МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
(биомагнетиз м). Жизнедеятельность любого организма сопровождается протеканием внутри него очень слабых электрич. токов — биотоков (они возникают как следствие электрич. активности клеток, гл. обр. мышечных и нервных). Биотоки порождают магн. поле с индукцией 10 -14 -10 -11 Тл (рис. 1), выходящее и за пределы организма. Его наз. биомагнитным. Измерение биомагн. поля и получение на этой основе информации о генерирующих его биотоках составляют метод и предмет возникшего в 70-х гг. 20 в. направления исследований, получившего наименование «биомагнетизм», в отличие от магнитобиологии, изучающей воздействие магн. поля на живые организмы.
Уверенное измерение слабых биомагнитных полей стало возможным прежде всего благодаря изобретению в 60-х гг. прибора, получившего название сквид. Чувствительность сквид-магнитометра к магнитному полю на два порядка выше, чем у лучших несверхпроводящих магнитометров, и достигает 10 -14 Тл*Гц -1/2 . Чувствительным к магнитному полю элементом сквид-магнитометра служит петля из сверхпроводника, расположенная на дне дьюара с жидким гелием и индуктивно связанная с собственно сквидом, также работающим при «гелиевой» темп-ре (с обнаружением в 1986 оксидных высокотемпературных сверхпроводников появилась принципиальная возможность создания «азотных» сквидов, работающих при темп-ре 77 К).
Регистрация биомагн. полей по аналогии с электрографич. методами (кардиографией, энцефалографией и т. п.) наз. биомагнитографией. Магнитография и электрография дают разную информацию о токах в организме, поэтому они — не конкурирующие, а дополняющие друг друга методы исследования. К достоинствам биомагнитографии можно отнести: 1) возможность измерять квазипостоянные сигналы, к-рые на электрограммах особенно часто маскируются из-за электрич. проводимости кожи; 2) бесконтактность и, в частности, возможность перемещать магн. датчик для точной локации (определения местонахождения) источника биотоковой активности; 3) возможность детектировать магн. включения в организме, а при наличии внеш. поля измерять магн. восприимчивость органов и тканей.
Рис. 1. Место биомагнитных сигналов человека в шкале магнитных полей. Указаны характерные уровни помех и частотные диапазоны сигналов.
Магнитография уже применялась для исследования сердца, плода, скелетных мышц, глаза, сетчатки глаза, мозга, магнитных загрязнений лёгких, постоянных токов в коже человека и т. д. Большинство этих исследований возможны только в условиях тщательного экранирования от «шумовых» магнитных полей самой различной природы (см. Магнитное экранирование).
Наиб. сильные электрич. и магн. поля в организме порождает сердце. Сигналы, записываемые на электрокардиограмме (ЭКГ), можно представить как следствие вращения в пространстве переменного по величине электрич. диполя, расположенного в центре сердца. Аналогичная модель применима н при магнитокардиографических (МКГ) исследованиях. Величина магн. момента человеческого сердца в максимуме составляет ок. 0,8 мкА-м 2 . Более полное представление об электрической активности сердца даёт карта распределения магн. поля по поверхности грудной клетки. Преимущества МКГ перед ЭКГ иллюстрирует рис. 2.
В исследованиях МКГ имеется направление, близкое по содержанию к нейромагнетизму (см. ниже), заключающееся в детальном изучении временных интервалов между пиками, отражающими работу сердечной мышцы. На этих «спокойных» участках при большем усилении можно различить слабые сигналы («МКГ высокого разрешения»), сопровождающие распространение электроимпульсов по нервным путям, управляющим работой сердечной мышцы.
Рис. 2. Сравнение МКГ и ЭКГ плода в теле беременной женщины. На МКГ хорошо различим сердечный ритм плода (F), в то время как на ЭКГ превалируют сигналы сердца матери ( М).
Сигнал, сравнимый по силе с магнитокардиографи-ческим, дают скелетные мышцы человека.
Если в организме имеются ферромагн. частицы, то они создают постоянные магн. поля, к-рые могут быть сильнее даже магн. полей сердца. Вполне заметное (для сквид-магнитометра) магн. поле порождается, напр., частицами железа в лёгких сварщика или крупинками жести, попавшими в желудок вместе с консервированными продуктами.
Обнаружено, что нек-рые организмы сами по себе содержат кристаллы магнетита (Fe 3 O 4 ) с размерами ок. 0,1 мкм — это пчёлы, голуби, ряд бактерий, есть сообщения о наличии таких частиц у дельфинов. Кристаллы Fe 3 O 4 имеют удлинённую форму и расположены вблизи чувствит. нервных окончаний, реакция к-рых на поворот кристаллов относительно магн. поля Земли может объяснить навигац. способности указанных живых существ.
Если миниатюрный, но сильный пост. магнитик, напр. из SmCo 5 или Nd 2 Fe 14 B, прикрепить к к.-л. подвижному органу, то по колебаниям магн. поля вне органа, измеренным с помощью сквид-магнитометра, можно судить о работе органа. Подобные эксперименты уже осуществлены для глаза и для барабанной перепонки.
Магнитоокулограммой (МОГ) называют сигнал (его величина до 20 пТл), возникающий при движении глаз: между разл. слоями сетчатки имеется довольно высокая разность потенциалов (до 10 мВ), порождающая пост. биотоки глаза, к-рые и генерируют МОГ-поле. Сигналы магниторетинограммы (МРГ) существенно слабее (до 0,1 пТл), они определяются изменением разности потенциалов на сетчатке глаза при её возбуждении светом.
Самые слабые биомагн. поля, создаваемые организмом человека, порождаются активностью нервной системы, в т. ч. головного мозга. Изучение этих сигналов, в силу их информативности и важности, выделяют из биомагнетизма в особый раздел — нейромаг-нетизм. Уже первые магнитоэнцефалографические (МЭГ) исследования обнаружили заметное различие магн. п электрич. (электроэнцефалографических, ЭЭГ) данных. МЭГ-методы принципиально отличаются от ЭЭГ-методов тем, что датчики, фиксирующие магн. поля, не требуют крепления к голове, и поэтому их можно перемещать на требуемое расстояние (рис. 3, а). Пространств. распределение и временная зависимость МЭГ-сигналов прямо отражают внутр. биоэлектрич. активность мозга, практически не искажённую влиянием черепа и скальпа (как в случае ЭЭГ-сигналов).
Наиб. сильные сигналы, порождаемые человеческим мозгом, связаны с его спонтанной ритмической активностью и сильно скоррелированы в ЭЭГ- и МЭГ- данных. Для т. н. альфа-ритма, имеющего частоту 10 Гц, амплитуда МЭГ-сигнала составляет 4 пТл (рис. 3, б), а пространств, распределение поля соответствует ориентации биотоков вдоль линии макушка — нос. При эпилепсии наблюдаются более слабые сигналы, но локализованные над т. н. эпилептич. фокусом и имеющие характерный «полосовый» частотный спектр.
Из измеряемых биомагн. сигналов большой интерес представляют т. н. вызванные магнитные поля (ВМП), возникающие в результате активности мозга в ответ на события вне центральной нервной системы. Именно исследования ВМП показали, что магн. данные более информативны, чем ЭЭГ, поскольку позволяют более точно устанавливать местоположение токовых источников сигналов и дифференцировать их по направленности биотоков. Нейромагн. эксперименты с ВМП служат существенным дополнением к электрографич. методам, включающим измерения с вживлёнными внутрь мозга электродами, а для исследования мозга здорового человека методика сквидмагнитометрии особенно перспективна.
Рис. 3. Вид установки для магнитоэнцефалографических исследований ( а) и магнитная запись ( б) альфа-ритма мозга, сделанная на этой установке.
Лит.: Введенский В. Л., Ожогин В. II., Сверхчувствительная магнитометрия и биомагнетизм, М., 198G.
Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1988 .
2. Источники и характеристики электромагнитных полей. Воздействие электромагнитных полей на организм человека, их нормирование
В настоящее время практически во всех отраслях промышленности и в быту широко используется электромагнитная энергия. По своему происхождению электромагнитное излучение (ЭМИ) и электромагнитный фон, создаваемый им, могут быть природными или техногенными.
К природным электромагнитным полям (ЭМП) относятся квазистатические, электрические и магнитные поля Земли, радиоизлучения Солнца и галактик, атмосферные разряды.
Техногенное ЭМИ может быть как производственным, так и бытовым. Известно, что мировые энергоресурсы удваиваются каждые 10 лет, а доля ЭМП в электроэнергетике за это время возрастает в три раза.
Производственными источниками ЭМП являются линии электропередачи (ЛЭП), печи, применяемые в промышленности для индукционного нагрева металлов и полупроводников, электросварка, а также устройства диэлектрического нагрева, используемые для сварки синтетических материалов, прессования синтетических порошков и т.Д. Мощными источниками ЭМП диапазона радиочастот являются телевизионные и радиолокационные станции, антенны радиосвязи и др.
Биологически значимыми являются электрические поля частотой 50 Гц, создаваемые воздушными линиями электропередачи и подстанциями. Напряженность магнитных полей промышленной частоты в местах размещения ЛЭП и подстанций сверхвысокого напряжения на 1-3 порядка превышает естественные уровни магнитного поля Земли. Высокие уровни ЭМИ наблюдаются на территориях и за пределами территорий размещения передающих радиоцентров низкой, средней и высокой частоты.
Бытовой электромагнитный фон обусловлен работой бытовых электроприборов, радио- и телеприемников, микроволновых печей, радиотелефонов, компьютеров и т.д.
Оценка опасности воздействия ЭМИ на человека производится по величине электромагнитной энергии, поглощенной телом человека. Реакция организма человека на составляющие ЭМП не является одинаковой, поэтому при оценке условий работы необходимо учитывать электрическую и магнитную напряженность поля. Неблагоприятные воздействия токов промышленной частоты проявляются только при напряженности магнитного поля порядка 160-300 А/м. Практически при обслуживании даже мощных электроустановок высокого напряжения магнитная напряженность поля не превышает 20-25 А/м. Поэтому оценку потенциальной опасности воздействия ЭМП достаточно производить по величине электрической напряженности поля.
Спектр ЭМИ природного и техногенного происхождения, оказывающий влияние на организм человека, имеет диапазон волн от тысячи километров (переменный ток) до триллионной части миллиметра (космические энергетические лучи). В настоящее время наибольшее распространение как в науке, так и в промышленности получили ЭМИ с частотами.
В производственных условиях на работающих оказывает воздействие ЭМИ широкого спектра. В зависимости от диапазона волн различают:
ЭМИ радиочастот (10 7 -10 -4 м);
инфракрасное излучение « 10 -4 -7,5·10 -7 м);
видимую область (7,5 ·10 -7 -4 ·10 -4 м);
ультрафиолетовое излучение (4·10 -4 -10 -9 м);
рентгеновское (гамма-) излучение (10 -9 м). Существует и электротехническая шкала источников ЭМИ:
низкочастотные — НЧ (0-60 Гц);
среднечастотные — СЧ (60 Гц-10 кГц);
высокочастотные — ВЧ (10 кГц-300 МГц);
сверхвысокочастотные — СВЧ (300 МГц-300 ГГц).
По виду воздействия различают изолированное (от одного источника), сочетанное (от двух и более источников одного частотного диапазона), смешанное (от двух и более источников различных частотных диапазонов) и комбинированное (в случае одновременного действия какого-либо другого неблагоприятного фактора) ЭМИ.
По времени воздействия в общем случае для единичного источника ЭМИ можно выделить два основных варианта облучения: непрерывное стационарное и прерывистое.
Отношение облучаемого лица к источнику облучения ЭМИ может быть профессиональным, т.е. обусловленным выполнением производственных операций, и непрофессиональным.
В радиационной гигиене различают общее (воздействию ЭМИ подвергается все тело) и локальное (местное) облучение.
Влияние ЭМП на организм зависит от таких физических параметров, как длина волны, интенсивность излучение, режим облучения — непрерывный и прерывистый, а также от продолжительности воздействия на организм, сочетанности воздействий с другими производственными факторами (повышенная температура воздуха, наличие рентгеновского излучения, повышенного уровня шума и вибрации и др.). Наиболее биологически активен диапазон СВЧ, менее — УВЧ, затем диапазон ВЧ (длинные и средние волны), т.е. с уменьшением длины волны биологическая активность ЭМИ всегда возрастает.
ЭМИ, оказывая воздействие на физико-химические процессы в биосистемах, создает напряжение на субмолекулярном и молекулярном уровнях. Установлено, что воздействие ЭМП радиотелефона на область головы пользователя способствует развитию умеренно выраженной брадикардии и повышает электрокинетическую активность ядер клеток эпителия кожи. Возникновение брадикардии при воздействии низких уровней СВЧ -излучения обусловлено в основном нарушениями центральных и периферических иннервационных механизмов регуляции деятельности сердца.
Нормируемыми параметрами переменного магнитного поля являются напряженность поля и магнитная индукция.
Напряженность электрического поля в данной точке представляет собой физическую величину, численно равную силе, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в эту точку поля. Напряженность электрического поля измеряется в вольтах на метр (В/м) или в ньютонах на кулон (Н/К).
Электрическое поле, в котором напряженность одинакова во всех точках, называется однородным.
Магнитная индукция (плотность магнитного потока) это физическая величина, численно равная силе, с которой магнитное поле действует на проводник единичной длины, расположенный перпендикулярно к силовым линиям магнитного поля (МП), при токе в проводнике, равном единице силы тока. Единицей магнитной индукции является Тэсла (Тл), т.е. индукция такого поля, в котором на каждый метр длины проводника с током в 1 А, расположенного перпендикулярно к полю, действует сила в 1 Н (1 Тл = 1 Н/А∙м).
Кроме индукции магнитное поле характеризуется напряженностью (А/м) и магнитным потоком, который представляет собой число силовых линий, проходящих через перпендикулярно расположенную к ним площадку. Единицей магнитного потока является Вебер (Вб) — это поток индукции в 1 Тл через площадку площадью 1 м 2 .
По ГОСТ 12.1.006 допустимые уровни воздействия ЭМП радиочастот оцениваются показателями интенсивности поля и создаваемой им энергетической нагрузкой.
Предельно допустимые уровни напряженности и магнитной индукции постоянного магнитного поля нормируются СанПиН 9-85-98.
Нормируются также уровни напряженности и магнитной индукции переменного магнитного поля при импульсном (прерывном) действии магнитного поля (СанПиН 2.2.4.11-25-2003).
Длина волны ЭМП, формируемой источником, позволяет выбрать соответствующий прибор контроля электромагнитного излучения. Для низкочастотных источников ЭМП (НЧ, ВЧ, УВЧ-диапазоны) необходимо использовать приборы, измеряющие электрическую и магнитную составляющие ЭМП; для СВЧ -диапазона — приборы, позволяющие измерять плотность потока энергии.
Основными техническими параметрами приборов являются: диапазон частот, на который рассчитан измеритель, оснащенный антеннами; пределы измерений энергетических параметров ЭМП; основная погрешность измерений, обычно выражаемая в децибелах.
Какие электрические и магнитные поля являются биологически активными
Электромагнитное поле, являясь видом материи, обладает массой, энергией и импульсом, которые перемещаются в пространстве в виде электромагнитных волн. Они образованы электрической E и магнитной Н составляющими, которые перпендикулярны друг другу и направлению распространения. Основными параметрами электромагнитных волн являются частота f, длина волны l и скорость распространения c. Эти параметры связаны соотношениями f=c/l, справедливым для свободного пространства, где c=3Ч10 8 м/с. Если скорость света выражена в м/с, частота f в МГц, то длину волны l можно определить по формуле: l=300/f.
В электромагнитной волне, распространяющейся от точечного источника излучения, в зависимости от расстояния, различают три условные зоны: ближнюю, промежуточную и дальнюю. Поскольку в ближней и промежуточной зонах пространственная структура электромагнитного поля неоднородна, то это существенно усложняет как измерение поглощенной энергии, так и прогнозирование возможного биологического влияния. К дальней зоне относится область, находящаяся на расстоянии от источника излучения более чем 2L 2/l , где L — максимальный линейный размер источника.
Изучению характера воздействия электромагнитного поля на живые объекты посвящено огромное количество публикаций как теоретического, так и экспериментального плана. Изучались и простейшие организмы (амебы, бактерии, парамеции), и насекомые, и растения, и высокоорганизованные животные.
В последние годы отчетливо обозначилась проблема поиска физического механизма биологического действия слабых электромагнитных полей и излучений. Эти факторы внешнего воздействия, слабые в энергетическом смысле, способны иногда оказывать достаточно сильное воздействие на состояние или поведение биологического объекта. Такие свойства характерны для информационных воздействий, при которых интенсивность реакции объекта соразмерна не столько энергии фактора воздействия, сколько информационной значимости его для объекта и той доли энергии метаболизма, которая вовлекается в формирование его ответной реакции. Экспериментальные факты в этой области исследований множатся, а перспективные теоретические подходы к выявлению биофизических механизмов этих явлений пока не найдены. Многие остроумные гипотезы о первичных механизмах действия слабых полей и излучений, использующие предполагаемые уникальные свойства живого организма или клетки, все более теряют свою привлекательность с ростом числа экспериментальных работ, в которых показано, что многие наблюдаемые биологические эффекты могут быть воспроизведены при предварительном воздействии на воду (точнее, на водную систему с растворенными в ней солями и газами) и при последующем воздействии обработанной воды на биологический объект. Это подкрепляет часто высказываемые предположения о том, что именно водная компонента живого объекта может быть первичной мишенью воздействия слабых электромагнитных полей и излучений.
Одним из важных условий для взаимодействия с биологическими объектами является поляризация электромагнитной волны, которую определяет положение векторов Е и Н в пространстве. Горизонтальное или вертикальное расположение Е вектора определяет электромагнитную волну, соответственно, как горизонтально или вертикально поляризованную. Интенсивность магнитного поля оценивается плотностью потока энергии в диапазоне частот от 0,3 ГГц до 3000 ГГц и электрической составляющей Е и магнитной Н в диапазоне частот от 3 Гц до 3 МГц. Рассмотрим влияние электромагнитного излучения на человека и взаимодействие электромагнитных полей с биологическими объектами вообще. Физические аспекты взаимодействия электромагнитных полей с биологическими объектами рассматриваются на макро- и микроскопических уровнях. Макроскопический подход предполагает получение информации о поведении биологического объекта в поле, складывающееся из количественной оценки поглощённой, прошедшей или отражаемой им энергии падающей волны, топологической картины распределения поглощённой мощности, т.е. дозиметрии. Микроскопическое взаимодействие рассматривает явления на уровне атомов, молекул, надмолекулярных структур и клеток, что по сути дела является биофизическими механизмами действия электромагнитных полей. Эффект взаимодействия электромагнитного поля с биологической средой будет находиться в зависимости от поглощённой за определённое время энергии поля, т.е. дозы облучения. В его основе лежит преобразование энергии поля в тепло, которое осуществляется по двум классическим механизмам, определяемым диэлектрическими характеристиками биологического материала: индуцирования токов и вращение/перемещение молекул.
Вопросы дозиметрии электромагнитных полей очень сложны, т.к. величина поглощенной энергии определяется не только интенсивностью и частотой поля, но и размерами, формой объекта, его расположением относительно Е и Н векторов, внутренней структуры, окружающим пространством, наличием заземления и многими другими факторами. В качестве характеристики величины поглощенной энергии используется параметр УПМ (удельная поглощенная мощность).
Глубина проникновения и длинна волны в тканях тела человека и животных зависит от содержания в них воды и при её высокой концентрации эти величины меньше, чем в противоположном случае. Нагрев биологического материала является основным механизмом преобразования энергии электромагнитного поля высокой интенсивности. Изменение температуры тела может служить пусковым механизмом для различных реакций, уровень изменений которых зависит от терморегуляторных и метаболических характеристик конкретной функциональной системы организма. Любое по своей природе повышение температуры связано с изменением теплового баланса между скоростью поступления энергии в объект и её выведением. Одним из защитных механизмов, обеспечивающих элиминацию избыточной тепловой энергии, является способность к теплообмену, которой обладает система кровообращения. Однако, структурно-функциональные особенности некоторых органов, обладающих слабой терморегуляционной системой, не способной достаточно эффективно отводить тепло, или характеризующихся повышенной чувствительностью к изменению температуры, ставят их в разряд критических. В первую очередь, к ним относится хрусталик глаза, когда на фоне отсутствия тепловых ощущений, особенно при низких интенсивностях электромагнитных полей, в нем наблюдается изменения, приводящие к помутнению — катаракте. Незначительное повышение температуры может привести в биологических объектах к ускорению многих физиологических и биохимических процессов более чем в два раза, которые могут в результате привести к возникновению значимых реакций. С другой стороны, открытое проявление такой реакции может быть скрыто за счет работы системы поддержания терморегуляционного гомеостаза, вследствие чего возникает возможность формирования множества вторичных эффектов, различных как по величине, так и по своей направленности.
Рассмотрим механизмы влияния электромагнитного поля на биообъекты. В настоящее время многими исследователями, изучающими влияние магнитных полей на живые системы, предприняты попытки, определить механизмы их действия. Различают следующие три типа физического взаимодействия постоянных магнитных полей с биологическими системами:
— Электродинамическое взаимодействие токами проводимости (например, с текущим раствором электролита). Магнитное поле в результате возникновения силы Лоренца действует на движущиеся носители электрического заряда. Это приводит к индукции электрического потенциала (так называемого потенциала потока») и тока. «Потенциалы потока» у животных и человека обычно связаны с сокращением сердечных желудочков и выбросом крови в аорту. Лоренцево взаимодействие также приводит к возникновению магнитно-гидродинамической силы, направленной противоположно кровотоку. Считается, что снижение кровотока в аорте достигает 10% при действии магнитного поля 15 Тл.
— Магнитно-механические эффекты, включая ориентацию магнитно-анизотропных структур в однородных полях и смещение парамагнитных и ферромагнитных материалов в градиентах магнитного поля. Особое внимание в механизмах взаимодействия представляет возникновение сил и вращающих моментов, действующих на эндогенные и экзогенные металлические предметы.
— Эффекты воздействия на состояние электронного спина промежуточных продуктов реакции. Химия спин-коррелированных пар радикалов в течение длительного период времени рассматривалась в химии и биологии как проявление эффектов магнитного поля.
Постоянные магнитные поля в диапазоне от 10 до 100 мТл могут влиять на протекание некоторых органических химических реакций в результате воздействия на состояние электронного спина промежуточных продуктов реакции. Спин-коррелированная пара радикалов может рекомбинироваться и препятствовать образованию продуктов реакции в следующих условиях: пара, образованная в триплетном состоянии, должна перейти в синглетное состояние посредством какого-либо механизма и радикалы должны быть расположены близко, чтобы рекомбинировать.
Однако индуцированное магнитным полем изменение концентраций или потоков свободных радикалов, не приводит к физиологическим последствиям для клеточных функций или отдаленным мутагенным эффектам [23]. При воздействии внешних электрических и магнитных полей сверхнизких частот в организме наводятся электрические поля и токи. При помощи измерений была выявлена взаимосвязь между внешними полями и наведенным электрическим полем и плотностью тока в организме или другими параметрами, обусловленными воздействием этих полей.
Локально индуцированное электрическое поле и плотность тока представляют особый интерес, поскольку они могут стимулировать возбудимые ткани, такие как нервные и мышечные волокна [24].
Рассмотрим различные исследования воздействия электромагнитного поля на биообъекты как растительного, так и животного происхождения.
Вопрос о влиянии естественного магнитного поля (МП) на растения исторически сравнительно не нов. По материалам Ю.И. Новицкого и др. [25, 26], проводили исследования влияния магнитного поля на движение протоплазмы в клетках хары и традесканции. A. д? Арсонваль, наблюдал ускорение роста кресс-салата под влиянием постоянного магнитного поля (ПМП), затем Дж. Толомей сообщил, что геотропизм корней фасоли нарушается ПМП. В то же время, Л. Эррера не наблюдал влияние ПМП на митоз в волосках тычиночных нитей традесканции.
В принципе вопрос о значимости флюктуаций геомагнитного поля (ГМП) был поставлен и проанализирован Дж. Райнке на примере роста камыша болотного (суточные вариации интенсивности роста увязывались с ГМП).
Рядом исследователей были проведены эксперименты по выявлению действия природных магнитных полей на живые объекты. П.В. Савостиным [15] было высказано предположение, что периодичная чувствительность роста растений к ГМП обуславливается периодичностью митозов. В опытах А.П. Дуброва и Е.В. Булыгиной [16] смещалась ритмика корневых выделений и при изменении горизонтальной составляющей ГМП.
Японские ученые Мурайи Масафуми и др., исследуя влияние статического магнитного поля на рост первичных корней кукурузы, достоверно установили, что сильное статическое магнитное поле оказывает слабое тормозящее влияние на рост первичных корней проросших семян кукурузы, незначительно уменьшая их гравитропическую реакцию. Эти же исследователи изучали влияние переменного магнитного поля (ПеМП) на рост первичного корня кукурузы и показали, что имея частоту 200-320 Гц и магнитную индукцию 0,005 Тл оно ингибирует рост корня, как в целом, так и в направлении действия сил гравитации [17].
Электромагнитную стимуляцию почек каштана в культуре ткани изучали ученые из Словакии Р. Рузик и др. [18]. Зародыши, выделенные из семян, культивировали in vitro на среде Хеллера. Культуру подвергали обработке ЭМП 1,2; 3,2 и 5,9 мТл по 1 ч в день, 6 дней в неделю в течение 28 недель. Влияние поля на рост почек зависело от сезона. В начале лета оно усиливало рост на 50-60 % по сравнению с контролем, а в конце лета слабо ингибировало. В начале зимы опять наблюдали стимуляцию роста.
O.A. Kузнецов, K.Х. Хасенштейн [19] с помощью индукции искривления корня при магнетофорезе, исследовали возможность замены гравитационного вектора для корней высоким градиентом магнитного поля. Полученные данные, показывают, что, несмотря на некоторое уменьшение скорости роста, а также искривления корня у вращавшихся сеянцев, по сравнению с не вращавшимися, магнитное поле может заменять гравитационное.
Эффекты электромагнитного поля на ранний рост у трех видов растений были изучены M. С. Дейвис [20]. Семена Raphanus sativus L. (редис), Sinapsis alba L. (горчица), и Hordeum vulgare L. (ячмень), выращивались в непрерывных ЭМП в условиях ионного циклотронного резонанса, для стимулирования ионов Ca2+. Вес сухого стебля и высота были значительно больше у опытных растений, чем у контрольных в каждом ЭМП эксперименте, хотя другие признаки мало, чем отличались от контроля. Растения горчицы слабо поддавались действию ЭМП.
Стимулирование прорастания, роста и регенерации побегов каллуса Nicotiana tabacum L. пульсирующими электромагнитными полями (пЭМП) исследовали Р. Бовелли, A. Бениччи [21]. Авторы ссылаются на результаты Луччесини и др. [22], которые обнаружили, что обработка электромагнитным полем (пЭМП) стимулировала растения Prunus cerasifera Ehrh (слива растопыренная), разводившихся in vitro.
Влияние ЭМП линий электропередач на покрытосеменные растения, изучали В.Г. Рошко, В.В. Роман [23, 24]. Выявлена общая закономерность, согласно которой фитомасса возрастает по мере удаления от ЛЭП. A. Яно и др. [25] подвергали первичные корни саженцев редиса (Raphanus sativus L.) действию однородного статического магнитного поля. В направлении роста корней наблюдали отрицательный тропизм. Они реагировали значительно на южный полюс (P<0,05) магнита.
Влияние магнитных полей на животных исследовано многими учеными. Полученные результаты свидетельствуют о действии магнитных полей на все стороны жизнедеятельности организмов относящихся к различным систематическим группам.
Остановимся на некоторых данных. Ф. Браун, его сотрудники и последователи подтверждают биологическое действие слабых искусственных магнитных полей [26, 27, 28, 29, 30, 31].
Эффекты активации синтеза протеина и действие на мембранный транспорт в крысиной коже импульсных электромагнитных полей исследовали В. де Локер и др. [33]. Угнетение роста, стимуляцию семенников и синтеза мелатонина у Джунгарских хомячков (Phodopus sungorus) слабым МП (50 Гц) выявили M. Нихаус и др. [34]. Влияние магнитного поля на звездную ориентацию молодых мигрирующих птиц изучали П. Вайндлер и др. [35]. В ходе эксперимента ими был сделан вывод, что МП необходимо для развития способности выбора популяционно-специфического направления на основе МП.
Китообразные разных видов регулярно мигрируют на тысячи, и даже десятки тысяч километров. Возникло предположение, что животные находят путь в океане при помощи «магнитного чувства». Обнаружение биогенного магнетита в твердой мозговой оболочке у обыкновенного дельфина Delphinus delphis [36], а затем у представителей Ziphius, Tursiops, Phocenoides и Megaptera [37], существенно подкрепило это предположение. В.Б. Кузнецов [38] изучил вегетативные реакции дельфина афалины на изменение постоянного МП. Показана высокая чувствительность дельфина к изменению величины ПМП («магнитное чувство»).
Кроме того, множество данных получено и по влиянию магнитных полей на микроорганизмы. Приведем некоторые из них.
При экранировании микроорганизмов от ГМП резко снижается рост колоний [39], образуются мутантные штаммы [40]. Анализ изменений спонтанного уровня титра фага в лизогенной культуре E. Coli K12 (л), показал зависимость их от изменений горизонтальной составляющей ГМП [41]. M.Р. Гретц [42], наблюдал нарушение биогенеза целлюлозы у бактерий и высших растений магнитными полями. А.Ю. Матрончик и др. [43] исследовали действие низкочастотного и постоянного магнитных полей на конформационное состояние генома клеток E.Coli, обнаружена волнообразная зависимость изменений конформационного состояния генома от магнитной индукции в диапазоне от 0 до 110 мкТл. Ж.Р. Алавердян и др. [44] исследовали влияние постоянного и переменного магнитных полей на кислотообразующую способность и фазы роста молочнокислых бактерий.
Наблюдалась стимуляция роста при воздействии ПМП продолжительностью 30 мин. В различные фазы роста штамма Lactobacterium acidophilum. Kудо и др. [45] исследовали образование противоопухолевого антибиотика неокарциностатина (НКС) Streptomyces Carzinostaticus Var. F 41, зависящее от внешнего магнитного поля. Ими выявлено повышение выхода НКС при действии магнитного поля в течение экспоненциальной фазы роста. А.В. Макаревич [46] изучал влияние ПМП, источником которого является ферритонаполненные полимерные композиты (магнитопласты), на процессы роста микроорганизмов Pseudomonas fluorescens, Staphylococcus albus, Aspergillus niger в твердых и жидких питательных средах. Установлена стимуляция метаболизма и роста микробных клеток. П. Житарю с сотр. на цыплятах были получены данные для стимулирующих доз импульсных ЭМП. Им удалось связать свои результаты с процессами энергетического обмена и показать, что ЭМП повышает сопряженность процессов окисления и фосфорилирования. Наблюдаемые изменения в характере газообмена связаны, прежде всего, с изменением характера сопряженности процессов окисления и фосфорилирования при общем уклонении обмена веществ под влиянием МП в сторону анаэробиоза [47, 48] . К сходному выводу пришли П. Житарю с сотр. при изучении действия импульсных ЭМП на вылупляемость цыплят, а также И.А. Тарчевский, А.И. Заботин и др. при изучении неблагоприятных воздействий на фотосинтез (засуха, МП, электрическое поле) в отношении фотофосфорилирования.
К вопросу об экстраполяции результатов опытов над животными на человека нужно подходить крайне осторожно. Известно, что для каждого организма существует набор частот, присущих колебаниям параметров внешней среды, на которые он реагирует наиболее остро. Проведенные О.В. Хабаровой вычисление и анализ резонансных частот для органов и систем обнаруживает их хорошее совпадение с экспериментально выявленными частотами наибольшего отклика организма на внешнее воздействие. Например, биоэффективность для человека частот 0,05 — 0,06, 0,1 — 0,3, 80 и 300 Гц объясняется резонансом кровеносной системы, а частот 0,02 — 0,2, 1 — 1,6, 20 Гц — резонансом сердца. Наборы биологически активных частот не совпадают у различных животных. Например, резонансные частоты сердца для человека дают 20 Гц, для лошади — 10 Гц, а для кролика и крыс — 45 Гц [6]. Таким образом, представленные экспериментальные данные на животных показали однонаправленность морфофункциональных изменений как при возмущениях ГМП Земли, так и при действии искусственных магнитных полей различной интенсивности.
Рассмотрим воздействие электромагнитного поля на человека.
Особое внимание исследователей обращено на неблагоприятные эффекты МП вблизи силовых линий или электрических приборов, на здоровье человека (особенно в плане карценогенеза [73, 74]) [75].
Наиболее уязвимой для воздействия магнитных полей является нервная система. Выделено 3 синдрома нарушения нервной регуляции вследствие хронического воздействия ЭМП: 1) астенический; 2) астеновегетативный или синдром вегетососудистой дистонии и 3) гипоталамический [78].
Частые головные боли, раздражительность, повышенная утомляемость, нарушения сна, периодические боли в области сердца, артериальная гипотония и брадикардия характерны для астенического синдрома, имеющего место в начальной стадии заболевания.
Астеновегетативный синдром развивается при умеренно выраженных стадиях заболевания. В клинической картине наблюдается вегетососудистая дистония по гипертоническому типу. В отдельных тяжелых случаях возникают диэнцефальные кризы симпато-адреналового типа, что характеризует гипоталамический синдром. Для таких больных характерна головная боль приступообразного характера, эмоциональная лабильность, гипервозбудимость.
Действие магнитного поля силой 1000 А/м и частотой 45 Гц в течение 1 часа сопровождается у здоровых лиц отчетливыми изменениями биоэлектрической активности мозга, проявляющиеся наличием ЭЭГ- признаков релаксации и психомоторной активации, а также замедлением приобретения навыка при выполнении сенсомоторной реакции [85].
Предполагается, что в основе патогенеза данных заболеваний лежит нарушение гомеостаза ионов кальция в нейронах, активация клеток микроглии и их дальнейшая дегенерация, а также стимулирующее влияние ЭМП на продукцию бета-амилоида.
Результатом хронического воздействия ЭМП высоких и сверхвысоких частот являются изменения со стороны сердечно-сосудистой системы: снижение артериального давления, брадикардия, замедление внутрижелудочковой проводимости, а также дисбаланс содержания ионов калия, кальция и натрия в крови [89].
В научной литературе рассматриваются вопросы влияния ЭМП на репродуктивную функцию организма. Так, результаты исследования репродуктивной функции мужчин, обслуживавших трансформаторные установки со средней величиной напряжения в 400 кВ, показали снижение удельного числа новорожденных мальчиков, а также увеличение более чем в 3 раза числа врожденных аномалий при сравнении с контрольной группой, работавших
Однако прямая роль ЭМП в качестве мутагенного фактора или инициатора канцерогенеза окончательно не установлена.
Длительное воздействие предельно допустимых доз излучения приводит к усилению волн альфа-диапазона биоэлектрической активности головного мозга во время и после выключения ЭМП.
Известны работы о влиянии ЭМП радиоволнового диапазона на орган зрения и развитие катаракты. Тепловое воздействие радио- и микроволн приводит к нагреванию хрусталика до температуры, превышающей физиологическую норму. Развитие катаракты является одним из специфических поражений ЭМП в диапазоне частот 1,5 — 10 ГГц [107].
Имеются сообщения о высоком риске нарушений функций ЖКТ (в 2,5 раза) и печени (в 2,3 раза), а также патологии эндокринной системы среди контингента лиц, проживающих в зоне ЛЭП [108, 109].
Однако, вышеприведенным результатам исследований присуща ограниченная статистическая значимость, которая не позволяет сделать более убедительные выводы о негативном влиянии магнитных полей и патогенезе выявленной симптоматологии.
Так как все вещества состоят из молекул, то каждая из них является системой зарядов. Поэтому состояние тел существенно зависит от протекающих через них токов и от воздействующего электромагнитного поля. Электрические свойства биологических тел более сложны, чем свойства неживых объектов, ибо организм — это еще и совокупность ионов с переменной концентрацией в пространстве. Первичный механизм воздействия токов и электромагнитных полей на организм — физический, поэтому он и рассматривается применительно к медицинским лечебным методам [110]. В комплексе реабилитационных мероприятий актуальным в настоящее время является применение физиотерапевтического воздействия на организм человека. Особенно следует выделить такой раздел физиотерапии, как электротерапию, основанную на генерировании различными приборами электромагнитных полей, оказывающих позитивное влияние на организм человека. По виду электроэнергии и характеру физического воздействия различают методы, основанные на применении электрического тока — постоянного, импульсного или поля — электрического, магнитного, электромагнитного. По характеру подводимой энергии методы делятся на контактные и дистанционные — индуктивные.
Таким образом, все методы электротерапии подразделяются на:
1. Электротерапия с применением тока низкого напряжения — гальванизация, лекарственный электрофорез.
2. Электротерапия с применением импульсных токов низкой и средней частоты — диадинамометрия, СМТ-терапия, флюктуоризация, электропунктура, электросон, центральная электроаналгезия.
3. Электротерапия с применением магнитных, электрических и электромагнитных полей высокой, ультравысокой, сверхвысокой и крайневысокой частоты — индуктотермия, индуктофорез, УВЧ-терапия, импульсная УВЧ-терапия, УВЧ-индуктотермия, микроволновая терапия (ДМВ и СМВ), КВЧ-терапия.
4. Электротерапия с применением постоянного электрического поля высокого напряжения — аэроионизация, франклинизация.
5. Электротерапия с применением переменного импульсного тока высокой частоты и высокого напряжения — дарсонвализация, ультратонтерапия, диатермокоагуляция.
6. Электротерапия с применением магнитного поля низкой частоты (ПеПМ) и постоянного магнитного поля (ПМП) [111].
В основном электротерапия осуществляется посредством прохождения тока через ткани, что вызывает перенос различных заряженных веществ и изменение их концентрации. Следует иметь в виду, что неповрежденная кожа человека обладает высоким омическим сопротивлением и низкой удельной электропроводностью, поэтому в организм ток проникает в основном через выводные протоки потовых и сальных желез и межклеточные щели. Поскольку общая площадь пор не превышает 1/200 части поверхности кожи, то на преодоление эпидермиса, обладающего наибольшим сопротивлением, тратится большая часть энергии тока. Электропроводность кожи зависит от многих факторов, и, прежде всего, от водно-электролитного баланса. Так, ткани в состоянии гиперемии или отека обладают более высокой электропроводностью, чем здоровые [113].
Особый интерес вызывает воздействие электричеством на биологически активные точки, т.е. электропунктура, которая, благодаря современным достижениям науки и техники, получает все более широкое распространение. В последние десятилетия было развито направление терапии, а именно нейродаптивная терапия, основанная на воздействии нейроадаптивного сигнала на биологически активные точки при помощи электронейроадаптивных стимуляторов (СКЭНАР, ДЭНАС, LEIT).
Одним из первых приборов для электростимуляции можно считать «ЧЭНС» — электростимуляторы, работающие по жесткой программе: неизменяемая форма воздействия с постоянной амплитудой (напряжения или тока).
Далее был разработан аппарат — электростимулятор с использованием магнитоконстрикционного эффекта (прямой магнитоконстрикционный эффект — изменение размеров сердечника при изменении магнитного поля, обратный — изменение магнитного поля при изменении размеров сердечника). Именно на этом эффекте и должна была быть построена модель «биологической обратной связи» (БОС) — структура воздействия на кожу должна меняться в зависимости от ее «давления» на магнитострикционный сердечник.
Главными и заметными эффектами данного вида электроимпульсной терапии являлись динамические изменения адаптационных приспособительных реакций. Метод был назван «КЭНАР» (контролируемая энергонейроадаптивная регуляция).
Необходимо отметить, что взаимодействия электромагнитных полей с биологическим объектом определяются:
— параметрами излучения (частотой или длиной волны, когерентностью колебания, скоростью распространения, поляризацией волны);
— физическими и биохимическими свойствами биологического объекта, как среда распространения электромагнитных полей (диэлектрической проницаемостью, электрической проводимостью, длиной электромагнитной волны в ткани, глубиной проникновения, коэффициентом отражения от границы воздух — ткань).
Таким образом, живые организмы, состоящие из множества клеток, имеющих, в свою очередь, огромное число молекул, атомов, заряженных частиц, сами являются источниками электромагнитных колебаний в широком диапазоне частот — от ультравысоких до инфранизких. Эти колебания могут иметь случайный и периодический характер. Эволюция биообъектов происходила под действием внешних (экзогенных) и внутренних (эндогенных) электромагнитных полей. В процессе жизнедеятельности организмов возникают волновые и колебательные процессы, отображающие, например, электроэнцефалограммой, обусловленной электрической активностью мозга, электрокардиограммой, характеризующей работу сердца и т.п.
Экспериментальные данные, полученные различными исследователями на животных, показывают однонаправленность морфофункциональных изменений как при возмущениях ГМП Земли, так и при действии искусственных магнитных полей различной интенсивности. Колебание напряжения ГМП Земли изменяет временную последовательность информационных сигналов окружающей среды и приводит к развитию в организме состояния, которое характеризуется несоответствием между функциональными возможностями и уровнем его активности, создавая условия для развития патологических явлений. В то же время, ограниченная статистическая значимость проанализированных исследований об антропогенных электромагнитных полях не позволяет сделать убедительный вывод об их негативном влиянии на живые организмы.
Изучение влияний электромагнитных полей позволило разработать и внедрить в медицинскую и спортивную практику электростимуляторы, которые позволяют использовать положительные эффекты ЭМП. Некоторые методы электротерапии получили широкое распространение в медицине и используются в ежедневной медицинской и спортивной практике, а некоторые (в частности нейроадаптивная терапия) только получают распространение и признание. Однако, технический прогресс и современные исследования в области ЭМП позволяют все больше использовать и внедрять в практику наиболее эффективные методы с использованием электромагнитных полей.
Таким образом, процессы взаимодействия электромагнитных полей с живой клеткой, живым организмом довольно сложные и в настоящее время в полной мере не исследованы.
Электромагнитные поля и неионизирующие излучения
Электромагнитное поле — область распространения электромагнитных волн. Электромагнитное поле характеризуется частотой излучения или длиной волны.
Классификация электромагнитных полей
Электромагнитные поля классифицируются по частотным диапазонам или длине волны. Классификация волн, определяемая длиной (или частотой) волны, представлена в табл. 26.
Классификация электромагнитных волн
Таблица 26
* Ионизирующие электромагнитные волны рассмотрены в параграфе «Ионизирующие излучения».
Видимый свет (световые волны), инфракрасное (тепловое) и ультрафиолетовое излучение — это также электромагнитная волна. Эти виды коротковолнового излучения оказывают на человека специфическое воздействие.
- низкие частоты (НЧ) — менее 30 кГц,
- высокие частоты (ВЧ) — 30 кГц. 30 МГц,
- ультравысокие частоты (УВЧ) — 30. 300 МГц,
- сверхвысокие частоты (СВЧ) — 300 МГц. 750 ГГц.
Особой разновидностью электромагнитного излучения (ЭМИ) является лазерное излучение, генерируемое в диапазоне длин волн 0,1. 1000 мкм. Особенностью ЛИ является его монохроматичность (строго одна длина волны), когерентность (все источники излучения испускают волны в одной фазе), острая направленность луча (малое расхождение луча).
Условно к неионизирующим излучениям (полям) можно отнести электростатические поля и магнитные поля.
Источники электромагнитного поля на производстве
- изделия, специально созданные для излучения электромагнитной энергии: радио- и телевизионные вещательные станции, радиолокационные установки, физиотерапевтические аппараты, системы радиосвязи, технологические установки в промышленности;
- устройства, не предназначенные для излучения электромагнитной энергии в пространство, но в которых при работе протекает электрический ток: системы передачи и распределения электроэнергии (линии электропередачи, трансформаторные и распределительные подстанции) и приборы, потребляющие электроэнергию (электродвигатели, электроплиты, холодильники, телевизоры и т.п.).
Электростатические поля создаются в энергетических установках и при электротехнических процессах. В зависимости от источников образования они могут существовать в виде собственно электростатического поля (поля неподвижных зарядов) или стационарного электрического поля (электрическое псле постоянного тока).
В промышленности ЭСП широко используются для электрогазоочистки, электростатической сепарации руд и материалов, электростатического нанесения лакокрасочных и полимерных материалов.
Статическое электричество образуется при изготовлении, транспортировке и хранении диэлектрических материалов, в помещениях вычислительных центров, на участках множительной техники. Электростатические зароды и создаваемые ими электростатические поля могут возникать при движении диэлектрических жидкостей и некоторых сыпучих материалов по трубопроводам.
Магнитные поля создаются электромагнитами, соленоидами, установками конденсаторного типа, литыми и металлокерамическими магнитами и другими устройствами.
В ЭМП различаются три зоны, которые формируются на различных расстояниях от источника ЭМИ.
Первая зона — зона индукции (ближняя зона). В этой зоне электромагнитная волна еще не сформирована и поэтому электрическое и магнитное поля не взаимосвязаны и действуют независимо.
Вторая зона — зона интерференции (промежуточная зона). В этой зоне происходит формирование электромагнитной волны и на человека действует электрическое и магнитное поля, а также оказывается энергетическое воздействие.
Третья зона — волновая зона (дальняя зона). В этой зоне электромагнитная волна сформирована, электрическое и магнитное поля взаимосвязаны. На человека в этой зоне воздействует энергия волны.
Воздействие неионизирующих излучений на человека
Электромагнитные поля биологически активны — живые существа реагируют на их действие. У человека нет специального органа чувств для определения ЭМП (за исключением оптического диапазона). Наиболее чувствительны к электромагнитным полям центральная нервная система, сердечно-сосудистая, гормональная и репродуктивная системы.
Длительное воздействие на человека электромагнитных полей промышленной частоты (50 Гц) приводит к расстройствам, которые субъективно выражаются жалобами на головную боль в височной и затылочной области, вялость, расстройство сна, снижение памяти, повышенную раздражительность, апатию, боли в сердце, нарушение ритма сердечных сокращений. Могут наблюдаться функциональные нарушения в центральной нервной системе, а также изменения в составе крови.
Воздействие электростатического поля на человека связано с протеканием через него слабого тока, при этом электротравм никогда не наблюдается. Возможна механическая травма от удара о расположенные рядом элементы конструкций, падение с высоты вследствие рефлекторной реакции на протекающий ток. К ЭСП наиболее чувствительны центральная нервная система, сердечно-сосудистая система. Люди, работающие в зоне действия ЭСП, жалуются на раздражительность, головную боль, нарушение сна.
При воздействии магнитных полей могут наблюдаться нарушения функций нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, пищеварительного тракта, изменения в составе крови. При локальном действии магнитных полей (прежде всего на руки) появляется ощущение зуда, бледность и синюшность кожных покровов, отечность и уплотнение, а иногда ороговение кожи.
Воздействие ЭМИ радиочастотного диапазона определяется плотностью потока энергии, частотой излучения, продолжительностью воздействия, режимом облучения (непрерывное, прерывистое, импульсное), размером облучаемой поверхности тела, индивидуальными особенностями организма. Облучение глаз может привести к ожогам роговицы, а облучение ЭМИ СВЧ-диапазона — к помутнению хрусталика — катаракте. При длительном воздействии ЭМИ радиочастотного диапазона даже умеренной интенсивности могут произойти расстройства нервной системы, обменных процессов, изменения состава крови. Могут также наблюдаться выпадение волос, ломкость ногтей. На ранней стадии нарушения носят обратимый характер, но в дальнейшем происходят необратимые изменения в состоянии здоровья, стойкое снижение работоспособности и жизненных сил.
Инфракрасное (тепловое) излучение, поглощаясь тканями, вызывает тепловой эффект. Наиболее поражаемые ИК-излучением — кожный покров и органы зрения (возможны ожоги, резкое расширение капилляров, усиление пигментации кожи). При хроническом облучении появляется стойкое изменение пигментации, красный цвет лица, например у стеклодувов, сталеваров. Повышение температуры тела ухудшает самочувствие, снижает работоспособность человека.
Ультрафиолетовое излучение большого уровня может вызвать ожоги глаз вплоть до временной или полной потери зрения, острое воспаление кожи с покраснением, иногда отеком и образование пузырей, при этом возможно повышение температуры, появление озноба, головная боль. Острые поражения глаз называются электроофтальмией. УФИ умеренного уровня вызывает изменение пигментации кожи (загар), хронический конъюнктивит, воспаление век, помутнение хрусталика. Длительное воздействие излучения приводит к старению кожи, развитию рака кожи. УФИ небольших уровней полезно и даже необходимо для человека. Но в производственных условиях УФИ, как правило, является вредным фактором.
Воздействие лазерного излучения на человека зависит от интенсивности излучения (энергии лазерного луча), длины волны (инфракрасного, видимого или ультрафиолетового диапазона), характера излучения (непрерывное или импульсное), времени воздействия. Лазерное излучение действует избирательно на различные органы, выделяют локальное и общее повреждение организма. При облучении глаз легко повреждаются роговица и хрусталик, наиболее опасен видимый диапазон лазерного излучения, при котором поражается сетчатка глаза.
На рис. 67 представлены факторы, определяющие биологическое действие лазерного излучения.
Рис. 67. Факторы, определяющие биологическое действие лазерного излучения
Лазерное излучение наносит повреждения кожи различных степеней — от покраснения до обугливания и образования глубоких дефектов кожи, особенно на пигментированных участках (родимые пятна, места с сильным загаром). ЛИ, особенно инфракрасного диапазона, способно проникать через ткани на значительную глубину, поражая внутренние органы. Длительное воздействие ЛИ даже небольшой интенсивности может привести к различным функциональным нарушениям нервной, сердечно-сосудистой систем, желез внутренней секреции, артериального давления, повышению утомляемости, снижению работоспособности.
Нормируемые параметры и предельно допустимые уровни электромагнитных полей
Нормируемыми параметрами электромагнитного поля являются напряженность поля и магнитная индукция (табл. 27, 28). Допустимое время пребывания в ЭП приведено в табл. 29.
Таблица 27
Предельно допустимые уровни напряженности и магнитной индукции переменного магнитного поля при непрерывном действии
Таблица 28
Предельно допустимые уровни напряженности и магнитной индукции постоянного магнитного поля на рабочих местах
Таблица 29
Допустимое время пребывания человека в электрическом поле в зависимости от напряженности
Напряженность ЭМП на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала не должна превышать предельно допустимых значений, указанных в табл. 30.
Таблица 30
Предельно допустимые уровни напряженности на рабочих местах и в местах нахождения работающих и персонала
На рабочих местах операторов ВЧ-установок необходимо ежегодно проводить измерения интенсивности электромагнитных излучений. Для защиты глаз служат специальные очки, стекла которых покрыты окисью олова.