0

Efectele undelor electromagnetice asupra materiei vii

Proiect la fizică

Fîrțade Marcela-CristinaNeagu Andreea-Miruna

Nicolae SînzianaOană Andreea-Bianca

Clasa a XI-a CProf. Voiculeascu Mihaela

Colegiul National „Ienachita Vacarescu”

Efectele Undelor Efectele Undelor Electromagnetice Asupra Electromagnetice Asupra

Materiei ViiMateriei Vii

1

Efectele undelor electromagnetice asupra materiei vii

„Viaţa pe Pământ s-a dezvoltat în prezenţa radiaţiilor de fundal. Nu este nimic nou, inventat de om.” Eric J. Hall

profesor de radiologie Universitatea Columbia

Undele electromagnetice sau radiaţiile electromagnetice sunt fenomene fizice în general naturale, care constă dintr-un câmp electric şi unul magnetic în acelaşi spaţiu, şi care se generează unul pe altul pe măsură ce se propagă.

Radiațiile electromagnetice sunt utile in variate domenii, dar reprezinta si un factor de risc. Efectele

radiațiilor asupra materiei se datorează energiei pe care o transportă.

Efectele undelor electromagnetice

asupra materiei vii

2

Efectele undelor electromagnetice asupra materiei vii

Astfel se disting:1. Radiații neionizante cu energie mai mică de 5ev ~ electronvolti~ (radiatii

ultraviolete, vizibile, infraroşii);2. Radiații ionizante cu energie mai mare de 5ev (razele gamma, razele X, radiaţiile

cosmice, radiaţiile emise de materialele radioactive)

Nu ar fi viaţă pe Pământ fără razele soarelui, dar prea mult soare nu este un lucru bun. Razele solare se compun din radiaţii într-o gamă de lungimi de undă de la razele infraroşii care au lungime de undă mare până la lumina ultravioletă care are lungime de undă scurtă.

În spatele ultravioletelor sunt energii mari de radiaţii care se folosesc în medicină şi care există în doze mici în spaţiu, în aer şi pe pământ. Ne putem referi la acest tip de radiaţii ca fiind radiaţii ionizante. Ele pot cauza stricăciuni materialelor, în special materiei vii. La doze mari sunt într-adevăr periculoase, deci este necesar controlul timpului de expunere, in timp ce radiaţiile neionizante sunt unde electromagnetice de radiofrecvenţă (microunde) cu frecvenţele cuprinse între 0 Hz şi 300 GHz ce nu sunt nocive pentru materia biologică

Radia ț iile ultraviolete In special cele cu λ<230nm sunt absorbite de majoritatea mediilor vegetale si animale. La

doze mici, 290-315 nm, aceste radiatii au efecte benefice asupra organismului, jucand un rol esential in sinteza vitaminei D, precum şi un efect antidepresiv, dar la doze si intensitati mari produc leziuni la nivelul membranei celulare.

La rasaritul soarelui, intensitatea este mai scazuta; cu cat acesta se inalta mai sus pe cer, cu atat radiatiile UV devin mai intense. Radiatiile UV sunt foarte puternice pe cer senin, dar se pot mentine la un nivel ridicat si daca exista nori. La inaltimi mari, atmosfera absoarbe mai putine radiatii UV.

Modificari initiate de ultraviolete: Modificari patologice temporare, rezultate dintr-o expunere de peste 30 de minute,

care consta in foto-dermatoze deosebit de variate cu consecinte diverse si asupra organelor interne;

Modificari patologice ireversibile, ce apar ca efect al unor expuneri repetate în timp îndelungat, cum sunt îmbatrânirea prematură a pielii, cancere ale pielii;

Scăderea răspunsului imun ce are drept consecinţă reducerea capacităţii de apărare faţă de infecţii şi faţă de dezvoltarea tumorilor. La persoanele infectate cu HIV, expunerea la radiaţii UV amplifică imunosupresia deja existentă.

Modificări la nivel ocular, cum sunt degenerarea maculară şi cataracta

Radiaţiile de fundal

3

Efectele undelor electromagnetice asupra materiei vii

Sunt acele radiaţii care sunt prezente în mediu în stare naturală în mod inevitabil. Oamenii care locuiesc în zone cu mult granit sau cu mult nisip sunt iradiaţi mai mult decât alţii, pe când cei care locuiesc la altitudini înalte primesc doze mult mai mari de radiaţii cosmice. Mare parte din radiaţiile la care suntem expuşi se datorează radonului, un gaz care se infiltrează din Pământ şi este prezent în aerul pe care-l respirăm.

Radia ț iile infraroşii Denumite si „radiatii calorice”, acestea patrund in tesuturi determinand ridicarea locala a

temperaturii. Modificari initiate de infrarosii:

modificari patologice temporare, rezultate dintr-o expunere indelungate la radiatii infrarosii intense, ce consta in eritem, arsuri, colaps caloric, crampe calorice, soc termic sau insolatie.

modificari patologice ireversibile, ce apar ca efect al unor expuneri repetate timp indelungat, cum sunt cataractele oculare profesionale, imbolnaviri ale sistemului nervos, ale sistemului endocrin, ale aparatului cardiovascular, aparatului digestiv.

Razele gamma γ si razele XFiinţele vii au evoluat într-un mediu care a avut doze

semnificative de radiaţii ionizante. Mai mult, mulţi dintre noi datorăm viaţa şi sănătatea noastră acestor radiaţii produse artificial. Razele X folosite în medicină găsesc probleme ascunse. Cu toţii beneficiem de o multitudine de produse şi servicii care au devenit posibile datorită folosirii atente a radiaţiilor.

Razele X şi razele γ, ca şi lumina, reprezintă energia transmisă fără deplasarea materialului, la fel ca şi căldura şi

lumina soarelui care călătoreşte prin spaţiu. Razele X şi γ sunt virtual identice, exceptând faptul că razele X sunt produse artificial. Razele X şi γ au mare putere de penetrare a corpului omenesc. Ca protecţie împotriva acestor raze se folosesc bariere de beton, plumb sau apă.

Razele X, numite şi radiaţii X sau Röntgen, sunt din ce în ce mai utilizate în medicină pentru investigaţii precum radiografia(0,1-0,6 mSv-milsievert), radioscopia, mamografia (1-2 mSv) sau tomografia computerizată (10-12 mSV). În doze mari, razele X pot fi periculoase pentru organism şi nu trebuie efectuate decat atunci cand sunt absolut necesare şi numai după ce s-au epuizat toate metodele de diagnostic neiradiante. ADN-ul este ţinta preferată a radiaţiilor. Efectele lor pot să apară la intervale diferite, de la cîteva ore la cîţiva ani. Organismul poate suporta dozele mici şi unice însă dozele mari produc deficite celulare şi alterări funcţionale.

4

Efectele undelor electromagnetice asupra materiei vii

Radiaţiile pot afecta pielea - producînd tulburări de pigmentare, atrofie şi scleroză cutanată, ochii - favorizînd apariţia conjunctivitelor, cataractei, ţesutul din care se formează celulele sanguine (hematiile, leucocitele şi trombocitele), gonadele. Iradierea poate, de asemenea, să producă mutaţii genetice sau să favorizeze apariţia cancerului. Efectele iradierii depind de mai mulţi factori: doza de radiaţii, frecvenţa expunerii, organul expus, dar şi varsta pacientului. Embrionul uman şi copiii, de exemplu, sunt foarte sensibili la radiaţii, existand riscul ca ele să le influenţeze dezvoltarea.

Radiaţiile sunt un factor cancerigen slab, dar la expuneri îndelungate cu siguranţă cresc riscurile asupra sănătăţii.

Organismul are mecanisme de apărare împotriva pagubelor produse de radiaţii, la fel şi împotriva altor factori cancerigeni. Aceştia pot fi stimulaţi prin expuneri la doze mici de radiaţii sau dimpotrivă la doze foarte mari.

Pe de altă parte, doze mari de radiaţii direcţionate spre o tumoare sunt folosite în terapii de iradiere împotriva celulelor canceroase şi prin urmare, deseori se salvează vieţi omeneşti. Adesea se foloseşte împreună cu chimioterapia şi operaţia. Doze mult mai mari sunt folosite pentru înlăturarea bacteriilor dăunătoare din mâncăruri, pentru sterilizarea pansamentelor şi a altor echipamente medicale.

Expunerea maximă nu trebuie să depăşească 1 mSv/an, în medie, timp de 5 ani.

*Zeci de mii de oameni din ţările dezvoltate lucrează în medii în care pot fi expuşi la doze mari de radiaţii (mai mari decât nivelul radiaţiilor de fundal). Prin urmare ei poartă ecusoane care monitorizează nivelul radiaţiilor la care sunt expuşi. Fişele medicale ale acestor categorii de angajaţi arată că ei au o rată mai mică de mortalitate datorită cancerului sau altor cauze decât restul populaţiei şi în unele cazuri, rate mai mici decât angajaţii care lucrează în medii similare fără a fi expuşi la radiaţii. Ce cantitate de radiaţii ionizante prezintă pericol?

10.000 mSv (10 Sv) pe durată scurtă asupra întregului corp ar cauza stări de vomă şi scăderea bruscă a celu-lelor albe din sânge şi moartea în câteva săptămâni; între 2 şi 10 Sv pe durată scurtă ar cauza boli de iradiere cu posibilitatea crescută că doza ar putea fi fatală;

1.000 mSv (1 Sv) pe o durată scurtă este chiar deasupra limitei de a cauza boli de iradiere imediate la o persoană cu un fizic mediu, dar cu siguranţă nu ar provoca moartea; dacă o doză mai mare de 1.000 mSv acţionează o perioadă mai lungă de timp, nu există posibilitatea unor probleme medicale imediate, dar creează cu certitudine posibilitatea apariţiei cancerului în anii care vor urma;

peste 100 mSv probabilitatea apariţiei cancerului (în contrast cu severitatea bolilor de iradiere) creşte direct proporţional cu doza;

50 mSv este limita minimă la care există dovezi că produce cancer la adulţi, este de asemenea cea mai mare doză permisă prin lege într-un an de expunere la locul de muncă;

20 mSv/an timp de 5 ani reprezintă limita angajaţilor la radiologie, industria nucleară, extracţia uraniului;

10 mSv/an reprezintă doza maximă la care este supus un miner din minele de uraniu din Australia;

5

Efectele undelor electromagnetice asupra materiei vii

3 mSv/an este doza tipică (mai mare decât cea de fundal) naturală la care este expusă populaţia în America de Nord, inclusiv o medie de 2 mSv/an datorită radonului din aer;

2 mSv/an reprezintă radiaţia de fundal din surse naturale. Aceasta este aproape de doza minimă la care este expus orice om, oriunde pe planetă;

0,3-0,6 mSv/an este intervalul tipic al dozelor de la surse artificiale, cum ar fi cele medicale;

0,05 mSv/an este o fracţiune mică a radiaţiei de fundal care este ţinta pentru nivelul maxim de radiaţie la gardul unei centrale nucleare (doza reală este mult mai mică).

Microundele In categoria undelor electromagnetice intra

si microundele emise atat de surse naturale (Soarele) cat si artificiale utilizate in sistemele radar, instalatii de securitate a zborului, instalatii de emisie TV, de telefonie, aparate medicale si cuptoare cu microunde.

Radiaţiile neionizate, în timpurile noastre, prezintă o problemă aparte. Utilizarea tehnologiei moderne nu este posibilă fără întrebuinţarea curentului electric şi a sistemului electromagnetic de unde cu intensitate înaltă: Celularele, aparatele TV şi radio, radarele, aparatele tehnice utilizate în domeniul militar, pentru transmiterea informaţilor, emiţătorii transmit unde electromagnetice, de înaltă intensitate, pe care noi nu le putem simţi. Oriunde există telefoane fără fir care emit unde electromagnetice, chiar şi atunci când nu le întrebuinţăm. Astfel de radiaţii elelctromagnetice, a căror intensitate se măreşte pe zi ce trece şi depăşeşte limita normală, pot avea consecinţe dăunătoare asupra noastră, provocând stării de nervozitate, probleme de concentrare, dureri de cap, insomnii, vitalitate redusă, pierdere în greutate şi probleme psihice.

Omul, involuntar, se află permanent sub acţiunea periculoasă pentru sănătatea sa a radiaţiilor câmpurilor negative artificiale, create de sistemele electronice şi de sistemele de alimentare cu energie. Iar intensitatea acestui fond electromagnetic negativ din sfera vieţii creşte rapid.

Radiaţia electromagnetică artificială a tuturor aparatelor electronice de pe planetă depăşeşte nivelul câmpului geomagnetic total al pământului de 1 milion de ori !.

Expunerea la energia microundelor presupune atat un risc termic dar si producerea unor efecte negative asupra sistemului nervos prin aparitia unor modificari generice temporare sau permanente. Afectiunile neurologice se pot manifesta prin senzatie de greutate in cap, oboseala, iritare, insomnia, pierderea partial a memoriei. In urma studierii efectelor negative asupra materiei vii s-a propus un nivel maxim de iradiere cu microunde de 100W/m 2.

Studii de caz:

6

Efectele undelor electromagnetice asupra materiei vii

Riscul îmbolnăvirii de leucemie acută, care se termină cu deces, a persoanelor care lucrează în domeniul electronic a crescut de 2-6 ori. Şansa ca oamenii care sunt expuşi radiaţiilor electromagnetice neionizante de a se îmbolnăvi de cancerul măduvei osoase şi a limfocitei, este mai mare, iar posibilitatea de a se îmbolnăvi de tumoarea glandei tiroide, creşte de 4 ori. Copiii care trăiesc în apropierea transmiţătorilor de înaltă tensiune, sunt expuşi bolilor cu 5 % mai mult, în comparaţie cu copiii care nu se află în aceste zone. Un număr însemnat de naşteri premature se datorează razelor emise din plapumele electrice şi a paturilor cu apă, încălzită electric, pe timp de iarnă. 100% dintre femeile al căror serviciu se desfăşoară în faţa apartelor TV şi a monitoarelor, nasc înainte de termen, în comparaţie cu femeile a care n-au lucrat niciodată la astfel de locuri de muncă. Depresia clinică şi crimele, la fel apar ca si consecinţe ale expunerii la radiaţii.

Masuri de protectie evitarea amplasării antenelor de emisie in zonele dens populate; evitarea utilizarii in exces a cuptoarelor cu microunde si a telefoanelor mobile; evitarea expunerii la iradierea cu raze X; utilizarea unor mijloace de protectie specifice domeniilor in care se folosesc

radiatii (X,γ,infrarosii,ultraviolet); barierele de plumb, beton sau apă oferă o protecţie bună împotriva radiaţiilor

penetrante cum ar fi radiaţiile γ; materialele radioactive trebuie izolate şi ţinute în afara mediului; limitarea duratei expunerii pentru oamenii care sunt expuşi la radiaţii pe lângă cele

de fundal datorită naturii muncii lor, doza este micşorată şi riscul îmbolnăvirii în principiu eliminat prin limitarea duratei expunerii;

7

Efectele undelor electromagnetice asupra materiei vii

utilizarea unor suprafete reflectorizante ale campului electromagnetic, ca de exemplu a unor folii metalice.

Cuprins Tipuri de radiatii;

Radiațiile ultraviolete; Radiaţiile de fundal; Radiațiile infraroşii;

Razele gamma γ si razele X ; Microundele;

Masuri de protectie

Bibliografie www.google.ro ;

www.wikipedia.ro ; www.referatele.com ;

Manual fizica clasa a XI-a, Editura Gimnasium

8

Efectele undelor electromagnetice asupra materiei vii