Wpływ pola elektrycznego o częstotliwosci 50 Hz na kiełkowanie ziaren pszenicy odmiany ''Kasper”

A C T A U N I V E R S I T A T I S L O D Z I E N S I S FOLIA BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA 2 , 1983

Bruno N o so l, Marek Szu ba

WPŁYW POLA ELEKTRYCZNEGO O CZęSTOTLIWOSCI 50 Hz NA KIEŁKOWANIE ZIAREN PSZENICY ODMIANY ''KASPER'1

Badano wpływ p ó l e le k try c z n y c h o c z ę s t o t l i w o ś c i 50 Hz na k iełk o w a n ie i w z r ost z ia r e n p s z e n ic y odmiany "K a s p e r ". Omówiono w y tw arzanie i pom iary p ó l e le k try c z n y c h w bad a -n ia c h b io lo g ic z -n y c h . P rz ed staw io n o n ie k tó r e w yniki badań d ośw ia d c z a ln y c h nad wpływem p ó l e le k t ry c z n y c h na w z ro st z i a -ren p s z e n ic y .

Wstęp

W zrost l i c z b y u rz ą d z eń e le k tro e n e rg e ty c z n y c h w ysokiego n a p ię -c i a o ra z te n d e n -c ja do -c i ą g ł e g o p o d n o sz e n ia n a p ię ć rob o-czy -ch ty -ch u rz ą d z e ń pow odują w z ro st z a g ro ż e n ia organizmów żywych p ola m i e - lektrom a g n e ty c z n y m i, generowanymi w o to c z e n iu ty ch u rz ą d z e ń . Za-g ro ż e n ie t o d oty c zy orZa-ganizmów r o ś lin n y c h , z w ie rz ęc y c h , a ta k ż e l u d z i . Z agad nien iem wpływu p ó l elek tro m ag n ety c zn y ch o c z ę s t o t l i -w o śc iac h 5 0 -6 0 Hz na org anizm y ży-we zajmo-wano s i ę ju ż -w c z e śn ie j [ 3 , 7 , 9 , 1 1 , 1 2 , 1 3 , 1 6 ] . Wyniki d o ty c h c z a s przeprow adzonych badań n ie s ą jed n ak je d n o z n a cz n e , a n ie k i e d y nawet sp rz e c z n e [ 1 , 2 , 4 , 5 , 8 , 1 4 ] , W zw iązku z tym p o s t u l u je s i ę k o n ie c z n o ść p ro -w adzen ia d a lsz y c h b ad ań na organ izm ach ży-wych, z m ie rz a ją c y c h do o trz ym an ia je d n o z n a c z n e j odpow iedzi na p y t a n i e d o ty c z ą c e wpływu p ó l ele ktro m ag n ety c z n y c h na t e org an izm y. N ależy z a z n a c z y ć , że zdaniem autorów ro z b ie ż n o ść otrzymywanych wyników j e s t spowodo-wana n iejed nozn aczn ym o k re śle n ie m warunków polowych eksperym entu.

b a d a n ia wpływu p ó l e le k try c z n y c h o c z ę s t o t l i w o ś c i 50 Hz na r o ś -l i n y o ra z in n e organizm y żywe (d r o b n o u s t r o je , s s a k i n i ż s z e i wyż-s z e ) . W b a d a n iac h ty c h zwrócono s z c z e g ó ln ą uwagę na d ok ła d n ą i - d e n t y f i k a c ję stosow anych warunków polow ych, co u m o żliw ia w ierne od tw orzen ie eksperym en tu, ja k t e ż p oz w ala na porównywanie u z y s-kiwanych wyników b ada ń.

Celem przep row ad zon ych badań b y ło o k r e ś le n ie wpływu p o l a e- le k tr y c z n e g o o c z ę s t o t l i w o ś c i 50 Hz na z d o ln o ś ć k ie łk o w a n ia i w z rostu z ia r e n p sz e n ic y odmiany "K a s p e r ".

M a t e r ia ł badawczy

W b a d a n ia c h u ż y to sprow adzonych z C e n t r a l i N a sie n n e j z i a r e n p sz e n ic y j a r e j odmiany "K a sp e r " o c z y s t o ś c i - 9 9 ,8 , s i l e k i e ł -kowania - 96 i w ilg o t n o ś c i - 1 5 ,5 .

Metodyka badań

P o le e le k tr y c z n e o żądanym n a tę ż e n iu i je d n o ro d n o ś c i u z y sk i-wano w o b s z a r z e m ięd zyelektrodow ym k o n d e n sa to ra p o w ie trz n e g o , k tó r e g o e le k tro d a m i b y ły o k r ą g łe p ł y ty s ta lo w e o ś r e d n ic y 0 ,4 m k a ż d a . W c e lu z ap e w n ie n ia odp ow ied nieg o ro z k ła d u p o l a kra w ęd z ie e le k t r o d z o s t a ły z a o k rą g lo n e . Żądaną w a rto ść n a t ę ż e n ia p o l a e le k -tr y c z n eg o E uzyskiw ano p r z e z zm ianę p o t e n c ja łu p rz y ło ż o n eg o do g ó rn e j e le k t r o d y , p o d c z a s gdy e le k tr o d a d o ln a b y ła u z iem io n a. P onad to, aby um o żliw ić p row ad z en ie badań na o b ie k ta c h o różnych w ym iarach, e l e k tr o d ę g órn ą można b y ło p o d n o sić do w y soko śc i H - 2 0 cm nad nieruch om ą e le k t r o d ą d o ln ą . W zastosow an ym u k ła d z ie ja k o ź r ó d ła n a p i ę c i a przem ien nego o c z ę s t o t l i w o ś c i 50 Hz u ż y to t r a n -s fo r m a to ra w y-sokiego n a p i ę c i a o n a p ię c iu górnym regulowanym p ły n n ie od 0 do 30 kV. P o z w o liło to na u z y sk iw an ie p ó l e le k t r y c z -nych o n a tę ż e n iu do 100 kV/m.

Sym etryczny u k ła d e l e k tr o d u p r o ś c i ł problem y pom iarow e. W c e -l u ś c i s ł e g o o k r e ś -le n i a warunków po-lowych przep row ad zon o p om iar n a tę ż e n ia p o l a w dwóch w zajem nie p r o s to p a d ły c h o s i a c h x i y ( r y s . 1 ) .

Pomiaru n a t ę ż e n ia p o l a dokonano na d o ln e j e l e k t r o d z ie u kład u p rz e z u m ie sz c z e n ie sondy p ojem n ościow ej w wybranych p un ktach po-miarowych p r z e s t r z e n i m ię d z y e le k tro d o w e j. M u ltim etr cyfrow y V 5 3 3 , p o łą c z o n y z son d ą przewodem ekranowanym, w skazywał w artość spadku n a p i ę c ia na s o n d z ie . Poniew aż sp ad ek n a p i ę c ia na s o n d z ie j e s t p ro p o r c jo n a ln y do n a t ę ż e n ia p o l a e le k tr y c z n e g o z g o d n ie z z a -l e ż n o ś c i ą :

Ug - sp ad ek n a p i ę c ia na s o n d z ie , C - p ojem n ość e le k tr y c z n a sond y,

s 2

EQ - p r z e n ik a ln o ś ć e le k t ry c z n a p o w ie tr z a ( 8 ,8 5 * 1 0 F/m ), A - p o w ie rz c h n ia e le k t r o d y ,

E n a t ę ż e n ie p o la e le k t ry c z n e g o w o b sz a r z e m ię d z y ele k tro d o -wym.

Tak w ięc po u w z g lę d n ien iu w sp ółc zy n n ika p r o p o r c jo n a l n o ś c i

mo-(

)

R y s. 1 . R oz m iesz c z en ie s z a le k P e t r ie g o na d o ln e j e le k t r o d z ie D i s t r i b u t i o n o f P e t r i d i s h e s a t th e bottom e l e c tr o d e

żna uw aż ać, że od c z y t odbywał s i ę w w a r t o ś c ia c h n a t ę ż e n ia p o l a (kV /m ).

Pomiary ro z k ła d u n a tę ż e n ia p o l a przeprow ad zono d la różnych o d l e g ł o ś c i e le k t r o d H o r a z różn ych w a r to ś c i p rz y ło ż o n e g o n a p ię -c i a . Przykładow o ro z k ła d n a tę ż e n ia p o l a w o s i a -c h x i y d l a w arto-ś c i H = 8 cm i U = 3 ,2 5 kV (w a r t o ś c i z a sto so w a n e w d o św iad cz e -n iu 3 ) p rz ed sta w io -n o -na r y s . 2 i 3 .

R ys. 2 . R ozkład p o l a e le k try c z n e g o w o s i x z astoso w a n e g o u kła d u badawczego

E l e c t r i c f i e l d d i s t r i b u t i o n a lo n g th e x - a x i s o f th e e x p e rim e n ta l sy stem a p p lie d

PacnpeflejieHHe aj ieK T p m iec K o ro

nona

Odkażone i namoczone z ia r n a p s z e n ic y odmiany "K a s p e r " , u ło ż o -ne na s z a lk a c h P e tr i e g o , um iesz cz on o na d o l n e j e l e k t r o d z ie w sp o-sób pokaz any na r y s . 1 . U łożone w te n sp o só b s z a l k i p r z y k ry to o- s ło n ą z a c ie m n i a ją c ą , zbudowaną z m a te r ia łu d ie l e k t r y c z n e g o , n ie z m ie n ia ją c e g o p ie rw otn eg o ro z k ła d u p o l a . E k sp o z y c ja z i a r e n tr w a ła 72 h , p rz y utrzym ywaniu s t a ły c h warunków zew nętrz ny ch .

Po u p ły w ie 72 h i w y ję c iu m a t e r ia łu badaw czego m ierzono za pomocą s k a l i m ilim etro w ej wysokość wykiełkow anego k o l e o p t i l e . W każdym z przeprow adzonych dośw iad czeń wyniki porównywano z wyni-kami otrzymanymi d l a gru py k o n tr o ln e j, k t ó r a k i e łk o w a ła w ta k i c h

samych warunkach, ja k z i a r n a eksponow ane, l e c z b ez o b e c n o ś c i zew-n ę trz zew-n eg o p o l a .

R ys. 3 . R ozkład p o la e le k t ry c z n e g o w o s i y z a sto sow a n eg o u kład u b a d a w c z e g o E l e c t r i c f i e l d d i s t r i b u t i o n a lo n g th e y - a x i s o f th e e x p er im e n ta l sy stem a p p li e d P a c n p e n e j i e H H e O f l e K T p m i e c K o r o n o j i a n o o c h y o i t h t h o K o h c t c m h Wykonano 4 d o św ia d c z e n ia p rz y o d l e g ł o ś c i e le k t r o d H = 8 cm, s t o s u j ą c n a p i ę c i a o w a r to ś c ia c h : d o św ia d c z e n ie 1 : U - 0 ,4 kV, Efflax = 5 kV/m, 2 : U = 0 ,8 kV, EmQV = 10 kV/m, _max 3 : U = 1 ,6 kV, Emax = 20 kV/m, 4 : U = 3 ,2 5 kV, Emax = 40 kV/m, g d z ie ^max o zn a cz a w a rto ść n a tę ż e n ia p o l a e le k t ry c z n e g o w ś r o -dku d o l n e j e le k tr o d y . Każde d o św ia d c z en ie p ow tarz ano tr z y k r o t n ie .(3 x 50 k ie łkó w w s z a l c e ) .

Wyniki opracowano s t a t y s t y c z n i e , s t o s u j ą c metodę tzw . ś r e d -n ie g o b łę d u ( s ) . s = (Xj^ - x ) ‘

n

x - ś r e d n i a a ry tm ety c z n a w sz y s tk ic h pom iarów, n - l i c z b a pom iarów.

Wyniki badań

B ad an ie wpływu p o l a e le k tr y c z n e g o na k ie łk o w a n ie z i a r e n p s z e -n ic y wymaga z ap ew -n ie-n ia odpow ied-nich waru-nków s p r z y ja ją c y c h temu p ro c eso w i f iz jo l o g ic z n e m u . N ależy więc zapew nić od p ow ied nią w ilg o tn o ś ć , te m p era tu rę i n a t ę ż e n i e o ś w ie tl e n i a o r a z utrzymywać s t a -ł o ś ć ty c h param etrów p r z e z c z a s trw a n ia eksp erym en tu . B a d a n ia , ja k ju ż wspomniano, prow adzone b y ły p rz y p e łn e j w il g o t n o ś c i , w te m p e ra tu r z e 25°C i p rz y całkow ity m z a c ie m n ie n iu .

Na p o d s ta w ie otrzym anych wyników ( t a b . 1 ) s t w ie r d z ić n a le -ż y , -ż e p o l e e le k t ry c z n e o c z ę s t o t l i w o ś c i 50 Hz i n a tę -ż e n ia c h w p r z e d z i a l e 1 0 -4 0 kV/m o p ó ź n ia k iełko w a n ie i hamuje w z ro st k o le o - p t i l i p s z e n ic y odmiany "K a sp e r " w porów naniu do p ró b k i k o n tr o l -n e j . Ciekawe w yd aje s i ę być porów nanie p ó l o róż nych n

a-Wpływ p o l a e le k t ry c z n e g o o c z ę s t o t l i w o ś c i 50 Hz E f f e c t o f e l e c t r i c f i e l d , freq u e n c y 50 Hz, BflHHHHe 3JieKTpnMecKoro nojifl o ^acTOTe 50 ru

Dośw iad -c z e n ie S z a l k i P e t r i ego I I I n a tę ż e n ie p o l a E [kV/m] d łu g o ś ć 1 5 2 ,4 1 + 0 ,1 8 2 ,4 1 + 0 ,2 0 2 10 1 ,6 0 + 0 ,1 9 2 ,5 0 + 0 ,2 0 3 20 1 ,8 0 + 0 ,2 2 2 ,2 0 + 0 ,1 4 4 40 2 ,2 1 + 0 ,1 5 2 ,0 3 + 0 ,1 4

tę ż e n ia c h na k ie łk o w a n ie badanych z i a r e n . P o le e le k t ry c z n e o na-tę ż e n iu 10 kV/m (d o św ia d c z e n ie 2 ) powoduje zn ac zne o p ó ź n ien ie k ie łk o w a n ia i zahamowanie w zrostu k o l e o p t i l e p sz e n ic y u m iesz cz o-n e j w s z a l c e I . N a to m ia st n a s io n a na p o z o st a ły c h s z a lk a c h k i e ł -k u ją rów nie d ob rze ja -k -k o n tr o ln e , co św ia d c z y ło b y , że progowa w a rto ść o d d z ia ły w a n ia wynosi ok. 10 kV/m.

Negatywny wpływ p o l a e le k tr y c z n e g o o n a tę ż e n iu 40 kV/m (d o-ś w ia d c z e n ie 4 ) w sto su n k u do z i a r e n u m iesz czonych na s z a l c e I p raw ie z u p e łn ie z a n i k a . N a to m ia st n a si o n a na s z a lk a c h położon ych w o b sz a ra c h , g d z ie E < 40 kV/m, w ykazują z nac zn e o p ó ź n ie n ie w k iełk ow a n iu w sto su n k u do grupy k o n tr o l n e j. R óż nic a t a spowodo-wana j e s t p raw dopod obnie rozkładem p o l a , k tó re g o g r a d i e n t sp ad a p rz y z b l iż a n iu s i ę do kraw ęd zi e l e k t r o d ( r y s . 2 i 3 ) .

W c e lu p o tw ie rd z e n ia te g o p r z y p u sz c z e n ia wykonano d ośw iad -c z e n ie , w którym probów ki z ziarnem przezna-czonym do k ie łk o w a n ia u sta w io n o w zdłuż o s i x i y . Użyto p rz y tym n a p i ę c ia U = 3 ,2 5 kV, d a ją c e w środ ku e l e k t r o d n a tę ż e n ie p o l a Emax = 40 kV/m, Otrzyma-ne w yniki p rz e d sta w io n o na r y s . 4 i 5 .

T a b e l a 1

na k ie łk o w a n ia z i a r e n p s z e n ic y odmiany "K a sp e r" on wheat ( v a r i e t y "K a sp e r ") c o m g erm in a tio n Ha npopaciaHHe 3epH nmeHHuu (nopo^hi "K acn ep ")

I I I IV V K o n tro la E = 0 kV/m k o l e o p t i l e [cm ] 2 ,4 4 + 0 ,2 0 2 ,4 2 + 0 ,1 9 2 ,4 5 + 0 ,1 9 2 ,4 5 + 0 ,2 0 2 ,4 2 + 0 ,2 0 2 ,4 7 + 0 ,1 9 2 ,4 3 + 0 ,2 0 2 ,3 8 + 0 ,2 0 • 2 ,4 0 + 0 ,1 6 2 ,5 0 + 0 ,1 9 2 ,5 2 + 0 ,1 5 2 ,4 0 + 0 ,1 5 . 2 ,0 7 + 0 ,1 4 2 ,1 1 + 0 ,1 1 2 ,0 9 + 0 ,1 8 2 ,5 2 + 0 ,1 6

Otrzymane w yniki s ą zg od ne z wynikami u ję ty m i w t a b . 1 . D la probów ki u sytu ow an ej w śro d k u e le k tr o d y negatywny wpływ p o l a j e s t m n iejsz y n iż d l a z ia r e n w probówkach u m iejscow ion y ch p rz y k r a -w ęd ziac h .

R y s. 4 . Z a le ż n o ść d łu g o ś c i k o l e o p t i l e . od u m ie js c o w ie n ia z ia r e n w p r z e s t r z e n i między e le k tro d o w e j w o s i x * (Eraax = 40 kV/m) Dependence o f th e c o l e o p t i l e le n g th on th e l o c a t i o n o f c o r n s i n

th e i n t e r e l e c t r o d e sp a c e a lo n g th e x ^ a x i s (Emax » 40 kV/m) 3 a B H CHMOCT b jy iH H H K O J i e O I I T H J i a 0 T p a C n O J I O * e H H H 3 e p H b M e a c s y o J i e K p o ^ H O M npooTpaHCTBe no o c h x + ( E M aK C = 4 0 k b / m )

U zyskane w yniki p o z w a la ją s ą d z i ć , że o d d z ia ły w a n ie p o l a e le k -try c z n e g o na n ie k t ó r e p ro c e s y f i z j o l o g i c z n e r o ś l i n j e s t n ie w ą t-p liw e . O d d z iaływ an ie to ma c h a r a k te r n ie li n io w y , co o z n a c z a , że

f u n k c ja A l = f (A E ) ( 3 ) g d z ie : A l - p r z y r o s t d łu g o ś c i k o l e o p t i l e , AE - p r z y r o s t n a t ę ż e n ia p o l a , n i e p r z e b i e g a lin io w o .

Z p rzeprow ad zony ch d ośw ia d czeń w ynika, ż e progowa w a rtość n a tę ż e n i a p o l a , pow yżej k t ó r e j obserwujemy ju ż pewne e f e k ty , wy-n o s i ok. 10 kV/m. I n t e r p r e t u ją c otrzym an e r e z u l t a t y n a le ż y zwróc i ć uwagę na f a k t , ż e o d d z ia ły w a n ie p o la m ag netyzwróczn ego na r o ś l i -ny w ykazuje podob-ny, n ie lin io w y c h a r a k t e r [ 6 , 1 0 , 1 5 ] .

R y s. 5 . Z a le ż n o ść d łu g o ś c i k o l e o p t i l e od u m ie jsc o w ien ia z ia r e n w p r z e s t r z e n i m ięd z y elek tro d ow ej w o s i y + CEmax 55 40 kV/m) Dependence o f th e c o l e o p t i l e le n g th on th e l o c a t i o n o f c o rn s in

th e i n t e r e l e c t r o d e s p a c e a lo n g th e y + a x i s (Em a* =» 40 kV/m) 3aBHCHM0CTb flJIHHbl KOJieOIITHJia OT pacnojioxeHHH 3epH

b Me*fly3JieKipoaHOM npocTpancTBe no ocn y + ( E , „ „ . 40 k b/m) HdKC

R easu m ując, s t w i e r d z ić n a le ż y , że wpływ p o la e le k t ry c z n e g o o c z ę s t o t l i w o ś c i 50 Hz na k ie łk o w a n ie z i a r e n p sz e n ic y odmiany "K a s-p e r " , s-p rz y w a rt o ś c ia c h p o l a pow yżej 10 kV/m, j e s t n ie w ątp liw y . Wydaje s i ę celow e p rz ep ro w a d ze n ie d a lsz y c h badań w t e j d z i e d z i -n ie celem w y ja ś-n ie -n ia mecha-nizmów te g o o d d z ia ły w a -n ia .

LITERATURA

[ 1 ] A t o i a n G. E ., IEEE T ra n s , on Pwr. App. and S y s t . , V ol. PAS-97, 1 , J a n ./ F e b . (1 9 7 8 ).

[ 2 ] B r i d g e s J . E . , IEEE T r a n s , on Pwr. App. and S y s t . , V o l. PA S-97, 1 , J a n ./ F e b . (1 9 7 8 ). [ 3 ] H a u f R ., R. G. E . , n r s p e c . (1 9 7 6 ). [ 4 ] K o u v e n h o v e n W. B . , e t a l . , IEEE T ra n s , on Pwr. App. and S y s t . , V o l. PA S-86, 4 , A p r il (1 9 6 7 ). [ 5 ] K o r o b k o v a V. P. , M o r o z o v Y. A. , S t o- l a r o v M. D. , Y a k u b o v Y. A ., CIGRE R ep o rt No 2 3 -0 6 (1 9 7 2 ). [ 6 ] K r y l o v A. W., B u l l . Akad. Nauk SSSR , S e r . B i o l . (1 9 6 1 ).

[ 7 ] L u d w i g H. W., B u l l . SEV/VSE 6 8 , 17 Sep tem b er (19 77 ). [ 8 ] M a r i n o A. A ., B e c k e r R. 0 . , U 1 r i c h B.,

Sep aratu m EXPERIENTIA 3 2, 565 (1 9 7 6 ).

[ 9 ] M a r i n o A. A ., B e c k e r R. 0 . , Med. R e s. E n g ., V ol. 1 2 , 5 (1 9 7 7 ). [1 0 ] M a r k o v M. S . , In f lu e n c e o f c o n s ta n t m a g n etic f i e l d on w a te r and b i o l o g i c a l sy ste m s , S o f i a (1 9 7 8 ). [1 1 ] M u r r L. E ., N a tu re , V ol. 2 0 0 , November (1 9 6 3 ). [1 2 ] M u r r L . E ., N a tu re , V o l. 2 0 7 , Septem b er (1 9 6 5 ). [1 3 ] M u r r L. E . , N a tu re , V ol. 2 0 6 , May (1 9 6 5 ). [ 14] R i v i e r e J . , R. G. E . , n r s p e c . (1 9 7 6 ). [1 5 ] S s a v o s - t i n P. W., P la n ta 12 (1 9 3 0 ). [1 6 ] S t i m m e r H ., OZE, J g 3 0 , (1 9 7 7 ). I n s t y t u t E n e r g o e le k tr y k i P o l ite c h n ik a W rocławska

Bruno N o so l, Marek Szu ba

THE INFLUENCE OF THE ELECTRIC FIELD OF FREQUENCY 50 Hz ON GERMINATE WHEAT CORN ( v a r i e t y - "K a sp e r ")

The in f l u e n c e o f th e e l e c t r i c f i e l d s o f freq u en cy 50 Hz on g e rm in a te and growth wheat c o m "K a sp e r" were p r e s e n te d .

M ethods o f g e n e r a t io n and measurem ent e l e c t r i c f i e l d s in b io -l o g i c a -l i n v e s t i g a t i o n s were d e s c r i b e d .

Some r e s u l t s o f e x p e rim e n ta l stu d y c o n c e rn in g th e in fl u e n c e o f e l e c t r i c f i e l d s on grow th wheat c o m was p r e s e n te d .

EpyHO Hocoab, Mapsic IIIy6a

BJIHflHHE SJIEKTPHHECKOrO IIOJIH 0 HACTOTE 50 ru HA riPOPACTAHHE :iEPH IMIEHHUŁI (ilOPOflll "KACriEP")

H o cjie n o B a jia BJiHHHHe s ji e K T p H q e c K H x n o ji e f t o wacTOTe 5 0 ru Ha npopacTamie u poor 3epH nmeHHuu "K a c n ep ". UpejjcTaBHjiH MeTOflhi o(5 pa - 3 OBaHHH H H3MepeHHH 3JieKTpH«łeCKHX nO JieŚ ł B 6H0JI0rH'ieCKHX H C C J ie jO B a - HHflX. OOcy^HJIH HBKOTOphie pe3yJIbTaTU KacaiOmHeCH BJIHHHHH 3JI©KTpHUeC—