Темная сторона света. Световое загрязнение. Детский проект

Муниципальное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №4 г. Ростова Ярославской области

Муниципальный этап

Всероссийской олимпиады школьников по экологии

Проект

«Тёмная сторона света.

Световое загрязнение»

Автор: Грязнова София Антоновна,

обучающаяся 11Б класса

Руководитель: Топунова Елена Николаевна,

учитель биологии

г. Ростов

2021 год

Содержание: стр.

1.Введение:

В настоящее время всё чаще в обществе поднимаются вопросы, связанные с проблемами экологии. Научно-технический прогресс и усиление антропогенного давления на природную среду неизбежно приводят к обострению экологической ситуации, истощаются запасы природных ресурсов, загрязняется природная среда, утрачивается естественная связь между человеком и природой, ухудшается физическое и нравственное здоровье людей. Всё это не может оставить равнодушными всех благоразумных граждан.

Я стараюсь следить за новой информацией об экологической ситуации в мире, поддерживаю нововведения для решения актуальных экологических проблем. Изучая литературу на эту тему, я нашла небольшую статью о негативном влиянии искусственного освещения на окружающую среду, которая сильно заинтересовала меня. Влияние освещенности на жизнедеятельность организмов кажется очевидным и не столь загадочным, однако это не мешает делать ученым все новые открытия в этой области. Я начала глубже изучать эту тему, и решила, что готова поделиться полученными знаниями в данном проекте.

Тема проекта: «Темная сторона света. Световое загрязнение»

Актуальность проекта: Вы видели млечный путь наяву? Ещё полтора-два века назад этот вопрос вызвал бы только удивление, но сейчас треть человечества лишила возможности увидеть знаменитую звёздную россыпь. Млечный путь скрыт от нас пеленой электрического света. Впрочем, пропавшие звёзды - это наименьшая из проблем, которые создаёт уличный фонарь.

Световое загрязнение – это одна из экологических проблем современности. Ночное освещение представляет собой практически неотъемлемую часть современного общества, но его члены мало осведомлены о негативном влиянии искусственного света, поэтому в больших городах используется архитектурная подсветка домов, рекламные щиты и витрины, яркое освещение улиц.

Цель проекта: Доказать, что искусственное освещение негативно сказывается на физическом и психическом состоянии человека.

Задачи проекта:

• изучить литературу по теме проекта

• провести опрос «Влияние искусственного освещения на сон и самочувствие»

• провести исследование уровня освещённости в квартире и школьных кабинетах

2. Обзор информационных ресурсов

2.1 Световое загрязнение

С развитием цивилизации, а особенно с развитием электричества влияние искусственного освещения на людей увеличивается Если в первые годы интенсивность искусственного света была весьма незначительна, то в последние годы приходится уже говорить о световом загрязнении окружающей среды, влияющем на устоявшуюся экосистему и имеющем многочисленные последствия.

Чем крупнее населённый пункт, тем больше он освещается электричеством. Вдоль дорог стоят фонари. Вывески соблазнительно мигают разноцветными огнями. Проезжающие автомобили освещают путь яркими фарами. Блага цивилизации привычны и, безусловно, приятны, а если свет вдруг пропадёт, начнётся настоящая паника. Люди ослеплены электричеством и с трудом могут разглядеть разнообразие звёзд у себя над головой. Более того, есть целые поколения, которые никогда их не видели.

Почему так происходит? В городе, или в другом месте, где много электрических ламп, волны света распространяются во все стороны, в том числе и вверх. Частички пыли (аэрозоли) и промышленного дыма (такой же неотъемлемый атрибут крупного города) отражают и рассеивают этот свет, образуя над городом «световой купол», который может достигнуть высоты 60 км.

Мы по большей части совсем не сдерживаем распространение ночного света, даже наоборот — стараемся не оставить ни единого тёмного клочка на земле. Масштабы светового загрязнения окружающей среды уже таковы, что не учитывать его больше нельзя. На данный момент больше одной десятой части суши не знает ночи как таковой, потому что каждый вечер солнечный свет сменяется не менее ярким искусственным. Если прибавить к этому влияние светового купола, то площадь постоянно освещённых территорий нашей планеты увеличивается до 25 %. К тому же с 2017 года объёмы наружного освещения растут на 2 % ежегодно [1].

2.2 Последствия светового загрязнения

Как уверяют специалисты, из-за световых куполов над
городами две трети жителей Земли никогда не видели настоящего тёмного неба (в Европе и в США таких жителей ещё больше). Каждый пятый землянин не может наблюдать Млечный путь. В целом световые куполa создaют большую проблему для астрономических наблюдений (фоновые засветки неба приводят к увеличению шумов в регистрирующей аппаратуре телескопов). Так, сплошная жилищная и общественно-деловая застройка территорий вокруг обсерватории, строительство нового терминала аэропорта «Пулково» существенно затруднили работу Главнoй (Пулковской) астрономической обсерватории Российской академии наук, расположенной всего в 19 км к югу от центра Санкт-Петербурга [5].

Другим последствием чрезмерного использования искусственного света является перерасход энергии. Считается, что только 40 % света от обычных уличных светильников oсвещает то, что они должны освещать, 10 % представляет собой излишне яркий свет, а 50 % — не просто бесполезное, но и вредное световое загрязнение. Образовавшаяся в 1998 г. в США некоммерческая организация «Международная ассоциация тёмного неба» (International Dark-Sky Association, IDA) утверждает, что на ночное освещение по всему миру ежегодно тратится свыше 1,5 млрд долларов США, а также вырабатывается более чем 12 млн т диоксида углерода, что усиливает так называемый «парниковый эффект» (оставим за скобками сейчас дискуссию о самом факте так называемого «глобального потепления», связанного с увеличением концентрации парниковых газов). Это последствие светового загрязнения окружающей среды уже более серьёзное, но и оно далеко не самое главное. Наиболее важным всё-таки стоит считать влияние светового загрязнения именно на биосферу. Световое загрязнение отрицательно влияет на растительный мир. Так деревья, находящиеся рядом с искусственными источниками освещения, не чувствуют приближения зимы по сокращению продолжительности светового дня оказываются
физиологически не готовыми к холодам и могут вымерзнуть. Увеличение периода фотосинтеза, вызванного применением искусственного света, ведёт к неестественному росту растений и смещению фазы цветения. Организм человека и большинства животных исторически сформировался под воздействием циркадного ритма с активной дневной фазой и фазой отдыха ночью. Свет синхронизирует повторяемость этого биоритма. Вся жизнедеятельность животных периодична. Внешними факторами, регулирующими ритмы, являются суточные и годовые колебания интенсивности света, температуры, уровня шумов и др. Периодичность освещения, соотношения длительности дня и ночи являются важными синхронизаторами суточных и годовых ритмов жизнедеятельности организмов. Световые сигналы регулируют внутренние часы независимо от фоторецепторов. Рецепторы света при фотопериодической регуляции существенно отличаются у разных животных. Так, у птиц - это средняя часть мозга. У рыб, амфибий, рептилий - эпифиз. У млекопитающих — в глазах. Г. Ван Ден Бельд утверждает, что действие видимого света зависит от уровня освещённости, спектральной чувствительности, продолжительности и времени суток [8]. Уровень освещённости порядка 1000-2000лк на глаз в течение 3 ч может привести к фазовому сдвигу от 2 до 4 часов в зависимости от времени суток (минимальное требование к освещённости супермаркета — 50лк, а освещенность при студийной фотосъёмке может достигать 10000лк и более).

2.3 Влияние светового загрязнения на животных

Искусственный свет в ночное время полностью меняет среду обитания всех ночных существ и ведёт к гибели птиц, земноводных, насекомых и млекопитaющих, ведущих ночной образ жизни. Распространённые источники белого света с преобладанием в спектре голубого цвета мешают ориентации многих видов насекомых, а также сбивают с пути перелётных птиц. Известно, что бабочки и многие насекомые летят к источникам света (тончайшее восприятие света насекомыми делает их зависимыми даже от фазы Луны). Если они и не гибнут при столкновении с искусственным источником света, они всё равно расходуют энергию в бессмысленном полёте. Согласно наблюдениям, каждый уличный светильник ежесуточно является причиной гибели 150 насекомых. С учётом числа светильников в одной только Гермaнии каждую ночь от них погибает более миллиарда насекомых. При этом не учтены многие другие источники света (такие как освещение жилых домов, промышленных комплексов, светящаяся реклама). Австрийские учёные посчитали, что одна световая реклама средних размеров за год убивает 350 тыс. насекомых [9]. Кроме того, многие виды, дезориентированные ночным освещением, не способны вести себя адекватно добывать пищу и воспроизводиться, что тоже сокращает их численность, следовательно, и численность тех, кто ими питается, параллельно нарушая ритмы и объёмы опыления. Даже малейший перекос в экосистеме ведёт к колебанию всей цепочки: порванное звено нарушает целостность всей системы. Даже если насекомые не гибнут, притягиваясь к источнику света, они расходуют свою энергию в бессмысленном полёте, теряя время и силы для продолжения потомства.

Вторая группа существ, которые оказались в опасности из-за светового загрязнения: жабы, лягушки и морские черепахи. Взрослая черепаха откладывает яйца раз в 2 года. Она плывёт вдоль побережья, разыскивая безопaсный пляж. Безопасный для черепах — это значит тёмный. Черепаха выходит на тёмный берег, вырывает ямку и кладёт туда яйца. Если она такого берега не находит, она выбрасывает все яйца в воду. Маленькие морские черепашки, которые всё-таки вылупляются в песке на берегу, в обычных условиях ползут ночью в воду, ориентируясь по отражённому водой свету Луны и звёзд ночью берег темнее воды. Теперь очень часто черепашки ползут в сторону более светлого берега и освещённых автострад, т.е. в противоположном от воды направлении и гибнут от колёс автомобилей, обезвоживания или голода. Небезразличные люди даже организовались в службу Sea Turtle Oversight Protection, помогающую черепашкам.

Лягушки в большинстве своём являются существами, ведущими ночной образ жизни именно ночью они охотятся, размножаются и питаются. Приблизительно 3500 разновидностей лягушек живут в земной, водной или древесной среде, и каждая особь обладает разнообразием способов визуальной адаптации к этим видам среды обитания. Увеличение распрострaнённости ночных источников освещения влечёт за собой как положительные последствия для лягушек, так и отрицательные. Около источников света много насекомых, которыми лягушки питаются. Но с другой стороны, свет привлекает в поисках пищи и тех, кто питается самими лягушками, ведь они становятся видны в ночи. Некоторые разновидности жаб, которые могут размножаться только в кромешной тьме, перестают это делать совсем.

Вредит световое загрязнение и млекопитающим, ведущим ночной образ жизни. На границе американского штата Техас с Мексикой установлены прожекторы, освещающие приграничную зону. Яркий свет прожекторов, установленных на протяжении всей границы, сделал практически непригодной среду обитания оцелотов — маленьких ночных хищников. Особи, ведущие ночной образ жизни, вынуждены, скрываясь от искусственного ночного освещения, нарушать свой естественный природный ритм.

В швейцарских Альпах стала искусственно освещаться долина Bagnes. И одна из популяций летучих мышей почти исчезла в этой местности. До иллюминации там доминировала Mehelys Horseshoe Bat, а освещение просто уничтожило их, и остались только нетопыри.

В «зоне повышенного риска» оказались ночные саламандры, некоторые виды рыб (например, лосось, сельдь, пескарь и многие другие). Излишнее освещение водоёмов приводит к цветению воды развитию фитопланктона. Как следствие запаса кислорода и омертвение водоёмов.

Ещё одна группа существ, гибнущих от света чаще других, ориентации перелётных птиц до конца не изучен. Вероятно, он включает в себя целый комплекс ориентиров и магнитное поле Земли, и природные ориентиры, и созвездия. Теперь же световые купола мегаполисов сбивают систему птичьей навигации. Стаи резко меняют курс и направляются к светящимся высотным зданиям, башням, маякам и ярко освещённым судам. Орнитологи считают, что ослеплённые птицы перестают замечать препятствия на своём пути и на скорости 75—120 км/ч врезaются в препятствия. Ежегодно только в США гибнет около 4 млн мигрирующих птиц при столкновении с освещёнными телевизионными и радиовышками. 7 октября 1954 г. около 50 тыс. птиц, привлечённых светом маяка на американской военно-воздушной базе, погибли, разбившись о землю. В 1981 г. более 10 тыс. птиц врезались в освещённую прожекторами дымовую трубу электростанции на озере Онтарио. Осенью 1996 г. в Марбурге (Германия) световая реклама ночной дискотеки привела к тому, что сбитая с курса стая летящих на юг журавлей несколько часов кружила вокруг неё, а потом, обессиленная, опустилась на город, жители которого потом находили сотни мёртвых или покалеченных птиц. Лишь один чикагский небоскрёб Willis Tower (бывший Sears Tower) высотой 443,2 м (110 этажей), ежегодно уносит жизни около 1500 мигрирующих птиц.

Городские птицы также страдают от искусственного освещения. В 2010 г. в британском научном журнале Current Biology группой учёных из немецкого Института орнитологии им. Макса Планка (Max Planck Institute for Ornithology) были опубликованы результаты изучения влияния искусственного ночного освещения на утреннее «брачное» пение пяти видов лесных певчих птиц [10]. У четырёх из пяти видов самцы в условиях уличного освещения начинали петь значительно раньше, чем самцы в неосвещённых частях леса. Самки возле уличных фонарей отложили свои яйца в среднем на день раньше, а самцы рядом с фонарями были более успешными в привлечении самок, что хорошо для конкретных самцов, но совсем нехорошо для всего вида. «Раньше пение во время утренней зари говорило о качествах самцов, поскольку им приходилось меньше отдыхать, подвергаться опасности погибнуть в когтях хищника, — поясняется в комментарии к статье. Кроме того, самка спаривалась с несколькими партнёрами, что повышало уровень потомства. Теперь же связь между ранним пением и качествам самца утрачена, и это может привести к вырождению самцов».

2.4 Влияние светового загрязнения на человека и его организм

Последние исследования показали, что световое загрязнение может иметь самые серьёзные последствия и для здоровья человекa [12]. Этот факт указывает на необходимость учёта мощности излучения и спектра ламп при оценке условий освещения [14]. Рассмотрим воздействие искусственного освещения на здоровье человека подробнее.

Вредное действие синего света на сетчатку глаза было впервые доказано в многочисленных исследованиях на животных. Воздействуя на обезьян большими дозам синего света, исследователи Ronald S. Harwerth и H. Sperеlіng ещё в 1971 г. установили, что это приводит к продолжительной утрате спектральной чувствительности в синем диапазоне, возникающей из-за повреждений сетчатки. В 1980-е гг. эти результаты были подтверждены другими учёными, которые обнаружили, что воздействие синим светом приводит к образованию фотохимических повреждений сетчатки, в особенности, её пигментного эпителия и фоторецепторов. В 1988 г. в опытах на приматах Young установил взаимосвязь между спектральным составом излучения и риском возникновения повреждений сетчатки. Он подтвердил логичное предположение, что достигающие сетчатки различные компоненты спектра излучения опасны в разно степени, а риск порaжения экспоненциально возрастает с увеличением энергии фотонов. При воздействии на глаза светом диапазона от ближней ИК области до середины видимого спектра повреждающие эффекты были незначительными и слабо зависели от времени облучения. Но при достижении длины волны светового излучения 510 нм было обнаружено резкое увеличение повреждающего воздействия. Был сделан вывод, что при прочих равных условиях синий свет в 15 раз более опасен для сетчатки, чем все другие диапазоны видимого спектра вместе взятые. Эти данные были подтверждены другими экспериментальными исследованиями, в том числе исследованием Remé, в котором было показано, что при облучении глаз крыс зелёным светом не было обнаружено апоптоза или других вызванных светом повреждений, при этом наблюдалась массовая апоптическая гибель клеток после облучения синим светом. В исследованиях также было показано, что изменение тканей после длительного воздействия ярким светом было таким же, какое связывают с симптомами возрастной дегенерации макулы (ВДМ)

Для установления чёткой корреляции между действием синего света и ВДМ были проведены широкомасштабные эпидемиологические исследования. В 2004 г. в США были опубликованы первые результаты начавшегося ещё в 1987 г. исследования The Beaver Dam Study, в котором в течение 5-10 лет проводились наблюдения над 6 тыс. человек. Окончательно исследование завершилось в 2010 г. Результаты исследования показали, что у людей, которые летом подвергаются воздействию солнечного света более 2 ч в день, риск развития ВДМ в 2 раза выше, чем у тех, кто проводит летом на солнце менее 2 ч. При этом не было выявлено однозначной взаимосвязи между длительностью солнечного облучения и частотой обнаружения ВДМ. Был сделан вывод, что вредное действие солнечного света, проявляющееся в риске возникновения ВДМ, связано, скорее, с видимой, а не УФ составляющей солнечного света. Последующие исследования также не обнаружили взаимосвязи между ВДМ и УФ диапазоном, но была установлена взаимосвязь между ВДМ и воздействием на глаза синего света. В настоящее время повреждающее воздействие синего света на фоторецепторы и пигментный эпителий сетчатки доказано, Синий свет вызывает фотохимическую реакцию с выделением свободных радикалов, которые оказывают повреждающее воздействие на фоторецепторы — колбочки и палочки. Образующиеся вследствие фотохимической реакции продукты метаболизма не могут быть нормально утилизированы эпителием сетчатки, накапливаются и вызывают её дегенерацию. Меланин-пигмент, обуславливающий цвет глаз, защищает сетчатку и препятствует её повреждению. Люди светлой кожей и голубыми или светлоокрашенными глазами потенциально более подвержены развитию ВДМ, так как у них меньшая концентрация меланина. Голубые глаза пропускают во внутренние структуры в 100 раз больше света, чем глаза тёмной окраски. Интересно, что Голубые глаза некая «ошибка природы» - результат совсем недавней мутации (от 6 до 10 тыс. лет назад). Профессору Hans Eiberg из Department of Cellular and Molecular Medicine at the University of Copenhagen, начавшему исследование в 1996 г., удалось идентифицировать ген OCA2, который в указанный отрезок времени мутировал у одного человека. Таким образом, изначально природой не предполагалась высокая чувствительность глаза человека к синей области спектра. Но случайная мутация нарушила этот защитный механизм. Впрочем, есть ещё большая «зона риска» — дети. Дело в том, что чувствительность глаза человека к синей области спектра существенно снижается с возрастом. Для профилактики развития ВДМ рекомендуется применять очки с линзами, отрезающими синюю область видимого спектра.

На самочувствие человека, по некоторым исследованиям, оказывает влияние освещённость уже более 1000 лк (солнечные лучи в полдень на средних широтах создают освещённость порядка 100000 лк, 1000 лк — это освещённость на открытом месте в пасмурный день), причём и цветовой диапазон также имеет значение [3]. В 2002 г. David Berson обнаружил в сетчатке млекопитающих новый тип фоторецепторов, который отвечает за биологическое воздействие света. Чувствительность нового фоторецептора неодинакова к свету различных длин волн. В работе [12] показано, что оптическое излучение в диапазоне 430—470 нм оказывает прямое воздействие на образование в организме человека мелатонина. Хотя действие мелатонина в организме не вполне ясно, опыты на животных дают основания полагать, что он усиливает функции таких стимулирующих жизнедеятельность организма эндокринных желез, как гипофиз, надпочечники, половые железы и поджелудочная железа. Кроме того, мелатонин участвует в регуляции кровяного давления, функций пищеварительного тракта, работы клеток головного мозга. Этот важнейший гормон, исполняющий антиоксидантную и иммуномодуляторную функции, может вырабатываться только в темноте. У взрослого человека в норме за сутки синтезируется около 30 мкг мелатонина, его концентрация в сыворотке крови ночью в 30 раз больше, чем днём, причём пик активности приходится на 2 ч ночи, уже к 9 ч утра его содержание в крови падает до минимальных значений — у человека на ночные часы приходится 70 % суточной продукции мелатонина. Эксперименты на лабораторных животных показали, что при недостатке мелатонина, вызванном удалением рецепторов, животные начинали быстрее стареть: раньше начиналась менопауза, накапливались свободнорадикальные повреждения клеток, снижалась чувствительность к инсулину, развивались ожирение и рак. Исследования показали, что, возможно, новый фоторецептор, реагирующий на синий (голубой) свет, сигнализирует организму о наступлении дня или ночи, лета или зимы. Повышение и снижение показателей мелатонина регулируется количеством света, который захватывают наши глаза (сильнее всего выработка мелатонина подавляется светом с длиной волны 450-480 нм) и передают в шишковидную железу (эпифиз). Когда темнеет, выработка мелатонина в эпифизе увеличивается. Яркое освещение тормозит синтез мелатонина. Синий свет сдвигает в сторону дня стрелку биологических часов в среднем на три часа, а зелёный только на полтора, и эффект синего света держится дольше. Поэтому синий искусственный свет становится угрожающе опасным в ночное время [3]. Нарушение синтеза мелатонина как количественно, так и по ритму является пусковым механизмом, приводящим на начальных этапах к возникновению десинхроза, за которым следует возникновение органической патологии.

2.4.1 Влияние искусственного освещения на образование рака молочной железы у женщин. Методы предотвращения

Еще в 1964 г. немецкий ветеринарный врач Wolfgang Jöchlе установил, что мыши, содержавшиеся при круглосуточном освещении, гораздо чаще болели раком молочной железы и умирали от него, чем животные, находившиеся при обычном световом режиме. В СССР первое научное исследование о связи рака и постоянного освещения был проведено в 1966 г. в Институте экспериментальной патологии и терапии рака АМН СССР (Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина РАМН). В результате было обнаружено, что через 7 месяцев после начала воздействия постоянного освещения у 78-88 % самок крыс развились гиперпластические процессы в молочной железе и мастопатии. В 2005 г. на научной конференции «Световой режим, старение и рак» в г. Кондопога учёные из Петрозаводского государственного университета доложили о результатах исследований, связанных с изменением светового режима. При содержании в условиях постоянного освещения до 18 месяцев доживало чуть больше половины самок крыс, при этом у 30 % были обнаружены спонтанные опухоли. Среди животных, содержащихся при стандартном световом режиме, до 18 месяцев доживали почти 90 % самок крыс, а опухоли были выявлены только у 16 %. Таким образом, можно утверждать, что опыты с грызунами убедительно свидетельствуют об ингибирующем действии световой депривации на канцерогенез молочной железы.

В настоящее время в некоторых отраслях промышленности число работающих посменно людей довольно значительно. Общее количество рабочих, имеющих ночную работу или работу по сменам, достигает 20% в США и 15-20% от общего количества работающих в большинстве стран Европейского Экономического Сообщества. Очевидные проблемы со здоровьем среди сменных рабочих включают нарушения сна, желудочно-кишечные заболевания, увеличение случаев сердечно-сосудистых заболеваний, нарушение метаболизма и толерантности к липидам и, возможно, увеличение случаев развития диабета.

Сообщают о гораздо большем количестве смертей от злокачественных новообразований у сменных рабочих, которые работали на производстве не менее 10 лет, по сравнению с рабочими, занятыми только в дневные смены.

В Дании в большом контролируемом рандомизированном исследовании (около 7000 обследуемых в каждой группе) было показано, что занятие вечерней работой достоверно увеличивает риск развития рака молочной железы (РМЖ) у женщин в возрасте от 30 до 54 лет. Среди работающих ночью наиболее достоверные результаты были обнаружены у официантов ресторанов, работающих в ночные смены (300 случаев). Подобные наблюдения были сделаны при обследовании стюардесс в большом когортном исследовании риска РМЖ в Финляндии. У калифорнийских стюардесс РМЖ встречался на 30% чаще и злокачественная меланома обнаруживалась в 2 раза чаще, по сравнению с другим населением Калифорнии. С другой стороны, в недавнем контролируемом исследовании не было получено никаких убедительных доказательств, что риск РМЖ среди финских стюардесс выше, чем у других женщин.

Интересные результаты были получены в проведенном С.Дэвисом в 2001 г. в США эпидемиологическом рандомизированном исследовании. У 813 больных раком молочной железы женщин изучали особенности образа жизни за последние 10 лет по сравнению со здоровыми женщинами. При этом, учитывали экспозицию к свету в ночное время, основываясь на следующих показателях: ночная бессонница, уровень освещения в спальне ночью и работа в ночные смены (не менее 3-х ночей в месяц). Оказалось, что риск рака возрастает с учащением ночной бессонницы, увеличением уровня ночного освещения и при работе в ночную смену. В последнем случае риск также возрастал с увеличением стажа работы.

По данным Евы Шернхаммер (2001 г.), основанных на исследовании состояния здоровья медицинских сестер, включавшем в себя вопросы о стаже, сменной работе, дневных, ночных и вечерних сменах, среди медсестер, имеющих стаж более 30 лет и сменную работу, относительный риск РМЖ составлял 1,36 по сравнению с медицинскими сестрами, которые не работали посменно. У медсестер, длительно работающих в ночные смены, был найден сниженный уровень мелатонина и повышенный уровень эстрогенов в крови. Проведенный мета-анализ, основанный на 13 исследованиях, включающих семь исследований работников авиалиний и шесть исследований представителей других профессий, работающих в ночные смены, показал, что общая оценка риска равнялась 1,48. Существенный риск развития РМЖ имели летный состав авиалиний и женщины, работающие в ночные смены.

В исследовании, объектом которого были данные о здоровье почти 45 тысяч медицинских сестер в Норвегии, было установлено, что показатель дополнительного риска РМЖ у работавших по ночам в течение 30 и более лет составил 2,21. В 2003 г. Е. Шернхаммер и ее коллеги, рассмотрев Гарвардские данные по изучению состояния здоровья медсестер, обнаружили, что женщины, работающие в ночные смены, имеют более высокий риск РМЖ [15].

Для снижения риска рака молочной железы с учётом светового загрязнения окружающей среды, учёные рекомендуют спать в тёмной комнате, лишённой как интерьерного (экран компьютера), так и внешнего (уличные фонари) света, не менее 9 часов в сутки. Согласно исследованиям 12 тыс. финских женщин, большие риски заболеть имели те, кто спал только 7 или 8 часов. Даже яркий свет в туалетной комнате способен спровоцировать появление злокачественных опухолей молочной железы у женщин. Некоторые исследователи утверждают, что двух часов чтения с компьютерного экрана при максимальной яркости достаточно, чтобы подавить нормальную выработку ночного мелатонина. А если читать с яркого экрана в течение многих лет, то это может привести к нарушению циркадного ритма. В настоящее время предлагаются специальные компьютерные программы, делающие свечение экрана адаптированным к времени суток. Свечение монитора плавно меняется от холодного днём, к тёплому ночью, и работать за монитором в любое время суток становится значительно комфортнее.

2.4.2 Влияние искусственного освещения на общее здоровье человека

Были также изучены люди, работающие в условиях большой освещённости. Выявленные у них повышенное кровяное давление, частые головные боли, тенденции к беспокойству - всё это связывают именно со световым загрязнением. Многие исследования последних лет находили связь между работой в ночную смену и воздействием искусственного света на возникновение или обострение у наблюдаемых работников болезней сердца, сахарного диабета, ожирения, а также рака предстательной железы. Исследователи из Гарварда, пытаясь пролить свет на связь циркадного цикла с диабетом и ожирением, провели эксперимент среди 10 участников. Им постоянно смещали с помощью света сроки их циркадного цикла. В результате уровень сахара в крови значительно возрос, вызвав преддиабетное состояние, а уровень гормона лептина, отвечающего за чувство сытости после еды, напротив, понизился. Авторы также нашли, что рак толстой и прямой кишки встречаются чаще у рабочих, имеющих не менее 3 ночных смен в месяц в течение 15 и более лет. Повышенный риск злокачественных лимфом был обнаружен среди исландских стюардесс. Сообщают об увеличении риска возникновения рака простаты у скандинавских пилотов авиалиний в зависимости от количества продолжительных рейсов. Механизмы, лежащие в основе увеличенного риска рака среди ночных рабочих и летных экипажей, возможно, схожи. Вероятно, нарушение циркадианных ритмов и вынужденное воздействие света в ночное время приводят к уменьшению выработки мелатонина, являющегося известным биологическим блокатором развития злокачественных новообразований.

В последнее время число исследований, посвящённых негативному влиянию светового загрязнения окружающей среды на биосферу, существенно возросло. В 2008–2009 г. исследователи из University of Haifa (Израиль) при участии профессора Richard G. Stevens из University of Connecticut (США) сопоставили данные Международного агентства по исследованию рака по заболеваемости раком предстательной железы в 164 странах мира с уровнями ночного освещения в этих странах, определёнными по спутниковым снимкам. Оказалось, что в странах с низким уровнем ночного освещения раком предстательной железы заболевает 66,77 человек из 100 тысяч. При средней ночной освещённости заболеваемость возрастает на 30 % (87,11 случаев на 100 тыс. человек), а при высокой — на 80 % и составляет 157 случаев на 100 тыс. человек.

Исследования, проведённые в University of Haifa, также подтвердили, что освещение в ночное время вредит не только человеку, но и нарушает циркадные ритмы у животных и растений. Результаты исследований показывают, что коротковолновый свет синих светодиодов негативно влияет на лабораторных животных. Так, у крыс и слепышей он вызывает нарушение метаболизма, производства гормонов и повышенный риск развития опухолей. К похожим выводам пришли исследователи из Ohio University (США), проводившие опыты на хомячках. Они выяснили, что даже тусклый свет в ночное время способен вызвать у зверьков депрессивное поведение. Учёные считают, что синий свет смартфонов, компьютеров и телевизоров может оказывать такой же эффект на человека. Особенно страдают от этого воздействия жители развитых стран, которые постоянно используют подобные приборы. Специалисты рекомендуют для сна использовать плотные шторы, надевать тёмную маску на глаза, чтобы защититься от уличного освещения, а также советуют отказаться от телевизора и компьютера в спальне. Специалисты НИИ онкологии им. Н.Н. Петрова в Санкт-Петербурге уже несколько лет изучают влияние светового загрязнения на здоровье людей и пришли к выводу, что постоянный яркий свет подавляет активность ферментов, которые помогают превратить гормон бодрости серотонин В гормон сна – мелатонин. Чем интенсивнее ночной свет, тем больше он угнетает синтез мелатонина, причём голубое освещение действует сильнее, чем обычное. Обнаружено, что женщины более чувствительны к действию ночного освещения, чем мужчины. Световое загрязнение у них не только увеличивает риск развития рака молочной железы и толстой кишки, но и вызывает преждевременное старение репродуктивной системы.

Итак, чем опасно световое загрязнение для человека? Постоянное освещение вызывает: увеличение вероятности различных онкологических заболеваний, угнетение синтеза и секреции мелатонина, увеличение синтеза и секреции пролактина, увеличение порога чувствительности гипоталамуса к торможению эстрогенами, индукцию ановуляции (нарушения менструального цикла, при котором отсутствует овуляция) и кист яичника, стимуляцию пролиферативных процессов и рака молочной железы и эндометрии, усиление образования активных форм кислорода, стимуляцию aтеросклероза.

2.5 Пути решения проблемы светового загрязнения

А каковы пути решения этой проблемы? Конечно, никто не предлагает совсем отказаться от электричества - перейти на костры и факелы. Требования совсем не сложные: минимальное освещение закрытых на ночь заведений, грамотное распределение светового потока подсветки зданий, памятников архитектуры и ландшафта, использование оборудования с «правильной» оптикой, позволяющей точно направлять световой поток. Подсветка должна быть фрагментарной и никогда не направляться в небо. Что касается световой рекламы, то она должна быть разумно ограничена.

Первой европейской страной, в которой к проблеме светового загрязнения подошли на законодательном уровне, стала Словения, в 2007 г. принявшая закон, запрещающий направлять свет прожекторов в небо. По словам астронома-любителя Andrej Mohar, который лоббировал введение новых правил освещения, после этого ночное небо над Любляной стало почти на 20 % темнее. В США федеральное Агентство по защите окружающей среды (United States Environmental Protection Agency) разработало программу, цель которой резко снизить потребление энергии на освещение. Здесь также создаются общественные центры по борьбе с лишним освещением. Кроме того, в США была принята программа по защите мигрирующих птиц, согласно которой запрещается включать ночную фасадную подсветку высотных зданий на время перелёта птиц. В Торонто (Канада) эти правила действуют с 1996 г. Помимо привлечения внимания общественности к проблеме светового загрязнения в городах, IDA пропагандирует сведение к минимуму ночного освещения заповедников. Начиная с 2006 г. Уровень ночного освещения контролируется почти в 20 заповедных зонах. В Европе наибольшее число зон «Тёмного неба» расположено в Великобритании и Венгрии. Так, в Великобритании в зону «Тёмного неба» входят Galloway Forest Park в Шотландии (с ноября 2009 г.), Exmoor National Park в Англии (с 2011 г.) и др. Постановление Правительства Москвы «О Концепции единой светоцветовой среды города Москвы» вышло ещё 11 ноября 2008 г., однако и в Москве, и в других российских мегаполисах борьба со световым загрязнением окружающей среды практически отсутствует. При этом очевидно, что роль муниципальных образований в обеспечении системы экологической безопасности территорий достаточно велика.

Всемирный фонд дикой природы ежегодно проводят глобальное мероприятие, призванное привлечь внимание к световому загрязнению, - Час Земли. Люди по всему миру выключают свет в домах и даже подсветку достопримечательностей

Целью исследования, проведённого астрономами, физиками и биологами из итальянского Научно-технологического института светового загрязнения, Национального центра геофизических данных (Колорадо, США) и израильского Univeristy of Haifa, было изучение вклада различных типов ламп в световое загрязнение, а также влияния испускаемого ими света на синтез мелатонина. Сравнение влияния света, испускаемого лампами разных типов, показало, что белый свет галогенных ламп, часто используемых помимо прочего для освещения стадионов, подавляет синтез мелатонина более чем в 3 раза сильнее, чем жёлтый свет натриевых ламп высокого давления. Однако наиболее опасными оказались светодиодные лампы, испускающие свет с длиной волны 440—500 нм. Такой свет подавляет синтез мелатонина в 5 раз сильнее, чем свет натриевых ламп высокого давления.

Очевидно, что повсеместный переход на светодиодное освещение неизбежен. Уже сегодня светодиодные источники света всё больше применяются в уличном, промышленном, бытовом освещении, в светофорах, в автомобильных фарах, в подсветке жидкокристаллических экранов, в фонариках и т.д. Использование светодиодов в бытовом освещении пока ещё сдерживается относительно высокой стоимостью мощных светодиодов, но постоянно снижается (в настоящее время стоимость светодиодов мощностью в несколько ватт меньше доллара США). По такому важному параметру, как световая отдача, современные светодиоды сравнялись и превзошли натриевые газоразрядные лампы и металлогалогенные лампы. Но повсеместный переход к светодиодным лампам приведёт к усилению подавления синтеза мелатонина в организмах людей и животных и одним из последствий может стать существенный рост числа онкологических заболеваний.

3.Практическая часть

3.1 Опрос

Для того чтобы выяснить, насколько разумно люди подходят к вопросу потребления искусственного света, а также узнать о его влиянии на сон и самочувствие, я составила анкету: «Влияние искусственного освещения на физическое и психическое состояние человека» (Приложение 1).

В опросе приняли участие 91 человек разных возрастов и образа жизни.

Были получены следующие данные:

• большинство опрошенных не изучали информацию о световом загрязнении (Приложение №2);

• 45,1% опрошенных догадываются, что световое загрязнение является экологической проблемой, 20,9% - знают об угрозе для окружающей среды, а остальные, к сожалению, не знают (Приложение №3);

• большинство анкетируемых ответили, что не используют искусственное освещение в умеренном количестве, но стараются сократить его (Приложение №4);

• во дворе дома 98% опрошенных присутствует уличное освещение (Приложение №5);

• большей части участников опроса уличное освещение не доставляет дискомфорта во время сна (Приложение №6);

• на вопрос о использовании штор в ночное время, ответы участников распределились следующим образом: первая половина их использует, а вторая - нет (Приложение №7);

• 60,4% после сна с не зашторенными окнами чувствуют себя хорошо, а 39,6% отметили, что испытывают сонливость и быстро устают (Приложение №8);

• 67,4% опрошенных оценили уровень освещённости своего рабочего места, как умеренный, 28,3% используют избыточное количество осветительных приборов, а также компьютер, оставшиеся 4,3% не используют искусственное освещение, либо используют редко (Приложение №9);

• 38% участников опроса пользуются режимом ночного света (свет дисплея персонального компьютера, или другого устройства с холодного сменён на тёплый) в вечернее или ночное время, 21,7% пользуются им независимо от времени суток, 16,3% не знают о возможности использования такого режима, а оставшиеся 23,9% вовсе не видят смысла в этом режиме (Приложение №10);

• среди анкетируемых 6,5% вынуждены ежедневно использовать искусственное освещение ночью из-за работы в ночную смену, 23,9% также ежедневно сталкиваются с потребностью в искусственном освещении, 37% используют его регулярно, а 32,6% вовсе не нуждаются в нём ночью (Приложение №11);

• 15,2% опрошенных постоянно страдают от проблемного сна (сбитый режим, бессонница), 45,7% периодически сталкиваются с такими проблемами, 39,1% не имеют проблем со сном (Приложение №12).

3.2 Измерение уровня искусственного освещения в МОУ СОШ №4

Искусственное освещение требуется для замены и дополнения естественного света в темное время суток, а также в помещениях, куда не доходят солнечные лучи.

От уровня освещенности, конечно же, зависят: здоровье, сопротивляемость стрессам, усталости, физическим и умственным нагрузкам.

Наше зрение напрямую зависит от количества света в помещении. Поэтому следует очень четко соблюдать требования по нормам, ведь от этого зависит экологическая обстановка в нежилых зданиях и физическое и психологическое здоровье работающих или пребывающих в них людей.

В нашей школе параллели 2-х, 3-х, 6-х и 7-х классов учатся во вторую смену, поэтому я решила проверить: соответствует ли уровень освещённости в тёмное время суток стандартам СанПиН (Приложение №13) [16].

Для измерения я использовала люксметр – мобильный прибор для замера уровня освещенности в пространстве. Принцип действия основан на фотоэлектрическом эффекте: преобразовании энергии света в электрический ток. Превращение происходит в полупроводниковом фотоэлементе. В нем кванты света передают свою энергию электронам – возникает ток. Сила тока прямо пропорциональна освещенности [17].

В ходе измерений мною были получены следующие результаты:

• кабинет №2: 1200лк (сильно превышает норму);

• кабинет №4: 490лк (норма);

• кабинет №6: 260лк (ниже нормы);

• кабинет №7: 300лк (ниже нормы);

• кабинет №16: 510лк (норма);

• кабинет №17: 630лк (превышает норму);

• кабинет №18: 730лк (превышает норму);

• кабинет №20: 650лк (превышает норму);

• кабинет №27: 380лк (ниже нормы);

• кабинет технологии: 1000лк (сильно превышает норму);

• спортивный зал: 330лк (превышает норму);

• учительская: 310лк (норма).

Из 12 исследуемых мною помещений, лишь в 3-х уровень искусственного освещения является нормой, в остальных норма либо превышена, либо является ниже требуемой.

3.3 Измерение уровня искусственного освещения в квартире

С помощью люксметра я также измерила уровень освещённости в моей квартире. Были получены следующие результаты:

• кухня: 140лк (норма);

• ванная комната: 190лк (превышает норму на 50лк [18])

• рабочий стол: 330лк (норма);

• зал: 150лк (норма);

• в комнатах с выключенным светом и не зашторенными окнами в тёмное время суток: 2,5лк.

В моей квартире избыточным оказалось искусственное освещение в ванной комнате. Кроме того, я обнаружила, что свет уличных фонарей попадает в комнаты, поэтому все жильцы квартиры активно используют шторы в ночное время, чтобы избежать проникновения потоков искусственного света.

4.Заключение:

Изобретение приблизительно ста лет назад электричества и искусственного освещения кардинально изменило как световой режим, так и продолжительность воздействия света на человека.

Мы на планете не одни, и если нам, дневным животным, не по душе ночная тьма, но другие виды страдают от яркого ночного света. В конце концов, люди тоже животные, эволюционировавшие при постоянной смене дня и ночи. Сбой биологических часов из-за искусственного света снижает выработку гормона мелатонина, который влияет на иммунитет и помогает функционировать многим внутренним органам.

Любой вариант искусственного освещения, при его неправильном оформлении, может нанести вред здоровью человека. Но если придерживаться всех рекомендаций и норм, а также подобрав правильно источник света, вы сможете минимизировать или полностью исключить негативное влияние искусственного света на свой организм.

В общем, не стоит бояться отсутствия света. Смело переходите на тёмную сторону!

5. Информационные ресурсы

1. Научно-популяционный журнал «Думай»: октябрь, 2019.

2. Потапенко А.Я. Действие света на человека и животных. // Соровский образовательный журнал, 1996

3. Вайтцель Р., Ваккер Р.А., Мюллер Ш., Хальтбритер В. О влиянии света на человека с учетом новых воззрений. // Светотехника, 2005

4. Матвеев Л.Т., Вершель Е.А., Матвеев Ю.Л. Влияние антропогенных факторов на климат городов// Ученые записки РГГМУ,2011, №17.

5. Исаков А.А. Астроклиматический аспект ночного неба. // в книге: Аспроклимат и эффективность телескопов// Наука, 1984.

6. Бронникова Н.М., Шахт Н.А. О точности измерений галактик и звезд АGК3. // Известия ГАО, 1987

7. https://bezotxodov.ru/zagrjaznenenija/svetovoe-zagrjaznenie

8. Ван Ден Бельд Г. Свет и здоровье. // Светотехника, 2003, № 1

9. Petteri T. Light Pollution: Definition, legislation, measurement, modeling and environmental effects. – Bаrselona, Catalunya, 2007

10. Kempenaers B., Borgström P., Loës P., Schlicht E., Valcu M. Artificial Night Lighting Affects Dawn Song, Extra-Pair Siring Success, and Lay Date in Songbirds. // Current Biology, 2010

11. https://trends.rbc.ru/trends/green/6149fd229a79471217e745c1

12. Падченко С.И. Информационные механизмы регуляции функционального состояния человека 2003

13. https://cleanbin.ru/problems/light-pollution

14. Иоффе К.И. Биологическое влияние видимого света на организм человека. // Светотехника и электроэнергетика, 2008

15. Анисимов В.Н Мелатонин: роль в организме, применение в клинике,2008

16. https://www.revolight.ru/partners/learning/documents/normy-osveshchyennosti-i-osveshcheniya-po-sanpin-2-2-1-2-1-1-1278-03/ Нормы освещения и освещённости

17. https://vamfaza.ru/ljuksmetr/#Принцип_работы_измерительного_прибора // Люксметр. Принцип работы

18. https://lampaexpert.ru/kalkulyatory/normy-osveschennosti-zhilykh-pomescheniy

Приложение №1

Анкета: «Влияние искусственного освещения на физическое и психическое состояние человека»

1. Знакомы ли Вы с понятием светового загрязнения?

1. да, хорошо знаком

2. слышал, но не изучал

3. не знаком

1. Знаете ли Вы, что световое загрязнение является экологической проблемой, и составляет глобальную угрозу окружающей среде?

1. да, знаю

2. догадывался

3. нет

1. Считаете ли вы, что используете искусственное освещение в умеренном количестве?

1. да, всегда слежу за этим

2. нет, но стараюсь сократить количество

3. нет

1. Присутствует ли искусственное освещение во дворе вашего дома (уличные фонари или другая подсветка)?

1. да

2. нет

1. Вам доставляет дискомфорт уличное освещение во время сна?

1. да, не могу спать в таких условиях

2. да, мешает мне заснуть

3. нет

1. Используете ли Вы плотные шторы в ночное время, чтобы избежать проникновение потоков искусственного света в Вашу комнату?

1. да, всегда

2. нет

1. Как Вы можете оценить своё самочувствие после сна с не зашторенными окнами?

1. хорошее, всегда бодрое

2. испытываю сонливость, быстро устаю

1. Как Вы можете оценить уровень освещённости своего рабочего места (либо места длительного времяпрепровождения)?

1. на рабочем месте имеется избыточное количество осветительных приборов, а также работающий персональный компьютер

2. освещение умеренное, по возможности отключается

3. освещение отсутствует, либо используется редко

1. Переведён ли Ваш персональный компьютер/мобильное устройство в режим ночного света (холодный свет дисплея сменён на тёплый)?

1. да, пользуюсь этим режимом независимо от времени суток

2. да, пользуюсь в вечернее-ночное время

3. нет, не знал о возможности использования этого режима

4. нет, не вижу смысла в этом режиме

1. Как часто Вам приходится использовать искусственное освещение в ночное время?

1. ежедневно, так как работаю ночью

2. регулярно

3. никогда, либо очень редко

1. Вы имеете проблемы со сном (сбитый режим, бессонница)?

1. да, постоянно страдаю от проблемного сна

2. да, периодически сталкиваюсь с такими проблемами

3. нет, сон продолжительный, засыпаю легко, режим сна правильный

Приложение №2

Диаграмма 1.

Приложение №3

Диаграмма 2.

Приложение №4

Диаграмма 3

Приложение №5

Диаграмма 4

Приложение №6

Диаграмма 5

Приложение №7

Диаграмма 6

Приложение №8

Диаграмма 7

Приложение №9

Диаграмма 8

Приложение №10

Диаграмма 9

Приложение №11

Диаграмма 10

Приложение №12

Диаграмма 11

Приложение №13

[Нормы освещённости и освещения по СанПиН 2.2.1/2.1.1.127803]

25