Научно -исследовательская работа "От маленькой батарейки к большим проблемам"
проект по окружающему миру (3 класс)

            Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

башкирская гимназия имени Назара Наджми г.Дюртюли

Научно-исследовательская работа

«От маленькой батарейки к большим проблемам»

                                          Автор:  Сахапов Раиль, 4а класс

                                                              Научный руководитель: Хасанова А.Ф.

2022 г.

                                                     Содержание

Введение

Глава 1.Социологическое исследование

1.1 Анкетирование одноклассников

1.2 Сбор отработанных  батареек

Глава 2.Теоретическая часть

2.1. Что такое батарейка.

2.2  Виды  батареек.

2.3 Устройство элемента питания

2.4 Влияние тяжелых металлов на живые организмы и здоровье человека.

Глава 3.Экспериментальная часть

3.1.Влияние раствора  на растения

3.2 Влияние раствора  на живые организмы

Глава 4 Утилизация батареек

4.1 Решение проблемы в  разных странах

4.2 Решение проблемы в масштабах нашей страны

4.3 Решение проблемы в масштабах нашего города

Выводы

Заключение

Список использованной литературы

Приложения

Введение.

Нашу жизнь невозможно представить без пальчиковых батареек. Каждый из нас пользовался в своей жизни батарейками. Пульт для телевизора, часы, игрушки, телефоны, фотоаппараты, фонари -предметы, которые работают на батарейках. А ведь это целая энергетическая станция, позволяющая нам быть независимыми от источника тока. 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. Использованная батарейка незамедлительно попадает в мусорное ведро… Часто, мы не задумываемся, насколько большой вред наносят эти источники автономного питания на окружающую среду и здоровье человека. В работе рассмотрены вопросы влияния отработанных источников энергии на живые организмы. Поставлен эксперимент, доказывающий негативное влияние щелочного раствора на комнатное растение и дождевого червя.  В ходе работы проведено социологическое исследование, показывающее отношение окружающих к данной экологической проблеме, сделаны соответствующие выводы.

Проблема:

Неправильно утилизированные аккумуляторы питания являются серьезной проблемой загрязнения окружающей среды. Соли тяжелых металлов и щелочи, выделяемые ими, негативно сказываются на жизнедеятельности растений и животных.

Актуальность исследования

В батарейках содержится множество различных металлов — ртуть, никель, кадмий, свинец, литий, марганец и цинк, щелочи, которые имеют свойство накапливаться в живых организмах, в том числе и в организме человека, и наносить существенный вред здоровью.

Токсичные 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 (из батарейки, выброшенной в мусоропровод) с кипячением не исчезают.

Также актуальность обусловлена недостаточным информированием населения о последствиях неправильной утилизации отработанных батареек.

Гипотеза

При неправильной утилизации батарейка является источником загрязнения окружающей среды, негативно влияющим на растительные  животные организмы.

Цель работы:

Экспериментально доказать влияние отработанных источников энергии на жизнедеятельность растительного и  животного  организма.

Задачи:

1.Провести социологическое исследование с целью выяснения отношения населения к проблеме утилизации батареек.

2. Изучить устройство и принцип работы гальванических элементов

3. Проследить изменение кислотности среды, в которую помещены отработанные источники питания.

4.Систематизировать полученные материалы.

5.Провести эксперимент, доказывающий негативное влияние отработанных источников энергии на растениях.

6. Сделать выводы и внести предложения.

7. Разработать рекомендации по утилизации отработанных батареек.

Методы:

1.Эксперимент.

2.. Наблюдение за изменениями, происходящими с комнатным растением.

3. Анкетирование участников образовательных отношений (педагогов, обучающихся).

4 Анализ результатов анкетирования.

5.Систематизация полученных ответов.

Предмет исследования: влияние отработанных источников питания на жизнедеятельность растительного организма.

Объект исследования: растение и дождевой червь.

План исследования.

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

-Классификация батареек.

-Состав батареек.

- Использование батареек в бытовых условиях.

-Влияние отработанных аккумуляторов на процессы жизнедеятельности растительных и животных организмов.

2. Провести эксперимент по сбору батареек в течение 1года и сделать анализ по количеству собранных элементов.

3. Провести опыт по влиянию отработанных батареек на комнатное растение и на дождевого червя.

4. Сделать выводы и внести предложения.

5. Подготовить материал о влиянии отработанных щелочных батареек на живые организмы и способах утилизации. Для информирования населения.

6.  Провести анкетирование учителей, учащихся,  до и после ознакомления с материалом

Работа состоит из теоретической и практической частей. Практическая часть включает в себя экспериментальное исследование, направленное на выявление влияния отработанных батареек на комнатное растение и на организм дождевого червя. В отдельной главе изложены результаты социологического эксперимента. Сделаны соответствующие выводы, внесены предложения.

Глава 1 Социологическое исследование

1.1Анкетирование среди одноклассников.

-Знаешь ли ты, из чего состоит батарейка

- Как ее утилизировать

 На первый вопрос мало кто смог ответить.

 На вопрос, можно ли батарейки выбрасывать в мусорное ведро, 58%  учеников ответили, что выбрасывать нельзя ,а 42% считают, что можно.

Данные исследования показывают, что почти половина опрошенных не знают о последствия неправильной утилизации щелочных батареек.

1.2 Эксперимент по сбору батареек

Я решил узнать, сколько батареек примерно использует одна среднестатистическая семья за год.  Сбор длился ровно один год. (с 1.11.2021 по 1.11.2022г)  Собралось более 250 батареек из 23 семей. Это значит, что за год в каждой семье, приблизительно, выходят из строя 7-15 батареек. Это много или мало? Мне предстояло разобраться.

Глава 2 Теоретическая часть

2.1. Что такое батарейка.

Батарейка — обиходное название источника электричества для автономного питания разнообразных устройств. Может представлять собой одиночный гальванический элемент, аккумулятор или их соединение в виде батареи для увеличения напряжения. Элементы питания выпускают разных размеров (от пальчиковых батареек до автомобильных аккумуляторов) и разных видов. Они могут быть одноразовыми (гальванические элементы) и перезаряжаемыми (аккумуляторы). Когда батарейки или аккумуляторы исчерпывают свой ресурс, их выбрасывают, заменяя новыми.

Первую батарейку изобрел итальянский ученый граф Алессандро Вольта в 1800 году (рис.1). Батарейка состоит из смолы, угольного стержня, цинкового корпуса, полотняного мешочка со смесью оксида марганца с углём, клейстера.

Гальванический элемент- химический источник тока, в котором электрическая энергия вырабатывается в результате прямого преобразования химической энергии окислительно-восстановительной реакцией . Тяжелые металлы, содержащиеся в батарейках, имеют свойство накапливаться в живых организмах, могут повредить центральную нервную систему, вызвать тяжелые заболевания. Поэтому даже небольшое их количество опасно и наносит существенный вред здоровью. Наиболее уязвимыми являются дети.

2.2 Виды  батареек

-Солевые батарейки (рис.2). Они имеют небольшой срок действия, так как быстро теряют свой заряд.

-Алкалиновые или щелочные. Эти батарейки служат дольше и имеют лучшее качество по сравнению с солевыми, чаще всего используются в быту.

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

-Литиевые, они имеют маленькие размеры и сохраняют долго хорошее напряжение. Такие батарейки служат намного дольше других.

2.3. Устройство элемента питания

На сегодняшний день наибольшее распространение получили щелочные батарейки, поэтому исследование проводили именно на этих батарейках. (рис.3)

 Рассмотрим устройство щелочных батареек,

Щелочные (Алкалиновые) батарейки начали производить в середине 20 века. Одной из первых их промышленный выпуск освоила компания Duracell (США).

Окислителем является диоксид марганца, а восстановителем - цинк в виде порошка.

Обратите внимание на знак, который есть на упаковке каждой батарейки. (рис 4)

Это означает: «Не выбрасывать, необходимо сдать в спец. пункт утилизации»

2.4. Влияние тяжелых металлов на живые организмы и здоровье человека.

Чем опасны тяжелые металлы, находящиеся в батарейках (рис.8)?

Влияние тяжелых металлов на живые организмы очень велико, накапливаясь в организме они вызывают необратимые изменения. Рассмотрим некоторые из них:

Свинец. Накапливается в основном в почках. Вызывает также заболевания мозга, нервные расстройства.

Кадмий. Накапливается в печени, почках, костях и щитовидной железе. Является канцерогеном, то есть провоцирует рак, а также вызывает дерматиты.

Ртуть. Влияет на мозг, нервную систему, почки и печень. Вызывает нервные расстройства, ухудшение зрения, слуха, нарушения двигательного аппарата, заболевания дыхательной системы. Наиболее уязвимы дети. Металлическая ртуть — яд. По степени воздействия на организм человека ртуть относится к 1-му классу опасности — «чрезвычайно опасные вещества». Независимо от путей поступления в организм ртуть накапливается в почках.

Металлическая ртуть – яд. По степени воздействия на организм человека ртуть относится к 1-му классу опасности — «чрезвычайно опасные вещества». Независимо от путей поступления в организм, ртуть накапливается в почках (рис.9).

Подсчитано, что одна пальчиковая батарейка, беспечно выброшенная в мусорное ведро, может загрязнить тяжёлыми металлами около 20 квадратных метров земли, а в лесной зоне это территория обитания двух деревьев, двух кротов, одного ёжика и нескольких тысяч дождевых червей!

В батарейках содержится множество различных металлов — ртуть, никель, кадмий, свинец, литий, марганец и цинк (рис8), которые имеют свойство накапливаться в живых организмах, в том числе и в организме человека, и наносить существенный вред здоровью.

Вывод: в данной главе я изучил устройство и принцип работы гальванических элементов, их химический состав. Систематизировал полученные материалы. Выяснил влияние отработанных батареек на живые организмы.

Глава 3 Экспериментальная часть

С целью доказательства или опровержения гипотезы проведем эксперимент.

3.1 Влияние раствора на растение

Методика исследования: Отработанный источник питания в количестве 1 шт. был помещен в водный раствор. Каждый день, в течении 14 дней, с помощью  лакмусовой бумаги для экспресс-анализа воды в водных средах производился замер рН среды. Для определения водородного показателя индикаторную полоску опускал в анализируемую воду на 5-10 с. Через 3 минуты сравнивали окраску участка с образцами контрольной шкалы. Данные измерений заносили в таблицу.

В таблице представлены результаты измерения водородного показателя воды, при помещении в водный раствор пальчиковой батарейки, а также влияние данного раствора на жизнедеятельность растительного организма и дождевого червя.

таблица 1. Изменение водородного показателя и морфологических признаков растения.

Таблица 1. Изменение водородного показателя и морфологических признаков растения.

Полученным раствором  я производил  полив комнатного растения (рис.10) и (рис11) вел наблюдение за его изменениями. Там же в горшке находился дождевой червь. А для сравнения контрольный горшок с растением и с дождевым червем поливали обычной водой.

В результате еженедельного наблюдения я  заметил  потемнение раствора, появление ржавчины, выпадение осадка. В этом случае происходит выделение солей тяжелых металлов.  В каждом случае происходило изменение водородного показателя, смещение его в щелочную сторону. Аналогично соли и щелочи могут образовываться при попадании отработанных аккумуляторов в природе, что ведет к проникновению их в почву и грунтовые воды, негативно сказывается на жизнедеятельности растений и животных, а также здоровье человека.

В ходе проведенного мною наблюдения было замечено постоянное увеличение количества осадка, и, лишь в самом конце эксперимента незначительное его уменьшение. Через 10 дней с момента начала эксперимента появились первые морфологические признаки заболевания растения (признаки увядания и опадения листьев, пожелтение).

3.2 Влияние раствора на дождевого червя

Также изучив, дождевого червя, которые находились в почве с данными экспериментальными растениями, пришел к выводу, что червь в тестовом горшке погиб (рис.12) а второй живой и здоровый (рис.13).

Данный опыт прост и максимально приближен к реальным условиям. Когда батарейки просто выброшены и попадают в почву, они подвержены влиянию различных осадков.

Результаты исследования

В данной работе мной были произведены исследования изменения кислотности среды, в которую были помещены отработанные источники питания. Но основной акцент был сделан на изучение влияния этого раствора на жизнедеятельность комнатного растения и на живого дождевого червя, находящегося в почве с комнатным растением. Результаты проведенных опытов показали, что вода с раствором, полученном после   помещения в нее отработанных источников питания оказывает губительное влияние на жизнедеятельность растительного и животного организма.

Глава 4 Утилизация батареек

   4.1 Решение проблемы в  разных странах

 Вопрос об утилизации батареек по-разному решается в разных странах мира. Так, в Японии, Чехии, Германии, Франции батарейки старательно собирают и хранят до тех времен, и направляются в специальные предприятия , где идет окончательная переработка на  мелкие фракции.  А в Европе во всех супермаркетах стоят контейнеры для использованных батареек. Лидером является Бельгия, в которой до 50% элементов питания направляется на переработку. В городах США и Канады во многих присутственных местах установлены контейнеры для батареек.

4.2 Решение проблемы в масштабах нашей страны

Такую практику ввели и в России. Самый большой завод по переработке батареек –это челябинское предприятие «Мегаполисресурс». Сюда прибывают, практически все устройства питания, которые были собраны в специальных пунктах сбора.

4.3 Решение проблемы в масштабах нашего города

 Мы узнали, что в нашем Дюртюлинском районе для решения данной проблемы установлены специальные контейнеры по следующим адресам:

1.г. Дюртюли , ул. Ленина 42а, рядом со зданием «ООО городское жилищное управление»,

2.г.Дюртюли,ул. Василия Горшкова,9 (рис.16).

3. г.Дюртюли, ул. Строителей 7.Управляющая компания «Альтернатива»

3.с.Иванаево , ул Комсомольская  3( рядом с администрацией Такарликовского сельсовета).

Но данных точек мало, поэтому хотим поднять вопрос об установках большего количества специальных контейнеров для сбора использованных батареек.

Самое главное- это не количество контейнеров , а сознание людей. Важно, чтоб каждый человек понимал масштабы бедствия его небрежности. Важно, чтобы каждая семья ответственно относилась к утилизации отработанных батареек.

Выводы.

1  Проведенное исследование доказывает, что отработанные батарейки влияют на живой организм, в частности на растение и на дождевого червя отрицательно. Полив комнатного растения водой раствором щелочи и выпавшим осадком привел к его гибели.

2.  Металлическое покрытие гальванических элементов является ненадежным. Мои исследования показали, что изменение водородного показателя воды с помещенными в нее использованными батарейками произошло уже через неделю и, концентрация щелочи в растворе продолжала увеличиваться все время наблюдения.

3.  В ходе проведенного мною наблюдения было замечено постоянное увеличение количества осадка в воде, с помещенными в нее отработанными гальваническими элементами и, лишь в самом конце эксперимента, незначительное его уменьшение.

4.  Батарейки содержат различные тяжелые металлы, которые даже в небольших количествах могут причинить вред живым организмам.

 5. Батарейки представляют серьезную опасность для окружающей среды. Для решения данной проблемы необходимо создать пункт приёма отработанных батареек, с целью их правильной утилизации.

Планы и рекомендации

  Подготовить презентацию для выступления на классных часах среди учащихся нашей школы на тему: «Батарейки. Польза и вред».

 Использовать результаты проведенного опыта при подготовке курса биологии, химии и экологии при изучении тем «Экологические проблемы современности» и др.

Обратиться к жителям нашего города через сайт школы и социальные сети с призывом сократить потребление пальчиковых батареек, перейти на использование аккумуляторов многократного применения.

- Обратиться к учащимся нашей школы и социальные сети с призывом сократить потребление пальчиковых батареек, перейти на использование аккумуляторов многократного применения.

-Исходя из опыта нашей семьи можно использовать многократно заряжаемые аккумуляторы, данный вид мы используем на различных приборах более 5 лет (рис.15)

\

Заключение

Загрязнение окружающей среды представляет огромную экологическую проблему.

Поиску решения одной из таких проблем я посвятил свою работу.

В результате работы мною были изучены литературные источники и интернет ресурсы по следующим вопросам:

·  Классификация батареек.

·  Состав батареек.

· Использование батареек в бытовых условиях.

  -Влияние  отработанных аккумуляторов на процессы жизнедеятельности  растительных и животных организмов.

· Утилизация батареек.

Проведен опыт, доказывающий влияние  щелочных  батареек на растительные организмы на примере живых организмов..

Проведено социологический эксперимент по изучаемой проблеме. В ходе эксперимента было собрано более 200 различных видов батареек.

Составлены рекомендации по организации сбора и утилизации отработанных источников питания.

Проведя исследование влияния щелочных батареек на живые организмы, на примере растения и дождевого червя я  доказал, что неправильно утилизированная батарейка негативно влияет на химический состав почвы, а значит на растительные организмы, животный мир ее обитателей и человека прямо или косвенно, взаимосвязанного с ним.

Таким образом, моя гипотеза подтвердилась. Основываясь на  данных научной литературы, используя свои собственные наблюдения, исследования можно утверждать, что выбрасываемые батарейки в мусорные баки, опасны для человека и окружающей среды, могут провоцировать различные заболевания растений и животных.

Состояние окружающей среды вызывает опасения за здоровье людей. Оставаться в стороне от этой проблемы невозможно. В наших силах внести свой вклад в решение данной проблемы, всеми, доступными нам способами. Неравнодушное отношение к проблеме загрязнения окружающей среды позволит сделать планету Земля более безопасной для проживания всех ее жителей.

Таким образом, в результате работы над проектом все задачи, поставленные мною перед началом исследования, были выполнены, а, следовательно, цель исследования достигнута.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.      Абакумова Ю.П. Химические источники тока. - СПб: СПбГУПС, 2004. - 26с.

2.      Акленова М.Д. «Энциклопедия для детей том 14 », М6Аванта+, 2001г

3.      Андреев И.Н. Электрохимические устройства - ХИТ. - Казань: Изд-во КГТУ, 1999. - 84с.

4.      Володин В.А. «Энциклопедия для детей том 17», М: Аванта+, 2000г

5.      Зубков. Б. В «Энциклопедический словарь юного техника», М:Педагогика,1988г.

6.      Кнунянц И.Л. Химическая энциклопедия в 5 томах; том 2. – Москва: Советская энциклопедия, 1990.

7.      Кнунянц И.Л. Химия. Большой энциклопедический словарь. Москва: Большая Российская энциклопедия, 1998.

Интернет-ресурсы:

1Лебедев Ю.П. Конференция о проблемах отработанных батареек .http://pantikapei.ru/problema-otrabotannyx-batareek.html http://pantikapei.ru/category/interesnoe

2.Абакумова Ю.П. .Химические свойства тока.http://www.powerinfo.ru/babybattery.php