О НЕКОТОРЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО УСТАНОВЛЕННЫХ ЭФФЕКТАХ ВОЗДЕЙСТВИЯ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ НА ЗЕРНА ПШЕНИЦЫ

Никулина М.П.¹, Никулин Р.Н.², Подтелкова А.С.³

¹Аспирант, Волгоградский государственный технический университет

²кандидат физико-математических наук,

Волгоградский государственный технический университет

³МОУ СШ №26 г. Волгограда

О НЕКОТОРЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО УСТАНОВЛЕННЫХ ЭФФЕКТАХ ВОЗДЕЙСТВИЯ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ НА ЗЕРНА ПШЕНИЦЫ

Аннотация

Приведены результаты экспериментального исследования зависимости интенсивности прорастания пшеницы от частоты внешнего СВЧ излучения. Методика эксперимента заключалась в облучении воды СВЧ излучением с заданными параметрами, в которой впоследствии замачивались зерна пшеницы. В результате экспериментов установлен факт опосредованного воздействия СВЧ излучения на семена пшеницы. Показано, что максимальный положительный эффект при таком способе воздействия на зерна пшеницы наблюдается частоте 8,9 ГГц.

Ключевые слова: СВЧ, пшеница, облучение.

Nikulina M.P.¹, Nikulin R.N.², Podtelkova A.S.³

¹Postgraduate student, Volgograd state technical university

²PhD in Physics and Mathematics,

Volgograd state technical university

³MEI secondary school №26 of Volgograd

ABOUT SOME EXPERIMENTALLY FOUND OUT EFFECTS OF MICROWAVE RADIATION ON WHEAT

Abstract

The experimental research results of the wheat seeds germination intensity dependence on the frequency of the external microwave radiation are considered. The experimental method consisted in the microwave irradiation with the given parameters of water, that in consequence soaked the wheat grains. As a experimental result the fact of microwave radiation influence on wheat seeds are established. It is shown the maximum positive effect of this wheat grain effect method was observed at frequency 8.9 GHz.

Keywords: microwave, wheat, irradiation.

Микроволны – это радиоволны с длиной волны от одного миллиметра до одного метра, или, эквивалентно частотам, электромагнитное излучение с частотой от 0,3 до 300 ГГц. Микроволны широко используются в космических аппаратах связи, сегодня в мире большое количество данных и телефонная связь передаются на большие расстояния по СВЧ между наземными станциями и спутниками связи. Микроволновые также нашли свое применение, например, в микроволновых печах (высокоинтенсивное излучение) и в радиолокационной технике. В настоящее время коммуникационно активному человечеству стало все больше требоваться использование мобильной телефонии и беспроводных устройств (малоинтенсивное излучение), как следствие уровень генерации электромагнитных излучений экспоненциально повышается с каждым днем, и живые организмы зачастую не успевают адаптироваться к новому фактору воздействия [1, С. 211].

Микроволновое излучение может влиять на скорость роста растений и на прорастание облученных семян. Объектом исследования выбраны непроращенные зерна пшеницы. Именно тот факт, что пшеница – одна из ведущих зерновых культур во многих странах, во многом способствует выбору многими исследователями ее в качестве специальной культуры для оценки биологического действия многих факторов, в том числе и антропогенных. Были ранее проведены несколько серий экспериментов по облучению микроволновым излучением низкой интенсивности с различными параметрами семян пшеницы, с целью изучить влияние излучения нетеплового уровня мощности на такие параметры, как всхожесть и скорость роста [1, С. 211]. Было отмечено, что всхожесть семян, прорастание ростков, высота растений, длина корня и биомасса облученных образцов зависят от частоты облучения и времени воздействия. Таким образом, важно знать, как они воздействуют на биологически активные соединения растений [1, С. 215].

Целями эксперимента являются исследования влияния предварительного облучения электромагнитными волнами СВЧ-диапазона воды, которой впоследствии увлажняются проращиваемые семена пшеницы, на их всхожесть и интенсивность прорастания.

Задачами эксперимента являются проведение и анализ предварительного облучения электромагнитными волнами СВЧ-диапазона воды, которой впоследствии увлажняются проращиваемые семена пшеницы, на их всхожесть и интенсивность прорастания.

При воздействии ЭМИ на биологические объекты различают тепловое и нетепловое воздействие. Условной границей принято считать величину плотности потока энергии, предположительно повышающую температуру систем на 0,1С: это 10мВт/см² [1, С. 211]. Тепловые энергетические воздействия вносят существенные изменения в термодинамику системы, в отличие от слабых, которые приводят к микронагреву биологических тканей, однако этот нагрев не считается значимым.

Происходило воздействие ЭМИ СВЧ на партии воды. Воздействие ЭМИ СВЧ на каждую партию длилось 25 минут в диапазоне от 8.4 ГГц до 11.9 ГГЦ с интервалом в 0.5 ГГц. Каждую партию воды подвергали воздействию на заданной частоте, с полосой качания в 0.1 ГГц. Вода помещалась в пластиковую герметичную кювету, далее кювета размещалась в волноводе. Эксперимент производился на генераторе качающей частоты Р2-62.

Далее исследовалась всхожесть и интенсивность прорастания семян пшеницы. Для количественного определения всхожести и интенсивности прорастания экспериментальных партий, одновременно с такими партиями замачивались семена, которые не подвергались намеренному воздействию ЭМИ СВЧ. Биологический эффект воздействия ЭМИ СВЧ оценивается с помощью двух критериев:

• отношение количества пророщенных семян в экспериментальной партии к партии в контрольной группе;
• отношение длины ростка семян в экспериментальной партии к длине ростка партии в контрольной группе.

После облучения, партия семян замачивалась водой на 12 часов. Через 36 часов после замачивания, производился подсчет пророщенных семян. Спустя 24 часа производился повторный подсчет пророщенных семян. Спустя 24 часа производилось измерение длины ростков. Измерения производились каждые 24 часа, на протяжении трех дней. Измерение длины ростков производилось линейкой с ценой деления 1 мм. Полученные данные сравнивались с результатами контрольной группы, строились гистограммы относительной интенсивности прорастания семян. Далее приведены некоторые результаты, представляющие наибольший интерес для анализа (рис. 1).

Рис. 1 – Сравнительная диаграмма относительной интенсивности прорастания семян на 21 января, 21 февраля и 21 марта 2016 года

По вертикальной оси отложена интенсивность прорастания семян в облучённых группах к интенсивности прорастания семян в контрольной группе, по горизонтальной оси – частоты исследуемого диапазона.

Можно заметить, что положительный эффект наблюдается на некоторых частотах. Несколько выделяется на их фоне частота в 8,9 ГГц, которая, как видно, оказывает наиболее выраженный, по сравнению с остальными частотами, положительный эффект. Полученные данные, следует заметить, несколько отличаются от ранее полученных в других месяцах. В общей степени облучение воды повлияло благотворно на всхожесть и интенсивность прорастания семян, однако воздействие, исходя из результатов, нельзя охарактеризовать однозначно. Из диаграмм видно, что присутствует достаточно выраженный позитивный эффект на большинстве частот, но некоторые частоты не показали такого рода воздействия на всхожесть и интенсивность прорастания семян. Так же замечен сильный скачок положительного эффекта в марте, что, вероятно, обусловлено биологическими свойствами злаковой культуры, которая подвергалась эксперименту. Это, вероятнее всего, обусловлено природно-биологическим циклом.

Проанализировав результаты эксперимента можно сделать соответствующие выводы, что облучённая вода дала выраженный эффект, нежели тот, что был замечен ранее. Интенсивность прорастания на большинстве частот заметно выше, отрицательное и угнетающее влияния выражены слабее.

Влияние ЭМИ СВЧ на биологические объекты на примере замачивания семян пшеницы в облученной воде определённо существует и имеет сложный характер, требующий более детального исследования. Особое внимание нужно уделить облучению воды, в которой замачиваются семена перед высадкой, так как именно эта часть экспериментов показывает стабильный положительный результат.

Устойчивые в статистическом смысле экспериментальные данные исследований по облучению миллиметровыми волнами различных биологических объектов позволят говорить о применении миллиметрового облучения биологических объектов как экологически чистой биотехнологии для увеличения выхода биомассы и ускорения прорастания.

СВЧ-воздействие на биообъекты является перспективной технологией. Применение ЭМИ возможно в различных областях жизнедеятельности человека: в медицине, сельском хозяйстве, ветеринарии, биотехнологических процессах. С экономической точки зрения, использование предпосевной обработки семян электромагнитными волнами низкой интенсивности является рентабельным. В ближайшем будущем эти приборы займут достойное место во многих областях хозяйственной деятельности.

Список литературы / References

1. Никулина, М.П. Некоторые эффекты воздействия СВЧ излучения на спектральные характеристики пшеницы / М.П. Никулина, Р.Н. Никулин // Молодой учёный: вызовы и перспективы : XXIV междунар. конф. / ООО «Интернаука». - Москва, 2016. - № 22 (24). - C. 211-215.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Nikulina M. P. Nekotorye effekty vozdejstvija SVCh izluchenija na spektral'nye harakteristiki pshenicy [Some microwave effects on spectral characteristics of wheat grains] / M.P. Nikulina, R.N. Nikulin // Molodoj uchjonyj: vyzovy i perspektivy : XXIV mezhdunar. konf. [Young scientist: challenges and prospects]/ OOO «Internauka». - Moskow, 2016. - № 22 (24). - P. 211-215. 2015. [in Russian]