Проект "Влияние химического состава отработанных батареек на рост и развитие растений".

МИНИСТЕРСТО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МУНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №36

г. Калининграда

Влияние химического состава отработанных батареек

на рост и развитие растений.

Авторы: Омельченко Марина Евгеньевна

обучающаяся 10 «А» класса,

Новицкая Ольга Лериевна

обучающаяся 10 «А» класса.

Руководители: Сергеева Елена Евгеньевна

учитель физики I категории,

Ширшова Анна Михайловна

учитель биологии.

КАЛИНИНГРАД

2013

Введение________________________________________________3

Обзор литературы________________________________________4

Методика исследований___________________________________7

Результаты исследований__________________________________9

Выводы________________________________________________10

Заключение_____________________________________________11

Список использованной литературы________________________12

Приложение____________________________________________13

Развитие современной промышленности и сферы услуг, а также расширяющееся использование биосферы и ее ресурсов, приводит к возрастающему вмешательству человека в материальные процессы, протекающие на планете. В последние десятилетия в процессе

развития технологии была оставлена без внимания опасность непреднамеренных побочных воздействий на человека, живую и неживую природу. Это можно объяснить тем, что ранее считали, что природа обладает неограниченной способностью компенсировать воздействие человека, хотя уже столетия известны необратимые изменения окружающей среды.

Человек создал для себя среду обитания, заполненную синтетическими

веществами. Их воздействие на человека, другие организмы и окружающую среду выявляется, когда уже нанесен ощутимый ущерб. В наши дни широкое распространение получили пальчиковые батарейки. В нашем доме их можно встретить повсюду: в игрушках, в часах, в звонке, в пульте, в фотоаппарате. Актуальность данного исследования обусловлена повышенным вниманием человека к окружающей среде, вследствие влияния химических веществ, содержащихся в батарейке, на окружающую среду.

Цель нашей работы : определить влияние неправильно утилизованных батареек на окружающую среду.

Гипотеза- семена растений, посаженные в почву, содержащую химические вещества, находящиеся в батарейках, прорастут, дадут плоды, но уродливой формы.

Задачи:

1. Исследовать химический состав наиболее часто используемых в быту батареек.

2. Исследовать влияние химически активных веществ, находящихся в батареях различных типов на рост и развитие растений.

В России активно формируются общественные экологические движения, целью которых является решение проблем утилизации твердых бытовых отходов (ТБО). Как утверждают экологи, в России уже накопилось более 80 млрд т ТБО и их количество ежегодно увеличивается на 4 млрд. На свалки попадают и токсичные отходы — отработавшие срок энергосберегающие и люминесцентные лампы, ртутные термометры, батарейки. Вред от неправильной утилизации этих ТБО на себе ощутят будущие поколения людей.

Обзор литературы.

Явление возникновения электрического тока при контакте разных металлов было открыто итальянским физиологом, профессором медицины Болонского университета Луиджи Гальвани в 1786 году. Гальвани описал сокращения мышц задних лапок свежепрепарированной лягушки, закрепленных на медных крючках, при прикосновении стального скальпеля. Наблюдения были истолкованы первооткрывателем как проявление «животного электричества».

Итальянский физик и химик Алеcсандро Вольта, заинтересовавшись опытами Гальвани, увидел совершенно новое явление — создание потока электрических зарядов. Проверяя точку зрения Гальвани, А. Вольта проделал серию опытов и пришел к выводу, что причиной сокращения мышц служит не «животное электричество», а наличие цепи из разных проводников в жидкости. В подтверждение А. Вольта заменил лапку лягушки электрометром и повторил все действия. В 1800 году А. Вольта впервые публично заявляет о своих открытиях на заседании Лондонского королевского общества, что проводник второго класса (жидкий) находится в середине и соприкасается с двумя проводниками первого класса из двух различных металлов... Вследствие этого возникает электрический ток того или иного направления. Русский ученый Петров в 1802 году использовал гальванический элемент для построения электрической дуги [3].

Гальванические первичные элементы - это устройства для прямого преобразования химической энергии, заключенных в них реагентов (окислителя и восстановителя), в электрическую. Реагенты, входящие в состав источника, расходуются в процессе его работы, и действие прекращается после расхода реагентов.

Широкое распространение получили марганцево-цинковые элементы, не содержащие раствора электролита (сухие элементы, батарейки). Так, в солевых элементах Лекланше цинковый электрод служит анодом, электрод из смеси диоксида марганца с графитом служит катодом, графит служит токоотводом. Электролитом является паста из раствора хлорида аммония с добавкой муки или крахмала в качестве загустителя.

Щелочные марганцево-цинковые элементы, в которых в качестве электролита используется паста на основе гидроксида калия, обладают целом рядом преимуществ, в частности существенно большей ёмкостью, лучшей работой при низких температурах и при больших токах нагрузки.

Солевые и щелочные элементы широко применяются для питания радиоаппаратуры и различных электронных устройств.

Вторичные источники тока (аккумуляторы) - это устройства, в которых электрическая энергия внешнего источника тока превращается в химическую энергию и накапливается, а химическая – снова превращается в электрическую. Одним из наиболее распространенных аккумуляторов является свинцовый (или кислотный). Электролитом является 25-30 % раствор серной кислоты. Электродами кислотного аккумулятора являются свинцовые решетки, заполненные оксидом свинца, который при взаимодействии с электролитом превращается в PbSO₄.

Также существуют щелочные аккумуляторы. Наибольшее применение получили никель-кадмиевые и никель-металлгидридные аккумуляторы, в которых электролитом служит NiOH.

В различных электронных устройствах (мобильные телефоны, планшеты, ноутбуки), в основном, применяются литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы, характеризующиеся высокой ёмкостью и отсутствием эффекта памяти.

Минприроды предупреждает о вреде элементов питания (батареек) для окружающей среды и для человека и рекомендует отдавать предпочтение аккумуляторам, а использованные батарейки выбрасывать в специальные контейнеры.

В батарейках содержатся: ртуть, никель, кадмий, свинец, литий, марганец и цинк, имеющие свойство накапливаться в живых организмах, в том числе и в людях, поэтому даже небольшое их количество опасно и наносит существенный вред здоровью.

Серная кислота, которая находится в отработанном аккумуляторе, опасна для окружающей среды кислотным отравлением. Загрязнение кислотой и свинцом (который тоже содержится в отработанных аккумуляторах) малопоправимы и оказывают негативное воздействие не только на окружающую среду, но и на организм человека –свинцовое отравление (перевозбудимость, быстрая утомляемость организма) [6].
Избыток никеля встречается очень часто. Особенно токсичны хлорид и сульфат никеля, так как они растворимы в воде – нерастворимые соединения в десятки раз безопаснее.

Карбонильный никель и никелевая пыль – попадая в организм, накапливаются в нём, и действуют на него разрушающе. В быту, хотя и в небольших количествах, можно получать избыточный никель. Если всё время контактировать с никелем, то может развиться такое заболевание, как контактный дерматит – острое воспаление кожи, артриты или астма. Когда в тканях избыток никеля, структура клеток страдает и начинает разрушаться, деятельность ферментов и гормонов замедляется, а клеточный иммунитет ослабевает.

Наблюдаются и другие симптомы избытка никеля: витилиго, кератит, изъязвление роговицы, заболевания щитовидной железы и репродуктивных органов, нарушение обмена азота и углеводов, проблемы с пищеварением, нарушения в работе нервной и сердечнососудистой системы, дистрофия почек и печени, ухудшение состава крови. При избытке никеля в организме возникают анемия и тахикардия, отёки мозга и лёгких, аллергические реакции; увеличивается вероятность развития доброкачественных и злокачественных новообразований кожи, почек или лёгких; возбудимость нервной системы повышается; снижается общий иммунитет организма [12].

Если цинка становится чрезмерно много, он из друга превращается во врага. Когда цинка в организме человека содержится количестве 150-600 мг, наступает состояние отравления со всеми признаками интоксикации. То есть появляется тошнота, слабость. Такое количество цинка можно получить, если пить воду, которая продолжительное время стояла в посуде с оцинкованными стенками. Кроме того, такая вода отрицательно подействует на желудок [6].

При больших дозах свинец накапливается в почках, селезёнке и костных тканях. Во время свинцового токсикоза первыми поражаются органы создания крови, почки и нервная система. Свинец способен проникать в грудное молоко у женщин.

Свинец нарушает работу сердечно-сосудистой системы. Вызывает нарушение сосудистого тонуса, повреждает стенки сосудов. Приводит к сильным патологическим изменениям в нервной системе, сосудах, крови. Влияет на синтез белка. Препятствует окислению жирных кислот, нарушает белковый, углеводный и липидный обмены. Занимает кальций в костях.

Свинец и его соединения являются токсичными. Бытует такое мнение, что именно токсичность свинца вызвала упадок и гибель Римской империи. Якобы римляне отравлялись на протяжении нескольких поколений водой и винами, хранившимися в свинцовых сосудах.

Воздействие свинца ухудшает работу репродуктивной системы человека. У беременных женщин и детородного возраста повышенный уровень свинца в крови является большой опасностью. Менструальная функция нарушается, повышается вероятность преждевременных родов. Проникновение свинца через плацентарный барьер может привести к гибели плода. А у новорождённых детей повышается смертность [7].

Методика исследований.

Мы провели исследования (анкетирование родителей) и выяснили: что за год в каждой семье нашего класса приблизительно выходят из строя – 10 батареек. Для 10 «А» класса, где 22 обучающихся за 1 год наберется 220 выброшенных батареек, а для школы, где обучается 676 человек, количество отработанных батареек может достичь цифры 6760 [приложение 1].

Было произведено исследование « Может ли химический состав отработанных батареек, используемых в домашних условиях, повлиять на рост и развитие растений?»

Для исследований были использованы батареи:

1. Duracell AA Alkaline- 1,5V MN 1500- LR 6 made in EC

2. Спутник Longlife R 65 VM3 AA 1,5V производитель «Sky Battereries Ca., Ltd» КНР

3. Kodak Lithium Bttery 3V CR2 made in Japan for Eastman Kodak Company

4. Nokia BL- 4c 890 mAm 3,7V Rechargeable Li-ion battery made in Hungary

Для гарантированного попадания химических веществ в состав почвы корпуса всех батареек были сломаны, цинковые сосуды разрезаны и смешаны с плодородным грунтом « Универсальный натуральный торфогрунт» с довавлением керамзитового дренажа. Наполнен горшок №1. Второй горшок был наполнен торфогрунтом с керамзитовым дренажом без добавления химических веществ, входящих в состав батареек.

Семена огурцов «Маринда F1» высокоурожайный, раннеспелый гибрид голландской селекции ООО Агрофирма «Семцветовощ», рассчитанные для открытого грунта и теплиц, подготовили к посадке. 13.06.2012г. в 17¹⁵семена были накрыты влажной тканью и помещены в открытую емкость. Первые ростки появились 18.06.2012г. В горшок №1 были высажены 2 ростка 18.06.2012г. в 18⁰⁰. В то же время в горшок №2 были высажены также 2 пророщенных семечка огурцов. Оба горшка были помещены на закрытый, но хорошо проветриваемый балкон на юго-западную сторону. Воздействие прямых солнечных лучей на растения оказано не было, т.к. здание дома находится в тени растущих деревьев. Всход в торфогрунте в обоих горшках произошёл одновременно 21.06.2012г. Появились по 2 листа на каждом семечке в двух горшках. Спустя 4 дня после появления первых листков стали замечать, что растения в горшке №1 отстают по развитию от растений в горшке №2. 30.06.2012г. на огурцах в горшке №2 появились по настоящих листа. В горшке №1 настоящих листов не появилось, более того на одном из ростков было замечено усыхание одного из листов, на грунте появился серый налёт. 05.07.2012 была произведена подвязка растений №2. Растения в горшке №1 не развиваются и наблюдаются явные признаки засыхания одного из растений. Гибель ростка №1 произошла 09. 07.2012г в грунте с беловато-серым налётом. Второй росток горшка №1 не даёт настоящих листьев. С появлением 18.07 завязей огурцов в горшке №2, второй росток в горшке№1 также погиб. В горшке №2 появился первый огурец 5.08.12.

На грунте имеется бело-серый налёт, сохраняющий свой вид длительное время после прекращения эксперимента. 20.01.2013г. налёт сохраняется в грунте, не содержащей влагу и находящийся под воздействием низких температур (-13⁰ С).

Результаты исследований.

В наши дни широкое распространение получили пальчиковые батарейки. В нашем доме их можно встретить повсюду: в игрушках, в часах, в звонке, в пульте, в фотоаппарате. Результаты тестирования показали, что в быту мы используем батареи различных типов. Ежегодно в каждой семье сменяется около 10 гальванических элементов. Утилизуются батареи не всегда правильно. Мы доказали, проведя исследования, что испорченная батарейка влияет на химический состав почвы, а значит на растительный и животный мир ее обитателей и человека прямо или косвенно взаимосвязанного с ним. На почве, содержащей активные вещества батареек растения расти, развиваться не могут. Спустя 17 дней после начала проращивания семян наблюдались первые признаки усыхания растений. Растения не дают настоящих листьев и окончательно погибают. На грунте имеется бело-серый налёт, сохраняющий свой вид длительное время после прекращения эксперимента.

Наша гипотеза не подтвердилась. Основываясь на научную литературу, используя свои собственные наблюдения, исследования можно утверждать, что выбрасываемые батарейки в мусорные баки, более опасны для человека и окружающей среды, чем мы предполагали.

Выводы.

1.Исследуя химический состав наиболее часто используемых в быту батареек, выяснили в состав входят такие вещества, как ртуть, никель, кадмий, свинец, литий, марганец и цинк. Даже небольшое их количество опасно и наносит существенный вред здоровью.

2. Исследуя влияние химически активных веществ, находящихся в батареях различных типов на рост и развитие растений, выяснили, что при большой концентрации веществ, растения расти и развиваться не могут. Вещества имеют свойство накапливаться в почве, живых организмах.

3. Гипотеза не подтвердилась. Выбрасываемые батарейки в мусорные баки, более опасны для человека и окружающей среды, чем мы предполагали.

Заключение.

Вынося из дома мусор, мы редко задумываемся о том, что же с ним происходит дальше.А происходит вот что: в России бытовые отходы, в основном, свозятся на полигоны или попросту – свалки. Свалки не эффективны для борьбы с все более возрастающим объемом отходов, кроме того, они наносят немалый вред окружающей среде. Даже обустроенные по последнему слову техники полигоны создают целый комплекс экологических проблем. В России таких «правильных» полигонов пока не более десятка, остальное — самые обыкновенные свалки, которые будут загрязнять окружающую среду еще около 100 лет после их закрытия. Известно, что одна пальчиковая батарейка, выброшенная на мусорную свалку, загрязняет тяжёлыми металлами землю вокруг себя ( по некоторым данным до 20м²), а в лесной зоне это территория обитания двух деревьев, двух кротов, одного ёжика и нескольких тысяч дождевых червей. Поэтому во всём мире отработанные батарейки собирают и утилизируют отдельно от бытового мусора.

 Сейчас в России никто не перерабатывает батарейки. А, следовательно, и не могут принимать. Если кто-то принял у вас батарейки, то он или выбросит их, или отдаст на специальный полигон для соответствующего захоронения.

Храните пока батарейки у себя дома!

Авторы благодарят за участие и помощь при проведении исследований учащихся 10 «А» класса МАОУ СОШ №36, а также за помощь в оформлении презентации Салтыкову Н.М. учителя истории МАОУ СОШ № 36.

Список литературы.

1.Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания.

2.Экологическая химия: Пер. с нем. / Под ред. Ф. Корте. — М.: Мир, 1996.

— 396 с., ил.

3.Экологические проблемы: что происходит, кто виноват и что делать?:Учебное пособие / Под ред. Проф. В. И. Данилова - Даниляна. — М.: Изд-во

МНЭПУ, 1997. — 332 с.

4.Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир: В 2-х т. Т. 1,2.

Пер. с англ.- М.: Мир, 1993. - с., ил.

5. Ревель П., Ревель Ч. Среда нашего обитания: В 4-х книгах. Кн. 2.

Загрязнения воды и воздуха: Пер с англ. - М.: Мир, 1995. - с., ил.

6.http://www.inflora.ru/directory/vitamins-and-minerals/zinc.html

7.http://svinec-listy.ru/informatsiya/vred_ot_izbitka_svintsa.html

8.http://xn--80aaabwyh9bq.org/

9.http://www.greenpeace.org/russ...

10.http://www.proothody.com/?page...

11.http://www.infoeco.ru/index.ph...

12. http://www.inflora.ru/directory/vitamins-and-minerals/nickel.html

Приложение №1.

Использование пальчиковых батареек в быту в семьях обучающихся 10 «А» класса МАОУ СОШ № 36 г. Калининграда.

В социологическом опросе принимали участие 22 семьи обучающихся 10 «А» класса.

Диаграмма утилизации отработанных батарей в 10 «А» классе в 2012 году.