Влияние электромагнитных полей на здоровье человека.
Цель поста – представить описание процессов, протекающих в организме, при воздействии на него э/м излучением и дать адекватную оценку различным факторам э/м излучений при контакте с биологическим организмом.
Проблема воздействия научно-технического прогресса на жизнедеятельность человеческого организма уже сотню лет будоражит людские умы. С позиции «внешнего наблюдателя» мощность излучения радиодиапазона электромагнитных волн Земли за последнюю сотню лет выросло на несколько порядков. Такое состояние э/м поля планеты получило название электромагнитного смога. Любой смог, как всем известно, «вещь» вредная.
С появлением сотовых телефонов вопрос степени воздействия на человека электромагнитных полей различного диапазона снова побывал в центре внимания. Вообще-то, объективная реальность такова, что человеческий организм не в состоянии адаптироваться к техногенному электромагнитному излучению, у него просто отсутствуют соответствующие адаптационные механизмы. Исходя из этого, утверждать, что э/м излучение «не вредно» просто глупо. Но как всегда бывает, если «это кому-нибудь нужно», то и ответ следует ожидать «тот, который нужен». Дать официальный утверждающий ответ «да» или «нет» в окружении денег не осмелится ни кто.
Если не ставить вопрос «убьёт» или «не убьёт», а просто рассмотреть (описать) проблему, то как всё будет выглядеть в действительности?
Согласно выводам радиобиологи, ионизирующие излучения вредны при любой сколь угодно малой дозе. Вреден весь спектр частот электромагнитных излучений любого диапазона длин волн: от десятков и сотен километров до долей нанометров, от радиоволн малой частоты до ионизирующего излучения космических лучей.
Корень зла кроется исключительно в недостатке элементарного понимания людьми того, с чем они имеют дело. Для устранения этого следует уяснить, что представляет собой энергетическое взаимодействие и информационное взаимодействие э/м полей с элементами биологической системы и системой целиком. (Некоторые нюансы информационного взаимодействия рассмотрены отдельно в статье «Взаимодействие электромагнитных полей с жизнью».)
Интересно, что представляет собой энергетическое взаимодействие э/м полей с организмом человека?
Низшим пределом вреда, к которому человек условно адаптирован, является природный радиационный фон со всем спектром э/м излучений. Он представляет собой постоянный поток высокоэнергетических ионизирующих частиц, энергия каждой частицы которого при поглощении веществом клетки, вызывает распад или возбуждение любой ее молекулы. Все организмы на Земле от момента своего зачатия и в течение всей жизни ежесекундно подвергаются высокоэнергетическому излучению земного и космического происхождения. Природный радиационный фон складывается из космических излучений -16,1 %, гамма-излучений земного происхождения — 21,9 %, внутренних излучателей (живых организмов, поглощающих микроколичества радионуклидов из окружающей среды) — 19,5 % и излучений радона и торона — 42,5 %. Средняя величина природного радиационного фона для земного шара — 0,011 мБэр/ч (в различных регионах мира она очень широко колеблется).
К этому природному излучению добавим излучения антропогенной природы. Начнём с полей низкой частоты.
Э/м поля низкой частоты имеют следующие аспекты биологического воздействия. Тело человека по отношению к э/м полям низкой частоты (<105 Гц) представляет собой проводник со всеми его свойствами. Главными источниками свободных зарядов выступают ионы. Под воздействием внешнего э/м поля в тканях человеческого организма возникает ток проводимости. Причём воздействию волн низкой частоты подвергается весь организм, вследствие того, что длина э/м волн низких частот многократно превосходит размеры человеческого тела. Восприятие э/м воздействия тканями различно в силу их отличия по электрическим характеристикам. Наиболее чувствительна нервная система. Так, воздействуя внешним э/м полем с частотой 10 Гц и напряженностью 10-1Вм в тканях головного мозга индуцируется поле, которое в 105 раз слабее внешнего. Через плазмолеммы нейронов протекает примерно тысячная доля тока проводимости, индуцируемого внешним полем. Преимущественно ток проводимости течет по межклеточной жидкости, имеющей сопротивление много меньше сопротивления клеточных мембран. Степень возбуждения тканей зависит как от силы тока, так и от частоты э/м поля.
Воздействие э/м полей на живой организм обладает и небольшим термическим эффектом. Повышение температуры происходит при условии, если поглощаемая мощность э/м энергии превосходит мощность рассеяния тепловой энергии (теплоотдачи) организмом. (Производство теплоты происходит постоянно в ходе обмена веществ. От тканей тепловая энергия отводится кровообращением, а теплоотдача с поверхности тела осуществляется посредством излучения, конвекции, теплопроводности и испарения влаги.) Поэтому заметного повышения температуры тела от воздействия низких частот не происходит. Кроме случаев непосредственного контакта с источником тока высокого напряжения.
Отклик организма на воздействия э/м полей низкочастотного диапазона до конца не изучен, последствия далеко непредсказуемы и неоднозначны. Тем не менее, установлена связь между облучением низкочастотным электромагнитным излучением и развитием опухолей, с развитием лейкоза у детей и лейкоза и опухолей мозга у взрослых людей. Сверхнизкочастотный диапазон влияет на повышение функциональной активности гипофизарно-надпочечниковой, а в ряде случаев гипофизарно-тиреоидной системы. Сверхнизкочастотное поле, а также детектированное высоко- и сверхвысокочастотное со сверхнизкочастотной модуляцией поля, высвобождающие активные свободные радикалы, действуя на ДНК и РНК, могут вызывать крайне негативные отдаленные последствия, вплоть до вырождения генотипа.
Посмотрим на воздействия э/м полей высокой частоты.
Всем известно об использовании э/м излучений высокочастотных полей в качестве средства лечебной физиотерапии: диатермии (0,5—2,0 МГц), индуктотермии (10—15 МГц), УВЧ терапии (40—50 МГц), микроволновой терапии (СВЧ излучения 3-108 — 3-1011 Гц). Главным образом используется тепловой эффект от энергии, выделяющейся в подвергшихся облучению тканях. С ростом частоты внешнего поля этот тепловой эффект усиливается. Механизмы взаимодействия э/м полей с организмом определяются током проводимости и током смещения, причем на частоте около 1 МГц основная роль принадлежит току проводимости, а на частотах более 20 МГц — току смещения. (В отличие от низкочастотного тока высокочастотный ток (при частоте более 105 Гц) не возбуждает нервы и мышцы.)
Высокочастотные поля могут оказывать локальное и общее воздействие на организм. Глубина проникновения э/м излучения зависит как от частоты внешнего поля, так и от электрических свойств тканей. Для жировой и костной тканей эта величина больше, чем для мышечной. При проведении физиотерапевтических процедур обычно пользуются волнами длиной 12,7 см. В наибольшей степени воздействию СВЧ полей за счёт интенсивного поглощения подвергаются мышцы и внутренности, а также водные среды организма, так как их частотный диапазон попадает на частоту релаксации воды.
Вместе с тем, СВЧ излучения способны нанести очень серьезный вред здоровью. Негативные последствия имеет работа радиолокационных и радиорелейных станций и других объектов, генерирующих э/м излучения СВЧ диапазона. Особую опасность представляют низкоинтенсивные СВЧ-поля, модулированные в частотном диапазоне собственных биологических ритмов человека. Разнообразные отрицательные психофизиологические последствия в организме порождаются резонансными процессами, усиливающими или ослабляющими биологические ритмы, появлением гармоник и субгармоник, а так же результатами перекрестной модуляции в нелинейных элементах клеток. Поражения микроволновым излучением можно получить как в результате кратковременного, так и длительного воздействия. Экспериментально доказано, что воздействие модулированных ЭМП вызывает эффекты, противоположные эффектам немодулированных ЭМП.
Э/м воздействия на локальные органы (при эксплуатации радиотелефонов — это голова; портативных раций — поясница или спина) так же имеют последствия.
Обратим внимание на клинические проявления воздействия микроволн на организм человека при различных интенсивностях излучения. Эта таблица выглядит следующим образом:
до 0,05 мВт/ — при хроническом воздействии наблюдается тенденция к понижению а/д;
0,1 мВт/ – происходят электрокардиографические изменения;
0,3 мВт/ – при хроническом воздействии (10-15 лет) наступают изменения нервной системы;
0,4 мВт/ – при воздействии импульсных э/м излучений возникает слуховой эффект;
1 мВт/ – происходит снижение а/д, проявляется тенденция к учащению пульса, незначительные колебания объема крови сердца. При ежедневном воздействии в течение 3,5 мес. происходит снижение офтальмотонуса;
2-3 мВт/ – проявляется выраженный характер снижения а/д, учащение пульса, колебания объема крови сердца;
3-4 мВт/ – происходит ваготоническая реакция с симптомами брадикардии, наступает замедление электропроводимости сердца;
4-5 мВт/ – при многократных облучениях изменяется а/д, возникает непродолжительная лейкопения, эритропения;
6 мВт/ – происходят электрокардиографические изменения, изменения в рецепторном аппарате;
8 мВт/ – с общим временем облучения 150 ч происходят неопределенные сдвиги со стороны крови, изменение свертываемости крови;
10 мВт/ – после 15 мин. облучения наступает астенизация, происходит изменение биоэлектрической активности мозга;
20 мВт/ – происходит стимуляция окислительно-восстановительных процессов тканей;
40 мВт/ – ощущается тепло, расширяются сосуды. При облучении повышается давление на 20-30 мм рт.ст.;
100 мВт/ – повышается а/д с последующим его снижением, в случае хронического воздействия — устойчивая гипотония. Развивается двухсторонняя катаракта;
200 мВт/ – наступает угнетение окислительно-восстановительных процессов тканей;
600 мВт/ – в период облучения ощущается боль.
Вообще же перечень отклонений в организме от воздействия э/м излучений чрезвычайно обширен. Происходят нарушения в деятельности сердечно-сосудистой, нейроэндокринной, кроветворной, иммунной, репродуктивной систем и обменных процессов. Согласно биологическим исследованиям наиболее чувствительными к воздействию э/м излучения являются: центральная нервная система, глаза, гонады. Дополнительно сердечнососудистая система «получает» нейроциркуляторную дистонию гипертонического типа, миокардиодистрофию с быстро прогрессирующей коронарной недостаточностью. Огромные проблемы возникают у крови – постоянными спутниками являются лейкопения и тромбоцитопения, ухудшаются показатели гемоглобина, эритроцитов, лейкоцитов, свертываемости крови, обнаруживается фазовый характер изменений в системе периферического кровообращения. Вырождение генотипа проявляется снижением тестостерона в крови и высоким процентом случаев импотенции у мужчин, и нарушением детородной функции женщин (токсикозы беременности, самопроизвольные выкидыши, патология родов). При постоянном облучении СВЧ-энергией возникает радиоволновая болезнь с нарушением функций всех регуляторных систем организма, с развитием синдрома старения организма, появлением эффекта радиослышимости (»внутренние голоса», речь, музыка) и т.д.
Откуда столько «беды»? Каков механизм воздействия СВЧ-излучения на организм?
Объектом воздействия для СВЧ-излучения является молекулы воды, являющейся основой организма человека (на 95 % в младенчестве и на 60% в старости). Все вещества при растворении в воде образуют гидратные оболочки. Слабые э/м поля низкой частоты изменяют метастабильные структуры в воде, что, например, резко снижает концентрацию ионов калия и ведет к образованию активных свободных радикалов. Воздействие СВЧ-излучения на воду, проявляется повышением температуры в клетках и тканях с последующим разогреванием всего организма, что в свою очередь вызывает возбуждение терморецепторов, а затем раздражаются и механорецепторы.
Одновременно возникает резонансный эффект в разрушении молекул ДНК, АТФ, уменьшении степени связывания К+, Са2+ и других ионов. Меняется проницаемость мембран для K+ и Na+. При частоте 30 ГГц доля поглощения СВЧ-энергии водой достигает 98 %. При такой частоте каждую секунду в клетку будет вводиться 104 ионов Na+ и выводится столько же ионов К+, а это огромный расход энергии. (Даже при более низких частотах доля поглощения воды значительна 1 ГГц — 50 %, 10 ГГц — 90 %.) В результате перегрева нарушаются структура и функции нервной клетки, эритроцита, других клеток. Особенно «достаётся» органам, которые не содержат кровеносных сосудов: хрусталик, гаметы и сперматозоиды и др.
Биофизические механизмы воздействия э/м полей на биологические системы не сводятся к перегреванию в высокочастотных полях и возбуждению в низкочастотных. Существуют резонансные и слабые взаимодействия, частотнозависимые биологические эффекты, возникающие на определенных частотах крайне низкой интенсивности, недостаточной для возбуждения и нагревания. Такие эффекты влияют на трансляцию в генетическом аппарате клетки, говоря иными словами, оказывают информационное воздействие.
В чём заключается информационное взаимодействие слабых э/м полей с биологической системой?
Присутствие внешнего э/м поля низкой интенсивности на определённых частотах ниже теплового и возбуждающего порога вызывает частотнозависимые биологические эффекты. Под воздействием СВЧ излучений нарушается естественная последовательность нуклеотидов в матричной РНК, в результате чего клетки становятся неспособными обеспечить нормальное отправление своих функций. В первую очередь страдают субстраты, которые активно обновляются (ферменты и подобное). Такие нарушения происходят на уровне обменных процессов и физиологической активности живых организмов. Например, при действии на кровь электромагнитным излучением частотой 13,1; 13,3; 13,9; 14,4 МГц гамма-глобулин человека теряет антигенные свойства.
А, чем ещё «могут помочь» э/м излучения нетепловой интенсивности?
Могут влиять на течение биохимических реакций внутриклеточного метаболизма; на ферментативную активность белков; на полярность белковых молекул; на процессы передачи генетической информации (транскрипцию и трансляцию); изменять динамику иммунного ответа; изменять физико-химические свойства глии; перестраивать рисунок импульсных потоков, генерируемых нейронами; изменять функциональную активность рецепторов и различных ионных каналов; действовать на нейрогуморальную регуляцию.
Электромагнитные излучения определенных частот способны вызывать резонансный отклик биосистемы. Это означает, что внешнее поле, посылая лишь сигналы и не внося извне в эту биосистему существенной энергии, тем не менее, управляет выделением свободной энергии биосистемы. Причём наблюдается высокая избирательная чувствительность разных типов клеток к э/м полям достаточно узкого спектрального диапазона. То есть э/м поля низкой интенсивности имеют нелинейный характер влияния на микроструктуры. Наибольшей восприимчивостью к слабым полям обладают нейроны.
Вместе с тем, нормальное физиологическое состояние клеток обеспечивается системой поддержания биоэлектрического гомеостаза за счёт электронов и э/м полей несущих энергию, заряды и информацию, и имеющих более высокую скорость протекания реакций, чем молекулы. Таким образом, на живой организм следует смотреть в начале, как на «электромагнитное поле», а уже затем как на «биоорганику».
Поэтому не кажется удивительным, что регуляция физиологических процессов в живом организме тесным образом переплетена с периодически изменяющимися параметрами электрических и магнитных полей Земли. Такая защита охраняет организм от помех со стороны спорадически возникающих интенсивных космических э/м полей всех частотных диапазонов, а теперь ещё вынуждена приспосабливаться и к э/м полям антропогенного происхождения.
Появление цифровой техники дополнило э/м загрязнение цифровым шумом с качественно новыми чертами биоэффектов на клеточном уровне. На это указывают положения физики живого и закономерности электробиологии. Живой организм согласно концепции эндогенного когерентного поля, представляет собой целостный электромагнитный каркас. Так как слабое резонансное воздействие способно оказывать на такую э/м систему регулирующее воздействие, то и «монохроматический широкополосный» спектр цифрового шума обладает способностью влиять на любой живой объект. Цифровой шум создаёт немонотонную зависимость, например, при снижении интенсивности э/м излучения эффект может пропадать, снова возникать, проявлять тенденцию к смене знака. Международные стандарты безопасности SAR учитывают только линейную зависимость возможных биологических эффектов от поглощенной дозы. Однако, как указывалось выше, это справедливо для теплового фактора, ответственного за нагрев биологической ткани при поглощении э/м излучения. Ввиду принципиальной нелинейности восприимчивости живых организмов воздействия СВЧ и КВЧ полей понятие биологически безопасной интенсивности становится, мягко говоря, неопределенным.
Подводя итоги разговору о влиянии э/м полей на живой организм, следует сделать вывод о присутствии разнообразных негативных эффектов: частотного, амплитудного и фазового. Частотная проблема подразумевает вредность того или иного спектра э/м излучения. Амплитудная проблема содержит негатив степени интенсивности излучения. Проблема фазового перехода касается влияния смены интенсивных параметров (состояний) системы.
После всего изложенного утверждать о том, что внешнее э/м поле, в том числе антропогенного происхождения, на живую природу не влияет, мягко говоря, не корректно.
P.S. Данная статья нам понадобится для пояснений именно в этой теме.
Опубликовано Новиковым С.Н. © http://www.maymed.ru , 2013.