Виды и масштабы электромагнитного загрязнения окружающей среды

Исследованиями ряда авторов  подтверждены 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.

Влияние радиочастотного  диапазона термической интенсивности  на продолжительность жизни и  развитие новообразований не имеет  однозначной направленности. Облучение  животных в разных условиях эксперимента приводило к противоположным  эффектам. Эффекты ЭМП 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.

Тепловой эффект высокочастотных  полей используется в качестве лечебного  средства. Среди методов высокочастотной  электротерапии различают диатермию, индуктотермию, УВЧ терапию и  микроволновую терапию. При диатермии применяют ЭМП частотой 0,5—2,0 МГц. Методиндуктотерапии основан на применении ЭМП частотой 10—15 МГц. Биологический эффект (гипертермия) определяется магнитной составляющей ЭМП, генерируемого аппаратом индуктотермии. Под действием магнитного поля в тканях возникают вихревые токи, нагревающие объект облучения. Для УВЧ терапии применяют ЭМП частотой 40—50 МГц. Как и при двух предыдущих методах, пациент пребывает в зоне несформировавшейся волны. Поскольку электроды имеют форму пластины, биологическое действие обусловлено электрической составляющей ЭМП, причем тепло образуется под влиянием как тока проводимости, так и тока смещения. Примикроволновой терапии тепловой эффект создастся только током смещения, который возникает в организме человека под действием СВЧ излучений. Их частотный диапазон находится в пределах от 3-10⁸ до 3 - 10¹¹ Гц. Для физиотерапевтических процедур обычно пользуются волнами длиной 12,7 см. Они действуют на человека в зоне сформировавшейся волны. Поэтому тепловой эффект определяется интенсивностью электромагнитного поля. Поскольку в частотный диапазон СВЧ излучений попадает характеристическая частота релаксации воды, то именно водные среды организма поглощают энергию СВЧ полей в наибольшей степени. Поскольку 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.

С СВЧ излучениями приходится иметь дело не только в физиотерапевтическом кабинете. Они 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.

Среди 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 (модификация с дополнениями данных Б. А. Минина, 1974)

* - 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.