«Влияние синтетических моющих средств на окружающую среду. Исследовательская работа по биологии: «Влияние синтетических моющих средств на зеленые водные растения Влияние синтетических моющих средств на живые организмы

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).

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.

Моющие средства - вещества или смеси веществ, применяемые в водных растворах для очистки (отмывки) поверхности твёрдых тел от загрязнений.

К моющим средствам относятся многокомпонентные смеси синтетических моющих (мылоподобных) веществ и различных вспомогательных составляющих (минеральных солей, органических добавок и др.) - так называемых синтетических моющих средств, все виды товарного жирового мыла, ряд продуктов природного происхождения (например, сапонины, жёлчь).

Теория моющего действия, разработанная академиком П.А. Ребиндером, рассматривает сложный комплекс различных процессов.

Согласно этой теории моющие средства должны быть высоко поверхностно-активными веществами (ПАВами), эмульгаторами гидрофильной природы. Поверхностное натяжение моющего раствора должно быть почти вдвое ниже, чем у воды.

ПАВы

Что такое ПАВ?

Поверхностно-активные вещества – это химические соединения, способные накапливаться на поверхности соприкосновения двух тел или двух термодинамических фаз (называемых поверхностью раздела фаз ), и вызывающие снижение поверхностного натяжения веществ, образующих эти фазы.

На межфазной поверхности поверхностно-активные вещества образуют слой повышенной концентрации - адсорбционный слой .

Строение ПАВ

Строго говоря, очень многие вещества при соответствующих условиях могут проявить поверхностную активность, т. е. адсорбироваться под действием межмолекулярных сил на той или иной поверхности, понижая её свободную энергию.

Однако поверхностно-активными обычно называются лишь те вещества, присутствие которых в растворах уже при весьма малых концентрациях (десятые и сотые доли %) приводит к резкому снижению поверхностного натяжения вещества этих растворов.

Как правило, такие вещества имеют дифильное строение молекул.

Слово дифильный можно перевести как «двояколюбящий» (от philéo - люблю). Или, выражаясь по-русски, дифильными можно назвать молекулы, имеющие сродство к веществам с разной природой.

Например, вода и масло почти не взаимодействуют друг с другом. Если их смешать в одной ёмкости, то такая смесь через некоторое время расслоится. Вода, как более тяжёлая, окажется внизу ёмкости, а масло соберётся в верхней её части.

Молекулы воды взаимодействуют друг с другом при помощи ориентационных сил, а молекулы масла – при помощи дисперсионных сил. Таким образом, при встрече вода и масло проявляют друг к другу безразличие.

В молекулах дифильных веществ одновременно присутствуют как полярные (гидрофильные) группы, так и неполярные (гидрофобные).

Примером полярных групп могут служить: –OH, -COOH, -NO2, -NH2, -CN, -OSO3 и т.д. Неполярной частью молекулы обычно являются углеводородные радикалы.

К ПАВам относятся карбоновые кислоты, их соли, спирты, амины, сульфокислоты и другие вещества.

Самым распространённым примером веществ с дифильной структурой являются мыла – натриевые и калиевые соли высших жирных кислот:

CH3 (CH2 )n COONa.

Работа ПАВ в моющих средствах

Дифильные вещества обладают замечательным качеством. Они являются своего рода «мостиками», при помощи которых становится возможным взаимодействие фаз, до этого «игнорировавших» друг друга.

Действие таких веществ проявляется на поверхности соприкасающихся фаз и приводит к ативности сами вещества фаз, которые до этого момента не взаимодействовали.

Благодаря своим качествам ПАВы могут использоваться в составах моющих средств или стабилизаторов эмульсий.

В моющих средствах ПАВы работают следующим образом.

Молекула ПАВ – это дифильная молекула, имеющая в своём составе, как полярные (гидрофильные) группы, так и неполярные (гидрофобные).

Таким образом, своим гидрофобным хвостом она может взаимодействовать с молекулами загрязнения, а при помощи своей полярной группы связывается с полярной молекулой воды.

Одновременно с этим молекулы ПАВ внедряются в поверхностный слой загрязнения и понижают силы взаимного притяжения между молекулами загрязнения.

Говоря по-другому, молекулы ПАВ положительно адсорбируются в поверхностном слое загрязнения и снижают поверхностное натяжение взаимодействующих фаз. Это, в свою очередь, облегчает возможность отрыва отдельных кусочков загрязнения от основной его массы. Оторванные части загрязнения уносятся водой.

Фазы моющего действия

Моющее действие - совокупность физико-химических процессов, приводящих к очистке поверхности твёрдых тел от загрязнений.

Согласно представлениям П. А. Ребиндера, комплекс «моющего действия» включает:

• Смачивание,
• Эмульгирование, и
• стабилизацию.

Смачивание

Смачивание – первая фаза моющего действия.

Входе смачивания происходит повышение смачиваемости очищаемой твёрдой поверхности моющей жидкостью.

Смачиваемость – это характеристика взаимодействия молекул жидкости с молекулами твёрдого тела (например, загрязнения).

Смачивание произойдёт, если сила притяжения между молекулами жидкости и молекулами твёрдого вещества окажется больше, чем аналогичная сила между самими молекулами жидкости.

В этом случае жидкость растечётся по поверхности, покрывая её. В этом случае говорят, что твёрдое тело смачивается жидкостью.

Если же притяжение между самими молекулами жидкости больше, чем между молекулами этой жидкости и молекулами твёрдого тела, то смачивание не произойдёт. Жидкость будет скатываться с поверхности тела. Поговорка «как с гуся вода», как раз на эту тему.

Загрязнения очень часто имеют жирную (гидрофобную) природу и поэтому не смачиваются водой. Но добавление в воду ПАВа уменьшает поверхностное натяжение воды и увеличивает её смачивающую способность.

Таким образом, при помощи добавления ПАВа в воду возникает взаимодействие молекул раствора моющего средства и молекул загрязнения.

В ходе смачивания происходит, расчленение крупных частиц загрязнения на более мелкие части (диспергирование ) и отрыв этих частиц от очищаемой поверхности.

Попадая в раствор моющего средства, частички загрязнения продолжают распадаться на ещё более мелкие образования. Этот процесс измельчения называется пептизацией . Таким образом, загрязнение переходит в дисперсную фазу.

Эмульгирование

Перешедшие в моющий раствор частички загрязнения эмульгируются , т.е. обвалакиваются молекулами ПАВа. В результате обволакивания образуются так называемые мицеллы.

Мицеллы (уменьшительное от лат. mica - частица, крупинка) - частицы в коллоидных системах, состоящие из нерастворимого в данной среде ядра очень малого размера, окруженного стабилизирующей оболочкой адсорбированных ионов и молекул растворителя.

Если ядро мицеллы представляют собой частичку вещества жирной (гидрофобной) природы, то дифильные молекулы ПАВа окружив её, будут сориентированы следующим образом: углеводородные (гидрофобные) концы молекул ПАВа будут обращены к частичке загрязнения, а полярные (гидрофильные) части будут ориентированы вовне, т.е. смогут взаимодействовать с молекулами воды. В результате станет возможным растворение образовавшихся мицелл в водной среде растворителя. Такой процесс растворения называется солюблизацией.

Солюблизация – это коллоидное растворение, происходящее через образование коллоидных мицел. Оно становится возможным только благодаря присутствию в растворе дифильных молекул ПАВа. Изначально растворяемые частицы загрязнения не имели сродства к растворителю и не могли быть растворены в нём.

При попадении в растворы ПАВ газа (в быту - воздуха) образуется пена. Пена является гетерогенной системой (газ в жидкости), в которой пузырьки газа разделены прослойками жидкости. Частицы загрязнения могут располагаться между пузырьками воздуха и выносится на поверхность раствора.

Стабилизация

В моющем процессе одновременно существуют два явления, а именно: отделение загрязнения от поверхности, которую мы хотим очистить и повторное его осаждение на эту поверхность. Следовательно, важно, чтобы моющее средство не только эффективно удаляло загрязнения с поверхности, например, ткани, но и удерживало их в растворе, препятствуя их повторному осаждению.

То есть, моющее средство должно обладать стабилизирующим действием , препятствующим повторному осаждению загрязнений на отмытую поверхность.

Это вызывает необходимость вводить в состав моющих средств специальные защитные коллоиды, в частности, карбоксиметилцеллюлозу, сульфатцеллюлозу, производные крахмала, этансульфонат целлюлозы и пр.

Эти вещества осуществляют стабилизацию загрязнений в виде высокодисперсной фазы - мельчайших капелек или твёрдых частиц, равномерно распределённых в моющем растворе.

Классификация моющих веществ

Моющие вещества, как и ПАВы, делятся на два основных класса:

• ионогенные вещества, диссоциирующие в воде на ионы, и
• неионогенные - не подверженные электролитической диссоциации

Ионогенные моющие вещества

Ионогенные моющие вещества, в свою очередь, могут быть:

• анионактивными, если поверхностно-активные ионы несут отрицательный заряд,
• катионактивными, если поверхностно-активны положительно заряженные ионы и
• амфотерными или амфолитными, если поверхностно-активные ионы имеют отрицательный заряд в щелочной среде и положительный - в кислой.

Анионактивные моющие вещества получили наиболее широкое распространение. На их основе получают все жировые мыла и большинство синтетических моющих средств.

Для производства товарных жировых мыл служат главным образом натриевые или калиевые соли высших жирных кислот, изготавливаемые из растительных масел и животных жиров.

Важнейшие представители синтетических анионактивных моющих веществ - соли сульфокислот и кислых сульфоэфиров (алкилсульфонаты, алкиларилсульфонаты, алкилсульфаты) и сульфированные жиры, масла и жирные кислоты.

Другие анионактивные моющие вещества выпускаются в относительно малых количествах.

Катионактивные и амфотерные вещества составляют лишь несколько процентов в общем объёме производства моющих веществ 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.

Неионогенные моющие вещества

Неионогенные моющие вещества, входящие в состав некоторых моющих средств, 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.

Вещества, входящие в состав моющих средств.

Синтетические моющие средства 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 различного состава),
• нейтральные соли (сульфат, хлорид натрия),
• соли перекисных кислот, обладающие отбеливающими и дезинфицирующими свойствами (перборат и перкарбонаты натрия).

Важную роль играют органические компоненты моющих средств:

• карбоксиметилцеллюлоза, предотвращающая ресорбцию - повторное отложение загрязнений из моющего раствора на отмытую поверхность;
• оптические отбеливатели (красители), применяемые для устранения жёлтого оттенка неокрашенных тканей;
• так называемые гидротропы, увеличивающие растворимость и ускоряющие растворение моющих веществ в воде.

Некоторые моющие вещества содержат:

• ферменты, обеспечивающие удаление нерастворимых белковых загрязнений,
• органические бактерициды (гексахлорофен, трихлоркарбанилид и др.),
• стабилизаторы пены (например, алкилоламиды) или пеногасители;
• во многие моющие вещества добавляют душистые вещества (отдушки).

Рецептурный состав моющих веществ определяется их назначением, экономическими и санитарно-гигиеническими требованиями.

Виды моющих средств

Различают синтетические моющие средства:

• для стирки,
• мытья посуды и домашней утвари,
• туалетные,
• промышленного назначения и др.

Моющие средства для стирки можно разделить на группы:

• средства для шерстяных и шёлковых тканей,
• хлопчатобумажных и льняных тканей,
• универсальные средства для тканей разных типов, в том числе из химических волокон,
• для стирки сильно загрязнённых изделий из грубых тканей.

Влияние моющих средств на окружающую среду.

В последние несколько десятилетий постоянно росло потребление синтетических моющих средств и соответственно происходило сокращение потребления мыла.

Это обстоятельство породило важную проблему - проблему очистки сточных вод.

Дело в том, что многие синтетические моющие средства, в отличие от мыл, не подвержены естественному биохимическому разложению и не задерживаются фильтрующими установками, и это приводит не только к загрязнению рек и других водоёмов, но и к проникновению ПАВ в источники питьевой воды, что непосредственно влияет на здоровье человека..

Биохимическим разложением называется разложение органических веществ под действием ферментов, производимых бактериями и другими микроорганизмами.

Биоразложение протекает очень медленно, конечными продуктами его являются вода и диоксид углерода.

Для массового производства и потребления моющих средств необходимо применять такие ПАВ и другие моющие вещества, которые были бы подвержены сравнительно быстрому их распаду.

В настоящее время приняты законы, разрешающие производство и применение ПАВ для моющих средств, биоразлагаемых не менее чем на 80%.

Биоразлагаемость некоторых ПАВов.

Хорошей биоразлагаемостью (на 80-90%) обладают алкилбензолсульфонаты с неразветвлённой алкильной цепью (С10 -С14). Она увеличивается при добавлении в раствор глюкозы.

Биоразлагаемость алкилсульфонатов, полученных из нормальных парафинов, достигает 98%, олефинсульфонатов – 90-95%, у алкилсульфатов (С10-С18) – 97,9%.

Неиногенные ПАВ разлагаются легче, чем анионактивные, но их биоразлагаемость понижается с увеличением числа присоединённых групп этиленоксида и разветвлённости гидрофобной части молекулы.

Сульфаты неионогенных ПАВ, полученных на основе прямоцепочных жирных спиртов, легко разлагаются, и длина этиленоксидной цепи не влияет на степень и скорость разложения.

Разные подходы в защите окружающей среды

По данным ряда исследователей, для защиты окружающей среды при производстве и употреблении моющих средств наиболее рациональным путём является замена алкилбензолсульфонатов алкилсульфатами и алкилсульфонатами, а также применение натуральных жирных кислот и их производных, кукурузного крахмала и других, биоразлагаемость которых является стопроцентной.

Наличие моющих средств в сточных водах вызывает обильное пенообразование за счёт остаточных ПАВ, фосфатов и других компонентов моющих средств, что затрудняет биологическую очистку.

Но существует и другой подход, заключающийся в том, что введение в действие эффективных методов очистки сточных вод экономически целесообразнее, чем замена плохоразлагающихся компонентов моющих средств другими, менее эффективными в моющем действии.

Щербачев Александр Владимирович, Поляков Алексей Юрьевич, Давиденко Евгений Олегович

Любое моющее средство представляет собой химический раствор сложного состава, следовательно, является химическим загрязнителем, способным вызывать нарушения экологического равновесия в биогеоценозах, острые отравления, хронические болезни, а также оказывать канцерогенное и мутагенное действие.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Проект по биологии На тему: Влияние моющих средств на природу. Выполнили: Щербачев А. В. , Давиденко Е.О., Поляков А.Ю. Учитель: Платонова Ж.А. МБОУ Ельнинская СШ ИМ.М.И.Глинки

Средства для стирки шерстяных и шелковых тканей

Средства для стирки белого и цветного белья

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

Средства для туалетных целей

Средства для мытья посуды и окон

ПАВ сильно понижает поверхностное натяжение воды

Избыток фосфора приводит к бурному росту растений

Пена на поверхности воды затрудняет теплообмен водоёма с атмосферой

У человека ПАВ могут вызвать нарушение иммунитета, алергию и другое.

Опыт 1 Влияние средств бытовой химии на нитчатые водоросли.

Опыт 2. Наблюдение за поведением роговой катушки и определение времени гибели улитки в растворах СМС.

Опыт 3. Влияние средств бытовой химии на семена и проростки фасоли.

Опыт 4. Влияние средств бытовой химии на дождевых червей

Региональная научно-исследовательская конференция

школьников «Открытие»

Секция химия

Изучение влияния

синтетических моющих средств на окружающую среду

Исследовательская работа

Выполнена учеником

10 класса МОУ «Красненская СОШ им. М.И. Светличной»,

Поповым Иваном Владимировичем

Научный руководитель -

учитель химии МОУ «Красненская СОШ им. М.И. Светличной»,

Красненского района Белгородской области

Глотова Оксана Александровна

Красное, 2011

1. Введение……………………………………………………………………………3-4

2. Краткий обзор литературы………………………………………………………..5-7

3. Материалы и методика………………………………………………..………..…8-9

4. Результаты и обсуждение……………………………………………………..…..9-10

6. Заключение…………………………………………………………………..…….11

7. Литература…………………………………………………………………..……..12

8. Приложение…………………………………………………………………..……13

1. Введение

Актуальность

С древнейших времён для поддержания чистоты человек использует моющие средства. Легенда гласит, что само слово soap (мыло) произошло от названия горы Сапо в древнем Риме, где совершались жертвоприношения богам. Животный жир, выделяющийся при сжигании жертвы, скапливался и смешивался с древесной золой костра. Поученная масса смывалась дождем в глинистый грунт берега реки Тибр, где жители стирали белье и, естественно, наблюдательность человека не упустила того факта, что благодаря этой смеси одежда отстирывалась гораздо легче. Поэтому долгое время изобретение мыла приписывалось именно римлянам.

Но, с возникновением в 19 в. мыловаренной промышленности, природные моющие средства быстро утратили своё хозяйственное значение.

Любое моющее средство представляет собой химический раствор сложного состава, следовательно, является химическим загрязнителем, способным вызывать острые отравления, хронические болезни, а также оказывать канцерогенное и мутагенное действие. Основу синтетического моющего средства составляют поверхностно-активные вещества – различные соли сульфокислот или эфиры полиэтиленгликолей, также различные вспомогательные вещества, улучшающие моющую способность, ферменты для удаления пятен и ароматизаторы.

Они являются одним из главных факторов, оказывающих негативное воздействие на природную среду.

Развивающаяся быстрыми темпами химическая промышленность и индустрия синтетических моющих средств обеспечили широкий выбор данной продукции. По нашему мнению, это неизбежно должно было отразиться на экологическом состоянии окружающей среды.

Для того чтобы проверить высказанные предположения мы провели исследование.

Цель: выявить зависимость влияния на водные растения различной концентрации синтетических моющих средств.

Объект исследования: водоросль Элодея

Предмет исследования : синтетические моющие средства.

Задачи:

1.Определить влияние различных видов СМС на водоросль элодею.

2. Изучить влияние на растения различной концентрации СМС.

3. Познакомиться с методом очистки воды.

Гипотеза.

Если небольшая концентрация синтетических моющих средств нарушает жизнедеятельность водоросли элодея, и это зависит от вида СМС, то синтетические моющие средства влияют на окружающую среду.

2. Краткий обзор литературы

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, 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.

Моющими средствами называются натуральные и синтетические вещества с очищающим действием, в особенности мыло и стиральные порошки, применяемые в быту, промышленности и сфере обслуживания .

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;

· 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.

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.

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/

По назначению моющие средства делят на 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)-до 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.

* 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 средств 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.

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.

Материалы и методика

Для исследования влияния синтетических моющих средств на зеленые водные растения была использована методика из практикума «Методические рекомендации по проведению экологического практикума» авторы Пуган Н.А., Евстигнеев В.Е.., М. 2006 год.

Для исследования необходимо приготовить 5% и 10% -ой концентрации растворы мыла хозяйственного, средства для мытья посуды «FAIRY» и стирального порошка « Ariel».

Методика приготовления растворов мыла хозяйственного,

стирального порошка « Ariel» и раствора средства для мытья посуды

«FAIRY» различной концентрации

(из расчета на 100г р-ра)

На лабораторных весах отмеряем 5 г мыла или стирального порошка « Ariel» или раствора средства для мытья посуды «FAIRY», мыло измельчаем и помещаем в стакан, доливаем 95 мл воды (отмеренную мерным цилиндром). Тщательно перемешиваем до полного растворения. Получаем 5%-ный раствор.

Для получения 10 - ного раствора отмеряем на весах 10г мыла, стирального порошка «

Потом проводились исследования:

1. Поместить по веточке элодеи в стакан с чистой водой и в стакан с раствором разных видов СМС и разной концентрации. Каждый опыт по три повторности.

2. Через 20 минут описать изменения веточек: цвет, форму, состояние листьев.

3. Приготовить микропрепарат листа элодеи: из сосуда с чистой водой и из сосуда с раствором СМС.

4. Поочередно рассмотреть микропрепараты под микроскопом и сравнить состояние растительных клеток.

Очистка воды от СМС

Налить в пробирку раствор СМС до метки 5 мл.

Определить pH раствора с помощью индикаторной бумаги опустив один конец полоски в раствор.

Добавить в пробирку с СМС сухую соль – хлорида натрия примерно

1-2 г.

Нагреть содержимое пробирки и описать наблюдения.

Отфильтровать содержимое пробирки.

Определить с помощью индикаторной бумаги среду раствора.

Результаты

На основании методики мы провели опыты с водорослью элодея и тремя видами СМС.

Приготовили 5%-ные растворы СМС. Из каждой колбы отлили растворы в химические стаканы и опустили туда по одной веточке элодеи. В контрольном стакане была налита чистая вода и в эту жидкость опустили веточку водоросли.

Измерение среды раствора показало, что (Таблица 1)

Мыло – слабощелочная рН=8

« Ariel» - щелочная рН=9

«FAIRY» - слабокислую рН=5.

Через 20 минут описали изменения веточек: цвет, форму, состояние листьев.

(Таблица 2)

Мыло – элодея стала вялая

« Ariel» - слегка потемнели листья, скрутились, стали мягкие.

«FAIRY» - листья стали вялые.

Приготовленные микропрепараты листа элодеи: из сосуда с чистой водой и из сосуда с раствором СМС показали следующие результаты: (Таблица 3)

Все клетки из СМС потеряли прозрачность.

Мыло – клетки стали овальные, некоторые потемнели.

« Ariel» - клетки разрушились, появились большие черные пятна.

«FAIRY» - некоторые клетки разрушились и появились небольшие черные пятна.

Те же опыты провели с 10- %-ым раствором СМС. Для получения раствора отмеряем на весах 10г мыла, стирального порошка « Ariel» или раствора средства для мытья посуды «FAIRY» и доливаем соответственно 90 мл воды. Получаем растворы нужной концентрации.

Измерение среды раствора показало, что (Таблица 1.)

Чистая вода – нейтральная среда рН=7

Мыло – слабощелочная рН=8

« Ariel» - щелочная рН=10

«FAIRY» - слабокислую рН=4.

Через 20 минут описали изменения веточек: цвет, форму, состояние листьев

(Таблица 4)

Чистая вода – водоросль не изменилась

Мыло – элодея стала вялая, скользкая на ощупь

« Ariel» - на листьях и стеблях появились черные пятна, водоросль стала мягкая.

«FAIRY» - листья стали вялые и непрочные.

Приготовленные микропрепараты листа элодеи: из сосуда с чистой водой и из сосуда с раствором СМС показали следующие результаты:

Чистая вода – клетки имеют форму прямоугольников, без повреждений.

Мыло – клетки стали овальные, некоторые еще потемнели.

« Ariel» - клетки разрушились, почти весь лист почернел.

«FAIRY» - некоторые клетки разрушились и появились черные пятна.

Каждый опыт по три повторности.

В третьем опыте мы решили проверить, а можно ли очистить воду от СМС.

Для этого налили в пробирку раствор порошка до метки 5 мл. Определили pH раствора с помощью индикаторной бумаги рН = 9.

Добавили в пробирку с СМС сухую соль – хлорида натрия примерно 1-2 г. И нагрели. Во время нагревания в растворе появились хлопья белого цвета. Отфильтровали полученный хлопьевидный осадок от фильтрата. И определили с помощью индикаторной бумаги, что среда раствора уменьшилась до рН=7,5.

В ходе исследовательской работы было установлено, что растворы СМС негативно действуют на экосистему водоемов: способствуют гибели живых организмов, изменяют рН воды.

Недостатком большинства CMC является их трудная биоусвояемость в сточных водах микроорганизмами, так как они 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. Таким образом, недопустимо сбрасывать в водоемы сточные воды крупных прачечных без предварительной очистки.

Заключение

В ходе проведения работы мы доказали, что чем лучше у СМС выражены моющие способности, тем более негативно они действует на окружающую среду. Меньше влияет на растение хозяйственное мыло, в большей степени моющее средство «FAIRY», и самое большое воздействие оказывает порошок « Ariel». 5 %-ая концентрация порошка «Ariel» разрушает клетки водоросли. Мыло и порошок изменяют среду воды, она становится щелочной, а «FAIRY» делает среду раствора кислой.

Изучив метод очистки воды от порошка мы доказали, что хлорид натрия способствует очистки воды. Он вступает в реакцию с СМС и выпадает в осадок. Величина рН до реакции была 9, а после реакции стала рН=7,5.

Полученные результаты, доказывают отрицательную роль СМС на живую природу, а бытовые стоки, содержащие СМС будут изменять химический состав водоемов.

Литература

1. Алексеев С. В., Груздева Н. В., Муравьева А. Г., Гущина Э. В. Практикум по

экологии: Учебное пособие/ под ред. С.В. Алексеева. - М.:АО МДС, 1996.- 192с.

2. Боднарук М.М., Ковылина Н.В. Биология. Дополнительные материалы к урокам и внеклассным мероприятиям по биологии и экологии в 10-11 классах – Волгоград: Учитель, 2007.

4. Пуган Н.А., Евстигнеев В.Е. Методические рекомендации по проведению экологического практикума. – М.: ФГУП «Центр МНТП», 2006

5. Тяглова, Е.В. Исследовательская деятельность учащихся по химии: метод. Пособие / Е.В. Тяглова. – 2-е изд. – М.: Глобус, 2007. – 224 с. –(Уроки мастерства).

6. Сайты Интернет

8. Приложение.

Среда растворов СМС разной концентрации

Таблица 1.

СМС

Описали изменения веточек: цвет, форму, состояние листьев водоросли элодеи в 5 %-ых растворах синтетических моющих средств

Таблица 2.

СМС

Микропрепараты листьев водоросли элодеи в 5 %-ых растворах синтетических моющих средств

Таблица 3.

СМС

Микропрепарат клеток элодеи в 5 %-ом растворе мыла

Микропрепарат клеток элодеи в 5 %-ом растворе «FAIRY»

Микропрепарат клеток элодеи в 5 %-ом растворе « Ariel»

Описали изменения веточек: цвет, форму, состояние листьев водоросли элодеи в 10 %-ых растворах синтетических моющих средств

Таблица 4.

СМС

Микропрепараты листьев водоросли элодеи в 10 %-ых растворах синтетических моющих средств

Таблица 5.

СМС

Микропрепарат клеток элодеи в чистой воде

Микропрепарат клеток элодеи в 10 %-ом растворе мыла

Микропрепарат клеток элодеи в 10 %-ом растворе «FAIRY»

Микропрепарат клеток элодеи в 10 %-ом растворе « Ariel»

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