V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Опасная энергия
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Не прошло еще время жестоких чудес
(Станислав Лем)
В настоящее время батарейка (электрическая батарея) прочно вошла в жизнь человека, это один из самых широко применяемых источников энергии. Батарейка питает различные электроприборы, карманные фонарики, будильники, часы, фотоаппараты, телефоны, радиоуправляемые игрушки. Без батареек невозможно развитие машиностроения, авиастроения и космонавтики.
Срок действия батареи не велик, потому что химические элементы, которые она содержит, постепенно расходуются. Поэтому со временем использованные батарейки нужно заменять на новые.
А куда же деть старые? Да просто выбросить! - скажут некоторые, - они своё отработали! Но на всех без исключения батарейках стоит знак – «перечеркнутый мусорный бак» - это значит, что батарейки выбрасывать с обычными бытовыми отходами нельзя. Но почему? Неужели в этой чудо-вещице таится какая-то опасность? Я решил провести собственное расследование.
Цель моей работы: изучение вопроса утилизации батареек.
Предмет исследования: проблема и возможности утилизации батареек в г. Котлас.
Объект исследования: проблема экологической неграмотности населения по вопросу утилизации батареек.
Задачи:
- изучить устройство батареек,
- изучить вред для окружающей среды и человека при неправильной утилизации батареек,
- изготовить модели батареек,
- провести анкетирование одноклассников и их родителей по изучению знаний о вреде отработанных батареек для человека и окружающей среды и правильном способе утилизации батареек,
- провести в школе акцию по информированию и сбору отработанных батареек,
- сделать стенгазету с информацией о вреде батареек при попадании в окружающую среду и правилах утилизации батареек.
Методы исследования: изучение литературы и интернет-источников, анкетирование, наблюдение, беседа, опыт, фотосъемка, анализ, эксперимент, сравнение, расчет, обобщение.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Состав батареек
Батарейка содержит химические вещества, которые взаимодействуют между собой и выделяют тепловую и электрическую энергию.
В зависимости от того, какое химическое вещество используется, батарейки разделяются на группы: солевые, алкалиновые, литиевые, ртутные, серебряные.
Батарейки содержат растворенные тяжелые металлы – ртуть, никель, кадмий, свинец, литий, марганец, цинк, щелочи. Многие из этих элементов являются сильно токсичными веществами [1].
Вред батареек для окружающей среды и человека
На всех батарейках присутствует знак «перечеркнутый мусорный бак». Это означает, что батарейки нельзя утилизировать обычным способом. Проще говоря, их нельзя выбрасывать в мусорное ведро.
Выброшенная батарейка разрушается, и химические элементы попадают в почву и подземные воды. Из подземных вод опасная начинка может попасть в реки, а оттуда в нашу питьевую воду. Также из почвы и воды эти элементы попадают в растения - ягоды, грибы, овощи и фрукты. Загораясь, батарейки выделяют ядовитые соединения – диоксиды. Попадая в организм человека, вещества, находящиеся в батарейках, не выводятся из организма, а накапливаются в нем, и могут нанести здоровью человека большой вред:
- свинец накапливается в организме, поражает почки, нервную систему, кости,
- кадмий вредит почкам и легким, вызывает рак,
- ртуть - один из самых опасных металлов, поражает мозг и нервную систему, почки и печень, вызывает нарушения зрения, слуха и дыхательной системы,
- никель и цинк могут вызвать аллергию,
- щелочи прожигают слизистые оболочки и кожу [1].
Одна пальчиковая батарейка, выброшенная в мусорное ведро, загрязняет тяжелыми металлами около 20 квадратных метров земли, а в лесной зоне это территория обитания двух кротов, двух деревьев, одного ежика и несколько тысяч дождевых червей!
Утилизация батареек в России и других странах
Так что же делать с батарейками после использования, если их нельзя выбрасывать в мусорное ведро? Их нужно сдать в пункт приема батареек, откуда они никогда не попадут по внешнюю среду, а будут переработаны на заводе.
Правильная утилизация батареек – проблема не только нашей страны, а всей планеты. В странах Евросоюза, Канаде и США пункты по приему отработанных батареек есть повсюду. В США количество перерабатываемых батареек - 60%, в Бельгии – 50%. В Японии батарейки собирают и хранят до тех пор, пока не будет изобретена оптимальная технология переработки. В Австралии самый высокий показатель утилизации батареек – 80%. В Европе переработкой батарей занимается около 40 предприятий [3].
В нашей стране все гораздо сложнее. Пункты приема батареек есть далеко не везде. В нашем городе таких пунктов нет. В больших городах контейнеры для сбора батареек можно найти во многих магазинах и супермаркетах электроники. Проблемой защиты экологии путем сбора отработанных батареек занимаются и общественные организации.
В 2013 году в г. Челябинске на заводе «Мегаполисресурс» открыта линия по переработке батареек. Это единственное предприятие в нашей стране, занимающееся переработкой батареек. Переработка позволяет сберечь природу и получить соли металлов, графита и железа. На завод для переработки батарейки привозят с предприятий-партнеров, в магазинах которых установлены контейнеры для сбора отработанных батарей. Это Магазины «Икея», «ВкусВилл», «Глобус», «Ашан», «МедиаМаркет», «ТехноСити», офисы связи «МТС» и многие другие. Сеть пунктов приема батареек постоянно растет. Это контейнеры зеленого цвета, называются они «Бокси». На каждом контейнере есть номер. Запомнив дату сбора и номер контейнера, можно отследить, когда сданные батарейки были переработаны [2].
Как перерабатываются батарейки:
Производится ручная сортировка в соответствии с их типом.
Измельчение.
Полученное сырье попадает под магнитную ленту, которая отделяет крупные элементы металлического корпуса.
Нейтализация электролита из батареек.
Разделение сырья на отдельные элементы и упаковка [5].
Оказывается, из одного килограмма батареек можно сделать 20 карандашей! Трубы из переработанного железа отапливают зимой дома, удобрения из восстановленного цинка и марганца помогают выращивать клубнику и помидоры [5]!
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Проведение анкетирования на тему: «Батарейки в жизни современного человека»
Чтобы понять, насколько известна проблема утилизации батареек, и выяснить уровень экологической культуры населения, я провел в классе анкетирование на тему «Батарейка в жизни современного человека». В анкетировании участвовало 27 учеников нашего класса и их родители.
В анкетах я задал вопросы и том, где используются батарейки, из чего они состоят, знают ли дети и родители, что батарейки нельзя утилизировать с бытовыми отходами и почему, как утилизируют батарейки в семьях моих одноклассников. Результаты анкетирования приведены в таблице (Приложение 1).
2.2 Проведение акции «Батарейки, сдавайтесь!»
В целях повышения уровня экологической культуры в школе проведена акция «Батарейки, сдавайтесь!».
Для проведения акции я установил контейнер для сбора отработанных батареек. Рядом с контейнером была размещена информация о вреде отработанных батареек при попадании в окружающую среду. За неделю проведения акции было собрано 376 батареек (Приложение 2).
Известно, что одна батарейка отравляет 20 квадратных метров земли, или 400 литров воды. Это территория произрастания двух деревьев, территория обитания одного ежика, двух кротов, и тысячи дождевых червей.
По результатам эксперимента я узнал, сколько земли и воды мы сохранили от загрязнения, и сколько животных спасли.
376 батареек х 20 квадратных метров = 7520 квадратных метров земли.
376 батареек х 400 литров воды = 150400 литров воды.
376 батареек х 1 ежик = 376 ежиков.
376 батареек х 2 крота = 752 крота.
376 батареек х1000 дождевых червей = 376000 дождевых червей.
2.3 Мои эксперименты
2.3.1 Изготовление батареек
Я решил провести эксперименты и сделать батарейки с домашних условиях. Результаты моих экспериментов приведены на фотографиях (Приложение 3). Напряжение в обычных фруктах, овощах – не выдумка, в реальная вещь [4]. Я изготовил три вида батареек.
Батарейка из лимона
Мне понадобилось: лимон, оцинкованный гвоздь, два отрезка медной проволоки, медная монетка, небольшая лампочка и измеритель тока.
Делаем на фрукте два надреза. В один надрез помещаем гвоздь, в другой - монетку. И к гвоздю, и к монете подсоединяем по кусочку проволоки. Вторые концы проводка должны соприкасаться с контактами лампочки. И всё – да будет свет! Лампочка горит. Мне удалось извлечь из лимона 0,99 Вольта. Если выбранный лимон не достаточно мощный, можно соединить несколько фруктов между собой (Приложение 3, фото 1-2).
Батарейка из картофеля
Мне понадобилось: картофелина, два провода, хромированный гвоздь, медная монета (можно медный гвоздь).
В край картофелины воткнем хромированный гвоздь, в противоположный край - медную монету. Соединяем клубень с каким-нибудь устройством, измеряющим напряжение. Мне удалось извлечь из картофелины 0,94 Вольта (Приложение 3, фото 3).
Батарейка из фольги, картона и монеток
Мне понадобилось: медные монетки, вода, уксус, картон, фольга, скотч, два кусочка медной проволоки.
Собирается батарейка так: медная монета, картон, фольга. В таком порядке складываем компоненты в несколько слоев. Завершающим слоем должна быть монетка. На верхнюю и нижнюю монетку прикладываем проводки и скотчем закрепляем конструкцию. Опускаем конструкцию в разбавленный уксус. Кончики проволоки присоединяем к устройству, измеряющему напряжение. Мне удалось извлечь напряжение 0,67 Вольта (Приложение 3, фото 4).
Теперь, если в доме не окажется батарейки, я смогу ее сделать сам!
2.3.2 Влияние содержимого батареек на окружающую среду
Выброшенная в мусорное ведро батарейка попадает на свалку, ржавеет, распадается, и её содержимое попадает в почву и воду. Я решил выяснить, так ли вредны эти компоненты для природы. Я провел три опыта, чтобы выяснить влияние разрушенных батареек на окружающую среду (Приложение 3).
Опыт «Разрушение батареек в окружающей среде».
Мне понадобилось: отработанные батарейки, вода, соль, емкость для воды.
Я опустил отработанные батарейки в воду, добавил немного соли (различные соли есть и в природе), и оставил на несколько часов.
Через некоторое время батарейки стали разрушаться, появилась ржавчина, вода помутнела, и появился неприятных запах (Приложение 3, фото 5-6). Так батарейки разрушаются и в окружающей среде.
Опыт «Влияние разрушающихся батареек на улиток».
Мне понадобилось: емкость, вода, отработанные батарейки, улитки из аквариума.
У нас дома есть аквариум, где живут улитки. Эти существа очень чувствительны к воде, в которой живут. Обычно они живут в грунте, но если долго не менять воду, или в аквариуме заводится какая-то вредная бактерия, улиткам это не нравится, и они выползают к поверхности воды, «подышать».
Я отсадил улиток в емкость с чистой водой. Улитки чувствовали себя хорошо и ползали, где хотели. Через некоторое время я положил в банку к улиткам разрушающиеся батарейки. Вода потемнела и помутнела, появился резкий запах. Улиткам это не понравилось, и они переместились к краю воды (Приложение 3, фото 7-8). Пришлось их спасать.
Опыт «Влияние разрушающихся батареек на растения».
Мне понадобилось: комнатный цветок, вода, отработанные батарейки.
Для опыта я использовал комнатный цветок. Я положил в воду для поливки растения отработанные батарейки и оставил на несколько часов. Через некоторое время этой водой я полил цветок. Через два дня цветок стал вянуть, а через неделю погиб (Приложение 3, фото 9-10). Жалко, конечно, но что не сделаешь ради науки! Значит, компоненты батарейки очень вредны для природы, могут вызвать гибель животных и растений, а значит и человека.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Одной из проблем современной экологии является проблема утилизации батареек, которые стали таким обычным предметом нашей жизни.
Проведенное анкетирование показало, что ученики родители владеют информацией о вреде отработанных батареек, но мало кто задумывается о правильной утилизации батареек. Нужно информировать людей об опасности неправильной утилизации таких опасных отходов, как батарейки, призвать людей задуматься о личной ответственности за охрану окружающей среды.
Создается реальная угроза для здоровья человека из-за низкого уровня экологической культуры людей и отсутствием общедоступного механизма сбора отработанных батареек.
Из своих экспериментов я узнал, что батарейки – этот химические элементы. Они содержат токсичные и опасные элементы. Из опытов с разрушающимися батарейками я выяснил, что их содержимое вредно и опасно для растений, животных и человека. Вред попадания отработанных батареек в природу не виден в повседневной жизни. Но я доказал это на экспериментах. Мы собрали 386 батареек всего за неделю в нашей школе! Если посчитать, сколько батареек неправильно утилизируется во всем мире, становится понятно, что проблема загрязнения природы приобретает мировой масштаб. Ведь мы дышим одном воздухом и пьем воду из одних рек.
Считаю, что нужно издать закон, запрещающий выбрасывать батарейки, обязать точки продаж оборудовать контейнерами для сбора отработанных батареек, оказывать государственную поддержку для этой деятельности.
Сделать полезное дело может каждый, установив ящик для сбора батареек в подъезде, в школе или на работе. До того времени, как появится возможность их сдать и переработать, собранные батарейки можно оставить на хранении в герметичной упаковке (как это делают в Японии), например, в закрытых пластиковых бутылках, откуда они не смогут попасть в окружающую среду.
Защита окружающей среды от продуктов распада батареек очень важна.
Мы должны заботиться о чистоте нашей планеты, чтобы сохранить не только свое здоровье, но и здоровье своих близких, и чтобы будущие поколения жили в благоприятных условиях.
БИБЛИОГРФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Рыжакова М.Г. Отработавшая батарейка как опасный отход// Твердые бытовые отходы – 2015 №6. – С.42-47
Электронные ресурсы
2. Бокси. Сервис по утилизации батареек [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://getboxy.ru/about
3. Вторхотходы [Электронный ресурс] Режим доступа: http://vtorothodi.ru/ pererabotka/pravilnaya-pererabotka-batareek
4. Как сделать батарейку в домашних условиях: 4 способа [Электронный ресурс] Режим доступа: http://fb.ru/articlr
5.Мегаполисресурс/Переработка/Батарейки и аккумуляторы [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://eco2eco.ru/perepabotka/battery/
Приложение 1.
Анкетирование на тему «Батарейки в жизни современного человека»
Приложение 2.
Акция «Батарейки, сдавайтесь!
Приложение 3.
Мои эксперименты
Фото 1-2. Батарейка из лимона
Фото 3. Батарейка из картофеля
Фото 4. Батарейка из монет, фольги и картона
Фото 5-6. Разрушение батарейки в окружающей среде
Фото 7-8. Влияния содержимого батареек на улиток
Фото 9-10. Влияние содержимого батареек на растения