Электромагнитное излучение – невидимый убийца. Коварные волны

Широко распространенными источниками ЭМП в населенных местах в настоящее время являются радиотехнические передающие центры (РТПЦ), излучающие в окружающую среду электромагнитные волны ВЧ и УВЧ-диапазонов. Сравнительный анализ санитарно-защитных зон и зон ограничения застройки в зоне действия таких объектов показал, что наибольшие уровни облучения людей и окружающей среды наблюдаются в районе размещения РТПЦ «старой постройки» с высотой антенной опоры не более 180 м. Наибольший вклад в суммарную интенсивность электромагнитного загрязнения вносят базовые станции сотовой связи, функциональные теле- и радиопередатчики, радиорелейные станции, радиолокационные станции, СВЧ-приборы. Отказываться от изобретений, облегчающих жизнь, конечно же, не стоит. Но, чтобы технический прогресс не стал из помощника врагом, следует лишь соблюдать некоторые правила и разумно использовать технические новшества. - системы производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии постоянного и переменного тока (0-3 кГц): электростанции, линии электропередачи (ВЛ), трансформаторные подстанции, домовые распределительные щиты электропитания, кабели электропитания, электропро­водка, выпрямители и преобразователи тока); - бытовые приборы; - транспорт на электроприводе (0-3 кГц): железнодорожный транспорт и его инфраструктура, городской транспорт — метрополитен, троллейбусы, трамваи и т. п. — является относительно мощным источником магнитного поля в диапазоне частот от 0 до 1000 Гц. Максимальные значения плотности потока магнитной индукции (В) в пригородных электричках достигают 75 мкТл при среднем значении 20 мкТл; - функциональные передатчики: радиовещательные станции низких частот (30 — 300 кГц), средних частот (0,3 — 3 МГц), высоких частот (3 — 30 МГц) и сверхвысоких частот (30 — 300 МГц); телевизионные передатчики; базовые станции систем подвижной (в т. ч. сотовой) радиосвязи; наземные станции космической связи; радиорелейные станции; радиолокационные станции и т.п. В длинном перечне источников электромагнитного загрязнения можно выделить в первую очередь те, с которыми приходится сталкиваться чаще всего.

Линии электропередачи

Провода работающей линии электропередачи (ЛЭП) создают в прилегающем пространстве электромагнитные поля промышленной частоты. Расстояние, на которое распространяются эти поля от проводов линии, достигает десятков метров. Дальность, распространение и величина поля зависит от класса напряжения ЛЭП (цифра, обозначающая класс напряжения стоит в названии — например, ЛЭП 220 кВ), чем выше напряжение — тем больше зона повышенного уровня электромагнитного поля, при этом размеры зоны не изменяются в течение времени работы линии электропередачи. Поскольку нагрузка ЛЭП может неоднократно изменяться как в течении суток, так и с изменением сезонов года, размеры зоны повышенного уровня магнитного поля также меняются. Границы санитарно-защитных зон для линий электропередачи на действующих линиях определяются по критерию напряженности электрического поля — 1 кВ/м. К размещению воздушных линий ультравысоких напряжений (750 и 1150 кВ) предъявляются дополнительные требования по условиям воздействия электрического поля на население. Так, ближайшее расстояние от оси проектируемых воздушных линий электропередачи 750 и 1150 кВ до границ населенных пунктов должно быть, как правило, не менее 250 и 300 м соответственно.

Бытовые электроприборы

Наиболее мощными следует признать СВЧ-печи, аэрогрили, холодильники с системой «без инея», электроплиты, телевизоры, компьютеры. Реально создаваемое ЭМП в зависимости от конкретной модели и режима работы может сильно различаться среди оборудования одного типа. Значения электромагнитного поля тесно связаны с мощностью прибора. Причем степень загрязнения увеличивается в геометрической прогрессии с увеличением мощности.

Функциональные передатчики

Радиолокационные системы работают на частотах от 500 МГц до 15 ГГц, однако отдельные системы могут работать на частотах до 100 ГГц. Создаваемый ими ЭМ-сигнал принципиально отличается от излучения иных источников. Связано это с тем, что периодическое перемещение антенны в пространстве приводит к пространственной прерывистости облучения. Временная прерывистость облучения обусловлена цикличностью работы радиолокатора на излучение. Время наработки в различных режимах работы радиотехнических средств может исчисляться от нескольких часов до суток. Так у метеорологических радиолокаторов с временной прерывистостью 30 мин — излучение, 30 мин — пауза, суммарная наработка не превышает 12 ч, в то время как радиолокационные станции аэропортов в большинстве случаев работают круглосуточно. Ширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости обычно составляет несколько градусов, а длительность облучения за период обзора составляет десятки миллисекунд. Радары метеорологические могут создавать на удалении 1 км ППЭ ~ 100 Вт/м 2 за каждый цикл облучения. Радиолокационные станции аэропортов создают ППЭ ~ 0,5 Вт/м 2 на расстоянии 60 м. Морское радиолокационное оборудование устанавливается на всех кораблях, обычно оно имеет мощность передатчика на порядок меньшую, чем у аэродромных радаров, поэтому в обычном режиме сканирования ППЭ, создаваемое на расстоянии нескольких метров, не превышает 10 Вт/м 2 . Возрастание мощности радиолокаторов различного назначения и использование остронаправленных антенн кругового обзора приводит к значительному увеличению интенсивности ЭМИ СВЧ-диапазона и создает на местности зоны большой протяженности с высокой плотностью потока энергии. Наиболее неблагоприятные условия отмечаются в жилых районах городов, в черте которых размещаются аэропорты.

Сотовая связь

Основными элементами системы сотовой связи являются базовые станции (БС) и мобильные радиотелефоны (МРТ). Базовые станции поддерживают радиосвязь с мобильными радиотелефонами, вследствие чего БС и МРТ являются источниками электромагнитного излучения. Важной особенностью системы сотовой радиосвязи является весьма эффективное использование выделяемого для работы системы радиочастотного спектра (многократное использование одних и тех же частот, применение различных методов доступа), что делает возможным обеспечение телефонной связью значительного числа абонентов. В работе системы применяется принцип деления некоторой территории на зоны, или «соты», радиусом обычно 0,5-10 километров. Базовые станции поддерживают связь с находящимися в их зоне действия мобильными радиотелефонами и работают в режиме приема и передачи сигнала. В зависимости от стандарта, БС излучают электромагнитную энергию в диапазоне частот от 463 до 1880 МГц. БС являются видом передающих радиотехнических объектов, мощность излучения которых (загрузка) не является постоянной 24 часа в сутки. Загрузка определяется наличием владельцев сотовых телефонов в зоне обслуживания конкретной базовой станции и их желанием воспользоваться телефоном для разговора, что, в свою очередь, коренным образом зависит от времени суток, места расположения БС, дня недели и др. В ночные часы загрузка БС практически равна нулю. Мобильный радиотелефон (МРТ) представляет собой малогабаритный приемопередатчик. В зависимости от стандарта телефона, передача ведется в диапазоне частот 453 — 1785 МГц. Мощность излучения МРТ является величиной переменной, в значительной степени зависящей от состояния канала связи «мобильный радиотелефон — базовая станция», т. е. чем выше уровень сигнала БС в месте приема, тем меньше мощность излучения МРТ. Максимальная мощность находится в границах 0,125-1 Вт, однако в реальной обстановке она обычно не превышает 0,05 — 0,2 Вт.

Вопрос о воздействии излучения МРТ на организм пользователя до сих пор остается открытым. Многочисленные исследования, проведенные учеными разных стран, включая Россию, на биологических объектах (в том числе, на добровольцах), привели к неоднозначным, иногда противоречащим друг другу, результатам. Неоспоримым остается лишь тот факт, что организм человека «откликается» на наличие излучения сотового телефона.

Спутниковая связь

Системы спутниковой связи состоят из приемопередающей станции на Земле и спутника, находящегося на орбите. Диаграмма направленности антенны станций спутниковой связи имеет ярко выраженной узконаправленный основной луч — главный лепесток. Плотность потока энергии (ППЭ) в главном лепестке диаграммы направленности может достигать нескольких сотен Вт/м 2 вблизи антенны, создавая также значительные уровни поля на большом удалении. Например, станция мощностью 225 кВт, работающая на частоте 2,38 ГГц, создает на расстоянии 100 км ППЭ равное 2,8 Вт/м 2 . Однако рассеяние энергии от основного луча очень небольшое и происходит больше всего в районе размещения антенны.

Теле- и радиостанции

Телевизионные передатчики располагаются, как правило, в городах. Передающие антенны размещаются обычно на высоте выше 110 м. С точки зрения оценки влияния на здоровье интерес представляют уровни поля на расстоянии от нескольких десятков метров до нескольких километров. Типичные значения напряженности электрического поля могут достигать 15 В/м на расстоянии 1 км от передатчика мощностью 1 МВт. В России в настоящее время проблема оценки уровня ЭМП телевизионных передатчиков особенно актуальна в связи с резким ростом числа телевизионных каналов и передающих станций. Передающие радиоцентры (ПРЦ) размещаются в специально отведенных для них зонах и могут занимать довольно большие территории (до 1000 га). По своей структуре они включают в себя одно или несколько технических зданий, где находятся радиопередатчики, и антенные поля, на которых располагаются до нескольких десятков антенно-фидерных систем (АФС). АФС включает в себя антенну, служащую для измерения радиоволн, и фидерную линию, подводящую к ней высокочастотную энергию, генерируемую передатчиком. Зону возможного неблагоприятного действия ЭМП, создаваемых ПРЦ, можно условно разделить на две части. Первая часть зоны — это собственно территория ПРЦ, где размещены все службы, обеспечивающие работу радиопередатчиков и АФС. Это территория охраняется и на нее допускаются только лица, профессионально связанные с обслуживанием передатчиков, коммутаторов и АФС. Вторая часть зоны — это прилегающие к ПРЦ территории, доступ на которые не ограничен и где могут размещаться различные жилые постройки, в этом случае возникает угроза облучения населения, находящегося в этой части зоны. Расположение ПРЦ может быть различным, например, в Москве и Санкт- Петербурге характерно размещение в непосредственной близости или среди жилой застройки. Широко распространенными источниками ЭМП в населенных местах в настоящее время являются радиотехнические передающие центры (РТПЦ), излучающие в окружающую среду электромагнитные волны ВЧ и УВЧ-диапазонов.

Источники электромагнитного излучения природного, техногенного происхождения создают общий фон среды обитания. Влияние ЭМ-поля на жизнедеятельность живых организмов является доказанным фактом.

Естественные излучатели

Естественная среда обитания человека – электромагнитное пространство: геомагнитное поле, солнечная радиация, грозовые разряды. Человек является одновременно излучателем и приемником ЭМВ. Обменные процессы в организме имеют ионную природу. Трудно представить, какие формы примет жизнь при отсутствии электромагнетизма. Поверхность Земли имеет положительный статический заряд 130 V/m.

Чем выше над уровнем моря, тем меньше статический заряд:

• 100 м – 100 V/m;
• 1 000 м – 45 V/m;
• 20 000 м – 1 V/m.

Грозовые облака меняют напряженность ЭМП в 30 раз без разрядов молний. Электрическая проводимость атмосферного воздуха колеблется в зависимости от температуры, влажности. Облачная погода, туман повышают концентрацию ионов, увеличивая общий потенциал поверхности.

Человеческий организм приспособлен к вариативности электромагнитного поля Земли. Обменные процессы в организме проходят в ионной форме. Атмосфера защищает от воздействия жесткой радиации. Ядерные реакции на Солнце, звездах других систем являются причиной ультрафиолетовых, инфракрасных, рентгеновских волн. Они наносят вред здоровью даже при минимальных дозах. Обладая высокой частотой и энергией, разрушают клетки организма, могут вызвать необратимые последствия.

Переход заряженных частиц в атоме или молекуле с одного уровня на другой во время ядерной реакции сопровождается энергетическим всплеском. Возникают новые частицы со своими волновыми характеристиками. Колебания электромагнитных излучений имеют разную частоту, от которой зависит длина волны, энергия.

По мощности (частоте) излучение подразделяется на 6 типов:

• низкочастотное;
• радиоволновое;
• инфракрасное;
• световое;
• ультрафиолетовое;
• рентгеновское.

Технические средства, созданные человеком, имеют такой же волновой спектр. Они могут совмещаться, усиливая воздействия, или диссонировать, создавая помехи для функционирования.

Техногенные волновые излучатели

Человек научился воспроизводить ЭМИ для своих целей. Источники электромагнитного поля являются необходимой частью современной жизни.

Воспроизводятся в земных условиях:

• высокочастотные – гамма и рентгеновские лучи;
• среднечастотные – инфракрасные, световые, ультрафиолетовые;
• низкочастотные – радио, микроволны.

Искусственные излучатели стали привычными и встречаются на каждом шагу:

• компьютеры;
• бытовая техника;
• мобильные устройства;
• передающие электро-, теле- и радиоустройства;
• промышленные механизмы;
• электротранспорт;
• медицинское и научное оборудование.

Искусственные высоковольтные источники электромагнитных полей:

• трансформаторы;
• мониторы;
• телевизоры.

Основные типы источников электромагнитного излучения: атомарный уровень и проводниковый. Примером проводникового излучателя является высоковольтная линия электропередач: поток свободных электронов совершает синхронные колебательные движения, создавая напряжение.

Воздействие искусственного ЭМ-фона

Линии электропередач создают напряженность, размеры которого зависят от передаваемого напряжения.

Санитарная зона определяется из расчета напряженности поля:

• для ЛЭП 220 кВ расстояние составит 50 м;
• для ЛЭП 750 кВ – 250 м;
• для ЛЭП 1 150 кВ – 300 м.

Радиоволны различной частоты – основной источник возникновения ЭМ-шума:

• радиолокация в аэропортах, на метеостанциях;
• базовые станции мобильной связи;
• теле-, радиостанции;
• ППС спутниковой связи;
• радиотелефоны.

Радары работают на высоких частотах (от 500 МГЦ до 100 ГГЦ). Мощные излучатели, работая в прерывистом режиме, тем не менее создают плотный энергетический потом на значительном расстоянии из-за круглосуточного характера работы. Аэропорты в городской черте – основной источник облучения жилых кварталов.

Приемопередающие станции мобильной связи используют частоты от 500 до 2 000 МГЦ. Деятельность станций зависит от нагрузки (количества абонентов на связи). Пиковые величины облучения приходятся на дневное время, в ночные часы равны нулю.

Телеизлучатели, расположенные на высоте от 100 м над землей, оказывают меньшее влияние на напряженность поверхностного поля, чем радиопередающие центры. Радиотрансляторы работают в диапазоне ультракоротких и сверхвысоких частот, охватывая зоны до 100 км по круговому радиусу. Неблагоприятному воздействию подвергается не только работающий персонал, но и прилегающая жилая застройка.

Станции спутниковой связи представляют угрозу для здоровья, если находиться в зоне действия узконаправленного энергетического потока. Мобильные телефоны не оказывают существенного влияния на фон. Трамвай, метро, троллейбус в среднем имеют показатель 50-80 мкТл.

ЭМ-загрязнение от бытовых электроприборов зависит от их мощности:

• утюг, холодильник имеют предельно допустимый показатель 0,2 мкТл;
• стиральная машина, электрочайник – 0,5 мкТл;
• электроплита – 1-3 мкТл;
• печь-СВЧ – 8мкТл;
• пылесос – 100 мкТл.

Стандарты ограничивают мощность статического напряжения оборудования и техники, применяемых в быту от 1 до 20 KV/m. Функционирование технических средств может быть затруднено из-за ЭМ-помех.

ЭМ-совместимость

Внешние возмущения от грозовых разрядов резко меняют частотный диапазон электростатического поля.

Последствия ударов молний – выход из строя:

• телекоммуникационных систем;
• беспроводной связи;
• линий электропередач;
• падение мощности оборудования (на производстве, электротранспорте и пр. видах).

Совмещение на одной площади нескольких излучателей ухудшает или мешает их работе. Микроволновая печь, имеющая частоту излучения в 100 ГГЦ, затруднит прием сигнала на мобильный телефон в радиусе 50 см. По этой причине запрещено использование смартфонов во время медицинского обследования на компьютерном томографе, МРТ, УЗИ, ЭКГ.

Во избежание помех разрабатываются стандарты совместимости (ЭМС). Промышленная застройка не возможна без соблюдения стандартов ЭМС. Для этого проводится обследование на обстановку (ЭМО), помехи (ЭМП), помехоустойчивость.

ЭМС учитывается при выпуске предметов широкого потребления, в которых учтены медицинские показания безопасного использования. Рекомендуется прибегнуть к дополнительным мерам безопасности при постоянном применении.

Безопасные расстояния, на которых воздействие ЭМИ заканчивается:

• мобильный телефон – 2,5 см;
• телевизор – 1 м;
• печь СВЧ – 1 м;
• системный блок – 0.5 м;
• монитор – 0,5 м.

Напряженность у земной поверхности, бытовая техника (кроме СВЧ), средства связи, коммуникаций относятся к безвредным ЭМИ.

Измерители волновых излучений

Для определения напряженности применяется флюксметр (веберметр). Принцип действия прибора заключается в фиксации магнитного потока при помощи катушки и гальванометра. Магнитные величины взаимосвязаны с электрическими, что объясняет применение прибора.
Флюксметр используют:

• в промышленных установках (на мостовых кранах, использующих переменные магниты для складирования черных металлов);
• при строительстве меридиональных трубопроводов большого сечения (для измерения магнитного поля);
• для защиты электроустановок от ЭМ-бурь, вызванных вспышкой на Солнце (показания веберметра позволяют вовремя принять ограничительные действия);
• для защиты от блуждающих токов электростанций, подстанций, магистральных трубопроводов.

Флюксметры бывают магнитоэлектрические и фотоэлектрические. Отличие – большей чувствительности последних из-за применения компенсационного усилителя. Измерение магнитного потока с помощью ЭДС, единицы измерения – Вб/дел.

Тесламетры (разновидность флюксметра) измеряют ЭДС между полупроводниковыми пластинами, единица измерения – мкТл. Приборы компактны, имеют погрешность до 2%, широкий диапазон частот как переменного, так и постоянного тока.

Воздействие ЭМИ на человеческий организм

Электромагнитные излучения оказывают био- и тепловое воздействие на ткани и органы человека.

На человеческий организм оказывает влияние:

• мощность излучения;
• длительность;
• тип воздействия.

Энергия переменного поля поглощается тканями неодинаково из-за различий в структуре. Неравномерный подъем температуры вызывает перенагрев органов и тканей, имеющих недостаточную теплорегуляцию. Передача теплоты во внешнюю среду затруднена, в результате чего повреждаются/разрушаются клетки.

В первую очередь страдают:

• глазной хрусталик;
• желчный пузырь;
• мочевой пузырь.

Мозг, кишечник имеют слабую возможность для терморегуляции.

Заболевания, вызываемые ЭМП:

• катаракта;
• гипотония;
• заболевания кроветворной системы (разрушение эритроцитов);
• мигрень;
• нарушения эндокринной системы;
• синдром хронической усталости.

Воздействие сильного ЭМ-поля неблагоприятно влияет на беременность, вызывая нарушение внутриутробного развития плода. Эндокринные нарушения у мужчин – это снижение потенции, бесплодность. Разрушение кровяных телец блокирует работу иммунной системы. В головном мозге нарушаются нейронные связи: ухудшается память, внимание. Инфракрасная форма ЭМИ опасна высокой энергией частиц, вызывающих перегрев организма. При температуре выше 42 градусов останавливается кровоток, человек погибает. Злоупотребление ультрафиолетовым облучением может привести к меланоме (раку кожи).

Природные ЭМ-волны, необходимые для существования земных организмов, могут быть губительны в высокочастотном диапазоне. Устройства и механизмы – источники ЭМ-загрязнения, что является побочным эффектом от их применения.

Технический прогресс имеет и обратную сторону. Глобальное использование различной техники, работающей от электричества, стало причиной загрязнения, которому дали название – электромагнитный шум. В этой статье мы рассмотрим природу этого явления, степень его воздействия на организм человека и меры защиты.

Что это такое и источники излучения

Электромагнитное излучение – это электромагнитные волны, которые возникают при возмущении магнитного или электрического поля. Современная физика трактует этот процесс в рамках теории корпускулярно-волнового дуализма. То есть, минимальной порцией электромагнитного излучения является квант, но в тоже время оно имеет частотно-волновые свойства, определяющие его основные характеристики.

Спектр частот излучения электромагнитного поля, позволяет классифицировать его на следующие виды:

• радиочастотное (к ним относятся радиоволны);
• тепловое (инфракрасное);
• оптическое (то есть, видимое глазом);
• излучение в ультрафиолетовом спектре и жесткое (ионизированное).

Детальную иллюстрацию спектрального диапазона (шкала электромагнитных излучений), можно увидеть на представленном ниже рисунке.

Природа источников излучения

В зависимости от происхождения, источники излучения электромагнитных волн в мировой практике принято классифицировать на два вида, а именно:

• возмущения электромагнитного поля искусственного происхождения;
• излучение, исходящее от естественных источников.

Излучения, исходящие от магнитного поля поле вокруг Земли, электрических процессов в атмосфере нашей планеты, ядерного синтеза в недрах солнца – все они естественного происхождения.

Что касается искусственных источников, то они побочное явление, вызванное работой различных электрических механизмов и приборов.

Исходящее от них излучение, может быть низкоуровневым и высокоуровневым. От уровней мощности источников полностью зависит степень напряженности излучения электромагнитного поля.

В качестве примера источников с высоким уровнем ЭМИ можно привести:

• ЛЭП, как правило, высоковольтные;
• все виды электротранспорта, а также сопутствующая ему инфраструктура;
• теле- и радиовышки, а также станции передвижной и мобильной связи;
• установки для преобразования напряжения электрической сети (в частности, волны исходящие от трансформатора или распределяющей подстанции);
• лифты и другие виды подъемного оборудования, где используется электромеханическая силовая установка.

К типичным источникам, излучающим низкоуровневые излучения можно отнести следующее электрооборудование:

• практически все устройства с ЭЛТ дисплеем (например: платежный терминал или компьютер);
• различные типы бытовой техники, начиная от утюгов и заканчивая климатическими системами;
• инженерные системы, обеспечивающие подачу электричества к различным объектам (подразумеваются не только кабель электропередач, а сопутствующее оборудование, например розетки и электросчетчики).

Отдельно стоит выделить специальное оборудование, используемое в медицине, которое испускает жесткое излучение (рентгеновские аппараты, МРТ и т.д.).

Влияние на человека

В ходе многочисленных исследований радиобиологи пришли к неутешительному выводу – длительное излучение электромагнитных волн может стать причиной «взрыва» болезней, то есть оно вызывает бурное развитие паталогических процессов в организме человека. Причем многие из них вносят нарушения на генетическом уровне.

Видео: Как влияет электромагнитное излучение на людей.
https://www.youtube.com/watch?v=FYWgXyHW93Q

Это происходит из-за того, что у электромагнитного поля высокий уровень биологической активности, что негативно отражается живых организмах. Фактор влияния зависит от следующих составляющих:

• характер производимого излучения;
• как долго и с какой интенсивностью оно продолжается.

Влияние на здоровье человека излучения, у которого электромагнитная природа, напрямую зависит от локализации. Она может быть как местного, так и общего характера. В последнем случае происходит масштабное облучение, например излучение, производимое ЛЭП.

Соответственно, под местным облучением подразумевается воздействие на определенные участки тела. Исходящие от электронных часов или мобильного телефона электромагнитные волны, яркий пример локального воздействия.

Отдельно необходимо отметить термальное воздействие высокочастотного электромагнитного излучения на живую материю. Энергия поля преобразуется в тепловую энергию (за счет вибрации молекул), на этом эффекте основа работа промышленных СВЧ излучателей, используемых для нагрева различных веществ. В отличие от пользы в производственных процессах, термальное воздействие на организм человека может оказаться пагубным. С точки зрения радиобиологии находиться возле «теплого» электрооборудования не рекомендуется.

Необходимо принять во внимание, что в быту мы регулярно подвергаемся облучению, причем это происходит не только на производстве, а и дома или при перемещении по городу. Со временем биологический эффект накапливается и усиливается. С ростом электромагнитного зашумления возрастает количество характерных заболеваний мозга или нервной системы. Заметим, что радиобиология довольно молодая наука, поэтому вред наносимый живым организмам от электромагнитного излучения досконально не изучен.

На рисунке виден, уровень электромагнитных волн, производимых обычными, используемыми в быту приборами.

Обратите внимание, что уровень напряженности поля существенно снижается на расстоянии. То есть, чтобы уменьшит его действие, достаточно отдалиться от источника на определенное расстояние.

Формула для расчета нормы (нормирование) излучения электромагнитного поля указана в соответствующих ГОСТах и СанПиНах.

Защита от излучения

На производстве в качестве средств, защищающих от облучения, активно применяются поглощающие (защитные) экраны. К сожалению, защититься от излучения электромагнитного поля при помощи такого оборудования в домашних условиях не представляется возможным, поскольку оно на это не рассчитано.

• чтобы свести воздействие излучения электромагнитного поля практически к нулю, следует отойти от ЛЭП, радио- и телевышек на расстояние не менее 25 метров (необходимо учитывать мощность источника);
• для ЭЛТ монитора и телевизора это расстояние значительно меньше – около 30 см;
• электронные часы не следует ставить близко подушке, оптимальное расстояние для них более 5 см;
• что касается для радио и сотовых телефонов, подносить их ближе, чем на 2,5 сантиметра не рекомендуется.

Заметим, что многие знают, как опасно стоять рядом с высоковольтными линиями электропередач, но при этом большинство людей не придают значения, обычным бытовым электроприборам. Хотя достаточно поставить системный блок на пол или переместить подальше, и вы обезопасите себя и своих близких. Советуем проделать это, после чего замерять фон от компьютера используя детектор излучения электромагнитного поля, чтобы наглядно убедиться в его снижении.

Этот совет также касается и размещения холодильника, многие ставят его неподалеку от кухонного стола, практично, но небезопасно.

Никакая таблица не сможет указать точное безопасное расстояние от конкретного электрооборудования, поскольку излучения может варьироваться, как в зависимости от модели устройства, так и страны производителя. В настоящий момент нет единого международного стандарта, поэтому в разных странах нормы могут иметь существенные расхождения.

Точно определить интенсивность излучения можно при помощи специального прибора – флюксметра. Согласно принятым в России нормам, максимально допустимая доза не должна превышать 0,2мкТл. Рекомендуем произвести замер в квартире, используя указанный выше прибор для измерения степени излучения электромагнитного поля.

Флюксметр – прибор для измерения степени излучения электромагнитного поля

Старайтесь сократить время, когда вы подвергаетесь облучению, то есть, не находитесь долго рядом с работающими электротехническими приборами. Например, совсем не обязательно постоянно стоять у электроплиты или СВЧ-печки во время приготовления пищи. Касательно электрооборудования можно заметить, что теплое, не всегда означает безопасное.

Всегда выключайте неиспользуемые электроприборы. Люди зачастую оставляют включенными различные устройства, не учитывая, что в это время от электротехники исходит электромагнитное излучение. Выключите ноутбук, принтер или другое оборудование, ненужно лишний раз подвергаться облучению, помните про свою безопасность.

В последние годы вследствие развития технологий организм человека подвергается высокому уровню воздействия электромагнитного излучения (ЭМИ), что не могло не вызвать серьезного беспокойства во всем мире.

Каково же влияние на живые организмы? Их последствия зависят от того, к какой категории радиации - ионизирующей или нет - они относятся. Первый тип обладает высоким энергетическим потенциалом, который действует на атомы в клетках и приводит к изменению их естественного состояния. Это может быть смертельно опасным, так как вызывает раковые и другие заболевания. К неионизирующей радиации относят электромагнитное излучение в виде радиоволн, микроволнового излучения и электрических колебаний. Хотя структуру атома она изменить не может, но ее воздействие способно привести к необратимым последствиям.

Невидимая опасность

Публикации в научной литературе подняли вопрос о неблагоприятном воздействии на отдельных лиц и общество в целом неионизирующего излучения ЭМП, исходящего от силовых, электрических и беспроводных устройств в быту, на производстве, в учебных и общественных заведениях. Несмотря на многочисленные проблемы в установлении неопровержимых научных доказательств вреда и пробелы в выяснении точных механизмов его нанесения, эпидемиологический анализ все больше наводит на мысль о значительном потенциале травматического воздействия, производимого неионизирующим облучением. Защита от электромагнитного излучения становится все более актуальной.

В связи с тем, что медицинское образование не акцентирует внимание на состоянии окружающей среды, некоторые врачи не в полной мере осознают вероятные проблемы для здоровья, которые связаны с ЭМИ, и, как следствие этого, проявления неионизирующего излучения могут диагностироваться неверно и подвергаться неэффективному лечению.

Если возможность повреждения тканей и клеток, связанная с воздействием рентгеновского излучения, сомнений не вызывает, то влияние электромагнитных излучений на живые организмы, когда они исходят от ЛЭП, мобильных телефонов, электроприборов и некоторые машин, только недавно начало привлекать к себе внимание в качестве потенциальной угрозы здоровью.

Электромагнитный спектр

Относится к типу энергии, которая исходит или излучается далеко за пределы ее источника. Энергия электромагнитного излучения существует в различных формах, каждая из которых обладает различными физическими свойствами. Они могут быть измерены и выражены с помощью частоты или длины волны. Одни волны имеют высокую частоту, другие - среднюю и третьи - низкую. Диапазон электромагнитного излучения включает много различных форм энергии, исходящей из различных источников. Их название используется для классификации типов ЭМИ.

Короткая длина волны электромагнитного излучения, соответствующая высокой частоте, является характеристикой гамма-лучей, рентгеновского и ультрафиолетового излучения. Более спектра включают микроволновое излучение и радиоволны. Световое излучение относят к среднему участку спектра ЭМИ, оно обеспечивает нормальное зрение и является светом, который мы воспринимаем. Инфракрасная энергия ответственна за восприятие человеком тепла.

Большинство форм энергии, таких как рентгеновские лучи, ультрафиолет и радиоволны, невидимы и незаметны для человека. Для их обнаружения требуется измерение электромагнитного излучения с использованием специальных приборов, и, как следствие, люди не могут оценить степень воздействия энергетических полей в этих диапазонах.

Несмотря на отсутствие восприятия, действие высокочастотной энергии, включая рентгеновское излучение, называемое ионизирующим, потенциально опасно для клеток человека. Изменяя атомный состав клеточных структур, разбивая химические связи и индуцируя образование свободных радикалов, достаточное воздействие ионизирующей радиации может повредить генетический код в ДНК или спровоцировать мутации, тем самым увеличивая риск возникновения злокачественных новообразований или гибель клеток.

Антропогенное ЭМИ

Влияние электромагнитного излучения на организм, особенно неионизирующего, которым называют формы энергии с более низкими частотами, многими учеными недооценивалось. Считалось, что оно не производит неблагоприятного эффекта при нормальных уровнях воздействия. В последнее время, однако, появляется все больше данных, которые свидетельствуют о том, что некоторые частоты неионизирующего излучения могут потенциально приносить биологический вред. Большинство исследований их влияния на здоровье касалось следующих трех основных видов антропогенного ЭМИ:

• нижняя шкала электромагнитных излучений от ЛЭП, электроприборов и электронного оборудования;
• микроволновое и радиоизлучение беспроводных устройств связи, таких как сотовые телефоны, сотовые башни, антенны, а также телевизионные и радиовышки;
• электрическое загрязнение вследствие работы некоторых видов техники (например, плазменных телевизоров, некоторых энергосберегающих приборов, двигателей с регулируемой частотой вращения и т. д.), производящих сигналы, частота электромагнитного излучения которых находится в диапазоне 3-150 кГц (распространяются и переизлучаются проводкой).

Токи в земле, которые иногда называют блуждающими, проводами не ограничены. Ток движется по пути наименьшего сопротивления и может проходить через любые доступные пути, в том числе по земле, проводам и различным объектам. Соответственно, электрическое напряжение также передается через землю и по строительным конструкциям посредством металлических водопроводных или канализационных труб, в результате чего неионизирующее излучение попадает в ближайшую окружающую среду.

ЭМИ и здоровье человека

В то время как исследования, изучавшие негативные свойства электромагнитных излучений, иногда давали противоречивые результаты, диагностика репродуктивной дисфункции и предрасположенности к раку, по всей видимости, подтверждает подозрения о том, что воздействие ЭМП может представлять угрозу здоровью человека. Неблагоприятный исход беременности, включая выкидыши, мертворождение, преждевременные роды, изменение соотношения полов и врожденные аномалии - все было связано с влиянием ЭМИ на мать.

В большом проспективном исследовании, опубликованном в журнале «Эпидемиология», например, сообщается о пиковом воздействии ЭМИ на 1063 беременных женщин в районе Сан-Франциско. Участники эксперимента носили детекторы магнитного поля, и ученые обнаружили значительный рост смертности плода при увеличении уровня максимального воздействия ЭМП.

ЭМИ и рак

Были изучены утверждения о том, что интенсивное воздействие некоторых частот ЭМИ может быть канцерогенным. Например, «Международный журнал рака» недавно опубликовал важное исследование по методу «случай-контроль» по связи между детской лейкемией и магнитными полями в Японии. Оценивая уровень электромагнитного излучения в спальнях, ученые подтвердили, что высокие уровни воздействия приводят к значительно большему риску заболевания детской лейкемией.

Физическое и психологическое воздействие

Люди с электромагнитной сверхчувствительностью часто страдают от истощения, которое может повлиять на любую часть организма, включая центральную нервную систему, опорно-двигательный аппарат, желудочно-кишечный тракт и эндокринную систему. Эти симптомы часто приводят к постоянному психологическому стрессу и страху попасть под действие ЭМИ. Многие пациенты становятся недееспособными от одной мысли о том, что невидимый сигнал беспроводной связи в любое время и в любом месте может спровоцировать болезненные ощущения в их организме. Постоянный страх и озабоченность проблемами со здоровьем влияют на самочувствие вплоть до развития фобии и боязни электричества, которые у некоторых вызывают желание покинуть цивилизацию.

Мобильные телефоны и телекоммуникация

Сотовые телефоны передают и принимают сигналы с помощью ЭМП, которые частично поглощаются их пользователями. Так как эти источники электромагнитного излучения обычно находятся в тесной близости с головой, эта особенность привела к появлению опасений о возможном неблагоприятном влиянии их использования на здоровье человека.

Одной из проблем экстраполяции результатов их применения в экспериментальных исследованиях на грызунах является то, что частота максимального поглощения РЧ-энергии зависит от размера тела, его формы, ориентации и положения.

Резонансное поглощение у крыс находится в диапазоне СВЧ и рабочих частот мобильных телефонов, используемых в опытах (от 0,5 до 3 ГГц), но в масштабе человеческого организма оно возникает при 100 МГц. Этот фактор может приниматься во внимание при расчетах мощности поглощенной дозы, но представляет проблему для тех исследований, в которых для определения уровня экспозиции используется лишь напряженность внешнего поля.

Относительная глубина проникновения у лабораторных животных по сравнению с размером головы человека больше, а параметры тканей и механизм перераспределения тепла различаются. Другим потенциальным источником неточностей в уровне экспозиции является воздействие радиочастотного излучения на клетку.

Действие высоковольтного излучения на людей и окружающую среду

Линии электропередач напряжением выше 100 кВ - это самые мощные источники электромагнитного излучения. Исследования радиационного воздействия на технический персонал стартовали с началом строительства первых 220-кВ ЛЭП, когда появились случаи ухудшения здоровья рабочих. Ввод в эксплуатацию линий электропередач напряжением 400 кВ привел к публикации многочисленных работ в этой области, которые впоследствии стали основой для принятия первых нормативных актов, ограничивающих действие 50-Гц электрического поля.

ЛЭП с напряжением более 500 кВ оказывают воздействие на окружающую среду в виде:

• электрического поля частотой 50 Гц;
• излучения ;
• магнитного поля промышленной частоты.

ЭМП и нервная система

Гематоэнцефалический барьер млекопитающих состоит из эндотелиальных клеток, связанных с запирающими зонами, а также прилегающими перицитами и внеклеточным матриксом. Помогает поддерживать высокостабильную внеклеточную среду, необходимую для точной синаптической передачи, и защищает нервную ткань от повреждения. Увеличение его низкой проницаемости для гидрофильных и заряженных молекул может нанести вред здоровью.

Температура окружающей среды, превышающая пределы терморегуляции млекопитающих, повышает проницаемость гематоэнцефалического барьера для макромолекул. Нейрональное поглощение альбумина в различных областях мозга зависит от его температуры и проявляется при ее повышении на 1 °С и выше. Так как достаточно сильные радиочастотные поля могут привести к нагреванию тканей, логично предположить, что влияние на человека электромагнитного излучения имеет следствием повышенную проницаемость гематоэнцефалического барьера.

ЭМП и сон

Верхняя шкала электромагнитных излучений оказывает некоторое влияние на сон. Эта тема стала актуальной по нескольким причинам. Среди других симптомов жалобы на нарушения сна упоминались в анекдотических сообщениях о людях, считающих, что на них действует ЭМИ. Это привело к спекуляциям о том, что электромагнитные поля могут помешать нормальному течению сна с вытекающими отсюда последствиями для здоровья. Потенциальный риск нарушения сна следует рассматривать с учетом того, что он является очень сложным биологическим процессом, контролируемым центральной нервной системой. И хотя точные нейробиологические механизмы пока не установлены, регулярное чередование состояний бодрствования и покоя является необходимым требованием для обеспечения правильной работы мозга, метаболического гомеостаза и иммунной системы.

Кроме того, сон, как представляется, является именно той физиологической системой, изучение которой позволит выяснить влияние на человека электромагнитного излучения высокой частоты, так как в этом биологическом состоянии организм чутко реагирует на внешние раздражители. Есть данные о том, что слабые ЭМП, интенсивность которых значительно ниже той, при которой может возникнуть повышение температуры, также могут стать причиной биологического воздействия.

В настоящее время исследования влияния неионизирующего высокочастотного ЭМИ четко ориентированы на риск развития рака, что объясняется беспокойством по поводу канцерогенных свойств ионизирующего излучения.

Негативные проявления

Таким образом, влияние на человека электромагнитного излучения, даже неионизирующего, имеет место, особенно в случае высоковольтных ЛЭП и эффекта короны. СВЧ-излучение воздействует на нервную, сердечно-сосудистую, иммунную и репродуктивную системы, в том числе вызывая повреждение нервной системы, изменяя ее реакцию, электроэнцефалограмму, гематоэнцефалитический барьер, провоцируя нарушение (бодрствования - сна) путем вмешательства в работу шишковидной железы и создавая гормональный дисбаланс, изменения сердечного ритма и кровяного давления, ухудшая иммунитет по отношению к патогенам, вызывая слабость, истощение, проблемы роста, повреждения ДНК и рак.

Рекомендуется возводить здания вдали от источников ЭМИ, а защита от электромагнитного излучения высоковольтных ЛЭП должна быть обязательной. В городах кабели необходимо прокладывать под землей, а также использовать оборудование, нейтрализующее действие ЭМИ.

По результатам корреляционного анализа, основанного на экспериментальных данных, был сделан вывод о том, что значительно уменьшить влияние на человека электромагнитного излучения ЛЭП можно, сократив расстояние провеса проводов, что приведет к увеличению дистанции между токопроводящей линией и точкой измерения. Кроме того, на это расстояние оказывает влияние и рельеф местности под ЛЭП.

Меры предосторожности

Электричество является неотъемлемой частью жизни современного общества. Это означает, что ЭМИ всегда будет вокруг нас. И для того чтобы ЭМП делали нашу жизнь проще, а не короче, следует соблюдать некоторые меры предосторожности:

• Не стоит позволять детям играть вблизи линий электропередач, трансформаторов, спутниковых передатчиков и источников микроволнового излучения.
• Следует избегать мест, где плотность превышает 1 мГс. Следует замерить уровень ЭМП приборов в выключенном и работающем состоянии.
• Необходимо провести перестановку в офисе или дома таким образом, чтобы не подвергаться действию поля электроприборов и компьютеров.
• Нельзя слишком близко сидеть перед компьютером. Мониторы сильно различаются по силе их ЭМИ. Не следует стоять у работающей микроволновой печи.
• Переместить электроприборы как минимум на 2 м от кровати. Нельзя допускать наличия проводки под кроватью. Демонтировать диммеры и 3-позиционные переключатели.
• Следует соблюдать меры предосторожности при использовании беспроводных устройств, таких как электрические зубные щетки, бритвы.
• Кроме того, рекомендуется носить как можно меньше ювелирных изделий и снимать их на ночь.
• Также необходимо помнить о том, что ЭМИ проходит сквозь стены, и учитывать источники в соседней комнате или за стенами помещения.

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.

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.

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 10 5 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.

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.

Интенсивность микроволн, мВт/см 2	Наблюдаемые изменения
	Болевые ощущения в период облучения*
	Угнетение окислительно-восстановительных процессов тканей*
	Повышение артериального давления с последующим его снижением, в случае хронического воздействия — устойчивая гипотония. Двухсторонняя катаракта.
	Ощущение тепла. Расширение сосудов. При облучении повышение давления на 20-30 мм рт.ст.*
	Стимуляция окислительно-восстановительных процессов тканей
	Астенизация после 15 мин. облучения, изменение биоэлектрической активности мозга
	Неопределенные сдвиги со стороны крови с общим временем облучения 150 ч, изменение свертываемости крови
	Электрокардиографические изменения, изменения в рецепторном аппарате
	Изменение артериального давления при многократных облучениях, непродолжительная лейкопения, эритропения
	Ваготоническая реакция с симптомами брадикардия, замедление электропроводимости сердца
	Выраженный характер снижения артериального давления, учащение пульса, колебания объема крови сердца
	Снижение артериального давления, тенденция к учащению пульса, незначительные колебания объема крови сердца. Снижение офтальмотонуса при ежедневном воздействии в течение 3,5 мес.
	Слуховой эффект при воздействии импульсных ЭМН
	Некоторые изменения со стороны нервной системы при хроническом воздействии в течение 5-10 лет
	Электрокардиографические изменения
	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 + , Са 2+ 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 10 4 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 Са 2 + . 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 Са 2+ 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 Са 2+ - 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.

• 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/см 2 . 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\см 2). 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 -19 Вт/см 2), 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.