VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Исследование уровней электромагнитного излучения в быту
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Человечество изо всех сил стремится идти в ногу с техническим прогрессом, не задумываясь о том, что за современные блага приходится платить не только деньгами, но и собственным здоровьем.
Оглянитесь вокруг себя и подсчитайте, сколько электроприборов находится в вашей квартире. Наверняка есть утюг, пылесос, фен, холодильник, телевизор, микроволновка, компьютер, мобильный, персональный компьютер, кухонная вытяжка, электроплита. Вся перечисленная техника — источник электромагнитного излучения. Добавьте электропроводку, которая скрыта от наших глаз. В итоге получаем мощный «электромагнитный смог», который окружает нас и медленно, но уверенно влияет на наше здоровье.
Наиболее чувствительными к воздействию электромагнитного поля (ЭМП) являются нервная, эндокринная, иммунная и репродуктивная системы. Влияние ЭМП на каждый организм проявляется по-своему: головные боли, раздражительность или подавленность, расстройства сна. Могут быть и более серьезные последствия: нарушения гормонального фона, заболевания сердечно-сосудистой системы, снижение иммунитета.
Действительно ли электромагнитное излучение влияет на здоровье человека и как можно обезопасить себя и своих близких от него? Чтобы найти ответы на эти вопросы мы провели исследование по теме «Исследование уровней электромагнитного излучения вокруг нас».
Гипотеза: электромагнитное излучение может оказывать отрицательное влияние на человека; при соблюдении определенных правил вредное влияние электромагнитного излучения можно свести к минимуму.
Цель: измерить уровни электромагнитного излучения от бытовых приборов и изучить его влияние на организм человека
Объект: электромагнитное излучение
Предмет: отрицательное влияние электромагнитного излучения на организм человека.
Задачи:
1. Рассмотреть литературу по предмету исследования.
2. Рассмотреть сущность электромагнитного излучения и его виды.
3. Выявить отрицательное влияние электромагнитного излучения на здоровье человека: теоретический аспект.
4. Измерить уровень электромагнитного излучения в быту.
5. Изучить степень владения информацией о электромагнитном излучении учащимися, родителями и учителями школы.
7. Составить рекомендации «Как себя обезопасить от электромагнитного излучения»
Методы исследования: анализ литературы, обобщение, сопоставление фактов, анкетирование, сравнение, измерение, наблюдение.
Практическая значимость исследования состоит в том, что предложенные значения допустимых уровней электромагнитного излучения и условия способствуют сохранению здоровья человека.
Личный вклад заключается в литературном обзоре, измерении уровней излучения электромагнитного поля бытовых приборов, разработке вопросов анкеты и проведении анкетирования, составление рекомендаций.
1. Основная часть
1.1.Сущность электромагнитного излучения и его виды
В 1865 году великий английский ученый Джеймс Клерк Максвелл сделал важнейшее научное открытие, которое перевернуло все представления об окружающем мире. Он создал теорию электромагнитного поля, которая в последствии, была доказана опытным путем немецким ученым Генрихом Герцем .
В определении Максвелла «…всякое изменение со временем магнитного поля приводит к возникновению переменного электрического поля, а всякое изменение со временем электрического поля порождает переменное магнитное поле».
Эти порождающие друг друга переменные электрические и магнитные поля образуют единое электромагнитное поле.
Под электромагнитным излучением подразумеваются электромагнитные волны- возмущения, распространяющееся в пространстве, изменение состояния электромагнитного поля (Рис.1). Источником электромагнитного излучения (поля и волн) служат ускоренно движущиеся электрические заряды. Опираясь исключительно на теоретические выводы, Максвелл определил скорость распространения электромагнитных волн в вакууме, она равна скорости света – 300 тыс. км/с.
Рис.1 Электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве.
Электромагнитное излучение способно распространяться практически во всех средах и в вакууме (пространстве, свободном от вещества и тел, поглощающих или испускающих электромагнитные волны).
В 1888 году немецкому ученому Генриху Герцу удалось получить и зарегистрировать электромагнитные волны. В результате опытов Герца были также обнаружены все свойства электромагнитных волн, предсказанные Максвеллом .
Сейчас мы знаем, что все пространство вокруг нас буквально пронизано электромагнитными волнами различных частот. Электромагнитные волны разных частот отличаются друг от друга проникающей способностью, скоростью распространения в веществе, видимостью, цветностью и некоторыми другими свойствами. Электромагнитные волны переносят энергию электромагнитного поля. Среднее значение плотности потока энергии электромагнитной волны называется интенсивностью электромагнитного излучения, которая пропорциональна четвертой степени её частоты I ν4 и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника излучения.
По частоте и длине волны электромагнитное излучение подразделяется на:
радиоволны,
инфракрасное излучение,
видимый свет,
ультрафиолетовое излучение,
рентгеновское излучение и жёсткое (гамма-излучение).
В Приложении 1 приводится шкала электромагнитных волн.
С максимальной частотой излучения распространяются рентгеновские лучи и γ излучение, соответственно обладают максимальной интенсивностью излучения.
Самым мощным источником инфракрасного (теплового) излучения является Солнце. Оно играет определяющую роль в поддержании жизни на Земле. Видимый свет дает нам информацию об окружающем мире и возможность ориентироваться в пространстве. Он необходим также для протекания процесса фотосинтеза в растениях - источника кислорода. Влияние на человека ультрафиолетового излучения всем известно, все мы любим загорать.
Электромагнитные волны могут оказывать как положительное, так и отрицательно воздействие на живые организмы.
Каждый из нас знает о том, что превышение дозы ультрафиолета вызывает ожоги кожи, может повредить сетчатку глаз. Флюорографическое, ультразвуковое обследование или рентгеновский снимок - достижение современной медицины, позволяющее заглянуть внутрь человека. Но слишком большие дозы или частые обследования могут вызвать серьезные заболевания.
Получение электромагнитных волн имеет огромное научное и практическое значение. В этом можно убедиться на примере всего лишь одного диапазона - радиоволн, применяемых для телевизионной и радиосвязи, в радиолокации - для обнаружения объектов и измерения расстояния до них, в радиоастрономии и других сферах деятельности.
Современный человек не может представить свою жизнь без телевизора, компьютера, Интернета, СВЧ печи и других бытовых приборов, которыми «напичканы» наши дома. А так ли безвредно электромагнитное излучение? Мы редко задумываемся об этом. Изучая литературу, узнали много нового об электромагнитных волнах, в том числе и отрицательном влиянии электромагнитного излучения на живые организмы.
1.2.Электромагнитный смог
В экологии недавно появилось новое понятие - электромагнитный смог- совокупность электромагнитных полей, разнообразных частот, негативно влияющих на человека. Некоторые исследователи называют электромагнитный смог, возникший и сформировавшийся за последние 60-70 лет, одним из самых мощных факторов, негативно влияющих на человека. Это объясняется фактически круглосуточным его воздействием и стремительным ростом производства современной электронной техники. Мы, сами того не ощущая, буквально тонем в электромагнитных полях, создаваемых силовыми кабелями, телевизорами, компьютерами, холодильниками, пейджерами и мобильными телефонами. В научных кругах появился термин ЭМИ (электромагнитное излучение).Электромагнитное загрязнение зависит в основном от мощности и частоты излучаемого сигнала. Все устройства, передающие, потребляющие и генерирующие электромагнитную энергию, от настольной лампы, пылесоса до электробритвы, - источники электромагнитного смога. Но главные виновники неблагоприятной обстановки - антенны локаторов, телецентров, радиостанций, линий электропередач. Внешний электромагнитный смог особенно угрожает крупным населенным пунктам, где крыши зданий заставлены антеннами, рядом проходят линиями электропередач (от осветительных до транспортных), улицы залиты неоновым светом реклам. (Рис. 2 - 4).
Рис.2. Неоновое освещение Рис.3 Вышка сотовой связи Рис.4 Линии электропередач
1.3.Влияние электромагнитного излучения на здоровье человека
Установлено, что электромагнитные излучения всех приборов на планете, созданных человеком, превышают уровень естественного геомагнитного поля Земли в миллионы раз! Особенно резко напряженность полей возрастает вблизи линий электропередач, радио и телестанций, средств радиолокации и радиосвязи, различных энергетических и энергоемких установок, городского электротранспорта.
На данный момент во всем мире передовыми научными центрами проводятся исследования влияния электромагнитных полей на организм человека. Полученные факты заставили Всемирную Организацию Здравоохранения признать угрозу влияния электромагнитных полей основной для здоровья и жизни человека. Вот некоторые из них: исследования, проведенные учеными из Каролингского института в Стокгольме показали, что дети в возрасте до 15 лет в 2,7 раза чаще заболевают лейкемией, находясь в магнитном поле сильнее 0,2 мкТл. А если поле более чем 0,3 мкТл, дети болеют уже в 3,8 раза чаще. Результаты их исследований подтвердили ученые Шведского национального института профессиональных заболеваний, доказав, что влияние электромагнитных полей линий электропередач ведет к росту числа случаев рака крови и мозга у детей и взрослых. Статистика Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) показывает, что при работе на компьютере зрение детей ухудшается со скоростью 1-а диоптрия в год. У 10-летнего ребенка негативные изменения в крови и моче появляются через 15-20 минут после начала работы на компьютере, у 16-летнего - через 30-40 минут, а у взрослого человека - через 2 часа, приближая состав их крови к крови онкобольных. При этом, негативные изменения происходят также в иммунной, эндокринной и центральной нервной системах. Сильное отрицательное влияние электромагнитных полей компьютера отмечено на детородной функции как женщин, так и мужчин. Ученые Швеции установили, что у беременных женщин, работающих на компьютере, в 1,5 раза чаще случаются выкидыши и в 2,5 раза выше риск рождения детей с врожденными нарушениями центральной нервной системы и болезнями сердца. Поэтому, беременным женщинам и кормящим матерям работать на компьютерах категорически запрещено, а женщинам, собирающимся забеременеть, рекомендовано до минимума сократить время работы с компьютером или вообще отказаться от нее за 2-3 месяца до предлагаемого срока зачатия ребенка. Существует прямая зависимость в развитии злокачественных образований у тех людей, кто постоянно работает с видеодисплейными терминалами, радиотелефонами или радиопередатчиками. Так, среди американских полицейских было зафиксировано высокое число пораженных раком мозга и причиной тому было вредное влияние электромагнитных полей радиопередатчиков, которыми они постоянно пользовались. По заключению экспертов Всемирной Организации Здравоохранения, результатом продолжительного влияния электромагнитных полей, (даже относительно слабого уровня, что доказано проведенными в ряде стран исследованиями, могут быть: раковые заболевания, изменение поведения, потеря памяти, болезни Паркинсона и Альцгеймера, синдром внезапной смерти внешне здорового человека (чаще это наблюдается в метро, электричках или вблизи мощных электросиловых установок), угнетение половой функции, увеличение количества самоубийств в крупных городах и многие другие негативные состояния, Наиболее опасно влияние электромагнитных полей для развивающегося организма в утробе матери, детей, а также людей, подвержены аллергическим заболеваниям.
Экспериментальные исследования
Для проведения экспериментальной части я использовал изотропный прибор ВЕ-метр-АТ-004. Он позволяет делать одновременные измерения электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля при частоте от 5 Гц до 2 кГц и 50Гц.
Предельно-допустимые нормы электромагнитного поля
-
Диапазон частот
Напряженность электрического поля
Е (В/м)
Плотность магнитного потока
В (мкТл)
5 Гц – 2 кГц
25
0.25
50 Гц
500
-
Результаты измерения
От компьютер – измерение производилось на расстоянии 50 см от системного блока в диапазоне частот 5 Гц – 2 кГц
|
Расстояние от пола |
F1 |
|
|
E1 (В/м) |
B1 (мкТл) |
|
|
0,5 метра |
69,5 (25) выше предельно – допустимых значений в 2.8 раза |
0,16 (0,25) ниже предельно – допустимых значений |
|
1,0 метр |
96,6 (25) выше предельно – допустимых значений в 3.9 раза |
0,19 (0,25) ниже предельно – допустимых значений |
|
1,5 метра |
77,9 (25) выше предельно – допустимых значений в 3.1 раза |
0,278 (0,25) выше предельно – допустимых начений в 1.1 раза |
Изучив результаты измерений я перенесу системный блок компьютера в другое место, более удаленное от рабочего и буду стараться находится от него на расстоянии более 50 см и по возможности уменьшу время работы за компьютером.
Микроволновая печь – измерения проводились на расстоянии 20 см в диапазоне частот 5 Гц – 2 кГц
|
Е (В/м) |
B (мкТл) |
|
50,3 (25) выше предельно – допустимых значений в 2. раза |
0,792 (0,25) выше предельно – допустимых значений в 3.2 раза |
На расстоянии 50см
|
Е (В/м) |
B (мкТл) |
|
22,9 (25) ниже предельно – допустимых значений |
0,3 (0,25) выше предельно – допустимых значений в 3.1 раза |
Конечно, современные печи, по словам производителей оборудованы хорошей защитой, которая не дает электромагнитному полю вырываться за пределы рабочего объема. Но при этом никто не дает гарантий, что поле совершенно не проникает наружу. Со временем на печке появляются микрощели в уплотнении дверцы, и степень защиты постепенно снижается. Это происходит как из-за попадания грязи, так и из-за механических повреждений. Поэтому не надо хлопать дверцей, обращаться с ней аккуратно, тщательно ухаживать и находиться от нее на расстоянии более 50 см.
Измерения проводились в диапазоне частот 50 Гц
Холодильник и морозильная камера – электрическая составляющая 200 В/м.
Предлагаю родителям расставить их друг от друга.
Телевизор - электрическая составляющая 45 В/м при расстоянии 50см
Смотреть телевизоры с жидкокристаллическим экраном можно практически с любого расстояния. Но злоупотреблять временем при просмотре телевизора нельзя, это приводит к переутомлению глаз и ухудшению зрения. Чтобы избежать ухудшения зрения, через час просмотра телевизора буду давать отдых глазам хотя бы 5 минут.
Мобильный телефон - электрическая составляющая 9,14 В/м в момент ожидания, в момент вызова 13,7 В/м.
Но особая опасность мобильного телефона заключается в том, что он постоянно контактирует с нашей головой, а это во много раз усиливает негативное влияние электромагнитного поля на такой сложный и чувствительный орган человеческого организма, как мозг. Я постараюсь минимизировать вредное воздействие “мобильника”, сократите время разговоров и пользоваться наушниками, не носить телефон в кармане, не оставляйте рядом с кроватью во время сна ближе 50 см.
6. Сетевой фильтр- в ждущем режиме – электрическая составляющая 144 В/м, в отключенном состоянии – 4,57 В/м. При увеличении расстояния до 50 см это значение уменьшается до 4,57 В/м. Эти значения ниже предельно – допустимых. Отключать электроприборы из сети.
Профилактика вредного влияния электромагнитного излучения
1) Регулярно проветривать помещение, в котором много техники, и где стоит компьютер.
2) Чаще гулять на свежем воздухе, особенно, если Ваша работа связана с долгим пребыванием за компьютером.
3) Регулярно заниматься спортом, активным отдыхом.
4) Покупать качественную электронику и компьютеры только известных марок и с сертификатами их безопасности.
5) К компьютеру нужно покупать только жидкокристаллический монитор.
6) Как монитор, так и системный блок должны стоять на возможно дальнем расстоянии от работающего за компьютером.
7) Выключать компьютер в перерывах между работой или использовать «спящий режим» монитора.
8) Монитор лучше ставить в угол комнаты, чтобы излучение от его боковых стенок было поглощено стенами комнаты.
Заключение
Изучив разные источники, мы убедились в том, что электромагнитное излучение может оказывать отрицательное влияние. Поэтому необходимо соблюдать меры, предотвращающие превышение допустимых норм излучения.
Я считаю, что любой грамотный гражданин должен владеть информацией о вредном влиянии электромагнитного излучения на организм человека.
Существующие нормы допустимого электромагнитного излучения должны быть указаны во всех местах, где присутствуют источники электромагнитного излучения.
Список используемых источников
1.Википедия. Электромагнитное загрязнение. .URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/
2.Википедия. Электромагнитный смог. .URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/
3. Гасанов С. Э. Различные методы и средства при измерении электромагнитных излучений // Молодой ученый. — 2016. — №25. — С. 26-28.
4. 3. Гичев Ю.П., Гичев Ю.Ю. Влияние электромагнитных полей на здоровье человека / Аналитический обзор. Серия «Экология», Вып. 52. – Новосибирск, 1999. –С. 12 – 26.
5. Стожаров А. Н. Медицинская экология: Учеб. пособие для вузов. — Минск: Вышэйшая школа, 2007.
6. Перышкин А.В., Гутник Е.М. Физика 9 класс. М.: «Дрофа», 2018
Приложения
Приложение 1
Приложение 2