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随着科学技术的不断发展,各种电子产品走进我们的生活，电池作为可移动的能源和贮备能源，使用电池已成为我们日常生活中不可缺少的一部分，例如手机、笔记本电脑、手电筒等。然而，电池可以说是生产多少,最终就废弃多少；集中生产,分散污染；短期使用,长期污染。一节一号电池烂在地里，能使1平方米的土壤永久失去利用价值；一粒纽扣电池可使600吨水受到污染，相当于一个人一生的饮水量……然而，在现实中，很多废旧电池还是随普通的生活垃圾一起丢掉，丢掉的电池如果不能被环境净化，会污染地下水、农作物等，破坏人类的生存环境，而且间接威胁到人类的 健康。为了能让更多人了解电池的危害，我们探究《使用电池的利与弊 》的课题。
通过查询大量的资料，完成了《使用电池的利与弊 》的课题。这个课题记录着我们的探究成果 。我们学生也是使用电池的一个群体，希望这个课题能让大家在享受电池带来的成果同时，了解电池的危害，提高环保意识。
课题资料
电池的由来
最早的电池是伏打电池，而伏打电池又是世界上最早的发电器。1786年，意大利生物解剖学家吕吉·伽伐尼在切掉青蛙脑袋、剥去青蛙皮后，发现了一种极为奇特的现象：他两只手分别拿着两极不同的金属棒，无意之中两根金属棒同时碰在死青蛙的大腿上，这时，青蛙大腿的肌肉便抽搐了一下。这和大腿肌肉受到电流刺激而发生的抽搐几乎同出一辙。在1796年出版的一本著作中，他用动物电对此进行了解释。这一意外的发现，引起了物理学家的极大兴趣和关注。因为多少年来，物理学家们一直在寻找一种产生电流的方法。他们认为，青蛙的肌肉之所以会产生电流，也许是肌肉中某种液体在发挥作用。于是，他们把两种不同的金属片浸透在各种溶液里进行试验。通过研究和试验，最先获得成功的是意大利物理学家伏打。他从1793年起就对这一收缩现象产生了浓厚的兴趣。他把原因归结于两种金属的接触，这使他产生了制造第一个电池柱式电池的想法。伏打当众做了一个著名实验：用一银币和一块与它一般大小的锌板，中间夹着一张潮湿的纸片，做成一组最原始的电池。伏打用20组、30组、60组这样的电池连接在一起，流出来的电流就更多了。这时，如果用手指去接触一下这一大串电池的两端，会明显地产生麻酥酥的感觉。如果用一根导线连着一端去触及另一端，可以看见闪闪的电火花。经过不断研究，他发现用盐水代替普通水，会产生更多的电火花。经过换用不同的金属试验，他发现用锌片和铜片效果最佳。1800年，伏打制成了世界上第一个电池，后被人称为伏打电池。此后，电池经过不断改进，诞生了电池家庭中的新成员，如热电池，太阳能电池等等。
电池是由意大利的物理学家伏特发明的。伏特发明电池是受到他的老乡伽伐尼偶然观察到的现象的启发而研究成功的，伽伐尼把解剖的青蛙用铜吊挂起来，然后用铁金属去碰青蛙腿时，发现蛙腿突然抽搐。通过多次碰青蛙的腿，都由此情况，伽伐尼错误认为电是来自肌肉。伏特通过观察研究得出正确结论，电是两块不同的金属同时碰蛙腿产生的，他来自金属，而不是来自蛙腿。伏特又通过多次的实验铜板和锌板结合起来，再加些原料制成伏特电池，这就是现代电池的原形。
废电池的危害
首先电池大体分为如下几种：蓄电池、干电池、空气电池、太阳能电池。其中干电池的使用量远远大于其它几种。
干电池都不同程度地含有对人体有害的汞和锰。普通圆筒形干电池，中间是炭棒，周围有二氧化锰、氯化铵、氯化锌等成分作为正极，锌作为负极。干电池被埋入地下，二氧化锰在缺氧而又有一氧化碳的条件下，会变成水溶性的碳酸盐，污染水源，使饮用者锰中毒。
不同类型的干电池均含汞，随便焚烧干电池会引起汞污染。世界卫生组织提出大气中汞浓度的标准为每立方米0.015毫克，如果不加以控制，若干年后会产生可怕的后果。
废电池里面到底有哪些污染物
清华大学环境科学与工程系的博士生导师聂永丰教授，带领课题组专门对废电池的危害和处理做过研究。他介绍说，近年来关于废旧电池给环境带来危害的报道的确很多，但是遗憾的是，这些报道未向读者或观众说明支持其结论的科研内容，没有向读者介绍其分析推理过程，也没有列举因干电池造成污染的实际案例，只有“污染严重”的结论。
废电池中含有哪些有害物质，这些物质通过什么样的机理释放到环境中，会对环境造成多大程度的损害，国内外有无废干电池引起严重污染的案例，发达国家是怎样解决这个问题的?带着疑问，课题组作了全面深入的调查，得出的结论与一些新闻报道相去甚远，这些报道确有不切合实际和偏激之处。
聂教授介绍说，电池产品可分一次干电池(普通干电池)、二次干电池(可充电电池，主要用于移动电话、计算机)、铅酸蓄电池(主要用于汽车)三大类。用量最大、群众最关心，报道最多的是普通干电池。下面所说的电池均指普通干电池。
电池主要含铁、锌、锰等，此外还含有微量的汞，汞是有毒的。有报道笼统地说，电池含有汞、镉、铅、砷等物质，这是不准确的。事实上，群众日常使用的普通干电池生产过程中不需添加镉、铅、砷等物质。
废电池中的汞没有对环境构成威胁
汞的挥发温度低，是一种毒性较大的重金属。很多地方的土壤中也含有微量的汞，在汞矿开采、提炼、含汞产品加工过程中，如密闭措施不够完备，释放到空气中的汞(蒸气)对操作人员的健康影响很大。
电池中虽然含有汞，但由于是添加剂，其含量很少。即便是高汞电池，含汞量一般也在电池重量的千分之一以内。我国电池行业全年的用汞量，大体上与一个汞法聚氯乙烯，或汞法炼金，或高汞铅锌矿采选的企业年排放废水中的含汞量相当。由于电池消费区域大，含汞废电池进入生活垃圾处理系统以后，对环境的影响比前述一个化工企业排放含汞废水所造成的影响要小得多，况且电池使用了不锈钢或碳钢做外包皮，有效地防止了汞的外漏。因而废电池分散丢弃在生活垃圾中，其危害微乎其微，在客观上不可能造成水俣病之类的危害。日本的水俣病是化工企业几十年向一条河流排放大量含汞废水，下游水系中汞逐渐累积造成的。
含汞电池正在被无汞电池代替
当然，含汞废电池毕竟对环境有负面影响(哪怕是轻微的)。因此，在1997年底，国家经贸委、中国轻工总会等9部门联合发出《关于限制电池汞含量的规定》，借鉴发达国家的经验，要求国内电池制造企业逐步降低电池汞含量，2002年国内销售的电池要达到低汞水平，2006年达到无汞水平。
从实际进展来看，国内电池制造业基本按照《规定》要求在逐步削减电池汞含量。据中国电池工业协会提供的数据，我国电池年产量为180亿只，出口约100亿只，国内年消费量约80亿只，基本已达到低汞标准(汞含量小于电池重量的0.025％)。其中约有20亿只达到无汞标准(汞含量低于电池重量的0.001％)。
聂教授最后强调，截至目前国内外均无废电池造成严重污染的报道或科研资料，有关废电池污染环境的说法的确缺乏科学根据，对群众造成了误导。
废电池集中回收处理不当会造成污染
如果按某些报道呼吁的那样，在我国建造一个专业的、能够批量处理废电池的工厂，是否可行呢?国家环保总局污控司固体处彭德富工程师介绍说，建设一个废电池回收处理厂，需要投资1000多万元人民币，而且还要每年至少回收4000多吨废旧电池，工厂才能运转起来。而实际上要回收这样大数量的废电池十分困难。以首都北京为例，在大力宣传和鼓励下，3年才回收了200多吨。在环保模范城杭州市，废电池的回收率也只有10%。据了解，目前瑞士和日本已建好的两家可加工利用废旧电池的工厂，现在也因吃不饱经常处于停产状态。这不得不让我们慎重考虑投资建回收厂的问题。
彭德富还介绍说，处理这些集中存放废电池的另一个办法是按照危险废弃物的处理方法集中填埋或存放，但是这样处理一吨需要三四千元的费用，又面临着费用无着落的问题。据了解，四川省有一家小企业打着“环保”的旗号，动用小学生在周六周日帮他们把收集的废电池用锤子敲开，回收其中有价值的电池外壳当废铁卖，而将残渣随意抛弃。废电池不会对环境构成威胁，很重要的一点是电池包了不锈钢或碳钢外包皮，有效地防止了汞的外漏。把废电池外面的不锈钢或碳钢外包皮砸开了，里面所含的汞极易渗出，结果电池中的有害物质污染了环境，损害了小学生的身体。
废电池的危害：废弃在自然界电池中的汞会慢慢从电池中溢出来，进入土壤或水源，再通过农作物进入人体，损伤人的肾脏。在微生物的作用下，无机汞可以转化成甲基汞，聚集在鱼类的身体里，人食用了这种鱼后，甲基汞会进入人的大脑细胞，使人的神经系统受到严重破坏，重者会发疯致死。著名的日本水俣病就是甲基汞所致。镉渗出污染土地和水体，最终进入人体使人的肝和肾受损，也会引起骨质松软，重者造成骨骼变形。汽车废电池中含有酸和重金属铅泄漏到自然界可引起土壤和水源污染，最终对人造成危害。
废电池污染及其处理已经成为目前社会最为关注的环保焦点之一。国家环保总局科技标准司有关人士认为，随着我国电池的种类、生产量和使用量的不断扩大，废旧电池的数量和种类也在不断增加。废旧电池含有汞、铅、镉、镍等重金属及酸、碱等电解质溶液，对人体及生态环境有不同程度的危害。据了解，其中对人体健康和生态环境危害较大、列入危险废物控制名录的废电池主要有：含汞电池，主要是氧化汞电池；铅酸蓄电池；含镉电池，主要是镍镉电池。
湖南省动力化学电源工程技术研究中心杨毅夫博士告诉笔者，尽管我国一些大型电池生产企业已经开始生产无汞电池，但是大量中小企业生产的仍然是含汞电池，因其价格便宜，应用面广，销售量相当大。铅酸蓄电池主要应用在汽车、电动自行车、通讯备用电源和应急电源等方面。而镍镉电池则普遍用于手机、电动工具、电动玩具等方面，是一种可充电电池。
有关资料显示，一节一号电池烂在地里，能使1平方米的土壤永久失去利用价值；一粒纽扣电池可使600吨水受到污染，相当于一个人一生的饮水量。在对自然环境威胁最大的几种物质中，电池里就包含了汞、铅、镉等多种，若将废旧电池混入生活垃圾一起填埋，或者随手丢弃，渗出的汞及重金属物质就会渗透于土壤、污染地下水，进而进入鱼类、农作物中，破坏人类的生存环境，间接威胁到人类的健康。
人体一旦吸收这些重金属以后，会出现哪些病症呢？据有关专家介绍，汞是一种毒性很强的重金属，对人体中枢神经的破坏力很大，上世纪五十年代发生在日本的震惊中外的水俣病就是由于汞污染造成的。目前我国生产的含汞碱性干电池的汞含量达1％－5％，中性干电池的汞含量为0．025％，我国电池生产消耗的汞每年就达几十吨之多。镉在人体内极易引起慢性中毒，主要病症是肺气肿、骨质软化、贫血，很可能使人体瘫痪。而铅进入人体后最难排泄，它干扰肾功能、生殖功能。
《人类的新能源——可燃冰》
可燃冰将成为21世纪极具潜力的洁净新能源
一、什么是“可燃冰”
这种看起来像冰霜的物质叫“可燃冰”,学名叫“天然气水合物”,因为主要成分是甲烷,因此也常称为“甲烷水合物”.在常温常压下它会分解成水与甲烷,“可燃冰”可以看成是高度压缩的固态天然气.“可燃冰”外表上看它像冰霜,从微观上看其分子结构就像一个一个“笼子”,由若干水分子组成一个笼子,每个笼子里“关”一个气体分子.目前,可燃冰主要分布在东、西太平洋和大西洋西部边缘,是一种极具发展潜力的新能源,但由于开采困难,海底可燃冰至今仍原封不动地保存在海底和永久冻土层内.
二、“可燃冰”是如何形成的呢?
可燃冰由海洋板块活动而成.当海洋板块下沉时,较古老的海底地壳会下沉到地球内部,海底石油和天然气便随板块的边缘涌上表面.当接触到冰冷的海水和在深海压力下,天然气与海水产生化学作用,就形成水合物.科学家估计,海底可燃冰分布的范围约占海洋总面积的10%,相当于4000万平方公里,是迄今为止海底最具价值的矿产资源,足够人类使用1000年.
“可燃冰”的形成有三个基本条件：首先温度不能太高,在零度以上可以生成,0－10℃为宜,最高限是20℃左右,再高就分解了.第二压力要够,但也不能太大,零度时,30个大气压以上它就可能生成.第三,地底要有气源.因为,在陆地只有西伯利亚的永久冻土层才具备形成条件和使之保持稳定的固态,而海洋深层300－500米的沉积物中都可能具备这样的低温高压条件.因此,其分布的陆海比例为1∶100.
三、人类如何开采、利用“可燃冰”?
开采方案主要有三种.第一是热解法.利用“可燃冰”在加温时分解的特性,使其由固态分解出甲烷蒸汽.但此方法难处在于不好收集.海底的多孔介质不是集中为“一片”,也不是一大块岩石,而是较为均匀地遍布着.如何布设管道并高效收集是急于解决的问题.
方案二是降压法.有科学家提出将核废料埋入地底,利用核辐射效应使其分解.但它们都面临着和热解法同样布设管道并高效收集的问题.
方案三是“置换法”.研究证实,将CO2液化（实现起来很容易）,注入1500米以下的洋面（不一定非要到海底）,就会生成二氧化碳水合物,它的比重比海水大,于是就会沉入海底.如果将CO2注射入海底的甲烷水合物储层,因CO2较之甲烷易于形成水合物,因而就可能将甲烷水合物中的甲烷分子“挤走”,从而将其置换出来.
但如果“可燃冰”在开采中发生泄露,大量甲烷气体分解出来,经由海水进入大气层.甲烷的温室效应比CO2要大21倍,因此一旦这种泄露得不到控制,全球温室效应将迅速增大,大气升温后,海水温度也将随之升高、地层温度上升,这会造成海底的“可燃冰”的自动分解,引起恶性循环.因此,开采必须要受控,使释放出的甲烷气体都能被有效收集起来.
海底可燃冰的开采涉及复杂的技术问题,所以目前仍在发展阶段,估计需要10至30年的时间才能投入商业开采.其实,中国、美国、加拿大、印度、韩国、挪威和日本已开始各自的可燃冰研究计划,其中日本建成7口探井,期望在2010年投入商业开采,美国近年也急起直追,希望在2015年在海床或永久冻土带进行商业开采.
可见,“可燃冰”带给人类的不仅是新的希望,同样也有新的困难,只有合理的、科学的开发和利用,“可燃冰”才会真正的为人类造福.
“冰”怎么会“可燃”?即使是二氧化碳在超低温状态下形成的“干冰”也不可燃.但确有“可燃冰”存在,它是甲烷类天然气被包进水分子中,在海底低温与压力下形成的一种类似冰的透明结晶.据专家介绍,1立方米“可燃冰”释放出的能量相当于164立方米的天然气.目前国际科技界公认的全球“可燃冰”总能量,是所有煤、石油、天然气总和的2～3倍.美国和日本最早在各自海域发现了它.我国近年来也开始对其进行研究.
“可燃冰”的主要成分是甲烷与水分子(CH4?H2O).它的形成与海底石油、天然气的形成过程相仿,而且密切相关.埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中,厌气性细菌把有机质分解,最后形成石油和天然气(石油气).其中许多天然气又被包进水分子中,在海底的低温与压力下又形成“可燃冰”.这是因为天然气有个特殊性能,它和水可以在温度2～5摄氏度内结晶,这个结晶就是“可燃冰”.
有天然气的地方不一定都有“可燃冰”,因为形成“可燃冰”除了压力主要还在于低温,所以一般在冰土带的地方较多.长期以来,有人认为我国的海域纬度较低,不可能存在“可燃冰”；而实际上我国东海、南海都具备生成条件.
东海底下有个东海盆地,面积达25万平方公里.经20年勘测,该盆地已获得1484亿立方米天然气探明加控制储量.尔后,中国工程院院士、海洋专家金翔龙带领的课题组根据天然气水化物存在的必备条件,在东海找出了“可燃冰”存在的温度和压力范围,并根据地温梯度、结合东海地质条件,勾画出“可燃冰”的分布区域,计算出它的稳定带的厚度,对资源量做了初步评估,得出“蕴藏量很可观”结论.
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