Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

На тему: "Влияние синтетически х моющих средств на окружающую среду и живые организмы ".

Ученицы 11 класса

Казновской Валерии

Содержание

• 1.1 История возникновения моющих средств
• 1.4 Загрязнение окружающей среды

Глава 1. Теоретическое обоснование проблемы

1.1 История возникновения моющих средств

Самое простое моющее средство, было получено на Ближнем Востоке более 5 000 лет назад. Скорее всего, оно было открыто по чистой случайности, когда над костром жарили мясо, и жир стек на золу, обладающую щелочными свойствами. Взяв в руки горсть этого простейшего мыла, древний человек обнаружил, что оно легко растворяется в воде и смывается вместе с грязью. Поначалу оно использовалось главным образом для стирки и обработки язв и ран. И только с I века н.э. человек стал мыться с мылом. Несмотря на то, что наступила эпоха СМС, мыло еще полностью не сдало свои позиции: его рекомендуется использовать для ручной стирки изделий из хлопчатобумажных и льняных тканей.

Производство мыла имеет давнюю историю, а вот первое синтетическое моющее средство появилось только в 1916 году. Изобретение немецкого химика Фрица Понтера предназначалось для промышленного использования, бытовые синтетические моющие средства, более менее безвредные для рук, стали выпускать в 1935 году. С тех пор был разработан целый ряд синтетических моющих средств (CMC) узкого назначения, а их производство стало важной отраслью химической промышленности.

1.2 Понятие синтетически моющих средств и классификация

Синтетически моющие средства (CMC, детергенты), многокомпонентные композиции, применяемые в водных растворах для интенсификации удаления загрязнений с различных твердых поверхностей-тканей, волокон, металлов, стекла, керамики. В более узком смысле под синтетическими моющими средствами обычно понимают бытовые средства для стирки белья и одежды.

По товарной форме синтетические моющие средства разделяют на сыпучие (порошкообразные, хлопьевидные), пастообразные, жидкие и кусковые; по назначению на бытовые и технические назначения; по сфере применения и специфике отмываемого субстрата на универсальные средства для стирки, средства для машинной стирки сильно загрязненного белья, стирки изделий из тонких, чувствительных к повреждению и усадке тканей, стирки и отбеливания с кипячением, для предварительного, замачивания, средства с ферментами для низкотемпературной стирки, средства с противоусадочным, мягчительным, антистатическим, освежающим цвет или иным эффектом, специальные синтетические моющие средства для детского белья и т.д.

При составлении рецептур синтетических моющих средств часто используют сочетания 2-3 ПАВ синергетиков, различающихся растворимостью, устойчивостью к солям жесткости и моющей эффективностью в отношении твердых, жировых и белковых загрязнений. Кол-во ПАВ различных типов в синтетических моющих средствах достигает 35% по массе.

Хорошее моющее действие анионных и неионогенных ПАВ обычно достигается в щелочной области рН и в присутствии различных электролитов. Практически все порошкообразные синтетические моющие средства содержат минеральные соли, из которых наиболее применяемы фосфаты: триполисфосфат Na, тринатрийфосфат, и др., способные образовывать комплексы с поливалентными катионами. В жидких рецептурах преим. используют тринатрийфосфат, триполисфосфат Калия и хлорированный тринатрийфосфат (в дезинфицирующих моющих средствах для посуды), в ферментсодержащих - небольшое кол-во солей Са или Mg. Полностью или частично функцию фосфатов в синтетических моющих средствах могут выполнять комплексоны - Na-соли нитрилотриуксусной кислоты (трилон А) и этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б), соли этилидендифосфоновой и лимонной кислот (см. Комплексоны), а также цеолиты. Использование эффективных заменителей фосфатов в синтетических моющих средствах весьма актуально в связи с загрязнением водоемов биогенными элементами. Кол-во комплексообразователей в синтетических моющих средствах составляет до 40% по массе.

Классификация СМС

Синтетические моющие средства представляют собой составы на основе синтетических моющих веществ. Обычно они содержат 10-40% синтетических моющих веществ и добавки, повышающие моющую способность средства, обеспечивающие их выпуск с учетом свойств отстирываемых материалов. Анализ изученной литературы позволил разделить моющие средства:

по назначению, консистенции;

по видам моющего вещества;

По консистенции различают моющие средства твердые (кусковые, гранулированные, порошковые), мазеобразные (пасты) и жидкие. Наиболее широкое применение нашли порошковые средства. Удобны моющие средства в виде гранул и паст. Жидкие средства легко растворяются, хорошо дозируются. Они эффективны для стирки текстильных изделий и мытья посуды, автомашин, стекла и т.д. Выпуск жидких средств будет увеличиваться. Их изготовление проще и дешевле (отпадает процесс сушки), они не пылят, подобно порошкам, легче дозируются.

В зависимости от вида моющего вещества моющие средства разделяют на мыла и синтетические моющие средства. Содержание моющего вещества в средстве колеблется от 5 до 85%. Большинство моющих средств хозяйственного назначения содержат 10-75% моющего вещества.

В производстве мыл используют твердые жиры животные (говяжий, бараний, свиной и др.), жидкие растительные жиры (масло подсолнечное, хлопковое и др.), саломас (сало из масла) - твердый жир, полученный гидрогенизацией (насыщением водородом по месту двойных связей) растительных жидких масел, соапсток (побочный продукт очистки растительных масел).

По содержанию моющего вещества (натриевых или калиевых солей жирных, смоляных и нафтеновых кислот) мыло делят на сорта:

Твердое кусковое хозяйственное мыло бывает 60, 66, 70 и 72% -ное, жидкое - 40% -ное (1-й сорт) и 60% -ное (высший сорт).

Порошковые мыла представляют собой измельченное и высушенное мыло (68-82%) или составы, содержащие 10-25% жирных кислот в смеси со щелочными солями (содой кальцинированной, тринатрийфосфатом, силикатом натрия и т.д.)

По назначению моющие средства делят: хозяйственные, туалетные, специальные (медицинские, технические и др.). Хозяйственные в свою очередь делятся на:

* средства для стирки изделий из хлопковых и льняных волокон содержат 20-40% моющего вещества (обычно сульфонола) - 55% щелочных солей (триполифосфата, соды кальцинированной, силиката натрия), 10-15% сульфата натрия, небольшое количество душистых веществ (отдушки), отбеливающих веществ и карбоксиметилцеллюлозы. Эти средства образуют сильнощелочныё моющие растворы (рН 10-11).

* Средства для стирки изделий из шерстяных и шелковых волокон содержат 35% алкилсульфата, до 55% нейтральных солей (сульфата натрия), небольшое количество щелочных электролитов, отбеливатели, отдушку. В моющем растворе эти средства создают среду, близкую к нейтральной (рН 7,3-8,5).

* Средства для стирки изделий из синтетических волокон также образуют среду, близкую к нейтральной. По составу они напоминают средства, предназначенные для стирки шерстяных и шелковых тканей, но содержат повышенное количество карбоксиметилцеллюлозы и электролитов.

синтетическое моющее средство фосфат

* Средства для стирки изделий из шерсти, шелка и синтетических волокон обычно не содержат активных щелочей типа карбонатов и силикатов натрия.

* Универсальные средства рекомендуют для стирки изделий из растительных, животных и химических волокон. Эти средства не содержат сильнощелочных солей (соды кальцинированной), в результате чего моющий раствор имеет умеренно щелочную реакцию (рН 8-9,5). Универсальные средства бывают без отбеливателя (обычного типа) и с перекисным отбеливателем.

* Средства для мытья посуды, раковин, ванн и других предметов домашнего обихода представляют собой составы, которые должны хорошо смачивать поверхности, обладать высокой эмульгирующей, растворяющей и пенообразующей способностью.

Эти средства обычно взаимодействуют с загрязнениями на очищаемой поверхности. В состав входят моющие вещества (синтетические и мыла), органические растворители, щелочные и другие химические соединения.

* Средства для мытья стекол (оконных, зеркал, хрусталя) содержат дополнительно восстановитель блеска (красители типа метилен голубой и др.).

* Средства для мытья (очистки) ковров, обивки мебели, искусственного меха, кожи содержат компоненты, способствующие образованию обильной пены, которая обволакивает и размягчает загрязнение, при удалении пены удаляется и загрязнение, а изделие не успевает промокнуть. Средства для мытья посуды, ванн и раковин могут содержать также антисептики, обладающие бактерицидными свойствами.

1.3 Химический состав синтетических моющих средств и их влияние на окружающую среду

Моющие вещества (МВ) составляют основу всех СМС и определяют их свойства; это мицеллообразующие поверхностно-активные вещества, благодаря которым растворы обладают моющей способностью. МВ делятся на два класса: ионогенные вещества, диссоциирующие в воде на ионы, и неионогенные - не подверженные электролитической диссоциации.

Ионогенные МВ называются анионактивными, если поверхностно-активные ионы несут отрицательный заряд. Катионактивными, если поверхностно-активные положительно заряженные ионы, и амфотерными, или амфолитными, если поверхностно-активные ионы имеют отрицательный заряд в щелочной среде и положительный - в кислой. Анионактивные МВ получили наиболее широкое распространение. На их основе получают все жировые мыла и большинство СМС. Для производства товарных жировых мыл служат главным образом натриевые или калиевые соли высших жирных кислот, изготавливаемые из масел растительных и жиров животных.

Важнейшие представители синтетических анионактивных МВ - соли сульфокислот и кислых сульфоэфиров (алкилсульфонаты, алкиларилсульфонаты, алкилсульфаты) и сульфированные жиры, масла и жирные кислоты. Другие анионактивные МВ выпускаются в относительно малых количествах. Неионогенные МВ, входящие в состав некоторых СМС занимают 2-е место после анионактивных по объёму промышленного производства. Большинство неионогенных веществ - полиоксиэтиленовые (полигликолевые) эфиры различных органических кислот,

спиртов, алкилфенолов и алкилнафтолов, полиоксиэтиленовые производные алифатических аминов и амидов, меркаптанов и т.д. Катионактивные и амфотерные вещества составляют лишь несколько % в общем объёме производства МВ и имеют ограниченное хозяйственное значение.

Из катионактивных веществ наиболее важны соли четвертичных аммониевых и пиридиниевых оснований, обладающие бактерицидным действием. В молекулах амфотерных веществ находятся как основные (обычно аминогруппы), так и кислотные (карбоксильные, сульфоновые или сульфоэфирные) группы.

СМС обязательно содержат ряд вспомогательных веществ, улучшающих их моющую способность. В состав моющих композиций для стирки включают щелочные соли слабых неорганических кислот (карбонат и бикарбонат натрия, силикаты натрия, фосфаты).

В связи с прогрессирующим загрязнением окружающей среды промышленными и бытовыми отходами особое внимание при разработке новых рецептур синтетических М. с. уделяют подбору веществ биологически "мягких", т.е. легко разлагаемых бактериями в природных условиях. Препараты на основе таких веществ (например, производных алифатических кислот и спиртов линейного строения) постепенно вытесняют из употребления М. с., содержащие биологически "жёсткие" - неразлагаемые - компоненты (например, производные алкилароматических соединений разветвлённого строения).

1.4 Загрязнение окружающей среды

Одна из наиболее актуальных проблем на сегодня - защита окружающей среды от различных загрязнений - отходов производства и продуктов жизнедеятельности людей. К главным источникам загрязнений имеют непосредственное отношение предприятия службы быта, например прачечные, использующие моющие средства, важнейшими из которых являются синтетические моющие средства (СМС). Рецептуры современных СМС представляют собой сложные смеси различных веществ. Основная составная часть CMC - органические поверхностно-активные вещества (ПАВ), обладающие смачивающей, эмульгирующей, пептизирующей и пенообразующей способностью. Совокупность этих свойств обусловливает их моющее действие. Для усиления моющего эффекта поверхностно-активных веществ в состав синтетических моющих средств входят щелочные и нейтральные электролиты, алкилоламиды, карбоксиметилцеллюлозу и др. Полезными добавками являются отбеливающие вещества (перекисные соли, оптические отбеливатели).

Отработанные стоки прачечных, сбрасываемые в канализацию, содержат все химические соединения, входящие в состав СМС, а также загрязнения (переходящие в процессе стирки с очищаемой поверхности одежды грязевые частицы - сажа, различные минерально-масляные и жировые загрязнения, волокна стираемых изделий). В зависимости от вида и количества щелочных солей, входящих в состав СМС, рН сточных вод составляет 7-10 ед. Таким образом, стоки прачечных сложны по составу, имеют щелочную среду и в значительной степени загрязнены органическими веществами, ПАВ и грязевыми частицами.

Недостатком большинства CMC является их трудная биоусвояемость (перевариваемость) в сточных водах микроорганизмами, так как фактически для них это яды. Поэтому сточные воды, содержащие синтетические моющие средства, сильно загрязняют водоемы (реки, озера). Попадание ПАВ в водоемы неблагоприятно влияет на органолептические (цвет, запах, вкус) и бактериологические показатели воды. Это происходит не только за счет свойств обозначенных веществ, а в основном в результате стабилизации в воде других соединений, которая возможна вследствие способности ПАВ к солюбилизации и эмульгированию. Таким образом, недопустимо сбрасывать в водоемы сточные воды прачечных без предварительной очистки.

Используемое для очистки сточных вод от загрязняющих их примесей оборудование, принцип работы которого основан на традиционных способах механической и физико-химической обработки, часто оказывается недостаточно результативным по разным причинам. Поэтому разработка и внедрение высокоэффективного оборудования, а также технологических приемов, позволяющих очищать сточные воды до требуемых параметров, является актуальной задачей в технологии водоочистки. В настоящее время наиболее рациональными и достаточно эффективными способами очистки можно назвать сочетание электрохимических и сорбционных процессов.

СМС, попадая в окружающую среду (водоемы), изменяют её кислотно-щелочной баланс. Водные организмы приспособлены к определенной величине рН. Когда значение рН снижается до 4,5 - 5,0 может исчезнуть значительное количество водных организмов, составляющих основу пищевой цепи. Это, в свою очередь, сказывается на птицах, рыбах, пресмыкающихся и млекопитающих, которым погибшие виды служат источником питания. При величине рН более 9,0 вода тоже становится непригодной для большинства водных организмов. Особенно чувствительны к изменению кислотности икра и мальки рыб.

Уменьшение величины рН может также способствовать переходу в воду ионов металлов, содержащихся в донных отложениях, которые в обычных условиях осаждаются на дно с частицами взвеси и погребаются в толще донных отложений.

В последнее время в пробах природной воды все чаще обнаруживаются фосфаты. Виновник - человек. Мы используем стиральные порошки, которые содержат фосфаты, добавляемые для снижения жесткости воды при стирке. А в нашей стране пока нет технологии позволяющей в требуемой степени очищать стоки от фосфатов. Неочищенные стоки, после очистных сооружений, сливаются в реки.

Глава 2. Методики исследования

Работа проводилась в весенний период 2011 года на территории с. Подгорного и в лабораторных условиях МОУ "Подгорнская СОШ". Она велась в трех направлениях параллельно.

Первое направление - социологическое исследование. Среди учащихся 5-11-х классов был проведён соц. опрос с целью выявления набора СМС, используемых в каждой семье.

Второе направление - лабораторный эксперимент, с целью выявить влияние СМС на физиологические процессы живых организмов (на примере растений).

Методика приготовления раствора хозяйственного мыла, стирального порошка "Tide" различной концентрации. (из расчета на 100г раствора)

В мерный стакан наливаем 10 мл средства для мытья посуды "Миф" и доливаем соответственно 90 мл воды. Получаем растворы нужной концентрации. После этого были заложены семена культурных растений для определения их всхожести и прорастания. Для определения всхожести были взяты семена огурцов, которые замочили в эти растворы.

Третье направление - полевое и лабораторное исследование, в ходе которого была изучена прибрежная зона р. Чая и болото в которое сбрасываются сточные воды Чаинской ЦРБ (п. Кирпичное). Качественный анализ речной воды был произведен в химической лаборатории школы с использованием качественных реакций.

Определение рН

Оборудование: химический стакан или любая стеклянная емкость, универсальная индикаторная бумага. Ход определения. Сполоснуть стакан исследуемой водой и налить в него немного исследуемой воды. Сухими чистыми руками взять одну полоску индикаторной бумаги и погрузить кончик в пробу на 30 сек. Вынуть полоску из пробы и сравнить с цветом шкалы. Записать цифру, помещенную под наиболее подходящей к образцу по цвету полоской. Это и есть полученное значение рН.

Определение фосфатов

Оборудование: пробирки, капельница с раствором роданида железа.

Ход работы: В пробирку налить исследуемую пробу. Добавить несколько капель роданида железа. При наличии фосфатов образуется белый осадок фосфата железа, при том кроваво-красная окраска роданида железа обесцвечивается. Записать результаты. Содержимое пробирки слить в слив.

Определение сульфатов

Оборудование: пробирки, раствор соляной кислоты (1: 5), раствор 5% - ного хлорида бария.

Ход работы: в пробирку налить 10 мл исследуемой пробы, 0,5мл раствора соляной кислоты (1: 5) и 2 мл 5% -ного раствора хлорида бария, затем перемешать. По характеру выпавшего осадка определить ориентировочное содержание сульфатов: при отсутствии мути - концентрация сульфат-ионов менее 5 мг/л; при слабой мути, появляющейся не сразу, а через несколько минут - 5-10 мг/л; при слабой мути, появляющейся сразу после добавления хлорида бария - 10-100мг/л; сильная, быстро оседающая муть свидетельствует о достаточно высоком содержании сульфат-ионов (более 100мг/л).

Определение гидрокарбонатов

Оборудование: пробирки, фенолфталеин.

Ход работы: в пробирку налить 10мл исследуемой пробы и добавить 5-6 капель фенолфталеина. Если при этом окраска не появляется, то считается, что гидрокарбонат-ионы в пробе отсутствуют. Возникновение розовой окраски свидетельствует о наличии в пробе гидрокарбонат-ионов.

Результаты исследования. Качественный химический анализ

Глава 3. Результаты исследования

Свою работу мы начали с социологического опроса, проведенного среди учащихся нашей школы. Анализ полученных результатов позволил выявить самые известные стиральные порошки

Таблица 1

Использование различных видов стирального порошка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Из таблицы видно, что сегодня предпочтение отдается зарубежным производителям, их порошки отличаются более высоким содержанием отбеливающих, красящих и ароматических веществ

Дальнейшие наши исследования проходили в виде эксперимента. В лабораторных условиях был заложен опыт, позволяющий определить влияние раствора различных синтетически моющих средств (хозяйственное мыло, стиральный порошок "Tide" и средство для мытья посуды "Миф") 10% концентрации на прорастание семян огурцов. По три семена одного вида были замочены в 10% -ых растворах и в течение недели велось наблюдение за прорастанием семян.

Анализ полученных результатов показал, что наиболее опасным из исследуемых образцов является стиральный порошок "Тайд", 10% раствор препятствует прорастанию семян. Средство для мытья посуды "Миф" также полностью подавляет ростовые процессы. А вот в растворе хозяйственного мыла была весьма благоприятная среда для прорастания семян. Наиболее чувствительны к химическому воздействию моющих средств оказались семена арбуза, поэтому именно их целесообразно использовать при дальнейших исследованиях.

Дальнейшие исследования проводились в естественных условиях. Нами была изучена прибрежная зона реки в пределах села Подгорного и определены места сброса бытовых стоков. В результате визуального осмотра данных участков мы обнаружили малую растительность, что свидетельствует о неблагоприятных условиях, созданных в результате хозяйственной деятельности людей.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Общая характеристика производства. Физико-химические свойства глинистого сырья. Пластичные свойства глин. Оценка влияния выбросов Кирпичного завода ООО "Ажемак" на окружающую среду. Особенности кислотных дождей. Влияние углеводорода на окружающую среду.

курсовая работа , добавлен 06.01.2015


Воздействие автомобилизации на окружающую среду. Отработавшие газы как экологическая проблема при эксплуатации транспортных средств. Направления, способствующие уменьшению загрязнения окружающей среды: технические, организационные, градостроительные.

реферат , добавлен 20.03.2012


Методы очистки сточных вод и системы водообеспечения. Гальваническое покрытие металла. Хромирование, цинкование и никелирование. Распространение цинкования и меднения. Влияние гальванических производств на окружающую среду. Загрязнение природных вод.

контрольная работа , добавлен 05.05.2009


Методологические и теоретические основы процесса моделирования экологических систем и процессов. Исследование влияния поверхностно-активных веществ на водные растения на примере элодеи. Сравнительный анализ компонентов синтетических моющих средств.

курсовая работа , добавлен 23.01.2013


Молочная промышленность РФ и ее влияние на окружающую среду. Производство мороженого в России и Вологодской области. Состав, объемы и динамика выбросов предприятия. Динамика суммарных отходов предприятия "Вологодское мороженое", его водообеспечение.

дипломная работа , добавлен 09.11.2016


Несоответствие соотношения между возрастающими потребностями людей и фактическим наличием ресурсов. Понятие производительных сил общества, их эффективное размещение и влияние на окружающую среду. Государственный контроль за размещением предприятий.

курсовая работа , добавлен 11.08.2009


Общая характеристика кадмия: история, физические и химические свойства, важнейшие соединения. Основные источники поступления кадмия в окружающую среду. Применение металла в производстве. Способы защиты от вредного воздействия высокоопасного вещества.

реферат , добавлен 15.05.2013


Экологическая характеристика г. Тюмени. Почвенный покров в городе и пригородах. Расположение промышленных предприятий как фактор воздействия на окружающую среду. Сравнительный анализ влияния Тюменского аккумуляторного завода на окружающую среду.

курсовая работа , добавлен 05.02.2016


Исследование проблем бродячих собак и свалок в городах. Обзор методов переработки твердых бытовых отходов и уменьшения шумового загрязнения населенных пунктов. Влияние ГЭС на окружающую среду. Характеристика антропогенных преобразований природных систем.

реферат , добавлен 19.10.2012


Организационно-правовые основы оценки воздействия на окружающую среду. Изучение состояния и тенденций развития системы экологической экспертизы в России. Порядок организации, стадии и основные этапы проведения оценки воздействия на окружающую среду.

Влияние синтетических моющих средств на экосистему пруда

Экологический проект

По образному выражению Леонардо да Винчи вода является «кровью Земли». Она – важнейший компонент жизнеобеспечения человека, непременное условие существования всего живого.

Водные экосистемы чутко реагируют на изменения в природных процессах под влиянием естественной цикличности и антропогенной деятельности. Целью представляемой работы было изучить особенности влияния на прудовую экосистему синтетических моющих средств (СМС), содержащих поверхностно-активные вещества (ПАВ). В качестве объекта исследований был выбран пруд д. Селково, связанный с охраняемой природной территорией Сергиево-Посадского района Московской области – комплексом сырых лесов и малых болот.

Качество воды в водоеме – фактор, определяющий устойчивость экосистемы. В последние годы рекреационная нагрузка на ландшафты вне зеленой зоны Москвы значительно увеличилась. Примером этого может служить, в частности, Селковский пруд, удобно расположенный недалеко от дороги первой группы федерального значения. Нередко можно видеть, как отдыхающие оказывают значительное негативное воздействие на экосистему водоема, просто по незнанию, не замечая этого. Например, среди местного населения появилась опасная тенденция чистки и мытья ковровых изделий непосредственно на берегу пруда. Проблему можно частично разрешить, повышая экологическую грамотность населения, привлекая внимание к этому вопросу и объясняя последствия воздействий такого рода на доступном научно-популярном материале. Поэтому одной из целей работы было составить на основе полученных данных конкретные и доступные для понимания рекомендации по экологически грамотному отношению к природному богатству водоема.

В цели работы входило также составление рекомендаций по проведению занятий с младшими школьниками, содержащих описания наглядных и доступных опытов по теме.

I. Обзор литературы

1. Вода как среда обитания

Водная среда характеризуется большим своеобразием физико-химических свойств, важных для жизни организмов: прозрачностью, высокой удельной теплоемкостью и теплопроводностью, высокой плотностью и вязкостью, подвижностью (текучестью), вертикальной циркуляцией, сглаженным колебанием температуры. В естественных водах всегда содержатся различные соли, в частности весьма важные для живых организмов карбонаты, сульфиды, хлориды. Благодаря своей выталкивающей силе вода одинаково легко поддерживает как тонкие структуры, так и массивные организмы. Вместе с тем водной среде присуща слабая аэрация и меньшее, нежели в среде наземно-воздушной, количество света.

Какое из свойств воды можно назвать самым важным? В природе нет ничего самого важного, равно как нет и второстепенного. Из всех удивительных свойств воды чуть ли не самое интересное ее способность образовывать чрезвычайно прочную поверхностную пленку, возникающую благодаря очень сильному взаимному притяжению молекул самых верхних слоев. В глубине слоя воды каждая ее молекула окружена другими такими же молекулами равномерно и испытывает одинаковые силы притяжения во всех направлениях. Молекулу же воды, находящуюся на поверхности, снизу притягивают такие же, как и она, молекулы жидкости, а сверху над ней лишь изредка проносятся молекулы газов, входящих в состав воздуха. Равнодействующая сил на такую молекулу стремится втянуть ее с поверхности в объем жидкости – сумма сил притяжения, действующая «вниз» оказывается больше сил, действующих «вверх». Поэтому плотность воды на поверхности оказывается несколько выше, чем в основном слое. В результате возникает сила поверхностного натяжения, которая у воды самая высокая из всех жидкостей, кроме ртути (но это все-таки металл), и составляет 72 мН/м.

«Столпотворение» стремящихся вниз молекул приводит к возникновению своего рода эластичной мембраны, способной поддерживать объекты, плотность которых больше плотности воды, если, конечно, эти объекты не смачиваются, т.е. сами не притягивают к себе молекулы воды, нарушая структуру поверхностной пленки. Если осторожно положить на поверхность воды стальную иголку или лезвие безопасной бритвы так, чтобы неловким движением не разорвать пленку, эти предметы не утонут.

Важным для жизни обитателей водоемов фактором является кислотность воды, характеризующаяся водородным показателем – рН. Во всяком пресноводном водоеме вода, по определению, должна быть именно пресная, т.е. не иметь ни кислого, ни щелочного привкуса. Но чаще всего вода имеет слегка щелочную реакцию (рН до 8,0), потому что всегда содержит катионы: они вымываются из почвы и подстилающих пород, а также образуются (как, например, катион аммония) при разложении органических остатков. К такому составу воды и приспособились обитатели рек, озер и прудов. Слабощелочную реакцию вода сохраняет благодаря естественным буферным свойствам – способности нейтрализовать поступающие в нее вещества с различными показателями кислотности. Однако возможности буферных систем у водоемов различны и определяются свойствами подстилающих пород, мощностью почвенного слоя и составом почвы вокруг водоема.

2. Обитатели водной среды и воздействующие на них факторы

Разнообразие организмов, освоивших области обитания водной среды жизни – гидробионтов, очень велико. Среди жизненных форм гидробионтов выделяют бентос – донные организмы; планктон – организмы, плавающие в толще воды, чаще переносимые течением, реже передвигающиеся сами; перифитон – организмы, прикрепленные к растениям и погруженным в воду предметам; нектон – активно плавающие организмы и, наконец, нейстон – организмы, плавающие на поверхности воды или сразу же под поверхностной пленкой, до 5 см в глубину.

Удивительные свойства водяной пленки использует целый ряд живых организмов – ведь жизнь на границе двух сообществ, как известно, отличается заметным преимуществом. Поверхность любого водоема – уникальная экологическая ниша, где встречаются две совершенно разные среды обитания – воздушная и водная. Нейстонные организмы разделяют на тех, кто обитает на поверхности водяной пленки – эпинейстон (в пресных водоемах это клопы – водомерки и гладыши и жуки-вертячки), и тех, которые держаться под ней, – гипонейстон. Интересно, что некоторые представители гипонейстона используют нижнюю поверхность пленки воды в качестве опоры – это личинки комаров, некоторые водяные жуки и различные улитки.

Самые известные обитатели поверхности водоемов, конечно, клопы-водомерки. Они живут только на водяной пленке, никогда не погружаясь, скользят по поверхности воды, касаясь ее только самыми кончиками лапок, покрытых жесткими щеточками несмачиваемых волосков. Тело водомерки покрыто специальным чешуйчатым покровом, также защищающим от смачивания. Однако при намокании, например, во время дождя, насекомое может утонуть. Водяная пленка для водомерок еще и источник информации. Основываясь на характере колебании водяной пленки, воспринимаемых эластичными мембранами, расположенными между сегментами лапок, насекомое узнает, с какой стороны грозит опасность или где находится потенциальная жертва. Водомерки могут и сами вызывать такие колебания, подавая те или иные сигналы сородичам. Такая коммуникация используется для взаимодействия между противоположными полами и является необходимым условием воспроизведения особей данного вида.

Ориентируясь на колебания, передающиеся по поверхности воды и воспринимаемые чувствительными кончиками лапок, находит свою жертву и хищный клоп-гладыш. В отличие от водомерок, гладыши держатся на поверхностной пленке не сверху, а снизу, т.е. относятся к гипонейстону. Вертячки (жуки сем. Gyrinidae ) считаются самыми лучшими пловцами среди водяных жуков. Основным органом, позволяющим вертячке получать информацию об окружающих событиях, являются три пары антенн-усиков, направленных горизонтально вперед и примыкающих к поверхностной пленке воды. Эти антенны воспринимают все сигналы, приходящие по воде, а жуки реагируют на них настолько быстро, что даже в полной темноте способны скорректировать курс и обойти препятствие, возникшее всего в 1–1,5 см.

По поверхности воды, подвешиваясь снизу к пленке поверхностного натяжения, могут странствовать моллюски – катушки и прудовики. При этом они не только держатся за поверхностную пленку, но могут ползать по ней ничуть не хуже, чем по поверхности любого твердого предмета.

Для обитателей более глубоких слоев воды сила поверхностного натяжения не столь значима. Более важные факторы для них – кислотность (при ее повышении для всех водных обитателей наступают тяжелые времена), содержание кислорода в воде, ее химический состав, прозрачность. Например, для личинок поденок особо важно содержание кислорода, а кислотность воды значима для икры земноводных, улиток, рыб, планктона. Не встречается в кислых водах, например, личинка малярийного комара: она предпочитает нейтральные и слабощелочные водоемы, бедные органическими остатками. У личинок комара обыкновенного противоположные требования.

3. СМС – загрязняющие вещества водоемов

Наиболее распространенными химическими загрязнителями водоемов являются детергенты (от англ. deterge – очищать) – поверхностно-активные синтетические вещества (СПАВ или ПАВ), употребляемые в промышленности и в быту как моющие средства.

Важное свойство ПАВ – поверхностная активность, т.е. способность молекул адсорбироваться на границе раздела фаз и понижать поверхностное натяжение жидкости чтобы смочить загрязненную поверхность, моющий раствор должен обладать достаточно низким поверхностным натяжением по сравнению с чистой водой. Ученые давно заметили, что, чем чище вода, тем больше нужно усилий, чтобы разорвать ее поверхностную пленку. Молекулы растворенных в веществ, вклиниваясь между молекулами воды, делают поверхностную пленку менее прочной. Особенностью молекул ПАВ является наличие полярной карбоксильной группы (–СООNa) с гидрофильными свойствами, и длинной неполярной углеводородной цепи с гидрофобными свойствами. Гидрофильная часть способствует растворению вещества в воде, гидрофобная – его выталкиванию. В результате вся поверхность воды покрывается своеобразным «частоколом» из молекул ПАВ, образующих слой толщиной около 0,1 нм. Такая водная поверхность обладает увеличенной смачивающей способностью.

Резко – более чем в два раза – понижает поверхностное натяжение мыла. Это значит, что мыльная вода может проникать в самые отдаленные уголки, в самые мельчайшие поры. В растворе мыла находятся как свободные молекулы ПАВ, так и коллоидные частицы – мицеллы, обеспечивающие солюбилизацию – растворение нерастворимых в обычных условиях веществ путем включения их внутрь мицелл. Молекулы ПАВ, проникая между частицами загрязняющего вещества и волокнами, приводят к возникновению расклинивающего давления, в результате чего загрязняющее вещество отрывается от поверхности. Моющее действие ПАВ обусловлено еще и тем, что детергенты образуют высокоустойчивые пены, гидрофобные пузырьки которых флотируют частицы загрязнений. Поступая со сточными водами в реки и водоемы, эти вещества образуют на поверхности воды «горы» устойчивой пены. В этом случае страдают все организмы, находящиеся в этих водоемах. Например, в реке Темзе погибло все живое, и даже было затруднено судоходство из-за пены, скопившейся в черте Лондона.

Для достижения хорошего эффекта стирки вовсе не обязательны большие количества ПАВ. Более того, значительные количества моющего вещества при стирке могут оказаться вредными. Это объясняется тем, что детергенты состоят из отдельных молекул только в очень разбавленных растворах. Увеличение концентрации таких растворов до 2–3% приводит к тому, что молекулы ПАВ начинают объединяться, образуя мицеллы. Сначала они имеют шарообразную форму, затем преобразуются в вытянутые пластинчатые мицеллы. При концентрации 7–8% появляются сплошные мицеллярные слои, раствор детергента сильно загустевает, теряет свою текучесть и моющую активность. Это означает, что распространенное в быту мнение, что для лучшей стирки нужно брать побольше порошка, неправильно и даже вредно. При стирке нужно строго придерживаться указаний, данных на этикетке моющего препарата.

Синтетические моющие средства (СМС) – это композиции, в состав которых, кроме ПАВ, входят различные добавки, органические и неорганические. Как бы ни различались названия шампуней, стиральных порошков и т.п., основными составляющими всех СМС будут одни и те же компоненты, разница – только в дозировке (табл. 1).

Таблица 1. Свойства СМС и их влияние на микроорганизмы

Из всех компонентов, входящих в состав СМС, наиболее загрязняют окружающую среду полифосфаты, предназначенные для связывания ионов, обусловливающих жесткость воды. Продукты гидролиза полифосфатов – монофосфаты – накапливаются в сточных водах. Непосредственной угрозы для человека они не представляют, но считаются опасными для водных экосистем, так как вызывают эвтрофикацию водоемов. Эвтрофицирование вод – это повышение их биологической продуктивности в результате накопления биогенных элементов. Эвтрофикация приводит к массовому развитию микроскопических водорослей и других микроорганизмов, а также бактерий, разлагающих отмершее органическое вещество. При этом расходуется значительное количество кислорода, а в воду выделяются токсичные продукты распада, что приводит к ухудшению условий обитания гидробионтов.

СМС еще и сильные дезоксигенаторы, т.е. вещества, активно разрушающие растворенный в воде кислород. Поэтому они опасны для всего живого в воде даже в очень малых концентрациях. Например, содержание в 1 л воды 1 мг моющего вещества токсично для рыб.

Большинство ПАВ, которые используются в настоящее время, способны к биологическому разложению. Например, быстро и эффективно разлагаются алкилсульфаты и мыла, полученные из жиров, т.к. они содержат неразветвленные углеводородные цепи, которые по «зубам» многим бактериям. А вот алкиларилсульфонаты, которые входят практически во все СМС, разлагаются хуже, их разветвленные цепи, имеющие изостроение, бактерии «переварить» не могут.

Загрязнение вод моющими средствами осложняется еще и тем, что даже их биологическое разрушение не является решением проблемы, так как сами продукты такого разрушения в некоторых случаях являются токсичными. Микроорганизмы, процеживая через себя воду и получая таким образом питательные вещества, вместе с ними получают и дозу загрязнителя. Загрязнение распространяется по пищевой цепи, концентрация такого вещества на единицу веса каждого последующего консумента возрастает.

В последнее время оказалось более перспективным изготавливать бытовые моющие препараты не в виде порошков, а в виде паст или гелей. Их изготовление дешевле, они не вызывают аллергии.

II. Описание объекта и методики исследований

Объектом исследования был выбран пруд, расположенный в д. Селково в понижении рельефа в русле речки и возникший более 30 лет назад в результате строительства плотины. Площадь водного зеркала пруда – 1,5 га, общий объем – 70 тыс. м3, максимальная глубина – 2,7 м. Пруд питается водами впадающей реки, талыми водами и выпадающими осадками.

Этапы работы и методы

Методика исследований подбиралась нами таким образом, чтобы используемое оборудование было простым, а результаты работы – наглядными и доступными. Автор изучил большое количество литературных источников и проверил на практике значительное количество методик, выбирая наиболее простые и наглядные.

1. Ознакомление с экосистемой пруда – применялась методика изучения природных экосистем.

2. Выбор образцов СМС – для проведения исследований использовались моющие средства наиболее известные по рекламе и по результатам опроса населения.

3. Оценка свойств воды и действия на них СМС. Определение кислотности воды проводили с помощью универсальной индикаторной бумаги. Способность моющих средств к пенообразованию оценивали визуально. Поверхностное натяжение воды оценивали с помощью следующего опыта: вместо одной чашки рычажных весов использовали подвешенное на нитях стандартное предметное стекло. Коромысло весов уравновешивали, помещая на вторую чашку груз. Под предметное стекло помещали кристаллизатор с водой так, чтобы стекло «прилипло» к поверхности жидкости. Накладывая постепенно на чашку весов дополнительные гирьки, отмечали момент, когда стекло оторвется от поверхности. Таким способом можно измерить поверхностное натяжение жидкости в условных единицах.

4. Изучение влияния СМС на обитателей водоемов. Эту работу проводили на простейших – одноклеточные существа удобны для наблюдения под микроскопом и важны для экосистемы, так как являются начальным звеном пищевой цепи. На предметное стекло наносили 2 капли жидкости с простейшими и каплю чистой воды, в которую добавляли минимальное, взятое на кончике препаровальной иглы, количество СМС. Затем каплю раствора СМС соединяли тонкой перемычкой (с помощью препаровальной иглы) с одной из капель с простейшими. После этого наблюдали за поведением простейших в этой и другой (контрольной) капле, отмечая характер происходящих изменений и время.

III. Результаты работы

1. Состояние экосистемы пруда

Продуцентами в экосистеме пруда являются водоросли, в том числе фитопланктон и водные цветковые растения прибрежной зоны – рдест плавающий, элодея канадская, хвощ приречный. На берегу – заросли рогоза широколистного, камыша озерного, сусака зонтичного и др. Консументы первого порядка представлены большим числом видов, консументы второго порядка менее разнообразны. О деятельности редуцентов можно судить по качеству воды, которая большую часть года остается чистой и прозрачной. Для выступления перед аудиторией мы использовали стандартную схему сообщества пруда.

В результате увеличения демографической нагрузки на ландшафт, из-за увеличивающегося количества отдыхающих в летнее время, в настоящее время возрастает количество стоков, содержащих СМС. Были замечены случаи накопления хлопьев пены возле водостока. Пока эта составляющая антропогенного загрязнения не нанесла существенного ущерба экосистеме водоема, но сложившаяся ситуация требует вмешательства.

2. Влияние СМС на свойства воды и ее обитателей

Наблюдения показали, что под воздействием даже незначительного количества СМС жизнедеятельность микроорганизмов существенно меняется. Характер движения простейших становится иным: из поступательного оно превращается во вращательное (на одном месте). Через некоторое время простейшие погибают. Результаты исследований представлены в табл. 2.

Таблица 2. Состав синтетических моющих средств

3. Влияние СМС на силу поверхностного натяжения

В ходе эксперимента мы определили, что чистая вода пруда имеет силу поверхностного натяжения равную 7,5, добавление к воде даже незначительных количеств мыла снижает ее почти вдвое – до 4,8. Содержание в воде стирального порошка влияет на силу поверхностного натяжения еще значительнее. Она снижается до 2,1.

Упрощенная схема пищевой сети в пруду д. Селково

Выводы

1. СМС, попадая в пруд, неизбежно оказывают существенное влияние на экосистему.

2. Под воздействием компонентов СМС меняются такие важнейшие физико-химические показатели, как кислотность (величина pH), прозрачность, сила поверхностного натяжения, состав ионов, количество растворенного кислорода.

3. Изменение кислотности воды может привести к изменению видового состава экосистемы, гибели одних видов и вспышке численности других, нехарактерных для данного водоема (например, личинок комара малярийного). Изменение состава ионов может привести к эвтрофикации.

4. Образуемая СМС пена ухудшает освещение нижележащих слоев воды, нарушая условия фотосинтеза.

5. Попадающие в воду ПАВ снижают силу поверхностного натяжения, делая невозможными нормальное передвижение, добычу пищи, коммуникацию и размножение нейстонных организмов.

6. Компоненты СМС оказывают воздействие на все формы гидробионтов, особенно чувствительны к загрязнению детергентами микроорганизмы, начальное звено пищевых цепей.

7. Не следует стремиться к увеличению количества СМС в моющем растворе – выигрыша в качестве это не дает.

1. Знакомство с экосистемой пруда – рассказ с демонстрацией таблиц, микропрепаратов простейших (водных обитателей), моделей, коллекций.

2. Изучение влияния моющих средств на жизнь пруда. Ознакомление с результатами опытов, предложенных в данном проекте.

Для показа изменения силы поверхностного натяжения воды под действием СМС рекомендуем сделать из медной проволочки плоскую спираль в несколько витков, смазать ее вазелином и очень осторожно опускать на поверхность воды. Если капнуть в середину спирали каплю ПАВ, спираль начинает вращаться. Опыт можно демонстрировать через графопроектор. При проведении занятий в начальных классах имеет смысл изготовить модели животных («водомерок») из бумаги, наклеить их на лезвие безопасной бритвы. Если аккуратно положить такую модель на поверхность чистой воды, она останется на плаву. При добавлении в воду раствора СМС модель тонет.

3. Демонстрацию влияния СМС на простейших можно проводить фронтально. Рекомендуется предварительно вырастить культуру простейших, для чего достаточно поместить в кристаллизатор несколько луковиц репчатого лука, налив немного воды на его дно. Через 6–8 дней культура готова к демонстрации.

Литература

Алексеев В.А. 300 вопросов и ответов по экологии. – Ярославль: Академия развития, 1998.

Артеменко А.И. Органическая химия и человек. – М.: Просвещение, 2000.

Буцкус П.Ф. Книга для чтения по органической химии. – М.: Просвещение, 1985.

Зданович В.В. Жизненные формы гидробионтов // Биология, 2003, № 6.

Иорданский А. Будет кисленький дождь // Химия и жизнь, 1983, № 1.

Миллер Т. Жизнь в окружающей среде. Т.1. – М.: Прогресс, 1993.

Нифантьев Э.Е., Парамонова Н.Г. Основы прикладной химии. – М.: ВЛАДОС, 2002.

Ольгин О.М. Опыты без взрывов. – М.: Химия, 1986.

Петрянов И.В. Самое необыкновенное вещество в мире. – М.: Педагогика, 1981.

Пономарева И.Н. Экология. – М.: Вентана-Граф, 2001.

Райков Б.Е., Римский-Корсаков М.Н. Зоологические экскурсии. – М.:ТОПИКАЛ, 1994.

Реймерс Н.Ф. Краткий словарь биологических терминов. – М.: Просвещение, 1995.

Сергеев Б.Ф. Занимательная физиология. – М.: Просвещение, 2001.

Феоктистова Н.Ю. Бегущие по воде // Биология, 2002, № 37.

Шульпин Г. Химия стирки // Наука и жизнь, 1981, № 3.

Элементарный учебник физики. ред Ландсберг Г.С Т.1. – М.: Наука,1972.

В последние годы охране окружающей среды во всех странах мира уделяется большое внимание. Большой процент всех загрязнений водоемов приходится на синтетические моющие средства (СМС), что связано с большими темпами развития производства моющих средств. Бытовая химия окружает нас везде. Начиная с самого утра, заходя в ванную, мы чистим зубы пастой, моем руки, посуду, стираем, и так продолжается весь день. Включая телевизор, мы снова сталкиваемся с информацией о бытовой химии. Представители различных фирм рекламируют нам свою продукцию, убеждая в том, что именно она самая лучшая и самая надежная, гарантируя ее безопасность и качество. Люди приходят в магазины и, руководствуясь рекламой, покупают то или иное моющее средство. Часто бывает так, что покупатели обращают внимание только на ярку красивую упаковку, и даже не интересуются составом продукта.

На красивой упаковке написано многое, но правда ли это? Неужели производитель станет писать о вреде своего товара? Приведем, к примеру, стиральный порошок. Подумайте о том, что Вы делаете, когда вы стираете свое белье токсичными химикатами. Конечно, не все эти химикаты смываются, поэтому, поскольку вы носите одежду целый день, вы впитываете их в себя понемногу через кожу. Потом вы спите на простынях и подушках всю ночь и впитываете еще больше химикатов, кроме того, вы еще и вдыхаете их испарения.

В условиях постоянного увеличения количества новых химических веществ, поступающих в обращение, актуальной проблемой является их изучение в целях получения информации о потенциальной опасности веществ и разработки профилактических мероприятий, предусматривающих предотвращение неблагоприятного воздействия на организм человека и окружающую среду. Среди комплекса факторов окружающей среды, подлежащих гигиеническому контролю, большого внимания заслуживают товары бытовой химии (ТБХ) в связи с их массовым производством и использованием, разнообразием компонентов, входящих в состав рецептур, а также с возможным прямым воздействием на организм человека. Как известно, после использования все химикаты попадают в окружающую среду и пагубно на нее влияют, но мы об этом не задумываемся. Поэтому мы решили посвятить нашу работу именно бытовой химии и, изучив состав некоторых из них, определить, насколько безопасно их использование.

Первые моющие средства появились более 5000 лет назад на Ближнем Востоке. Но их роль в нашей жизни не изменилась до сих пор. СМС в настоящее время употребляют для удаления различных видов загрязнений: пятна на одежде, ржавчина, грязная посуда и т. д. Опасность состоит в том, что растворы СМС после стирки содержат все химические элементы, входящие в их состав. Сточные воды сбрасываются в канализацию и попадают в водоемы. Здесь свойство СМС понижать поверхностное натяжение воды приводит к разрушению тонкой водяной пленки и, как следствие, к гибели личинок комаров, некоторых жуков, различных улиток, живущих и размножающихся на поверхности воды. Кроме того, фосфаты, входящие в состав СМС, вызывают эвтрофикацию – водоемы “задыхаются” от недостатка кислорода, поэтому гибнут все подводные обитатели. Стоит ли говорить, что качество такой воды (вкус, цвет, запах) оставляет желать лучшего. С потерей консументов различных порядков пищевых цепей разрушается весь биоценоз, что означает наступление биогеологической катастрофы.

В современном мире хорошей хозяйке совсем не обязательно использовать песок и кипяток для мытья посуды. Её выбору предоставляется огромное количество специально разработанных средств, которые, как утверждает реклама, способны отмыть посуду даже в холодной воде. Рекламные ролики, плакаты, буклеты и прочие средства воздействия на человеческое сознание утверждают, что “самые экономичные”, “с самым свежим запахом”, “имеющие самую удобную упаковку”, моющие средства “не вредят коже рук”, “не остаются на тарелках после мытья” и “обладают высочайшей эффективностью” по сравнению с никому не известным “обычным средством для мытья посуды”. Как сориентироваться среди многочисленного ассортимента и выбрать средство, подходящее по своим характеристикам именно вам? В своей работе мы постарались ответить на некоторые вопросы, и тем самым сберечь ваше время при покупке. Тем более что даже пристальное изучение этикетки не всегда может в полной мере помочь определиться с выбором моющего средства.

В последнее время наметилась тенденция увеличения производства синтетических моющих средств комбинированного действия, обеспечивающих, помимо стирки, дезинфекцию, подкрашивание, смягчение, антистатическое действие. С каждым годом возрастает также выпуск синтетических моющих средств, содержащих ферменты, облегчающие удаление белковых загрязнений (средства с биоэффектом). Их строение и производство усложнялось, а способность удалять загрязнения улучшалась. В состав добавлялись различные отдушки, красители, вещества, которые лучше удаляли загрязнение. Если рассмотреть уборку помещения или стирку белья, то можно увидеть, что эта работа раньше занимала целые сутки или даже несколько. Из этого можно сделать вывод о том, что в настоящее время синтетические моющие средства обладают одной главной особенностью – это экономия времени. За экономией времени следует функция облегчения работы, что немало важно с нынешним ритмом жизни. Но помимо положительных свойств у СМС есть и отрицательные Например, входящие в состав СМС различные отдушки, могут быть аллергенами, вызывать различные заболевания легких. Мы считаем, что наш проект очень актуален на сегодняшний день. Мы не можем обойтись без моющих средств, но их использование зачастую вредит нашему миру. Чтобы понять, как бороться с вредом, наносимым нам моющими средствами, мы, прежде всего, должны узнать о них больше, чем сообщается в рекламе. Мы решили провести исследование в нашей школе, чтобы выявить средства, пользующиеся наибольшим спросом, и проанализировать, чем обоснован выбор участников нашего исследования. Говорить да или нет СМС дело каждого человека, но если соблюдать определенные правила, то риск для здоровья будет минимальным. В качестве гипотезы было выдвинуто предположение о том, что в состав СМС входят вещества, оказывающие неблагоприятное воздействие на человека и другие биологические объекты. На основе выше сказанного можно определить цель нашей работы.

Цель работы – исследование состава моющих средств используемых в быту, их влияние на здоровье человека, оценка экологических последствий в результате попадания СМС в водоем, расширить представление учащихся и их родителей о химическом составе СМС, о вредных её компонентах.

В качестве гипотезы было выдвинуто предположение о том, что в состав СМС входят вещества, оказывающие вредное воздействие на человека и другие биологические объекты, рН СМС не соответствуют рН кожи человека.

Для проверки гипотезы были поставлены и решены следующие задачи :

Выяснить из различных источников информации состав СМС, влияние их на различные биологические объекты. Выявить их плюсы и минусы.
Исследовать российский рынок по продаже СМС.
Сравнить состав СМС с Гостом.
Опытным путём определить физико–химические характеристики СМС, поверхностное натяжение воды в присутствии СМС различных торговых марок, Ph растворов, влияние СМС на биологические объекты.
Проанализировать зависимость поверхностного натяжения от марок СМС.
Результаты исследования оформить таблично и графически, сделать выводы.
Провести классные часы в нашей школе, начиная со среднего звена и заканчивая старшей ступенью.
На уроках химии и биологии привлечь внимание учеников в проблеме моющих средств.
Использовать материал данной работы на неделе химии и биологии в нашей школе.

Объект исследования : товары бытовой химии – синтетические моющие средства.

Предмет исследования : свойства синтетических моющих средств.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.

СОСТАВ СИНТЕТИЧЕСКИХ МОЮЩИХ СРЕДСТВ.

Синтетические моющие средства – детергенты (англ. deterge – очищать) – это композиции различных органических и неорганических химических соединений.

I. ПАВ – поверхностно–активные вещества. ПАВ, используемые для производства СМС, разделяются на ионогенные, диссоциирующие в водных растворах на ионы, и неионогенные. Наиболее распространены анионоактивные вещества, которые распадаются в водных растворах на анионы (более крупные отрицательно заряженные частицы) и катионы (мелкие положительно заряженные ионы, как правило, натрия или калия). Большие по размеру анионы обеспечивают поверхностно–активные свойства. Все анионоактивные ПАВ представляют собой кристаллические вещества, растворимые в воде. Содержание их в СМС составляет от 10 до 40%. Основным исходным сырьем для их получения являются парафиновые углеводороды нефти. В современных СМС используют поверхностно–активные вещества, которые имеют степень биоразложения не менее 90%. Разработаны также новые синтетические поверхностно–активные вещества амфотерного характера. Они перспективны для производства моющих средств, но пока дороги и еще очень мало распространены.

Классификация поверхностно–активных веществ.

1. Анионоактивные. Очищают хлопок, шерсть, лён. К ним относится мыло.
2. Катионоактивные. Дороже анионоактивных, обладают антибактериальными свойствами и используются для придания мягкости тканям и для дезинфекции.
3. Неионогенные. Очищают полиэфирные и полиамидные волокна, проявляют высокую моющую способность, но слабо образуют пену.

I. Энзимы – аналоги природных ферментов, например таких, которые содержатся в желудке у человека. Необходимы для устранения жировых и белковых загрязнений (остатки пищи, кровь). Однако они не выдерживают высокой температуры при стирке (не выше 35–40 С).

II. Отбеливатели делятся на химические, разрушающие особо устойчивые загрязнения чаще всего окислением, и оптические, не действующие на загрязнения, но обладающие свойством светиться под действием обычного или ультрафиолетового света.

III. Полимеры. Эти вещества в составе СМС чаще всего представлены карбоксиметилцеллюлозой. Они способны предотвращать ресорбцию – повторное оседание частиц грязи на ткань.

IV. Силикаты, в том числе цеолиты. Силикаты натрия и калия вводятся в состав порошка для дополнительной защиты стиральных машин от коррозии и как буферные вещества, благодаря которым рН растворов моющих средств практически не меняется при разбавлении водой и растворении загрязнений, имеющих кислую или щелочную реакцию.

V. Поликарбоксилаты вводятся в состав порошка как дополнительная защита от коррозии, физиологически инертны.

VI. Сульфат натрия при содержании в составе СМС от 5 до 20% придает порошкам сыпучесть, предотвращает слеживаемость.

VIII. Отдушки добавляют практически во все СМС для придания им приятного запаха.

VII. Стабилизаторы пены. Их вводят в СМС в количестве 1–3%. Они существенно повышают эффективность синтетических моющих средств, усиливая устойчивость пены.

VIII. Красители: Применение красителей в составе СМС основано на оптическом эффекте, поскольку красители адсорбируются на поверхности тканей без химического воздействия на ткань. Для этой цели используют ультрамарин, индиго, синтетические органические пигменты. При этом ткань приобретает большую белизну и яркость за счет голубого оттенка.

КЛАССИФИКАЦИЯ СМС.

Современный ассортимент синтетических моющих средств весьма обширен. По консистенции СМС делят на порошкообразные, жидкие и пастообразные. Основную массу моющих средств составляют стиральные порошки (около 80%). В меньшем количестве выпускаются жидкие моющие вещества и пасты (около 20%). По условиям применения выделяют СМС для низко– и высокотемпературной стирки, по способу применения – высокопенные (для ручной стирки) и низкопенные (для машинной стирки, в том числе для стирки в автоматических машинах).

В зависимости от назначения бытовые синтетические моющие средства делят на следующие основные виды:

1) Средства для стирки шерстяных и шелковых тканей. Они имеют рН 1%–ного раствора 7–8,5. Наиболее широкое применение имеют жидкие препараты для стирки шерстяных и шелковых тканей, такие как “Ваниш”, “Ласка” и др.

2) Средства универсального назначения (рН 9–9,5) предназначены для тканей из смеси природных и синтетических волокон. Как правило, в данной группе представлены отдельно средства для стирки белого и цветного белья, хотя это разграничение наблюдается не всегда. Стирка изделий из хлопка и льна подобными средствами допускается с кипячением, а из шерсти и шелка – при температуре не выше 40оС. Ассортимент данных СМС наиболее разнообразен: “Лотос”, “Дося”, “Ariel”, “Tide”, “Миф–универсал” и т. д.

3) Средства для стирки хлопчатобумажных и льняных тканей имеют рН 1%–ного раствора 10–11,5 %.

4) Средства для стирки грубых и сильно загрязненных тканей, в частности спецодежды.

5) средства для туалетных целей (шампуни для мытья волос, жидкие мыла и т. п.).

6) Средства для мытья посуды, инвентаря, домашней утвари и др. представляют собой очень обширную группу синтетических моющих средств. Они выпускаются различной консистенции: жидкие, гелеобразные, пастообразные, сыпучие. Могут иметь различные ароматические добавки. Марочный ассортимент данной продукции весьма широк и многообразен: средства для мытья посуды – “Fairy”, “Пемолюкс” и др.; средства для мытья окон – “Тон”, “Мистер – мускул” и т. д.

Следует отметить, что основным направлением развития ассортимента СМС является производство универсальных моющих средств с биодобавками, что дает возможность их утилизации после использования, а также обеспечивает функциональную пригодность для стирки изделий, как из природных, так и искусственных, синтетических волокон и их смеси. Начато производство гипоаллергенных СМС.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СМС.

Каждое СМС предназначено для тканей определенного вида, потому что, например, ткани хлопчатобумажные и льняные устойчивы к воздействию щелочей, повышенной температуре, а ткани шерстяные и из натурального шелка, наоборот, разрушаются в водных растворах щелочей и при температуре стирального раствора выше 45–50 С. В состав СМС входят вещества: ПАВ, триполифосфат натрия, перборат натрия, силикат натрия, сода кальцинированная, КМЦ, оптический отбеливатель, стабилизатор перекисных солей, толуолсульфонат натрия в различном процентном содержании.

ПРИНЦИП РАБОТЫ СМС.

В состав СМС входят ПАВ, которые выполняют главную работу. ПАВ имеют два полюса – гидрофильный, то есть, тот, который любит воду, и гидрофобный, то есть, тот, который отталкивается водой, но легко соединяется с её противоположностью – с жирами.

Эффективность ПАВ состоит в том, что, связавшись с одним веществом, они повышают растворимость этого вещества в другом веществе, в котором ранее первое вещество не растворялось. Пример с синтетическими моющими средствами: гидрофобными группами эти средства соединяются с жирами. А гидрофильные части средств позволяют расщеплять жиры и в большей степени растворять их в воде, тогда как жиры сами по себе в воде не растворяются. Результат взаимодействия поверхностно активных синтетических (и не синтетических) моющих средств с жирами и водой – создание эмульсии. Эмульсия – это смесь двух жидкостей. СМС делают эмульсию жиров и воды устойчивой, жиры образуют очень–очень маленькие капли. В общем–то, это происходит каждый раз, когда вы моете жирную посуду с применением моющего средства. Обычно, при мытье посуды, большая часть моющих средств пропадает бесцельно. На удаление жиров идёт едва ли десятая часть моющего средства. Остальная часть СМС остаётся активным, способным к подавлению рыб и прочих водных животных. И эту часть нужно удалять.

ИССЛЕДОВАНИЕ РЫНКА ПРОИЗВОДСТВА СМС.

Российский рынок СМС в последние годы демонстрирует значительный рост, причинами которого является рост уровня доходов населения и изменения в культуре потребления товаров бытовой химии. Тем не менее, уровень потребления синтетических моющих средств в России остается одним из самых низких в Европе. Так, по данным социологов и медицинских работников, уровень потребления моющих средств в различной товарной форме должен составлять не менее 7кг. в год. В России потребление на душу населения составляет около 4 кг. в то время как среднее потребление стирального порошка в Германии составляет 10–12 кг в год, в Великобритании – 14,2 кг, во Франции – 15,6 кг, в странах Северной Америки – 28 кг. Россияне потребляют 4 кг стирального порошка в год. Выпуском синтетических моющих средств в нашей стране занимаются около 70 предприятий. При этом среди производителей заметно выделяются пять крупнейших, на которые приходится максимальная доля мощностей. Так, на P&G приходится 25% всех мощностей, “Хенкеля” - 18%, сильны позиции трех российских предприятий – “Нэфис Косметикс” принадлежит 6%, за ней следуют “Сода” (5%) и “Аист” (4%).

Диаграмма производства СМС российскими предприятиями

В настоящее время рынок бытовых средств делят между собой международные и российские производители. В России, как и на мировом рынке бытовых моющих средств, наблюдается устойчивая тенденция расширения зоны присутствия ведущих мировых производителей. Наиболее типичной стратегией вхождения в новые рынки стало приобретение небольших убыточных предприятий. В 2005 году, по экспертным данным, в общероссийском производстве доля отечественных производителей составила 30,8%, доля предприятий с участием иностранного капитала составила 69,2%, в то время как в 2000 году отечественным предприятиям принадлежало более двух третей рынка, иностранным – треть.

Доля отечественных предприятий в производстве СМС

В десятку самых популярных брендов по объемам розничных продаж входят (в алфавитном порядке): Ariel (P&G), Deni (Henkel), Dosia (Reckitt Benckiser), Persil (Henkel), Sorti (“Нефис Косметике”), Tide (P&G), “Миф” (P&G), “Пемос” (Henkel). По данным компании ACNielsen, их суммарная доля в натуральном выражении составляет 73,2%.

Российский покупатель постепенно привыкает не экономить на средствах для стирки. Дополнительные средства для стирки – отбеливатели, пятновыводители, кондиционеры, смягчители для воды стали привычными и необходимыми. Набирает популярность использование новых многофункциональных средств, обеспечивающих хорошее качество стирки, выведение даже самых устойчивых пятен, сохраняющих цвет и форму изделия.

ДЕЙСТВИЕ ПАВ НА ЭКОСИСТЕМУ ВОДОЁМОВ.

Пройдя путь от магазина через нашу раковину, ванну, туалет, стиральную машину СМС попадают в канализацию, а из канализации в водоемы реки и т.п. В первую очередь страдают от синтетических моющих средств животные, которые живут в воде. Почему страдают именно они? Потому что СМС прилипают к жабрам и рыбы погибают. Влияют ли СМС на человека? Возможно, вы решите, что это странный вопрос. Ведь люди не плавают и не дышат жабрами. Однако, попадание синтетических моющих средств в организм человека с водой всё же возможно. В первую очередь это происходит, когда человек ест или пьёт из плохо промытой от детергентов посуды. Другой путь попадания синтетических моющих средств – во время купания. Он наиболее част для детей.В желудке находится соляная кислота. Она выполняет важную задачу – позволяет расщеплять белки пищи. Почему же тогда желудок не растворяется под её воздействием? Потому что он покрыт защитной оболочкой из слизи, которая постоянно вырабатывается клетками стенок желудка, которая разрушается под действием СМС. Значит, если в организм человека попадает СМС с недомытой тарелки, то защитная, отталкивающая воду оболочка вокруг стенок желудка, становится тоньше. Результат – развивается язва желудка.

Что же делать? Во–первых, мыть посуду преимущественно без синтетических моющих средств или с их минимальным количеством. Во–вторых, очень тщательно ополаскивать посуду, пить и готовить еду на воде очищенной специальными фильтрами. Растворяясь в воде, ПАВ существенно изменяют свойства воды, т.е. сильно понижают ее поверхностное натяжение (стремление воды уменьшать площадь своей поверхности), благодаря которой капля имеет сферическую форму. А ведь удивительные свойства водяной пленки использует целый ряд живых организмов. На ее поверхности обитают клопы, а водомерки, гладыши и жуки–вертячки держаться под ней. Личинки комаров, некоторые водяные жуки и различные улитки используют поверхность пленки в качестве опоры. Самые известные обитатели поверхности водоемов, конечно, клопы–водомерки. Они живут только на водяной пленке, никогда не погружаясь, скользят по поверхности воды, касаясь ее только самыми кончиками лапок, покрытых жесткими щеточками несмачиваемых волосков, при намокании насекомое может утонуть. Водяная пленка для водомерок еще и источник информации. Основываясь на характере колебании водяной пленки, насекомое узнает, с какой стороны грозит опасность или где находится потенциальная жертва. По поверхности воды, подвешиваясь снизу к пленке поверхностного натяжения, могут странствовать моллюски – катушки и прудовики. При этом они не только держатся за поверхностную пленку, но могут ползать по ней ничуть не хуже, чем по поверхности любого твердого предмета.

Таким образом, уменьшение поверхностного натяжения воды приводит к гибели всех вышеперечисленных водных обитателей. К тому же, в синтетических моющих средствах находятся полифосфаты, образующиеся продукты гидролиза их не представляют угрозы для человека и животных, обитающих в воде, но считаются опасными для водных экосистем. Избыток фосфора инициирует следующую цепочку: бурный рост растений отмирание растений гниение обеднение водоемов кислородом ухудшение жизни организмов. Поэтому СМС еще и вещества, способствующие обеднению водоемов кислородом. Они опасны для всего живого в воде даже в очень малых концентрациях. Загрязнение вод моющими средствами осложняется еще и тем, что даже их биологическое разрушение не является решением проблемы, так как сами продукты такого разрушения в некоторых случаях являются токсичными. Микроорганизмы, процеживая через себя воду и, получая, таким образом, питательные вещества, вместе с ними получают и дозу загрязнителя. Загрязнение распространяется по пищевой цепи, концентрация такого вещества на единицу веса каждого последующего консумента возрастает.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

СОЦИОЛОГИЧЕСКИЙ ОПРОС.

Что бы узнать, какой порошок и какое средство для мытья посуды наиболее популярны в нашем городе, мы провели анкетирование учеников школы. В опросе участвовало 75 учащихся 8 - 11 классов.

Анкета состояла из двух вопросов:

1.Каким порошком пользуются ваши родители?
2.Какое моющее средство предпочитают в вашей семье?

Результаты опроса представлены на рисунках.

Анкетирование показало, что самым популярным стиральным порошком является «Миф», а средством для мытья посуды - «Фери». Достаточно большое количество семей не пользуются никакими моющими средствами.

Диаграмма выбора стирального порошка.

Диаграмма выбора моющего средства для посуды.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

По данным социологического опроса для дальнейшего исследования были отобраны 7 видов самых популярных порошков: «Ушастый нянь – автомат», «Миф – автомат», «Персил – автомат», «Тайд – автомат», «Ариэль – автомат», «Лоск – автомат», «Сорти – автомат».

Опыт №1. Определение физико-химических характеристик стиральных порошков.

Приготовление растворов порошков: На электронных весах взвесили по 1г. порошка каждого вида, растворили их в 100 мл водопроводной воды, размешали до полного растворения порошка.

1.Оценили запах отдушек (проверили стойкость и специфичность запахов растворов порошков).
2. Измеренили рН этих растворов с помощью прибора «Vernier LaBQest».
3. Измерили высоту пены.

Результаты нашего исследования приведены в таблицах.

РН растворов стиральных порошков.

Определение качества отдушек.

Наличие сильного запаха свидетельствует о большом количестве отдушек. Если запах поменял свою специфичность, то это свидетельствует о плохом качестве отдушек. Победителем в этой номинации оказался порошок «Ушастый нянь», самые плохие результаты у «Лоска».

Определение рН растворов СМС показало, что среда их растворов щелочная: у «Ушастый нянь автомат» - щелочная (рН=9,6), а у «Tide», «Ariel», - сильнощелочная (рН=12,23-12,28), а это отрицательно влияет на кожу рук.

Опыт 2. Определение поверхностного натяжения воды и водных растворов СМС.

Для определения поверхностного натяжения воды и растворов СМС использовали формулу σ = Vρg / 2πrn, где V-объем раствора (мл), ρ - плотность раствора (г/мл), r- радиус капилляра (м), g- ускорение свободного падения (м/с 2), n- число капель в объеме V.

Для расчетов потребовались данные измерений.

Алгоритм действий:

Растворы СМС приготовлены из расчета 1г порошка на 50 мл раствора.
Определили плотность (ρ) воды и растворов СМС с помощью ареометра.
Мерной пипеткой определили количество капель в определенном объеме (V) воды и растворов СМС. Эксперимент проводили три раза, рассчитывали среднее значение.
Поверхностное натяжение (σ) рассчитали по формуле приведённой выше.

Опыты показали, что растворы СМС понижают поверхностное натяжение воды в среднем в 2,56 раза. Сильнее всего понижают поверхностное натяжение воды «Ушастый нянь - автомат», «Сорти - автомат», а менее всего – «Tide».

Данные дополнительных измерений и результаты расчета поверхностного натяжения растворов СМС

Опыт 3. Определение времени гибели трубочника обыкновенного в растворах СМС.

Поместили образцы с трубочником в 1% растворы СМС.
Наблюдали за поведением трубочника и фиксировали время образования конгломерата.
Результаты занесли в таблицу и построили график зависимости времени гибели трубочника от торговой марки СМС

При измерении времени гибели трубочника было обнаружено, что при действии «Ушастый нянь - автомат» гибель идёт быстрее, чем при действии «Миф».

Результаты измерения время гибели трубочника обыкновенного в растворах СМС.

Опыт №4. Влияние растворов СМС на протекание процессов коррозии железных и алюминиевых предметов.

Коррозию металлов в растворах СМС рассматривали в экспериментах при комнатной температуре (20 С) с трехкратным повторением. В 20-мл-пробирки помешались полоски алюминия размером 50х5х2 мм и железные гвозди длиной 80 мм. Затем приливалось по 10мл 0,1% растворов исследуемых моющих средств. Длительность проведения эксперимента 15 дней. При утилизации использованные растворы СМС непосредственно соприкасаются с металлическими трубами канализации. Результаты исследовательской работы показали, что все образцы моющих средств усиливают коррозию алюминиевых поверхностей. Через 15 дней на поверхности алюминиевых полосок образовались сгустки белого вещества, не растворимые в воде. Качественные реакции подтвердили, что в растворах опытных образцов содержатся ионы Аl3+ в большом количестве. Острая токсичность А1 невелика. Первые данные о токсичности Аl получены в 70-х гг. XX в. Поступающие в организм с водой и пищей ионы Аl в форме нерастворимого фосфата выводятся с фекалиями, а частично всасываются в желудочно-кишечном тракте в кровь и выводятся почками. Если же деятельность почек нарушена, происходит накапливание Аl, сопровождающееся ростом хрупкости костей, нарушением метаболизма Са, Mg, P, F и развитием различных форм анемии. Обнаружены и более грозные проявления токсичности Аl: нарушения речи, провалы памяти, нарушение ориентации, помутнение рассудка, конвульсией, а порой и гибель пациентов с почечной недостаточностью, проходивших лечение на аппаратах гемодиализа. Токсичность Аl явилась «ударом в спину» для человечества.

Коррозия железа более интенсивно протекала в растворах образцов «Лоск: автомат» и «Сорти- автомат». В пробирках наблюдается образование бурых гранул и бурого налета ржавчины на железных гвоздях. В растворе «Ушастый нянь-автомат» процессы коррозии протекают медленнее, что подтверждает наличие в этих пробирках вещества серо-зеленого цвета, при качественном анализе соответствующего гидроксиду железа (II).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ.

Кроме ПАВ в составе моющих средств имеются красители, стабилизаторы, консерванты, парфюмерная композиция, отбеливатели, энзимы и многое другое, однако на коробках полный состав не отображается.
На этикетках отсутствует надпись: «Беречь от детей. Остерегаться попадания в глаза».
Большое внимание уделяется на этикетке СМС рекламным данным.
Полученные данные позволяют сделать вывод, что все исследуемые растворы СМС способствуют усилению коррозии на железных и алюминиевых предметах.
В ходе исследовательской работы было установлено, что растворы СМС негативно действуют на экосистему водоемов: понижают поверхностное натяжение воды в среднем в 2,56 раза, способствуют гибели живых организмов, изменяют рН воды.
Сильнее всего понижают поверхностное натяжение воды «Ушастый нянь - автомат», «Сорти - автомат», а менее всего – «Tide».
При измерении времени гибели трубочника было обнаружено, что при действии «Ушастый нянь - автомат» гибель идёт быстрее, чем при действии «Миф».
При измерении рН растворов СМС было обнаружено, что среда их растворов щелочная: у «Ушастый нянь автомат» - щелочная (рН=9,6), а у «Tide», «Ariel», - сильнощелочная (рН=12,23-12,28), а это отрицательно влияет на кожу рук.
Из результатов исследования видно, что все растворы СМС являются агрессивными. Самое агрессивное действие на экосистему водоемов оказывает «Ушастый нянь- автомат» и «Сорти-автомат», менее агрессивное – Миф, Persil, Ariel.

ВЫВОДЫ.

Все проанкетированные нами люди сталкиваются в повседневной жизни с бытовой химией.
Популярность СМС, пользующихся наибольшим спросом, обусловлена только работой рекламных компаний, так как моющие средства схожи по своему составу.
Мы проанализировали информацию из различных источников и выявили, что не все моющие средства так безопасны, как о них говорится в рекламах и на упаковках.
Утилизованные сточные воды, содержащие остатки СМС, оказывают подавляющее влияние на рост и развитие биологических объектов, поэтому требуют предварительного сбора и хранения в отстойниках для дальнейшей дезактивации. Разработка и внедрение высокоэффективного оборудования, а также технологических приемов, позволяющих очищать сточные воды до требуемых параметров, является актуальной задачей в технологии водоочистки.
Попадание ПАВ в водоемы неблагоприятно влияет на органолептические (цвет, запах, вкус) и бактериологические показатели воды. Таким образом, недопустимо сбрасывать в водоемы сточные воды прачечных без предварительной очистки.

Более ответственно относитесь к выбору моющих средств и не позволяйте рекламам обманывать себя. Не забывайте о том, что на этой планете будут жить нашит дети и внуки, и мы должны заботиться об их будущем и здоровье. С увеличением численности населения нашей планеты неизбежно возрастает количество и разнообразие моющих средств, которые пагубно влияют не только на человека, но и на окружающую среду. Мы надеемся, что в ходе прогресса будут изобретены белее безопасные моющие средства, которые будут иметь возможность полностью растворяться в воде, не образуя вредных химических соединений.

Своей работой мы лишь хотим попытаться привлечь внимание людей к этой проблеме, показать, что довольно просто защитить свое здоровье и здоровье своих детей – руководствоваться простыми правилами техники безопасности при работе с моющими средствами и внимательнее относиться к выбору продукта.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Теоретическая и практическая значимость исследования заключается в том, что его основные положения и результаты могут быть использованы при преподавании школьного курса химии, биологии, экологии, на классных часах, при беседах с учениками и родителями.

Проблема использования средств бытовой химии очень актуальна и может быть изучена в последующих исследовательских работах.

Ризничук Евгения Андреевна
ученица 9 «а» класса

Руководители

Зубковская Любовь Андреевна
Ишкова Любовь Николаевна, учителя химии.

МОУ СОШ №24 с углубленным изучением отдельных предметов
город Старый Оскол

Фотографии опыта с цветами:

Литкина В.Ю. 1

1 Муниципальное Общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №25 им.Героя Советского Союза Остаева А.Е,

Дзагоева Р.Т. 1

1 Муниципальное Общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №25 им.Героя Советского Союза Остаева А.Е

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Более двадцати лет назад моющие средства выпускались на Бурное развитие химической промышленности в последние десятилетия и вместе с тем рост потребностей и запросов современного человека привели к резкому увеличению выпуска продукции бытовой химии. В настоящее время в мире производится ежегодно около 30 млн. тонн товаров бытовой химии, а к концу нашего столетия эта цифра возрастет, вероятно, в 4-5 раз! химических заводах, количество их было гораздо меньше. Раньше посуду мыли содой или хозяйственным мылом. В некоторых населенных пунктах для стирки белья и других целей использовали древесную золу. Ее смешивали с водой, отстаивали и осветленный раствор использовали для стирки белья, посуды и многого другого.

Мы уже не можем представить свою жизнь без моющих средств, ведь без них было бы намного труднее справиться с мытьем посуды, полов и многого другого. Обилие моющих средств в наше время привлекает людей внешним видом и выгодной рекламой, но не многие интересуются их составом, свойствами. Большинство людей не задаются вопросом «какая польза или вред от того или иного средства?»

В каждом доме есть синтетические моющие средства. В состав большинства входит активный хлор. Мне известны данные, в которых сказано, что активный хлор не только наносит вред чистящим поверхностям, но и отрицательно влияет на слизистые оболочки и дыхательные пути.

Синтетические моющие средства выпускаются в различных агрегатных состояниях: аэрозоли, пасты, порошки и так далее. Кажущиеся безобидными стиральные порошки мировая наука давно классифицировала как наиболее опасные химические вещества, которые наносят вред окружающей среде и особенно здоровью человека.

Мыло и сода до недавнего времени считались основными моющими средствами. Сода смягчает воду и делает раствор более щелочным. Для смягчения воды применяли также тринатрийфосфат, а при стирке шерстяных тканей - нашатырный спирт.

Противоречивы и мнения ученых о влиянии на здоровье человека СМС

Множество аргументов, говорящих о пользе СМС было получено у ученых:

Не обязательно умягчать воду перед стиркой

Намного легче стирать СМС, чем жировым мылом

При комнатной температуре хорошо распадаются в воде

Активные вещества быстро разрушают грязь, фиксируя ее путем распада

Было замечено, что с помощью синтетических моющих средств можно стирать даже в морской воде.

Положительные качества можно перечислять еще долго, но теперь можно взглянуть на обратную сторону медали. Есть множество данных о том, какой вред наносят СМС на организм человека: у многих химические вещества из обычных стиральных порошков и жидкостей вызывают аллергию, раздражения кожи и слизистой глаз.

Недавно, учеными американского химического общества было доказано, что одной из причин появления рака могут стать СМС, ведь при очистке воды они не смываются полностью. Еще одним открытием стало то, что в организме млекопитающих поверхностно-активные вещества (ПАВ) в воде имитируют женские гормоны, увеличивая риск импотенции у мужчин и рака молочной железы у женщин. Я считаю, что мой проект актуален. Использование СМС часто вредит нашему здоровью, но без них бы тоже не можем обойтись.

Я решила провести опрос среди учителей и учеников моей школы № 25, чтобы узнать какие средства используют чаще, и проанализировать, чем обоснован их выбор. В качестве гипотезы было выдвинуто предположение о том, что если знать информацию о составе и свойствах моющих средств, то можно избежать проблем со здоровьем.

Цель работы - исследование синтетических моющих средств.

Для проверки гипотезы были поставлены и решены задачи:

Выяснить состав моющих средств.

Изучить химические особенности моющих средств и принцип их действий.

Выявить эффективность и безопасность синтетических моющих средств.

Провести социологический опрос с целью выявления наиболее популярных средств для мытья посуды, личной гигиены, стиральных порошков, сортов мыла.

Провести научный эксперимент, чтобы определить влияние СМС на окружающую среду.

Методы исследования

1.Социальный опрос

2. Научный эксперимент.

Основная часть

СМС (Синтетические моющие средства)- детергенты (от англ. Deterge- очищать)- разнообразные композиции неорганических и органических химических соединений.

Как правило, в современные CMC могут вводить два или несколько поверхностно-активных веществ. Так, моющие средства могут содержать одновременно неионогенные вещества, алкилсульфаты и сульфанол, а в некоторых случаях мыло. Средства, содержащие несколько поверхностно-активных веществ, как правило, лучше отстирывают белье.

Чтобы разрушить жировые загрязнения в моющие средства добавляют щелочи. В качестве щелочных добавок вводят соду и соль кремниевой кислоты.

Одними из важнейших добавок являются полифосфаты.

Триполифосфат натрия (как правило их вводят в СМС пастообразной и порошкообразной формы)

Триполифосфат калия или двойная соль триполифосфата (входит в состав жидких CMC).

Отсюда можно сделать вывод, что триполифосфаты умягчают воду, а также повышают моющую способность почти всех поверхностно-активных веществ. Благодаря триполифосфатам современными CMC можно стирать даже в морской воде.

Находящиеся в воде соли магния и кальция образуют со всеми поверхностно-активными веществами (включая мыло) нерастворимые в воде соединения и оседают на белье. Именно поэтому белье приобретает сероватый оттенок и становится жестким. Полифосфаты с солями кальция и магния образуют растворимые в воде соединения. Но для этого в моющем растворе их должно быть достаточно много. Поэтому при стирке в жесткой воде в стиральный раствор надо добавлять больше моющих средств, чем указано на упаковке.

Для стирки хлопчатобумажных и льняных тканей в некоторые средства добавляют химические отбеливатели, которым в большинстве случаев служит перборат натрия. Это соединение выделяет кислород при достаточно высокой температуре (выше 65 °С), в результате который окисляет и обесцвечивает органические соединения, одновременно дезинфицируя изделие. Отсюда можно сделать вывод, что стирать этими средствами цветное белье можно лишь при пониженной температуре, ниже 65 °С, при которой начинает действовать отбеливатель.

непрочность краски или природа волокон ткани вынуждает стирать только при низких температура например при 30-45°С, для дезинфекции белья применяют повторную его обработку раствором гипохлорита натрия. Точно таким же образом поступают, если хотят не только продезинфицировать белье при холодной стирке, но и одновременно провести более глубокое отбеливание белых вещей.

Очень трудно отстирываются загрязнения белкового происхождения (кровь, яичный белок, некоторые соусы и др.). Их можно удалить только специальными стиральными средствами, которые содержат ферменты (энзимы) - вещества биологического происхождения. За определенное время и при условии, что температура раствора не превышает 40°С, ферменты разрушают белки. Поэтому после замачивания грязного белья в растворах моющих средств, содержащих ферменты, белковые загрязнения легче удаляются при стирке. Но еще можно использовать холодную воду при смывании белкового загрязнения. Если вы видите на упаковке надпись с приставкой «био» то вы должны знать, что такие средства обязательно содержат различные ферменты. Замачивать белье в таких CMC надо обязательно при невысокой температуре - не выше 35-40 °С.

Кроме указанных веществ CMC могут содержать еще многие другие полезные добавки. Например, флуоресцирующие вещества(белые красители) добавляют для того, чтобы белье стало белоснежным, ведь они способны поглощать свет в ультрафиолетовой части спектра и излучают его в голубой. Чтобы у выстиранного белья был приятный запах, во все моющие средства вводят парфюмерные отдушки. Желательно растительного производства.

Некоторые вещества способствуют образованию в моющем растворе обильной пены; обычно рассчитаны для ручной стирки. Стабилизаторами пены служат обычно алкилоламиды. Некоторые хозяйки считают, что чем больше пены, тем лучше моющее средство. Мне кажется, что это всего лишь выдумка, ведь такое представление сложилось с тех времен, когда для стирки употребляли только мыло. Обилие пены не определяет моющую способность синтетических моющих средств.

Более того, есть поверхностно-активные вещества, которые без пены прекрасно снимают загрязнения. Пена, на мой взгляд, нужна лишь при ручной стирке вещей из тонких тканей, вязаных вещей и некоторых других, которые стирают, не смачивая сильно, чтобы при сушке они не потеряли формы. Обильная и устойчивая пена в моющих растворах выводит из строя саму машинку и приводит к износу белья. Мы уже говорили о том, насколько важно, чтобы грязь, перешедшая в стиральный раствор, оставалась в нем до конца стирки, не оседая на белье. Это обеспечивают поверхностно-активные вещества, однако для усиления эффекта в моющие средства для хлопчатобумажных и льняных тканей вводят еще дополнительный компонент - карбоксиметилцеллюлозу.

Существуют и другие функциональные добавки: стабилизаторы разложения химического отбеливателя, гидротропы - вещества, улучшающие растворимость компонентов, комплексоны - вещества, связывающие соли железа, а также соли кальция, магния и других металлов и т.д.

Классификация СМС.

В настоящее время для стирки выпускается широкий ассортимент различных средств. Их можно сгруппировать следующим образом.

I группа - средства для стирки: универсальные; используются для стирки различных тканей и предварительного замачивания белья.

II группа- средства комплексного действия, с помощью которых можно одновременно со стиркой, например, подкрасить или продезинфицировать вещи; эти средства предназначены обычно для ручной стирки.

III группа - отбеливатели; они удаляют с белья загрязнения, которые остались после стирки, а также отбеливают белье.

В IV группу входят подсинивающие средства.

V группа - средства для антистатической обработки, они применяются при последнем полоскании выстиранных изделий из капрона, найлона, ацетатного волокна и шерсти. После такой обработки на изделиях не накапливаются при носке электрические заряды.

VI группа - мягчители; они также используются при последнем полоскании изделий и придают тканям из хлопка, льна и вискозных волокон мягкий гриф - приятное ощущение бархатистости. После этой обработки ткань хорошо гладится.

VII группа - аппретирующие средства. Ими пропитывают ткани после стирки. В эту группу входят средства для подкрахмаливания, фиксации складок и гидрофобизирования тканей; последние придают тканям водоотталкивающие свойства.

Проведение социального опроса

Я провела опрос среди учеников и учителей, раздав им анкеты с вопросами, на которые нужно было ответить.

Какое средство вы используете для мытья посуды? Почему?

Каким мылом вы пользуетесь? Почему? Какой марке вы отдаете предпочтение?

На что вы обращаете внимание, когда покупаете моющие средства?

Что вам известно о составе моющих средств?

Каким средствам вы отдаете предпочтение для личной гигиены?

Результаты опроса

Большинство участников дало предпочтение моющему средству AOS, так как оно лучше отмывает любые загрязнения.

Из опрошенных мною людей, большинство используют твердое мыло, потому что жидкое мыло невозможно полностью смыть с рук.

В данном вопросе мнение людей разделилось, 50% пользуется гелем для душа. 35%- твердое мыло. 15% использует жидкое мыло.

Более 73 % процентов опрошенных людей ничего не знают о СМС и примерно 30% имеют общие представления.

Многие не представляют, какой вред несут за собой моющие средства.

Научный эксперимент.

Я провела эксперимент на трех стеблях крапивы. Поставив их в три разных стакана.

С обычной водой

С добавлением обычного твердого мыла

С добавлением домашнего мыла

На 1 фотографии прошло всего лишь 15 минут после того, как я поставила стебли с корневой системой в стаканы. Во 2-ом и 3-ем стакане мы можем заметить явную реакцию растений на синтетические моющие средства.

фотография 1

На 2-ой фотографии прошло 5 дней, с момента начала эксперимента. Здесь я могу отметить, что в 3-ем стакане листья пожелтели сильнее, чем в 2-ом. пожелтевшие листья. Это может быть связано с тем, что хозяйственное мыло предназначено для стирки содержит щелочь, а в 3-е мыло предназначено для мытья рук и может содержать масла для восстановления кожного покрова. Стебель, оставшийся в1-ом стакане, остается неизменным.

Фотография 2

На 3-ей фотографии прошла неделя после начала эксперимента. Мы можем уже во всех стаканах крапива начала желтеть, но во 2-ом и 3-ем стаканах их намного больше.

Фотография 3

На последней фотографии прошло две недели. Тут мы можем заметить пожелтевшие листья на всех трех ростах, но в первом стакане они незначительны по сравнению с остальными двумя.

Из проведенного мною эксперимента можно сделать вывод, что синтетические моющие средства плохо влияют на зеленые ростки крапивы. Из-за веществ, которые входят в состав СМС, растения начинают погибать быстрее, чем в обычной среде. Следовательно, детергенты пагубно влияют на всю окружающую среду в целом.

Вывод

В результате проведенной мной исследовательской работы я сделала вывод, что моющие средства, конечно, облегают труд и их очень легко найти. Каждое средство уникально по своему и прежде чем ими пользоваться нужно изучить состав, который написан на этикетках. А так же соблюдать инструкцию по их применению. Благодарю вас за терпение и ваше внимание на мое выступление. Надеюсь на то, что примите во внимание мою работу и будете соблюдать все правила изложенные мною выше. Как говорил Уильям Шекспир: «Здоровье дороже золота!» До свидания!

Используемые материалы:

«Химия для вас» А.М. Юдин, В.Н. Сучков, Ю.А. Коростелина

«Химия в быту» А.М. Юдин, В.Н. Сучков

Цель: усвоение умений самостоятельно в комплексе применять знания, умения и навыки, осуществлять их перенос в новые условия практической и исследовательской деятельности

Задачи:

Образовательные : освоение содержания экологического образования, смысл которого заключается в понимании естественных законов природы и их соотнесение с «искусственными законами» развития социума.

Развивающие : развитие ключевых компетентностей школьников на примере содержания экологического образования; развитие исследовательских умений учащихся по оценке состояния различных компонентов окружающей среды.

Воспитательные: формирование системы базовых ценностей (жизнь, здоровье, человек, сохранение биологического разнообразия, культурного наследия и др.), создание условий для творческой самореализации и саморазвития школьников.

Регулятивные: организовывать своё рабочее место под руководством учителя; определять план выполнения заданий на уроке, оценивать результат своей деятельности.

Коммуникативные: выработанные умения и навыки экологически грамотного поведения в окружающей среде, с другими людьми, гармоничное взаимодействие и устойчивое развитие в системе « Природа - Общество».

Планируемые результаты

Познавательные: осмысление учащимися ценностей феномена жизни, ценности каждой формы существования жизни; ценности существования человека, его здоровья, социо-космической значимости; формирование ключевых компетентностей на содержании экологического образования;

Предметные: формирование природосообразного стиля поведения человека в окружающей среде, базирующегося на знании законов взаимодействия человека с окружающей средой; развитие экологического мышления -предполагающего способность к установлению причинно-следственных связей, системному анализу действительности, моделированию и прогнозированию развития окружающей среды;

Личностные: развитие экологического мышления - гибкого вероятностного мышления, предполагающего способность к установлению причинно-следственных связей, системному анализу действительности, моделированию и прогнозированию развития, окружающей среды; развитие исследовательских умений по оценке и системному анализу состояния окружающей среды.

Метапредметные : связи с такими учебными дисциплинами как биология, химия, физика, география - будут способствовать более высокому уровню владения навыками по данному курсу и реализации задач пред профильной подготовки школьников.

Тип урока - - исследование, на котором экспери-мент служит наглядным пособием

Форма - практико-ориентированная деятельность учащихся

Методы: , частично-поисковый, исследовательский, проведении учащимися экспериментов.

Приготовление модельных растворов и образцов

Мутность воды . Обучающимся раздают пробирки с водой различной мутности. Можно использовать воду с добавлением различных веществ (молока, почвы и т.д.). Обучающиеся должны научиться пользоваться мутномером и определять показатель мут-ности, пользуясь соответствующей картой-инструкцией.

Изучение запаха . Для приготовления растворов используют конические или плоскодонные колбы на 250 мл. Приготовленные растворы разливают в пронумерованные пробирки до половины высоты и закрывают пробками. Пробирки ставят в штативы.

Вода с временной жесткостью . В стакан с известковой во-дой пропускают углекислый газ из аппарата Киппа (или другого прибора) до появления осадка, а затем его растворения.

Вода с постоянной жесткостью . В колбе на 250-500 мл с дистиллированной или чистой кипяченой водой растворяют 1,0 г

хлорида кальция. Если останется осадок, то его надо отфильтро-вать либо декантировать (слить жидкость с отстоявшегося осадка).

Вода, загрязненная нефтепродуктом (жиром). В 0,5 л теп-лой или горячей воды наливают 1 чайную ложку растительного масла, интенсивно перемешивают. Используют мутный раствор, который может иметь масляную пленку. Аналогично можно при-готовить раствор из реального нефтепродукта, используя отрабо-танное карбюраторное масло, керосин и др. малолетучие нефте-продукты.

Вода, загрязненная механическими примесями . В 0,5 л воды помещают 1 чайную ложку измельченной почвы, строительного мусора, твердых атмосферных выпадений и т.п. Смесь интенсивно перемешивают. Используют мутный раствор, содержащий види-мые глазом взвешенные частицы.

Влияние синтетических моющих средств (СМС) на зеленые водные растения.

Цели работы: изучение влияния синтетических моющих средств на водные растения, ознакомление с методом очистки во-ды от СМС.

Информация. Синтетические моющие средства (СМС), в от-личие от мыла, пригодны для стирки в воде любой жесткости. По-этому их удобно использовать при машинной стирке белья. Состав СМС бывает разным, но почти в каждом из них присутствуют по-верхностно-активные вещества, предназначенные для улучшения смачивания, удаления загрязнителей и удерживания их в растворе. Кроме поверхностно-активных веществ, в состав СМС вводят также различные добавки - ароматизаторы, антистатики, отбели-ватели и др.

После того как моющий раствор отработал, он попадает со сточными водами в городскую канализацию, затем в очистные сооружения, а иногда, без всякой отчистки, непосредственно в грунт или водоем. Попадая в канализацию, содержащие СМС сточные воды затрудняют работу очистных сооружений, вызы-вают обильное образование пены. Накапливаясь в активном иле, СМС угнетающе действуют на развитие микроорганизмов. СМС и его компоненты наносят вред рыбам и другим гидробионтам. Особенно большой вред наносится планктонным и бентосным организмам, составляющим основу пищевых цепей в водоеме. Планктон погибает при содержании поверхностно-активных веществ 1-1,5 мг/л, рыбы - 3-5 мг/л.

Оборудование из комплекта: воронка стеклянная, держатель для пробирок, палочка стеклянная, пробирки - 2шт, стакан на 50 мл - 2 шт., стекла покровные и предметные, столик для сухого го-рючего, штатив для пробирок, фильтр бумажный.

Оборудование из кабинета: микроскоп, спиртовка.

Реактивы и материалы: раствор СМС, хлорид калия или на-трия, рН-тест (индикаторная бумага), чистая вода, веточки элодеи.

А. Влияние СМС на зеленые водные растения

1.Поместите по веточке элодеи в стакан с чистой водой и в стакан с раствором СМС.

2.Через 20 минут опишите изменения обеих ве-точек: цвет, форму, состояние листьев.

3.Приготовьте два микропрепарата листа эло-деи: из сосуда с чистой водой и из сосуда с рас-твором СМС.

4.Поочередно рассмотрите микропрепараты под микроскопом и сравните состояние расти-тельных клеток.

Обесцвечивание листа элодеи в стакане с раствором СМС через сутки

Сделайте вывод о влиянии СМС на растение элодею.

Зафиксируйте результаты экспериментов в тетради.

О вреде синтетических моющих средств

Опасные моменты " чистой " жизни

Ресурсы:

Муравьев А.Г., Пугал Н.А., Лаврова В.Н. Экологический практикум: Учебное пособие с комплектом карт-инструкций / Под ред. к.х.н. А.Г. Муравьева. - СПб.: Крисмас+, 2003. - 176 с.: ил.

Хостинг презентаций