Подписка на рассылку 

Влияние электромагнитного излучения на здоровье человека

Источники электромагнитных излучений, к которым относятся воздушные линии электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения, технические средства радиовещания, телевидения, радиорелейной и спутниковой связи, радиолокационные и навигационные системы, лазерные маяки, бытовые приборы – Wi-Fi, СВЧ-печи и др., существенно повлияли на естественный электромагнитный фон. На значительных территориях, особенно вблизи прохождения воздушных линий электропередач высокого и сверхвысокого напряжения, радио- и телецентров, радиолокационных установок, напряженность электрических и магнитных полей возросла от двух до пяти порядков, создавая реальную опасность для людей, животного и растительного мира. Радиочастотные электромагнитные поля стали реальной угрозой всему живому. В последнее время появился термин — электромагнитное загрязнение (ЭМП антропогенного происхождения или электромагнитный смог), обозначающий совокупность электромагнитных полей, разнообразных частот, негативно влияющих на человека.

Содержание

ОПАСНОСТЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ↑

ВОЗЭлектромагнитные поля и общественное здравоохранение

 

ВОЗРадиочастотные электромагнитные поля — потенциальный канцероген для человека


ПАСЕРекомендации совета Европы. Решение 1815 парламентской ассамблеи комитета министров совета Европы


Конгресс СШАБиологические эффекты промышленных электромагнитных полей. Доклад для Конгресса США


РоспотребнадзорРоспотребнадзор предупреждает о рисках использования мобильных телефонов

 

Фонд развития AiresПроблема электромагнитного загрязнения окружающей среды


РАНIV съезд биофизиков России


Институт физиологии им. И.П.ПавловаИерархия биологических объектов и особенности воздействия электромагнитных полей


ВЦИОМСотовые телефоны: чего боятся абоненты?

Целенаправленное использование электромагнитной (ЭМ) энергии в самых разнообразных областях человеческой деятельности привело к тому, что к существующему естественному геомагнитному фону — электрическому и магнитному полям Земли, атмосферному электричеству, радиоизлучению Солнца и Галактики добавилось электромагнитное поле искусственного происхождения. Его уровень значительно превышает уровень естественного электромагнитного фона. Энергоресурс мира удваивается каждые десять лет, а удельный вес переменных электромагнитного поля (ЭМП) в электроэнергетике за это время возрастает еще в три раза.

Биологически значимыми являются техногенные радиочастотные электромагнитные поля, а также низкочастотные поля, создаваемые воздушными линиями и подстанциями. На­пряженность магнитных полей промышленной частоты в местах размещения воздушных линий и подстанций сверхвысокого напряжения на 1-3 порядка превышает естественные уровни магнитного поля Земли. Высокие уровни электромагнитных излучений (ЭМИ) наблюдаются на тер­риториях, а нередко и за пределами разме­щения передающих радиоцентров низкой, средней и высокой частоты.

Электромагнитное загрязнение окружающей среды происходит из-за радиопередающих устройств связи (автомобильных, портативных и ручных радиостанций и радиотелефонов), телевидения, радиолокационной, компьютерной и бытовой электротехники, а также трамваев и электропоездов.

Источники электромагнитных излучений ультранизкой (0-10 Гц) и очень низ­кой частоты (10-1000 Гц) — электрифицированный городской и железнодорожный транспорт, линии электропередач, подстанции и кабельные трассы.

Широко распространенными источниками электромагнитного излучения в населенных местах являются радиотелевизионные передающие центры, излуча­ющие в окружающую среду ультракороткие волны особо высокочастотных и ультравысо­кочастотных диапазонов. Причем наибольшие уровни облучения людей и воздействия на окружающую среду наблюдаются в районе размещения радио- и телепередающих центров «старой постройки» с высотой антенной опоры не более 180 м. Наибольший вклад в суммарную интенсивность воздействия вносят «уголковые» трех- и шестиэтажные антенны очень высокой частоты частотно-модулированного (ЧМ, а в международной терминологии FM) вещания.

Установлено также влияние ЭМИ электромагнитного излучения на здоровье человека от бытовых электроприборов, которое может быть достаточно высоким. Например, на расстоянии 3 см магнитная индукция при работе фена равна 2 тыс. мкТл, электробритвы — 1,5 тыс. мкТл (сравните: естественный геомагнитный фон составляет 30-61 мкТл). При массовом распространении радиотелефон, прикладываемый время от времени к виску, как излучатель волн дециметрового диапазона с большой проникающей способностью, представляет опасность не только для индивидуальных пользователей, но и для всех окружающих. С 1970-х гг. производится несколько миллионов микроволновых печей, в которых используется энергия сверхвысокочастотного (СВЧ) электромагнитного излучения.

Широкое распространение ЭМИ и их стремительное проникновение во все сферы деятельности человека привели к появлению сравнительно нового комплекса загрязнителей, получившего название «электромагнитный смог» под которым понимают совокупность ЭМП и различных излучений, возникающих во время работы слож­ного электромагнитного оборудования.

Спектр частот ЭМИ очень широк и охватывает диапазон длин волн: от десятков и сотен километров до долей нанометров; от радиоволн малой частоты до ионизирующего излучения (ИИ) в виде космических лучей.

Электро-магнитный спектр

Не следует забывать один из выводов не­давно родившейся научной отрасли — радио­биологии; ИИ вредны при любой сколь угодно малой дозе облучения, являясь причиной радиоволновой болезни. Низший предел вреда — природный радиационный фон (ПРФ) — посто­янный поток высокоэнергетических частиц, в котором существует все живое. Он складывается из космических излучений, на долю которых приходится 16,1 %, гамма-излучений земного происхождения — 21,9 %, внутренних излуча­телей — (живых организмов, поглощающих микроколичества радионуклидов из ОС) — 19,5 % и излучений радона и торона (оставшейся части ПРФ) — 42,5 %. Средняя величина ПРФ для земного шара 0,011 мБэр/ч (в различных регионах мира она очень широко колеблется).

ПРФ — это поток ионизирующих частиц, и энергия каждой из частиц, будучи поглощена веществом клетки, достаточна, чтобы вызвать распад или возбуждение любой ее молекулы. За один час в клетках ткани человека в различных регионах земного шара происходит от 200 млн. до 6 млрд. подобных микрособытий. Таким образом, все живущие на Земле организмы ежесекундно от момента своего зачатия и в течение всей жизни непрерывно подвергаются высокоэнергетическому излучению земного и космического происхождения.

Мы привыкли смотреть на научно-технический прогресс (НТП) как на фактор позитивный, способствующий достижению высокого материального и духовного благосостояния, как на мощный ускоритель социального прогресса. Но НТП выступает и как фактор, создающий экологические проблемы человечества. Такое положение создалось и с ЭМИ, которое сопряжено с рядом отрицательных последствий, факторы риска становятся злокачественными во многом по нашей вине. Корень зла кроется исключительно в недостатке элементарного понимания людьми того, что только они в ответе за все происходящее на Земле. Биологический мир един, клеточные структуры почти идентичны, поэтому микроэффекты одинаковы.

В настоящее время достоверно установлена высокая биологическая активность ЭМП, все живое действительно чрезвычайно чувствительно к искусственным ЭМП антропогенного происхождения. Некоторые виды живых существ и растений особенно чувствительны к определенным частотам. Так, рыбы плохо переносят частоту 50 Гц при достаточно высокой напряженности поля. Рост леса замедляется при воздействии СВЧ с модуляцией 12, 25, 50 и 100 Гц. Цветы реагируют на звуковые частоты. На более высоком уровне организации возникает разнообразие и дифференцируется чувствительность к ЭМП.

Техногенные поля несут шлейф разных частот, паразитарных СВЧ-излучений, вредных резонансных явлений, перед которыми человеческий организм пока остается беззащитным. Систематическое воздействие ЭМП может приводить к нарушению работоспособности, памяти, внимания, становясь причиной множества заболеваний. ЭМП повышают риск сердечно-сосудистых, эндокринных, онкологических заболеваний, снижают иммунитет, потенцию. По мнению экспертов Всемирной организации здравоохранения, сегодня степень электромагнитного загрязнения ОС выходит на уровень загрязнения ее вредными химическими веществами.

Широко известны реакции организма на сильные воздействия. ННамного сложнее вести речь об эффекте слабых воздействий, за которыми стоят так называемые отдаленные последствия — генетические и канцерогенные эффекты. Не исключено, что через какое-то время будет установлено, что антропогенные ЭМП относятся к числу беспороговых раздражителей.

Обзор существующих представлений о биологической активности ЭМП позволяет выделить два основных подхода к этой проблеме. Первый — связан с представлением об энергетическом взаимодействии, второй — с анализом информационного взаимодей­ствия ЭМП с элементами биологической си­стемы.

 

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭМП С ОРГАНИЗМОМ ЧЕЛОВЕКА ↑

1. Биологическое действие ЭМП низкой частоты ↑

Тело человека по отношению к низкочастотным (<105 Гц) ЭМП обладает свойствами проводника. Под действием внешнего поля в тканях возникает ток проводимости. Основными представителями свободных зарядов служат ионы. Длина ЭМВ низких частот многократно превосходит размеры человеческого тела, вследствие чего весь организм подвергается воздействию таких волн. Однако это действие на разные ткани неодинаково, поскольку они отличаются как по электрическим свойствам, так и по чувствительности к току проводимости. Весьма чувствительна к нему нервная система. Под действием внешнего ЭМП частотой 10 Гц и напряженностью 10 Вм-1 в тканях головного мозга индуцируется поле, которое в 105 раз слабее внешнего.

Индуцируемый ток проводимости течет преимущественно по межклеточной жидкости, так как ее сопротивление много меньше сопротивления клеточных мембран. Через плазмолеммы нейронов протекает примерно тысячная доля тока проводимости, наведенного внешним ЭМП.

Пороговое значение тока проводимости, вызывающего возбуждение, зависит от частоты ЭМП. Ток с частотой выше 3 кГц, приложенный к коже человека, практически не возбуждает его нервы и мышцы. При непосредственном действии на нервы и мышцы этот частотный предел отодвигается к 200 кГц, но ткани на этой частоте возбуждаются только сильным током. Повышение тока проводимости с ростом частоты внешнего ЭМП связано, прежде всего, с инерционностью ионных каналов. При частоте более 105 Гц их воротные процессы не приводятся в действие. Поэтому высокочастотные ЭМП не способны возбудить ткани организма.

Поглощение электромагнитной энергии живыми тканями сопровождается повышением их температуры, если поглощаемая мощность превосходит мощность рассеяния тепловой энергии. Последняя определяется теплоотдачей, которая осуществляется с поверхности тела посредством излучения, конвекции, теплопроводности и испарения влаги. Отведение тепловой энергии от глубоких тканей к поверхности тела обеспечивается кровообращением. Механизмы теплоотдачи функционируют в организме непрерывно, поскольку ему свойствен постоянный высокий уровень производства теплоты в ходе обмена веществ. Поэтому заметное повышение температуры живых тканей происходит только в том случае, когда дополнительная тепловая нагрузка (в частности, под действием ЭМП) достигает не менее 70% метаболической теплопродукции (1-3 мВт•г-1).

Действие на организм низкочастотных ЭМП не вызывает заметного нагрева тканей, так как тепловая энергия, погло­щаемая при этом тканями, меньше метаболической теплопродукции. Исключение составляют электрические ожоги кожи («метки тока»), возникающие в месте контакта с оголенными проводами, находящимися под высоким напряжением.

Исследованиями ряда авторов подтверждены биологические эффекты излучения и общие неспецифические механизмы влияния ЭМП сверхнизкочастотного диапазона на повышение функциональной активности гипофизарно-надпочечниковой системы, сопровождающиеся у большинства обследованных активацией половой, а в ряде случаев гипофизарно-тиреоидной системы.

В ряде проведенных исследований также была выявлена позитивная связь между низкочастотным электромагнитным излучением и развитием опухолей. Однако эта картина обнаруживается не во всех исследованиях. Наиболее выражен эффект ЭМП в развитии лейкоза у детей и лейкоза и опухолей мозга у взрослых людей, которые на работе облучаются этими полями.

ЭМП низких частот. Индивидуальная защита от ЭМИВлияние радиочастотного диапазона термической интенсивности на продолжительность жизни и развитие новообразований не имеет однозначной направленности. Облучение животных в разных условиях эксперимента приводило к противоположным эффектам. Биологические эффекты влияния электромагнитных полей множественны, до конца не изучены и непредсказуемы. Слиш­ком много еще в этом вопросе «белых пятен» и всевозможных неопределенностей.

Особенно опасны сверхнизкочастотное поля, а также детектированное высоко- и сверхвысокочастотное со сверхнизкочастотной вредной модуляцией поля, высвобождающие активные свободные радикалы. Они действуют на ДНК и РНК как жесткая радиация и могут вызывать крайне негативные отдаленные последствия, вплоть до вырождения генотипа. Обнаружить эти эффекты непосредственно весьма затруднительно.

2. Биологическое действие ЭМП высокой частоты ↑

В отличие от реакций организма на ЭМП низкой частоты, высокочастотные биологические эффекты электромагнитных из­лучений обусловлены главным образом тепловой энергией, выделяющейся в подвергшихся облучению тканях. Физиологиче­ские механизмы теплоотдачи не компенсируют теплопродукцию организма, происходящую под действием ЭМП высокой частоты.

В диапазоне частот от 1,0 до 300 МГц механизмы взаимодействия ЭМП с организмом определяются как током проводимости, так и током смещения, причем на частоте порядка 1 МГц ведущая роль принадлежит току проводимости, а на частотах более 20 МГц — току смещения. Обе разновидности тока вызывают нагревание тканей. Тепловой эффект усиливается по мере возрастания частоты внешнего поля. Высокочастотный ток проводимости (при частоте более 105 Гц), в отличие от низкочастотного, не возбуждает нервы и мышцы. Ток смещения также не вызывает возбуждения.

Длина волны на частотах от 1,0 до 3000 МГц превосходит размеры тела человека. Такие поля могут оказывать как локальное, так и общее воздействие на него. Характер воздействия определяется тем, все ли тело или часть его находится в поле. На более высоких частотах (частота более 3000 МГц) длина волны меньше размеров тела человека, что обусловливает только ло­кальное действие ЭМП. Кроме того, с повышением частоты уменьшается глубина проникновения электромагнитных колебаний в организм. Глубиной проникновения электромагнитного излучения в любую среду называют расстояние, на котором амплитуда поля уменьшается в е раз (е = 2,718…). Преодолев этот путь, электромагнитная волна сохраняет примерно 13% своей начальной интенсивности. Глубина проникновения зависит не только от частоты внешнего ЭМП, но и от электрических свойств тканей, в которые оно проникает. Для жировой и костной тканей эта величина на порядок больше, чем для мышечной.

Поскольку в частотный диапазон СВЧ излучений попадает характеристическая частота релаксации воды, то именно водные среды организма поглощают энергию СВЧ полей в наибольшей степени. Волны СВЧ слабо взаимодействуют с кожей и жировой клетчаткой, а в мышцах и внутренних органах интенсивно поглощаются. Поэтому мышцы и внутренности претерпевают наибольшее нагревание при микроволновой терапии. Много тепла выделяется в жидкостях, заполняющих различные полости.

СВЧ излучения широко используются в радиолокации. Нарушение техники безопасности при работе на радиолокационных установках может нанести очень серьезный ущерб здоровью.

Особый интерес представляют работы, касающиеся изучения влияния на ЦНС низкоинтенсивных СВЧ-полей, модулированных в частотном диапазоне собственных биологических ритмов биообъекта. Установлено, что пороговые интенсивности для микроволновых излучений, модулированных в этом диапазоне, значительно ниже тех, которые являются характерными для импульсных и непрерывных излучений.

Низкоэнергетическое СВЧ-поле, модулированное в ритме собственных частот мозга, обладает выраженным кардиотропным действием. Подвернув мозговую (нервную) ткань воздействию ЭМП, модулированных частотой собственных биоритмов мозга, можно достичь уси­ления биологического действия ЭМП за счет резонансных явлений.

Значительную роль играют резонансные процессы, связанные с биологическими ритмами человека. Резонансное усиление или ослабление этих ритмов, появление гармоник и субгармоник и результаты перекрестной модуляции в нелинейных элементах клеток могут порождать разнообразные психофизиологические эффекты с отрицательными последствиями.

ЭМП высоких частот. Индивидуальная защита от ЭМИСреди множества электромагнитных явлений особого внимания заслуживают микроволновые излучения (МВИ), причем наиболее существенный вклад в микроволновое загрязнение ОС вносят радиолокационные и радиорелейные станции и другие объекты, работа которых основана на генерации ЭМИ СВЧ-диапазона. У людей, которые работают на тропосферных, спутниковых, радио- и радиолокационных станциях, появляются головная боль, раздражительность, сонливость, ослабление памяти и т.д.

По величине дозы и характеру облучения выделяют острое и хроническое поражение микроволновыми излучениями (табл.1). К острым поражениям относят нарушения, возникающие в результате кратковременного воздействия микроволн плотностью потока энергии (ППЭ), вызывающей термогенный эффект. Хроническое поражение — результат длительного воздействия МВИ субтепловой ППЭ.

Таблица 1. Картина клинических проявлений воздействия микроволн на организм человека при различных интенсивностях излучения ↑

Интенсивность микроволн, мВт/см2

Наблюдаемые изменения

600

Болевые ощущения в период облучения*

200

Угнетение окислительно-восстановительных процессов тканей*

100

Повышение артериального давления с последующим его снижением, в случае хронического воздействия — устойчивая гипотония. Двухсторонняя катаракта.

40

Ощущение тепла. Расширение сосудов. При облучении повышение давления на 20-30 мм рт.ст.*

20

Стимуляция окислительно-восстановительных процессов тканей

10

Астенизация после 15 мин. облучения, изменение биоэлектрической активности мозга

8

Неопределенные сдвиги со стороны крови с общим временем облучения 150 ч, изменение свертываемости крови

6

Электрокардиографические изменения, изменения в рецепторном аппарате

4-5

Изменение артериального давления при многократных облучениях,
непродолжительная лейкопения, эритропения

3-4

Ваготоническая реакция с симптомами брадикардия, замедление электропроводимости сердца

2-3

Выраженный характер снижения артериального давления, учащение пульса, колебания объема крови сердца

1

Снижение артериального давления, тенденция к учащению пульса, незначительные колебания объема крови сердца.
Снижение офтальмотонуса при ежедневном воздействии в течение 3,5 мес.

0,4

Слуховой эффект при воздействии импульсных ЭМН

0,3

Некоторые изменения со стороны нервной системы при хроническом воздействии в течение 5-10 лет

0,1

Электрокардиографические изменения

До 0,05

Тенденция к понижению артериального давления при хроническом воздействии*

* — значения интенсивности являются наименьшими из встречающихся в литературе.

Со стороны ССС наблюдали нейроциркуляторную дистонию (НЦД) гипертонического типа, миокардиодистрофию, сопровождавшуюся быстро прогрессирующей коронарной недостаточностью. Для картины периферической крови были характерны лейкопения и тромбоцитопения. У специалистов, обслуживающих электромагнитные устройства, обнаруживается фазовый характер изменений в системе периферического кровообращения. В начальный период может отмечаться умеренное снижение содержания гемоглобина и эритроцитов. В дальнейшем эти показатели нарастают и иногда существенно превышают норму. Количество лейкоцитов в первое время имеет склонность к увеличению в сравне­нии с нормой. После семи — девяти лет контакта появляется тенденция к снижению лейкоцитов. У лиц со стажем 7-12 лет возможна стойкая лейкопения. У некоторых из­меняются показатели свертываемости крови.

Биологическими исследованиями установлено, что наиболее чувствительными к воздействию ЭМИ являются: центральная нервная система, глаза, гонады. При этом могут происходить нарушения деятельности сердечно-сосудистой, нейроэндокринной, кроветворной, иммунной систем и обменных процессов. Исследования показали, что репродуктивная система человека очень чувствительна к облучению ЭМП. При этом у мужчин выявлен довольно высокий процент случаев импотенции, снижение тестостерона в крови. У женщин могут наблюдаться нарушения детородной функции (токсикозы беременности, самопроизвольные выкидыши, патология родов).

Организм человека небезразличен к локализации ЭМ-энергии на определенных органах (при эксплуатации ручных радиотелефонов — это голова; портативных раций — поясница или спина). Отмечается явная зависимость биоэффектов от интенсивности поля, поляризации и направления волн, соотношения размеров органов и тела человека с длиной волны ЭМИ. Сложность состоит в том, что необходимо учитывать все разнообразие факторов, определяющих количество поглощенной ЭМ-энергии, диэлектрические свойства тканей, геометрию, массу, ориентацию биообъекта, поляризацию ЭМП, конфигурацию и характеристики источника, экспозицию, интенсивность и частоту излучения, все особенности генерации и распространения ЭМИ СВЧ.

Излучение на частоте 900 МГц, разрешен­ной для мобильных радиотелефонов, имеет особенно высокую проницаемость, при этом нередко в голове возникает «эффект резонанса». Правда, отмечаются большие различия в индивидуальной чувствительности. Существу­ет множество моделей, модификаций радио­телефонов и они существенно отличаются друг от друга мощностью и длиной волны. Поэтому говорить о конкретном воздействии того или иного аппарата можно лишь после соответствующей сертификации.

Мишенью для СВЧ-излучения является молекула, обладающая ЭМ-свойствами. Это, прежде всего, молекулы воды. Живой организм человека в основном (на 95 % в младенчестве и на 60% в старости) состоит из воды. Все вещества при растворении в воде образуют гидратные оболочки. Слабые ЭМП низкой частоты изменяют метастабильные структуры в воде, что резко снижает концентрацию ионов калия и ведет к образованию активных свободных радикалов.

ЭМ-энергия СВЧ-излучений, воздействия на воду, переходит в тепловую энергию и последующие биоэффекты в клетках и тканях связаны с повышением их температуры локально, а затем и с разогреванием всего организма. Чем больше величина СВЧ-волны, тем глубже в тканях тепловой ожог. Повышение температуры вызывает возбуждение терморецепторов. Раздражаются и механорецепторы в очаге поражения из-за «объемного эффекта» разогретой тканевой жидкости.

Одновременно с тепловым проявляется и резонансный эффект в разрушении молекул ДНК, АТФ, уменьшении степени связывания К+, Са2+ и других ионов. Меняется проницаемость мембран для K+ и Na+. Доказано: основной механизм влияния ЭМИ НЧ на биологические объек­ты определяется тем, что при Е = 30 кВ/м каж­дую секунду в клетку вводится 104 ионов Na+ и выводится такое же количество ионов К+, что требует повышения расхода энергии.

Доля поглощения СВЧ-энергии водой составляет: на частотах 1 ГГц — 50 %, 10 ГГц — 90 %, а при 30 ГГц — 98 %. Эффект поглощения СВЧ-энергии клетками и тканями — тепловое и нетепловое действие. Нарушаются структура и функции нервной клетки, эритроцита, других клеток. Наиболее интенсивно перегреваются органы, которые не содержат кровеносных сосудов (хрусталик, семенники, яичники и др.). В том смысле »органом-мишенью» для СВЧ является глаз, гонады и сперматозоиды.

Тепловое воздействие распространяется на ЦНС, возбуждая и перевозбуждая ее. ЦНС пора­жается очень рано из-за прямого и опосредованного действия СВЧ-излучения через эфферентную систему. В порочные круги включаются эндокринная, иммунная, сердечно-сосудистая, дыхательная системы. На поздних стадиях на­ступают признаки энергетического истощения и угнетения центров головного мозга.

При хроническом воздействии СВЧ-излучений развивается радиоволновая болезнь с нарушением функций всех регуляторных систем, в результате чего резко падает производительность труда, и наблюдаются нарушения психики. Облучение в радиодиапазоне вызывает у человека ощущение шумов и свиста. Более двадцати лет тому назад сообщалось даже об открытии эффекта радиослышимости. Суть его состоит в том, что люди, находившиеся в поле мощной радиове­щательной станции, слышали »внутренние голоса», речь, музыку и т.д.

Комплекс отрицательных ЭМП является непосредственной причиной множества заболеваний. Человеческий организм чутко отзывается на волновую нагрузку сначала снижением работоспособности, ослаблением внимания, эмоциональной неустойчивостью, а затем лавиной заболеваний нервной и сердечно-сосудистой систем, большинства внутренних органов и особенно почек и печени.

ЭМП оказывает неблагоприятное влияние на организм и при определенных условиях может послужить предпосылкой к формированию патологических состояний среди населения, подвергающегося его хроническому воздействию. ЭМП приводит к развитию синдрома старения организма, признаками которого являются снижение работоспособности и иммунитета, наличие многих заболеваний, раннее нарушение уровня холестерина, угнетение функции репродуктивной системы, развитие возрастной патологии в ранние годы (гипертоническая болезнь, церебральный атеросклероз). Сроки возникновения нарушений в организме при облучении ЭМП зависят от многих факторов: частотного диапазона, продолжительности воздействия (стажа работы), локализации облучения (общее или местное), характера ЭМП (модулированное, непрерывное, прерывистое) и других. При этом существенную роль играют индивидуальные особенности организма. Экспериментально доказано, что воздействие модулированных ЭМП может вызвать эффекты, противоположные эффектам немодулированных ЭМП. Использование в эксперименте ЭМП импульсной генерации дает возможность получать более выраженный биологический эффект, чем при непрерывном облучении. О большой биологической активности импульсных излучений свидетельствует также большая к ним чувствительность холинергических систем мозга.

В последние годы было убедительно доказано, что нарушения функций организма под действием СВЧ излучений происходят не только вследствие образования избыточного тепла в тканях. Следовательно, биофизические механизмы воздействия ЭМП на биологические системы нельзя свести к двум рассмотренным выше: перегреванию в высокочастотных полях и возбуждению — в низкочастотных. Сейчас внимание исследователей биологических эффектов электромагнитных излучений сосредоточено на третьем механизме. Его называют специфическим. Наиболее характерная особенность специфического действия ЭМП на организм состоит в том, что биологические системы реаги­руют на излучение крайне низкой интенсивности, недостаточной для возбуждения и нагревания, но такие реакции возникают не во всем диапазоне ЭМВ, а на определенных частотах. Поэтому третий тип реакций биологических систем на ЭМП имеет еще и такие названия, как резонансные и слабые взаимодействия, частотнозависимые биологические эффекты ЭМП.

 

ЧАСТОТНОЗАВИСИМЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ЭМП ↑

Частотнозависимые биологические эффекты ЭМП, описанные на сегодняшний день, немногочисленны и вместе с тем разнообразны, что затрудняет их классификацию.

Под действием СВЧ излучений некоторые бактерии (например, кишечная палочка) синтезируют своеобразный белок — колицин, обладающий антигенными свойствами для бактерий других штаммов. Это наблюдается только на определенных частотах (от 45,6 до 46,1 ГГц) при довольно низкой интенсивности поля (вплоть до 0,1 Вт-м-2), хотя синтез колицина происходит и под влиянием других факторов. Образование нового белка принято объяснять избирательным действием таких факторов, в том числе ЭМВ определенных частот, на генетический аппарат клетки. Авторы этой гипотезы полагают, что среди процессов хранения и передачи генетической информации изменяются не репликация и транскрипция, а трансляция. Вероятно, СВЧ излучение может нарушить нормальную последовательность нуклеотидов в матричной РНК, следствием чего явится продукция необычных для клетки макромолекул, которые не способны обеспечить полноценное отправление соответствующих функций. Синтез «неполноценных» белков отражается в первую очередь на тех субстратах, которые активно обновляются (например, ферменты). С такими нарушениями связывают изменения уровня обменных процессов и физиологической активности животных, наблюдавшиеся рядом исследователей.

Данные о влиянии ЭМВ на генетический аппарат клеток малочисленны, противоречивы и фрагментарны. Так, гамма-глобулин человека теряет антигенные свойства при действии на кровь электромагнитных излучений частотой 13,1 — 13,3—13,9 — 14,4 МГц. ЭМП других частот не приводят к подобному эффекту. Вместе с тем его можно объяснить без привлечения гипотезы о действии ЭМВ на генетический аппарат. Существует предположение о возможности взаимодействия внешних ЭМП с компонентами плазматической мембраны клетки. Так объясняют усиление выхода ионов кальция из тканей мозга, подвергнутого облучению ЭМВ низкой частоты. Это явление возникает только на определенных частотах (6— 16 Гц). Особенно эффективно применение не гармонических колебаний низкой частоты, а УВЧ полей, модулированных низкими частотами (при глубине модуляции 80—90%).

В основе кальциевой гипотезы лежат сведения о структуре плазмолеммы. Многие молекулы, входящие в ее состав, имеют конечные цепочки аминосахаров выступающие в примембранное пространство. Они образуют па поверхности клеточной мембраны многочисленные участки неподвижных отрицательных зарядов, обладающих сильным сродством к Н- и Са2 + . Эти катионы адсорбируются плазмолеммой из межклеточной среды. Вероятно, катионы, фиксированные полианионным слоем плазмолеммы нервной клетки, могут обеспечить се взаимодействие со слабыми ЭМП. Энергия таких полей недостаточна для изменения ионной проницаемости возбудимой мембраны (то есть для активации потенциалзависимых ионных каналов в ней), но этой энергии может хватить для нарушения электро­статической связи катионов с мембранными аминосахарами. В результате катионы покидают поверхность плазмолеммы и в межклеточной среде создается их избыток. Согласно кальциевой гипотезе, это относится, прежде всего, к ионам кальция. Резкое повышение градиента Са2+ на плазматических мембранах нейронов ЦНС может вызвать возбуждение, поскольку нервные клетки возбуждаются входящим кальциевым током через плазмолемму, покрывающую их тела.

Помимо ионной, рассматриваются также мембранная и дипольная теории взаимодействия ЭМП с микроструктурами, в рамках которых преобразование энергии ЭМП в кинетическую энергию молекул также связано с представлениями о флуктуационно-вероятностном влиянии, реализующемся через триггерные усилительные механизмы живой системы.

Специфическое действие ЭМИ объясняют нелинейным характером влияния поля на микроструктуры. Механизм действия СВЧ заключается в изменении мембранной проницаемости клетки, что приводит к изменению функции нуклеотидциклазной системы, влияющей на активность окислительно-восстановительных ферментов. Продукты метаболизма гуморальным путем вызывают изменения физиологического состояния. Некоторыми авторами высказываются предположения о существовании у животных и человека специфических рецеп­торов для восприятия ЭМП.

Электромагнитные излучения определенных (резонансных) частот способны выполнять роль сигналов, то есть управлять выделением свободной энергии биологической системы, не внося в эту систему значительной энергии извне. Критерием информационного воз­действия ЭМП является преобладание энергии ответных реакций организма (изменений метаболизма и физиологической активности) над энергией внешнего поля, которое их вызвало. Энергетические эффекты ЭМП характеризуются тем, что энергия ответных реакций биологической системы меньше энергии, привносимой в нее полем.

Биологические эффекты слабых ЭМП определяются высокой избирательной чувствительностью к ним (в узком спектральном диапазоне) того или иного типа клеток. По-видимому, наибольшей восприимчивостью к слабым полям обладают нейроны. Специализированные электрорецепторы обнаружены у не­многих представителей животного мира. У человека их не на­шли. Однако отсутствие как электрорецепторов, так и специфических «электрических» ощущений не свидетельствует о невозможности восприятия человеком слабых ЭМП. Одним из механизмов избирательной чувствительности нейронов головного мозга к низкочастотному излучению может служить взаи­модействие их с катионами (например Са2+ — согласно кальциевой гипотезе), когда они десорбируются с плазматических мембран, которые их прежде связывали.

По аналогии с принципом работы усилителя (слабый сигнал на входе управляет перераспределением значительной энер­гии на выходе) механизмы реагирования биологических систем на слабые ЭМП определяются как усилительные (или кооперативные). Роль пускового сигнала для некоторых биологических систем способны, вероятно, выполнять слабые ЭМП определенных частот. Они могут взаимодействовать как с зарядами, фиксированными на клеточной мембране, так, по-видимому, и с внутриклеточными субстратами, вплоть до генетического ап­парата клетки. Однако высокий градиент электрического потенциала, существующий на плазмолемме, затрудняет воздействие ЭМП на внутриклеточные системы. При некоторых патологических состояниях уровень мембранного потенциала понижается, что может привести к большей уязвимости внутриклеточных процессов для внешних полей. Этим, вероятно, обусловлена повышенная чувствительность больных к атмосферным явлениям.

Исследования последних десятилетий убедительно подтвердили информационную роль и значение для биологических систем сверхслабых ЭМП, в том числе в диапазоне СНЧ при определенных законах их модуляции.

Развитие идеи о том, что электроны и ЭМП как более лабильные, чем молекулы (элементы живой материи) несут энергию, заряды и информацию, являясь своего рода горючим для жизненных процессов, привело многих авторов к мысли о существовании в организме системы поддержания биоэлектрического гомеостаза, обеспечивающей нормальное физиологическое состояние клеток. Предположение о том, что в организме существует механизм центральной регуляции физиологических процессов, согласованный с периодически изменяющимися параметрами электрических и магнитных полей Земли и предназначенный для защиты от помех со стороны спорадически возникающих интен­сивных космических ЭМП всех частотных ди­апазонов, приводит к мысли о наличии в высокоорганизованном организме сенсорной системы, воспринимающей изменения ЭМП внешней среды.

Среди выявленных различными авторами закономерностей в действии СВЧ-полей нетепловой интенсивности можно отметить следующие, связанные способностью ЭМП:

  • влиять на течение биохимических реакций внутриклеточного метаболизма;
  • влиять на ферментативную активность белков — ферментов в головном мозге, печени и других структурах;
  • воздействовать (прямо или косвенно) на процессы передачи генетической информации (на процессы транскрипции и трансляции);
  • влиять на уровни сульфгидрильных и других групп, определяющих полярность белковых молекул;
  • действовать на нейрогуморальную регуляцию, в частности, на гипоталамо-гипофизарную и симпатоадреналовую системы;
  • изменять динамику иммунного ответа;
  • изменять физико-химические свойства глии, в частности, ее электронно-оптическую плотность;
  • перестраивать рисунок импульсных потоков, генерируемых нейронами;
  • изменять функциональную активность рецепторов и различных ионных каналов.

Таким образом, в результате взаимодействия организма с электрической составляющей ЭМП могут возникать биологические эффекты трех типов: возбуждение, нагревание и кооперативные процессы. Два из них хорошо изучены и находят объяснение в рамках концепции энергетического взаимодействия поля с организмом. Третий эффект, проявляющийся в восприятии биосистемами слабых электромагнитных излучений, исследован недостаточно. Его происхождение связано, по-видимому, с тем, что в процессе эволюции биологических систем ЭМП определенных частот выполняли по отношению к ним миссию носителя информации об окружающей среде. Для света это очевидно. Информационная функция других участков электромагнитного спектра еще не доказана и по-настоящему не объяснена.

 

ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЦИФРОВОГО ШУМА С ЖИВЫМИ СИСТЕМАМИ И ПРОБЛЕМЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЭМИ ↑

Повсеместное использование цифровых технологий привело к появлению новой составляющей электромагнитного окружения человека — цифрового шума (ЦШ). Если в целом электромагнитное загрязнение окружающей среды является предметом озабоченности специалистов-экологов, то возможная роль цифровой компоненты как фактора дополнительного риска до сих пор не рассматривалась. Необходимость выделения ЦШ из всего спектра электромагнитного фона продиктована экспериментов о качественно новых чертах биоэффектов ЦШ на клеточном уровне.

Внедрение любой новой технологии, сопряженной с излучением в окружающее человека пространство электромагнитных волн, неизбежно сопровождается дискуссиями о возможных последствиях для здоровья. Для мобильной связи это особенно актуально, поскольку в наше время всем известно, что излучение СВЧ может быть далеко не безвредным, а радиопередатчик абонентского аппарата работает непосредственно около уха, в нескольких сантиметрах от головного мозга. Многочисленные исследования, однако, не дают пока ясного ответа на вопрос: насколько вредно излучение мобильного телефона для его пользователя. Сложность проблемы, недостаточность финансирования, лоббирование компаний-производителей способствуют тому, что в обозримом будущем вряд ли следует ожидать получения однозначных выводов по рассматриваемой проблеме. Поэтому, для качественной оценки возможных последствий воздействия ЭМИ мобильного телефона на организм человека мы воспользовались известными в электромагнитной биологии закономерностями, а также некоторыми положениями физики живого.

Основным критерием безопасности считается малость повышенной дозы ЭМИ, которая определяется из тех соображений, что допустимый предел облучения должен быть с достаточно хорошим запасом ниже того порога, при превышении которого в организме человека происходят заметные изменения. Международные нормы безопасности устанавливают предел для так называемого коэффициента удельного поглощения (Specific Absorption Rate — SAR) ­производной по времени от энергии ЭМП, поглощаемого единицей массы в объеме тела заданной формы и плотности. В зависимости от местного стандарта, в различных странах SAR колеблется в пределах 10-2-10-3 Вт /г, что в пересчете в плотность потока мощности с учетом временного интервала усред­нения дает –10-3-10-4 Вт/см2. Такие порядки величин гарантированно (примерно, на порядок) превышают значения уровня облучения, полученные в модельных расчетах и в экспериментах с подопытными добровольцами. Отметим, однако, что все расчеты и измерения относятся к несущей частоте. Относительный уровень мощности излучения вне рабочей полосы в диапазоне СВЧ-КВЧ не превышает 10% и, казалось бы, тем более соответствует стандартам безопасности.

Очевидно, что создатели стандартов учитывали только линейную зависимость возможных биологических эффектов от поглощенной дозы, руководствуясь принципом «чем меньше, тем безопаснее». Это, действительно, справедливо для так называемого теплового фактора, ответственного за нагрев биологической ткани при поглощении ЭМИ. Однако, многочисленные эксперименты по воздействию СВЧ и КВЧ полей на живые системы самого разного уровня организации — от микробной клетки до человека — свидетельствует о принципиальной нелинейности восприимчивости (в этом случае говорят об «информационном факторе»). В результате чего, понятие биологически безопасной интенсивности становится, мягко говоря, неопределенным.

Более того, до недавнего времени зависимость биологической реакции от интенсивности излучения (монохроматического или шумоподобного) считалась хотя и нелинейной, но все же монотонной. ЦШ привносит в биоэффекты ЭМИ новое качество — немонотонную зависимость: при снижении интенсивности эффект может пропадать и снова возникать, даже проявляя тенденцию к смене знака.

Затронем еще один аспект обсуждаемой проблемы, а именно вопрос о «полезности» или «вредности» для организма того или иного диапазона частот ЭМИ. СВЧ-диапазон принято считать скорее «вредным», в том числе и для сверх уровней мощности ЭМИ (< 10-7 Вт\см2). С КВЧ все не так однозначно. В частности, показано, что положительное для организма (лечебное) воздействие излучений этого участка спектра, например в техноло­гиях КВЧ –терапии, имеет место лишь при соблюдении ряда условий. А именно — сверхнизкая, порядка тепловых шумов (<10-19Вт/см2), интенсивность и строго детерминированная локализация воздействия. В общем же случае, судя по многочисленным экспериментам, могут наблюдаться биоэффекты разных знаков. Это означает, что, если не впадать в излишний оптимизм, следует учитывать потенциальную опасность физиологических последствий облучения низкоинтенсивными ЭМИ, в особенности головного мозга и ушной раковины, где расположено много активных точек.

Каковы же особенности воздействия ЦШ на живые системы? В рамках ко­нцепции эндогенного когерентного поля, формирующего целостный электромагнитный каркас живого организма предполагается возможность регулиpyющeгo воздействия слабого внешнего сигнала. Существенно, что такое воздействие должно быть резонансным и сугубо индивидуальным по частотному составу, отражающему спектр характеристических частот конкретного организма. Очевидно, что ЦШ с его «монохроматически­м широкополосным» спектром оказывается универсальным инструментом, влияющим на любой живой объект. Причем, если руководствоваться идеей «сродственности» внешнего ЭМИ с собственными полями клеток организма, то ЦШ является одновременно инициатором как восстановительных (КВЧ-диапазон), так и деструктивных (СВЧ) процессов.