Введение

Человек с давних лет научился изготавливать различные предметы из разных веществ. С течением времени человек придумывал более сложные, но удобные и практичные материалы. В итоге появились пластмассы. Они, конечно же, поменяли жизнь людей и повлияли на окружающую среду и здоровье людей.

Цель: изучение химического состава пластика, влияние его компонентов на организм человека.

Объектом исследования являются бытовые и промышленные пластиковые отходы.

Предметом исследования является разложение пластиковых отходов.

Актуальность. Пластик окружает нас со всех сторон: контейнеры для еды, бутылки, контейнеры для косметики и туалетные принадлежности, ручки, игрушки, полы, обувь, экраны смартфонов. Я задумалась, а как же влияет пластик на наш организм, к каким последствиям может привести чрезмерное использование пластика.

В соответствии с поставленной целью исследования в работе решались следующие задачи:

1. Провести обзор существующих технологий исследования пластика, осуществить патентный поиск;
2. Изучить влияние компонентов пластика на организм человека;
3. Исследовать химический состав различных видов пластика;
4. Получить свои результаты и сравнить их с известными показателями;
5. Выявить способы предотвращения негативного влияния пластмасс на здоровье человека.

Методы исследования:

• Спектрофотометрический: физико-химический метод исследования растворов и твёрдых веществ, основанный на изучении спектров поглощения в ультрафиолетовой (200—400 НМ), видимой (400—760 НМ) и инфракрасной (>760 НМ) областях спектра. Луч лазера проходит сквозь раствор и отражается от частиц в нём, результатом является степень отражения или отклонения луча, если не отклоняет значит раствор очень мутный и в нем есть экстрактивные вещества или длина волны подобрана неправильно.
• Гравиметрический метод: основан на разнице масс (эксперимент сухой остаток) считается масса фильтра до и масса фильтра после сушильного шкафа) и разница между массами и есть сухой остаток
• Микроскопия: определяли изменение на частичках пластика, после воздействия кислоты и щёлочи

Теоретические: изучение и анализ научно-исследовательской литературы, обобщение, анализ.

 

Основная часть. Пластмасса: ее свойства и виды

 

Что такое пластик

Пластмассы (пластические массы) или пластики — органические материалы, основой которых являются синтетические или природные высокомолекулярные соединения.

Типы пластмасс и их свойства

Пластмассы делят на:

• Термопласты (термопластичные пластмассы) — при нагреве расплавляются, а при охлаждении возвращаются в исходное состояние;
• Реактопласты (термореактивные пластмассы) — после отвердевания не могут переходить в вязко-текучее состояние.
• Газонаполненные пластмассы — вспененные пластические массы, обладающие малой плотностью;

Виды пластмасс

Многие изделия из пластмасс маркируются специальным знаком с цифрой, которая изменяется от 1 до 7.

PET или PETE — полиэтилентерефталат (C₁₀H₈O₄)_n. Используется в изготовлении бутылок для питьевой воды, растительного масла, молока и так далее. Предназначен для одноразового использования.

HDPE (ПНД) — полиэтилен высокой плотности (низкого давления) (С₂H₄)_n. Используется для производства упаковочных пакетов, крышек для банок и так далее. Относится к наиболее безопасным пластикам.

PVC или ПВХ — поливинилхлорид (C₂H₃Cl)_n . Используется для производства пленок, бутылок, линолеума, обоев, проводов, игрушек и так далее. Оказывают негативное влияние на гормональный баланс

LDPE (ПВД) — полиэтилен низкой плотности (высокого давления) (С₂H₄)_n. Применяется для производства пакетов, полиэтиленовой пленки, упаковки для молока. Ещё один наименее опасный пластик.

PP — полипропилен (C₃H₆)_n. Используется для производства ведер, тазов, посуды, упаковки для молочных продуктов. Относительно безопасен.

PS (polystyrene) — полистирол (C₈H₈)_n. Используется для производства пенопластовых лотков, одноразовой посуды, упаковки для йогуртов. Совсем не годится для хранения горячей еды и напитков

OTHER или О — прочие виды, в том числе поликарбонат. Используется для производства посуды, детских бутылочек.

 

Влияние пластмассы на организм человека

Научно доказан вред более половины современных пластмасс для здоровья человека и живой природы.

Рассмотрим 2 самые вредные химические добавки в пластмассах.

— Бисфенол А (или БФА): мощный разрушитель эндокринной системы. Бисфенол А может имитировать гормоны организма, блокировать рецепторы нарушать нормальное функционирование любой из желез внутренней секреции. БФА — не единственный разрушающий эндокринную систему химикат в пластмассах.

— Фталаты — это пластификаторы, которые также попадают в организм человека и разрушают его. Данное название объединяет группу веществ, которые по своей химической сути являются эфирами фталевой кислоты. Попадая в организм, фталаты распространяются по всем органам, нанося вред гормональной системе, печени, легким. Фталаты имитируют структуру полового гормона эстрогена.

Предотвращение негативного влияния на организм человека

Уже сегодня нужно максимально уменьшить контакт с пластиком во всех его проявлениях, начать с самых опасных видов и постепенно исключить его из своей жизни. Сдача пластика на переработку — это единственный правильный способ его утилизации без причинения вреда здоровью человека, животным и окружающей среде в целом.

В России около 1000 мусороперерабатывающих предприятий. В Вологодской области существует один мусороперерабатывающий завод. В перспективе планируется строительство второго завода. 

Практическая часть

Для достижения цели нашего проекта мы провели опыты с использованием наиболее популярных и часто используемых в быту видов пластика.

Опыт 1. Разложение пластика под воздействием химических реактивов (Приложение 2).

Оборудование: различные виды пластика (PVC, LDPE), электронные весы, коническая колба (объём 100мл), мерный цилиндр, мерный стакан, пипетка, груша химическая лабораторная, лакмусовая бумага, ПЦР- бокс с уф-облучением, серная кислота, гидроксид натрия, дистиллированная вода.

Ход работы:

а.

1) Измельчить пластик.

2) Приготовить 10% раствор NaOH (4 г — NaOH, 31мл — дистиллированной воды).

3) Поместить измельчённый пластик в мерный стакан.

4) Добавить 6 мл раствора NaOH в мерный стакан.

5) Определить среду с помощью лакмусовой бумаги.

6) Поместить в ПЦР-бокс на определённый промежуток времени с воздействием ультрафиолетовых лучей.

б.

1) Измельчить пластик.

2) Поместить измельчённый пластик в мерный стакан.

3) С помощью пипетки и лабораторной груши добавить 6 мл концентрированной H₂SO₄.

4) Определить среду с помощью лакмусовой бумаги.

5) Поместить в ПЦР-бокс на определённый промежуток времени с воздействием ультрафиолетовых лучей.

Результаты:

1. Образцы PVC:

Находились в ПЦР-боксе в течении двух недель.

Пластиковый контейнер — цвет едва вымывается, не разлагается под воздействием раствора щёлочи; под воздействием кислоты становится бесцветным, но не разлагается.

Электроизоляционная лента — цвет едва вымывается, не разлагается под воздействием раствора щёлочи; под воздействием кислоты становится бесцветным, но не разлагается.

2. Образцы LDPE:

Находились в ПЦР-боксе в течении двух дней.

Первый образец (более плотный) — цвет едва вымывается, не разлагается под воздействием раствора щёлочи; под воздействием кислоты становится бесцветным, но не разлагается.

Второй образец (менее плотный) — цвет едва вымывается, не разлагается под воздействием раствора щёлочи; под воздействием кислоты становится бесцветным, но не разлагается.

Опыт 2. Горение (Приложение 2)

Оборудование: различные виды пластика (PVC, LDPE, PS), спиртовка, пинцет, фарфоровая чашка, спички, поднос, вытяжной шкаф.

Ход работы:

1) Взять фрагменты образцов.

2) Поочерёдно сжигать.

Результаты:

1. Образцы PVC:

Горят, выделяется большое количество копоти, быстро сгорают, выделение летучих веществ.

2. Образцы LDPE:

Первый образец (более плотный) — горит, выделяется копоть, становится жидким при горении, едкий запах, горит вне пламени спиртовки.

Второй образец (менее плотный) — горит, выделяется копоть, быстро сгорает, пламя зелёного цвета.

3. Образцы PS:

Горят, выделяется копоть, быстро сгорают, выделение летучих веществ, горят вне пламени.

Выводы по проделанным опытам

В нашем организме есть как щелочные, так и кислые среды. В результате опыта мы делаем вывод, что пластик не разлагается в этих средах, даже при большой концентрации реактивов. Таким образом, в организме частицы пластика также не будут разлагаться.

В природе также встречаются щелочные и кислые среды, в них пластик не будет разлагаться, следовательно, он может попасть в продукты питания человека и питьевую воду.

Как показал опыт, при горении пластика выделяется большое количество копоти, летучих веществ, появляется едкий запах. Вдыхая воздух, загрязнённый этими веществами, человек может отравиться или получить серьёзные заболевания. В бытовых условиях многие люди используют пластиковую посуду для разогревания продуктов питания. Конечно, при нагревании температура намного ниже, чем при горении пластика, но ядовитые вещества всё равно выделяются и отравляют продукты питания.

Чтобы минимизировать вред следует предпринимать меры, которые помогут сократить использование изделий из пластика, использовать пластик вторично, создавать более экологичные виды пластик (биопластик).

Каждый должен внести свой вклад в это дело. Мы создали карманную брошюру для использования в бытовых целях. В ней собрана основная информация о пластмассе, её видах и способах сокращения её использования.

Заключение

1. Произвели патентный поиск существующих технологий. Применили некоторые существующие технологии в нашем исследовании.
2. Изучили влияние компонентов пластика на организм человека, выявили негативное влияние паров на органы дыхания.
3. Исследовали химический состав различных видов пластика, результаты представлены в работе.
4. Получили свои результаты и сравнили их с известными ПДК горючих компонентов пластика в воздухе.
5. Начали разрабатывать собственный фильтр для утилизации продуктов горения пластика.

С каждым годом ухудшается состояние окружающей среды, здоровье людей. Учёные уже создают биоразлагаемый пластик, но это не повод прекратить вторичное использование пластика и его утилизацию. Это повод не останавливаться и продолжать совершенствовать себя и пространство вокруг.  

Список литературы

1. Забегалова, Г. Н. Химическое загрязнение окружающей среды в Российской Федерации / Г. Н. Забегалова, А. И. Паутова // Молочнохозяйственный вестник. — 2011 — №1. — С. 1-2
2. Марфенин, Н. Н. Устойчивое развитие человечества / Н. Н. Марфенин — Москва: МГУ, 2006 — 624 с.
3. Лосев К. В., Потапов И. И., Чеснокова И. В., Докукина Т. П. «истоки неустойчивого природопользования» Журнал: «Проблемы окружающей среды и природных ресурсов» /обзорная информация.:М. №12, 2008 г. — 8 с

4. Протасова, В. Ф. Экология, здоровье и природопользование в России / В. Ф. Протасова, А. В. Молчанов. — Москва Финансы и статистика, 2005 — 528 с
5. Химическая энциклопедия: в 5 т. Т. 2 / гл. ред. И. Л. Кнунянц. — Москва: Сов. энцикл., 1990. — 223 с.

 

 

Выполнил:

Шалагина Валерия Руслановна, обучающаяся Биоквантума Детского технопарка «Кванториум» город Вологда

Руководитель:

Попов Андрей Валентинович,

Педагог дополнительного образования, наставник Биоквантума Детского технопарка «Кванториум» город Вологда