VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Влияние упаковочного материала на окружающую среду

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Коновалова А.Д. 1

---

1МБОУ СОШ № 12

Заставная О.Е. 1Орлова И.Н. 1

---

1МБОУ СОШ № 12

Работа в формате PDF

6.7 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

Не руби сук, на котором сидишь.

Народная пословица.

Посмотрев одну из передач, посвящённых нашей планете, я ужаснулась. В этой передаче показывали и рассказывали о современных экологических проблемах, с которыми сталкивается наша планета, и причиной которых является человек. В одном сюжете рассказывали о влиянии пластика на окружающую среду. В сюжете показывали, какой большой урон наносит окружающей среде эта сторона жизни человека, чем оборачивается повседневное удобство человека для жизни животных, птиц, морских обитателей. Часть упаковочного мусора попадает в озёра, моря, океаны и ведь это вредит не только рыбам, но и животным, которые пьют эту воду. В их пищеварительную систему попадает хоть и малая часть этого мусора, но и она для них смертельно опасна. Так погибло много разных животных. От пластикового мусора страдают и растения. Ведь в почву тоже попадают эти пакеты и контейнеры, и поэтому не малое количество растений было просто уничтожено под этими слоями мусора на нашей планете.

Поэтому я считаю, что надо как-то решать проблему с мусором на Земле, или всё будет как в мультике «Валли». Там вся планета погрязла в мусоре, а людям пришлось с неё улететь в космос, чтобы не погибнуть.

На уроках химии в 7 классе мы ставили некоторые эксперименты. Одним из них был эксперимент по гниению пластика. Его результаты пригодились мне для исследования в этой работе.

Я решила более подробно изучить эту тему.

Тема проекта: влияние упаковочного материала на окружающую среду.

Актуальность работы вижу в том, что от решения экологических проблем, созданных человеком, зависит выживание самого человека. Проблема утилизации мусора, созданного человеком, выходит на первое место.

В России, к сожалению, эта проблема стоит очень остро. Показатель ежегодного объёма формирования отходов превысил черту в пять миллиардов тонн за год и продолжает увеличиваться. Из-за этого уже около миллиона гектаров территории нашей страны совершенно непригодны для хозяйственной деятельности.

Разные точки зрения

Существует очень интересная гипотеза. Искусственно созданный пластик полностью не перерабатывается, а накапливается в виде молекул на нашей планете. Эти молекулы встраиваются в организмы живых существ, но не все могут к этому приспособиться и возникает множество заболеваний. Некоторые учёные сравнивают появление молекул пластика с появлением молекул кислорода на планете. Тогда тоже встал вопрос о выживаемости живых существ. И выжили те, кто смог его использовать для дыхания. Возможно и сейчас пластик – это очередной экологический кризис.

Но скорее всего человек, как развитое существо не сможет быстро приспособиться к данным молекулам, а значит встаёт вопрос о его выживании.

В итоге у людей появляются проблемы со здоровьем. Поэтому можно выделить значимость данной работы для оценки экологического риска, ведь, засоряя нашу планету разными искусственно созданными материалами, человек наносит удар в первую очередь по самому себе.

Цель моего проекта заключается в оценке опасности упаковочного материала для окружающей среды.

Задачи, поставленные в ходе проекта:

Изучить химический состав распространённых упаковочных материалов;

Определить основные методы исследования состава и свойств упаковочного материала в домашних условиях;

Исследовать свойства разных образцов упаковочного материала;

Изучить влияние упаковочного материала на окружающую среду;

Рассмотреть альтернативные упаковочные материалы, безопасные для окружающей среды.

Объекты исследования – пищевая плёнка, фасовочные пакеты, пластиковые пакеты, одноразовые контейнеры.

При выполнении данной работы были использованы следующие методы:

Наблюдение – дало возможность описать объекты, провести наблюдения за постановкой опытов для определения свойств плёнок;

Сравнение – позволило установить сходство и различие химического состава и свойств различных упаковочных материалов;

Эксперимент – были проведены эксперименты, с помощью которых выявлены основные свойства и качества плёнки, в зависимости от образца;

Анализ – проведён анализ теоретического материала, а также сравнительный анализ опытных образцов при проведении экспериментов;

Обобщение – обобщены полученные данные о свойствах и сделаны соответствующие выводы.

Гипотеза - упаковочный материал оказывает негативное воздействие на окружающую среду, так как накапливается в виде мусора и очень долго разрушается.

Глава 1. Что такое упаковочные плёнки?

1.1 Химический состав упаковочных плёнок

В основе упаковочных плёнок лежит полиэтилен.

Полиэтилен (ПЭ или РЭ) - это термопластичный, синтетический полимер белого цвета, продукт полимеризации этилена.

[—CH₂—CH₂—]_n

В 1899 году немецкий инженер Ганс фон Пехманн случайно открыл полиэтилен, но он не привлек к себе особого внимания. Вторично вещество похожее на полиэтилен получили в 1933 году инженеры Эрик Фосет и Реджинальду Гибсон. Они продолжили работу над усовершенствованием промышленного получения нового вещества вместе с М. В. Перрином и Дж. Г. Паттоном и в 1936 году был получен патент на производство полиэтилена низкой плотности (ПЭНП). Коммерческое производство ПЭНП было начато в 1938г. Сначала полиэтилен использовался в производстве телефонного кабеля и лишь в 1950-е годы стал использоваться в пищевой промышленности как упаковка.

Свойства полиэтилена. Структура и свойства полиэтилена определяются способом его получения. Этилен может быть полимеризован несколькими способами, в зависимости от этого полиэтилен разделяют на: полиэтилен высокого давления (ПЭВД) или низкой плотности (ПЭНП); полиэтилен низкого давления (ПЭНД) или высокой плотности (ПЭВП), а также еще на линейный полиэтилен. 

Полиэтилен сочетает высокую прочность при растяжении с эластичностью. Он обладает хорошими электроизоляционными свойствами, устойчив к действию щелочей любых концентраций, концентрированных соляной и серной кислот, органических кислот, разрушается азотной кислотой, растворяется в алифатических и ароматических углеводородах и их галогенопроизводных, сравнительно стоек к радиоактивным излучениям. Полиэтилен не смачивается водой, устойчив к действию водных растворов солей, кислот, щелочей, но при температурах выше 60°С серная и азотная кислоты быстро разрушают его. Так же при комнатной температуре не растворяется в органических растворителях, но при температуре выше 80°С сначала набухает, а затем частично растворяется.

Области применения. Комплекс физико-механических, химических и диэлектрических свойств ПЭ определяет его потребительские свойства и позволяет широко применять во многих отраслях промышленности (кабельной, радиотехнической, химической, легкой, медицине и др.) 

Сегодня из полиэтилена изготовляют плёнки, канализационные трубы, магистральные трубопроводы, профилированные изделия, изоляцию для проводов и кабеля, ёмкости (бутыли, канистры, цистерны), гальванические ванны, санитарно-технические изделия, волокна и много других полезных изделий.

Утилизация.

Большая часть изделий из полиэтилена пригодны для переработки и последующего использования.  Основными методами переработки этилена являются: экструзия, литьё под давлением, пневматическое формование. Большое распространение в фармацевтической и химической промышленности получили бутылки из вторичного полиэтилена объемом от 25 до 5000 мл, а также посуда, игрушки, электротехнические изделия, решетчатые корзины и ящики. Ну, а то, что не идет на переработку выбрасывают на мусорные свалки или еще хуже сжигают.

1.2 Плюсы и минусы данного упаковочного материала

Достоинства пластика

Пластик сочетает в себе прочность, прочность и легкость.

Паро- и водонепроницаемые.

Пластик не вступает в химические реакции с большинством известных веществ.

Пластик можно использовать в температурном интервале от -30 до +40 градусов по Цельсию.

Многофункциональны.

Упаковка из пластика выглядит презентабельно.

Полимер легко очистить без специальных средств.

Низкая цена.

Эффективность рекламы, размещённой на полиэтиленовых пакетах многоразового использования.

Недостатки пластика

Пластик – это полимер. Не из каждого полимера можно изготовить качественную, безопасную упаковку.

Экономия на сырье в этой отрасли недопустима. Производители полимерной упаковки обязаны использовать только безопасное сертифицированное сырье.

Неустойчивость цен на полимеры.

Неудобство переноски крупногабаритных товаров. К примеру, ящики из гофрированного картона можно оснастить ручками, тогда как обмотанные пленкой большие упаковки переносить не очень неудобно.

Некоторые овощи и фрукты в такой упаковке быстро портятся.

Период распада – около ста лет.

В природе нет бактерий и животных, способных переработать этот материал. Поэтому возникает пластиковое загрязнение планеты.

1.3 Воздействие на окружающую среду

Пластиковое загрязнение – процесс накопления продуктов из пластмасс в окружающей среде, отрицательно сказывающийся на дикой природе, среде обитания животных и человека.

На 2018 год, в год во всем мире производится около 380 миллионов тонн пластика. С 1950 года по 2018, было произведено около 6.3 миллиардов тонн пластика, из них было переработано около 9%, а сожжено - 12 % Огромное количество пластиковых отходов неизбежно попадает в окружающую среду. Проведя исследования, учёные – орнитологи предполагают, что тела 90% морских птиц содержат в себе пластик.

О том, что полиэтиленовые пакеты могут нанести вред здоровью человека, мало говорят в открытых источниках, но это действительно так. Ведь в их производстве используется свинец. Этот металл невероятно токсичен. Его скопление в организме вызывает развитие многих заболеваний.

В целях рекламы на полиэтилен часто наносят логотипы фирм, изготовляя пакеты яркого, броского цвета. Люди заворачивают в них еду, не задумываясь, какая краска используется. А в её составе часто присутствуют токсины, губительные для человека.

Экологи всего мира трубят о вреде пластиковых пакетов. Триллионы тонн полиэтилена ежегодно оказываются на свалке, заражая землю токсичными веществами.

Естественным путём они разлагаются на протяжении от 100 до 500 лет, поэтому, если не уменьшить их производство, вся планета вскоре будет завалена использованными пакетами.

Сжигать такой мусор опасно. В процессе горения в атмосферу выбрасывается огромное количество канцерогенов, которые загрязняют воздух и разрушают озоновый слой.

Вторичная переработка отходов развита слабо. По данным экологов, через неё проходит всего 1 процент полиэтилена на планете.

Вывод: использование упаковочного материала из пластика имеет свои положительные и отрицательные стороны.

Глава 2. Исследование свойств упаковочного материала

2.1 Подготовка образцов упаковочного материала

1. Прежде чем начать исследование свойств упаковочного материала, мною было проведено социологическое исследование.

Я изучила следующие вопросы:

1) какой процент магазинов при упаковке продуктов использует пищевую плёнку;

2) какой процент магазинов использует фасовочные пакеты;

3) какой процент встреченных на улице людей пользуется пластиковыми пакетами;

4) социологический опрос среди обучающихся и сотрудников школы.

Вопрос. Используются ли в вашей семье фасовочные пакеты повторно?

Результаты:

из сорока магазинов упаковочной плёнкой пользуются в тридцати четырёх магазинах. Что составляет 85%;

из сорока магазинов фасовочными пакетами пользуются в сорока магазинах. Что составляет 100%;

из встреченных на улице 200 людей пластиковыми пакетами пользуется 120 человек. Что составляет 60 %;

было опрошено 200 человек. Повторно используют фасовочные пакеты 130 человек. Что составляет 65%.

(Приложение №1)

2. Подготовка образцов

Нарезать на небольшие кусочки упаковочные материалы.

Образец № 1: пищевая плёнка.

Образец № 2: фасовочный пакет.

Образец № 3: пластиковый пакет

Образец № 4: одноразовый пластиковый контейнер.

(Приложение № 2)

2.2 Исследование образцов упаковочного материала

Методики проведения исследования.

Горение в открытом пламени

Взять образец № 1 щипцами и поместить его в пламя спиртовки.

Образец очень быстро сгорает.

Повторить эксперименты с образцами № 2, № 3, № 4.

Образец № 2 горит ярким пламенем, сгорая до конца.

Образец № 3горит коптящим пламенем, сгорая до конца, выделяя едкий запах.

Образец № 4 горит, выделяя едкий запах, сгорая до конца.

(Приложение № 3) Результаты занесите в таблицу.

Обнаружение термопластичности полимеров.

Надо взять 4 фарфоровые чашки и закрепить их в держателе. В каждую чашку поместить кусочки исследуемых материалов.

Слегка нагреть чашку с образцом № 1 на пламени спиртовки.

Прекратить нагрев. После охлаждения чашки тигельными щипцами надо извлечь полученную массу.

В фарфоровой чашке ничего не осталось. Образец быстро расплавился, а затем сгорел.

Повторить эксперименты с образцами № 2, № 3, № 4.

Образец № 2 также быстро расплавился, а затем сгорел.

Образец № 3 расплавился, стал тягучим, его можно вытянуть в нить.

Образец № 4 по времени плавился дольше остальных, превращаясь в деформированную массу. Затем затвердел.

(Приложение № 4) Результаты занести в таблицу.

Сравнение теплостойкости пластмасс.

В 4 ёмкости налить кипящую воду. В каждый сосуд поместить фрагменты исследуемых образцов на 2-3 минуты. Тигельными щипцами извлечь образцы и рассмотреть их внешний вид.

Образец № 1 быстро деформировался, но остался мягким и эластичным.

Образец № 2 стал более хрупким и по внешнему виду менее прозрачным.

Образец № 3 деформировался не сильно. Краска сохранилась.

Образец № 4 попав в кипящую воду, быстро свернулся в трубочку и остался таким после извлечения из кипящей воды.

(Приложение № 5) Результаты занесите в таблицу.

Отношение к органическому растворителю.

В качестве органического растворителя надо взять ацетон.

В 4 химических стаканчика налить небольшое количество ацетона. В каждый стаканчик поместить исследуемый образец и оставить на 3 дня. Затем при помощи щипцов извлечь опытные образцы и рассмотреть их.

Образец № 1 практически не изменился, но приобрёл специфический запах.

Образец № 2 стал более хрупким, приобрёл специфический запах.

Образец № 3 приобрёл специфический запах. Краска стала более бледной.

Образец № 4 внешне не изменился, но приобрёл специфический запах.

(Приложение № 6) Результаты занесите в таблицу.

Исследование процессов гниения образцов.

Возьмите 4 ёмкости и наполните их перегноем. Поместите в каждый сосуд исследуемый образец. В течение года поддерживайте влажность в ёмкостях. Через год извлеките исследуемые образцы из почвы.

Образец № 1 деформировался, частично утратил целостность.

Образец № 2 деформировался, потерял прозрачность, частично утратил целостность.

Образец № 3 потерял цвет, остальные свойства остались прежними.

Образец № 4 потерял прозрачность, в остальном не претерпел изменений.

(Приложение № 7) Результаты занесите в таблицу.

Вывод: при помощи данных методик можно определить свойства и качества упаковочных материалов в домашних условиях.

Глава 3. Результаты исследования

Горение в открытом пламени.

Обнаружение термопластичности полимеров.

Сравнение теплостойкости пластмасс.

Отношение к органическому растворителю.

Исследование процессов гниения образцов.

Выводы по результатам исследования.

В результате проделанных экспериментов было определено, что менее стойким к различным воздействиям оказался образец № 2 (фасовочный пакет). Остальные образцы проявили себя по-разному.

Заключение

Поставленные цели и задачи достигнуты.

Цель моего проекта заключалась в оценке опасности упаковочного материала для окружающей среды.

В ходе работы я оценила опасность упаковочного материала для окружающей среды.

Поставленные задачи в ходе работы были решены:

Я изучила химический состав распространённых упаковочных материалов;

Определила основные методы исследования состава и свойств упаковочного материала в домашних условиях;

Исследовала свойства разных образцов упаковочного материала;

Изучила влияние упаковочного материала на окружающую среду;

Рассмотрела альтернативные упаковочные материалы, безопасные для окружающей среды.

Перед началом исследования я выдвинула гипотезу: упаковочный материал оказывает негативное воздействие на окружающую среду, так как накапливается в виде мусора и очень долго разрушается.

Эта гипотеза подтвердилась, так как те образцы, которые я рассматривала, в основном, оказались стойкими к различным воздействиям, а значит, в естественной среде они долго разрушаются.

Разные точки зрения

Следует отметить, что есть люди, которые спокойно относятся к данной проблеме, думая, что их она не касается. Они живут по принципу: «На мой век хватит». Многие полагают, что природа справится и с этим вопросом, как справлялась, со множеством других проблем. Однако они забывают, что природа, может быть, и справится, но останется ли при этом человек на Земле.

Со своей стороны я считаю необходимым информирование населения о данной экологической проблеме.

Необходимо провести открытый урок на тему: «Пластик – проблема номер один для экологии Земли» среди обучающихся школы №12. Довести сведения о влиянии пластика на окружающую среду до тех людей, с которыми общаюсь.

Призвать всех знакомых уменьшить потребление упаковочного пластикового материала и перейти на более безопасные для экологии упаковочные материала: бумагу и биоразлагаемые материалы.

Чтобы не ограничиваться узким кругом распространения информации, считаю целесообразным написать статью в городскую газету для школьников «Детская Редакция».

В заключении я хотела бы призвать всех людей не оставаться равнодушными к этой проблеме.

По возможности повторно использовать упаковку;

не приобретать всё новые и новые пакеты;

использовать биоразлагаемые или бумажные пакеты.

Список используемой литературы

Абрамов С.И. Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов. - М.: 2007.

Артеменко А.И. Справочное руководство по химии. - М.: Высшая школа, 2009.

Габриелян О.С. Химия. 11 класс: Учебник для общеобразовательных учреждений. О.С.Габриелян, Г.Г.Лысова.- 4-е изд., стереотип. – М.:Дрофа, 2004.

Кукушкин Ю.Н. Химия вокруг нас. - М.: Высшая школа, 2006.

Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. - М.: ФАИР - Пресс, 2006.

Очкин А.В., Фадеев Г.Н. Химия защищает природу. Книга для внеклассного чтения. - М.: Просвещение, 2004.

Пильникова Н.Н. Индивидуальный проект обучающегося по химии 10-11 классы. Учебно-методическое обеспечение образовательного маршрута. Издательство «Учитель» Волгоград . 2012

Романенко В.Н. Книга для начинающего исследователя - химика. Л.: Химия, Ленинградское отделение, 2006.

Юдин А.М. Химия в нашем доме. Справочное издание, 2-ое издание. Стер. - М.: Химия, 1990.

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ №1

Результаты мониторинга

ПРИЛОЖЕНИЕ №2

Подготовка образцов

ПРИЛОЖЕНИЕ №3

Горение в открытом пламени

Образец № 1 Образец № 2

Образец № 3 Образец № 4

ПРИЛОЖЕНИЕ №4

Обнаружение термопластичности полимеров.

Образец № 1 Образец № 2

Образец № 3

Образец №4

ПРИЛОЖЕНИЕ №5

Сравнение теплостойкости пластмасс.

Образец № 1

Образец № 2

Образец № 3

Образец №4

ПРИЛОЖЕНИЕ №6

Отношение к органическому растворителю

Образец № 1 Образец № 2

Образец № 3 Образец № 4

ПРИЛОЖЕНИЕ №7

Исследование процессов гниения образцов.

Образец № 1 Образец № 2

Образец № 3 Образец № 4