Проектно - исследовательская работа «Батарейки собираем – природу спасаем »

Муниципальное учреждение дополнительного образования «Районный Дом творчества                 с. Усть-Кулом (МУ ДО «Районный Дом творчества» с. Усть-Кулом).

Проектно - исследовательская работа

«Батарейки собираем – природу спасаем »

Выполнили:

детское объединение «Юный натуралист»

                         Руководитель:

Паршукова Надежда Алексеевна,                                                                                                педагог дополнительного образования

2019 год

Содержание

Введение

Глава 1 Обзор литературы                                                                                                                    1.1. Виды и состав батареек                                                                                                                    1.2. Работа батареек                                                                                                                                1.3. Строение батарейки                                                                                                                      1.4. Проблемы от маленьких батареек

 Глава 2. Экспериментальное исследование батареек, подтверждающих наличие в них вредных веществ                                                                                                                                                     2.1. Эксперимент 1. Влияние воды на металлическую оболочку батарейки                                  2.2. Эксперимент 2. Влияние загрязненной воды на растения                                                        2.3. Анкетирование. Анкета – опрос

          3. Заключение  

4. Литература

Введение.

Мы часто говорим об экологии, о здоровье, о здоровом образе жизни, проводим разные экологические акции. Однако с каждым годом мы всё сильнее ощущаем экологические  проблемы. Но при этом совершенно не задумываемся, что состояние окружающей среды зависит от нас, от нашего поведения в быту, в природе, от нашей культуры.

В наши дни широкое распространение получили  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.

Актуальность  данного исследования 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.

Объектом исследования  выступает батарейка.

Гипотеза: батарейка являются источником загрязнения окружающей среды.

Цель работы: изучение влияния батарейки на окружающую среду.

Задачи исследования:

1. Изучить классификацию и состав батареек.

2. Изучить литературу и материалы интернет ресурсов по теме исследовательской работы.

3. Описать влияние батареек на окружающую среду.

4.Систематизировать полученные материалы.                                                                                        5.Провести опыты с батарейкой с целью проверки гипотезы.                                                                   6. Изучить мнение участников образовательного процесса по вопросу утилизации батареек.

Материал был собран, обработан,  систематизирован с помощью следующих методов:  анализ литературных источников, данных интернет-сайтов; анкетирование участников образовательных отношений (педагогов, обучающихся, родителей); наблюдение;  эксперимент.

Новизна исследования заключается в том, что работа поможет внести каждому из нас практический вклад в решение проблемы утилизации  батареек.

Ожидаемые результаты: работа над проектом поможет многим понять, что батарейки, выброшенные с другим мусором, наносят вред почве, воде, людям, животным, растениям; заставит нас бережнее относиться к природе.

План исследования.

1.      Изучить литературные источники и интернет-ресурсы по следующим вопросам:

Ø  Классификация батареек.

Ø  Состав батареек.

Ø  Использование батареек в бытовых условиях.

Ø  Утилизация батареек.

2.      Проведение опыта по влиянию батареек на окружающую среду.

3.             Обсуждение проблемы.

4.             Анкетирование учителей, учащихся, родителей.

5.             Сбор использованных батареек с целью правильной утилизации.

6.             Оформление тематического стенда.

Глава 1. Обзор литературы.

          О батарейках можно  много найти различной информации  в Интернете. Из толкового словаря С.И.Ожегова  узнали  значение слова - батарея – соединение нескольких однородных приборов, устройств, образующих одно целое (уменьш. батарейка).

В Википедии прочитали, что батарейка – это обиходное название источника электрического тока, предназначенного для питания различных устройств. 

          Из учебника «Физика. 8 класс», автор А.В. Перышкин - такой источник тока называется гальванический элемент.

          Из толкового словаря С.И.Ожегова  узнали значение слова гальванический - получение электрического тока путем химических реакций.

                                      Луиджи Гальвано-физик, анатом, физиолог.

1.1.        Виды и состав батареек

           Батарейка – автономный источник электричества для питания устройств. Элементы питания могут быть разных размеров и типов.   При этом они могут быть одноразовыми и перезаряжаемыми.

Первый тип - солевые батарейки. Они имеют небольшой срок действия, так как быстро теряют свой заряд.

Второй тип - батарейки алкалиновые или щелочные.  Эти батарейки служат дольше и имеют лучшее качество по сравнению с солевыми.

Третий тип -  ртутные батарейки, заправлены ртутью. Эти батарейки имеют большие размеры и более длительный срок своей службы. Но из-за вредности ртути особой популярности не имеют.

Четвертый тип - батарейки литиевые, они имеют маленькие размеры и сохраняют долго хорошее напряжение. Такие батарейки служат намного дольше других, обладают повышенной стойкостью к перепадам температур и более качественны в отличие от других. Но они очень редкие, применяются в крайних особых случаях и достаточно дорогие, поэтому в бытовом применении не используются.

1.2.        Работа батареек

Первую батарейку изобрел итальянский ученый граф Алессандро Вольта в 1800 году.

   Алессандро Вольта- физик, химик,  физиолог и естествоиспытатель.

 Он поочередно уложил в столбик серебряные и цинковые кружки, изолированные фетровыми прокладками, элемент так и называется: вольтов столб. С тех пор экспериментаторы получили в свое распоряжение источник электрического тока, тогда как до этого изобретения им приходилось пользоваться лишь статическим электричеством, действующим всего в течение нескольких секунд за один опыт. Единице измерения тока тоже присвоили имя Вольта – вольт. Любая батарейка это не что иное, как две металлические пластины, помещенные в специальное химическое вещество – электролит. Одна пластина подключена к выводу «+», а другая к выводу «-». Батарейки зачастую малы, но довольно сложно устроены. Это высокотехнологичные элементы, в которых в результате химических реакций выделяется электрическая энергия. Данный процесс происходит между тремя главными элементами батарейки: анодом, катодом и электролитом. В зависимости от типа батарейки для перечисленных элементов используются различные материалы. Материал выбирается по принципу максимизации эффекта при их взаимодействии. Анод часто делают из металла, катод - из оксида различных металлов. В качестве электролита используется соль, в щелочных батарейках - двуокись марганца.

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 магнитофон. 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?
        Мы расскажем  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. Всё самое интересное происходит на этих цилиндриках, где движение электронов превращается в движение ионов. Цилиндрики сделаны из разных веществ. Один из них сделан из металла. Например, цинка. В металле много электронов гуляет свободно. Это значит, что атомы металла превратились в ионы. Ионы в несколько тысяч раз тяжелее электронов, их трудно сдвинуть с места, и в электрическом токе в самом металле они не участвуют. Ток по металлам переносится электронами. А в батарейке этот металл одним боком мокнет в растворе. В результате часть ионов из металла попадает в раствор. И в металле остаются «лишние» свободные электроны. Общий заряд электронов становится больше, чем у ионов. Такой беспорядок в природе долго существовать не может. Электроны отправляются на поиски положительных ионов. Но через раствор-то они пройти не могут, у них один путь - через провода, через моторчик, покрутив колёса, электроны попадают на другой цилиндрик батарейки. А второй цилиндрик батарейки сделан из другого вещества. Это такое вещество (например, соединение марганца с кислородом), которое охотно выхватывает ионы из раствора, и с помощью электронов, пришедших по проводам, образует с ними какое-то новое вещество, соединяя электроны с ионами и со своими атомами. 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».

       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.

Батарейка – изделие, которое, несмотря на свои небольшие размеры, может быть опасным. Нельзя самостоятельно разбирать источник питания, бросать его в огонь и, конечно, пытаться перезарядить.

1.3.       Строение батарейки

1.4. Проблемы от маленьких батареек

Когда мы пользуемся батарейками, они не представляют опасности ни для нас, ни для окружения. Но, как только они исчерпают свой ресурс, то попадают в окружающую среду, где становятся опасными отходами.  При внимательном рассматривании батарейки можно увидеть на каждой вот такой знак.

Он означает: «Не выбрасывать, необходимо сдать в специальный пункт утилизации!» Этот знак на батарейке о многом нам говорит. Прежде всего, предупреждает нас о том, что  батарейка наносит серьёзный вред окружающей среде.

Мы узнали, что одна беспечно выброшенная пальчиковая батарейка загрязняет тяжёлыми металлами около 20 квадратных метров земли, 400 литров воды, а в лесной зоне – это территория обитания двух деревьев, одного ёжика, тысячи дождевых червей, двух кротов!

В батарейках содержится множество ядовитых веществ– солей  ртути, свинца, цинка, марганца, кадмия, висмута и т.д. Батарейки разных марок различаются химическим составом, но все они, как правило, весьма ядовиты. Ядовитые вещества выносятся в грунтовые воды, впитываются растениями, поступают в организмы животных.

Мы проделали опыт, доказывающий влияние воды на батарейку.  Поместили батарейку в водный раствор. И уже в течение суток наблюдали изменение цвета воды, она потемнела, стала коричневой, ржавой, на дне наблюдался осадок коричневого цвета. Так происходит образование солей тяжёлых металлов. Мы пришли к выводу, что таким же образом соли могут образовываться в природе и попасть в почву, грунтовые воды. Наш опыт прост и отражает реальность. Ведь выброшенные на свалку отработанные элементы питания подвергаются влиянию различных осадков (дождь, снег), коррозируют, попадая из грунтовых вод в водоёмы или артезианские воды, предназначенные для питья людей. Например, ртуть, попадая в организм человека с водой или с продуктами, приготовленными из заражённых растений или животных, накапливается в его организме. Наши наблюдения, опыт, информацию из специальной литературы подтвердила гипотезу. И можем утверждать, что батарейки, которые люди выбрасывают в мусорные баки и  на свалку, наносят серьёзный вред окружающей среде и своему здоровью.

Информацию об опасности тяжёлых металлов, содержащихся в батарейках, прочитали в Интернете.                                                                                                                                                 Свинец накапливается в почках, вызывает нервные расстройства и заболевание мозга.

Ртуть влияет на нервную систему, мозг, почки, печень. Вызывает ухудшение зрения, слуха, нервные расстройства, заболевания дыхательной системы, нарушения двигательного аппарата. Ртуть – самое опасное вещество, относится к 1-му классу опасности.

Кадмий накапливается в печени, почках, щитовидной железе, костях. Вызывает дерматит, провоцирует развитие рака.

          Глава 2. Экспериментальное исследование батареек, подтверждающих наличие в них вредных веществ

2.1.  Эксперимент 1. Влияние воды на металлическую оболочку батарейки.

Цель:  проверить опытным путем, выделяются ли из элемента питания, содержащиеся в нем вещества.  

В ходе эксперимента  проверили, что произойдет с водой, если положить батарейку в воду. Взяли батарейку, разрушили корпус молотком и положили в стакан с водой. Вода сразу стала серой. Потом,  взяли целую батарейку и положили ее во второй стакан с водой. Вода свой цвет не изменила. А в третьей - оставили чистую воду для контроля. Плотно закрыли все 3 стакана и оставили для наблюдения. Через неделю заметили, что во втором стакане вода помутнела.

Вывод: металлическая оболочка батарейки под действием воды разрушается, а вредные вещества, находящиеся в батарейке, попадают в воду.

2.2.  Эксперимент 2. Влияние загрязненной воды на растения.

Цель:  проверить опытным путем,  влияние загрязненной воды на растения.

Взяли три растения и поставили в экспериментальные стаканы с водой. Через три дня  увидели, что растения, стоящих в стаканах с загрязненной водой завяли. А растение, которое находилось в стакане с чистой водой, не изменился и остался в прежнем состоянии.

Вывод:  вода, загрязненная вредными веществами батарейки, отрицательно влияет на растения.

2.3. Анкетирование.                                                                                                                          Анкета – опрос

(Опрос учащихся, педагогов, родителей – 50 человек)

Вывод:  по результатам опроса мы узнали, что, во-первых, во всех семьях пользуются различными элементами питания. Во-вторых, используют в различных игрушках, фонариках, пультах дистанционного управления, калькуляторах и так далее. Таким образом, батарейки все же необходимы в нашей повседневной жизни. 

В школе провели разъяснительную беседу, чтобы ни в коем случае ни наши ученики, ни члены их семей не выбрасывали батарейки в мусор.  Предложили закупоривать батарейки в  пластмассовые бутылки из  под воды, соков, шампуней и т.д. Так же информировали, что в школе организован «мини-пункт» по сбору утилизированных элементов питания.

            В других странах утилизация батареек уже налаженный процесс. Так в Японии собирают, сортируют и хранят пальчиковые, а также другие виды батареек до изобретения оптимального виды переработки. В странах Европы во всех крупных супермаркетах стоят контейнеры для сбора использованных отходов. С 2013 года в городе Челябинске заработал пока единственный завод России по переработке батареек и аккумуляторов, отживших свой срок. На этом заводе производится переработка элементов питания с извлечением полезных ресурсов для вторичного использования.

3.Заключение.

Мы люди, считаем себя самыми умными обитателями планеты, но посмотрите, что мы делаем? Дождевые черви рыхлят землю и обогащают её питательными веществами, а мы, люди - истощаем. Растения без устали извлекают из земли тяжёлые металлы, а мы их туда складываем. А основной источник тяжёлых металлов, ртути, свинца и кадмия, и щелочного металла лития - отработанные батарейки. Даже одна единственная пальчиковая батарейка заражает 20 квадратных метров земли! Так давайте помогать бескорыстным и трудолюбивым подземным жителям и растениям! Ведь в итоге всё возвращается. Батарейку, которую мы беспечно отправили на помойку, возвращается к нам - с водой из-под крана, с дымом горящей свалки, с рыбой, выловленной в реках и озерах.

Хотите пить чистую воду, дышать чистым воздухом?

           Во всём мире отработанные батарейки собирают и утилизируют отдельно от бытового мусора. Давайте же и мы поступать так же! Не забывайте, что отравление тяжёлыми металлами, содержащимися в батарейках, приводит: к сердечной недостаточности, поражению почек и печени, поражению центральной нервной системы и даже к смерти!

           Вопрос утилизации отработанных элементов питания решается во многих  странах мира. В супермаркетах Европы, общественных местах стоят экобоксы для использованных батареек. К сожалению, у нас в стране такая практика только начинает набирать обороты. Мы узнали, что сеть магазинов Икеа,MediaMarkt  принимает использованные батарейки и аккумуляторы,  что в г.Челябинске запустили первую в России линию по переработке использованных  элементов питания. И мы надеемся, что все неравнодушные люди подключатся к нашей акции и сделают нашу Землю чище.  Если каждый из нас будет собирать отработанные батарейки отдельно от бытового мусора, сдавать их на утилизацию, мы будем пить чистую воду,  дышать чистым воздухом, наслаждаться природой.

        Наша акция не заканчивается! Мы продолжаем её и приглашаем принять активное участие всех неравнодушных людей. Работа над проектом дала  возможность почувствовать причастность к конкретному делу, и что многое зависит от активности и гражданской позиции каждого человека, что каждый из нас может принести пользу.

Мы предложили всем вместе участвовать в сохранении окружающей среды.                Ведь  «Кто, если не мы!» должно стать девизом жизни каждого человека.

Давайте вместе Землю уважать,                                                                                                    И относиться с нежностью, как к чуду!  

4. Литература.

1. Алексеев С.В. «Практикум по экологии». – Москва, 1996г.

2. Гальперштейн Л.Я. «Забавная физика» «Знай и умей»- Москва, 1994г

3. Гринин А. С. Новиков В. Н. «Промышленные и бытовые отходы: хранение,

утилизация, переработка». - Москва, «ФАИР-ПРЕСС», 2002г

4. Касьян А. А. «Современные проблемы экологии» - Москва, 2001 г.

5. Кувыкин Н. А. Бубнов А. Г. Гриневич В. И. «Опасные промышленные

отходы» - Иваново 2004г

6. Роджерс К. Кларк Ф. Смит А. «Свет. Звук. Электричество» - Москва,

«Росмен», 2002г

7. Чуянов В.А. «Энциклопедический словарь юного физика» - Москва,

«Педагогика, 1984г

8. Ярыгин В.М. «Биология» - Москва « Высшая школа», 2004г.

9. Энциклопедия « История открытий» - Москва, « Росмен», 1997г

10. Энциклопедия « Юному эрудиту обо всем» - Москва, « Махаон», 2008г

11.Интернет ресурсы:

Интернет:

 http://ru. wikipedia. org/wiki/Батарейка

http://www. сдайбатарейку.рф/

http://www. /utilizatsiya-batareek/

http://oktlife.ru/materials/ostorozhno-batareyki

 http://eko-jizn.ru/

 http://ru. wikipedia. org/wiki/Батарейка

http://www. сдайбатарейку.рф/

http://www. /utilizatsiya-batareek/

http://oktlife.ru/materials/ostorozhno-batareyki