Энергетическое взаимодействие ЭМП с организмом человека - Анализ влияния излучений на организм 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.
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. 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 105Гц), 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.
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* |
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 ^
* -- 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.
Похожие статьи
-
Опасность электромагнитного загрязнения - Анализ влияния излучений на организм человека
Целенаправленное использование электромагнитной (ЭМ) энергии в самых разнообразных областях человеческой деятельности привело к тому, что к существующему...
-
Радиация! Радиация присутствовала на Земле и в космосе всегда. Знания рядового жителя планеты о влиянии радиации на живые организмы и на человека скудны...
-
Воздействие излучений на организм человека - Анализ влияния излучений на организм человека
Источники ионизирующих излучений. Ионизирующие излучения (ионизирующая радиация) являются обычным экологическим фактором среды. Все источники,...
-
Влияние персонального компьютера на организм человека Электронно-вычислительная техника сегодня оказывается одним из факторов, в значительной мере...
-
Промышленные предприятия являются мощными источниками энергетического загрязнения окружающей среды К энергетическим загрязнений окружающей среды относят...
-
Влияние радиации на организм - Действие на организм человека высоких и малых доз радиации
Воздействие радиации на организм может быть различным, но почти всегда оно негативно. В малых дозах радиационное излучение может стать катализатором...
-
При физической работе утомление передается тремя признаками: 1) нарушением автоматичности движения: если в начале работы человек может выполнять и...
-
Ультрафиолетовое (УФ) излучение - это невидимое глазом электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между видимым и рентгеновским...
-
Пьером Кюри и Марией Склодовской-Кюри около ста лет назад было открыто явление радиоактивности. Это открытие положило начало бурному развитию новых...
-
Одними из самых популярных упражнений, рекомендованных для профилактики, оздоровления являются бег, ходьба, плавание. Необходимо также добавить, что...
-
1. Исключить опасность, исключить образование статического электричества или снизить его до безопасного уровня: - изготовление контактирующих частей из...
-
Альфа излучение - поток положительно заряженных частиц, образованная 2 протонами и 2 нейтронами. Частица идентична ядру атома гелия-4 (4He2+). Образуется...
-
Рак щитовидной железы - Воздействие на организм человека ионизирующего излучения
Это наиболее часто встречающаяся злокачественная опухоль щитовидной железы. Развивается из узлового зоба и протекает без нарушения функции щитовидной...
-
С первых мгновений жизни и до самой последней минуты организм человека взаимодействует с внешней средой. Она окружает его всегда, везде и всюду. Это...
-
Спутниковая связь, Сотовая связь - Электромагнитное поле и его влияние на здоровье человека
Системы спутниковой связи состоят из приемопередающей станции на Земле и спутника, находящегося на орбите. Диаграмма направленности антенны станций...
-
Влияние на нервную систему: На уровне нервной клетки, структурных образований по передачи нервных импульсов (синапсе), на уровне изолированных нервных...
-
Вредные факторы вибрации - Влияние вибрации на человека
Одним из наиболее опасных для человеческого организма производственных факторов является вибрация. Под вибрацией понимается колебание твердых тел....
-
Вибрация представляет собой механические колебательные движения, непосредственно передаваемые телу человека. Основными физическими характеристиками...
-
ВЛИЯНИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ - Влияние электромагнитных излучений
Ионизирующее излучение -- это электромагнитное излучение, которое создается при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц...
-
Радиочувствительность - Воздействие на организм человека ионизирующего излучения
Известно, что дозы излучения, приводящие к заболеванию или смерти различных организмов, различны. Т. е. можно сказать, что каждому биологическому виду...
-
Влияние курения на нервную систему Курение - не безобидное занятие, которое можно бросить без усилий. Это настоящая наркомания, и тем более опасная, что...
-
Итак, активная двигательная деятельность необходима человеку во все периоды жизни. В детском и юношеском возрасте занятия физическими упражнениями...
-
Введение, Действие электротока на организм человека - Влияние тока на организм
В данной работе были рассмотрены принципы и средства электрической защиты. В частности зануление. Также были включены в работу такие вопросы как: -...
-
Отравления дииоксинами - Характеристика и особенности влияния диоксинов на организм человека
Диоксины вызывают целый ряд серьезных заболеваний, среди которых - образование злокачественных опухолей, снижение иммунитета, сокращение содержания...
-
Физиологические механизмы повреждающего действия вибрации на организм - Влияние вибрации на человека
Сроки развития периферических расстройств зависят не столько от уровня, сколько от дозы (эквивалентного уровня) вибрации в течение рабочей смены....
-
Жизнедеятельность человека неотделима от воздушной среды. Ему приходится постоянно потреблять из нее столь необходимый кислород и выделять углекислый...
-
Диоксины -- это глобальные экотоксиканты, обладающие мощным мутагенным, иммунодепрессантным, канцерогенным, тератогенным и эмбриотоксическим действием....
-
Влияние ультразвука на организм человека - Опасность
Ультразвук обладает главным образом локальным действием на организм, поскольку передается при непосредственном контакте с ультразвуковым инструментом,...
-
Влияние условий труда на организм человека - Условия труда
Нервно-психологические нагрузки определяются напряжением внимания: числом объектов наблюдения, напряжением зрения и слуха. Нагрузки такого типа могут...
-
Существование человека в любой среде связано воздействием на него и среду обитания электромагнитных полей. В случаях неподвижных электрических зарядов мы...
-
Электрический удар - Электрический ток как негативный фактор воздействия на человека
Электрический удар - возбуждение живых тканей организма электрическим током, проходящим через них, сопровождающееся непроизвольным судорожным...
-
Биологическое действие электромагнитных полей Экспериментальные данные как отечественных, так и зарубежных исследователей свидетельствуют о высокой...
-
Энергетические загрязнения техносферы - Человек и техносфера
Промышленные предприятия, объекты энергетики, связи и транспорт являются основными источниками энергетического загрязнения промышленных регионов,...
-
Допустимое воздействие вредных факторов на человека и среду обитания Вредный фактор - негативное воздействие на человека, которое приводит к ухудшению...
-
Опасность электрического тока в отличие от прочих опасных и вредных производственных факторов усугубляется тем, что органы чувств человека не...
-
Влияние радиации на человека - Следствия радиационного загрязнения
Радиация действительно опасна: в больших дозах для человека она приводит к поражению тканей, живой клетки, в малых - вызывает раковые явления и...
-
Наука об охране труда тесно связана с другими науками, широко использует новейшие достижения науки и техники, базируется на теоретических разработках по...
-
Важной особенностью некоторых живых организмов является способность к растрачиванию определенных химических (например, ДДТ) и радиоактивных веществ, то...
-
Одной из составляющих человека является его нервная система. Достоверно известно, что заболевания нервной системы отрицательно сказываются на физическом...
-
В результате чернобыльской катастрофы значительная часть территории Республики Беларусь была загрязнена радиоактивными изотопами. Очень многое в...
Энергетическое взаимодействие ЭМП с организмом человека - Анализ влияния излучений на организм человека