Биологическое действие ЭМП высокой частоты

 

В отличие от реакций организма на ЭМП низкой частоты, высокочастотные биологические эффекты электромагнитных из­лучений обусловлены главным образом тепловой энергией, выделяющейся в подвергшихся облучению тканях. Физиологиче­ские механизмы теплоотдачи не компенсируют теплопродукцию организма, происходящую под действием ЭМП высокой частоты.

В диапазоне частот от 1, 0 до 300 МГц механизмы взаимодействия ЭМП с организмом определяются как током проводимости, так и током смещения, причем на частоте порядка 1 МГц ведущая роль принадлежит току проводимости, а на частотах более 20 МГц — току смещения. Обе разновидности тока вызывают нагревание тканей. Тепловой эффект усиливается по мере возрастания частоты внешнего поля. Высокочастотный ток проводимости (при частоте более 10⁵ Гц), в отличие от низкочастотного, не возбуждает нервы и мышцы. Ток смещения также не вызывает возбуждения.

Длина волны на частотах от 1, 0 до 3000 МГц превосходит размеры тела человека. Такие поля могут оказывать как локальное, так и общее воздействие на него. Характер воздействия определяется тем, все ли тело или часть его находится в поле. На более высоких частотах (частота более 3000 МГц) длина волны меньше размеров тела человека, что обусловливает только ло­кальное действие ЭМП. Кроме того, с повышением частоты уменьшается глубина проникновения электромагнитных колебаний в организм. Глубиной проникновения электромагнитного излучения в любую среду называют расстояние, на котором амплитуда поля уменьшается в е раз (е = 2, 718…). Преодолев этот путь, электромагнитная волна сохраняет примерно 13% своей начальной интенсивности. Глубина проникновения зависит не только от частоты внешнего ЭМП, но и от электрических свойств тканей, в которые оно проникает. Для жировой и костной тканей эта величина на порядок больше, чем для мышечной.

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.

Особый интерес представляют работы, касающиеся изучения влияния на ЦНС низкоинтенсивных СВЧ-полей, модулированных в частотном диапазоне собственных биологических ритмов биообъекта. Установлено, что пороговые интенсивности для микроволновых излучений, модулированных в этом диапазоне, значительно ниже тех, которые являются характерными для импульсных и непрерывных излучений.

Низкоэнергетическое СВЧ-поле, модулированное в ритме собственных частот мозга, обладает выраженным кардиотропным действием. Подвернув мозговую (нервную) ткань воздействию ЭМП, модулированных частотой собственных биоритмов мозга, можно достичь уси­ления биологического действия ЭМП за счет резонансных явлений.

Значительную роль играют резонансные процессы, связанные с биологическими ритмами человека. Резонансное усиление или ослабление этих ритмов, появление гармоник и субгармоник и результаты перекрестной модуляции в нелинейных элементах клеток могут порождать разнообразные психофизиологические эффекты с отрицательными последствиями.

Среди множества электромагнитных явлений особого внимания заслуживают микроволновые излучения (МВИ), причем наиболее существенный вклад в микроволновое загрязнение ОС вносят радиолокационные и радиорелейные станции и другие объекты, работа которых основана на генерации ЭМИ СВЧ-диапазона. У людей, которые работают на тропосферных, спутниковых, радио- и радиолокационных станциях, появляются головная боль, раздражительность, сонливость, ослабление памяти и т.д.

По величине дозы и характеру облучения выделяют острое и хроническое поражение микроволновыми излучениями (табл.1). К острым поражениям относят нарушения, возникающие в результате кратковременного воздействия микроволн плотностью потока энергии (ППЭ), вызывающей термогенный эффект. Хроническое поражение — результат длительного воздействия МВИ субтепловой ППЭ.

 

Таблица 1 – Картина клинических проявлений воздействия микроволн на организм человека при различных интенсивностях излучения

Интенсивность микроволн, мВт/см2	Наблюдаемые изменения
	Болевые ощущения в период облучения*
	Угнетение окислительно-восстановительных процессов ткней*
	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
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
	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*

* — значения интенсивности являются наименьшими из встречающихся в литературе. (звездочку можно в сноску унести (ссылки – вставить сноску, если таблица переносится, то надо ее разрывать и в начале строки писать «продолжение таблицы» (выделяю нужную строчку, макет – разбить таблицу), границы нормальной толщины)

 

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 7 ­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).

Мишенью для СВЧ-излучения является молекула, обладающая электромагнитными свойствами. Это, прежде всего, молекулы воды. Живой организм человека в основном (на 80-90% 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.

Электромагнитная 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.

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.

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: