Глава 4. Медико-биологические аспекты воздействия ЭМИ излучений

4.1. Виды исследования биологического действия ЭМ излучений

Для определения предельно допустимых уровней общеприняты следующие основные виды исследований: исследования биологического действия ЭМИ в заданных условиях на животных, исследования на людях-добровольцах, эпидемиологические и клинико-физиологические исследования. Исследования на животных производятся во всех случаях при разработке санитарных норм. У животного, облученного в заданных условиях, контролируются изменения, происходящие на уровне клетки, системы (кровеносной, нервной, эндокринной и т. д.) и организма в целом. Исследования на добровольцах применяются на более поздних этапах разработки санитарных норм и в случаях отсутствия явной острой опасности для здоровья человека. В качестве примера приведу исследование на добровольцах биологического действия ЭМИ мобильного телефона. Эксперименты на добровольцах не могут дать полной картины биологического действия конкретного ЭМИ, посколькуфиксируют лишь текущие изменения контролируемых параметров, но не могут прогнозировать последствия этих изменений. Для решения этой проблемы служат два типа исследований. Эпидемиологические исследования используются для изучения отдаленных последствий биологического действия ЭМИ, особенно малых уровней, стабильных и действующих в течение длительного времени. В качестве примера можно назвать широко проводимые в настоящее время исследования последствий биологического действия магнитных полей промышленной частоты. Клинико-физиологические исследования , как правило, проводятся в виде наблюдений за изменением состояния здоровья людей, подвергающихся облучению в процессе своей профессиональной деятельности. Например, в результате проведенных в России еще в 60-е годы клинических исследований было установлено, что длительный контакт с ЭМИ в СВЧ-диапазоне может привести к развитию заболеваний, клиническую картину которых определяют, прежде всего, изменения функционального состояния нервной и сердечно-сосудистой систем. В результате было предложено ввести в перечень заболеваний новое понятие – «Радиоволновая болезнь».В последние несколько лет особую роль в качестве источников ЭМИ, влияющих на человека, играют сотовая связь, ПЭВМ, спутниковая связь, ЭМИ ПЧ, радио-и телевизионное вещание. Исследования их биологического действия проводятся по каждому конкретному источнику ЭМИ с участием человека-пользователя. Оценивается поглощенная доза и ее распределение в структуре того или иного органа (в головном мозге, в сердце и т.д.). Используется комплекс клинико-физиологической аппаратуры с регистрацией непосредственных и отдаленных возможных проявлений воздействия ЭМИ (прежде всего, нервной системы), систематически тестируется психический статус пользователя. Начаты эпидемиологические исследования возможных отдаленных последствий при использовании конкретной аппаратуры.

4.2. Биофизика взаимодействия ЭМИ с биологическими объектами

Организм человека осуществляет свою деятельность путем ряда сложных процессов и механизмов и, в том числе, с использованием внутри- и внеклеточной электромагнитной информации и соответствующей биоэлектрической регуляции.Электромагнитная среда обитания фактически может быть рассмотрена как источник помех в отношении жизнедеятельности человека и биоэкосистем. В этой связи возникает проблема биоэлектромагнитной совместимости как весьма сложной системы взаимодействия живой природы и технических средств, источников ЭМИ. В этой ситуации живой организм вынужден постоянно искать защиту от быстро меняющейся обстановки, используя свои внутренние возможности. При взаимодействии электромагнитных излучений с биологическими объектами лишь часть энергии поглощается. В этом случае используют следующий принцип: только та часть энергии излучения может вызвать изменения в веществе, которая поглощается этим веществом; отраженная или проходящая энергия не оказывает никакого действия (принцип Гроттгосуса). Это взаимодействие носит биофизический характер, т.е. происходит процесс поглощения и непосредственного распределения поглощенной энергии на уровне биотканей целого организма. При этом тканевые системы называются биомикросистемами, а отдельные части тела (голова, туловище и т.д.) - биомакросистемами. В отличие от ионизирующего излучения, которое непосредственно создает электрические заряды, электромагнитные излучения не обладают ионизирующей способностью и воздействуют только на уже имеющиеся свободные заряды или диполи. Диэлектрические свойства биотканей сильно зависят от их химического состава, частоты колебаний, происходящих внутри биологического объекта. Электромагнитные свойства определяют процессы прохождения энергии через слои вещества, отраженной на границах их раздела, и поглощения внутри тканей.

Диэлектрические и магнитные свойства биотканей

При взаимодействии электромагнитного излучения с биовеществом возникают два типа эффекта, определяющих диэлектрические свойства тканей. Колебания свободных зарядов (ионов) приводят к увеличению токов проводимости и потере энергии, связанной с электрическим сопротивлением среды. Вращение дипольных молекул с частотой приложения электромагнитного излучения влияет на токи смещения и диэлектрические потери, обусловленные вязкостью среды. Диэлектрические свойства биотканей описываются диэлектрической проницаемостью и проводимостью. Магнитные свойства биотканей описываются магнитной проницаемостью. Хотя все биоткани являются слабыми диа- и парамагнетиками, близкими по свойствам к вакуумной среде, рассеяние магнитной энергии в биообъекте может быть значительным в зависимости от размеров и электрических свойств этих объектов. Диэлектрические свойства биотканей существенно зависят от частоты электромагнитных колебаний.

Зависимость мнимой диэлектрической проницаемости биотканей с высоким содержанием воды от частоты электромагнитных колебаний

Зависимость проводимости биотканей с высоким содержанием воды от частоты электромагнитных колебаний

При воздействии на биоткань электрических излучений она поляризуется, и ионные токи будут протекать только по межклеточной жидкости, т.к. мембраны клеток, являясь хорошими изоляторами, отделяют внутриклеточное содержание. Это справедливо для постоянного электрического поля.При частоте, меньшей 10 кГц, период электромагнитных колебаний достаточно большой для того, чтобы клеточные мембраны успели перезарядиться за счет ионов вне и внутри клетки. Это объясняет наличие низкой удельной ионной проводимости даже для тканей с высоким содержанием воды. При этом полный заряд и диэлектрическая проницаемость ткани за период колебаний велики. Последующий рост удельной проводимости происходит вследствие уменьшения емкостного сопротивления мембран с увеличением частоты. Неполная перезарядка изолированных мембран вовлекает внутриклеточную жидкость в процесс образования ионных токов, проводимость ткани плавно увеличивается, а ее диэлектрическая проницаемость падает. Лавинное вовлечение внутриклеточной среды в процесс образования ионных токов на частотах 10 кГц ...100 кГц вызывает резкое возрастание удельной проводимости. Кроме того, поляризация молекул тканей, в основном молекул воды, приводит к возникновению токов смещения, увеличивающих токи в тканях при тех же амплитудах напряженности электрического поля, т.е. уменьшает их удельное сопротивление. При частотах 100 кГц ...10 МГц мембраны все меньше и меньше перезаряжаются, и емкостное сопротивление биоткани падает. Содержимое клеток все активнее включается в процесс образования ионных токов, т.е. проводимость ткани продолжает возрастать, а ее диэлектрическая проницаемость уменьшается. При этом значительно возрастают поляризация молекул и обусловленные ею токи смещения, что приводит к увеличению суммарных токов в биотканях.При частотах больше 10 МГц емкостное сопротивление мембран клеток становится таким малым, что клетку считают короткозамкнутой. Поляризация молекул и токи смещения становятся доминирующими. Возбужденные молекулы приходят в колебательное движение, сталкиваются с псевдовозбужденными и передают им свою энергию, расходуемую на тепло и химические преобразования. Поэтому проводимость резко возрастает, а диэлектрическая проницаемость меняется незначительно.

4.3. Реакция организма человека на воздействие ЭМ излучений

Среди всего спектра наибольшей биологической значимостью и выраженностью симптоматики выделяются ЭМИ РЧ и СВЧ. В зависимости от интенсивности  и продолжительности воздействия ЭМИ РЧ и СВЧ вызываемые изменения в организме подразделяют на изменения острого (термогенного) и хронического (атермального) воздействия. Острое воздействие обусловлено термическим воздействием ЭМИ, как правило, при нарушении техники безопасности. Термогенное воздействие обычно носит локальный характер, а возникающая симптоматика определяется топографией облучаемой области. При облучении пострадавшие ощущают тепло в месте воздействия, схожее с действием солнечных лучей. Иногда отмечают также общее недомогание, головную боль, головокружение, тошноту, рвоту, чувство страха, жажду, легкую слабость, боли в конечностях, повышенную потливость. У пострадавших наблюдаются повышение температуры тела, приступы тахикардии, нарушение сердечной деятельности, артериальная гипертензия. В ряде случаев в клинике острых воздействий могут преобладать диэнцефальные расстройства. Субъективная и объективная симптоматика у пострадавших через несколько дней исчезает, все клинические показатели приходят к доклиническому уровню, полностью восстанавливается работоспособность. Немногочисленные клинические наблюдения острого теплового действия ЭМИ на человека указывают на возможность локальных остаточных структурных изменений органов и тканей (ожогов, катаракты, атрофии семенников и т.д.).

4.3.1. Влияние излучений РЧ и СВЧ

Наиболее обширно в литературе представлены сведения, касающиеся клинико-эпидемиологического характера хронического влияния ЭМИ. Как правило, наблюдаемые изменения регистрировались при воздействии ЭМИ интенсивностью, подчас превышающей предельно допустимый уровень, но не приводящей к тепловым эффектам. По данным ряда отечественных авторов, у персонала, связанного с работой источников ЭМИ РЧ и СВЧ, выявляется разнообразная неврологическая симптоматика как субъективного, так и объективного характера (табл. 25). По зарубежным данным, при исследовании клинического статуса может отмечаться даже стимуляция неврологической симптоматики. Предъявляемые жалобы были хроническими и наблюдались еще до момента переоблучения. У таких пациентов может длительно сохраняться переоценка вреда, наносимого фактором. Для установления истинной картины в последнее время в практике клинико-эпидемиологического обследования начали широко применяться психологические методы. При использовании ряда психологических тестов у персонала, имеющего длительный контакт с ЭМИ, наблюдают достоверное усиление патологической компоненты тревожного поведения и депрессивного состояния при отсутствии каких-либо объективных симптомов . При анкетировании могут наблюдаться преобладание жалоб на снижение памяти, а также на ухудшение самочувствия, увеличение критической частоты слияния световых мельканий к концу рабочего дня. Наиболее характерными в динамике изменений реакции организма на хроническое воздействие ЭМИ являются : реакции центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, а также системы крови. При этом выделяют три ведущих синдрома: астенический, астеновегетативный и гипоталамический. Астенический синдром наблюдают в начальных стадиях проявлений изменений, вызванных ЭМИ, два других -на умеренно выраженной и выраженной стадиях. Представленная симптоматика не всегда повторяется и не обязательно встречается у лиц, подвергающихся облучению.Исследования, проведенные у нас в стране до 60-70-х гг., позволили рассматривать весь наблюдаемый симптомокомплекс как проявление так называемой «радиоволновой болезни». Однако большинство зарубежных авторов наличие этой формы заболевания либо отрицают, либо ставят под сомнение. Так, в сообщении югославских исследователей в 1983 г. по итогам 10-летнего наблюдения за 500 операторами радиолокационных станций (работа по 2 ч в день при интенсивности не выше 50 Вт/м²) увеличения числа случаев заболеваний нейровегетативной дистонией и неврозами у персонала не отмечено.Некоторые авторы считают, что хронические воздействия ЭМИ РЧ и СВЧ при интенсивности менее 10 Вт/м² могут вызывать в системе крови различные неустойчивые изменения: лейкоцитоз, увеличение количества лимфоцитов. Иногда отмечают моноцитоз, патологическую зернистость нейтрофилов, ретикулоцитоз и тромбоцитопению. Однако большинство исследователей отмечают недостоверный характер этих изменений даже при кратковременном воздействии «до ощущения тепла» и неспецифичность проявлений, свойственных также многим неблагоприятным факторам труда. Данные эпидемиологического изучения отдаленных последствий, предписываемых влиянию ЭМИ, в том числе возникновения специфических заболеваний крови, показывают, что нахождение стойких изменений в крови в условиях воздействия реально существующих уровней ЭМИ у профессионалов и тем более у населения представляется весьма проблематичным.Таким образом, представленные данные клинико-эпидемиоло­гических исследований о влиянии ЭМИ РЧ и СВЧ на организм человека свидетельствуют, что выраженность наблюдаемых изменений
зависит от интенсивности и времени воздействия. Общая картина изменений под влиянием различных уровней ЭМИ представлена в табл. 26.

ТАБЛИЦА 26

Возможные изменения в организме человека под влиянием ЭМИ различных интенсивностей

4.3.2. Роль излучений КНЧ в ускорении роста раковых клеток

Авторы встретили несколько публикаций, указывающих на развитие у людей, много работающих с персональными компьютерами, патологических реакций, обусловленных, скорее всего, как считают ученые, воздействием электроманитного излучения крайне низкой частоты.К ним относятся электромагнитные излучения с частотами 30...300 Гц. КНЧ-поля не настолько энергетически сильны, чтобы изменить или разрушить связи в клетках на молекулярном уровне. Вместо этого КНЧ-поля, по-видимому, имитируют электрические изменения, которые обычно происходят в живой клетке организма. Эта имитация обычных внутриклеточных процессов может лежать в основе потенциальной способности КНЧ-поля ускорять рост раковых опухолей. Некоторые ученые отметили, что участки мембраны, на которые воздействовало КНЧ-излучение, ведут себя как рецептор для химических веществ, ускоряющих рост раковых клеток. Ученые считают, что КНЧ-поля также увеличивают химическую активность соединения, известного под названием ортинин декарбоксилаза, и этот эффект связывают с ускоренным развитием раковых клеток. Кроме того, КНЧ-поля разрушают функции соединения клеток - другой эффект, который также связывают с ростом раковых клеток. Некоторые эксперименты обнаружили существование «оконных эффектов», т.е. некоторые биологические эффекты проявлялись только при определенной напряженности КНЧ-поля и не проявлялись при большей или меньшей напряженности. Кроме того, эти «оконные эффекты», по-видимому, зависели от наличия и ориентации статических полей, таких, как магнитное поле Земли. Следует отметить, что, по-видимому, биологическое воздействие КНЧ-поля зависит от вида его волн. Ученые считают, что наименее активны синусоидальные волны, являющиеся характеристикой электричества, используемого в быту. Наиболее активными являются импульсные излучения, подобные тем, которые генерируются радарами, и поля с пилообразной характеристикой, которые генерируются схемами телевизоров и мониторов. Вероятность возникновения рака у людей, живущих рядом с ЛЭП (ближе 400 м), возрастает на 29%. Ученые считают, что ЛЭП, ионизируя окружающий воздух, делает его опасным для здоровья: если вдыхать такой воздух, то заряженные частицы оседают в легких. Пользователям компьютеров ученые советуют не работать в ночное и вечернее время, так как интенсивный свет действует на эпифиз, вследствие этого угнетается синтез мелатонина (гормона эпифиза), что может повлечь за собой заболевания. Свет угнетает синтез малатонина, поэтому его концентрация максимальна ночью, а утром и днем – минимальная. Вследствие систематического искусственного освещения человека ночью у него может образоваться опухоль. Особенный вред избыточная освещенность приобретает тогда, когда на организм действуют какие-либо канцерогенные факторы, например химические или радиационные.

4.3.3. Катаракта, как результат воздействия излучений РЧ и СВЧ

Особое место при изучении влияния ЭМИ РЧ и СВЧ на организм человека занимает исследование катарактогенеза - помутнения хрусталика с потерей зрительной функции. Результаты клинических исследований катаракты, возникшей от излучений РЧ и СВЧ, представляют собой неясную картину.Опубликованные в настоящее время сообщения очень часто не содержат должного критического анализа электромагнитной ситуации, не учитывают возрастных особенностей, дозиметрических и частотных характеристик ЭМИ. При изучении эпидемиологических данных о катарактогенезе необходима полная уверенность, что рассматриваемая категория лиц действительно подвергается профессиональному облучению. Ведь среди факторов риска, способствующих возникновению катаракты, по данным ВОЗ, электромагнитным излучениям РЧ и СВЧ отводят пятое место после диабета, ультрафиолетового облучения, метаболических нарушений и ионизирующей радиации. Начиная с 1952 г. в печати сообщалось о десятках случаев возникновения у людей электромагнитной катаракты. Из всех представленных в литературе случаев возникновения катаракты у людей, контактирующих с источниками ЭМИ, следует, что процесс катарактогенеза может развиваться на фоне довольно длительного (от 1 года до 6 лет) хронического облучения ЭМИ с тепловыми уровнями, иногда при случайных кратковременных попаданиях в поле интенсивностью, превышающей средние значения в 20-100 раз. Помимо катаракты, под воздействием электромагнитных излучений при частотах, близких к 35 ГГц, могут возникать кератиты, а также повреждения стромы роговицы. При нетепловых интенсивностях в ряде случаев можно обнаружить нарушения функции зрения, связанные с различением цветов, сосудистые изменения дна глаза, а также ретинальные повреждения. Однако большинство специалистов, изучавших клинические проявления катаракты или другого поражения органа зрения у персонала, контактирующего с ЭМИ при интенсивностях ниже тепловых, дают отрицательный ответ (в перечне профессиональных заболеваний данная профпатология отсутствует). Тем не менее, это не снимает вопроса о поражении глаз человека при более высоких уровнях воздействия, так как в эксперименте катаракту от воздействия ЭМИ можно отличить абсолютно достоверно.

4.3.4. Слуховые эффекты при воздействии излучений РЧ и СВЧ

Исследования, проведенные с участием людей, выявили слуховые эффекты, возникающие при воздействии импульсных ЭМИ. Так, при облучении головы прямоугольными импульсами с пиковой плотностью потока энергии около 30,0 Вт/м² и средней 1,0 - 4,0 Вт/м² у человека возникают слуховые ощущения. В зависимости от длительности и частоты следования импульсов ЭМИ они воспринимаются как щелчки, жужжание или чирикание. Гигиеническая значимость этого явления не совсем ясна. При определенных параметрах ЭМИ у человека могут, очевидно, возникать реакции, подобные тем, которые бывают при акустическом шуме.

4.3.5. Экспериментальная оценка воздействия электромагнитных излучений промышленной частоты на организм человека

Бытовые приборы

Человеческий организм не может не реагировать на электромагнитные излучения. Однако для того чтобы эта реакция переросла в патологию и привела к заболеванию, необходимо совпадение ряда условий – в том числе достаточно высокий уровень излучения и продолжительность облучения. Поэтому при использовании бытовой техники с малыми уровнями излучения и/или кратковременным действием ЭМИ бытовой техники не оказывает влияния на здоровье основной части населения. Потенциальная опасность может грозить лишь людям с повышенной чувствительностью к ЭМИ и аллергикам.Кроме того, согласно современным представлениям, магнитное поле промышленной частоты может быть опасным для здоровья человека, если происходит продолжительное облучение (регулярно, не менее 8 часов в сутки, в течение нескольких лет) с уровнем выше 0,2 мкТл .В настоящее время проводятся многочисленные исследования, направленные на изучение действия ЭМИ ПЧ на организм человека.ЭП ПЧ в теле человека наводят электрические токи, в ЭП с Е = 6-8 кВ/м наведенные токи составляют 90-120 мкА. Они стремятся пройти в землю, вследствие чего создается разность потенциалов между человеком и землей. Если человек изолирован от земли, то в месте контакта с заземлением он будет испытывать ощущение разряда электрического тока. В биологическом плане электрические токи становятся ощутимыми при прохождении их по телу, например от одной конечности до другой, при величине 500 мкА. При большем значении эти токи могут вызвать реакцию кратковременного электроудара, хотя вполне слабого и безвредного. Искровые разряды возникают при напряженности ЭП ПЧ свыше 3 кВ/м и напоминают удары статического электричества в сухую погоду.

Линии электропередачи

Наведенные токи от ЛЭП при прохождении на землю по силе воздействия меньше или эквивалентны в первом приближении наведенным токам, возникающим при пользовании бытовыми электроприборами.Электрические и магнитные поля ПЧ сильно влияют на состояние всех биологических объектов, попадающих в зону их воздействия. Например, в районе действия электрического поля ЛЭП у насекомых проявляются изменения в поведении: так, у пчел фиксируется повышенная агрессивность, беспокойство, снижение работоспособности и продуктивности, склонность к потере маток; у жуков, комаров, бабочек и других летающих насекомых наблюдается изменение поведенческих реакций, в том числе изменение направления движения в сторону с меньшим уровнем излучения. У растений распространены аномалии развития - часто меняются формы и размеры цветков, листьев, стеблей, появляются лишние лепестки.Здоровый человек страдает от относительно длительного пребывания в поле ЛЭП. Кратковременное облучение (минуты) способно привести к негативной реакции только у гиперчувствительных людей или у больных некоторыми видами аллергии. Работы английских ученых в начале 90-х годов показали, что у ряда аллергиков под действием поля ЛЭП развивается реакция по типу эпилептической. При продолжительном пребывании (месяцы - годы) людей в электромагнитном поле ЛЭП могут развиваться заболевания преимущественно сердечно-сосудистой и нервной систем организма человека. В последние годы в числе отдаленных последствий часто называются онкологические заболевания.

4.4. Биологические эффекты, вызванные магнитными полями

Наведенные в тело человека электрические токи за счет МП ПЧ вызывают различные биологические эффекты: стимуляцию роста кости, регенерацию нервной ткани, изменения биохимических процессов в клетке [1].По степени наибольшего риска возможны эффекты, зависящие от величины индуцированного тока, на которую влияют изменения тех или иных параметров МП ПЧ (Магнитные поля, 1992), что и представлено в табл. 27.

ТАБЛИЦА 27

Вероятностные биологические эффекты, вызываемые МП ПЧ в зависимости от величины плотности магнитного потока и соответствующих величин индуцированного тока (Магнитные поля, 1992 )

 Эти данные получены на людях для промышленной частоты при 4-х часовом воздействии. Наведенные токи более 100 мА/м² при напряженности МП свыше 50 мТл для ПЧ превышают пороги стимуляции и могут неблагоприятно влиять на состояние здоровья. Одним из эффектов, достаточно хорошо изученным при действии МП, является магнитофосфен, который проявляется как мигающий свет в глазах. По данным  различных авторов, величина МП, например, для ПЧ, в этом случае составляет 10-20 мТл. В момент прекращения воздействия эти ощущения сразу пропадают. Принято считать, что они являются результатом непрямого воздействия на зрительный анализатор наведенных электрических токов. МП изменяет полярность и снижает амплитуду вызванных зрительных потенциалов. После прекращения действия МП приблизительно через 40 мин значения возвращаются к исходным. Однако для изменения зрительно вызванных потенциалов напряженность поля приблизительно в 10 выше, чем для проявления магнитофосфена.Каких-либо ощущений в момент воздействия постоянные МП у людей не вызывают. Иногда, правда, при воздействии постоянных МП до 2 Тл в течение нескольких минут может происходить  изменение вкусовых ощущений.Результаты эпидемиологических и клинико-физиологических наблюдений за подвергавшимися действию МП ПЧ в обобщенном виде представлены в табл. 28. Они получены на контингенте людей при действии МП ПЧ не только за счет ЛЭП, но и от других источников, генерирующих частоту 50/60 Гц: в этот контингент входили работники радиоэлектронной промышленности, сварщики, электромонтеры, линейные монтеры телефонной сети, т.е. те, чья работа связана с электричеством. Углубленный анализ этих данных не подтверждает безусловно функциональную связь между наблюдаемыми изменениями и профессиональным воздействием МП ПЧ. При высоком риске возникновения того или иного нарушения МП ПЧ не является главным этиологическим фактором (Магнитные поля, 1992), так как на персонал, как правило, действует комплекс факторов, способных вызвать различные эффекты. В связи с этим необходимы эпидемиологические исследования с учетов этиологической значимости того или иного фактора в возможной картине заболеваемости среди персонала, обслуживающего ЛЭП.

ТАБЛИЦА 28

Результаты эпидемиологических и клинико-физиологических исследований по влиянию МП ПЧ (50/60 Гц) на человека (цит. по: Магнитные поля, 1992)

Считается, что реакция организма, обусловленная хроническим воздействием МП, определяется прежде всего функциональными изменениями со стороны нервной, сердечно-сосудистой, дыхательной систем и системы кровообращения.Общая клиническая картина действия МП может проявляться в виде вегетосенситивного полиневрита, астеновегетативного синдрома или их сочетания. Центральное место в обоих синдромах отводят функциональным сосудистым или сердечно-сосудистым изменениям.Явлениям вегетосенситивного полиневрита свойственны вегетативные и трофические нарушения, как правило, в областях тела, находящихся под непосредственным воздействием МП, чаще всего в руках. Наиболее частой жалобой является ощущение зуда. Объективно отмечаются изменения со стороны сосудистой и капиллярной сетей, окраски кожных покровов, могут появиться отечность и уплотнение кожи. На ладонной поверхности кистей кожа становится истонченной, в других случаях развивается гиперкератоз. Многие исследователи данный симптомокомплекс принимают за «специфичность» проявления действия МП, хотя по клинике развития эти проявления мало чем отличаются от кожных реакций невротического и псевдоневрологического характера. Субъективная и объективная симптоматика астеновегетативного синдрома, выявляемая у лиц, контактирующих с МП, представлена в табл. 25. Изменения вызываемые МП в начальных стадиях, после амбулаторного лечения легко исчезают. Позднее, при более выраженных изменениях, рекомендуется временное ограничение контактов с МП до восстановления прежнего состояния здоровья. В настоящее время многие специалисты считают предельно допустимой величину магнитной индукции равной 0,2 - 0,3 мкТл. При этом считается, что развитие заболеваний - прежде всего лейкемии - очень вероятно при продолжительном облучении человека полями более высоких уровней (несколько часов в день, особенно в ночные часы, в течение периода более года).

Магнитные поля на транспорте

По-видимому, магнитные поля в ультранизком диапазоне имеют существенное биологическое значение, потому что соответствуют основным физиологическим ритмам - сердечным, мозговым, частоте дыхания. Электротранспорт и различные индустриальные силовые установки - источники полей того же ультранизкого диапазона.Эти излучения в десятки раз выше, чем те, что дают линии электропередачи, но до сих пор никто не изучал их влияния на человека.Оказалось, что в городе уровень антропогенного электромагнитного «шума» в 10-100 раз выше, чем за городом. А внутри электропоездов он может быть выше естественного фона в тысячу и десять тысяч раз . Были изучены данные о здоровье 230 работников Октябрьской железной дороги. В итоге выяснилось, что машинисты и их помощники страдают гипертонией и ишемической болезнью сердца гораздо чаще, чем представители других, не менее «напряженных» профессий. Кроме того, машинисты электровозов, чье рабочее место находится рядом с двигателем, заболевают этой ишемической болезнью в два раза чаще своих коллег, работающих в электричках, где двигатели расположены иначе. Судя по всему, это связано с тем, что в кабине высокий уровень колебаний магнитных полей, а резкие всплески магнитной энергии могут играть роль пускового механизма в развитии сердечно-сосудистых патологий.Не только машинисты, но и пассажиры постоянно подвергаются электромагнитным перегрузкам, наиболее они сильны в электричках и поездах метро.

4.5. Воздействие электромагнитных полей Земли на организм человека

4.5.1. Электромагнитная биосфера Земли

Электромагнитная биосфера нашей планеты определяется, в основном, электрическим и квазистатическими полями Земли, атмосферным электричеством (грозовыми разрядами, в частности, молниями), радиоизлучением Солнца и галактик, а в последнее время полем искусственных источников: полем «выделенных» излучателей (антенные поля и паразитные радиоизлучения аппаратуры) и общим «радиофоном» от многочисленных удаленных радиопередающих центров. Электрическое поле Земли направлено нормально к земной поверхности (заряженной отрицательно относительно верхних слоев атмосферы). Напряженность электрического поля у поверхности земли Езем » 130 В/м, убывая с высотой по экспоненциальному закону. Годовые изменения Езем сходны по характеру на всем земном шаре: максимум в январе-феврале (до 150...250 В/м) и минимум в июне - июле (100...120 В/м). Напряженность магнитного поля Земли характеризуется двумя параметрами. Горизонтальная составляющая максимальна у экватора (20...30 А/м), убывая к полюсам (до единиц А/м). Вертикальная составляющая у полюсов составляет около 50...60 А/м, уменьшаясь у экватора до пренебрежимо малой величины. На земном шаре существуют отдельные области, где величина вертикальной составляющей намного выше («положительные аномалии») или ниже («отрицательные аномалии») среднего значения. Частотный спектр атмосфериков простирается в диапазоне от сотен герц до десятков мегагерц. Максимум их интенсивности находится вблизи 10 кГц и убывает с частотой.Спектр радиоизлучения Солнца и галактик занимает область приблизительно от 10 МГц до 10 ГГц. В «спокойном» состоянии интенсивность солнечного излучения находится в пределах от 10-10 до 10-8 Вт/м² МГц. Во время вспышек излучение усиливается в несколько десятков раз. Спектр и интенсивность радиоизлучения галактик близки к спектру и интенсивности спокойного Солнца. Характерной формой взаимодействия электромагнитного поля с живым организмом является сочетание нагрева ткани , зависящего от поглощенной тканями (как полупроводящей средой) энергии, и информационного акта , определяющего нетепловое воздействие на организм. Вторая сторона воздействия - нетепловое, или так называемое специфическое действие радиоволн - определяется именно этим информационным аспектом воспринимаемых организмом электромагнитных излучений. Спектр и форма этого воздействия зависят от свойств источника и канала связи. Как показывают наблюдения, чувствительность организма в этом случае оказывается намного выше рассчитанной исходя из простейших соображений о тепловом действии полей ЭМИ. Кроме того, концентрация электромагнитной энергии в объемах тела, ограниченных радиоконтрастными средами, приводит к локальному нагреванию, «микронагревам». Поэтому деление двух сторон взаимодействия «поле - организм» на информационные и тепловые весьма условно.

4.5.2. Биофизика воздействия мощных ЭМ полей Земли на организм человека

Воздействие мощных электромагнитных полей на человека приводит к определенным сдвигам в нервно-психической и физиологической деятельности, однако, как предполагают, «многоступенчатая» система защиты организма от вредных сигналов, осуществляемая на всех уровнях — от молекулярных до системного, — в значительной степени снижает вредность действия «случайных» для организма потоков информации. Поэтому, если и наблюдается определенная реакция на эти поля, то очень часто при уровнях, значительно ниже тех, которые необходимы для возникновения энергетического воздействия. Например, при Е » 10^-4 В/м наблюдается сосудистый условный рефлекс у человека; при Е » 3x10^-2 В / м – изменение слюноотделения у собаки; при (ППЭ) = 20 мкВт/см² – изменение энцефалограммы у кролика и даже при (ППЭ) = 0,3 мкВт /см²– изменение эпителиальных и промежуточных клеток животных (и это вместо предполагаемых на основе тепловой теории: 200 В/м, 10 мВт/см² для ВЧ и ЭМИ соответственно!). Для клетки чувствительность оценивается величиной энергии 10^-19 Дж/клетку. Здесь можно говорить скорее о раздражающем, чем о поражающем эффекте, т. е . скорее о физиологическом в общем смысле, чем о патологическом аспекте воздействия электромагнитной энергии. С усложнением биологического вещества неизменно усложняется процесс его взаимодействия с электромагнитным полем. Например, при объяснении чувствительности нервных клеток к ЭМП считаются вероятными следующие механизмы действия:
•  особенно вероятно для ансамбля клеток и тем более для всего организма.
детектирование ЭМП в мембране нервной клетки;
•  влияние ЭМП на подвижность ионов, в частности на способность проникать
через мембрану нервной клетки;
•  изменение калийного градиента внутриклеточной среды;
•  «упорядочивание» колебаний ионов под воздействием поля, приводящее к изменению характера и величины чувствительности рецепторов;
•  влияние на собственные частоты предполагаемого электромагнитного обмена
С развитием и усложнением организма кроме простейших физико-химических механизмов все большее и большее влияние на организм в целом оказывают  эффекты, которые принято связывать с так называемыми физиологическими и биофизическими механизмами действия, включающими как неразрывное целое информационный аспект полей ЭМИ. Эти и другие механизмы, еще более ясные, определяют вторичные эффекты воздействия поля, которые
происходят, как правило, на дотепловых энергиях. Это – кумуляция, стимуляция, сенсибилизация, возникающие как следствие развитой способности сложных систем накапливать тепловое и информационное воздействие. Кумуляция приводит к тому, что при воздействии прерывистого облучения суммарный эффект накапливается и зависит от величины эффекта с самого начала воздействия; при перерывах в воздействии увеличивается общее время облучения, необходимое для появления данного эффекта. Сенсибилизация заключается в повышении чувствительности организма после слабого радиооблучения к последующим воздействиям (в опытах на ЭМИ –к значительно более мощным облучениям, вблизи летального порога).Нервная система. При исследовании влияния ЭМИ на нервную систему особое внимание уделяется изучению центральной нервной системы, регулирующей активные и пассивные взаимосвязи организма с внешним миром, и вегетативной нервной системы, которая обеспечивает целостность и согласованность всех функций внутри самого организма. Действие ЭМИ на поведение животных проявляется в изменении общей двигательной активности, в стремлении животных уйти из зоны воздействия, в ориентировочных реакциях на ЭМИ. В ряде исследований, проведенных за последние годы, были обнаружены реакции головного мозга на действие ЭМИ, выражающиеся в структурных изменениях, а также в изменении биоэлектрической системы мозга.Эндокринные железы. В тесном взаимодействии с вегетативной нервной системой гормоны эндокринных желез в своих взаимосвязях образуют функциональные системы, которые поддерживают на нормальном уровне углеводный, белковый, минеральный и водный обмены, как и весь обмен веществ в целом, а тем самым жизнь вообще. Исследование функций желез внутренней секреции проводят, используя:
1) изучение сдвигов в картине крови — подсчет числа эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов, эозинофилов, определение содержания гемоглобина, времени свертывания крови;
2) определение содержания аскорбиновой кислоты в надпочечниках, по которому можно судить
об активности гипофиза;
3) прямое определение в крови и моче гормонов коры надпочечников. Последние методы позволяют прямо судить о состоянии гормонообразовательной функции гипофиза и надпочечников.

Кровь и лимфа . Кровь и связанная с ней лимфа, являясь внутренней средой организма, выполняют ряд исключительно важных физиологических функций. Несмотря на непрерывное поступление в кровь и выведение из нее различных веществ, химический состав крови в норме довольно постоянен. Все случайные колебания в составе крови в здоровом организме быстро выравниваются. Как указывалось выше, при изучении действия ЭМИ в крови определяют число эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов, эозинофилов, содержание  гемоглобина и т. д. Определение содержания в крови ионов Na , K , Ca , Cl , общее содержание белка, сахара, холестерина позволяют судить о нарушениях минерального, белкового, углеводного и жирового обменов.

Белковый обмен. Одним из показателей белкового обмена является общее содержание белков в крови и соотношения отдельных белковых фракций. Уже в начальных стадиях развития различных профессиональных заболеваний, в том числе под действием ЭМИ, наблюдаются сдвиги как в содержании белков, так и в соотношении их фракций. При влиянии ЭМИ возможно нарушение активности отдельных ферментных систем, участвующих в расщеплении углеводов. Методы определения этих нарушений не выходят за рамки стандартных. При воздействии ЭМИ наблюдаются изменения в содержании хлоридов, натрия, калия, кальция, фосфатов. Натрий и калий определяются методом пламенной фотометрии, хлориды, фосфаты, кальций титрометрическим методом. Очевидным является снижение витамина С, тиамина (витамин В1), которые определяются флуорометрически. Некоторые данные о воздействии ЭМП на человека, расположенные на шкале интенсивностей, представлены в табл. 29.

ТАБЛИЦА 29

Некоторые данные о воздействии ЭМП на человека, расположенные по шкале интенсивностей 

Заканчивая рассмотрение биологического действия МЭМП, попробуем кратко оценить те успехи, которые достигнуты наукой к настоящему времени. Прежде всего, получены неопровержимые данные о влиянии ЭМИ на организм человека и животных. Были получены экспериментальные данные по определению количественных характеристик этого влияния. Некоторые из них, наиболее характерные, приведены в таблице 29. Даже поверхностный анализ этих данных показывает, что исследователи предпочитают диапазон (ППЭ) = 5...10 мВт / см² и выше. И это легко объяснить: ведь на интенсивностях ниже этих величин получаемый эффект очень мал, он теряется в естественных «шумах» организма, определяемых внутренними, происходящими в организме, и внешними по  отношению к нему процессами.

grachev.distudy.ru/Uch_kurs/sredstva/Templ_1/templ_1_4.htm - 56k

 Генетические последствия воздействия излучений ЭМИ изучены пока недостаточно. В одной из лабораторий США исследуется вопрос о корреляции между рождением монголоидных детей (болезнь Дауна) с облучением их отцов СВЧ энергией. Найдено, что большинство таких детей имеют отцов, облученных во время второй мировой войны радиополем локаторов.

© Грачев Н.Н. Кафедра РТУиС, МИЭМ