Изучение влияния искусственного ультрафиолетового излучения на жизнедеятельность живых организмов

Актуальность

Основным источником естественного ультрафиолетового излучения (УФ-излучение) на Земле является Солнце. Так как управлять солнцем по своему усмотрению человек не может, то его мысль была направлена на создание искусственной замены нашего светила. О замене Солнца искусственным источником освещения учёные стали всерьёз задумываться уже в начале XVIII века. Толчком к развитию индустрии источников ультрафиолетового излучения послужили результаты многочисленных экспериментов, доказавшие факт временной нестабильности характеристик солнечного излучения, а также открытия учёных о незаменимости ультрафиолетового излучения при производстве жизненно важного для организма витамина D.

Таким образом, получение стабильного ультрафиолетового излучения с заранее заданными параметрами стало важнейшей научной задачей. Благодаря созданию и совершенствованию искусственных источников ультрафиолетового излучения специалистам, работающим с этим излучением в медицинских, санитарных, гигиенических учреждениях и в сельском хозяйстве, предоставляются существенно большие возможности, чем при использовании естественного УФ-излучения.

Цель

Выявить положительные и отрицательные стороны искусственного ультрафиолетового излучения при его воздействии на живые организмы. 

Задачи

1. Изучить и проанализировать литературу и методологические основы по теме исследования. 

2. Исследовать влияние ультрафиолетовых лучей на всхожесть тест-растений.

3. Провести эксперимент по определению длины волны ультрафиолетового излучения разных бытовых приборов с помощью дифракционной решётки.

4. На основе полученных результатов сделать выводы о положительных и отрицательных сторонах искусственного ультрафиолетового излучения при его воздействии на живые организмы. 

5. Провести анкетирование среди молодёжи в возрасте от 14 до 17 лет по выяснению их осведомлённости о пользе и вреде соляриев. 

6. Транслировать информацию, полученную в результате исследовательской работы среди учащихся.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

• Ультрафиолетовая лампа для маникюра с длиной волны от 300 нм до 400 нм

• Стационарные лампы для вертикального солярия с длиной волны от 200 нм до 400 нм

• Бытовой фен для волос с озоновой лампой

• Семена растений

• Пластиковые горшочки для рассады

• Почвогрунт

• Дифракционная решётка

Описание

1. Для проведения опытов взяли семена четырёх видов растений: базилик овощной, салат Дионис, лофант Франт и табак душистый. При выборе семян автор ориентировался на их одинаковую требовательность к почве, освещённости, температуре прорастания и поливу. Семена выбранных видов имеют примерно одинаковую величину.

Семена разделили на 4 группы по 50 семян в каждой. 1-ю группу семян облучали в течение 5 мин., 2-ю группу – 15 мин. и 3-ю группу – 30 мин. с помощью ультрафиолетовой лампы с длиной волны от 300 нм до 400 нм. Семена контрольной группы не облучались. Семена были высажены в грунт 17 января 2021 года. Затем велись наблюдения за всхожестью растений и их ростом. Подсчёты проросших семян проводились через три недели, 7 февраля.

2. Для физической части эксперимента были выбраны три искусственных источника ультрафиолетового излучения: 

– студийный солярий для искусственного загара;  

– ультрафиолетовая лампа маникюрная; 

– бытовой фен для волос с озоновой лампой.

При проведении исследований была выдвинута рабочая гипотеза: ультрафиолетовое излучение с длиной волны от 300 нм до 400 нм (лампы для маникюра) и от 200 нм до 400 нм (лампы для соляриев) положительно влияет на живые организмы при краткосрочном воздействии. 

3. Для оценки информированности учеников школы № 1516 о пользе и вреде ультрафиолетового излучения среди старшеклассников было проведено анкетирование.

Результаты

1. При воздействии ультрафиолетовым излучением всхожесть семян, облучённых в течение 5 минут, повышается. Эти семена проросли быстрее всех и развивались лучше. Средняя всхожесть высаженных семян составляет 84%, что является высоким результатом по сравнению с контрольной группой, где взошел только 71% семян. У семян, облучённых в течение 15 мин., средняя всхожесть низкая и составляет 32%. Эти семена прорастали очень долго. Хуже всех взошли семена табака. Их всхожесть составила только 7%. За три недели эксперимента эти семена только немного показались из почвы, дальнейшая их вегетация не наблюдалась. Семена, облучаемые в течение 30 мин., не проросли.

Средняя всхожесть экспериментальных семян

2. Длины волн ультрафиолетовых ламп для использования в соляриях соответствуют заявленному диапазону от 200 до 400 нм. В результате расчётов была установлена средняя длина волны 350 нм, что не выходит за пределы ультрафиолетового излучения УФ А с длиной волны в 315–400 нм.

3. Длины волн ультрафиолетовых ламп для маникюра, согласно инструкции к ним, должны соответствовать от 300 до 400 нм.  После замеров и расчётов было установлено, что длина волны у исследуемой лампы отличается от заявленных параметров и составляет от 430 нм до 451 нм.

4. Использование бытового фена с ксеноновой лампой с длиной волны 185 нм газовой смеси, содержащей кислород, дало положительный результат.

5. В результате анкетирования учащихся для оценки их информированности о пользе и вреде ультрафиолетового излучения выявлено, что большая часть школьников не имеет полного представления о негативном влиянии ультрафиолета на их организм.

Выводы

1. Ультрафиолетовое излучение с длиной волны от 300 нм до 400 нм в небольших дозах стимулирует всхожесть семян. При воздействии ультрафиолетовым излучением средняя всхожесть семян увеличилась на 13%.

2. Наилучшая всхожесть проявляется у семян, находившихся под лампой в течение 5 мин. Большие дозы ультрафиолета неблагоприятны и губительны для растений.

3. УФ А считается безопасным для здоровья человека. При воздействии таких лучей на кожу образуется ровный, красивый загар без пятен и ожогов. Учитывая количество ламп, пребывание в солярии ограничивают 3–5 мин. с обязательной защитой глаз специальными очками.

4. Длина волны лампы для маникюра составила от 430 нм до 451 нм. Волна, длина которой приближается к 500 нм, относится к синему цвету спектра, действие которого на живые организмы опасно: ухудшается качество зрения, повреждается сетчатка и провоцируется возникновение симптомов зрительного утомления. Лампы с такой длиной волны использовать нельзя.

5. Ультрафиолетовое излучение положительно влияет на рост и структуру волос; способствует укреплению корней волос и закрытию волосяных чешуек, что предотвращает их ломкость и сечение, увеличивает скорость роста волос.

6. Ультрафиолетовое излучение УФ А с длиной волны в 315–400 нм и УФ В с длиной волны 280–315 нм полезно для живых организмов только при непродолжительном воздействии. Длительное облучение губительно для живых организмов.