, «ФАИР-ПРЕСС», 2002г
4. Касьян А. А. «Современные проблемы экологии» -Москва, 2001 г.
5. Кувыкин Н. А. Бубнов А. Г. Гриневич В. И. «Опасные промышленные отходы» - Иваново 2004г
6. Роджерс К. Кларк Ф. Смит А. «Свет. Звук. Электричество» - Москва, «Росмен», 2002г
7. Чуянов В.А. «Энциклопедический словарь юного физика» - Москва, «Педагогика, 1984г
8. Ярыгин В.М. «Биология» - Москва « Высшая школа», 2004г.
9. Энциклопедия « История открытий» - Москва, « Росмен», 1997г
10. Энциклопедия « Юному эрудиту обо всем» - Москва , « Махаон», 2008г
11.Интернет ресурсы:
1. http://eko-jizn.ru/
2. http://www.сдайбатарейку.рф/
3. crazymama.ru/childfaq_answer_list.php…
4.www.greenpatrol.ru/biblio/bibliounit/
5.http://www.greenconsumerism.org/articles/43/c6/i8.htm
Приложение 1Анкета к исследовательской работе
1.Обращают ли родители внимание на тип батареек, которые они покупают? Да - нет-
2. Чем руководствуются родители при покупке батареек?
- рекламой по телевизору
- смотрят на цену
- смотрят на срок годности
- покупают любые
3. Какими устройствами пользуются мои одноклассники (для которых нужны батарейки)?
- пульт дист. управления
- компьютерная мышь
- часы
- аудиоплейер
- игрушки
- фотоаппарат
- фонарик
- радиоинструмент
- другое
4. Сколько батареек покупает 1 семья в год?
5. Где хранятся батарейки, которые уже не пригодны к использованию?
- хранятся дома
- выбрасываются в мусорный контейнер
- выбрасываются на улицу, разбивают
- отдаются детям для игр
-другое
6. Считаете ли Вы батарейку вредным предметом, загрязняющим окружающую среду и наносящим вред здоровью человека?
Да - Нет-
Приложение 2
1.Обращают ли родители внимание на тип батареек, которые они покупают?
2.Чем руководствуются родители при покупке батареек?
3.Какими устройствами пользуются мои одноклассники (для которых нужны батарейки)?
Приложение 3
5.Где хранятся батарейки, которые уже не пригодны к использованию?
6. Считаете ли Вы батарейку вредным предметом, загрязняющим окружающую среду и наносящим вред здоровью человека?
Приложение 4 Листовка для жителей г. Нурлат
Приложение 5
Советы по использованию и утилизации батареек:
-
Всегда вставляйте батарейку в прибор в соответствии с указанной полярностью.
-
Не используйте в одном приборе батарейки разных производителей и хим.систем, а также разной степени разряда.
-
Не кладите батарейки на солнце - перегрев отрицательно сказывается на работоспособности. Использование батареек на холоде укорачивает жизнь батарейки (чем ниже температура, тем меньше продолжительность работы). Гарантированные характеристики могут быть получены при температуре выше 0…5 0С. Но благодаря усилиям разработчиков последние "модели" сохраняют свою работоспособность в разных диапазонах температур. Хранение батареек в холодных местах не снижает их заряд (при длительном хранении даже рекомендуется класть батарейки в холодильник), но имейте в виду, что перед использованием холодная батарейка должна полностью прогреться (желательно сутки).
-
Батарейки (особенно солевые) имеют замечательное свойство - во время "отдыха" они слегка восстанавливают заряд. Батарейка, работающая с перерывами (хотя бы в час), прослужит немного дольше, чем батарейка, из которой "вытягивают" все электричество за раз. Солевые батарейки не рекомендуется нагружать более двух часов. Если вы хотите слушать целый день радиоприемник, то возьмите с собой два комплекта батареек и меняйте их каждые два часа (один комплект работает - второй "отдыхает") - так они прослужат дольше.
-
Не нарушайте целостность корпуса батарейки и не бросайте её в огонь даже после использования.
-
Предлагаем закупоривать пальчиковые батарейки в маленькие пластмассовые бутылки из под соков, шампуней, контейнеров из под киндер-сюрпризов и т.д. Подойдет любая тара, которую можно плотно закрыть.