XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Экология на кухне: Что "скрывают" моющие средства

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Мальцева С.А. 1

---

1ГОУ ЛНР Перевальская гимназия н.1

Алиакбарова Т.В. 1

---

1ГУДО ЛНР Алчевский эколого-биологический центр детей и юношества

Работа в формате PDF

1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Ежедневно современный человек сталкивается с одной общей проблемой – поддержание чистоты в своем доме. Особенно важно это, если речь идет о кухне, о приготовлении пищи, о мытье посуды. Ведь не секрет, что остатки еды, капли жира на посуде - все это создает благоприятную среду для развития и размножения различных микроорганизмов, плесневых грибов. Современные блага цивилизации максимально упростили процесс мытья посуды: огромное разнообразие моющих средств, посудомоечные машины… Но задумываемся ли мы – а насколько безопасны эти средства? Читаем ли состав на этикетке, что нам известно об этих веществах... Поэтому, тему нашего исследования я считаю довольно актуальной для каждого, кто следит за своим здоровьем, кого волнуют проблемы безопасности в быту.

Цель работы: исследовать свойства некоторых видов жидких моющих средств.

Объект исследования: жидкие моющие средства различной ценовой категории и средства с маркировкой «эко».

Предмет исследования: свойства и влияние на живые организмы различных моющих средств.

Для достижения цели нами были поставлены такие задачи:

- изучение теоретических сведений о моющих средствах, о химических веществах, входящих в их состав

- изучить состав, свойства некоторых видов моющих средств

- оценить влияние моющих средств на живые организмы

Методы исследования:

- теоретические – обзор литературы по теме исследования

- практические – изучение свойств некоторых видов моющих средств, биотестирование токсичности растворов моющих средств, статистическая обработка полученных результатов.

Гипотеза: моющие средства могут быть как небезопасными для живых организмов, так и экологически безопасными.

Для исследования нами были выбраны моющие средства, которые, по словам продавцов, пользуются наибольшим спросом у наших покупателей. Из их перечня мы выбрали средство «подороже» - Образец 2 (148 рублей) и «подешевле - Образец 1 (75 рублей) А также проверим два моющих средства, в маркировке которых присутствует приставка «эко» - Образец 4 (243 рубля) и Образец 3 (152 рубля)

Результаты исследования будут представлены на уроках биологии, химии, на внеклассных занятиях.

1. Из истории использования жидких средств для мытья посуды

С древности люди использовали подручные средства для упрощения быта, так посуду стали мыть золой, песком, глиной или растениями. В Египте делали смеси из выжимки растений, на Руси использовали крапиву, водоросли, листья конопли. Чуть позже начали использовать соду и порошок горчицы, и только в 1913 году были открыты моющие свойства ПАВов, тогда и началась эра синтетических моющих средств [6]

Интересно, как именно можно отмыть тарелку тем, что и так является едой - горчицей. Сейчас мы разберём некоторые интересные свойства обычных веществ.
Песок. Он обладает хорошими впитывающими свойствами, имеет хорошую абразивность. Плох тем, что для отмывания им посуды требуется прикладывать много сил, так же кусочки песка могут разлетаться во все стороны, так что после мытья посуды придётся мыть ещё и пол.[3]
Соль и уксус. Уксус используется для удаления органических соединение, ведь это кислота, а соль размягчает воду, в такой мягкой воде посуда отмывается гораздо лучше
Горчичный порошок. Хозяйки считают, что порошок горчицы чуть ли не лучше, чем синтетические моющие. За счёт эмульгирующих свойств горчица отлично справляется с жиром, расщепляя его. Что касается минусов, то такой способ мытья будет довольно дорогим. [5]
Сейчас жидкие средства для мытья посуды потребляются в огромных количествах – в среднем расход составляет до 2 кг на человека в год и это неудивительно, ведь пользоваться разноцветными гелями с приятным запахом намного удобнее, чем растирать песок по тарелке.

2. Изучение физико-химических свойств моющих средств некоторых фирм-производителей

Для проведения работы я выбрала 4 разных моющих. Чтобы проверить отличия средств с заявленной характеристикой «эко» от обычных моющих для посуды я приобрела 2 средства с приставкой «эко» и два без неё. Вещества так же отличаются в ценовом диапазоне. Одно из двух моющих с приставкой «эко» было дорогим, другое – дешёвым. С обычными моющими точно так же. Одно из двух – дорогое, второе – дешёвое.

Дорогое «эко» моющее средство: Образец 4

Дешёвое «эко» моющие средство: Образец 3

Дорогое классическое моющее средство: Образец 2

Дешёвое классическое моющее средство: Образец 1

Узнаем, что и как влияет в составе моющего средства на его свойства

Вода. Вода используется для увеличения объёма. Ей разбавляют не только моющие для посуду, но и гели для стирки, шампуни и другую бытовую химию.

Как показывает практика, добавление воды ухудшают моющие свойства. И это логично, ведь концентрация активных веществ неизбежно снижается от добавления воды, следовательно, и пользы от состава становится меньше. Кроме того, из-за добавлении воды средство становится более жидким, а это значит, что расход, при выдавливании моющего на губку, растёт.

П АВ. ПАВ - органические вещества биполярного строения. [8] Расшифровывается аббревиатура как "поверхностно-активные вещества" их биполярность значит, что они имеют полярную гидрофильную сторону "голову" и неполярную гидрофобную сторону "хвост"
Внешне это можно представить так:
Химический же состав ПАВов тоже можно разделить на две части:
В полярную (гидрофильную "голову") входят:

Гидроксильные Карбоксильные и аминогруппы, соли высших жирных карбоновых кислот.
Неполярная (гидрофобный "хвост"):
Длинноцепочечный углеводородный радикал
Ещё в XX веке учёные обнаружили, что вещества активно накапливаются на пограничных поверхностях (это поверхности жидкость-воздух, твёрдое тело-жидкость) такие поверхности назвали разделом фаз. Добавление ПАВов приводит к уменьшению поверхностного натяжения водных растворов

Пример: у нас есть тарелка (она представляет собой твёрдую среду) и есть капельки жира на тарелке (они будут жидкой средой). Главная цель мытья посуды - отделить жидкую среду от твёрдой, или, проще говоря, отмыть тарелку. Тарелку без моющего, обычной водой, отмыть гораздо сложнее. Это происходит потому, что молекулы жира не растворяются в воде. Молекуле воды нечем "зацепить" молекулу жира. Таким вспомогательным "крючком" служат наши ПАВы. Своими гидрофобными хвостами молекулы ПАВов прикрепляются к частичке жира, а гидрофильными головами к молекуле воды. Чаще всего такие молекулы окружают капельку масла или кусочек жира со всех сторон, образуя мицеллы. Когда мы споласкиваем посуду водой, мы смываем эти мицеллы вместе с загрязнениями.

Глицерин и его производные. Глицерин предотвращает испарение влаги с кожи рук, таким образом защищая их во время мытья от пересыхания. Мытьё посуды моющими без глицерина может пагубно отразиться на состоянии кожи. В нашей работе важно понять разницу между глицерином природного происхождения (который был указан в составе моющего "Образец 3") и глицерином обычным (в составе «Образец 1»)
Глицерин природного происхождения, или пищевой глицерин изготавливается из растительных масел и животных жиров и состоит из них на 99%, безвреден для человека и даже является пищевой добавкой E422. Глицерин же аптечный нельзя употреблять в пищу, он состоит из растительных масел всего на 88%, а остальные 12% занимают примеси. [9]

Ароматизатор. Намного лучше мыть посуду средством, которое имеет приятный запах, чем тем, которое пахнет химией, для этого и используются ароматизаторы. Правда некоторые фирмы перебарщивают с их количеством, или ошибаются при подборе запаха. Так, средство из образца 1 заявлено как пахнущее ромашкой, при этом пахнет скорее леденцами «дюшес» (или яблоком). Аромат остальных моющих соответствует заявленному.

Краситель. Ещё один маркетинговый ход, как и ароматизатор. Моющее без красителей будет иметь мутно-белый цвет.

Консервант. Консерванты в продукты добавляются для увеличения срока годности. Эти вещества защищают продукт от микроорганизмов, плесени и бактерий. В моющем вода и присутствие питательной среды может способствовать размножению микроорганизмов, особенно это распространено среди «эко» средств, так как в их состав входят натуральные компоненты, а значит среда для развития становится ещё более питательной. В составе трёх из четырёх выбранных мною экземплярах присутствуют консерванты. Нет их только в моющем из образца 3, что странно, ведь оно представлено как «эко», а значит состоит из натуральных компонентов. [2]

Дополнительные вещества. Сюда я отнесу различные соли и регуляторы pH. Для эффективного удаления масел и жиров средства для мытья посуды включают соли слабых неорганических кислот (Соль этилендиаминтетрауксусной кислоты – образец 1, хлорид натрия – образец 4). Регулятором pH в нашем случае выступает лимонная кислота, её добавление поддерживает уровень pH на 7-8 (мы это проверим дальше, на лакмусовой бумаге), этот уровень обеспечивает максимальную степень очистки и не травмирует кожу рук. [4]

Ниже представлена таблица, в которой содержится информация о составе исследуемых моющих средств согласно этикеток.

2. 1. Анализ химического состава (согласно этикетки)

Таблица 1. Вещества, заявленные производителями моющих средств

2. 2. Влияние химических веществ моющих средств на организм человека и окружающую среду.

Наверное, самый интересующий вопрос для человека, который использует химию в быту: «а не вредно ли это для моего здоровья?» Что ж, как уверяют интернет-источники моющее средство для посуды может быть ещё как вредно и для человека, и для окружающей среды.

Больше всего людей пугает, что при мытье посуды не ней остаются ПАВы, которые трудно смыть водой. Потребление остатков моющего с едой может вызвать пищевое отравление, сбои в обмене веществ, гастрит, язву желудка. Конечно, такие серьёзные проблемы как язва не появятся после единоразового применения моющего, опасность кроется в другом: дети, случайно взявшие моющее средство, могут спутать его с каким-нибудь соком или напитком, ведь оно имеет сладкий и приятный запах. [10]

Аллергикам стоит сделать выбор в пользу моющего, в составе которого указаны натуральные ароматизаторы (экстракты растений). Глицерин не может полностью обезопасить кожу рук, так что и к этому аспекту стоит подходить с осторожностью. Может возникнуть и личная непереносимость какого-либо компонента моющего.

Не забудем и о природе, ещё один важный вопрос «как моющие влияют на окружающую среду». Начнём с пластика, проблему пластиковых бутылок сейчас активно решают: на многих банках моющего можно встретить надпись "полностью разлагаемо". Ещё одна проблема, которой стоит уделить больше внимания, это использования чрезмерного количества воды. Эта проблема вытекает из опасения в несмываемости ПАВов, их действительно тяжело отмыть от тарелок, а значит, люди тратят гораздо больше воды, чем следовало бы.. [7] Конечно, нельзя просто взять и вычеркнуть моющие из жизни человечества, поэтому вот несколько советов, к которым стоит прибегнуть, чтобы минимизировать вред от использования средств для мытья посуды:

- Используйте во время мытья перчатки для рук

- Выбирайте средства с низким процентом содержания ПАВ (меньше 5%). Обычно это средства для мытья детской посуды или средства с надписью «эко»

В нашем случае это моющее образца 3 и образца 4, они содержит ПАВы растительного происхождения, согласно составу.

- Мойте посуду сразу после еды, тогда с ней справится обычная сода с водой и нужды в использовании моющего не будет

- Используйте какую-нибудь вместительную ёмкость (обычный тазик) и мойте посуду в ней, чтобы уменьшить расход воды

- Если у вас дома есть старики и дети, храните бытовую химию в отдельном ящике, закрывающимся на ключ

2. Практическая часть.

Перед началом проведения исследований, мы отобрали пробы моющих средств в небольшие емкости, дали визуальную оценку моющих средств.

Рисунок 1. Исследуем органолептические показатели

Результаты наблюдения представлены в таблице.

Присутствие яркой окраски (Образец 1), резкого запаха (Образцы 1 и 2) может указывать на повышенное содержание красителей и ароматизаторов химической природы. Кроме того, Образец 1 заявлен производителем как ромашковый, но имеет ярко-зеленый цвет и резкий яблочный запах.

3. 1. Определение эффективности моющих средств (пенообразование, смываемость, расход воды)

Многие хозяйки считают, что чем больше пены, тем лучше средство справляется с загрязнением. Поэтому, мы оценили такой показатель, как пенообразование. В пробирку наливаем по 10 мл воды комнатной температуры, добавляем по 1 капле моющего средства, тщательно взбалтываем и замеряем высоту пенного столба. Повторно замеряем высоту через 5 минут и через 15 минут. Результаты представлены в таблице.

Для оценки эффективности моющих средств, мы исследовали их

при различной температуре - холодная вода (10⁰С), теплая (20-25⁰С) и горячая – (35-40⁰С).

В три одинаковые емкости – миски - мы налили одинаковые объемы воды, но разной температуры. В миски добавляли по несколько капель средства. Для мытья посуды мы испачкали три одинаковых стеклянных стаканчика равным количеством растительного масла. Процедуру проводили для каждого моющего средства. Для каждого средства использовали новую губку и тщательно выполаскивали миски. По результатам наблюдения можем сделать вывод: в холодной воде ни одно из моющих средств не удалило масляные следы. Жирный налет остался на стенках стаканчиков. При этом, лучший результат у средства образца 2. В теплой воде мытье посуды было более эффективным, но при внимательном осмотре стаканчиков выявили незначительные разводы на стекле. В горячей воде все моющие средства очень хорошо «справились» со своей задачей. Однако, следует отметить, что при использовании средств из образца 2 и образца 1 образовалось много пены. Пришлось ополаскивать стаканчики не один раз, что привело к большему расходу воды.

3. 2. Определение Рh моющих средств.

Для определения Рh исследуемых средств мы использовали индикаторные полоски и шкалу, которая представляет собой ряд цифр от 0 до 14. Рh 1 – это очень кислая среда, 14 – сильнощелочная. Баланс нейтрального Рh находится в центре шкалы и соответствует Рh от 6 до 8. Результаты исследования показали Рh 7. Производители исследуемых моющих средств заявили их как нейтральные. Это достоверная информация. Но, если учесть, что Рh нашей кожи 5,5, то следует мыть посуду в защитных перчатках или пользоваться защитными кремами до и увлажняющими – после мытья посуды.

Результаты исследований мы представляем в таблице.

3. 3. Определение степени токсичности методом биотестирования

Для изучения степени токсичности моющих средств мы применили метод биотестирования. [1] В качестве тест-культуры мы выбрали такие растения – редис, ячмень, горох. Растения относятся к разным классам (двудольные и однодольные) и разным семействам. Для исследования мы подготовили пять емкостей для проращивания семян:

№1 – вода + три капли моющего средства образца 1 на 100 мл очищенной воды

№2 – вода + три капли моющего средства образца 2 на 100 мл очищенной воды

№3 – вода + три капли моющего средства образца 3 на 100 мл очищенной воды

№4 – вода + три капли моющего средства образца 4 на 100 мл очищенной воды

№5 – контроль, очищенная вода

В каждую емкость поместили по 30 семян растений редиса, гороха, ячменя.

Е мкости разместили в учебном кабинете. Температура воздуха - +23⁰С. Ежедневно емкости открывали для проветривания и доступа кислорода и поливали приготовленными растворами.

Отмечали энергию прорастания, всхожесть семян в соответствии с ГОСТ 12038-84. А также провели визуальную и количественную оценку состояния проростков на 10 день. (https://gost.ruscable.ru/Index/12/12883.htm)

Энергия прорастания – это способность семян к быстрому и дружному прорастанию. Измеряется в процентах - количество нормально проросших от общего числа семян. Согласно ГОСТ 12038-84 – подсчеты проводили на 4-е сутки. Результаты записывали в дневник наблюдения и позже внесли в общую таблицу.

Всхожесть — количество нормально проросших семян, выраженное в процентах. В данном случае, нормально проросшими считают семена, с развитым корешком и проростком в соответствии с ГОСТом. Эти расчеты проводили на 7-е сутки.

Через 10 дней оценивали состояние проростков: рассчитывали среднюю длину корешков, проростков, оценивали общее состояние растений.

Исследование проводили в период с 24.01.2024 по 03.02.2024 г.

Энергия прорастания и всхожесть: показатели примерно одинаковые на всех пробах и составляют от 50% до 97%. Это хорошие показатели. В первые дни для прорастания семян нужна вода и запас собственных питательных веществ. А вот на развитии проростков среда оказывает значительное влияние. Сравнивая среднюю длину проростков на 10 день, можно отметить, что средняя длина проростков в пробах №3, 4, 5 на 20-30 мм выше, чем в пробах №1 и 2.

Корневая система у растений также значительно отличается. Визуально растения на пробах № 5 (контроль), №3 (образец 3) выглядят более крепкими, здоровыми.

А вот на пробе № 2 (образец 2) и №1 (образец 1) у растений явные следы угнетения, нарушения окраски листьев, появление плесени в емкостях и есть проросшие, но погибшие растения.

Результаты исследований моющих средств методом биотестирования занесли в общую таблицу.

Результаты биотестирования показали, что все исследуемые моющие средства оказывают негативное влияние на развитие проростков. Причем, средства образцов 1 и 2 начали угнетать рост и развитие проростков уже на ранних стадиях. Растения выглядели хилыми, слабыми, с явными признаками нарушения окраски листьев, скрюченности побегов. На 10 день эксперимента наблюдалось и появление плесени, и гибель некоторых растений. Моющие средства образцов 3 и 4 в первые дни эксперимента не только не угнетали проростки, но и способствовали активному росту. Это может быть связано с растительными натуральными экстрактами в их составе. Ведь растительные вытяжки могут быть биостимуляторами. Но и в этом случае растения «проигрывают» по внешним показателям тем, которые проращивались на очищенной воде.

Выводы

В ходе проведенных исследований все поставленные задачи выполнены. По итогам работы можно сделать следующие выводы:

- все исследуемые образцы моющих средств обладают хорошей эффективностью и пенообразованием. Эффективность зависит от температуры воды. При низких температурах ни один из образцов не справился с удалением жирного загрязнения. Хотя производители указывают на то, что средства эффективны и в холодной воде.

- смываемость и расход воды на споласкивание лучше у моющих средств образцов 3 и 4. Это может быть связано с тем, что ПАВы в их составе из растительного сырья.

- рН средств после исследования показывают, что кислотность нейтральная, как и заявлено производителями

- результаты биотестирования показали, что все исследуемые моющие средства оказывают негативное влияние на развитие проростков. Причем, средства образцов 1 и 2 начали угнетать рост и развитие проростков уже на ранних стадиях. На 10 день эксперимента наблюдалось и появление плесени, и гибель некоторых растений. Моющие средства образца 3 и образца 4 в первые дни эксперимента не только не угнетали проростки, но и способствовали активному росту. Это может быть связано с растительными натуральными экстрактами в их составе. Ведь растительные вытяжки могут быть биостимуляторами.

Таким образом, из протестированных нами средств наименьшее отрицательное влияние на окружающую среду и живые организмы (в том числе и на здоровье человека) оказывают моющие средства с маркировкой «эко» образец 3 и образец 4. При выборе средств бытовой химии следует обращать внимание на маркировку и химический состав.

Список литературы

1. Ашихмина Т. Я. Экологический мониторинг: учебно-методическое пособие. / Т.Я. Ашихмина - Киров: ООО «Типография «Старая Вятка», 2012.

2. Значение консервантов в производстве жидкого мыла: безопасность и продолжительность срока годности. [Электронный ресурс]. Режим доступа - https://uniqformula.ru/2023/08/14/importance-preservatives-manufacture-of-liquid-soap/#:~:text=%D0%9A%D0%BE%D0%BD%D1%81%D0%B5%D1%80%D0%B2%D0

3. История возникновения средств для посуды. [Электронный ресурс]. Режим доступа - https://dzen.ru/a/ZD6PDLcn3XE6Kn8y

4. Каков химический состав средств для мытья посуды? [Электронный ресурс]. Режим доступа - https://yborka.online/sredstva-dlya-uborki/bytovaya-himiya/moyushhie-dlya-posudy/sostav-sredstv

5. Объективно о мытье посуды горчичным порошком (в том числе и в ПММ): преимущества, недостатки, особенности [Электронный ресурс]. Режим доступа - https://dzen.ru/a/YBHkioFL03C2uqPg

6. Современные и устаревшие средства для мытья посуды [Электронный ресурс]. Режим доступа - https://septolit.ru/blogs/novosti/kak-myli-posudu-nashi-prababki

7. Соловьева Е. Безопасны ли средства для мытья посуды? [Электронный ресурс]. Режим доступа - https://azbyka.ru/zdorovie/bezopasny-li-sredstva-dlya-mytya-posudy

8. Химия и технология ПАВ и СМС. [Электронный ресурс]. Режим доступа - https://moodle.kstu.ru/course/view.php?id=2954#section-2

9. Чем отличается пищевой глицерин от аптечного [Электронный ресурс]. Режим доступа - https://vchemraznica.ru/chem-otlichaetsya-pishhevoj-glicerin-ot-aptechnogo/

10. Яд на тарелке? Чем опасны средства для мытья посуды. [Электронный ресурс]. Режим доступа - https://web.archive.org/web/20190915080059/https://spb.aif.ru/health/situation/yad_na_tarelke_chem_opasny_sredstva_dlya_mytya_posudy 16.09.2014