Файл: Минин Б.А. СВЧ и безопасность человека.pdf

тепла от некоторых сред (глаза и ткани семенников — в них очень мало кровеносных сосудов) эти органы тела наиболее уязвимы для облучения. Например, при облу­ чении глаз кролика энергией плотностью от 0,12 до 0,6 Вт/ом2 образовывается катаракта при времени облу­ чения, соответственно, от 270 до 5 мин (рис. 2.1.2). При этом температура внутри глаза поднимается на 4. ,.16°С (критическим для глаз считается повышение температу-

Плотность нощтсти,мВт/см2

Рис. 2.1.2. Значение пороговых величин плотно­ сти мощности при разных длительностях одно­ кратного облучения на частоте 2450 МГц для глаз кролика.

вании их всего на 1°С возникает частичная или полная временная стерилизация. Минимальное пороговое зна­ чение плотности мощности облучения для семенников (при длительном воздействии) составляет 5 мВт/ем2.

2.1.2. Специфическое действие радиоволн СВЧ. Не­ смотря на то, что предположение о специфическом дей­ ствии радиоволн было высказано еще в середине соро­ ковых годов, до 1952 г. экспериментально они обнаруже­ ны не были [194]. Обнаружить и исследовать прямыми методами специфическое действие радиоволн и в настоя­ щее время оказывается задачей довольно трудной, так как оно сводится к тончайшим изменениям в организме и проявляется, как правило, лишь косвенно. Эти изме­ нения сейчас принято объяснять несколькими причина­ ми. Одной из них считается наличие в биосредах «микропроцессов», связанных с так называемым явлением

44

«жемчужной цепочки» (выстраиванием суспендирован­ ных частиц -ряда веществ, в том числе лейкоцитов и эри­ троцитов, параллельно электрическим силовым линиям), «диэлектрическим насыщением» в растворах белков и других биологических макромолекул (которое приводит к разрыву внутри- и межмолекулярных связей), участи­ ем сил Лоренца, приводящих к перемещению в электро­ лите положительных и отрицательных ионов в направ­ лении, перпендикулярном направлению магнитных сило­ вых линий.

Наибольший интерес представляют явления, связан­ ные с резонансным поглощением ЭМП белковыми моле­ кулами, которое, в частности, объясняется существова­ нием в обычных средах множества конфигураций распре­ деления в молекуле протонов, мало отличающихся по величине свободной энергии. Из-за флуктуаций распре­ деления протонов могут происходить диполь-дипольные взаимодействия, стимулированные дополнительным квантом энергии в пределах верхнего диапазона СВЧ.

Открытие явления резонансного поглощения в био­ сферах имеет большое значение для понимания процес­ сов, протекающих в живых организмах при воздействии радиоизлучений. В частности, с явлением резонансного поглощения тесно связано мутагенное действие микро­ волн.

С усложнением биологического вещества неизменно усложняется процесс его взаимодействия с электромаг­ нитным полем. Например, при объяснении чувствитель­ ности нервных клеток к ЭМП считаются вероятными сле­ дующие механизмы действия:

—детектирование ЭМП в мембране нервной клетки;

—влияние ЭМП на подвижность ионов, в частности на способность проникать через мембрану нервной клетки;

—изменение калийного градиента внутриклеточной

среды;

—«упорядочивание» колебаний ионов под воздейст­ вием поля, приводящее к изменению характера и вели­ чины чувствительности рецепторов;

—влияние на собственные частоты предполагаемого электромагнитного обмена, особенно вероятного для ан­ самбля клеток и тем более всего организма.

С развитием и усложнением организма кроме про­ стейших физико-химических механизмов все большее и

45

большее влияние на организм в целом оказывают эф­ фекты, которые принято связывать с так называемыми! физиологическими и биофизическими механизмами дей­ ствия, включающими как неразрывное целое информа­ ционный аспект радиоволн. Эти и другие, еще болеесложные, процессы, сейчас, возможно, еще не до конца: ясные, определяют вторичные эффекты воздействия по­ ля, которые происходят, как правило, на дотепловых энергиях. Это — кумуляция, стимуляция, сенсибилизация, возникающие как следствие развитой способности слож­ ных систем накапливать тепловое и информационное воздействие.

Кумуляция приводит к тому, что при воздействии пре­ рывистого облучения суммарный эффект накапливается и зависит от величины эффекта с самого начала воздей­ ствия; при перерывах в воздействии увеличивается об­ щее время облучения, необходимое для появления дан­ ного эффекта.

Сенсибилизация заключается в повышении чувстви­ тельности организма после слабого радиооблучения к по­ следующим воздействиям (в опытах на СВЧ к значи­ тельно более мощным облучениям, вблизи летального порога).

Стимуляция — улучшение под влиянием поля общего состояния организма или чувствительности отдельных: его органов. Например, на притепловых энергиях наблю­ дается стимулирующее действие микроволн: улучшение, чувствительности глаз человека, адаптированных к тем­ ноте; на более высоких интенсивностях этот эффект неотмечается [176, 184]. Некоторые реакции целостного ор­ ганизма на СВЧ воздействия можно описать следующимобразом: чувствительность организма к воздействию' энергии СВЧ начинается при средних уровнях, порядка долей микроватт на квадратный сантиметр и до единиц милливат на квадратный сантиметр продолжается фаза угнетения; далее наступает фаза стимуляции, а на плот­ ностях более 10 мВт/см2 снова наступает фаза угнетения..

Относительно недавно обнаружено дезадаптирующее действие СВЧ излучений — снижение приспособляемости организма к другим видам воздействия, в частности к шуму, рентгеновским излучениям, тепловому воздейст­ вию [119а, 147а]. К специфическим эффектам воздействия радиоволн, связанным с волновой структурой поля, мож­ но отнести и влияние поляризации и ракурса освеще-

46

Ния. Из биофизических экспериментов известно, что из­ менение расположения тела по отношению к векторам поля может привести к резкому изменению эффективно­ сти воздействия радиоволн, в частности, к изменению числа летальных исходов среди животных. Известно так­ же, что изменение направления прихода волны облучаю­ щего поля также в значительной степени влияет на эф­ фективность воздействия. Наиболее опасным считается облучение по оси грудь—спина, наименьшее — с ног. Кроме изменения площади поперечного сечения, боль­ шую роль здесь играет соотношение размеров тела с длиной волны.

Наконец, как мы увидели выше, организм животного и человека небезразличен к локализации электромаг­ нитной энергии на определенных органах. Как уже отме­ чалось, наиболее чувствительными к облучению в на­ стоящее время считаются семенники и глаза. Характер­ но, что если рассматривать поле как непосредственно раздражающий фактор центральной нервной системы, то теоретически установленной границей такого воздей­ ствия считаются 1000.. .3 000 МГц. Это же подтвержда­ ется последними экспериментальными исследованиями [168, 169]. Чувствительность органов к воздействию ра­ диоволн резко повышается, если в них имеются те или иные металлические включения, тем более если они соизмеримы с длиной волны.

Может возникнуть вопрос, почему организм сам в ходе эволю­ ционного процесса не выработал механизмы, регулирующие состоя­ ние нашего организма в оптимальных пределах. Причину этого от­ крыли совсем недавно. Вкратце идея этого открытия заключается

в следующем.

Поведение организмов, вся их деятельность подчинена не инте­ ресам особи, а интересам вида. Удалось понять, что не стимулиру­ ются и не могут стимулироваться сами собой механизмы борьбы с неблагоприятными причинами, следствия которых проявляются

после среднего в роду возраста воспроизводства: эти механизмы на­ ходились и находятся вне рамок, вне сферы действия естественного отбора. Внутри этих рамок замкнуты связи (т. е. стимулируются механизмы), направленные только на увеличение количества потом­ ства и увеличение жизнеспособности молодого организма до появле­ ния потомства (рис. 2.1.3 и 2.1.4). После среднего возраста воспро­ изводства организм предоставлен самому себе, и ни одна из причин (в том числе и воздействие СВЧ поля), следствия которых прояв­ ляются в этот период, не включена в цепь ни положительной, ни

или не повернута вопреки ему нашими разумом и волей. Или — или. Только этим можно объяснить, почему в нас находят мефго поло­

47

I

жительные мотивации некоторых наших поступков, наклонностей и вкусов, например по отношению к определенной пище, музыке и т. п., несмотря на их явно пагубное действие {33, 52, 120, 128].

Сейчас на биологическом уровне нами руководят механизмы, которые мы унаследовали от наших далеких предков, в частности, отработанные еще на этапе господства естественного отбора меха-

Рис. 2.1.3. Систему биологических механизмов, регулирую­ щих всю жизнедеятельность организма, можно представить в виде плотного жгута прямых в системе координат воз­ раст—время. Повреждения механизмов, вызывающие те или иные расстройства, изображены на рисунке в виде изги­ бов прямых (расположение относительно условное).

низмы положительных и отрицательных обратных связей, направ­

щей внимание точку зрения, согласно которой механизмы естествен­ ного отбора больше не кажутся нам безусловно полезными. Впро­ чем, в справедливости природе отказать нельзя: каждый из нас, по-видимому, одарен механизмами самоустранения ровно настолько, насколько высоко мы занимаем положение на биологической лест­ нице, получив его по наследству или завоевав своей волей.

Некоторые приемы биологического самосовершенствования были известны давно {33, 86, 195], но постепенно под давлением ряда причин они оказались забытыми или были оставлены в рудиментар­

в массе способов использования собственных защитных сил орга­ низма для профилактики вредных последействий воздействия СВЧ [23] пока более чем скромные. Они предприняты фактически заново без использования уже имеющегося богатейшего опыта борьбы за здоровье, накопленного тысячелетиями и с успехам подтвержденного в наши дни [16, 106, 107, 115а, 121 и др.].

48

На основе гигиенической оценки СВЧ облучения и описанных клинико-физиологических данных по функ­ циональным изменениям под действием радиоволн СВЧ советские исследователи еще до 1956 г. определили пре­ дельно допустимые уровни для волн 3- и 10-см диапазо­ нов. На основе этих определений в СССР установлены действующие поныне предельно допустимые интенсивно­ сти облучения микроволнами.

Американские ученые исходили из иной основы для установления предельно допустимых норм. За критерий вредности радиоволн СВЧ они (также до 1956 г.) приня-

Рис. 2.1.4. Число болезней и непоправимых повреждений организма резко возрастает после среднего в роду возраста воспроизводства.

Зона А — период почти полной стабилизации системы, господство механизмов биологического самосовершенствования. Зона Б — сред­ ний период воспроизводства в роду (по мужской линии). Зона В — дестабилизация системы. Преобладание механизмов самоустранения.

ли не функциональные сдвиги, как правило обратимые, а более заметные морфологические изменения, предло­ жив в качестве предельно допустимой интенсивность 0,01 Вт/см2 (10 мВт/см2) вне зависимости от времени воздействия. Эта величина и была принята большинст­ вом ведомств и фирм США за основную (см. рис. 1). С принятием в США в 1966 г. единого стандарта пре­ дельно допустимый уровень (10 мВт/см2) фактически остался как основа, корректируемая в зависимости от времени облучения и температурно-влажностных усло­ вий в большую и меньшую сторону (1... 100 мВт/см2). Об этих нормативах см. в гл. 3.

В Советском Союзе проводятся широкие гигиениче­ ские исследования, направленные на выяснение профес­ сиональной вредности СВЧ радиоволн. Исследования позволили выявить у лид, подвергавшихся хроническо­ му СВЧ воздействию, определенные изменения со сторо­ ны нервной и сердечно-сосудистой систем, эндокринных желез, -крови и лимфы, хотя в -подавляющем большинст­ ве случаев эти изменения носят обратимый характер. При хроническом действии СВЧ поля были обнаружены также случаи помутнения хрусталика и снижения обо­ нятельной чувствительности человека [155а, 152а].

Наиболее общим эффектом действия на организм че­ ловека электромагнитных излучений малых уровней (единицы милливатт) является дезадаптация — наруше­ ние функций механизмов адаптации, регулирующих при­ способительные реакции организма к изменениям усло­ вий внешней среды (к теплу, холоду, шуму, психологи­ ческой травме и т. п.), т. е. СВЧ поле является типич­ ным стрессором. Предположение о дезадаптирующем действии радиоволн было высказано давно [118], а ре­ зультаты проведенных конкретных исследований этого аспекта биологического действия радиоволн опублико­ ваны в 1970 г. [147].

2.2. КРАТКИЙ ОБЗОР МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ СВЧ ПОЛЕЙ

Исследования влияния на организм микроволн были начаты еще в довоенные годы, однако из-за низкого технического уровня средств и методов радиометрии тех лет полученные данные потре­ бовали тщательной перепроверки. На новом, более высоком мето­

мировой войны. В нескольких тысячах работ, посвященных этому вопросу, нашли отражение все основные методики — физиологиче­ ские, биохимические, биофизические, — принятые в клинике и био­ логическом эксперименте. Однако технические приемы обеспечения экспериментов облучения электромагнитной энергией и измерение необходимых ее параметров, разработанные в самые последние годы, пока еще нельзя считать в достаточной мере унифицированными, поэтому в ряде случаев еще наблюдается заметное различие в ре­ зультатах, полученных различными исследователями (последний сим­ позиум в Ленинграде как раз и был посвящен устранению этого положения [119а]).

Для анализа и оценки изменений, вызванных облучениями не­ больших интенсивностей, в первую очередь используют методы ис­ следования защитно-приспособительных реакций организма, а при

50