Исследование вредного воздействия отработанных батареек на окружающую среду и здоровье человека

Автор: Альмухаметова Начия Абдельгазисовна

Организация: МБОУ Тебисская СШ им. 75-летия Новосибирской области

Населенный пункт: Новосибирская область, Чановский р-н, с.Тебисское

ПАСПОРТ ПРОЕКТА

Тема проекта	Исследование вредного воздействия отработанных батареек на окружающую среду и здоровье человека.
Руководитель проекта	Альмухаметова Начия Абдельгазисовна учитель географии
Вид проекта	экологический
Возраст детей ФИО детей	15 лет Альмухаметов Ильдар
Актуальность проекта	На сегодняшний день одной из важнейших экологических проблем на земле является утилизация мусора. Мало кто знает, как влияют батарейки на окружающую среду и здоровье человека. Вот этот вопрос заставил нас задуматься. Сегодня много различных приборов, бытовой техники, детских игрушек работает на батарейках. И сколько за год выбрасывает каждая семья эти батарейки. Мы должны узнать, как влияют батарейки на природу.
Цель проекта	изучение вреда содержимого батареек на окружающую среду и здоровье человека и необходимости их утилизации.
Проблемный вопрос	Каждый месяц меняем батарейки на часах, пультах от телевизора, использованные батарейки мы выбрасываем. Есть ли вред от использованных батареек для окружающей среды, и как правильно утилизировать?
Задачи проекта
	-изучить информацию о видах батареек, о вреде содержимого использованных батареек и процессе их утилизации; - оценить влияние металлов, содержащихся в батарейках на природу; - сделать вывод о необходимости утилизации батареек;
Сроки реализации	2024-2025г
Практическая значимость проекта	Сбор использованных батареек и правильная утилизация приведет к тому, что природа станет чище и безопаснее.
География проекта	С. Тебисское, обучающиеся МБОУ Тебисской школы, педагогический коллектив, работники школы

 

 

1 Введение.

В наши дни широкое распространение получили пальчиковые батарейки. Каждый из нас, наверняка, пользовался в своей жизни батарейками. Пульт для телевизора, часы, игрушки, телефоны, фотоаппараты, фонари — в доме, на работе, в школе всегда есть предмет, который работает на батарейках. А ведь это целая энергетическая станция, работающая на определенных химических веществах по физическим законам. Жизнь человека постоянно находится в движении, собственно, как и научно-технический прогресс. Огромное количество современных изобретений нуждается в автономных источниках энергии – аккумуляторах и батарейках. Но рано или поздно каждая батарейка выходит из строя и ее нужно выбрасывать. И использованная батарейка незамедлительно попадает в мусорное ведро… Мало кто знает, насколько силен эффект от этих маленьких вещиц на окружающую среду и здоровье человека.

Вначале работы над проектом я провел опрос среди учащихся, знают ли ребята о вреде содержащихся веществ в батарейке на природу?

Из диаграммы видно, что большая часть ребят, не знают, какой вред наносит разлагающаяся батарейка природе. Поэтому мы решили рассказать ребятам о вреде содержимого разлагающихся батареек в ходе работы над проектом.

Актуальность проекта обусловлена повышенным вниманием влияния человека на окружающую среду. В батарейках содержится множество различных металлов — ртуть, никель, кадмий, свинец, литий, марганец и цинк, которые имеют свойство накапливаться в живых организмах, в том числе и в организме человека, и наносить существенный вред здоровью.

Ядовитые вещества из батареек, проникают в почву, в подземные воды, попадают в реки и в водохранилища, из которых мы пьем воду, не думая, что вредные химические соединения с кипячением не исчезают.

Кроме того, актуальность обусловлена недостаточным информированием населения о действиях по сбору и утилизации отработанных батареек.

Цель нашего проекта: изучение вреда содержимого батареек и необходимости их утилизации.

Для достижения поставленной цели были определены и решены следующие задачи: -выявить особенности батареек, их вред при разложении для окружающей среды;

-провести химические опыты на качественные реакции свинца;

-провести исследование влияния разлагающейся батарейки на растения;

-выяснить местонахождение ближайших пунктов приёма батареек для утилизации;

-организовать акцию «Сдай батарейку-сохрани лес!» по сбору использованных батареек.

Гипотеза. Мы предполагаем, что использованная батарейка, выброшенная на мусорные свалки подвергается воздействию агрессивной среды и разлагаясь наносит вред окружающей среде

2. Строение, виды и состав батареек.

Батарейка – это химический источник тока. Электрический ток возникает в результате взаимодействия ионов катода и анода. Элементы питания могут быть разных размеров и типов. Они бывают одноразовыми и перезаряжаемыми.

Самое сложное в создании батареек - это подобрать материал для цилиндриков и раствора между ними. Обычно это редкие металлы. Поэтому во многих странах «севшие» батарейки не выкидывают в общий мусор, а собирают и на специальных заводах восстанавливают материалы, из которых они были сделаны, чтобы использовать их ещё раз.

Изучив литературу, мы узнали что существует 5 самых распространенных типов круглых (цилиндрических) батареек: солевые, щелочные, литиевые, серебряные и воздушно-цинковые. Буква R в их обозначении означает круглую форму (от английского round).

Солевые батарейки (R). Они обеспечивают напряжение 1,5 вольта, имеют небольшую емкость, высокий саморазряд и низкий срок хранения (до 2-х лет). При низких температурах они неработоспособны. Солевые батарейки самые дешевые.

Щелочные батарейки (LR). Они имеют напряжение 1,5 вольта, увеличенную емкость, низкий саморазряд и большой срок хранения до 10 лет. Они сохраняют работоспособность при низких температурах до -20 градусов. Эти источники тока недороги, в обиходе их еще называют алкалиновыми.

Литиевые батарейки (CR). Они имеют напряжение 3 вольта, большую емкость, малый саморазряд и большой срок хранения до 10-12 лет. Они сохраняют работоспособность при низких температурах до -40 градусов. Эти источники тока довольно дороги.

Серебряные батарейки (SR). Они имеют напряжение 1,55 вольта, высокую емкость, малый саморазряд и длительный срок хранения до 10 лет. Они сохраняют работоспособность при низких температурах до -30 градусов. Как правило, применяются в часах. В обиходе их также называют серебряно-цинковыми.

Воздушно-цинковые элементы (PR). Эти источники тока являются самыми чистыми с точки зрения экологии, благодаря чему широко используются в специальных медицинских устройствах, но имеют самый малый срок эксплуатации (несколько недель после вскрытия упаковки). Они имеют среднюю стоимость, имеют напряжение 1,2-1,4 вольта и очень высокую емкость (больше, чем у литий-ионных элементов в 2-3 раза), сохраняют работоспособность при температурах от -20 до +35 градусов. При хранении такие элементы нужно герметизировать для предотвращения саморазряда. При соблюдении правильных условий хранения (обеспечение герметичности) они имеют низкий саморазряд и могут храниться несколько лет.

3. Работа батареек

Электрические батарейки - очень полезная вещь. Многие игрушки работают от батареек, и это очень удобно. А то пришлось бы включать их в розетку, путаться в длинных проводах. К тому же электрический ток из сети не подходит для игрушек, понадобилась бы ещё специальная коробочка для его исправления. Батарейки дают игрушкам и другим полезным вещам независимость и самостоятельность.

Батарейка делает электрический ток: крутятся колёса у машинки, ходят часы, играет магнитофончик. А батарейка «садится». Что значит «садится»? Такое слово используют, чтобы показать, что батарейка расходует свою энергию. Так человек, когда начинает уставать, стремится куда-нибудь присесть. Когда всю энергию батарейка истратит, то перестанет работать, больше не сможет электрический ток делать. Что же в ней происходит?

Хочу вам рассказать, что я узнал про пальчиковую батарейку. Её так назвали, потому что она похожа на пальчик. Внутри у неё - два цилиндрика, вставленные один в другой. Между цилиндриками - специальный раствор или паста. От одного цилиндрика к другому и течёт электрический ток. Например, от одного цилиндрика по проводу ток идёт в моторчик машинки, крутит колёса, и дальше по проводу подходит к другому цилиндрику. Электрический ток в проводах - это движение электронов, а в растворе между цилиндриками - это движение ионов. Вот так и поддерживается электрический ток. Один цилиндрик батарейки отдаёт положительные ионы в раствор, а электроны в провода, а другой хватает ионы из раствора, а электроны из проводов и соединяет их в новое вещество. И по мере работы батарейки портятся: цилиндрики и раствор между ними. А когда окончательно испортятся, то и говорят, что батарейка «села».

 

4. Вред батареек.

Изучая литературу о строении и составе батареек , я пришел к выводу, что они опасны для окружающей среды, если быть точнее-опасно содержимое батарейки, которое поступает в окружающую среду при нарушении целостности корпуса батарейки. Сейчас расскажу подробнее : Элементы питания, имея небольшие размеры, кажутся безобидными. Человек порой сомневается, так ли уж необходима их утилизация. Чтобы понять это, достаточно посмотреть, как они устроены и какие вещества составляют внутреннее содержимое. Тогда никаких сомнений в том, что сдавать старые аккумуляторы на переработку надо, не останется.

Внешняя оболочка элементов питания изготовлена из металла и никакой опасности не представляет. Производители позаботились о безопасности батареек. Функция корпуса – изолировать внутренне содержимое от внешней среды. Подвергаясь коррозии в условиях влажной среды свалок, корпус разрушается и не может выполнять свою функцию. Вот тогда содержимое, представляющее собой смесь токсичных элементов, выходит наружу, отравляя окружающую среду.

Опасность любой батарейки объясняется содержанием:

• анода – это цинковый порошок, пропитанный электролитом;
• катода – это смесь двуокиси магния и титана.

В целом в составе одной батарейки может быть до 10 токсичных химических элементов: магний, ртуть, олово, свинец, никель, цинк, кадмий, которые способны в организме вызывать болезни.

Ртуть

Свинец

Никель и цинк

Кадмий

Щёлочи

Рассмотрим влияние этих химических элементов на окружающую среду и организм человека.

4.1. Ртуть, его влияние на окружающую среду

Минимальное количество ртути накапливается в растениях, произрастающих на почвах с низкими ее концентрациями, но по мере повышения концентрации в почве содержание ртути в надземных и корневых органах растений увеличивается. Водоросли могут поглощать ртуть из загрязненного грунта и служат ее источником для многих организмов. Ртуть, поступающая из атмосферы в виде паров, сорбируется и прочно удерживается высшими споровыми и хвойными растениями. Она вызывает ослабление клеточного дыхания, понижает ферментативную активность клеток растений.

Разлагаясь, батарейка выделяет ртуть, которая легко поглощаются водными организмами: водные беспозвоночные накапливают ее в высоких концентрациях, рыбы также поглощают этот металл и удерживают его в тканях главным образом в виде метилртути.

Основным источником поступления ртути и ее соединений в организм человека является рыба.

Ртуть принадлежит к числу тиоловых ядов, нарушающих белковый обмен и ферментативную деятельность организма. Она токсична для человека практически в любом своем состоянии и отличается широким спектром и разнообразием проявлений вредного действия: приводит к тяжелым поражениям центральной нервной системы, мышечным расстройствам, нарушению зрения и слуха, расстройству речи, боли в конечностях.

4.2Свинец, его влияние на окружающую среду

По степени воздействия на живые организмы свинец отнесен к классу высокоопасных веществ наряду с мышьяком, кадмием, ртутью, селеном, цинком, фтором и бензапиреном (ГОСТ 17.4.1.02-83).

Опасность свинца для человека определяется его значительной токсичностью и способностью накапливаться в организме.

В организм человека большая часть свинца поступает с продуктами питания (от 40 до 70% в разных странах и по различным возрастным группам), а также с питьевой водой, атмосферным воздухом, при курении.

В питьевой воде его содержание варьирует в пределах 0,7-4 мкг/л. Возможно, что существует проблема загрязнения питьевых вод в районах расположения складирования промышленных отходов с высоким содержанием свинца, а также свалок, куда выбрасывают и батарейки.

Загрязненная свинцом почва является источником его поступления в продовольственное сырье и непосредственно в организм человека, особенно детей. Высокое содержание свинца наблюдается в корнеплодах и других растительных продуктах, выращенных на землях вблизи промышленных районов и вдоль дорог, рядом со свалками.

4.3 Влияние кадмия, никеля на окружающую среду

Источников поступления кадмия в окружающую среду еще несколько лет назад было достаточно много. После того как была доказана его высокая токсичность, их число резко сократилось (по крайней мере в промышленно развитых странах). Сейчас основной источник загрязнения окружающей среды этим токсикантом - места захоронения никель-кадмиевых аккумуляторов, места свалок, куда выбрасывают батарейки.

Из организма кадмий выводится в течение длительного периода (около 30 лет). Кадмий — является канцерогеном, вызывает нарушение нервной, костно-мышечной и репродуктивной систем

Разлагаясь батарейки выделяют никель. При повышенных концентрациях обычно может проявляться в виде аллергических реакций (дерматит, ринит и пр.), анемии, повышенной возбудимости центральной и вегетативной нервной системы. Хроническая интоксикация никелем повышает риск развития новообразований (легкие, почки, кожа) - никель влияет на ДНК и РНК.

Батарейка – изделие, которое, несмотря на свои небольшие размеры, может быть опасным. Отработанные источники питания при сжигании выделяю специфические газы диоксины, отравляющие людей. Маленькие дети могут проглотить гальванический элемент и нанести себе ущерб. Батареи могут взрываться и приносить не малый ущерб. Неправильное использование в случае замыкания чревато ожогами. Нельзя самостоятельно разбирать источник питания, бросать его в огонь и, конечно, пытаться перезарядить.

Вред от использованных батареек достаточно серьезный. По окончанию службы, маленький источник питания отправляется в мусорное ведро, мусоропровод. Дальше с помощью мусоровоза батарея перемещается на свалку. Идет время, батарея начинает разлагаться, выделяя вредные вещества. Они наносят огромный вред экологии и человеку. Почему так происходит? В действительности ответ лежит на поверхности. Виноваты люди. Использованные батарейки большинство не несут в специальные приемные пункты, а выбрасывают на улицу или мусорное ведро. Есть знак на батарейке- перечеркнутое мусорное ведро, которое говорит об особой утилизации. Прежде всего, предупреждает нас о том, что батарейка наносит серьёзный вред окружающей среде.

Изучив литературу о вреде содержимого батареек при разложении, мы решили провести некоторые исследования и проверить, насколько опасны металлы, содержащиеся внутри батареек.

1. Мы сначала положили батарейку в чистую воду, на следующий день увидели, что вода помутнела, пожелтела, есть осадок. Значит, оболочка батарейки начала разрушаться, содержимое попало в воду, окрасило, появился осадок.

 

 

1. Мы решили проверить РН воды, в котором находится батарейка

 

На второй день , мы увидели, что РН равен 9, это значит в воду начали попадать ионы металлов, среда стала щелочной.

Через неделю, мы вновь измерили РН воды

 

 

 

РН 10, значит в воду еще больше выделилось ионов разных металлов.

 

1. Дальше проверим содержится ли в воде ионы цинка

Через 3 недели воду, в которой лежала батарейка, наливаем в пробирку и добавляем капли щелочи гидроксида натрия. Это качественная реакция на ионы цинка.

 

Мы увидели, что образуется студенистый белый осадок. Значит в воду выделяются ионы цинка, которые содержатся в батарейке.

4.Далее рассмотрим влияние разлагающейся батарейки на растения. Мы взяли две одинаковые стаканчики, насыпали земли и посадили огурцы, только в один стаканчик закопали батарейку. Мы поместили стаканчики под лампу, поливали и ждали всходов. Всходы из-под земли появились сначала там , где нет батарейки.

 

 

Через две недели в стаканчике под номером два росток огурца начал быстро расти, тянуться. А стаканчике с батарейкой под номером 1, всход долго не мог вылезти из-под земли, он виднелся, но не мог подняться. Мы видели явное отставание всхода с землей с батарейкой. Это значит, что вещества выделяемые из батарейкой влияли на рост и развитие огурца.

Такой же опыт я провел с неприхотливым растением- горохом.

 

И опять получилось что в стаканчике с батарейкой №1 всходы были слабые, вялые. А в стаканчике №2 горох быстро рос и набирал зеленую массу.

 

 

5.Утилизация и переработка батареек

Батарейки нельзя утилизировать вместе с другими бытовыми отходами, потому что содержащиеся внутри батареек металлы токсичны. Некоторые виды батареек способны к самовзрыванию, при сжигании батарейки, токсичные материалы, содержащиеся в ней, попадут в атмосферу.

Что же тогда делать с отработавшими свой срок батарейками?

В крупных городах существует немало вариантов, куда можно сдать использованные батарейки. Совсем несложно собрать отслужившие свой срок элементы питания у себя дома или у родных, а потом отвезти в специальные пункты сбора.

В крупных мегаполисах стали появляться такие пункты сбора батареек и аккумуляторов. Все эти элементы питания организации сдают на специализированные предприятия для правильной утилизации. Такие фирмы ответственно относятся к проблеме утилизации, добросовестно оплачивая их транспортировку и переработку.

Специальные резервуары для сбора использованных батареек можно увидеть в крупных магазинах торговых сетей. И у нас в деревне есть контейнер для сбора батареек. Утилизируют и вторично используют батарейки в новосибирском заводе.

Новосибирская область — это единственный за Уралом регион, где уже более пяти лет при поддержке мэрии Новосибирска собираются на утилизацию ртутные лампы и третий год — батарейки. Наш регион является самым передовым в этом плане, — рассказал руководитель ООО „Демеркуризация“ Вячеслав Косенко. — Утилизация — это вторичное использование материалов. В результате переработки батареек мы получаем черный металлолом, пиролюзит — порошок диоксида марганца — с графитом, и 15 % отходов — бумагу, пластик — то, что можно разместить на полигоне. 85 % от массы батарейки мы возвращаем для повторного использования — черный металлолом отправляется на переплавку, пиролюзит с графитом используется как краситель».

По словам Вячеслава Косенко, на этапе запуска производственного процесса в шестичасовую смену удается утилизировать 600 кг батареек. В дальнейшем есть возможность увеличить объемы до 10 раз — максимальная производительность составит шесть тысяч тонн в смену.

На сайте департамента энергетики, жилищного и коммунального хозяйства города Новосибирска можно ознакомиться с информацией, куда можно сдать отработанные ртутьсодержащие отходы (лампы, приборы), источники малого тока (батарейки, аккумуляторы), а также бумагу, стекло и другие материалы.

Я очень рад, что на территории Новосибирской области есть такое предприятие, которое утилизирует батарейки и другие вредные предметы.

Во время работы над проектом в школе были организованы экологические уроки о вреде содержимого батареек при разложении, беседы о раздельном сборе мусора, выпущен плакат о батарейках. После проведенных занятий я еще раз провел опрос: Знаете ли вы о вреде содержимого разлагающихся батареек для природы? И вот такие результаты получил.

1. Выводы

6.1 В ходе работы над проектом мы выяснили, что существуют разные виды батареек: солевые, щелочные, литиевые, воздушно-цинковые. Провели эксперимент, чтобы узнать на сколько быстро батарейка начинает разлагаться и выделять вещества в воду. У меня на второй день после погружения батарейки в воду, она окрасилась, и был виден осадок, батарейка начала ржаветь. После нескольких дней РН воды сильно изменился стал равен 10, это говорит, что среда щелочная, ионы металлов поступали в воду.

6.2 При проведении качественной реакции на ионы цинка, мы обнаружили в пробирке студенистый белый осадок, это значит, что в воде содержатся ионы цинка. Мы доказали, что батарейка выделяет ионы разных металлов, в том числе цинка, и это все содержимое отравляет воду, почву.

6.3. При проведении исследования влияния разлагающейся батарейки на растения, я выяснил, что в стаканчике, где лежит батарейка растения, плохо растут, вянут и погибают. Это говорит о том, что вредные вещества отравляют почву, попадают в растения, их отравляют, растение отстает в развитии, вянет.

6.4. В ходе реализации проекта мы собрали примерно 6 кг батареек, отвезли их в г. Новосибирск на утилизацию. Провели экологические уроки, объяснили ребятам о вреде использованных батареек, которые попадают на свалки, рассказали, что необходимо утилизировать батарейки на специальном заводе. Повысили экологическую грамотность детей.

Ученые утверждают, один элемент питания загрязняет 20 квадратных метров земли. Такое воздействие на окружающую среду осуществляется посредством тяжелых металлов. Кроме почвы подобный гальванический элемент может испортить до 400 литров воды, а в лесной зоне – это территория обитания двух деревьев, одного ёжика, тысячи дождевых червей, двух кротов.

Отравленная почва не позволяет растениям расти и обогащать нашу планету кислородам. Она становится бесплодной. Подобный урон земле приходится ликвидировать десятилетиями. Соли тяжелых металлов проникают в почву, дальше часть из них просачивается в грунтовые воды. Они несут всю химию прямо в реки.

В момент сжигания, источники электроэнергии наносят еще один ущерб. Они выделяют ядовитые вещества, которые поступают в облака. Ну а дальше эти химикаты выпадают в виде осадков, и происходит загрязнение. Вред экологии наноситься колоссальный. Вся флора и фауна от подобного воздействия сильно страдает.

Исходя из вышеизложенного, батарейки подвергаясь агрессивному воздействию окружающей среды, разлагаясь, наносят непоправимый вред природе.

 

7. Использованная литература и интернет- ресурсы:

1. Гринин А. С. Новиков В. Н. «Промышленные и бытовые отходы: хранение, утилизация, переработка». - Москва, «ФАИР-ПРЕСС», 2002г
2. Касьян А. А. «Современные проблемы экологии» - Москва, 2001 г.
3. https://ecoportal.su/ ЭКОпортал
4. https://doctormedcin.narod.ru/TEXT/ni.htm
5. https://novo-sibirsk.ru/news/171175/
6. https://cgon.rospotrebnadzor.ru/naseleniyu/zdorovyy-obraz-zhizni/chem-opasny-batareyki/?ysclid=lsjrnfz3d1605241348

 

Полный текст статьи см. в приложении.