XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Состав золы после сжигания газет. Экологические аспекты

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Козловский В.В. 1

---

1ГБОУ Школа №199

Казаченко Е.Ю. 1

---

1ГБОУ Школа №199

Работа в формате PDF

915.5 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение:

Актуальность работы состоит в изучении теоретических основ создания газеты, изучении химического состава золы после сжигания газет и оценке наличия или отсутствия в золе вредных веществ.

Цель: изучить этапы создания газет, изучить состав золы газет разного года выпуска, сделать вывод о наличии или отсутствии в золе вредных веществ

Задачи:

- изучить основные этапы создания газет

- собрать образцы разных газет разного года выпуска

- оценить, сколько золы можно получить при сжигании газеты

- провести аналитические работы по изучению состава золы

Используемое оборудование: ножницы, весы, емкости для сжигания золы, электронный микроскоп

Методы исследования: сбор информации по теме, метод электронной микроскопии

1.Теоретическая часть:

1. 1. История книгопечатания кратко

1.1.1.Опыты Иоганна Гуттенберга

Иоганн Гутенберг считается основоположником книгопечатания в Европе.  Для создания печатного текста он использовал специальные металлические буквы — литеры. Их располагали в определённом порядке и затем прижимали к листу бумаги на типографском печатном станке. Так получался оттиск страницы книги [1].

Главное его нововведение — это металлические буквы, которые были вырезаны «наоборот». Из них набирались строчки, а специально подготовленный пресс делал бумажные оттиски. В целом, Гутенберг изобрёл несколько уникальных приспособлений для печати. Это литеры, собственно пресс (станок для печатания), сплав и краска. [2]. Иоганн Гутенберг изобрел также и чернила для печати на основе сажи. Как показал проведенный в восьмидесятые годы анализ, первопечатник добавлял в свой состав соединения олова и меди – вероятно, именно они сделали шрифт четче, долговечнее и ярче [3].

1.1.2. Джозеф Моксон

Джозеф Моксон (8 августа 1627 – февраль 1691) - английский печатник, гидрограф, лексикограф, создатель математических инструментов, книг и глобусов. Родился в Уэйкфилде, графство Йоркшир, в семье печатника. Джозеф Моксон выпускал глобусы и чертежи. Среди прочих книг издал подробные инструкции для печатников по созданию шрифтов, композиции, работе с изображениями и пр. [4].

1.1.3. Ж. Леблон и многокрасочная печать

Якоб Кристоф Лебло́н или Жак Леблон  — немецкий художник, живописец и гравер, а также печатник цветных гравюр на меди. Известен тем, что изобрёл способ трёх- и четырёхцветной печати гравюр в разных техниках, используя сочетание трёх основных цветов спектра (жёлтого, красного и синего) — в последующем хорошо известного художникам принципа «трёхцветки» (фр. trichromie). Для создания цветного изображения использовались три или четыре металлических «доски» (для каждого цвета своя доска) с последующим совмещением оттисков, дававшим множество цветовых градаций. Изобретённый Леблоном способ заложил основы современной цветной многокрасочной типографской печати (в том числе систем RGB и CMYK) [8].

1.1.4. Фертель и его «практическое руководство по печатному делу»

Фертель — французский печатник, который в 1728 году издал книгу под заглавием «Практическое руководство по печатному делу».Французский печатник Фертель в книге «Практическое руководство по печатному делу» упоминает два сорта олифы — грубую и тонкую, причём последнюю — для красных типографских красок.  Также он упоминает о льняном и ореховом (из грецких орехов) маслах. Он описывает способ получения копоти при помощи полотняного или деревянного навеса, под которым сжигают смолу. При этом Фертель добавляет: «Этим способом получают копоть, необходимую в нашем ремесле». Он предлагает использовать два сорта олифы – грубую и тонкую, причём последнюю – для красных типографских красок. Фертель особенно подчеркивает необходимость строгого соблюдения количественного соотношения компонентов и перечисляет применяемые пигменты, включая свинцовые белила, придающие краскам более яркие оттенки [5].

1.1.5. История книгопечатания в России. Иван Федоров

До середины XVI в. священные книги вручную переписывали в монастырях. Опираясь на Стоглав, где были даны церковные нормы и правила для «списывателей», переписчики все же допускали ошибки. По указу Ивана Грозного на средства царской казны на Никольской улице в Москве был построен Печатный двор, где издавались священные книги. Сегодня сохранилась самая старая часть типографии — «правильня», или корректорская. Именно там в 1564 г. дьякон Кремлевского храма Николы Гостунского Иван Федоров напечатал первую датированную русскую печатную книгу «Апостол» [6].

Ровный, красивый шрифт двойной краской — отличительная черта «Апостола». Федоров использовал метод печати в два прогона краски. Литеры красного цвета (киноварь) поднимали над формой и оставляли ими след — оттиск печати. Затем красные литеры снимали из набора и основной текст печатали уже черной краской на той же бумаге, то есть поверх красного оттиска. Буквы не выцвели до сих пор. Федоров сам набирал текст, а также гравировал его [6]. Использовали два типа краски: чёрную (её варили в самой типографии из сажи); красную для буквиц и вставок (применяли киноварь, то есть, минерал ртути).

1.2.Определение газеты

Название «газета» связано с названием итальянской маленькой монеты gasetta, за которую в XVI в Венеции продавались новостные сводки. Газета – это периодическое издание, средство массовой информации. Выходит ежедневно или с интервалом в несколько дней. Газета освещает актуальные события общественно-политической, научной и культурной жизни.

1.2.1. Когда появилась газета в России

2 января (13 января по новому стилю) 1703 года по указу Петра I вышла первая печатная газета в России. Она называлась «Ведомости» и содержала информацию о военных и иных делах, достойных знания и памяти, случившихся в Московском государстве и во иных окрестных странах". Тираж первого номера издания составил одну тысячу экземпляров и состоял из четырех небольших страниц по 27 строк каждая. "Выпускающим редактором" первого номера газеты был сам Петр I. Теперь ежегодно 13 января отмечается день Российской печати. Дата приурочена к выходу в 1703 году первой российской газеты "Ведомости" [7].

1.2.3. Как делают газеты сейчас

Все мы знаем, что сейчас набор текста и верстка производятся на компьютерах, печатные формы алюминиевые, печатные машины стали компактнее. Но по-прежнему в основе процесса — бумага.

Черно-белая газета печатается черной краской ("в одну краску" — говорят печатники). Бывают газеты "в две краски" (текст черный, а заголовки — синие, красные, зеленые или какие-нибудь еще). А полноцветная газета печатается "в четыре краски". Вся палитра цвета создается сочетанием и смешиванием синей, желтой, красной и черной красок [9].

Для изготовления типографских красок нужны пигменты. По химическому составу пигменты разделяются на органические и неорганические. Чаще для полиграфии применяют органические пигменты. Из неорганических пигментов используют металлические пигменты, которые представляют собой порошки, полученные механическим измельчением металлов и их сплавов. Они используются при изготовлении металлизированных красок. Для получения серебристых пигментов обычно используется алюминиевая пудра, а для золотистых – бронзовая, которую получают из сплава меди и цинка. Оттенок «золота» зависит от соотношения в сплаве меди и цинка: чем выше содержание меди, тем краснее оттенок [8]. Исходя из изученных материалов, в золе я ожидал встретить: медь, цинк, алюминий. Также меня очень волновал вопрос о том, есть ли в составе краски свинец или нет.

2.Практическая часть:

2.1 подготовка образцов сбор материалов

Для реализации поставленных задач я занялся подготовкой материалов. Нужно было собрать газеты разного времени выпуска для статистики.

Когда я определился с образцами, я приступил к фотографированию и присваиванию номеров. Присвоение номера образцу очень важно, так как именно под этим номером образец будет приниматься на исследование в лабораторию, а также под этим номером он будет зафиксирован во всех моих таблицах (табл.1).

Таблица 1. Список образцов

Каждый образец из списка я помещал в файл, приклеивал номер и потом фотографировал. Вот некоторые такие образцы (рис.1,2,3).

Рисунок 1. Образец № 5 Рисунок 2. Образец № 6 Рисунок 3. Образец № 8

2.2 Измельчение и взвешивание образцов

После этого я измельчил образцы для дальнейшего взвешивания. Мой классный руководитель и научный руководитель проекта Казаченко Евгений Юрьевич помогал мне в этом (рис.4).

Рисунок 4. Нарезаем газеты Рисунок 5. Образцы в нарезанном виде

Измельчение материала образца (газеты) нужно, чтобы образец можно было взвесить(рис.5). Целиком газета не поместится в емкость для взвешивания, а если ее положить на весы, край будет свешиваться, результат будет не корректный.

После измельчения образцов мы приступили к взвешиванию. Взвешивание проводилось на весах HL-100 с точностью измерения – два знака после запятой. На весы мы поставили емкость, в которой планировали взвешивать образцы. Перед каждым взвешиванием нужно произвести следующие операции:

1 – установить чашу на весы

2 – тарировать весы. Это значит, что при взвешивании материала в чаше весы не будут учитывать вес чаши. Для этого на весах есть кнопка «0/T».

Рисунок 6. Весы Рисунок 7,8 Взвешиваем образцы газет

Таблица 2. Масса газет

Образец 6 мы не измельчали и не взвешивали, а остальные газеты взвесили (табл.2). Мы решили, что образец 6, газета 1942, года имеет историческую ценность, жечь ее нельзя, а лучше передать ее в школьный музей.

2.3. Сжигание образцов

Для выполнения следующей процедуры практической части моего проекта я отправился с семьей на дачу. Для каждого образца я подобрал емкость для сжигания и тщательно их промыл. Это были кастрюли из нержавеющей стали.

Рисунок 8,9,10,11 Сжигаем образцы для получения золы

Каждый образец сжигался в своей емкости, чтобы избежать перемешивания золы от разных образцов (рис.8.9.10.11). После сжигания я привез все образцы в Москву и взвесил. По результатам взвешивания я дополнил таблицу, в которой была указана первоначальная масса газет.

Таблица 3. Масса золы

Массы золы разных образцов

Я ввел понятие «выход золы». Под ним я подразумеваю процентное соотношение массы полученной золы к исходной массе газеты до сжигания. Я выделил желтым результат по образцу 9. Там получилось больше всего золы (табл.3). Возможно, это связано с типом типографской краски. Стоит оценить химический состав золы по данному образцу особенно внимательно.

2.4 Метод электронной микроскопии

Следующий этап моей работы – выяснить, какая лаборатория поможет мне проанализировать мои образцы. Я обратился в одну из лабораторий Российской Академии наук и мне предложили выполнить анализ методом электронной микроскопии. Препарат для анализа я готовил сам. Этот препарат для анализа - монета, на которую наклеен двусторонний скотч. Поверхность монеты делится разделителями на сектора и в каждом секторе – свой образец. В один из секторов ставится метка (треугольник), а также рисуется схема, чтобы оператор электронного микроскопа понимал, где какая проба.

Рисунок 12.Препарат для анализа Рисунок 13. Схема расположения образцов золы

Саму монетку я прилепил в коробочку на дно двусторонним скотчем, чтобы при перевозке ничего не нарушилось, материал не отвалился и не перепутался.

Фотографии некоторых образцов, сделанные на электронном микроскопе

Рисунок 14. Образец 1 Рисунок 15. Образец 2 Рисунок 16. Образец 9

В результате анализа я получил данные, которые свел в одну таблицу (табл.4).

Таблица 4. Результаты анализа методом электронной микроскопии, %

Я выделил некоторые заметные содержания цветом.

3. Выводы

По результатам работ сделаны следующие выводы :

1. В двух образцах современных газет (образцы 2 и 3) выявлено наличие ртути. Полученная цифра превышает значение ПДК (если пересчитать с % в мг/кг), так как в золе ртуть при сжигании газеты сконцентрировалась. Возможна аналитическая ошибка и содержание может быть завышено. Эти образцы я планирую дополнительно исследовать другими методами. Я думаю, что вредный металл мог входить в состав краски, и высвободиться при сжигании, т.к. создалась высокая температура. В целом, получение информации о наличии ртути важно, золу цветных газет нельзя сыпать на грядки, где растут овощи и зелень, предназначенные в пищу. Сжигание таких газет в печи тоже может быть вредным, поскольку часть дыма с парами ртути все равно может остаться в помещении. В моем случае опасности не было, так как я сжигал газеты на улице в индивидуальных емкостях и находился на расстоянии от емкости с горящей газетой.

2. В двух образцах (образцы 5 и 9 периода СССР) выявлено повышенное содержание алюминия. Алюминий используется в типографской краске для создания серебристых оттенков. Для этого в состав красок вводится алюминиевая пудра. Стоит отметить, что именно образец 9 дал большее количество золы и сама зола внешне отличалась от золы остальных образцов. Она была не такая мягкая и не так легко рассыпалась на мелкие частички. Также в этом образце много кремния и мало кальция. Возможно, отличался процесс изготовления и отбеливания целлюлозы при создании газеты.

3. В двух образцах (образцы 7 и 8 периода СССР) выявлено повышенное содержание меди. Я и ожидал встретить медь, но странно, что содержание этого металла выше в золе черно-белой газеты, чем цветной. Медь используется в качестве пудры для придания металлизированного вида цветам.

4. Ни в одном образце не встречено свинца. Мои опасения относительно содержания в красках для печати свинца были напрасными.

5. В двух образцах (образцы 1 и 2) выявлено наличие оксида кадмия. Он может использоваться в краске в виде добавки. Эти образцы я также хочу исследовать другим методом, чтобы получить подтверждение содержания кадмия. Это вредный элемент, золу, содержащую кадмий, сыпать на грядки нельзя.

Планы на будущее: дополнительно исследовать образцы 1,2,3 более тонкими химическими и физико-химическими методами для получения информации о точном количественном содержании вредных элементов в золе газет.

Список литературы:

1. электронный ресурс https://www.yaklass.ru/p/history/6-klass/kultura-zapadnoi-evropy-6558780/razvitie-nauki-6586189/re-1a0ab1bf-30ff-4d5d-b0d9-294dc35e0b8a

2. электронный ресурс https://biographe.ru/znamenitosti/iogann-gutenberg

3. электронный ресурс https://dzen.ru/a/YjSdc97EU0sOIgZa

4. электронный ресурс https://dzen.ru/a/ZWBLp2N4dSlYEKM0 \).

5. электронный ресурс https://vk.com/wall-109999520_51

6. электронный ресур https://scientificrussia.ru/

7. электронный ресурс

8. электронный ресурс https://labelworld.ru/en/yanvar2003/kraski-dlya-ofsetnoj-pechati-sostav-assortiment-svojstva#01

9. электронный ресурс https://altapress.ru/zhizn/story/fotofakti-pechatnoe-delo-kak-delayut-gazeti-i-knigi-184113