/
Author: Давыдов А.И.
Tags: физиология сравнительная физиология радиационная гигиена биология электромагнетизм радиобиология излучение энергоатомиздат
Year: 1984
Text
ББК 51.26
Д!3
УДК 612.014.482
Рецензент Л. М. Генин
Давыдов Б. И. и др.
Д13 Биологическое действие, нормирование и защита от
электромагнитных излучений/Б. И. Давыдов, В. С. Тихончук,
В. В. Антипов; Под ред. Ю. Г. Григорьева. - М.: Энергоатом-
издат, 1984. - 176 с, ил.
75 к. 4000 экз.
Обобщены и проанализированы собственные и литературные
данные по биологическому действию электромагнитных излучений
(ЭМИ) радиочастотного диапазона иа различные системы и
целостный организм. Рассмотрены общие принципы комбинированного
воздействия факторов среды, в частности ЭМИ и ионизирующего
излучения, дозиметрия ЭМИ, ее особенности и сложности при оценке
поглощенной дозы, технические и организационные вопросы защиты от
ЭМИ.
Для инженерно-технических работников - радиобиологов,
гигиенистов.
ББК 51.26
57.04
4104050000-407
Д -„.\-„. r-ZZ 50-84
05!(01)-84
Борис Ильич Давыдов
Виктор Семенович Тихончук
Всеволод Васильевич Антипов
БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ, НОРМИРОВАНИЕ И ЗАЩИТА
ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Редактор Ю. Г. Григорьев
Редактор издательства/!. В. Матвеева
Художественный редактор А. Т. Кирьянов
Технический редактор О. С. Быкова
Корректор С. В. Малышева
Оператор М. А. Панфилова
ИБ№132
Набор выполнен в Энергоатомнздате на Композере ИБМ-82. Подписано в печат!
10.01.84. Т-04115.Формат 60x90 1/16. Бумага офсетная N4. Печать офсетная.Усллет
Л. 11,0. Усл. кр.-отт. 11,38. Уч.-нзд. л. 14,24. Тираж 4000 экз. Заказ 1086. Цева 75 Г
Энергоатомиздат, 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10
Московская типография №9 Союзполнграфпрома при Государственном комитет
СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли
109033, Москва. Ж-33, Волочаевская ул., 40
© Эиергоатомиздат, 191
ПРЕДИСЛОВИЕ
В последние годы появился ряд монографий и обзоров,
посвященных биологическому действию электромагнитного
излучения. Среди них следует отметить прежде всего работы
С. Бараньски, Ю. Холодова, Б. Минина, В. Антипова, Б.
Давыдова, В. Тихончука, 3. Нахильницкой и др., обзоры С. Майкел-
сона, М. Стачли, В. Штемлера и др. Интерес к
электромагнитным излучениям (ЭМИ) непрерывно растет. Причиной этого
является не столько академическая любознательность ученых
к очень интересному экологическому фактору, но и сугубо
практические побуждения. ЭМИ непрерывно находит новые
сферы применения в жизни человека: от бытовых СВЧ-печей
до использования СВЧ-нагрева плазмы в токамаках.
Открываются широкие возможности применения электромагнитного
(ЭМ) фактора в клинической медицине.
Авторы, конечно, не ставили перед собой цель осветить
все стороны биологического действия ЭМИ. Как
экспериментаторы и в какой-то степени гигиенисты они подошли к
анализу огромного литературного материала с позиций больше
практических. Они попытались реализовать формулу
"вредно-полезно" применительно к ЭМИ. Решение такой
альтернативы всегда дает оппонентам простор к критическим
высказываниям.
Книга построена весьма логично по гигиеническому
принципу: биологическое действие - подходы к нормированию -
защита. По многим проблемам авторы имеют свои
собственные суждения, базируясь на экспериментальных
исследованиях. Заслуживают особого внимания собственные материалы
авторов по механизмам развития теплового СВЧ-поражения,
по соответствующим количественным закономерностям. Не
все затронутые аспекты бесспорны. И это тем более
интересно, поскольку может вызвать дискуссию, активизировать
экспериментальные исследования. Важно и то, что авторы
в своих подходах к оценке биологического действия ЭМИ
старались следовать уже ранее сложившимся традициям
радиобиологии ионизирующих излучений. В связи с этим в
настоящее время, по-видимому, следует говорить о радиобиологии
в более широком смысле, нежели зто мы понимали ранее,
когда относили ее только к ионизирующему излучению. Безу-
словно, сделанные обобщения по комбинированному действию
электромагнитных полей и других физических факторов
среды являются шагом вперед при разработке этой трудной
проблемы. Весьма ценными нам представляются рассмотренные
авторами пути экстраполяции экспериментальных данных на
человека.
Это вторая книга авторов, в которой нашли свое развитие
количественные подходы к оценке основных закономерностей
реакций организма на Действие ЭМИ. Если в первой работе
"Биологическое действие электромагнитных излучений
микроволнового диапазона" (под ред. проф. Н. М. Рудного) акцент
был сделан на изучение количественных зависимостей
биологических эффектов ЭМИ от плотности потока энергии, времени
воздействия, вида биологического объекта, то в этой книге
авторы попытались раскрыть гигиенические аспекты
проблемы.
Предлагаемая читателю работа Б. Давыдова, В. Тихончука
и В. Антипова безусловно найдет положительный отклик
среди специалистов, побудит к творческой дискуссии и
расширению радиобиологических исследований в области неионизи-
рующих излучений.
Профессор Ю. Г. Григорьев
■ш
ВВЕДЕНИЕ
Нашу планету миллиарды лет пронизывают потоки электромагнитных
излучений (ЭМИ). Каждый из диапазонов ЭМИ, по-видимому, по-разному
влиял на развитие живого организма. ЭМИ, особенно светового
диапазона, не только играют огромную роль как мощный физиологический
фактор биоритмики живого, но и оказывают мощное информационное
воздействие на организм через органы зрения или другие световые
рецепторы.
Безусловно, что и ЭМИ других диапазонов не безразличны для живых
организмов, особенно для низкоорганизованных. В отличие от светового,
инфракрасного и ультрафиолетового излучения еще не найдено
соответствующих рецепторов для ЭМ-излучения других диапазонов, по крайней
мере у теплокровных. Непосредственное восприятие клетками мозга
какого-либо фактора, в том числе электромагнитного (например,
радиочастотного диапазона), едва ли можно рассматривать как пример
информационного воздействия. Факты, полученные некоторыми
исследователями [73,74,85, 104, 105] по влиянию низкочастотных ЭМИ на функции
головного мозга, требуют дополнительного обсуждения и подтверждения.
Мы хотели бы подчеркнуть, что с гигиенической точки зрения ЭМИ
не является чуждым организму фактором, таким, как, например,
инсектициды. Электромагнитная сфера нашей планеты определяется в
основном электрическими и магнитными квазистатическими полями Земли,
атмосферным электричеством (грозовыми разрядами, в частности
молниями) , радиоизлучением Солнца и галактик, а также полем
искусственных источников (антенные поля и ЭМИ различного рода
исследовательской, промьшшеннои и медицинской СВЧ-аппаратуры). По-видимому,
полное отсутствие ЭМ-поля также .нецелесообразно, как и его "излишек".
Но это положение может касаться только оче"нь длительного воздействия.
Безусловно и другое: этот фактор, как и любой другой, наиболее "нужен"
или "не нужен" в два периода жизни человека - от зарождения До
полного созревания и в период угасания, старости.
Развитие радиолокации, радиорелейной и космической связи,
телевидения, радионавигации, промьшшеннои и бытовой электроники,
радиоастрономии, радиоспектроскопии, ядерной физики, медицины и других
отраслей науки неразрывно связано с широким использованием сверх-,
высоких частот - СВЧ (03-3000 ГГц). В послевоенные годы мощность
радиолокационных станций увеличивается в 10-30 раз за десятилетие.
В последнее время в связи с широким использованием ЭМИ в других
областях техники этот прирост стал еще более выраженным.
В зависимости от длины волны электромагнитных колебаний СВЧ
разбиваются на диапазоны: дециметровых (0,3-3 ГГц) волн,
сантиметровых (3-30 ГГц), миллиметровых (30-300 ГГц) и
субмиллиметровых (300-3000 ГГц). Диапазоны дециметровых и сантиметровых волн
наиболее освоены и получили широкое практическое применение.
Однако в последнее время стал проявляться интерес к миллиметровым волнам
в радиолокационных системах с высокой разрешающей способностью,
в радиорелейных линиях связи, системах скрытой связи с космическими
аппаратами, радиоастрономии и радиоспектроскопии [43].
Использование в клистронах интенсивных релятивистских пучков
обеспечивает на частоте 3 ГГц повышение выходной мощности до 2 ГВт
при импульсе времени 3 не, что, несомненно, ставит перед биологами
и врачами сложные проблемы дозиметрии и защиты человека при
высокой плотности потока энергии (ППЭ) электромагнитных полей.
Образно говоря, все живое "купается" в электромагнитном "море" и зто,
конечно, беспокоит экологов и гигиенистов. Перед гигиенистами
возникает проблема оценки этого фактора с точки зрения его вреда и пользы
для общества. Возникает задача количественной оценки этих параметров
применительно к задачам нормирования ЭМ-излучений. Имеются обзоры
и монографии, например [4, 45, 54, 73, 124, 126, 150], в которых
рассматривается широкий спектр вопросов, связанных с ЭМ-полями. Эта
проблема обсуждается на международных и всесоюных конференциях
и съездах. Мировая литература насчитывает более 5000 публикаций по
биологическому действию ЭМ-излучений и связанным с ними проблемам.
Все это создает чрезвычайные сложности при анализе литературного
материала. Каждый исследователь для анализа выбирает подчас источники,
руководствуясь субъективными моментами. Видимо, и мы в какой-то
степени не избежали этого. Конечно, нельзя проанализировать всю
литературу по всем биологическим эффектам. Были выбраны лишь те
феномены и системы, которые с нашей точки зрения наиболее
приемлемы как критерии гигиенической оценки вредности ЭМ-излучений
радиочастотного диапазона, включая микроволны. Наиболее подробно
авторы, естественно, излагают собственные экспериментальные данные.
Особое внимание уделяется летальному эффекту как феноменологическому
критерию нормирования. Во всех аспектах анализа биологических
эффектов ЭМИ авторы пытались следовать традициям радиобиологов
ионизирующих излучений.
Была сделана попытка систематизировать взгляды и понятия на
дозиметрический подход к оценке биологического действия ЭМИ. В этом
авторам оказали помощь наши сотрудники А. А. Галкин и В. Н. Карпов.
В табл. В.1 представлены те физические и биофизические термины и
единицы, которые будут использованы нами. Для сравнения приведены
синонимы, встречающиеся в литературе. Многие из них не
стандартизированы, однако в научной литературе они давно употребляются.
Например, в последнее время чаще употребляется термин "плотность потока
энергии" (ППЭ) вместо "плотности мощности".
В СИ термину ППЭ соответствует понятие "энергетическая
освещенность", которая определяется как величина, равная отношению сред-
6
Таблица В.1. Физические характеристики взаимодействия микроволи
с биологическими объектами и их обозначении .<
Употребляемые в литературе Применяемые
Явление термины и сокращения в работе
термины и
сокращения
Буквенное
обозначение
Энергия,
переносимая от
источника
ЭМ-излуче-
ния через
нормально
расположенную
единичную
площадку в
единицу времени
в зоне
плоской
сформировавшейся
волны
Плотность потока энергии
(ППЭ). плотность
потока мощности (ППМ).
плотность мощности
(ПМ), интенсивность,
поток энергии, поток
мощности, плотность
мощности, вектор
Умова-Пойнтинга;
power density, intensity,
magnitude of Pointing
vector, exposure rate,
flux energy density
Интенсивность,
плотность по -
тока
энергии (ППЭ)
Размер
нос тъ
Вт/м*
Часть энергии
ЭМ-поля,
поглощаемая
единицей объема
или массы
тела в
единицу времени
Часть энергии -
ЭМ-поля,
поглощаемая всем
телом в
единицу
времени
Часть энергии
ЭМ-поля,
поглощ«-
ная единицей
объема или
массы за
интервал
времени
Удельное поглощение
(УП), поглощенная
энергия, поглощенная
мощность,
поглощаемая мощность, скорость
поглощения микроволн.
плотность поглощенной
мощности, удельное
поглощение мощности.
удегьная мощность;
absorbed power density,
absorbed dose rate, specific
absorbed rate (SAR),
.specific absorbed power
(SAP), etc.
Поглощенная энергия,
общая поглощаемая
мощность, интеграл
мощности дозы; absorbed power
density, total absorbed
power, integral dose rate,
etc.
Скорость поглощения
микроволн, доза, общее
поглощение, поглощенная
энергия, работа
излучения; energy, work, dose
radiation, etc.
Удельное по-
глощтие
мощности
(УПМ):
единицей
объема
единит'
массы
Усредненное
по объему
тела УПМ
Усредненное
по массе
тела УПМ
Общее
поглощение
мощности
(ОПМ)
Поглощен- •
иая
энергия (ПЭ),
поглощенная доза
(ПД)
Р
Pv
*1'к
Рат ~
Ра=1
V
xdV =
xdM
tl
D=$
h
-. . (■
I'a-'M
Pcv*
V
:J Pam
M
Pat
Bt/m3
Вт/кг
Вт
X
Дж/кг
ней мощности излучения за время At, значительно большее периода коле>-
баний, к площади. В соответствии с государственными стандартами
энергетическая освещенность данной поверхности обозначается Ее. В
настоящей книге вместо Ее применяется термин ППЭ и символ /; понятие
7
"интенсивность" соответствует понятию "плотность потока энергии"
одной из составляющих ЭМ-поля. Остальные термины и символы будут
употребляться согласно приведенной таблице. ППЭ (Вт/м2) выступает
как аналог поверхностной (экспозиционной), а удельное поглощение
мощности (УПМ, Вт/кг) - как аналог поглощенной мощности дозы.
Соответственно термины "поверхностная (экспозиционная) доза"
(Дж/м2) и "поглощенная доза" (Дж/кг) отражают понятия, принятые
в радиобиологии ионизирующих излучений.
Нас привлекала область потока энергии высокой плотности, где
можно получить достоверные и бесспорные биологические эффекты,
а получив видовые зависимости, экстраполировать их на область низких
интенсивностей, как это делается в радиобиологии ионизирующих
излучений. Изучая низкие уровни воздействия любого фактора, есть
опасность получить артефакт. При слабых воздействиях эффект очень мал,
он теряется в естественных "шумах" организма, создаваемых
внутренними, происходящими в организме, и внешними по отношению к нему
процессами.
Хотя авторы и поставили перед собой задачу нормирования ЭМ-полей,
мы далеки от мысли, что решили ее полностью. Более того, авторы и не
пытались дать конкретных нормативов. Мы говорим о возможных
подходах к этой проблеме: получение строгих количественных зависимостей
эффектов от дозы и мощности дозы излучения, установление "порогов"
("ступеней") эффектов от "безвредных" до критических и летальных.
Здесь следует сделать небольшое отступление, чтобы разъяснить наше
понимание "порога" биологического действия какого-либо фактора,
в том числе и ЭМИ. Конечно, термин "порог" имеет весьма условное
понятие как в экспериментальном, так и в медицинском смысле.
Теоретически можно всегда доказать беспороговость биологического действия
какого-либо фактора. Практически оценить это весьма сложно, да и не
нужно. Например, применительно к летальным эффектам "порог действия
ЭМИ" — чисто формализованное понятие, основанное на стохастических
закономерностях гибели животных от дозы облучения. Следует очень
осторожно относиться к понятию "порог вредности", которое имеет еще
больше степеней свободы, чем "порог действия (эффекта)". Для
удобства мы не будем заключать слово "порог" в кавычки, подразумевая при
этом минимально определяемый эффект.
Авторы пытались с большим уважением и вниманием относиться к
работам ведущих специалистов в области нормирования и дозиметрии
ЭМИ: И. Р. Петрова, Б. М. Савина, А. Г. Субботы, Б. А. Чухловина,
М. Г. Шандалы и Ю. Д. Думанского, X. Швана и С. Майкельсона, К. Дерни
и О. Гандхи и др. Проблема нормирования ЭМИ существует давно, однако
до сих пор нет единого мнения по этому вопросу.
"Прежде всего - не повреди", - писал Гиппократ. Действительно,
в этом основа основ медицины. Мы приводим факты и соображения
о том, что доза и мощность излучения, принятые в настоящее время в
нормативных документах, могут быть повышены. Эта точка зрения в
какой-то степени правомерна для профессиональных работников, но ни
в коем случае не может быть распространена на население в целом. Только
8
углубленные корректные клинико-эпидемиологические исследования,
всесторонний анализ многих аспектов проблемы "человек и- ЭМ-поле"
могут ответить на вопрос об экологической и медицинской безвредности
ЭМИ. Поэтому не случаен и правомерен подход специалистов МЗ СССР
к тактике повышения нормативных уровней. Многочисленные факты
хотя и свидетельствуют о возможности более значительного повышения
нормативов, однако МЗ СССР в последнее время лишь незначительно
повысило нормативы ЭМИ СВЧ-диапазона [12].
Мы глубоко убеждены, что основой нормирования ЭМИ являются
прежде всего экспериментальные данные по биологическому и
биофизическому действию и дозиметрическим исследованиям, а также
правильный выбор критериев оценки вредности и выбор уровня риска.
В условиях непрерывного повышения -мощности ЭМ-излучателей
оптимизация нормирования должна быть первым и основным условием
при всех последующих работах по выбору и проектированию средств
защиты, направленных в конечном итоге на сохранение здоровья человека
и разумную экономию государственных средств.
В заключение авторы выражают свою признательность проф. Ю. Г.
Григорьеву, который любезно согласился быть редактором этой книги.
Нами с благодарностью принят ряд полезных советов и предложений
рецензента профессора А. М. Генина. С особой симпатией мы вспоминаем
сотрудников и коллег, оказавших неоценимую помощью в проведении
экспериментов и их обсуждении.
Глава 1
БИОФИЗИКА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ
С БИОЛОГИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ.
ДОЗИМЕТРИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОГЛОЩЕННОЙ ЭНЕРГИИ
Взаимодействие ЭМИ с веществом, в частности с биологическим
объектом, приводит лишь к частичному поглощению энергии. Наблюдаемые
при таком взаимодействии биологические эффекты являются
результатом поглощения энергии ЭМИ атомами, молекулами, клетками,
тканями, органами и всем организмом в целом. Любой определяемый эффект,
возникновение которого приписывается влиянию ЭМИ, - следствие
присвоения части энергии излучения исследуемым объектом. Согласно
принципу Гроттгауса только та часть энергии излучения может вызвать
изменения в веществе, которая поглощается этим веществом; отраженная
или проходящая энергия не оказывает никакого действия.
Общую реакцию биологического объекта на ЭМИ можно условно
подразделить на несколько стадий: физическую и биофизическую,
химическую и биохимическую, физиологическую.
Прежде всего представляет интерес рассмотреть биофизический аспект
взаимодействия ЭМИ с биологическими системами: процесс поглощения
и пространственного распределения поглощенной энергии на уровне био-
9
тином [121] и другими исследователями. Имеются обстоятельные
обзоры по данной проблеме [33, 42, 80, 150]. При взаимодействии ЭМИ
с биологическим веществом возникают два типа эффектов,
определяющих диэлектрические свойства тканей. Колебания свободных зарядов
(ионов) приводят к увеличению токов проводимости и потере энергии,
связанной с электрическим сопротивлением среды. Вращение дипольных
молекул с частотой приложения ЭМ-поля влияет на токи смещения и
диэлектрические потери, обусловленные вязкостью среды. Соотношения
между этими видами преобразования энергии выражаются комплексной
диэлектрической проницаемостью или тангенсом угла потерь.
Диэлектрические свойства биологических тканей достаточно полно можно описать
относительной диэлектрической проницаемостью е и проводимостью о.
Часто используемые для описания распространения ЭМ-волн в
диэлектрике характеристики, такие как комплексная диэлектрическая
проницаемость е* = е, -}е2 и тангенс угла потерь tg5, можно выразить через е
но:
е,=е; е2=о/(сое0); tg5 = е2/е, =а/(соее0),
где со = 2я/ - круговая частота ЭМ-поля; е0 - электрическая
постоянная, равная 8,85- Ю-12 Ф/м.
Магнитные свойства тканей также можно охарактеризовать двумя
величинами: относительной магнитной проницаемостью ц и магнитной
проводимостью g (Вб/м), причем магнитная постоянная вакуума ц0 -
= 1,27-10"6 Гн/м. Следует отметить, что хотя все биологические ткани
с точки зрения их макроскопических свойств являются очень слабыми
диа- и парамагнетиками, близкими по свойствам к воздушной среде
(д* 1 и g = 0), диссипация магнитной энергии в биологических
объектах может быть значительной в зависимости от размеров и электрических
свойств этих объектов. Например, при воздействии высокочастотного
(10-15 МГц) магнитного поля в токопроводящих тканях организуются
вихревые токи.-При этом выделяется количество тепла Q [79]
логических тканей целого организма. Тканевые системы условно назовем
биологическими микросистемами, отдельные части тела (голову,
туловище и т. д.) и организм в целом - биологическими макросистемами.
1.1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭМИ С БИОЛОГИЧЕСКИМИ МИКРОСИСТЕМАМИ
По мере удаления от источника излучения свойства ЭМ-поля меняются.
На расстоянии г , превышающем размеры источника d и длину волны X,
а точнее - удовлетворяющем одновременно условиям г > Х/2тг и г>
> d2/\, поле существует в виде сформировавшихся бегущих волн. При
частоте колебаний ниже 3-Ю8 Гц (300 МГц) в качестве характеристики
поля принимают электрическую (Е) и магнитную. (Н) составляющие при
частоте колебаний выше 300 МГц ППЭ (/):
/ = Ь2/120тг= ПОжН2.
Такой выбор характеристик исторически установился в радиотехнике
в связи с особенностями методов измерения Е и Н на разных частотах.
На меньших расстояниях (в зоне индукции) может преобладать энергия
электрического или магнитного полей. В этом случае Е и Н изменяются
не в фазе и быстро убывают с увеличением расстояния от источника
(1/г2 и 1/г3 соответственно), причем плотность энергии ЭМ-поля W
(зрг/см3) равна сумме плотностей электрического WE и магнитного
Wfj полей
К)""8
WF = Е2; WH = 210~6H2.
Е 727Г Н
Кроме того, следует отметить характерные особенности искусственных
излучателей — это высокая когерентность, т. е. частотная и фазовая
стабильность, означающая значительную концентрацию энергии в узких
областях спектра, и поляризация (например, радиовещательные передачи на
ДВ, СВ и KB ведутся с помощью вертикально поляризованных волн,
а на ТВ, РВ и УКВ с ЧМ - горизонтально поляризованных волн). Поэтому
изучение частотной зависимости и влияния поляризации на процессы
поглощения ЭМ-знергии биологическими объектами представляется
весьма актуальным.
В отличие от ионизирующего излучения, непосредственно создающего
электрические заряды, ЭМ-поля не обладают ионизирующей способностью
и воздействуют только на уже имеющиеся свободные заряды или диполи.
Диэлектрические свойства биологических тканей сильно зависят от их
химического состава, частоты колебаний и интенсивности электрических
процессов, происходящих внутри биологического объекта. ЭМ-свойства
определяют процессы прохождения энергии через слои вещества,
отраженной на границах их раздела, и поглощения внутри тканей.
Диэлектрические свойства мышечной, кожной и других тканей с высоким
содержанием воды, а также жировой, костной и других тканей с низким
содержанием воды наиболее полно изучены Шваном и сотр. [76, 140, 141], Map-
где к — коэффициент, учитывающий размерности величины. Такое
соотношение имеет максимум при а=/е/2, следовательно, в определенном
диапазоне (3—300 МГц) можно подбирать частоты, при которых
нагревание тканей магнитным полем будет максимальным. Несмотря на то
что в условиях целостного организма реализация этого явления в полной
мере невозможна, его удается наблюдать при значительно различающихся
частотах [76].
Диэлектрические свойства тканей существенно зависят от частоты
ЭМ-колебаний (рис. 1.1). Зависимость диэлектрической проницаемости
биологической ткани от частоты действующего поля условно можно
разделить на три основные релаксационные области: а-дисперсия (Гц—кГц),
^-дисперсия (МГц) и т-дисперсия (ГГц). Такое деление обусловлено
структурной сложностью живой материи. Раствор электролита проявляет
10
11
Рис. 1.1. Относительная диэлектрическая про
ницаемость 6 н проводимость О
биологических тканей с высоким содержанием воды
в зависимости от частоты / ЭМ-колебаний:
£) и е2 - мнимые части комплексной
диэлектрической проницаемости [140, 141]
10" f, Ги,
лишь 7-дисперсионную характеристику воды. Сложные, крупные
субклеточные структуры обеспечивают ^-дисперсию, а релаксация зарядов
у клеточных мембран ответственна за а-релаксационную область.
При воздействии на ткань постоянного электрического поля она поля
ризуется, и ионные токи будут протекать только по межклеточной
жидкости, так как при постоянном напряжении мембраны клеток, являясь
хорошими изоляторами, надежно изолируют внутриклеточное содержа
ние. Под действием приложенного поля возможен электрофорез заряжен
ньгх частиц, таких как макромолекулы и клетки.
На частотах примерна меньше 104 Гц период ЭМ-колебаний достаточно
большой, для того чтобы клеточные мембраны успели перезарядиться
за счет ионов вне и внутри клетки. Это объясняет наличие низкой
удельной ионной проводимости даже для тканей с высоким содержанием воды
При этом полный заряд и диэлектрическая проницаемость ткани за период
колебаний также весьма велики. Последующий рост удельной
проводимости происходит вследствие уменьшения емкостного сопротивления
мембран с увеличением частоты. Неполная перезарядка изолированных
мембран вовлекает внутриклеточную жидкость в процесс образования
ионных токов, проводимость ткани плавно увеличивается, а ее диэлек
трическая проницаемость падает. Таким образом, релаксация противо-
ионов у заряженных клеточных поверхностей является основным меха
низмом а-дисперсии [31, 76, 141].
Лавинное вовлечение внутриклеточной среды в процесс образования
ионных токов на частотах 104 — 105 Гц вызывает резкое возрастание
удельной проводимости. Кроме того, поляризация молекул тканей,
в основном молекул воды, приводит к возникновению токов смещения,
значительно увеличивающих токи в тканях при тех же амплитудах напря
женности электрического поля, т. е. уменьшает их удельное сопротив
ление.
/З-Дисперсию обусловливает неоднородность клеточной структуры
биологической ткани. Поскольку такие образования, как митохондрии и
ядро, малы по сравнению с самой клеткой, их релаксационные потери
меньше, чем для клетки в целом. На частотах 105 -107 Гц мембраны все
меньше и меньше перезаряжаются, в итоге емкостное сопротивление
биологической ткани падает. Содержимое клеток все активнее
включается в процесс образования ионных токов, т. е. проводимость ткани
продолжает возрастать, а диэлектрическая проницаемость ее уменьша-
12
ется. При этом значительно возрастают поляризация молекул и
обусловленные ею токи смещения, что приводит к увеличению суммарных токов
в тканях.
При частотах ЭМ-колебаний выше 10в Гц емкостное сопротивление
мембран клеток становится настолько малым, что клетку можно считать
короткозамкнутой. Поляризация молекул и токи смещения становятся
преобладающими. Характеристические частоты молекул воды, как
связанной (гидратированной), так и свободной, а также относительно
свободных белковых молекул крови оказываются равными или ниже частот
воздействующего поля. Диапазон частот 300-2000 МГц называют
областью 5-дисперсии, обусловленной вращением боковых групп белковых
молекул, а также релаксацией белковосвязанной воды [141].
За 7-дисперсию ответственны дипольные молекулы воды.
Возбужденные молекулы приходят в колебательное движение, сталкиваются с
псевдовозбужденными, передавая им свою энергию, которая расходуется на
химические преобразования, тепло и т. п. В итоге проводимость вновь
резко возрастает, а диэлектрическая проницаемость меняется
незначительно.
На рис. 1.1 представлена также зависимость от частоты мнимой части
комплексной диэлектрической проницаемости, которая понадобится
в дальнейшем при оценке поглощения энергии биологическими
объектами.
Таким образом, с возрастанием частоты ЭМ-колебаний
индуцирование ионных токов постепенно замещается поляризацией молекул.
Например, диэлектрические потери в тканях при частоте 1 ГГц составляют
примерно 50% общих потерь, а при частотах 10-30 ГГц - около 90 и
98% соответственно.
В последние годы появились работы [32, 140, 141], показывающие
значимость клеточных мембран в биологических эффектах ЭМИ.
Традиционные представления о мембране как изоляторе клеточного
содержимого с удельной поверхностной емкостью порядка 0,1-3 мкФ/см2
и удельным поверхностным сопротивлением до 105 Ом/см2 при
анализе ее микроструктуры претерпели некоторые изменения. При
толщине отдельных мембран 50-100 А на каждой из них образуются разности
потенциалов около 0,1 В (диффузионный потенциал Нернста), что
составляет около 105 В/см. Кроме того, мембраны состоят из вытянутых
цепных молекул (жидких кристаллов), которые в поле должны
соответствующим образом перестраиваться. Все это приводит к нарушению
действия привычного закона Ома в рассматриваемой области и может
обусловить преимущественное поглощение ЭМ-энергии как на
поверхности мембран (в основном вследствие потерь проводимости), так и в
самой мембране (в результате электрических потерь). Однако такой
механизм микрораспределения поглощенной энергии в биологической ткани
не влияет на ее макроскопические диэлектрические свойства. Полная
диэлектрическая проницаемость и удельная проводимость тканей заметно
изменяются даже при небольших изменениях содержания воды,
поскольку и диэлектрическая проницаемость и проводимость воды значительно
выше, чем у жировой или костной ткани.
13
Диэлектрические свойства тканей зависят и от их температуры. I
СВЧ-Диапазоне относительное изменение удельной проводимости и ди
электрической проницаемости биологической ткани Да/а=2%/°С
Де/е= 0,5%/° С соответственно [141].
1.2. ПРОНИКНОВЕНИЕ, ПОГЛОЩЕНИЕ. ОТРАЖЕНИЕ ЭМ-ЭНЕРГИИ
В СЛОЖНОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ
Когда кривизна поверхности биологического объекта велика по сран
нению с длиной волны, можно обратиться к исследованию характери
стик распространения плоской волны в биологических тканях с плоски
ми слоями. Зная толщину слоев и электрические свойства тканей, мож
но легко рассчитать внутренние поля и токи, наводимые внешнм
ЭМ-полем, коэффициенты отражения на границе между различными тка
нями и распределение поглощенной энергии в различных слоях.
Глубина d проникновения ЭМ-излучения в биологическую ткань
обратно пропорциональная коэффициенту поглощения, определяете
как расстояние, на котором амплитуда электрического поля убывав:
вераз, аППЭ-ве2 раз [76,122, 140, 141],
(1-М
„пиолны с частотой 2,4 ГГц могут проникать в ткань на глубину до 2 см,
Гмикроволны с частотой выше 10 ГГц поглощаются в основном кожей
^"вТеГслучаях, когда толщина нескольких слоев вещества меньше глу-
к«ны проникновения ЭМ-поля, часть энергии отражается от границ их
чпепа и в тканях возникают стоячие волны и связанные с ними макси-
Р vMbi поглощения. Анализ таких распределений подробно проведен в ря-
„i: пабот по изучению и моделированию взаимодействия ЭМ-поля с
биологическими объектами. Однако в реальных условиях поверхности раздела
тканей имеют различные е, что затрудняет использование таких данных.
d=\0[2rr2e(s/l+ tg26'- 1)] in,
где Хо - длина волны ЭМ-излучения в вакууме.
При проникновении ЭМ-волны в ткань изменяется скорость ее рас
пространения в среде, а следовательно, и длина волны в ткани Хтк
ХТК = Х0 [- (Vl + tg25 + 1) ] ,/2.
(1.2)
Таким образом, на очень высоких частотах квадрат тангенса угла
потерь значительно меньше единицы и Хтк = X у/7 следует из
соотношения (1.2). При этом соотношение (1.1) показывает, что глубина
проникновения ЭМ-излучения в биологическую ткань будет стремиться
к нулю, приводя к поверхностному взаимодействию ЭМ-поля с
биологическим объектом. Из-за высокой диэлектрической проницаемости ткани
длина волны в ней оказывается меньше, чем в вакууме (рис. 1.2): в 6,5-
8,5 раза для тканей с высоким содержанием воды и в 2-2.5 раза для тка
ней с низким содержанием воды [76, 141]. Ясно, что с повышением
частоты глубина проникновения ЭМ-поля в ткани снижается. Так, мик
Л,см
Рис. 1.2. Изменение длины волны (7) и
глубины проникновения (2) ЭМ-волн
в тканях с высоким содержанием воды
в зависимости от частоты колебаний
ЭМ-поля [140,141]
1 3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭМ-ПОЛЯ С БИОЛОГИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ
(РОЛЬ ПОЛЯРИЗАЦИИ, РЕЗОНАНСА И ЗАЗЕМЛЕНИЯ
В ОЦЕНКЕ ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ»
Общее количество поглощенной энергии и ее распределение внутри
биологического объекта являются сложной функцией электрических
свойств тканей, их общих геометрических размеров и условий
облучения Связь между падающей в единицу времени на единичную площадь
тела энергией ЭМ-поля и возникающим при этом распределением
удельного поглощения ЭМ-энергии не является постоянной. Дозиметрические
исследования пространственных распределений удельного поглощения
мощности (УПМ) необходимы для оценки поглощенной интегральной
и локальной дозы, экстраполяции биологических эффектов с животных
на человека.
Распределение ЭМ-энергии в диэлектриках любой формы в общем
случае описывается уравнениями Максвелла. Электрические свойства и
геометрические размеры объекта в принципе позволяют рассчитать
коэффициенты отражения на границах раздела различных тканей и воздуха,
а также внутренние поля и наведенные токи в зависимости от
характеристик внешнего ЭМ-поля.
Уменьшение поля внутри плоского слоя вещества относительно
прилагаемого внешнего поля определяется модулем комплексной
диэлектрической проницаемости
е*| = eVl +(tg5)'.
j1; мгц
14
При ограниченных размерах объекта внутреннее ЭМ-поле будет
сложным образом зависеть от формы, размеров этого объекта и его
ориентации относительно векторов поля. Как уже отмечалось, при низких по
сравнению с высокими часатотах время релаксации свободных и
связанных зарядов внутри биологической ткани мало по сравнению с периодом
колебаний прилагаемого поля (|е*| велико), что приводит к
значительному уменьшению поля внутри объекта.
К настоящему времени появилось достаточно много интересных
работ, посвященных этой проблеме. Прежде всего следует отметить работы
Шваиа, Гая, Дерни, Гандхи и их коллег [76, 100, 106, 107, 109, 111, 116,
120, 123, 140, 141], посвященные оценке роли поляризации, резонанс-
15
^У1
Рис. 1.3. Резонансная зависимость усредш
ного по массе тела удельного поглощен
мощности (УПМ) от соотношения /,/Х
различных положений модели в поляр и:
ванном свободном ЭМ-поле интенсивно!
1 мВт/см2:
L - максимальные размеры тела; X
длина волны излучения; 5эф - эффект»
ная поверхность; 1-1V - диапазоны
стот
Шг 10'' °J WW 1
их
ных явлений, связанных с частотными характеристиками ЭМ-поля, рол
заземления и других условий облучения человека и животных.
В общем виде УПМ (Рат, Вт/кг) можно оценить по подъему темпер
туры AT в солесодержащих (0,9% NaCl) моделях биологических объе|
тов различной длины и конфигурации
k:j ЗА, 65
*ания основных закономерностей, определяющих процессы распростра-
д [ения и поглощения энергии в теле животных и человека.
Следует отметить значительные различия в процессах наведения внут-
1сттенних полей электрической и магнитной составляющими падающего
влучения, что приводит к неодинаковому вкладу поглощенной энергии
УПМ. Например, для шаровых моделей на низких частотах значение
шутреннего поля Ев в 3/|е*| раза меньше внешнего [120], при этом
)беспечивается равномерное УПМ по всему объему независимо от ра-
шуса шара [81]. В этих же условиях магнитная составляющая колебаний
юздает УПМ, возрастающее пропорционально квадрату расстояния от
шоскости Н-поляризации. Решение уравнений Максвелла для шара в поле
шоской ЭМ-волны в условиях квазистатического [120] приближения
юзволяет записать выражение, пригодное для расчета среднего УПМ
сак в зоне сформировавшейся волны, так и в ближней зоне, т. е. незави-
имо от соотношений между Е и Н, включая случаи чисто электрического
ши магнитного поля,
4186сД7У7,
ОТНОС! ИНЫ
плоским 'енно
'Г
да !00
изменж *ии
це^ 1меются
взаим< >изации
вз цения
где с - теплоемкость ткани, кал/г °С; t - время облучения, с.
На рис. 1.3 показано УПМср и представлены коэффициенты
тельного поглощения для моделей человека, облученных
ЭМ-полями в свободном пространстве при 1 мВт/см2 для различны
ориентации их в поле излучения. Вектор L совпадает с отрезком, сое,
няющим максимально удаленные точки объекта. Перенос данных
модель иной длины LM можно произвести, используя множитель, полз
чаемый из отношения длины модели к среднему росту человека (1,75 м'
Использование других значений ППЭ прямо пропорционально
цену деления шкалы для УПМср. Например, при ППЭ 10 мВт/см2
деления увеличивается в 10 раз. Как и для любого физического
действия, показательным для его характеристики является сечение
имодействия или, в частности для ЭМ-поля, относительное эффективж
сечение поглощения £эф, определяемое как отношение общей поглоще:
ной телом мощности к ППЭ, падающей на его поперечное сечение в пл<
скости, перпендикулярной фронту ЭМ-поля [9].
Экспериментальные и теоретические работы [9, 81, 87, 100, 106, 10'
122] позволили выявить специфическое для ЭМ-полей поглощение
гии моделями биологических объектов, выражающееся в значительно
увеличении сечения поглощения для ограниченных диапазонов
Исследования на животных подтвердили существование зависимост
интенсивности поглощения энергии от ориентации векторов напряже
ности электрического Е и магнитного Н полей или вектора направла
распространения энергии к (к = [Е * Н] - вектор Умова
относительно вектора L. Большинство теоретически предсказанных
зультатов относится к геометрически правильным телам. И хотя э
является довольно грубым приближением к существующим
ческим объектам, рассмотрение этих простых моделей полезно для
16
Це
ни кивс
-Пойнтинга )0НДов
Р
эт
биолог 1аст°т
Ре+ри
4,5а
e2(i -tg25)
£S + 0,28-106o (-—\ Н\.
$се символы в этом выражении обозначают упоминавшиеся выше вели-
Pav выражено в Вт/м3. Размеры биологических объектов сущест-
влияют на процессы поглощения магнитной составляющей среднего
ПМ. Так, усредненное УПМ в шаровой модели человека более чем в
раз выше (по магнитной составляющей) УПМ для мышей при оди-
1аковой интенсивности падающей волны.
Качественные объяснения механизмов возникновения пиков резо-
1ансного поглощения (см. рис. 1.3) на основе теории антенн и требова-
непрерывности тангенциальной составляющей электрического поля
в работах [9, 87]. Однако следует подчеркнуть, что при Е-поля-
(E||L) создаются наиболее благоприятные условия и для погло-
знергии, переносимой доставляющей поля, так как в этом слу-
:ае максимален размер тела, перпендикулярный плоскости Н-поляри-
ации.
Общее представление о дозиметрических принципах и методах,
применяемых для оценки поглощения энергии ЭМ-поля биологическими
)бъектами при их облучении плоскимя волнами в свободном простран-
тве, можно получить, если проанализировать рис. 1.3 и табл. 1.1.
Развитие теоретических и эмпирических приемов дозиметрии ЭМ-из-
й шло от простых моделей, приближающихся по форме и структу-
■е к целому организму. В ранних работах вычислялась энергия, погло-
енная в плоских, сферических и цилиндрических моделях человека и
отных. Более поздние модели составляли из кубических ячеек и сфе-
вращения. Имеются модели и более сложного вида [3, 100, 107].
'Днако каждая из упомянутых моделей адекватно позволяет анализи-
овать поглощение энергии ЭМ-поля только в ограниченном диапазоне
. В то же время их комплексный учет даст приемлемую на сегодня
понЩ^Ртину электромагнитной дозиметрии [32, 100]. Наиболее общий метод
эне]
часто 'Учений
17
маслица J.J. Частотные границы (МГц) диапазонов при облучении человека
и свободном пространстве и в контакте с землей и соответствующие формулы
и рисунки, позволяющие определять УПМ
Диапазон
Вид
Длина
L , м
Масса, кг
I II
«0,006) «0,1-
0,2)
Ша Условие III б
«0,36) резонанса «2,6)
(~0,36-
0,4)
О 2,6)
Человек
Обезьяна
Собака
Кролик
Крыса
Мышь
Человек
Лабораторные
животные
1,75
0,4
1,12
0,4
0,15
0,054
70
3,5
Н.О
1,0
0,2
0,02
Условия
облучения
Свободное
пространство
Контакт
с землей
Свободное
пространство
1
1
1
1
I
1
(1.4)
(1.5)
(1.6)
(1.3)
(14)
(1.5)
30
150
60
150
300
800
Рис. 1.4
Рис. 1.6
Рис. 1.7
Рис. 1.8
67
290
100
290
790
2200
(1.8)
68
297
107
296
792
2216
(1-7)
460
1500
1250
2900
3900
7500
(110)
Рис. 1.7 Рис. 1.7 Рис. 1.7 -
460
1500
1250
2900
3900
7500
(1.12)-
(115)
Рис. 1.8
Рис. 1.5 (1.9)
Рис. 1.8
(1.7)
Рис. 1.8
(1.П)
Контакт -
с землей
Примечание. В скобках £/Х.
(1.12)-
(1.15)
(Ы2)-
(1.15)
(112)-
(1.15)
достоянными электрическими полями и инфраниэкочастотными ЭМИ.
дкраНИрующая поверхностная плотность наведенных зарядов зависит
основном от формы объекта, его расположения и ориентации относи-
LjjbHO поверхности земли. Силовые линии внешнего поля перпендику-
IV Ж,ярны поверхности объекта, причем напряженность поля на поверхности
объекта различна. Например, при взаимодействии с вертикально
направленным электрическим полем промышленной частоты верхняя часть
головы человека, стоящего на земле, усиливает поле в !8 раз, лицо -
в 20, затылок - в 15 раз, а плечи - в 8 раз [! 14, 142]. Общий
наведенный ток г'о (А) в человеке ростом L (м), стоящем на земле, в поле
напряженностью Е (В) можно определить из соотношения [! !4, !42]
(!.3)
'о
= 5,4.103£2Ь\
Для определения значений плотности тока, протекающего через
поперечные сечения шеи, груди, бедер, верхней части ноги, щиколоток и
верхней части руки, необходимо полученное значение умножить на
коэффициенты 0,30; 0,75; 0,85; 0,93; 0,50; 0,!4 соответственно и разделить
на площадь сечений. Общий протекающий через 'заземленного человека
гок в этих условиях складывается из поверхностных токов и токов,
бусловлеиных напряженностью внутреннего поля. Плотность тока
(А/см2), направленная нормально к поверхности тела, определяется
зыражением [140]
расчета поглощенной энергии в любых моделях заключается в строп
решении уравнений Максвелла. Применение ЭВМ для их численного j
шения в диапазоне частот примерно до 600 МГц позволяет получить д<
ные о распределении локального УПМ [100, !09, 123]. Построение бл<
ных моделей с учетом электрических свойств ячейки блока и зага
граничных условий для каждого кубического блока представляют соб
сложную задачу. Кроме того, изменение положения или конфигурац
модели тела человека вызывает необходимость перезаписи граничш
условий. С уменьшением длины волны сокращаются характерные рази
ры пространственных вариаций поля, что в свою очередь приводит к yi
личению числа уравнений в системе, общее количество которых ограни
но памятью ЭВМ. В то же время численные методы решения (или бж
ное моделирование), представляющие собой непосредственное решен
уравнений Максвелла, являются прямым и единственным способом по;
чения достоверной информации о распределении УПМ в биологическ
объектах.
Чтобы практически оценить усредненное по объему УПМ в завис
мости от частотных диапазонов моделей человека и лабораторных жив<
ных, можно применить ряд способов, учитывающих размеры и конфш
рацию модели и условия облучения
j = 2nfe0En,
(1.4)
где Еп - зависящая от кривизны напряженность электрического поля на
поверхности тела; е0 - диэлектрическая константа, равная 8,85*
х 10"'2 Ф/м. Например, для человека ростом ! ,7 м, находящегося на
земле в поле 10 кВ, общий ток составит 1,6!О"7 А, плотность тока через
шею поперечным сечением 85 см2 - 5,5!О"10 А/см2. Плотность тока,
направленного перпендикулярно верхней части головы, определяется
из выражения (г.4) равной 0,6- !0"' ° А/см2.
При облучении в свободном пространстве на частотах примерно до
! МГц размеры тела животных и человека малы по сравнению с длиной
волны, диэлектрические процессы (см. рис. 1.!) в тканях выражены
слабо. Поэтому тело человека или животного можно считать
однородным проводящим эллипсоидом. Плотность тока (А/м2), наведенная
соответственно электрической Е и магнитной Н составляющими поля, могут
быть определены из соотношений [142]
/£• =
l,3-lQ-9fE;
:!,3-!0-7/Я.
(1.5)
Учитывая, что нагревание пропорционально квадрату общего (через по-
Большая относительная диэлектрическая проницаемость ткани и ш перечное сечение) тока и сопротивлению тканей для человеческого тела,
кая ее проводимость приводят к существенному ослаблению прилап и используя сфероидную модель, можно записать выражения для выде-
мых напряженностей поля при взаимодействии биологических объект» Ляемого в теле количества тепла Q (кал/мин) [!42]
18 19
GE=2io-21p/2i2;
QH=2lO-llpf2H\
(l.(
где / - частота ЭМ-излучения, Гц; р = 1/ст - среднее сопротивление т*
ней человека, Омм (при/ = 50 Гц р = 9 Омм).
Для человека в настоящее время наиболее изучен диапазон ЭМ-изл
чёния от 1 до 30 МГц (см. рис. 1.3). Выполнение условий квазистати»
ского приближения (Х>!01), а также соблюдение неравенства е2 >
(см. рис. 1.1), где е, и е2 — действительная и мнимая части комплек
ной диэлектрической проницаемости, позволили построить эллипсиодю
модели лабораторных животных и человека и получить не только соотн
шения для вычисления распределения УПМ внутри эллипсоидов, но
исследовать явления поляризации в этом диапазоне. Кроме того, w
этих целей применимы и численные методы решения уравнений Максве
ла, что позволяет сравнивать результаты расчетов по этим методика
В свободном пространстве относительно векторов распространения
плоскости поляризации эллипсоидная модель может иметь шесть ори«
таций: ЕКН, ЕНК, КЕН, КНЕ, НЕК, НКЕ. Правило прочтения таких пох
ризаций заключается в следующем: вектор, параллельный наибольш
оси, читается первым, а вектор, параллельный наименьшей оси, —
следним.
Для оценки влияния расположения плоскостей поляризации относ
тельно осей эллипсоида полезно проанализировать зависимость усредне
ного по общей массе эллипсиода УПМ от частоты ЭМ-излучений (рис. 1.4
Очевидное преобладание поглощения энергии при боковом облучен!
модели и ориентации вектора Е параллельно максимальной оси элли
соида. Второе по значимости облучение - в направлении со стороны гр
ди или спины при аналогичной Е-ориентации. Существенным оказыва«
ся также распространение излучения вдоль максимальных размеров те,
при ориентации вектора Е от руки к руке.
Другие виды поляризации составляют лишь малую часть от услов]
максимального поглощения ЭМ-эн<
гии. Следовательно, можно призна'
что при расположении тела бою
К направлению излучения при cobi
дении максимальной оси с вектор<
магнитной напряженности поглоцк
ная доза будет наименьшей.
Рис. 1.4. Усредненное по массе эллипсои
УПМ в зависимости от частоты ЭМ-коле
ний для поляризации ЕКН (/>, ЕНК (.
КЕН(3), КНЕ (4), НЕК (5) и НКЕ (
при интенсивности плоского свободна
Л^МГи, поля 1 мВт/см" [123]
20
1 2 4 10 20 40100 400f,Wu,
1 2 4 10 20 40100 400/; МГц,
Рис. 1.5. Усредненное по массе УПМ у различных лабораторных животных и человека
в зависимости от частоты ЭМ-колебаний для различных типов поляризации при
интенсивности поля 1 мВт/см2 [123|:
1 - человек; 2 - собака; 3 - стоящая обезьяна; 4 - кролик; 5 - крыса; 6 -
мышь
Чтобы облегчить оценку усредненного по массе тела УПМ, на
рис. 1.5 представлены зависимости этого показателя от частоты излучений
при различных видах поляризации. Графики построены для моделей
человека и лабораторных животных; основные, необходимые для расчета
параметры представлены в табл. 1.2. Рисунок !.6 содержит информацию
об УПМ в эллипсоидных моделях человека при £"А7/-поляризации,
облучении в свободном пространстве плоской ЭМ-волной и плотностью
потока энергии ! мВт/см2 [! 23]. Данные о других значениях интенсивности
ЭМ-излучений могут быть определены простой линейной экстраполяцией
значений УПМ.
21
Таблица 1.2. Данные для построения эллипсоидных моделей человека
и лабораторных животных
Вид
Средняя
масса, кг
Средний
рост (2а )
а/Ь
Ыс
Средний мужчина
Средняя женщина
10-летний мальчик
5-летний мальчик
Сидящая обезьяна
Собака
Кролик
Крыса
Мышь
Примечание.
а >Ь>с-
70
61
32
19
3.5
15
1
0,2
0,02
- полуоси :
1.75
1,61
1.38
1.12
0,40
1,12
0,40
0.15
0,054
4,478
4,02
4,93
4,67
2,53
5,92
5,52
2,54
1,73
2,00
2,21
1.84
1,73
1.50
1.40
1,10
1.37
1.35
10'3
кг*
1/
' i
2/
3У^
уь
Рис. 1.6. Усредненное по массе тела УПМ в э
липсоидных моделях различных типов лющ
при £7С#-поляризации. облучении в свободно
пространстве плоской ЭМ-волной интенси;
ностью 1 мВт/см" [123]:
1-4 - кривые поглощения для средне!
мужчины, средней женщины, 10- и 5-летнег
мальчика соответственно
ke M - масса тела, кг
В диапазоне /// (см. рис. 1.3) наблюдЩсе в СИ.
ется максимальное поглощение ЭМ-эне]
гии. Для оценки усредненного УПМ
ю
15
20
/".МГц
Для различных
дели человека длиной
нансного поглощения
шихся численных методов расчета прим!
ним ряд эмпирически выведенных соо
ношений, [106, 107].
и интенсивности ЭМП 1 мВт/см" частоту ре:
пиковое значение усредненного по массе тел
УПМ можно вычислить из соотношений [106, 107]
ЕКН:Рат =0,218(1,75/1);
ЕНК:Рат =0,215(1,75//,);
КЕН:Рат = 0,071(1,75//):
КНЕ:Рат =0,047(1,75//.):
НЕК:Рат =0,043(1.75//);
НКЕ:Рат =0,037(1,75//).
(1-7
Для поляризаций ЕКН и ЕНК (f, МГц)
/рез =67,9(1,75//).
Для остальных поляризаций пиковое
нансная частота находится в интервале
/реэ= (143*171)0,75/1).
22
[ля наиболее интенсивного поглощения энергии при ориентации E||L
свободном пространстве зависимость усредненного по массе УПМ
отношения длинной оси тела к длине плоской волны излучения /,/Х
10жет быть рассмотрена в двух поддиапазонах [100, 107]:
1) субрезонансный (0,5/рез </ </Рез):
еловек
^т=5,212/Л/(///Рез)2'75; (1-8)
абораторные животные
- =8,з/2/л/(///Рез)2'75;
~ат
(1.9)
2) суперрезонансный (/рез </< 1,65рез/рез):
;еловек
= 5,95-10* L/fM; )
1 am
5pe3 = 15,2Vi3/^';
Лабораторные животные
Рат =9,47-108 L/JM;
■■ 24,0 v/P/F,
'рез
}
(1.10)
(1.11)
Размерности остальных величин выражаются так-
В IV диапазоне (/^*/рез) относительное сечение поглощения асимпто-
№ески приближается к 0,5, причем для всех возможных ориентации
этом интервале частот помимо упоминаЖела в пространстве имеются незначительные различия между усреднен-
ыми по телу УПМ. В этом диапазоне применение численных методов
асчета УПМ становится практически невозможным.
Использование методов геометрической оптики [123] и способов
типов ™™Р*^*^^ сюбодном ^пространстве на мфасчета, применяемых в дозиметрии и защите от ионизирующего иэлуче-
ия, позволяет и здесь решить дозиметрическую задачу. На
сверхвысоких частотах, в той области, где длина волны меньше радиуса кривизны
Еиологического объекта, общая поглощенная мощность (ОПМ) не зави-
ит от формы тела и будет пропорциональна площади его поперечного
ечения S в плоскости, перпендикулярной направлению
распространения ЭМ-волны. При этом в тканях существенными и даже
преобладающими становятся диэлектрические потери (см. рис. 1.1), заметными
указываются и различия в свойствах отдельных тканей: тело уже нельзя
считать однородным. Кроме того, необходимо учитывать отражение
энергии поля поверхностью тела.
Для ОПМ можно записать
Л, = (1-*отр)Я.
(1.12)
поглощение сглажено и
р - коэффициент отражения ЭМ-волн на границе воздух-кожа,
Iкоторый в этом диапазоне слабо зависит от частоты излучения и проводи-
Мости ткани. Он равен 0,5 + 0,1; /- ППЭ.
23
Усредненное по объему V УПМ в этом случае можно записать в в
fev*0,5/S/K. (1.
На глубине х УПМ описывается равенством
Pr(x)=P0(l-Kmp)exp(-2x/d), (1.
где Р0 - /5эф - падающая на тело энергия в единицу времени; S3
эффективная поверхность поглощения тела, или
Pv(x)=Pv(Q)exp(-2x/d), (1.1
где Ру(0) - УПМ на поверхности тела; d - глубина проникнове~
энергии.
В реальных случаях, когда среда состоит из нескольких слоев раз
ных тканей, толщина которых меньше глубины проникновения, ча
ЭМ-энергии отражается от границ раздела и в тканях могут возник
стоячие волны и вызванные ими максимумы поглощения.
Таким образом, имеется возможность оценить усредненное по вс
телу УПМ биологическим объектом, находящимся в свободном
странстве, в дальней зоне плоской электромагнитной волны.
Однако распределение УПМ внутри объекта не является равном
ным и сложным образом зависит от многих факторов. Максимумы
кального поглощения возникают не только при наличии границ разд
тканей с различной диэлектрической проницаемостью и проводимост
В человеческом теле сложной конфигурации могут возникать частич:
резонансны на его конечностях, зависящие от положения тела и част
колебаний ЭМИ. При этом каждый из резонансов определяет как лок
ное поглощение ЭМ-энергии, так и общее перераспределение УПМ.
На рис. 1.7 представлена частотная зависимость усредненных У
в различных частях тела, которая получена Хагманом и сотр. [94. 1
численными методами для блочной модели. Размеры и число элемент
ных кубических ячеек блока выбирались так, чтобы наилучшим о"
зом передать размеры и форму (условного) человека. Следует отмет
непропорциональные по частоте вклады частичных поглощений ЭМ-э!
гии в усредненное по всему телу УПМ. Так, на частоте примерно
100 МГц при облучении от груди к спине плоской поляризованной (Е||
волной в свободном пространстве УПМ в ноге более чем на порядок
вышает УПМ в руке человека, а в диапазоне 100-300 МГц УПМ в р
уже в несколько раз превышает УПМ в ноге. УПМ даже гомогенной
делью головы человека имеет несколько максимумов, причем некото
исследователи [107, 116] определяют в этом случае резонансную част
в интервале 300-400 МГц. Резонанс головы наблюдается при уело
когда диаметр головы, например взрослого человека, приблизите
(20 см) в 4 раза меньше длины волны, примерно равной 80 см (/ =3
400 МГц). УПМ в голове приблизительно в 3 раза выше, чем усредне
по всему телу УПМ. В самой модели головы человека (в области з
части шеи) [109] имеются участки с повышенным УПМ.
Хоу и соавт. [102] облучали модели головы ребенка и взросл
24
Ю'е
I I I III I I I I I I I—I—
«' 10* f,Mru,
Рис. 1.7. Частотная зависимость усредненного по массе УПМ в различных частях_
тела человека, находящегося в свободном пространстве при интенсивности падаю-'
щего электромагнитного излучения 1 мВт/см [107]:
; - голова; 2 - тело; 3 - нога; 4 - шея; 5 - торс; 6 - рука
человека, созданные на основе соответствующих черепов, заполненных
веществом, по диэлектрическим свойствам близким к мозговой ткани.
Облучение в ближней зоне (на расстоянии 5 см от источника ЭМИ с / =
= 2450 МГц) УПМ при 5 мВт/см2 для модели головы ребенка составило
14,6 Вт/кг и головы взрослого человека 9,6 Вт/кг. Максимальные УПМ
наблюдались в области глазниц. Следует подчеркнуть разницу в
поглощении и ЭМ-энергии интактнои моделью головы и головы как части модели
всего тела. Так, при расчете на 1 мВт/см2 для взрослого УПМ, поданным
Хоу и сотр. [102], составит 1,93 Вт/кг, а для блочной модели головы
как части модели тела и при облучении в дальней зоне 0,05 Вт/кг для
частоты 2,45 ГГц.
Критикос и Шван [116] также оценили образование "горячей" точки
в области головы, но они, что очень важно, пытались это сделать с учетом
теплоэлиминации, обусловленной кровотоком в мозгу.
В реальных условиях производства, часто облучению подвергается
человек, находящийся не в свободном" пространстве, ав
непосредственном контакте с землей [108, 125]. На рис. 1.8 показана частотная
зависимость усредненного по массе УПМ в различных частях тела человека,
контактирующего ступнями ног с токопроводящей поверхностью земли.
При этом пики поглощения, несколько перераспределяясь, смещаются
по частоте влево. Изолирующие подошвы обуви и подставки
"приподнимают" все тело человека на различную высоту. Рисунок 1.9 дает
представление об изменении УПМ в зависимости от положения вертикально
стоящего относительно поверхности земли человека. Отметим, что в этом
случае. УПМ в несколько раз превышает УПМ на этой частоте при
облучении человека в свободном пространстве и довольно медленно
приближается к этим значениям с увеличением расстояния до заземленной пло-
25
Рис. 1.8. Частотная зависимость усредненных по массе УПМ в различных частях те
человека, находящегося ступнями ног в электрическом контакте с землей при
тенсивност" '*«—•- - « --»> ' 2 ..«-.6 ..
на рис. 1.7
тенсивностн ЭМ-излучения'l мВт/см2 [107] 6. Условные обозначения" те же.
Л, см*
Рис. 1.9. Изменения усредненного по массе УПМ в различных частях тела вертик
но стоящего человека в зависимости от расстояния А между ступнями ног н то]
проводящей поверхностью земли при падающей интенсивности плоского излучен
1 мВт/см [ 107, 109]. Условные обозначения те же, что н на рис. 1.7
скости. Значительно изменяется УПМ и при расположении биологическг
объектов вблизи отражающих поверхностей. Так, на частотах вбли
резонанса для всего тела при ориентации EIIL УПМ телом, находящим
перед проводящей плоскостью, увеличивается почти в 7 раз по сравнен
с УПМ в свободном поле. На больших частотах кратность увеличе
асимптотически стремится к 2. Еще больше увеличивается УПМ при
мещении объекта в стволе прямоугольного отражателя [107, 109].
логично плоскому отражателю на больших частотах кратность увеъ
ния асимптотически стремится к постоянной величине (порядка
Вблизи резонанса при ориентации Е || L наблюдается еще более значите,
ное увеличение УПМ по сравнению с УПМ в свободном пространст
26
25 раз)- Могут быть и другие комбинации отражающих поверхно-
ей приводящие к еще большему увеличению УПМ биологическими
бъектами.
Кроме перечисленных факторов (различие диэлектрических характе-
ютик тканей, поляризация, частичный резонанс, эффект заземления,
^аличие отражающих поверхностей) на распределение УПМ в
биологическом объекте влияют размеры и конструкция излучающего
устройства расстояние до источника ЭМИ, а также тип возбуждаемой волны.
Теоретические и экспериментальные исследования, касающиеся в
основном щелевых, апертурных и дипольных излучателей [94, 111],
показывают возможность применения описанных выше методов для оценки
УПМ в моделях животных и человека при их облучении в ближней зоне
излучения. В более сложных ситуациях перспективным является
использование экспериментальных методов исследования внутренних полей и
распределения УПМ.
Столь многочисленные факторы, влияющие на биологические
объекты при их взаимодействии с ЭМИ, могут создать впечатление о.
практической невозможности дозиметрического контроля ЭМ-обстановки.
Это, конечно, не так. Все многообразие факторов, влияющих на
биологический эффект, может быть сведено к группе коэффициентов
качества, как это имеет место в радиобиологии ионизирующих излучений [14.
21,33, 117]. Тогда получим простое соотношение
(1.16)
Дэиф<°о*....
где
D"
эф. .
эффективная переносимая доза или эквивалентная доза,
Дж/кг (Дж); D0 - экспозиционная доза стандартного излучения, Дж/м2
(Дж); kt кп - коэффициенты качества, связанные с биофизикой
ЭМИ (резонансом, поляризацией, эффектом Земли, отражения и т. д.),
а также с воздействием других факторов, которые могут
модифицировать биологический эффект (ионизирующие излучения, тепловые
эффекты и др.). Ниже мы- попытаемся дать количественную оценку этим
коэффициентам.
Такое упрощение, с нашей точки зрения, может быть приемлемо лишь
при гигиенической характеристике профессиональной" вредности н
эпидемиологическом обследовании населения. В экспериментальных работах
совершенно недопустимо пользоваться, у прощенными коэффициентами
и даже приводить УПМ, не сообщая при этом частоту, время, модуляцию
и другие параметры и условия облучения.
В. Н. Карпов и др. [33] проанализировали более 500 опубликованных
исследований и выяснили, что примерно в 407с работ не точно или совсем
не указаны условия облучения, в 50% случаев приводятся ППЭ и только
примерно в 107 работ есть значения УПМ, ППЭ, частоты ЭМ-излучения
и Другие параметры воздействия.
Следует согласиться с В. М. Штемлером и С. В. Колесниковым [80],
что наиболее практически приемлемой дозиметрической величиной сле-
Дует считать ППЭ, поскольку в настоящее время отсутствуют простые
методы непосредственного определения УПМ. Кроме того, между ППЭ
27
и УПМ и другими величинами существуют довольно простые связи
зволяющие пересчитывать их в соответствующие значения поглоще
дозы.
.В заключение можно отметить несколько нерешенных проблем, ci
занных с биофизикой взаимодействия ЭМ-поля с организмом и в ко»
ном счете с оценкой эффективной дозы облучения. Это прежде все
расчет биологической эффективности и моделирование при нахожден
объекта в ближней зоне действия ЭМ-излучения. Здесь очень важны
столько теоретические расчеты, так как они очень сложны, сколы
моделирование биологических эффектов в реальных условиях возд<
ствия. Представляет сложную дозиметрическую проблему и такой £
прос, как оценка биологической эффективности, когда биологическ;
объект находится в окружении других объектов, обладающих поглощ;
щими и отражающими свойствами.
Практически интересным для оценки поглощенной энергии являет
моделирование человека с учетом сложной системы теплорегуляциЩ
теплоотдачи с конечностей, саморегуляции, вариабельности теплово:
баланса в зависимости от физиологического состояния, влияния фак._
ров среды, особенно ионизирующего излучения. Необходим учет неоднЩ
родностей физиологически значимых структур (рефлексогенные зоИ1
при оценке локального УПМ. Развивать дозиметрические исследован]
в условиях неравномерного облучения (локальное экранирование и
локальное облучение). Проводить поиск моделей биологического дей.
вия ЭМ-излучения в условиях дополнительного влияния ионизирующе._
излучения, тепла, холода и токсических факторов, влияющих прежщ
всего на теплорегуляцию и кровообращение.
ИЛИ
Глава 2
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ»!
В последние годы повысился интерес к изучению биологического де;
ствия электромагнитных излучений. Побудительными мотивами былЯ
не только гигиенические аспекты, но и активное использование ЭМ-п
лей в лечении (в частности, злокачественных новообразований) и ди
ностике.
Имеется большая литература по различным аспектам радиобиология
неионизирующих излучений. Конечно, провести полный анализ этой
литературы немыслимо. Кстати, существует дублирование работ, во многищ
из них не указаны дозиметрические характеристики. Нами при анали
сделан акцент лишь на те работы, в которых указаны данные о ПП
частоте ЭМ-излучений, условиях облучения и виде животных.
Наряду с опубликованными данными в главе приводятся и собств
ные экспериментальные исследования, выполненные в целях получен,
видовых и количественных зависимостей и экспертной оценки "порог
вой" интенсивности ЭМ-излучения, определенной по критерию летальньИ
эффектов.
28
2 1. ЦЕНТРАЛЬНАЯ НЕРВНАЯ СИСТЕМА
(НЕЙРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ)
Проблема количественной реакции центральной нервной системы
(ЦНС) на ЭМ-излучения представляет весьма сложную задачу. Диапа-
н ППЭ, время облучения, повторность облучения, частота излучения
и°другие параметры ЭМ-поля столь разнообразны, что найти какой-либо
общий критерий корреляции весьма сложно. Даже дозовый подход, за
некоторым исключением, неприемлем для многих работ. Еще сложнее
оценка эффектов ЦНС при воздействии ЭМ-излучений на животных с
точки зрения их патологической значимости и возможности переноса
данных на человека. Появившиеся в последнее время работы по
нейрофизиологическим эффектам низкочастотных ЭМ-излучений [73, 85, 104,
105] еще более .усложнили проблему.
Клинико-эпидемиологические исследования требуют много усилий,
чтобы корректно и адекватно решить вопрос о влиянии ЭМ-излучений
на ЦНС человека. Нельзя забывать и о психологической стороне клини-
ко-эпидемиологических наблюдений. Любое неадекватное
преувеличение вредности ЭМ-полей может вызвать нежелательный психологический
резонанс в обществе, создавая психогенные заболевания у лиц,
контактирующих с источниками ЭМ-излучений. В перспективе каждая
домохозяйка будет иметь СВЧ-печь. Поэтому любая переоценка вредности также
вредна для общества, как и его недооценка.
Экспериментальные исследования. Существуют довольно полные
обзоры работ 70-х годов по изменению высшей нервной деятельности,
биоэлектрической активности и биохимическим изменениям [4, 5, 73].
Результаты этих работ можно свести к следующим основным
положениям.
Изучение высшей нервной деятельности показало высокую
чувствительность ЦНС к ЭМИ, большую вариабельность физиологических и
биохимических. показателей. Большинство исследователей особенно
советских, почти всегда находили те или иные изменения в ЦНС. Из
рис. 2.1 отчетливо видно, что основная масса экспериментальных
данных сосредоточилась в диапазоне 1-100 мВт/см2 и времени облучения
10-1000 мин, что соответствует дозам 0,6-6000 Дж/см2.
Наличие постепенно затухающих сдвигов по мере уменьшения
интенсивности, продолжительности и повторяемости сеансов облучения
оценивается как явление адаптации. Возникновение фазовых изменений,
нарастание симптомов по мере увеличения времени облучения и
продолжительности опыта связывается с явлением функциональной
кумуляции.
Наблюдается известная осторожность исследователей при трактовке
патологической значимости собственных и опубликованных в литературе
Данных, особенно полученных при низких значениях ППЭ (менее
1 мВт/см2).
Оценка степени опасности наблюдаемых эффектов при низких
уровнях воздействия вызывает наибольшие разногласия между советскими
и американскими исследователями. Реализуемая в настоящее время
29
1000
<%w
о. 10
I 0,1
*
J 0,01
fc
я да hi1111111111111 111111 i 11 11 111111 i i i i 1111 111111
0,1 1 10 tOO 1000
Время облучения, мин
Рис. 2.1. Зависимость между ППЭ н временем ЭМ-облучения для пороговых pea
ций ЦНС (ЭЭГ, ВНД, биохимических и морфологических показателей). Дани]
получены на мышах, крысах, кроликах, морских свинках, собаках и обезьян
совместная советско-американская программа исследований, видим
поможет найти истину [ 124]
В последнее десятилетие внимание многих исследователей было пр]
влечено к изучению поведенческих реакций при воздействии ЭМИ.
Анализируя литературные данные, мы не разграничивали феномен!
связанные с поведенческими и условно-рефлекторными реакциям]
В табл. 2.1 представлены данные по поведенческим реакциям крыс пр
частотах 1,5-10 ГГц [44, 71. 86, 105, 113, 125, 126, 146]. Нарушен»
поведенческих реакций при ППЭ менее 1 мВт/см2 (0,01-0,5 мВт/см
наблюдали М. Г. Шандала и Ю. Д. Думанский с сотр. [71]. При ПП
0,5 мВт/см2 снижалась работоспособность крыс, их исследовательска
активность и порог чувствительности к электрическому току. Эти даннь(
были подтверждены Лавли (цит. по [124]). Однако в других америка^
ских исследованиях нарушение поведенческих реакций отмечали пр
ППЭ, равной 5 мВт/см2 или более, хотя и при коротком времени возде!.
ствия. Безусловно, едва ли можно трактовать изменения в поведен*]
крыс как указатель на патологическое (неблагоприятное) воздействц
при этих значениях интенсивности ЭМИ. Подобная ситуация наблюдаете
и при оценке биологических эффектов, вызванных воздействием иониэ
рующих излучений в дозах порядка нескольких микрорентген, коп
поведение крыс достоверно меняется [36]. Однако большинство рада
биологов считает эти изменения не патологическими, а адаптивными
свойственными грызунами.
С нарушением поведенческих реакций в какой-то степени коррелируй
биоэлектрическая активность мозга. При большей ППЭ (более 5 мВт/см2;
эти изменения не вызывают споров, в то время как при более низки
значениях ППЭ они являются предметом дискуссии.
Полнейшим диссонансом результатам исследований поведенческ!
реакций у крыс служат работы Макафи и др. [83]. Эксперименты закл
30
Таблица 2.1. Поведенческие реакции у крыспри облучении
постоянным иемодуяированным ЭМИ (2,5-10 ГГц)
мВт/см
<1
Условия
1 облучения
8 ч, 3-4 мес
7 ч, до 3 мес
185 ч
Тест
Условно-рефлекторная
реакция
Спонтанно-двигательная
активность,
оборонительная реакция
Время бега с
электрической стимуляцией
Результат
+
+
-
Автор
Л. К. Ершова,
Ю. Д. Думанский,
1976
М. Г. Шандала
и др., 1979
Роберти и др., 1975.
Е. А. Лобанова,
1979
3-5
6-10
10
60 мин ,48 сут
240 мин,
30 сут
и 4,5 мес
12 ч, 30 сут
3 ч, 9 нед
5 мин
облучения,
5 мин
перерыв в
течение
60 мин
Латентный период
реакции
То же
Состояние сна
(удлинение)
Реакция на
вознаграждение, координация на
равновесие
Подавление
условно-рефлекторных реакций
Временная
последовательность действий
Латентный период
реакции
—
+
+
+
+
-
+
+
Клейн и др., 1979
Фрей, Гендлеман,
1979
Джастесен. 1979;
Томас, Банвард,
1979;
Е.А.Лобанова, 1979
60 мин,
4,5 мес
5 мин
облучение,
5 мин перерыв,
в течение
60 MHIL
15 мин
60 мнн,
1--12 сут
17 сут
Условные рефлексы,
подавление
Заученные действия
Латентный период
реакции
Время бега с
электрической стимуляцией
Джастесен, 1979
Штерн и др., 1979
Е. А. Лобанова.
1979
Роберти и др., 1975
"Среднее значение; + - наличие изменений;
отсутствие изменений.
чались в том, что обезьяны сами нажимали на рычаг включения источника
ЭМ-излучений, получая за это вознаграждение (апельсиновый сок).
Облучали голову со стороны глаз ЭМ-полем частотой 9,31 ГГц с испульснои
модуляцией 1050 Гц, средней интенсивностью 150 мВт/см2, а в импульсе
(0,5 мке) - 300 Вт/см2 (локальное УПМ в голове 15 Вт/кг) при
среднем времени одного облучения 1,5 мин. Подопытные и контрольные
обезьяны с одинаковой частотой нажимали на рычаг, т. е. ЭМ-облучение
не повлияло на мотивацию удовольствия. После 30-40 облучений в
общей экспозиционной дозе 128-179 (в двух случаях около 80) кДж/см2
31
животных наблюдали в течение года. Обезьяны были разделены на
семейные группы (четыре самки и один самец). Состояние облуче
животных было хорошим, половое поведение самцов и самок не отл
лось от поведения контрольных животных. Самки родили физичес
нормальных детенышей с нормальными поведенческими реакция
такими же, как у детенышей, родившихся от необлученных матер
При изучении влияния ЭМИ на ЦНС некоторые исследователи испо
зовали нейрофармакологические средства. У кроликов наблюдали по
жение устойчивости к пентилентетразолу и повышение устойчивое
к стрихнину после однократного облучения с плотностью потока энерг
20 мВт/см . Многократное облучение снижало устойчивость животнь
к этим препаратам.
Особо следует отметить работы, связанные с изучением низкочаст
ных электромагнитных полей (менее 10 Гц) и микроволновых излу
ний, модулированных по низкой частоте (50 Гц и менее) [73, 85, 1
105]. Эти работы вызывают активную дискуссию. Действительно, с эне
гетической точки зрения трудно объяснить многие феномены слаб
взаимодействий. В том, что излучение сверхнизкой частоты может оказа
влияние на поведение рыб, моллюсков и других низкоорганизованнь
животных, вообще нет ничего неожиданного. Для них малые интенси
ности воздействия ЭМИ, сравнимые с естественным ЭМ-полем, должн
иметь информационное значение (табл. 2.2).
Поведенческие реакции у животных наблюдались при напряженное
10-100 мВ/см (наведенное в мозгу электрическое поле). Интенсивное
ЭМ-поля составляла 0,1-1 мВт/см2. Эйди [85] обнаружил два "окн
по напряженности: одно для СНЧ-полей при 10~5-10"8 В/см, другое
для СВЧ-полей, модулированных по низкой частоте при £" = 10"'
Ю-2 В/см. По мнению Фрея [105], при воздействии ЭМИ основным не
рофизиологическим пусковым механизмом являются допаминов
системы таких, в частности, нервных образований, как субстанция нигр
Таблица 2.2. Биоэлектрическая чувствительность низкочастотных
и модулированных ЭМИ [85]
Объект Функция Характеристика ЭМ-поля
Несущая частота 3 ГГц,
модулированная 500 Гц;
/Ср =5 мВт/см
Несущая частота 5 МГц,
модулированная 14-16 Гц
Несущая частота 147 Гц,
модулированная 4.5 Гц;
/<-p =0,8 мВт/см
Несущая частота 7 илн
10 Гц, модулированная,
1-ЮВ/м
Несущая частота 10 Гц,
модулированная, 2,5 В/м
Крыса Навязывание ритма ЭЭГ
низкочастотной модуляцией
Кролик Изменения ЭЭГ. При 60 Гц
изменений в ЭЭГ не было
Кошка Всплески колебаний ЭЭГ,
выработанные условно-рефлекторно
на вспышки света
Обезьяна Субъективная оценка времени
(занижение временных интервалов)
Человек Замедление циркадных ритмов при
экранировании н
восстановление -облучении ннзкнмн
частотами
32
пимбическая кора, гипоталамус и другие структуры. Более того, возмож-
ои участие опиатных рецепторов. Такашима и др. [153] обнаружили
Феномен низкочастотной модуляции (14-16 Гц при несущей частоте
1-10 МГц) на ЭЭГ кролика при хроническом облучении (4-6 нед, 2 ч
в сутки с напряженностью поля 500 и 90-150 В/м). Если первое
значение напряженности стимулирует низкочастотную (4-5 Гц) активность
ЭЭГ, то напряженность 90-150 В/м - высокочастотную (10-15 Гц).
К сожалению, эти исследования проведены с использованием металли-
ских электродов, что, несомненно, могло сказаться на полученных
РС Для несущих частот в диапазоне 150-450 МГц поведенческие и
физиологические реакции наблюдали при напряженности поля, наведенного
в мозге, 10-ЮО мВ/см. В указанной полосе несущих частот такие уровни
напряженности поля в мозге большинства млекопитающих, в том числе
человека, соответствуют интенсивности воздействующего излучения
в интервале 0,1-1 мВт/см2 или напряженности электрического поля
в воздухе примерно 19-61 В/м.
Столь низкоэнергетические взаимодействия (о возможных
биофизических механизмах будет сказано ниже), вызывающие поведенческие
реакции, очень сложно интерпретировать применительно к человеку,
поскольку для него радиочастоты эволюционно перестали быть
информационно значимыми агентами среды. Однако при обсуждении этого вопроса
была высказана мысль (С. Б. Давыдова), что представляли бы
определенный интерес исследования по влиянию ЭМП на человека, лишенного
основного информационного потока, т. е. когда он слепоглухонемой.
Гораздо проще рассмотреть тепловые механизмы влияния ЭМ-энер-
гии на поведение животных. Тогда нарушение теплового гомеостаза
можно рассматривать как причину изменения их поведения. Хотя поведение
и контролируется ЦНС, но это еще не значит, что эти изменения отражают
только патофизиологические сдвиги в ЦНС Животные, особенно крысы,
довольно точно реагируют поведенческой реакцией, на незначительные
изменения температуры тела, вызванные ЭМ-излучением. У крыс путем
нажатия на клавишу вырабатывали навык включать инфракрасный
излучатель на 2 с. В холодной камере крысы регулярно обогревали себя
в течение нескольких часов путем нажатия на клавишу инфракрасного
обогревателя. ЭМИ (2,45 ГГц; 2-20 мВт/см2) достоверно побуждало
животных уменьшать число включений обогревателя [149]. Более того,
обезьяны в опытах с саморегуляцией температуры окружающей среды
предпочитают микроволновое излучение инфракрасному [84]. В
оптимальных температурных условиях обезьяны не меняли своего отношения
к СВЧ и облучению путем самостоятельного включения источника даже
при ППЭ, равной 150 мВт/см2, если побуждающие мотивы были
достаточно сильными (награждение апельсиновым соком) [83].
Поведение животного определяется прежде всего его физическими
возможностями и работоспособностью. И, конечно, перегревание,
вызванное ЭМ-полем, оказывает влияние на работоспособность животных.
Животные могут быть натренированы на добывание пищи. Введение
фармакологических средств, которые вызывают у животных заболев»-
33
ния или отвращение к пиши, может привести к потере мотивации на
бывшие корма. Облучение крыс (более 20 мВт/см2, более 14 мВ
не менее 18 Дж/г) ЭМ-полем (0,6-0,9 ГГц) вызывает аналогичную р<
цию (Лин и др., 1977, д'Андреа и др., 1977, цит. [НЗ]). Следует за
тить, что частота поля 0,6-0,9 ГГц для крыс является резонансной. 1
частоте 2,45 ГГц, на которой работает большинство исследовател
ППЭ должна быть порядка 100 мВт/см3. При поглощенной дозе облу
ния более 20 Дж/г нарушается физическая выносливость крыс. Поро
вое значение УПМ составило 6,3 мВт/г (облучение в течение 30 м;
Облученные крысы проплывали такое же расстояние, как и контроль]
(1,2 км) [1131.
В реальных условиях организм находится в сложных ситуациях д
ных или даже тройных мотиваций. Животному необходимо сделать '
бор" отрицательного раздражителя по принципу принятия минималь»
риска?
Изучение поведения животных при воздействии неионизирующих
ионизирующих излучений представляет определенный интерес не то.
в плане оценки комбинированного воздействия, но и в плане испол
вания их для взаимного тестирования по критериям дееспособности [2
И. Б. Ушаков на крысах показал, что в условиях "столкно
двух мотиваций, болевого раздражителя и ЭМ-облучения, последнее
организма было более значимым. Методика и результаты проведенн
экспериментов, подтверждающих это положение, представлены на рис
и 2.3.
вею теской
У крыс вырабатывался стойкий рефлекс избегания удара электрическим ток<
При этом животные запрыгивали на гладкий свободно вращающийся стерж
либо на узкую полочку (рис. 2.2). Критерием обученности считалось lOW-ное
полненио задачи отдельной группой животных из 10 особей. Обычно это достигал
после 12-13-го испытания. Интервалы между пробами составляли 20 мин. От
вотного, которое находилось на стержне в относительно безопорном положен
требовались определенная координация движений стабилизации своего тела отн
тельио центра тяжести и определенные мышечные усилия. Минимальное время у.
жания животного иа стержне было 30 мин. На полочке крысы могли находит
очень длительное время, однако в наших экспериментах оно было отран
30 мин. Через сутки после выработки стойкого условного рефлекса избегания
болевой раздражитель животных, находившихся на стержне или полочке. облу>
микроволнами 2,4 ГГц, при этом условия воздействия на стержне были бли
к Е-поляризации, условия облучения на полочке - к Н-полярнзации. Облуч»
с НПЭ 500 мВт/см проводилось до момента избегания этого раздражителя - п<
спрыгивания животного на "электрический пол" облучение прекращалось. Taj
образом, время облучения соответствовало времени нахождения вие болевого
дражителя электрическим током. Всего было проведено две сернн
облучений с интервалами по 20 мии. Все испытания длились 90 мин. До и п<
облучения СВЧ-полем у животных замеряли ректальную температуру. В cpej
исходная ректальная температура составляла 38,0±0,3°С.
При анализе данных, приведенных иа рис. 2.3,а. совершенно отчетливо выяв.
ся корреляция времени нахождения в ЭМ-поле с приростом ректальной температ;
Обращает внимание, что в условиях сложной двигательной реакции - удержали
вращающемся стержне - время нахождения животных в ЭМ-поле выше, чем в ел;
нахождения животного иа полочке, когда от крысы не требуется достаточного
пряжения. Можно предполагать, что это связано с мотивацией цели удержатьс:
вращающемся стержне с активацией зрительного н вестибулярного анализатор
34
пятнкрая
. 2.2. Общий вид уста-
,ки для изучения пове-
реакции двой-
•о избегания:
/-электрический пол;
направление избегания
сы на стержень; 3 -
бодно вращающийся
кий стержень; 4 - на-
1влсиие избегания на
пку; 5 - полка
70 90 ' 10 30 50
Время наблюдения, мцн
Рис. 2.3. Реакция на ЭМ-поле (2,4 ГГц) крыс с
предварительно выработанной стойкой
условно-рефлекторной реакцией на избегание болевого
раздражителя. Стрелками показано число воздействий СВЧ-поля
с ППЭ 500 мВт/см ; t - время нахождения
(животного) иа стержне или на полочке, соответствующее
времени нахождения в ЭМП; Д7" - прирост
ректальной температуры при электромагнитном облучении.
На рис. 2.3,0 за точку отсчета принят момент
помещения животных для испытания в
экспериментальную камеру, на рис. 2.3,6 точкой отсчета считалось
окончание у-облучения. В каждом варианте метода
испытывалось 10 крыс:
а - без воздействия ионизирующего излучения;
6 - после облучения в дозе 20 кР (5, 16 Кл/кг) на
голову; / - вариант с избеганием электрического
тока иа стержень; 2 - то же на полочку
сколько парадоксальным оказалось и то, что в варианте методики с полочкой
нрост температуры при СВЧ-облучении был в среднем несколько выше
не. 2.3,6).
В этих исследованиях ППЭ ЭМИ была достаточно высокой для крыс, поэтому
Ч-облучение оказалось более сильной мотивацией, чем болевое раздражение
ектрическим током: более чем в 60 раз сократилось время нахождения животного
стержне и еще больше в другом варианте исследования. В перспективе эта мето-
ка, по-видимому, может позволить, снижая силу воздействия СВЧ-поля, найти
которая по силе мотивации будет сравнима с силой условного рефлекса на
левое раздражение.
Два варианта условий эксперимента (стержень и полочка) свидетельствуют
различии в реакции животных на ЭМП, а снижение корреляции (с тенденцией
обратной зависимости) между А7" и t (сравним среднее время t в варианте
"почка", равное 21 с при Д7" = 1,8°С, с вариантом "стержень", где f =32 с, а Д7"=
'''* С) в какой-то степени показывает, что эффект избегания ЭМП связан не толь-
с повышением температуры тела животного.
Дальнейшие исследования сводились к поиску средств, нарушающих состояние
рморегуляции, а также функций организма, обеспечивающих координацию живот-
То. в этом случае можно было ожидать более быстрого избегания СВЧ-поля в ва-
35
рианте методики со стержнем. Мы попытались создать такое воздействие с noi
у-облучеиия головы животного в больших дозах. Такой вариант комбиниро
действия двух факторов может иметь и обратную задачу: оценить состоянт
ченного организма с помощью нагрузки ЭМИ радиочастотного диапазона,
подход применительно к общему облучению животных ионизирующим изл;
в дозах, адресованных к кроветворной системе, мы использовали в одной из
работ [19). В адаптированном виде эти материалы представлены в гл. 3.
Большие дозы у-излучения должны привести к нарушению терморе:
и других функций, а следовательно, извратить поведенческую реакцию жи
на ЭМП. A priori можно предположить, что ионизирующее излучение в бс
дозах вызовет не только нарушение терморегуляции, но и снижение темпе|
I,
тела, а следовательно, должно привести к увеличению времени реак]
СВЧ-поле.
Голову животных подвергали у-облучению Со в дозе 200 Гр (3 Гр/
При этой дозе, по нашим данным, первые неврологические симптомы (т;
атаксия) у крыс проявлялись через 60-90 мнн. Ректальная температура, заме|
через 10 мин после у-облучения, снижалась в среднем на 1 °С.
Животные, подвергшиеся воздействию ионизирующего излучения, реаг
снижением чувствительности к ЭМ-полю, особенно в первый час после лу
воздействия: при обоих вариантах испытаний время нахождения крыс в Э'
было выше времени нахождения крыс в предыдущий день испытания.
Практически до 60 мин (58 ± 16 и 78 ±21 мин соответственно в вариант]
лочка" и "стержень") после у- облучения нарушения координации у живо
было. т. е. до периода развития неврологических проявлений. Это выражалось
наковой способности крыс запрыгивать как на полочки, так и на стержень. С
полное нарушение дееспособности у крыс наступало позже, чем появлялись
ческие симптомы церебральной формы лучевого поражения. Прирост темпе]
был почти таким же, как и до у-облучения (в пределах 1-2°С), и коррел:
со временем облучения животных микроволнами. Надо отметить, что во в
чаях абсолютное значение ректальной температуры не превышало 40°С. Пра
тельные жеперименты также подтверждают, что реакцию на ЭМИ нельзя по.
объяснять только градиентом нарастания ректальной температуры. Очевидно,
шую роль играют локальные УПМ. и особенно в области головы.
туче
л
5людения
юдал
Интересные данные по нарушению работоспособности разных
животных (крыс, беличьих обезьян и обезьян макака мулата)
Делорж [98]. При этом он установил хорошую корреляцию между
нарушением работоспособности, ректальной температурой и м;
тела. Был найден порог нарушения операторской деятельности у
ных в зависимости от ППЭ ЭМИ (2,45 ГГц). Интерполяцией получ<
рог ректальной температуры, который составил 1°С. Эти два пок
хорошо коррелируют с массой тела животного и были п
Делоржем [98] в виде уравнения / = 14,141пМ +46,42, где /
мВт/см2; М- масса тела, кг.
Уравнение позволяет экстраполировать пороговое значение наруи
дееспособности на более крупных животных. Соблазнительно это cj
и для человека. Делорж определил значение равным 106 мВт/см2. О;
Майкелсон [126], приводя эту работу в качестве подтверждения
экстраполяции с одних видов животных на другие, не делает этого.'
осторожный подход к экстраполяции поведенческих эффектов npi
действии ЭМИ (особенно при малых ППЭ) с животных на человев
нашему мнению, вполне оправдан.
Клинические и эпидемиологические исследования. Эти исследо
чрезвычайно сложны и часто не лишены субъективизма. Более
36
асть нейрофизиологических исследований ЭМИ подчас порождает
поавданный ажиотаж среди неспециалистов. Эта область исследований
1^ет высокой компетентности исследователей, корректности проводи-
абот и, главное, разумного соотношения полученных клинических
пидемиологических №аияЪ1Х 0 реально существующих интенсивностях,
^"аваемых искусственными источниками ЭМИ. Дать определенный
ет на вопросы, каков порог вредности ЭМИ для ЦНС, - задача чрезвы-
но сложная.
Экспериментальные данные свидетельствуют, что при интенсивном
тучении ЭМ-полем за период до 1 сут нефрофизиологические реакции
кивотных четко коррелируют с тепловыми эффектами. Поведенческие
щш которые предшествуют явным неврологическим проявлениям,
«икают при достаточно высоких, летальных интенсивностях ЭМ-об-
ения (50-100 мВт/см2). Неврологические реакции, возникающие
интенсивностях менее 1 мВт/см2, нельзя признать абсолютно
достойными, и требуются дополнительные исследования, особенно при дли-
[ьном хроническом облучении.
Особый интерес представляют экспериментальные исследования или
на людях при строго контролируемых дозиметрических iiapa-
рах. Это стало возможным благодаря применению безартефактных
гктродов.
Бизе [92], проводя испытания на людях при частоте излучения 0,25-
>6 ГГц и очень низкой интенсивности (10~13-10~10 мВт/см2), на-
изменения ЭЭГ. При импульсном воздействии аналогичные изме-
я наблюдались уже на частоте 9-9,5 ГГц. Автор объясняет эти сдвиги
тагом образования стоячих волн внутри черепа. Обнаруженные
енения при столь низких ППЭ, несомненно, требуют подтверждения.
Наблюдения на людях, работающих с источниками ЭМИ, дают очень
;трую неврологическую симптоматику: головная боль, повышенная
полИомляемость, сонливость, раздражительность, головокружение, потли-
ть, ухудшение памяти, понижение половой потенции [11] и др., т. е.
чти те же симптомы, которые встречаются и при хроническом воздей-
ии ионизирующим излучением в достаточно больших дозах. Это,
иечно, настораживает профпатологов .и требует тщательной клинико-
идемиологической проверки. .Поэтому особый интерес должны пред-
клинические "наблюдения за людьми, подвергшимися переоблу-
дао в аварийных ситуациях или при нарушении техники безопасности,
акже исследования на людях-добровольцах.
Вильяме и Уэбб [159] наблюдали случаи переоблучения ЭМИ СВЧ-диа-
она двух военных техников, обслуживающих радиолокационную стан-
самолета F-4. Параметры облучения были следующими: частота
пучения 10 ГГц, модулированная бегущая волна, пиковая мощность
Ю Вт; ППЭ ЭМИ при облучении техников соответствовала 375 мВт/см2
течение 20 мин и 160000 мВт/см2 в течение 15-30 с. Большая часть
ловы и туловища техников находилась в основном лепестке излучения,
страдавшие подвергались клиническому обследованию на 7-е сутки,
бъективно во время облучения один из них почувствовал тепло в обла-
шеи и головы, схожее с солнечным теплом во время загара. Покрас-
вульт
1редстав алять
3i
37
нения кожи или припухлости в период обследования не отме
Пострадавшие ощущали тошноту, чувство головокружения и
плохой аппетит, повышенную светочувствительность. Давление к
у одного техника составило 160/110 мм рт. ст. Такого повышения
риального давления у него не наблюдалось ранее. Авторы этого с
ния отмечали, что пострадавшие были сильно напуганы случивш
Артериальное давление у техника оставалось повышенным в
4 сут. После выписки из госпиталя неврологические симптомы отс~
вовали, со стороны органов зрения нарушений не было. После дв
дельного отпуска техники приступили к работе. Обращает вним
симптоматика у пострадавших, которая очень напоминает симптома
при солнечном ударе.
Милрой и Бенедум [128] в экспериментальных целях подвергли
чению 100 чел. в диапазоне частот 50 Гц - 100 МГц с напряженн
электрического поля 100-300 В/м. Наблюдения в течение 2 лет
явили каких-либо нежелательных отклонений в их состоянии здор
несмотря на то, что облучение проводили в области резонансных ч
для человека.
Из исследований, проводимых на людях, следует отметить работ
слуховым эффектам, возникающим при воздействии импульсного
[104, 119]. При облучении головы прямоугольными импульсами
ковой ППЭ порядка 300 мВт/см2, в среднем примерно 0,1 мВт/
у человека возникали слуховые ощущения. Частоты микроволно
излучения соответствовали 200-3000 МГц, а длительность импул
1—100 мкс. В зависимости от длительности и частоты повторения им
сов воздействующего излучения возбуждаемый звук воспринима
как щелчки, жужжание или чириканье и обычно кажется исходяи
нутри головы или из близкой точки позади нее. По мнению Лина
импульсная СВЧ-энергия вызывает термоупругую волну давления
нях мозга,«которая возбуждает рецепторы внутреннего уха за счет
ной проводимости. Эти исследования интересны тем, что биологиче
эффект обнаруживается на человеке и при интенсивности
1 мВт/см2, хотя пиковая ППЭ может составлять порядка 300 мВ-
Гигиеническая значимость этого явления еще не совсем ясна, хотя
определенных параметрах воздействия у человека, по-видимому, м
возникать реакции, подобные тем, которые наблюдаются при акус
с ком шуме.
Эпидемиологические исследования проводили советские исследо
ли [11, 25, 37, 71], ученые Польши и Чехословакии [86], а также
[135, 144]. Ряд симптомов, обнаруженных при ЭМ-облуч
(1 мВт/см2), был квалифицирован как нейроастенический си
[11, 25, 37, 70]. До последнего времени эта точка зрения подверг
критике со стороны американских исследователей, которые не нахо
аналогичного синдрома при эпидемиологических исследованиях [
144]. Если учесть большую субъективность неврологических
то трудно дать им количественную оценку и установить корре~
именно с СВЧ-излучением.
Работающие с СВЧ-источниками могут подвергаться возденет
Зв
а других неблагоприятных (более неблагоприятных, чем ЭМИ) фак-
РЯЯ в (среди них ионизирующее излучение, шум, неблагоприятные ме-
1 логические условия, химические загрязнения, н«рвно-эмоциональ-
Те°Рнапряжение), которые следует строго учитывать при анализе
результатов клинико-физиологических исследований.
2.2. СОСТОЯНИЕ ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЫ
Полиморфизм многих клинических симптомов часто связывают с
нарушением нейроэндокринной регуляции, с развитием адаптационного
синдрома. При клиническом обследовании установить
причинно-следственную связь ЭМ-излучения с обнаруженными симптомами бывает
чрезвычайно сложно, поэтому появилось даже нозологическое понятие - ди-
энцефальный синдром. Многие косвенные показатели (изменения со
стороны морфологии и биохимии крови, биохимические и
функциональные изменения в печени, показатели углеводного и минерального обменов
и т. д.) порой связывают с нарушением экдокринных функций.
Чтобы бесспорно доказать роль эндокринной системы в эффектах
ЭМ-полей (а они, конечно, есть - все зависит от интенсивности
воздействия), необходимы строго контролируемые по условиям облучения
эксперименты или клинические наблюдения.
Нейроэндокринная и центральная нервная системы у млекопитающих
осушествляют регуляцию метаболизма, роста, размножения, поведения,
защиты организма от эндогенных и экзогенных факторов, нарушающих
его равновесие со средой. Излучения - это один из многих факторов,
которые при определенной силе и длительности могут нарушить нейро-
зкдокринные корреляции, т. е. вызвать состояние стресса. При этом
прежде всего вовлекается гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальная
система (ГГА), реакция которой хорошо изучена; наступает
торможение секреции гормона роста (ГР) и стимуляция выделения кортикосте-
роидных (КС) гормонов и иролактина. В реакцию стресса вовлекаются
и другие гормоны, роль которых еше не совсем ясна: лютеинезирующий
гормон, фолликулостимулирующий и тиреотропный гормоны.
В этом разделе помимо данных литературы приведены и результаты
собственных исследований. В табл. 2.3 собраны материалы,
опубликованные в основном в последнее десятилетие [4. 86, 121].
Более ранние сведения можно найти в работах И.' Р. Петрова [54],
Бараньски и Черски [86]. В. В. Антипова и др. [4]. В табл. 2.3 обобщены
Данные только тех работ, в которых приведены сведения по частоте
излучения и интенсивности, а также времени облучения.
Лу Шеньцзу и др. [121] обнаружили двоякое действие ЭМИ на систему
ГГА крыс: облучение с малой интенсивностью (менее 10 мВт/см2)
тормозит повышение уровня КС в фазе максимума его циркадного ритма,
а при облучении с более высокой интенсивностью (более 25 мВт/см2)
стимулирует секрецию КС на всех этапах циркадной периодики. Это
несколько парадоксальный результат, ибо стимуляция системы ГГА
является защитной реакцией организма. Возможно, это связано с тем,
39
Таблица 2.3. Гормональные изменения у животных при воздействии
электромагнитного излучения
1родолженнетабп. 2.3
f, ГГц
2,45
40
1 ср>
мВт/см
Условия
облучения
Результат
Условия облу-
Результат
Автор
0,5; 2,5
2,45
2,45
2,45
2,45
2,86
1,25
2.45
2,45
2,45
2,45
2,45
1
1
1,10
0,1
8
5-25
10
15
(импульсное)
10
50
15
20
20
20^40
8 ч в сутки
120 сут
4 ч
однократно
До 8 нед
30 мнн
8 ч в суткн,
до 21 раза
6 ч в суткн,
6 сут в неделю
в течение 6 нед
30 мин и
более
60 мнн
30 и 60 мин
60 ч
непрерывно
8 ч
непрерывно
4 или 8 ч
непрерывно
60 120 мин
Крысы
50
60 мин
Усиление адренокортн-
кальной функции
надпочечников
Стимулирование
функции щитовидной
железы
Изменений в функции
щитовидной железы
не найдено
Усиление кортнкотро-
пннреалнзующей
функции гипофиза
Уменьшение
сывороточного тироксина и тн-
реотропного гормона;
степень снижения
связана с ППЭ
Уровень фолнкулостнму-
лнрующего гормона и
гормона роста не
менялся; увеличение лютео-
гормона в гипофизе
Увеличение уровня кор-
тикостерона
Увеличение уровня
гормона роста
Пороговая интенсивность
торможения гормона
роста
Снижение функции
щитовидной железы
Снижение уровня кортн-
костерона в крови
в соответствующей
фазе циркадного рнтма
Снижение функции
щитовидной железы
Снижение секреции гормо-'
на роста как при
холоде, так и при действии
гнетамина; увеличение
кортнкостерона -
корреляция с увеличением
ректальной
температуры
Пороговая интенсивность
и время воздействия
по реакции
кортнкостерона в крови;
реакция «авнеит от секреции
АКТ Г
Автор ■
Ю. Д. Думан-1
скнй 1
н др., 1974 1
Лу и др., 1
1977 1
Майлорн, 1
Майкелсон, 1
1972 1
А. А. Новнц-1
кнй н др., 1
1977 1
Веттер, 1975Я
Траверс, Вет-|
тер, 1977 1
Мнколайчнк,!
1977 1
Лотц, 1979 1
Лотц, 1977 1
■Та
I5
Ш (им-
Вп>сное)
мВт/см
70
40
50-60
1; 10
20
28
36
чеиия
60 мни
120 мнн
4 ч в день,
в течение
20 дней
60 мнн
8ч
8ч
8ч
Подавление функции
щитовидной железы
у ннтактных
Усиление функции железы
только после
угнетения трниодтнронином
Кролики
Снижение уровня 17-гид-
роокенкортнкостерон-
дов в моче
Собаки
Повышение содержания
глюкокортнкоидов
в крови
Обезьяны
Ректальная температура
повышалась
соответственно на 0,6; 0,6 и
1,5 "С. Наблюдалось
небольшое
непродолжительное снижение
(недостоверное)
снижение содержания
тироксина; уровни
кортизона и ростового
гормонов не
менялись
Лун др., 1980
Ленко и др.,
1966
В. А. Сынга-
евская н др.,
1973
Лотц, 1979
Паркер. 19791
^Лу и др., 19771
Лотц н др.,
1977. 1978
Лун др.. 198С
. воздействие ЭМ-излучения с малой ППЭ было многократным.
Д. Думанский и М. Г. Шандала (1974) на крысах, а В. А. Сынгаев-
|ая и др. (1973) на собаках наблюдали усиление кортикостероиднои
нкции, но при облучении с еще более низкими ППЭ ЭМ-поля (менее
лВт/см2), в то время как Ленко и др. (цит. [121]) при хроническом
|здействии с большой интенсивностью (50-60 мВт/см2) наблюдали
кение этой функции. На более раннем этапе исследователи чаще при-
1дили к выводу об увеличении в крови гормонов коры надпочечников
Ъдренокортикотропного гормона (АКТГ). • . - -
I В своих исследованиях по оценке гормональных функций коры над-
|чечников на собаках авторы пытались решить следующие вопросы:
|ществует ли "порог" этой реакции; имеется ли количественная
зависеть эффекта от уровня ППЭ и дозы; возможна ли адаптация этой
|рмональной функции к многократному воздействию, и если она
наедается, то насколько стабильна, устойчива. Эти исследования по
1иему предложению проведены М. А. КоробЦовой и Б. В. Маленюком
Беспородных собак-самцов массой 9-11 кг (возраст 1,5—'2 года, длина живот-
о 40-50 см) подвергали ЭМ-обпучению с ППЭ, равной 2 (0,9-2), 80 (50-80)
300 (250-300) мВт/см однократно н 10-кратно (табл. 2.4). Каждой подопытной
41
Таблица 2.4. Условия проведения экспериментов (/ = 10 ГГц;
вторичная модуляция импульсная 2 кГц; 7=5 мкс)
2
/Ср, мВт/см
2(0,9)*2
80(50)
300(250)
2(0,9)
(по центру)
2(0,9)+300(250)
80(50)+300 (250) *3
Контроль
Длительность
облучения,
мин*
60
30
10
60
60+10
30 + 10
—
Число
облучений
1
1
1
10
10 + 1
10+1
—
Число
собак
4
4
4
6
8
4
21
*1 Половину времени животных облучали с одной стороны туловища, а втор
половину - с другой.
*2 В скобках - соответственно для головы и копчика.
*3 Второе облучение проводили на следующие сутки.
группе животных соответствовала своя контрольная группа по три собаки. Ж
ных облучали в безэховой камере (300x179x200 см); степень затухания р
поглощающего материала 25 дБ. Частота основного излучения 10 ГГц, имп"
ное 2000 Гц; Г =5 мкс; Е - поляризация. Интенсивность шума от установ"
превышала 50 дБ, что, по данным К. М. Юганова и В. С. Кузнецова (1968), не в
вает физиологических реакций. Всех контрольных животных подвергали лож
облучению. Функцию коры надпочечников оценивали по содержанию 17-окс
тикостероидов в плазме, суммарного количества свободных и связанных 17, 2
окси-20-кетокортикостероидов в моче, содержанию нейтральных 17-кетостеро
в моче, содержанию натрия и калия в плазме крови.
При однократном воздействии ЭМ-поля с ППЭ 300 мВт/см2 наблюдали си
двигательное возбуждение. Однако слабее оно было при 80 мВт/см . Совсе
сутствовала реакция на 2 мВт/см . Воздействие с интенсивностью, ра
300 мВт/см , в течение 10 мин вызывало выраженную стимуляцию коры надп
ников: довольно стойкое увеличение уровня 17-оксикортикостероидов в те
2 нед после воздействия, уменьшение концентрации натрия и калия (рис.
При ППЭ, равной 2 и 80 мВт/см , также наблюдалось повышение содержания гл
кортикоидов, 17-кетостероидов и натрия, однако только в течение лишь 1 сут
воздействия. В отличие от ППЭ. равной 2 мВт/см . интенсивность ЭМ-излуч
составляющая 80 мВт/см . не вызывала флуктуацию изучаемых показателей. Б
того, наблюдалось усиление корреляции между содержанием глюкокортикои-
17-кетостероидов (+0,86), а при 2 мВт/см коэффициент корреляции сое"
всего +0,24. Уровень калия в крови при 2 и 80 мВт/см ие менялся.
При 10-кратном облучении собак с ППЭ 2 и 80 мВт/см наиболее выражс
изменения наблюдали в содержании 17-оксикортикостероидов в плазме, а сод
ние свободных и связанных 17-оксикортикостероидов в моче - лишь
80 мВт/см . Это повышение длилось около 2 мес. Содержание натрия было на
ней границе контрольных значений практически в течение 3 мес наблю
(рис. 2.5). Необычное повышение содержания глюкокортикоидов на 30-60-е
наблюдали при облучении собак с интенсивностью 2 мВт/см2. Возможно, это
ние обусловлено необычной сезонной реакцией облученных собак. Лу Ше~
и др. [121] также склонны считать, что изменения в содержании адренок
кальных гормонов после облучения менее значительны, чем их суточные
бания.
Интересно отметить общую реакцию животных в период многократного
чения.
42
20нМ ПЬ 7(0 15 22 30
Время наблюдения, сут
i i ki i i—
У 23 710 15 гс ои т
Время наблюдений, сут
*5
12
з' 7Ю is гг зо *5
Время наблюдения, сут
Шч ( 2 3 7 Ю 15 22 30
Время наблюдения, сут
45
20иЗя 1 2 3 7 10 15 22 30
Время наблюдения, сут
Рис. 2.4. Изменение содержания 17-окси-
кортикостероидов в крови (а) и моче
(б), уровня 17-кетостероидов в моче
(в), натрия (г) и калия (д) в крови
после однократного ЭМ-облучения
(10 ГГц) (указано стрелкой):
1-3 - ППЭ, равная 2, 80 и
300 мВт/см2; 4 - достоверное значение
при р<0,05; заштрихованная зона -
биологический контроль
2
В течение первых шести сеансов облучения собак с ППЭ 80 мВт/см М. А. Ко-
робцова и Б. В. Маленюк наблюдали двигательное возбуждение, попытку вырваться
из станка, мочеиспускание, чего не было у животных при ложном облучении.
Последующие четыре сеанса облучения собаки переносили довольно спокойно. Однако
некоторая нервозность животных сохранялась в течение почти 2 мес. В период
облучения масса собак уменьшалась на 1,5 кг, затем она довольно быстро
восстанавливалась.
Воздействие ЭМ-излучения с критической ППЭ, равной 300 мВт/см , на фоне
10-кратного облучения интенсивностью 2 или 80 мВт/см вызывало менее
выраженные сдвиги в глюкокортикоидной и минералокортикоидной функциях коры
надпочечников, чем при однократном воздействии с ППЭ, равной 300 мВт/см"
43
15 It 30 *5 60 75 90
наблюдения,сут
123 7 15 ZZ 30 *5 ВО 75 90
Время наблюдения, сут
время
15 22 30 *5 'ВО 75 90
наблюдений, сут
Рис. 2.5. Изменения уровня 17-окси-
кортикостероидов, кетостероидов
калия и натрия при 10-кратиом ЭМ-об-
лучении (10 ГГц). Обозначения те
же, что и на рис. 2.4
(рис. 2.6). Например, уменьшение содержания натрия и калия в крови наблю
прежде всего при более высоких значениях ППЭ и времени воздействия ЭМ-по
В табл. 2.5 приведена общая характеристика гормональной активности коры н
почечников в зависимости от дозы ЭМ-облучения. Средние значения экспернм
тальных величин (кроме эозинофилов) рассчитаны за период наблюдения с 1
Таблица 2.5. Общая характеристика гормональной активности коры надпочеч
/Ср, мВт/см2 Время t,
мии
,. , „ 17-оксикортикостеро*
Число об- Суммарная , _ -—
лучений доза, Дж/см
(") (Дж/г) *>
Кровь,мг% Моча, мг/с
2
80
300
2
80
2 + 300
80+300
0
60
30
10
60
30
60+10
30+10
0
1
1
1
10
10
10+1
10+х
0
7,2(0,3)
144(5,8)
180(7,2)
72(3,0)
1440(57,6)
252(10,1)
1520(64.8)
0
3,4
2,8
4,6
2,6
4,7
3,5
4,1
1,8-
3,1*4
5,1
4.6
7,5
4,6
10,7
7,4
7,4
3,7-5,3
*1/«(Лл), где/> =0,04/.
*2 Первые сутки после облучения.
*3 На 60-е сутки наблюдения.
*4 Доверительные границы (р =0,05) контроля при трехмесячном наблюдении (
44
ЗнШ1
Время
15 а 30 « 60 15 90
наблюдения, сцт
7?3'7 15 11 30 V5'60 75 90
время наблюдения, сут
123'1 15 22 30a *5 SO 75 90
время наблюдения, сцт
Зч'113'l 15 22 30 45'ВО 15 90
Время наблюдения, сут
Зч'Щ'1 15 ИЗО MS60 15
время наблюдения, сит
Рис. 2.6. Изменения содержания 17-окси-
кортикостероидов, кетостероидов и
электролитов при ЭМ-облученни (10 ГГц)
300 мВт/см (указано волнистой
стрелкой) на фоне 10-кратного облучения
(прямые стрелки):
1 и 2 - ППЭ, равное 2 и 80 мВт/см2
соответственно. Остальные обозначения те
же, что и на рис. 2.4
ков в зависимости от дозы ЭМ-нзлучения (10 ГГц)
17-кетостерои-
ДЫ, МГ/с уТ
4,6
3,8
4,1
4,3
3,5
4,7
3,7
2,9-3,8
Na, м-экв/л
145
134
120
137
145
141
ПО*»
130-142
К, м-экв/л
3,0
3,0
2,5
3,1
3,1
3,0
2,0*з
2,7-3,5
Эозинофи-
лы,*2 %
'.
1,7
1,3
0,5
2,8
1,3
2,0
1,7
1,7-
-4,3
Коэффициент
корреляции
17-ОКС-
17-КС
+ 0,32
+ 0,68
+ 0,68
+ 0,45
-0,33
+ 0,48
+ 0,38
+ 0,66
17-ОКС-
-Na
+ 0,40
+ 0,66
-0,19
+ 0,89
+ 0,40
+ 0,89
+ 0,35
+0,71
шее количество анализов по каждому показателю 117).
45
по 30-е сутки. В качестве критерия различия принято превышение (снижение) Я
доверительным интервалом контроля содержания 17-оксикортикостероидов в щ
ви равным или более 1 мкг%; кортикостероидов и 17-кетостероидов в моче - щ
ным или более 1 мг/сут; натрия, калия и эозинофилов в крови - равным или мЯ
ше соответственно 10, 1 мк-экв/л и 1%. Коэффициент корреляции 17-окснкортцЯ
стероидов и 17-кетостероидов у контрольных животных положительный, и кола
иия от опыта к опыту в пределах (+0,5)"- (+0,7), а коэффициент корреляИ
17-OKC-Na - в пределах (+0,6) - (+0,9). Лишь в одном случае коэффициент сой
вил +0,25. В качестве значимого изменения коэффициента корреляции гтринимЯ
его достоверное уменьшение или его извращение. ■
Анализируя данные табл. 2.5, можно прийти к следующим заклюй
ниям. 1
При многократном облучении в суммарной поглощенной дозе 50 Пщ
и ППЭ меньше 80 мВт/см2 (УПМ =3,2 мВт/г) нарушений гормональи
функций коры надпочечников не происходит. Интенсивность ЭМИ,
вызывающая стимуляции ГГА, у крыс составляет примерно 25 мВт/а
(УПМ примерно 4 мВт/г) [121]; с учетом видовых различий значен
ППЭ у собак и крыс одного порядка.
Изменения уровня гормонов наступают при экспозиционной дозе i
лее 180 Дж/см2 (поглощенная доза примерно 7 Дж/г) и интенсивное
много больше 80 мВт/см2; наибольшие сдвиги наблюдаются при ГЦ
равной 300 мВт/см2 (УПМ = 12 Вт/кг).
Менее всего изменяются уровень 17-кетостероидов; электролитн
баланс меняется только при высокой интенсивности ЭМИ, рави
300 мВт/см2. Предварительное многократное облучение снимает мине
локортикоидную реакцию коры надпочечников в ответ на силы*
критическое воздействие СВЧ-поля. [При многократном воздейств
ППЭ более 80 мВт/см2, очевидно, наблюдается эффект кумуляц
(рис. 2.7)].
Нельзя не обратить внимание на то, что при слабых воздействиях ур
вень 17-оксикортикостероидов и 17-кетостероидов все-таки оказал1
повышенным (на уровне верхней границы доверительного интервала
При слабых воздействиях обнаруживаются очень сильные колебак
гормональной активности, что свидетельствует, очевидно, о повыше
ной реактивности к факторам внешней среды ГГА системы. При бол
интенсивных ЭМП затрагивается минералокортикоидная функция кор
надпочечников, если судить о ней по уменьшению содержания натрия
калия в крови. По нашему мнению, едва ли можно говорить, что п
многократном ЭМ-воздействии наступает истощение гормоналыи
активности. Обнаруживаемая адаптация к СВЧ-фактору даже при больш<
ППЭ может рассматриваться с точки зрения тепловой тренировки. Т
что основным пусковым патогенетическим механизмом является тепл
вой эффект, вызываемый ЭМ-излучением, хорошо продемонстрирова!
в работе [121]. Выявлена четкая положительная корреляция меж?
ППЭ, ректальной температурой и содержанием кортикостерона. Во вс«
комбинациях изученных параметров коэффициенты корреляции сост
вили более+0,8.
Нарушение гормонального равновесия при СВЧ-воздействии мож<
создать неблагоприятный фон для различных стресс-факторов профо
46
°\ i i i ' 1 i i i i i i i i i i ' '1
20 60 120 Шмии I 2 S 4 5 6 7 в 0 10 II сут
Время наблюдения
с. 2.7. Изменения уровня 17-оксикортикостероидов в плазме крови в период
М-облучения (10 ГГц). Обозначения те же, что и на рис. 2.4
иональной деятельности. Более того, ЭМ-фактору присуще, очевидно,
ермиссивное действие.
Для понимания возможных изменений со стороны диэнцефальной
бласти при ЭМ-облучении важное место должны занимать исследования
ункции тиреоидного контроля. Гипоталамо-гипофизарно-тиреоидная
ГГТ) система находится в реципрокных отношениях с ГГА-системой
довольно активно изменяется при различных стрессовых ситуациях,
собенно при температурных воздействиях.
Воздействие ЭМ-поля с интенсивностью 8 мВт/см2 уже подавляет
ункцию ГГТ-системы (см. табл. 2.3), что проявляется прежде всего
уменьшении уровня тироксина в крови. Это угнетение, по-видимому,
бусловлено уменьшением в крови тиреотропного гормона (ТТГ).
крыс оно наблюдается при /ср > 30 мВт/см2 и времени облучения
0 мин или при 13 мВт/см2 в течение 120 мин [121]. Между значением
ПЭ, уровнем ректальной температуры й уровнем -ТТГ имеется сущест-
енная обратная связь (г = 0,7). Торможение функции системы ГГТ
ри тепловом воздействии ЭМ-поля с точки зрения поддержания гомео-
тазавполне объяснимо.
Несколько необычна в реализации стресса роль соматотропного гор-
она (СТГ). Этот гормон функционально тесно связан с гормонами
°Ры надпочечников и щитовидной железы. Действие СТГ на рост и
ззвитие организма осуществляется лишь в присутствии тиреоидных
°Рмонов. В отличие от ТТГ и АКТГ стрессовая реакция СТГ в какой-то
^е зависит от вида животного: у грызунов она меньше, чем у собак
Приматов, в том числе человека. Увеличение содержания СТГ и АКТГ
кРови на стресс часто возникает у крыс одновременно, тогда как у при-
47
матов этого не наблюдается. В ответ на ЭМИ соматотронная ф«
гипофиза реагирует либо повышением уровня СТГ при малой ППЗИ
его уменьшением при больших интенсивностях излучения. С уш
нием ППЭ уровень в крови понижается. Оценка этой реакции уИ
в диапазоне плотности потока энергии 1-70 мВт/см2 в течение ll
коэффициент корреляции около +0,4, что значительно ниже, чЛ
кортик оидной и тиреоидной функций [121]. щ
Наиболее четкие изменения гормональных функций обнари
у крыс. Довольно выраженные сдвиги получены на собаках. У о9
эти реакции менее существенны, несмотря на увеличение ректаИ
температуры, обусловленное воздействием ЭМ-поля.
Исследование гормональных реакций на животных представляет
рее прежде всего для оценки риска переоблучения человека. В
с этим возникает вопрос экстраполяции полученных эксперимента;
данных на человека. К сожалению, в этой области исследования не i
применимы коэффициенты переноса, основанные на строгих кол
венных параметрах (см. гл. 6). Эндокринные функции очень лаби
обладают триггерными свойствами, возникают даже при ложном'
чении (особенно у крыс) и могут быть "ложно" обнаружены в nej
точно контролируемых опытах. Имеются и специфические, качест»
особенности эндокринных реакций у человека, обусловленные
ностью его эмоционально-психической сферы. Более того, многие
кринные реакции возникают как адаптивные и до определенного пр
не могут считаться патологическими. Имеются сложные межэндокр!
взаимоотношения: повышение одной функции ведет к понижению д]
и нормализации третьей. Нет строгой количественной зависимости э<
та от ППЭ и тем более от дозы Микроволнового облучения. Напра
ность эффектов бывает противоположной от условного нулевого ур
Все эти аргументы приводят нас к заключению, что едва ли эндокрв
сдвиги при воздействии ЭМИ могут быть критерием оценки риска
облучения человека, как это оритают Лу Шеньцзу и др. [ 121 ]. [
Однако состояние эндокринных функций, и особенно тех, кош
наиболее четко выявляются, может служить качественным критя
клинического состояния лиц, подвергшихся аварийному электрЗ
нитному облучению. 1
2.3. СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ КРОВИ. ИММУНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ 1
Существует достаточно обширная литература, которая дает noi
представление об изменениях в системе крови при воздействии ЭК
лучений. Это касается как экспериментальных данных, так и клин
эпидемиологических обследований работающих на производстве.
Легкость клинического обследования системы крови позволил*
брать большой, весьма неоднородный фактический материал, особ»
полученный в 50-60-е годы [4, 86]. Это вполне закономерно, так
новый фактор таил в себе много неизвестного. И исследователи (особ*
гигиенисты) пытались перестраховаться в оценке патологической зц
мости этого фактора. А между тем полученная информация пороЯ
48
ствовапа истинным уровням ЭМ-излучений из-за плохой дози-
тВ рыло весьма сложно получить соотношение доза-эффект. Более
Р и достоверные результаты получены в экспериментах на животных.
и пАология крови и состояние кроветворения. Обзор литературы по
v вопросу читатель может найти в ряде обзоров, в частности в моно-
°Аии В. В. Антипова и др. [4] .В ранних работах, как правило, отмеча-
те или иные изменения в периферической крови и состоянии крове-
„jrfx органов. При значениях ППЭ, равных 10 мВт/см2 и более,
измени были достаточно постоянными и достоверными, в то время как
значении ППЭ менее 1 мВт/см2 изменения в крови обнаруживали не
е исследователи.
При анализе данных более поздних работ (табл. 2.6) обращает на себя
имание тот факт, что при ППЭ менее 10 мВт/см2 и длительном (до
сут) облучении изменений в количестве лейкоцитов, эритроцитов и
моглобина не наблюдалось. Хотя в ряде случаев все-таки обнаружив а-
сь фазность сдвигов количества лейкоцитов и лимфоцитов. Изменения
крови при интенсивности, равной 10 мВт/см2 и более, коррелировали,
к правило, с увеличением ректальной температуры. Имеются довольно
четливые различия в реакции на повышение температуры тела, вызван-
е ЭМИ и обычным теплом. При одной и той же степени повышения
ктальной температуры на 2°С в случае облучения ЭМ-полем количество
воловых клеток в костном мозге и селезенке увеличивалось, эффек-
-ность включения 59Fe в селезенку снижалась. При обычном перегре-
ииэти изменения имеют противоположный характер [133].
Изучение состояния кроветворения и периферической крови явилось
едметом и наших исследований [4. 66].
Таблица 2.6. Изменения в кроветворной системе при действии
ЭМ-излучения {101, 133, 145]
вд
ивот-
эго
ыши
/, ГГц
2,45
0,8
2,45
I, мВт/см
-
30
(22 мВт/г)
43
100
Условия
облучения
30 мнн в
течение 22 сут
2 ч ежедневно,
5 сут в
неделю
35 нед
5мии
Результат
Количество лейкоцитов,
эритроцитов н
гемоглобина, гематокрнт
не менялись
Отсутствие изменений
в количестве
эритроцитов,
лейкоцитов н гематокрита;
продолжительность
жизни. 4 мыши
погибли на 33-34-й
день облучения
ДГ=2°С (нагревание
в камере при 7"=
=43 °С в течение
5мин,ДГ=2°С).
Лейкоцитоз.
Увеличение количества
стволовых клеток
Автор
Смнало-
вич, 1979
Спалдинг
ндр-,
1971
Ратков-
ска,
Вацек,
1975
49
Продолжение табл. 2.6
Вид
животного
Крысы
Кролики
/, ГГц
2,4
2,45
0,425
2,4
2,45
/, м Вт/см
5
5
(1-.
5 мВт/г)
10
(3-
7 мВт/г)
10
7-10
(17 мВт/г-
на голову,
среднее
1,5 мВт/г)
Условия
облучения
1 ч ежедневно
в течение
90 сут
Пре- и пост-
натально,
4 ч
ежесуточно до
40-41 сут
после
рождения
Тот же режим
облучения
2 ч ежедневно
в течение
10-40 сут
2,3 ч
ежесуточно
Результат
Изменений в крови
не было
Количество
лейкоцитов, эритроцитов и
гемоглобина не
менялось
Абсолютная нейтро-
пения и
относительный лимфоцитоз
Д7"=1°С.
Увеличение уровня
гемоглобина, гематокрита
и эритроцитов
Достоверное
уменьшение количества эози-
нофилов в крови
в конце облучения,
повышение уровня
Дж(
Сми
В
1
Смц
в
1
Джо
л
Мак
If
1
миэлоидно-эритроид-
иого коэффициента
в костном моэге и
снижение уровня
альбумии-глобули-
нового
коэффициента в крови через
30 сут после
облучения
В серии экспериментов на 12 тыс. мышах, 240 крысах и 42 собаках мы п
выявить видовые особенности реакций кроветворной системы и перифер
крови иа микроволновое облучение с частотой 2,45 ГГц (1, 10, 20, 40, 1
300 мВт/см ) и временем однократного воздействия, при котором веро
гибели животных была не более чем 0,1%. Обшее число воздействий от 10
Сроки наблюдения от нескольких суток до нескольких лет.
В экспериментах иа мышах линии C57BL было установлено снижение
селезенки, вилочковой железы и общего числа лейкоцитов (рис. 2.8). Ма
изменений этих показателей обычно наблюдался к концу 10-го облучения,
лена некоторая связь между снижением указанных показателей, ППЭ и
СВЧ-воздействнй. Снижение массы кроветворных органов сопровождалось
шением количества клеток в них. Анализ гемограмм показал преимуще
уменьшение числа лимфоцитов.
При 30-кратном воздействии микроволн с такими же значениями ППЭ
рые показатели либо приходят к исходным значениям, либо флуктуируют,
вич [145J и др. при тех же условиях облучения не нашли изменений в ко
лейкоцитов. Возможно, это связано с использованием в наших исследован
шей линии C57BL, а в цитируемых работах - BALB/c.
После 10-кратного микроволнового облучения наблюдение в течение
показало, что масса и число клеток селезенки восстановились к 15-30-м-
50
5- НО
% юо
6 90
1 80
3
«3 110
3
1 т
о 90
\ 80
S 70
^
„ Л
1 1 7
ь
1 * 7
Число
10
i _
го
i
ю го _
Воздействий
Г
Г*
30
1
/г
30
1 i 7 10 20
Число Воздействий
Рис. 2.8. Изменения массы селезенки {а) и тимуса (б), числа ядросодержащих
клеток селезенки (в) и тимуса (г) при микроволновом облучении мышей:
1-3 _ ППЭ. равная 10, 40 и 100 мВт/см2 соответственно
вилочковой железы - к 17-м суткам: Длительное время сохранялась лейкопе-
ия, в основном за счет лимфоцитов и молодых форм нейтрофилов.
При 30-кратном микроволновом облучении лейкопения продолжала оставаться
овольно долго, однако эти изменения достоверны только при 100 мВт/см . При
0-кратиом облучении (10 мВт/см в течение 40 мин ежедневно) количество кле-
ок костного мозга и масса селезенки увеличились, а тимуса - снижались. Наблю-
алась длительная и стойкая лейкопения (рис. 2.9). Анализ гемограмм показывает
меиьшеиие абсолютного количества лимфоцитов, основным источником образо-
ания которых у мышей является вилочковая железа.
Мышам линии C57BL свойствен лимфоидный тип кроветворения. Все экспери-
еиты показали высокую чувствительность лимфоидной ткани тимуса к микро-
олновому облучению. В опытах на крысах и мышах было проверено значение
ПЭ, равное 300 мВт/см2 (2 мин облучения) и 100 мВт/см2 (4 мии облучения).
о нашим расчетам это соответствует ЛД0 v Облучение проводили 90 раз в тече-
ие полугода. После 30-го воздействия на-
людали лейкоцитоз с последующей лейко-
еиией и увеличение содержания гемогло-
ина (рис. 2.10). В последующем наступала
аптация, которая сохранялась в течение
ода наблюдения.
нс- 2.9. Масса селезенки (а), тимуса (б),
оличество клеток костного мозга (в) и
ейкоцитов (г) после 90-кратного СВЧ-воз-
ВДствия (Ю мВт/см2). Заштрихованная
"а - контроль
!Ь
WAV/WAV/V/V/V/V/Wl
Ы-Ч i-
г)
'5 10 20 30
Время наблюдения, сут
51
SO 90
облучений в течение 6 мес
Рис. 2.10. Изменения количества лейкоцитов (7), эритроцитов (2) и гем
бина (J) у крыс при 90-кратном облучении 300 мВт/см . Заштрнхов
зона - контроль (среднее ± стандартная ошибка по 231 животному)
В исследованиях на собаках при 90-кратном облучении в течение
(300 мВт/см , 3 мин, ЛД0 j) с частотой 2,45 ГГц, при однократном обл~
(300 мВт/см2. 10 мин) и 1 Обратном (80 мВт/см2, 30 мин) с частотой 10 ГГц
чали кратковременное снижение уровня гемоглобина, лимфоцитов и эознн
и увеличение количества нейтрофилов. Наши исследования согласуются с д
Майкслсона и сотр. [45, 126, 156). Изменения в крови приходят к норме
происходит адаптация) после 10-20-кратного облучения (это отмечает и
сон с сотр., 1965).
Анализ собственных и литературных данных по крови только
10-суточный период выраженных реакций при интенсивности изл
1-300 мВт/см2 показал, что во всех случаях (кроме 1 мВт/см2) ре
ная температура повышалась на 1—2°С.
При фракционированном облучении собак в течение 6 мес в цито
ме костного мозга не отмечены пролиферативные изменения. Дл~
ные наблюдения за животными после прекращения СВЧ-облуче
выявили каких-либо существенных изменений.
При видовом сравнении совершенно отчетливо выявлены наиб
гематологические изменения у мышей. Этому имеется по крайней
два объяснения: частота 2,45 ГГц для мышей - резонансная, бо
чем у собак, часть энергии достигает кроветворных органов (т
и селезенки). Наиболее постоянный эффект - лимфопения. С ув
нием массы тела глубина залегания костного мозга увеличивает
достигает у человека в среднем 5 см [117].
Иммунологические реакции. В последние годы значительно в
интерес к изучению иммунной системы при воздействии ЭМ-излуч
Может быть, эти исследования включены в этот раздел несколько
52
несмотря на очевидную связь иммунных реакций с лимфоци-
.jeHH°' темой. Изучение этои системы при воздействии ЭМ-полей
аРноИ _т интересные возможности для терапии инфекционных забо-
TlCPbiBa6i
ТВ
ТКР1
евании
вании-
Пооанализировав некоторые данные последних лет (табл. 2.7), можно
пелать следующие обобщения.
Иммунологические реакции проявляются при ППЭ, равной 0,5 мВт/см
ше (уПМ 0,4 мВт/г и более), однако наиболее четкие и постоянные
менения связаны с температурной реакцией [118].
Качественные особенности иммунологических реакций (например,
асселение лимфоцитов) во многом напоминают ответ на стероидные
•ормоны [118,121].
Продолжающееся воздействие ЭМ-излучения приводит к физиологи-
еской адаптации или ослаблению иммунологических реакций.
Важно также и то, что эффекты, наблюдаемые in vivo, невозможно
овторить при облучении лимфоцитов (в культуре) in vitro [145].
Таблица 2.7. Иммунологические реакции у животных при воздейстннн
ЭМ-излученин [31,86,101, 118, 125,145, 158]
Вид
жявот-
«ого
Мыши
Мыши
(СВА/Л
Мыши
/, ГГц
2,95 (им
пульс -
ное)
3,1
пульсное)
2,45
2,6
2,45
2
/, м Вт/см
0,5
2
20
- (14 мВт/г)
25
5-35
(4-25
мВт/г)
Условия
облучения
6 ч ежесуточно
в течение
6 12 нед
145 ч
непрерывно
30 мин
(однократно и
многократно) в
течение 3, 6, 9
и 12 сут
ДоДГ = 2^-
3°С
15 и 30 мин
ежесуточно
в течение
22 сут
Результат
Увеличение содержания
антител и титра
сывороточных антител при
иммунизации
эритроцитами барана
Увеличение количества
лимфобластических
клеток в селезенке
и лимфоидной ткани
Увеличение комплемент-
рецептора (CRL*) и
положительного
иммуноглобулина (lg*)
Автор
Черски,
1975
Миро
и др.,
1974
Виктор-
Джерд-
жак,
1977
в селезенке; поликло-
иальная активация
В-лимфоцитов
Увеличение количества
селезеночных Т- и
В-лимфоцитов и их
миграции в костный
мозг и легкие
Не обнаружено
изменения, которые нашел
Виктор- Джерджак
[158]. Этообъясня-
Либарди,
1979
Смиало-
вич,
1979
Мыши
2,4
40
30 мин
ется использованием
другой линии мышей
Увеличение миграции
стволовых клеток
В. М. Зяб-
пицкий
и др.,
1980
53
Продолжение табл. 2.7
Вид
животного
Крысы
/.ГГц
2,45
/, мВт/см2
5 (1-
5 мВт/г)
Условия
облучения
4 ч
ежесуточно в
течение 40 сут
после
рождения
Результат
У 40-дневных крыс
повышалась реакция
лимфоцитов на
стимуляцию in vitro T- и
В-митогенов. Эти ое-
... _^
Авт^
,
Смиал!
вич,
197!
0.425
То;
10 (3-
7 мВт/г)
2,375 0,001- Змее
0,005
0,01-0,5 1 мес
И. В
гра
ид"
1981
Кролики 3,0
2,95
2.45
7-10
(17 мВт/г
на голову,
в среднем
1 мВт/г)
6 ч
ежесуточно в
течение 6 нед
2 ч
ежесуточно, 6 сут
в неделю
в течение
6 мес
23 ч
ежесуточно, 18 cvt
зультаты однозначно
воспроизводить не
удавалось
Отсутствие изменений Г.
бласт-трансформации
Подавление активности
большинства иммуно-
компетентных клеток;
лри 10мкВт/см2
изменения адаптивные
Облученные и заражен- Шмиге
ные st. aureus болели и др
более тяжело 1975
in vitro увеличивается Черски
спонтанная лимфо- и Др.
бластозная транс- 1974
формация
лимфоцитов облученных
животных
Подавление стимуляции Макрн
митогенами лимфо- и др
цитов селезенки 1980
Таблица 2.8. Общая характеристика состояния основных показателей сверты"
/, мВт/см
2
2
80
300
2
300
80
80
300
0
Время
облучения,
мин
60
60
30
10
60
10
30
30
10
0
Число
облучений
1
10
1
1
!°1
10/
101
1 }
0
Д Дж/г
0,3
3.0
5,8
7.2
10,2
58,0
65.2
0
Максимальная
актив-
ность
свертывания, %
65
84
76
65
68
73
70
87-
•
69
Продолжительность
свертывания,
233
238
234
316
266
302
294
256-
с
205
Время р«
кальциф(
кации, с
56
75
86
96
97
75
88
64-54
54
оЛОГические ответы на СВЧ-воздействие в своей основе напоми-
^М еакции на тепловой фактор, хотя и обладают рядом специфиче-
Т особенностей, связанных со скоростью накопления тепла в
органе и его распределением.
Зс* и учесть возможные видовые особенности иммунологических реак-
- ловека в ответ на СВЧ-излучение, а также то, что иммунная система
и _т большой надежностью и гибкостью, тогда едва ли имеющиеся
раТуре сведения могут серьезно настораживать нас с гигиенической
ики зрения. Между тем имеется другой интересный аспект - медицин-
° й например вопросы гипертермии и повышения сопротивляемости
Кинфекционным заболеваниям (интересно создание электромагнитной
н'ы) t проблема гипертермии и рака. "Дайте мне власть вызывать лихо-
LKy и я исцелю все болезни" (Гиппократ). Электромагнитная
гиперемия заслуживает пристального внимания исследователей.
Свертывающая и антисвертывающая евстемы крови. Имеется очень мало све-
ений посвященных свертывающей системе крови. Отмечают, например, уменьше-
ие свертывания крови и тромбопению (Н. В. Тягин, 1957; Ричардсон, 1959). Между
ем известно, что состояние стресса ие сопровождается тромбозом. При активации
вертывающей системы рефлекторно включается протнвосвертывающая система,
остояиие этой системы при ЭМ-облучении изучено явно недостаточно, в то время
ак эти исследования могут представлять интерес не только с гигиенической точки
зрения, но и с медицинской. Наш сотрудник Б. В. Маленюк [27, 40| провел большую
серию исследований на собаках по изучению различных фаз свертывания крови.
Эти исследования интересны тем, что оии проводились по той же схеме облучения
и на тех же собаках, которых использовали при изучении гормонов коры
надпочечников (условия облучения см. в табл. 2.4).
Функциональное состояние свертывающей системы крови оценивалось по
общей продолжительности свертывания крови, аутокоагулограмме. определению
протромбинового и тромбинового времени, толерантности плазмы к гепарину и
свободного гепарина, определению уровня фибриногена, времени ретракции
кровяного сгустка и фибриноетабилизирующего фактора, фибринолитической активности
и образованию комплексов фибриноген-гепарин и гепарин-адреналии. Выбранные
тесты позволяли с достаточной степенью точности и полнотой судить о
функциональном состоянии четырех фаз свертывания крови. Аутокоагулограмма позволяла
проследить прлцесс образования тромбопластина и тем самым выявить активацию
или угнетение свертывания, а также установить направленность фибринолиза и
системы крови в зависимости от дозы облучения
Толерантность к
гепарину, с
52
90
115
119
118
90
101
74-59
Свободный
гепарин,с
8
7
7
10
7
5
9
7-4
Протромби-
новое
время, с
12
11
11
10
10
9
12
12-10
Тромбино-
вое вре?
мЯ,
15
18
15
18
20
10
14
17-
с
-10
Фибрина-
за, с
36
43
36
27
20
24
24
46-
-
38
Фибриноген, мг%
60
74
75
68
86
70
66
75-66
Фибри:-
иолити-
ческая
активность, %
3
16
7
21
11
10
14
14-9
55
антикоагулянтной активности (1-я фаза свертывания крови). Определение п
бинового и тромбинового времени, толерантности плазмы к гепарину, уро
бодного гепарина позволило оценить 2-ю фазу. По определению содержания
ногена, времени ретракции кровяного сгустка и уровня фибриностабилизи-
фактора судили о 3-й фазе. Наконец, уровень фибринолитической активи
детельствовал о состоянии 4-й фазы свертывания крови.
Анализируя результаты проведенных исследований (табл. 2.8) под углег
установления количественной зависимости полученных эффектов от дозы
ния, можно сказать, что и в случае свертывающей системы крови они прос
ются, хотя и не столь четко, как по смертности, средней продолжительност
и состоянию кроветворной системы.
Значимыми изменениями считали превышение или уменьшение изучаемы
зателей по сравнению с контролем для активности свертывания крови 20%,
жительности свертывания 50 с, времени рекальцификации 10 с, толерантно
парвну 15 с, свободного гепарина 3 с. протромбмнового времени 7 с, фи
10 мг% и фибринолитической активности 5%. Эти величины соответствуют
крайних значений биологического контроля.
Анализируя данные, приведенные в табл. 2.8, можно отметить следующее.
При облучении в дозе менее 5 Дж/г отмечаются изменения отдельных по
лей свертывающей системы крови, которые не нарушают процесс свер
в целом.
Изменения, приводящие к нарушению процесса свертывания крови, мо
блюдаться при облучении в дозе более 5 Дж/г.
Наибольшие сдвиги отмечаются при облучении с ППЭ, равной 300 мВт/см'
12 Вт/кг), или при многократном облучении с интенсивностью 80 мВт/см
3,2 Вт/кг).
При дозе более 5 Дж/г наиболее чувствительными показателями можно
толерантность плазмы к гепарину, активность фибриностабилизирующего
время общей продолжительности свертывания цельной крови и время ре
фикацни.
Любой стресс, вызывая повышение уровня адреналина в крови, активиру
тывающую систему путем повышения в крови тромбина. Тромбиновая акт
крови приводит в действие противосвертывающую систему с выделением в
в частности, гепарина. Последний вступает в комплексное соединение с ад
ном и фибриногеном, которые являются мощными агентами противосве"
щей системы (Б. А. Кудряшов и др., 197L 1974).
Подобный механизм активации противосвертывающей системы кровн
предположить и при СВЧ-воздействии. Действительно, в крови обнаруж~
комплексные соединения гепарина с адреналином и гепарина с фибрин
(рис. 2.11). Комплексообразование наблюдается в течение определенного в
и после прекращения облучения. Это приводит к удлинению свертывания
в целом и в то же время свидетельствует о защитно-приспособительной
организма.
Проведенные исследования позволили в определенной степени оценить х
функционального состояния свертывающей системы крови, ее адаптивные и
новительные возможности, обнаружить зависимость от мощности дозы и дозы
чения.
Клинико-эпидемиологические исследования. Кроветворная си
наиболее удобна для клинико-эпидемиологических наблюдений. П
му исследователи, особенно советские, на протяжении последних
десятилетий уделяли ей достаточно большое внимание.
Имеется достаточно много данных по состоянию кроветворения у
работающих с источниками ЭМИ. Обследовано большое количеств
дей. Только Барански [86] и В. В. Соколов и др. [60] сообщили
следовании нескольких тысяч человек, обслуживающих различного
56
э D349VUMOM бпиодогов^о аи»ав
Н 5 о
— 3 х
2 , S5
— t- х
н
С *■
лейкощипоз | лимфоцитов
лейкопения
1
Лимфопения
Рис. 2.12. Анализ клинических данных при ЭМ-облучении по более чем 30 ист
кам, которые представлены в альтернативной форме Лейкоцитоз отмечен в 17
лизируемых работах, лейкопения - в 24, лимфоцитоз - в 14 и лимфопения - в
СВЧ-установки. Казалось, что при столь представительном мате
можно было бы получить совершенно бесспорные данные. Однако
далеко не так. При анализе клинических наблюдений прежде всего
сается в глаза разноречивость данных, а порой и противоположность
дений. Часто не указывают ни плотность потока энергии, ни часто
характеристики ЭМ-излучения. В ряде работ отсутствует контроль
случайно некоторые авторы [83] подвергают сомнению существо^
каких-либо эффектов при воздействии микроволнового облуче
условиях производства. И все же данные большого числа работ (в
ном советских авторов) позволяют сделать вывод, что при хронич
воздействии ЭМ-излучение СВЧ-диапазона может вызывать разл
рода изменения в системе крови [107). В общих чертах эти сдвиги
цятся к их неустойчивости (чаще лейкопения, реже - лейкоцитоз,
личение числа лимфоцитов) (рис. 2.12). Иногда наблюдали моно
патологическую зернистость нейтрофилов, ретикулоцитоз и тромбо-
пению. Однако большинство авторов указывают на недостоверный х
тер этих изменений даже при кратковременном воздействии ЭМ-по-
ощущения тепла" (Баррон, Барафф, 1958) и неспецифичность про
ний, свойственных многим неблагоприятным факторам условий т
[37].
Однако нет никаких сомнений, что при интенсивности ЭМИ, н
превышающей 10 мВт/см2, и частоте 2—4 ГГц изменения в раз
системах крови будут также обнаруживаться, как и в зкепериме
ных условиях.
По-видимому, нахождение стойких изменений в крови в уело
реально существующих на сегодняшний день интенсивностям ЭМИ у
фессиональных работников, и особенно у населения, представ
весьма проблематичным.
Несмотря на длительный (более 20 лет) контакт человека с эле
магнитными полями, в литературе не описаны случаи заболевай*
хроническом низкоинтенсивном облучении. Более того, у больиг
ученых не сложилось определенного впечатления о необходимости и
вомочности выделения отдельной нозологической единицы заболев
Изменения в кроветворной системе у лиц, работающих с источи-
ЭМИ, можно оценить по заболеваемости кроветворной системы. В
смысле очень интересны эпидемиологические исследования Сильв
и ее коллег [135, 144]. Их работы посвящены анализу заболевае
58
числе и кроветворной системы) среди операторов и техников
(в том ацИ0ННЫХ СТанций (РЛС), радиотехников и техников по кон-
-здйолок го радиоэлектронного оборудования.
Р0300 J\ 2.9 приведены данные по смертности и гибели от несчастных
Т для двух категорий работающих с источниками ЭМИ: операторы
У426 таНццй РЛС и ассистенты-техники по электронному оборудованию
тов' техники наземного и самолетного электронного оборудова-
*** г 135 144]. Первая категория специалистов вошла в группу облучаю-
при низкой интенсивности ЭМ-излучений (менее 1 мВт/см2),
ая категория специалистов, как показал анализ дозиметрической
уации» косвенных показателей (общего числа рабочих, времени кон-
кта с ЭМИ в течение рабочего дня и т. д.), была причислена к группе,
пвергавшейся облучению с высокой интенсивностью (более 1, иногда
Ю мВт/см2 и более). Средний возраст работающих около 25 лет.
течение 2-3 лет они контактировали с источниками ЭМ-излучений.
пидемиологический анализ включал 24-летний. период после
прекращена работы на РЛС.
Первый вывод, следующий из материалов, представленных в табл. 2.8,
видетельствует, что общее число случаев смерти от болезней не
разлетается в этих двух группах и составляет примерно 0,017%, а гибель от
есчастных случаев - 0,01%. Полученные значения не превышают риск
мерти мужчин (0,05-0,2%) этих возрастов от заболеваний по данным
03 для пяти стран: США, Швеции, Чехословакии, Великобритании,
анции. Что касается риска гибели от несчастных случаев в изученных
руппах техников и операторов РЛС, то он не превышает риска смертель-
ых исходов в результате всех возможных видов воздействия окружаю-
ей человека естественной среды (10"5 чел/год). Риск смертности от
аболеваний крови (лимфосаркома, ретикулоклеточная саркома, бо-
езнь Ходжкина, лимфоидная, миэлоидная и моноцитарная лейкемия
Таблица 2.9. Смертность от несчастных случаев и заболеваний операторов
и техников РЛС и радиоэлектронного оборудования (адаптированные
данные [135])
Категория смертности
Малая
интенсивность*
Высокая
интенсивность**
абс
%
абс
%
ело людей в выборке 20781 100 20109
Щее число случаев смерти 665 0,31 783
«•ль от несчастных случаев 223 0,009 318
ертность от заболеваний: 359 0,017 357
сеп^°бра30ВаНИЯ 94 °'0045 108
Рдечн°-сосудистая система 180 0,0085 175
кп^!Ы,ПИщеварения 27 °-0013 25
нивь (кроветворение) н лимфати- 20 0,001 26
ческая система
100
0,39
0,016
0,017
0.0053
0,0087
0,0012
0,0013
Ч<1 мВт/см2.
>1 мВт/см2 (до 10 мВт/
см2).
59
и другие злокачественные заболевания крови) у специалистов, ра
щих с источниками ЭМИ, не превышал естественной частоты ле"
[(5-И0)10-5 человека в год или (5-Н0) 10" 9 человека в час].
2.4. ПОРАЖЕНИЕ ГЛАЗ. ВОЗНИКНОВЕНИЕ КАТАРАКТЫ
Хорошо экспериментально изученный феномен поражения гл
микроволновом облучении - это катаракта. После критерия
этот феномен, пожалуй, наиболее достоверно выявляется при эл
магнитном облучении.
Эффект катарактогенеза был предметом многочисленных экс
ментальных, клинических и эпидемиологических исследований.
В 1948 г. независимо друг от друга и почти одновременно Дейл
и Ричардсон и др. обнаружили помутнение хрусталика у собак и
ков при облучении ЭМ-полем с частотой 2,45 ГГц. В течение п
них 30 лет этот феномен интенсивно изучали, однако до сих пор и
механизм возникновения катаракты при воздействии ЭМИ и роль п
него как фактора риска в эпидемиологии этого заболевания [24].
Хрусталик имеет ряд анатомических и физиологических осе
стей: недостаточность кровоснабжения, состояние метаболизма и-
тичеЯжой активности эпителия. Волокна хрусталика состоят из по
тических клеток с низким уровнем обмена. Он чувствителен к ио
рующему и ультрафиолетовому излучениям. Известны случаи воз-
вения катаракты при радиационном тепловом воздействии. Однако
факторов риска возникновение катаракты и диабет стоят на пе
месте. Доусон и Шваб [24], рассматривая эпидемиологию этого заС
ния, поставили ЭМ-излучение на пятое место среди других ф
риска: после диабета, солнечной радиации (УФ-излучения), мет
ческих нарушений (галактоземия, гипотиреоз, гиперкалышемия) и
зирующих излучений^ Кстати, на шестом и седьмом местах среди
ных факторов риска этого заболевания стоят соответственно лек
ные средства (лечение большими дозами преднизолона), орга
растворители, входящие в состав красителей, и фенотиазины, а
парентеральное питание новорожденных.
Экспериментальные исследования катарактогенеза. Больший
следований по изучению развития катаракты при ЭМ-облучении
дено на новозеландских кроликах. Воздействие было, как пр
локальным (головы) сфокусированным ЭМ-полем или облуче:
ловы проводили в ближней зоне. Острое ЭМ-облучение приводило
к слезотечению, гиперемии, сужению зрачка и помутнению пе
камеры глаза [93, 95, 155]. Длительность скрытого периода этих с~
мов зависела от ППЭ. Так, при ППЭ, равной 100-300 м
(2,45 ГГц), изменения в хрусталике наблюдали через 24—48
100 мВт/см2 отмечали лишь незначительные изменения на задней
хрусталика. Воздействие более высокой интенсивности (не
100 мВт/см2) приводило к увеличению вакуолизации и отчет
помутнению хрусталика с резкими краями в его задней стенке, к
60
2 13 Возникновение ка-
РИС- J\ у животных (в ос-
Т*Р м У кроликов) в зави-
й°ВЙ°ги от плотности потока
сим0 и времени облучения
3"epL, 70 источников)
(анализ /"
Время облучения, сут
обнаруживали с помощью офтальмоскопа [95]. Процесс начинался с
изменений в эпителии хрусталика и затем шел в глубь органа. Карпентер
[93] особо подчеркивал, что наиболее характерным признаком
катаракты, вызванной воздействием ЭМИ, является наличие субкапсулярных
повреждений. В зависимости от ППЭ и времени облучения температура
внутри глаза поднималась на 4—16°С (критически для глаз считается
повышение температуры на 10°С).
Между ППЭ и временем облучения наблюдается хорошая
корреляция, которая может быть представлена либо гиперболической
зависимостью (Гай, 1975, цит. по [93, 95]), либо экспоненциальной [4] с
нижним порогом, равным 80—100 мВт/см2.
На рис. 2.13 в логарифмическом масштабе представлены
экспериментальные данные из более 70 источников. В большинстве своем (96%)
они получены при частоте 2,45 ГГц и локальном облучении глаз кролика.
Экспериментальные исследования в диапазоне 0,385-107 ГГц показали
частотную зависимость возникновения катаракты [4, 93, 95, 152].
Наибольший эффект наблюдали при частоте 0,8—10 ГГц. Все
экспериментальные исследования, к сожалению, обладают разными методическими
подходами к дозиметрии, что затрудняет анализ данных и их обобщение.
Поэтому интересна работа Биренбаума и др. (1969), (цит. [95]), которые
использовали импульсно-модулированное ЭМИ со специальным
переходным устройством, позволяющим менять частоту от 4 до 6 ГГц. При
постоянной ППЭ между частотой и временем рблучения существует
обратная зависимость. С увеличением частоты повреждения из задней
стенки сумки хрусталика "переходят", смещаются к передней стенке
хрусталика. Это связано с глубиной проникновения ЭМИ. При частоте
5-107 ГГц максимум поглощения ЭМ-энергии приходится на сторону
Роговицы. При миллиметровых волнах (107 ГГц) изменения в хруста-
Ике происходили немедленно, но быстро проходили, в то время как
Ри частоте 35 ГГц они были более стойкими и связанными с поврежде-
ем эпителия. При частоте около 400 кГц повреждения глаз, как пра-
^J0. не обнаруживали.
сив НОГокРатное облучение ЭМИ с пороговой или подпороговой интен-
ностью (не менее 80 мВт/см2) с практической точки зрения более
61
Рис. 2.14. Возникновение катара
кроликов при многократном (13-2
ЭМ-облучении в течение 60 мин
однократном в течение 4-4,5 ч (2)
ным Карпентера [93] и Макафи (ЗУ,
полученным на обезьянах при 40-к~
облучении
0 40 80 НО 160 200
Плотность потока энергии, мВт/см^
реальная ситуация. Но в этом случае необходимо учитывать кум
ные эффекты. Поскольку в хрусталике элиминация тепла дол;:
слабее, чем в других органах, такая постановка вопроса вполне
мерна.
Остановимся на последних работах Карпентера [93], Ферри и
[103], которые были выполнены по многократному СВЧ-обл
кроликов, и исследование Макафи и др. [83], выполненные на
нах. На рис. 2.14 графически изображены данные Карпентера.
шенно очевидно, что при ППЭ более 100 мВт/см2 возможна куму
эффектов. Карпентер считает пороговым значением однократног
действия в течение 4-5 ч интенсивность 180 мВт/см2, что соответ
экспозиционной дозе 3,24 кДж/см2. В более ранних исследован
дает величину периода восстановления пораженного хрусталик
остром (4 сут) и хроническом (8 сут) облучении. Конечно, при
виде облучения не следует говорить об абсолютном эффекте к
ции, как это имеет место при воздействии ионизирующего из
Однако при небольшом интервале между облучениями, равном,
мер, 1 сут, этот эффекту может наблюдаться. Если подсчитать "не
мую" компоненту поражения (см. рис. 2.14), то она составит пр
тельно 5%.
Ферри и Хаган [103] приводят данные о длительном, в тече~
17 нед (5 сут в неделю), облучении глаз кроликов по 8 ч в сутки с
равной 10±3 мВт/см2. В течение 6 мес наблюдения они не обнар
сколько-нибудь существенных изменений в хрусталике. Всего жив
подвергали облучению в течение 680 ч в суммарной дозе по
24 кДж/см2. Приняв в качестве необратимой компоненты 5%, п
остаточную дозу, равную 1,2 Дж/см2, что почти в 3 раза ниже пор
дозы однократного воздействия (3,24 кДж/см2).
Гораздо сложнее интерпретировать с этих позиций весьма обет
ные данные Макафи с соавт. [83], полученные в зкеперимеь
12 обезьянах (M.mulatta). Голову животных подвергали импуль
ЭМ-облучению (9,31 ГГц, вторичная модуляция 1050 Гц, средняя
150 мВт/см2) 30-40 раз в суммарной дозе 128-179 кДж/см2 (в
случаях 80 кДж/см2). В течение года наблюдения не было обна_
катарактоподобных изменений ни у одной из облученных обезьян,
можно, это обусловлено двумя обстоятельствами: более высокой
62
(Я 3 ГГц) и импульсностью воздействия. Хотя последний параметр,
Т°ЙМнению Американского национального института стандартов, более
П° мм для развития катаракты, чем непрерывное облучение,
^видимым макроструктурным изменениям в хрусталике глаза пред-
уют цди возникают одновременно более тонкие биохимические и
^ дологические изменения. Из биологических показателей снижение
м°"ржания аскорбиновой кислоты в хрусталике оказалось наиболее
С яствительным [157]. Изменения носили линейный характер и дости-
ЧУ примерно 5№ного уменьшения при ППЭ, равной 200 мВт/см2.
Тепловое нагревание водянистой влаги in vivo и in vitro приводило,
аоборот, к повышению содержания аскорбиновой кислоты. Было вы-
пвинуто предположение, что катарактообразование при ЭМ-облучении
представляет собой вторичную реакцию, а первичный эффект возникает
ие в хрусталике. Наиболее ранними эффектами катарактогенеза следует,
по-видимому, считать торможение процесса синтеза ДНК и митоза. Они
наблюдали через 6-24 ч после облучения. Через 2 сут эти изменения
исчезают, что может быть истолковано как явление репарации.
Гистологический анализ с помощью электронной микроскопии
выявил заметную деформацию клеток в области, расположенной в
непосредственной близости от сумки хрусталика. Эти клетки после облучения
ЭМ-полем увеличиваются и вакуолизируются, разрушаются мембраны,
многие клетки содержат гранулированную цитоплазму [4, 95, 155].
Электронно-микроскопические изменения предшествуют
микроструктурным нарушениям, которые выявляются с помощью щелевой лампы.
Большинство исследователей придерживается тепловой этиологии
повреждения хрусталика при воздействии ЭМИ. В случае острого
однократного облучения кроликов в поле ближней зоны наблюдается
заметный температурный порог помутнения хрусталика, приблизительно
равный 41 °С. Эффект зависит от времени воздействия. Многократное
облучение при ППЭ, не вызывающей подъема температуры, при достаточной
Длительности и числе облучений все же приводит к помутнению
хрусталика, что свидетельствует о кумуляции поражения [95]. Сравнение
разных типов нагрева показывает, что ЭМ-излучение создает в хрусталике
млекопитающих уникальное по своим свойствам тепловое воздействие,
связанное как с глубиной проникновения, так и с рефракцией волн [127].
Чтобы снять неспецифический тепловой эффект, использовали общую
и локальную гипотермию. Так, при нормальной температуре глаза при
воздействии ЭМИ катаракта образовывалась, а при гипотермиии она не
^BHBajIacb' Таким образом, образование катаракты связано с тепловым
эффектом ЭМ-излучения. Между тем локальный нагрев области
хрусталика неэлектромагнитной природы до температуры 42°С в течение 30 мин
более не приводил к его помутнению. Результаты этих экспериментов
оказывают, что катарактообразование под действием микроволн не
ляется сугубо тепловым эффектом, а зависит от других факторов,
торые, по-видимому, связаны с характером поглощения ЭМИ в глазу
екопитающих [95]. Безусловно, это справедливо до некоторой степе-
> ибо при инфракрасном нагреве тепловая энергия распространяется
поверхности хрусталика в его глубину. При микроволновом облуче-
63
нии нагревание происходит либо в середине хрусталика, либо в з
стенке его (в зависимости от длины волны) и, поток тепловой э:
идет из глубины на поверхность. Поскольку теплоотдача в хруст
затруднена вследствие плохого кровоснабжения, возможны пока
экстремальные микронагревы.
Следует сказать и о других эффектах воздействия ЭМИ, в частнс
сетчатку глаза. Изучались [132] состояние дна глаза и гематорет
ный барьер. Методом электронной микроскопии удалось выявить д-
ративные изменения в нейронах сетчатки, в области синапсов при
кратном (100 сут) облучении (3,1 ГГц) глаз кролика с ППЭ 55 м
в течение 1 ч. Более того, однократное облучение в течение 1-1,5 ч
же ППЭ приводило к увеличению внутриглазного давления без
ний проницаемости гематоретинального барьера.
Экстраполяции результатов экспериментов с животных на че~
имеет особое значение, поскольку отвечает на вопрос, может ли в
пе возникнуть катаракта у человека.
Эту задачу можно рассмотреть в двух аспектах: экстраполя
качественным характеристикам, связанным с морфологическими,
логическими и биохимическими различиями в строении глаза чел
и животных; определение коэффициентов переноса эксперимент
данных на человека по времени облучения и частоте ЭМ-излучения.
По анатомо-физиологическим характеристикам глаз кролика до;
близок к глазу человека. По-видимому, в основе возникновения
ракты у животного и человека могут лежать те же патофизиолог
и биохимические механизмы. Катаракта возникает как у жив
так и у человека при воздействии другого вида электромагнитной
гии - ионизирующих излучений.
Однако перенос результатов экспериментов по развитию кат
с животных на человека в радиочастотном диапазоне осложняется
чием размеров головы животных и человека и заметными раз
в относительном местоположении глаз в черепе. Так, при возде
ЭМИ с частотой 2,45 ГГц и ППЭ 150-500 мВт/см2 в течение пр
тельно 2 ч и использовании щелевого резонансного излучателя у
ков развивалась катаракта, а у обезьян появились только ожоги
но повреждений хрусталика не наблюдалось [155]. Это, по-в
обусловлено резонансным эффектом. Экспериментально опр
распределение ЭМ-нагрева глаза человека практически невоз
поэтому для оценки необходимо моделирование геометрическ-
бенностей и термодинамических свойств глазных структур чел
[152].
Частотная зависимость распределения СВЧ-нагрева глаза к"
связана с резонансными эффектами не только в области глаза, но и
лове. При частоте меньше 1,5 ГГц размеры глаза и орбиты недост
для появления резонансных условий, поэтому в этом диапазоне
эффект ЭМ-излучения будет определяться резонансом всей голо
частотах выше 1,5 ГГц резонансные тепловые пики возможны и в
Поэтому при оценке повреждения глаза ЭМИ у человека необх
учитывать частоту излучения. Более того, необходимо приним
64
ие явление рефракции. Шихтель и др. [127] предложили модель
„ля описания рефракции микроволн (1—35 ГГц), падающих на гла-
л83а ткрытом пространстве. В строгом смысле предложенная модель
" " чтобы длина падающей волны была меньше радиуса кривизны
^ о'верхностей. Показано, что при высоких частотах роль рефракции
г1р**енШ глаз мала; """ ~~ "
^(менее5ГГц)[127].
Жжении глаз мала. Она становится существенной при низких часто-
пя и существуют прямые данные о развитии микроволновой катаракты у че-
а то основным патофизиологическим механизмом все-таки следует признать
я°веК ' й эффект ЭМИ. Существует большая трудность переноса экспериментальных
тепЛ х на человека. По-видимому, зависимость ППЭ от времени облучения, полу-
"""м в эксперименте, можно экстраполировать (с учетом частоты излучения)
4 «еловека. С одинаковой погрешностью может быть принята как гиперболиче-
а так и логарифмическая зависимость.
К Многократное облучение с подпороговой интенсивностью приводит у кроликов
возникновению катаракты, что свидетельствует о кумуляции эффектов.
Очевидно она должна наблюдаться и у человека. Карпентер [93] оценил период
восстановления ПРИ °СТР0М и хроническом облучении подпороговыми дозами порядка 4-
8 сут. В качестве первого приближения для человека можно дать следующие
соотношения ППЭ от времени облучения (экспозиционной дозы).
1. Острое локальное облучение глаз
lg/cp=.2,7-0,41g/, </cp<500)
или
/срг'=60 (Дж/см2), (/ср<500),
где /ср - средняя ППЭ, мВт/см ; г- время облучения, мии; Г '-время облучения, с.
Наибольший эффект может наблюдаться при /=2-г5 ГГц. Диапазон
интенсивности ЭМИ 100-500 мВт/см2 следует признать критическим.
2. Фракционированное многократное ежесуточное локальное облучение глаз
lg/Cp = U-0,41gf, (/<50)
[И
/cpf'=6 (Дж/см2), (/ <50),
где /qj выражено в мВт/см2; t - в мин; t' - в с.
Скорость восстановления от радиационного поражения можно принять равной
10% в сутки. Частотные ограничения при определении порогового значения ППЭ
едва ли целесообразны, поскольку введение коэффициента запаса, равного 10,
поглощает все возможные вариации биологических ответов, связанных с частотой
излучения.
Клинические и эпидемиологические наблюдения.' Клинические
исследования по оценке возникновения катаракты представляют в настоящее
время несколько запутанную проблему. Экспериментальное достоверное
обнаружение катаракты естественно побудило профпатологов искать ее
У человека, работающего с источниками ЭМИ, в частности у операторов
техников, обслуживающих РЛС. Подчас отдельные случаи возникнове-
катаракты у этой категории сообщались без должного критического
^^иза электромагнитной ситуации, возрастных особенностей, дозимет-
SdJ!fKHX и частотных характеристик. Вообще сведения по биологическим
*4>ектам ЭМИ у человека без указания ППЭ, времени облучения и частот-
характеристик (хотя бы в пределах + 0,5 ГГц) практически не имеют
65
научной ценности. Можно сделать небольшое исключение для эпиде(
гических исследований, но и в этом случае необходимо давать (
радиологическую обстановку сравниваемых групп. Нужна увере!
что изучаемая профессиональная категория лиц действительно 1
гается ЭМ-облучению. i
С 1952 г. в печати начали появляться сообщения о случаях воя
вения электромагнитной катаракты у людей. Если в первое деся1
у клиницистов было больше уверенности в лучевой этиологии опи
мых ими катаракт, то в более позднее время появилось больше <
ний, чем уверенности. ]
В табл. 2.10 приведены некоторые сведения по клиническим npj
ниям поражения глаз при ЭМИ, взятые из обзора Клири [95], мо|
фии В. В. Антипова и др. [4], а также обзора Макри [125]. Во все*
численных работах имеются достаточно подробные дозиметри!
характеристики. В приводимых клинических случаях ППЭ дос|
достаточно высоких значений — 90 мВт/см2 и более, что близко щ
ниям ППЭ, вызывающим катаракту в эксперименте у животных. I
Видимо, тепловое воздействие является основным патогенепя
механизмом возникновения электромагнитной катаракты и у чщ
Правда, имеются данные (С. Ф. Белова, 1972; Р. Д. Габович, О. I
ковская, 1977), свидетельствующие о нарушении функции зреню|
личение цветов), сосудистых изменениях дна глаза и даже пому^
хрусталика при воздействии.ЭМИ с ППЭ, примерно равной 0,5-3 мй
При воздействии с малой интенсивностью особый интерес npej
ляют эпидемиологические наблюдения, поскольку корректно про!
ный статистический анализ может дать исчерпывающий ответ на во!
вредны или не вредны для органа зрения реально существующие, j
Таблица 2.10. Некоторые сведения по клиническим проявлениям поражена
глаз при ЭМИ
Характеристики воздействия ЭМИ
Категория пострадавших и клинически
проявления
40-380 мВт/см2 (возможно до
1,16 Вт/см ), 4-5 ГГц,
периодическое облучение в течение года,
возможно, в ближнем поле
Более 10 мВт/см , периодически
достигает 1 Вт/см . Облучение
в течение 4 лет (50 ч в месяц)
Примерно 300 мВт/см , 3 ГГц,
облучение 5 раз в течение месяца
приблизительно по 3 мин
Примерно 1 мВт/см (при открытой
дверке СВЧ-печи до 90 мВт/см2),
2,45 ГГц, облучение в течение
6 лет
Оператор СВЧ-установки (32 года). Рая
в задней стенке сумки хрусталика и ]
двусторонней катаракты, воспаление
судов оболочки левого глаза. Хирур*
ское удаление левого глаза. Измене*
по-видимому, возникли в течение 3-Д
ного периода после сильного ЭМ-обЛ)
Техник РЛС. Развитие катаракты в задм
части сумки хрусталика. Всего обнад
42 случая катаракты, якобы обуслов
ных воздействием ЭМИ
Техник РЛС (22 года). Развитие двусто]
ней катаракты
Женщина 50 лет, работавшая с домашнее
СВЧ-печью. Помутнение хрусталика
66
соответствующими нормативами значения ППЭ ЭМИ. Анализ
С1саеМь их Пр0явлений катаракты (или какого-либо другого поражения
icJi10* зрения) у более чем 4000 профессионалов, работавших на СВЧ-
0ргана ^ ^ интенсивности, не превышающей 10 мВт/см2, дает отри-
УсТ8Й нЫй ответ [95]. Карпентер [93] подчеркивает, что нет достоверных
и21 о микроволновой катаракты у человека. Однако это ни в коей
^аЯН не снимает вопроса о возможности поражения глаз человека при
меР высоких уровнях воздействия ибо экспериментально катаракту
6 ажио получить абсолютно достоверно.
2 5. СТАРЕНИЕ. ТЕРАТОГЕНЕЗ.
ВОСПРОИЗВОДЯЩАЯ СИСТЕМА. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ
Феномены, характеризующие основные жизненные функции организма, как пра-
„ло трудны для экспериментальной проверки, трактовки полученных результатов
В их экстраполяции иа человека. Эффект от воздействующего фактора проявляется
чеоез очень длительный период (а в случае генетических эффектов - в последующих
поколениях), поэтому установление корреляции эффекта с воздействующим
фактором требует большой осторожрости, особенно при слабых воздействиях, сравнимых
с уровнем естественных "шумов".
Мы далеки от мысли, что эти вопросы будут рассмотрены с исчерпывающей
полнотой. Многие из иих требуют очень корректного решения. Проводимые в настоящее
время М. Г. Шандалой и его коллегами обширные исследования, особенно с малыми
интеисивиостями ЭМИ, помогут, по-видимому, решить ряд спорных вопросов.
Старение. Три показателя могут считаться бесспорными при оценке старения.
Это - масса животного, продолжительность жизни и возникновение злокачественных
новообразований.
Масса животного является одним из важных критериев его нормального
развития. Отклонение от нормы массы животного обычно рассматривается
исследователями как показатель, характеризующий степень вредности воздействия того или
иного фактора. В работах 30-40-х годов отмечался как стимулирующий, так и
тормозящий эффект ЭМИ в опытах с растениями, насекомыми и млекопитающими.
В более поздних работах [11,61] исследователи наблюдали задержку массы у
растущих животных при длительном воздействии даже при ППЭ 60 мкВт/см2. В наших
экспериментах иа мышах и крысах изучалась динамика массы тела в течение 1,5
года при облучении (2,4 ГГц) с ППЭ 1-100 мВт/см2 при 10-90-кратном облучения
в дозе 24 Дж/см2. При микроволновом облучении с ППЭ более 10 мВт/см масса
тела мышей и крыс снижается, и это снижение ие зависит от интенсивности
излучения. Изменения менее выражены (различия только по дисперсии) у мышей линнн
C57BL даже при 90-кратном воздействии. Эти результаты подтверждены и в опытах
число
U5
облучений
Рис 2.15. Влияние микроволнового облучения (300 мВт/см2 в течение 3 мин)
На динамику массы контрольных (О и подопытных (2) собак. В каждой
гРУппе по пяти животных
67
юо\-
во
'ОТ
is, 50
%40
20
АХ ЛХАХЛХ Д4ХД4Х4ДХ
°Й
о»5*
•ДА
* X
х-у
• -4
0-5
8S
о
•д
X
о*
дх
ЮО
200
300
400 500
Возраст, сут
600
700
800
900
Рис. 2.16. Кривая выживаемости подопытных мышей при микроводаово"
лучении с ППЭ 10 (7). 20 (2), 40 (5), 100 (4) мВт/см2 при обшей
24 Дж/см по сравнению с контролем (5). В каждой группе по 40 жив
3 4 5 6 7 8
Время после облучения, мес
10
Рис. 2.17. Выживаемость животных и частота возникновения опухолей у
шей в контрольной группе (1, 4) при однократном (2 и 5) и 10-кра
{3 и б) облучении с ППЭ 800 мВт/см2
на собаках при ежедневном облучении "(300'мВт/см2, 3 мин) в течение?
(рис. 2.15).
Можно в принципе согласиться с мнением Бараньски и Черски [86], чт^
чительное недостоверное уменьшение массы тела нельзя рассматривать как <
неблагополучия от воздействующего фактора, а как приспособительную
на тепловой стресс. Более того, при комбинированном воздействии микр
ионизирующего излучения наблюдается тенденция к увеличению массы ж"
[19].
68
-гпетили публикаций, посвященных влиянию микроволнового облуче-
МЫ "е ВС Р
незначительное снижение
статистически достоверного
в дозе 4 и
продолжительность жизни,
я** Н* поведенных нами исследованиях на мышах при 10-кратном облучении с ППЭ
В IJP мвт/см2 в экспериментальной дозе (24 Дж/см ) не было обнаружено до-
^ яого уменьшения продолжительности жизни (рис. 2.16). Аналогичный экспе-
ст<>веР gbIJI поставлен на 200 высокоопухолевых мышах линии AKR/J, но при
римент ьном в03ДейСТвии [однократное и 10-кратное облучение, 800 мВт/см2
6оЛее Ю с (8 Дж/см )]. Хотя и отмечается небольшое удлинение средней про-
в теЧ лЬН0СТи жизни (рис. 2.17) при 10-кратном воздействии, однако это изме-
дояж деистически недостоверно. В этой же серии экспериментов определяли
Яе,*яество опухолей. Их наличие оценивали путем внешнего осмотра при сроке
К(*топения до одного года. Опухоли обычно появлялись начиная с 2- 3-го месяца
лтодения. Микроволновое облучение вызывает даже "«наиительное снижение
ва тЫ образований опухолей (рис. 2.17). Не было с:
апичения числа опухолей и на фоне предварительного 7-облучения
Ггр (табл. 2.11).
Как известно, злокачественное перерождение тех или иных тканей является
пяим из самых часто встречающихся признаков старения организма. Проблема
пияния микроволнового облучения на опухолевые ткани интересовала многих
исследователей и как неспецифическое средство терапии. Еще в 1938 г. ван-Евер-
. инген безуспешно использовал микроволны для подавления раковой опухоли
v мышей. Однако позднее (в 1949 г.) ему удалось наблюдать замедление развития
опухоли. Все это породило целевое направление в терапии онкологических больных
(см., например, [143]). В наших исследованиях мы ставили другую цель -
установить возможное влияние ЭМ-излучения на развитие опухолевого процесса. Не было
отмечено увеличения числа животных с опухолями. Более того, наблюдали даже
некоторое уменьшение их частоты.
Таблица 2.11. Число лейкозов и других опухолей в течение 1,5 лет
у мышей-самок при одиовремеииом воздействии ЭМИ (24 Дж/см2,
ежесуточно в течение 10 сут) и "у-излучеиия (в каждой группе
ППЭ ЭМИ,
мВт/см
40
20
10
40
20
10
у-
излучения,
4
4
4
5
5
5
Гр
_
Число
1
2
2
1
0
1
опухо-
0
0
1
0
0
1
ЭМИ, ,
мВт/см
40
20
10
0
0
0
Доза
у-
излучения, Гр
0
0
0
4
5
0
лейкозов
1
0
0
3
3
0
Число
других
1
0
0
2
1
0
Тератогевез. Развивающийся плод особенно чувствителен ко многим факторам
среды. Изучение тератогенеза чрезвычайно важно для оценки вредных уровней
ЭМИ для женщин, работающих на С*ВЧ-установках, и населения в целом. Здесь
особенно нужны объективность и корректность исследований и особая осторож-
иоеть переноса экспериментальных данных на человека. Электромагнитный фактор
щироко внедряется в диагностику и терапию. Но при этом не должно быть такого
"оложения, когда рентгеновские излучения стали применять в диагностике и терапии
ЭаДолго до того как узнали об их тератогенном влиянии. Но не должно быть и
""ой ситуации когда абсолютно непроверенные и неподтвержденные данные выно-
с«ся на широкое обсуждение прессой США; речь идет о том, что у лиц,
подвергшихся СВЧ-облучению, могут рождаться монголоидные дети. Джастесен 1113|
"°«*ерг суровой и объективной критике этот факт и отверг его как не соответствую-
1 Истине. С ним нельзя не согласиться
69
Большинство исследований, посвященных влиянию ЭМ-нзлучеиия на %
генез, выполнены на мышах и крысах [91,131,137] (табл. 2.12). Хорошощ
что наиболее уязвимы ранние стадии развития зародыша, соответствующие щ
имплантации и раннего органогенеза. Поэтому облучение проводили имею)
сроки. %
Исследователи, работавшие с частотой 2,45 ГГц, которая для мышей ж
практически резонансной, показали, что при удельной поглощенной мощное;
более 20 мВт/г могут возникнуть эффекты тератогенеза. У крыс эти иэа
незначительны. О'Коннор-Черновец [131] предложила, что тератогенный !
у крыс меньше их вероятности гибели после облучения. Изменения в змбрнс
очевидно, связаны с тепловыми эффектами ЭМИ. СВЧ-облучение может oiq
и обратный эффект: совместное применение кортизона и СВЧ-облучения noi
выживаемость потомства по сравнению с выживаемостью потомства мыше!
рым вводили только кортизон, у беременных мышей он вызывает терато
эффект. О'Коннор [131], анализируя результаты исследований по тератв
пришла к выводу, что все наблюдаемые изменения тепловыми эффектами Э|
чеиий объяснить нельзя.
В связи с этим интересно привести данные, полученные В. С. Тихончук<
сделана попытка изучить влияние облучения мышей-самок на воспроизводс
томства н тератогенные эффекты. Самок, живущих в колониях с самцами в (
шенни 1:3 и 1:10, облучали микроволнами с частотой 2,4 ГГц и ППЭ 20 м
(УПМ=15 мВт/г) в течение 20 мин (поглощенная доза 18 Дж/г) 32 дня ежен
Наблюдение вели в течение 2 лет. В первое полугодие наблюдали сокращен*
потомков н увеличение атомалий развития у 70-80% новорожденных. В д|
Таблица 2.12. Тератогенные эффекты у мышей и крыс при воздействии
микроволн (/=2,45 Гц) [91, 131,137 н др.]
Вид
F, мВт/г Условия
облучения
Результат
Автор!
Мыши
Мыши
70
До 112
38
5-32
35 ±3
2-20
107,4
5 мин (12,5-
33.5 Дж/г)
10 мин на
14-е сутки
беременности
8 ч в сутки
в течение
1-15 сут
беременности
4 раза по
20 мин иа
1-16-е
сутки
беременности
100 мин
ежесуточно в те-
ние 1-18
сут
беременности
В различные
сроки
ременности
Увеличение уродств (мозговая Рюидр,
грыжа/ и резорбция плодов
с увеличением дозы
На выживаемость не повлияло; О'Конно)
состояние животных, облу- 1980
чеиных внутриутробно, не
отличалось от состояния
здоровых
32 мВт/г вызывало изменение Макрн, Н
течения беременности и уве- рот, 1!
личение числа аномалий
Частота возникновения опухо- ПрескорИ
лей (лимфоретикулоклеточ- и др., I
иая саркома),
имплантированных иа 16-е сутки беремен- 1
ности, была меньше у
облученных животных
Повышение температуры тела Берман и'
не было. Снижение массы 1978
плода, больше уродов при
20 мВт/г
Резорбция и гибель плода, ано- Рю, МакМ
малии развития в большей иейвн,
степени на 8-е сутки беремен- 1977
ности
31 ±3
14
(28 .
мВт/см'
5
(20
мВт/см
5
(10
мВт/см'
20 мин
ежесуточно на
10-16-е
сутки
ременности
100 мин
ежесуточно и а
I 6-15-е
сутки
беременности
8ч
ежесуточно в те-
) чеиие всей
беременности
)
Повышение ректальной
температуры; аномалий развития
не было, только резорбция
плода; эффект аналогичен
эффекту инфракрасного
облучения
Тератогенный эффект
отсутствовал
Не обнаружено изменений по
показателям: масса самок,
резорбция плода н
эмбрионов, частота уродств н масса
доношенных плодов,
количество потомков,
соотношение полов. Поведенческие
реакции родившихся крысят
.не менялись
О'Коииор,
1980
Берман и др.,
1979
Йенш н др.,
1977, 1978
шем как количество потомков, так и число аномалий было одинаковым (не более
2,5%) в обеих группах. Во второй половине второго года в первой группе
(соотношение полов 1:3) число потомков уменьшалось по сравнению со второй
(соотношение полов 1.10). Эти эксперименты показали значительное сокращение числа
потомков и увеличение атомалий новорожденных в ближайшие (до 160 сут) сроки после
облучения и довольно быстрое восстановление нормального уровня воспроизводства
при дальнейшем наблюдении. Снижение числа потомков в группе с меньшим
соотношением самцов к самкам, по-видимому, подтверждает предположение Эббессеиа
(1972) о роли оптимального набора соперников в воспроизводстве и
продолжительности жизни мышей.
Однако, несмотря на иозможность тератогенных эффектов в экспериментах иа
грызунах, проблема их возникновения у человека остается чрезвычайно сложной.
Она намного упростится, если будет бесспорно доказан и признан тепловой
механизм повреждения эмбриона и плода. Мы склонны придерживаться этого
механизма.
Наблюдения за беременными женщинами, работающими с СВЧ-установками.
ие содержат убедительных доказательств тератогенеза. Дилс [96] использовал
нагрев стенки матки (до температуры амниотической жидкости ие более 36,5 °С)
как обезболивающее средство во время родов. Женщины отмечали высокую
обезболивающую способность СВЧ-облучения. Автор апробировал этот метод на более
ЮООО роженицах. Не было обнаружено никаких аномалий у новорожденных.
Имеются и другие наблюдения по поводу лечения диатермией органов малого таза,
«нцины, подвергавшиеся такой процедуре, рожали нормальных детей. Однако
иа» *^ значит> что следует полностью отвергнуть отрицательную роль высоких уров-
Необходимы дополнительные исследования, хорошая дозиметрия, более
леи еЛЬНЫе Иа°людения, УИ частотных характеристик и таких сопутствующих
еиию и диагностике фак оров, как ионизирующие излучения, фармакологиче-
зо С " ОСо^енио гормональные препараты, которые подчас непредсказуемым обра-
Эм МоГут оказать неблагоприятный эффект при дополнительном воздействии
теп ЛюоомУ положительному с точки зрения экспериментатора результату по
тогенным эффектам ЭМ-излучений следует относиться очень осторожно, так
71
Рис. 2.18. Состояние сп
ного эпителия у собак, (
зунов (2) в зависимости
и времени облучения
Время облучения, мин
как это может послужить предлогом для того, чтобы полезное медицинское
зование этого физического фактора "незаконно" отвергнуть.
Воспроизводящая система. Критериями оценки функциональных и пат
ских сдвигов со стороны воспроизводящей системы служат обычно мор
ские изменения (дегенерация, пикноз клеточных элементов сперматогенно;
лия, изменения в соотношении клеточных форм, цитохимические сдвиги),
нальные нарушения астральной и сперматогенной функций.
Общее, что отмечают многие исследователи при воздействии ЭМ-излучений
ших дозах иа животных, - это снижение репродуктивной способности само.,
тогенные изменения в потомстве, о чем мы говорили выше, и нарушение эс
цикла, снижение функционального состояния сперматозоидов. Некоторые
даже считают, что функция производства женских половых гормонов более
тельнакЭМИ [120].
Проанализировав большое количество работ, нами [4] была получена
мость повреждения сперматогениого эпителия у грызунов и собак в зав;
от интенсивности ЭМИ для частот 2-3 ГГц (рис. 2.18).
Ниже приведены экспериментальные данные по проверке порогового
ППЭ для мышей: 20 мВт/см (2,4 ГГц) при облучении задней половины ту.
20 мин ежедневно в течение 32 дней.
Идентифицировали и анализировали четыре стадии цикла сперматогенн
телия, наиболее характерные и постоянные по морфологическим призн
V, IX и X. В десяти канальцах каждой группы подсчитывали абсолютное
клеток сперматогениого ряда, находящихся на разных стадиях развития,
условно количество сперматогений за единицу, получили соотношение кл
форм в каждой группе. Оказалось, что как абсолютное число клеток, так и
ношение между собой в каждой группе.довольно стабильно и в норме не
жено значительным колебаниям. Аналогичные соотношения подсчитывали и
микроволнового облучения (табл. 2.13).
Наиболее чувствительны к микроволновому облучению сперматиды,
сперматоциты ранних и более поздних генераций. Темп уменьшения числа
матозоидов одинаков с темпом уменьшения числа сперматоцитов старых ген
Микроволновое облучение, очевидно, может влиять на эмбриональное ра
Однако эти эффекты не наблюдаются во втором и третьем поколениях,
ность к восстановлению сперматогениого эпителия при микроволновом об
также чрезвычайно высока - порядка месяца, а может быть и меньше.
Сандерс и Ковальчук [138] провели детальное исследование роли те
эффекта в поражении сперматогениого эпителия от ЭМИ. Животных облучали
волнами (2,45 ГГц) однократно с удельной поглощенной мощностью 7-66
и соответственно временем воздействия 260-5 мин. Максимальное пов"
ректальной температуры составило 41,2°С. Параллельно были поставлены
трольные опыты по рентгеновскому облучению и тепловому воздействию (
ная баня без контакта с водой) на животных.
При микроволновом облучении не было никаких морфологических изм
в семенниках животных, в то время как рентгеновское облучение (1 Гр на
ники) вызывало снижение на 94% количества ранних сперматоцитов. При
вании мышей до ректальной температуры 43-45°С число пахитеновых спе
цитов снижалось на 98, а количество сперматидов - на 60%. Сандерс и Ко
попытались установить порог ППЭ для семенников человека при остром
72
3
Is
1>>
I
I
*
п
is
в о
Tfr \0 Г*- ГО Г-1 -—
о о о' о" о о
гО \0 О 00 lO ^t
OOOyO^tfn
%Г) СО О Г— *П О
со го ^t 00 гч \0
гч гч гч —' —
О •— ON lO ГО ГЧ
го м О мо i4
О 0С — Tf О4 *П
го гч гч —•
кг) кп ГЧ С1 ГЧ СЧ
00 Г- ON \0 ГЧ \0
rf ГО 00 \0 «О Tf
о с
il
го ГЧ —< ГЛ ГЧ ГЧ
О ON >П ГЧ
S я
Й *
2 у
s а
о. В
С о
а*
о 5
г- S
Я г"
2 si
a s
в £'
О и
2e-e-S53
■ гч —< гч оо чО
го го го ГЧ гч —
чО ГЧ ГЧ On »-» 00
СО ON ГО ГО •— ЧО
го ^t ^t го гч —*
СО Tf 00 ON — ГО
ГО ГО О Г- ГЧ СО
ГЧ ГЧ ГЧ ~- —'
ы
%
о.
п
\С СЧ ON ^ —' гч
ЧЭ ЧЭ Г~ \0 *& <*^
43 ГЧ 00 0\ 00 >Л
чО ЧЭ ""> чО W) Ю
ООМЛГ)
о >п *- — гч ^
С 2
ГЧ •* 1Л Г~ 00 00 «О "> Ч.
н-о"о'ов' •"• м —
ЧЭСО ч? —,г-1^ ГЛ ЧЭ О
очочглочооо ю чзеч
!OP~r4Tt — 43 iP °2 t3
Г-1 Г-1 — — —* -"" *"
-MOt^-* ^ JvJ 2
*t ГЛ ON 00 «-> О 00 О О
4Э чС ЧЭ *t ЧЭГЧ — СЧ ©
О — ON СЧ ГЧ ON •- ■£> NO
00 ОС 4?»0 Ч"> —< СО Г- Г~
OmTfNfflM СЧ —< CO
Г-[—"OW">*t СЧ Г~Г^1Л
° 5
2 s-
П о Л
I
I!
1U-XN00 Г~ Г~ CO
ООМЛ« _ ®
О «л — — ГЧ гЯ О ^ •"
73
о г- *t
—Го о
5
о
8 2
Я8
I
О £
В
к
о
«
о
о.
с
5
а
ГЛ Г- .
О Г- V)
— vO VO
—I 0\ 00 ОО >•" 00 J
"ЛОЛ
ON >П ОС
e*l — r~
n
ll
о В
2 s<!
as.
Я ° J-
О
2*
Tf ОС О
Г- Г- У)
О чО On
U-1 О"» Г-1
00 ON ОС
I
5
>.
а
■ X
х
I"
I in
X «Ч
if В
X X
U 7
5*
f- О
о
09
О
в
ее
а
it
о
§
О
оо >л \о —i <у\ оо со
25 S »-.«.«■
ГЦ — ОО ON ON 00 ОО
«со». 2-**-
— r^ rs о * ^. f»
С-1 —( ОО — ON ОО ОО
ОО 1
= 3
1сГ
«1*'
а
_ X
а- х
ча»-»«'~ - -■- - -'- Ю0 ^Ги и острого облучения за допустимую
ППЭ было принято значение, равное 100 мВт/см , ие вызывающее изме-
частоты 1-3,5 МГц и 0,3-
ППЭ бьи
Сперматогенезе.
яцйВ ^а'лУИ, эАЛекты. Данные о мутагенном эффекте микроволн
противоречили \lb\- парма и др. (.i^/o, 1976) выявили слабые мутагенные изменения
я «тические эффекты. Данные о мутаге
Г4 86, 126]. Варма и др. (1975, 1976)
$tt I ' ых' клетках самцов мышей, а А. Я. Лошак, Н. Н. Ведерников (1972) и Мад-
,Я0Л°и ДР- (19") [цит- по 4] не обнаружили изменений в свойствах нуклеиновых
**ва)Гт сперматогенного эпителия.
"^"ми И1 совместно с Л. К. Рамайя. М. Д. Померанцевой, Г. А. Вилкиной изуча-
геиетическое действие микроволи на половые и соматические клетки гибрид-
п0СЬ(Р , CBAXC57BL) мышей-самцов при СВЧ-облучении с ППЭ 60 и 800 мВт/см
Я*Й ениё 12 мин и 21 с (однократно и 10-крати0). Самки были как гибридные,
* Те беспородные. Мутагенное действие оценивали по частоте доминантных леталь-
1 щутаций (ДЛМ) в половых клетках самцов, частоте аномальных головок спер-
"" и хромосомных аберраций в клетках костного мозга. Частоту индуцированных
характеризовали выживаемостью эмбрионов, гибелью по имплантации и смер-
остыо эмбрионов после имплантации. Кроме того, определяли количество
-ктивных скрещиваний и массу семенников через 45 сут после воздействия.
! аномальных головок зрелых спермиев, развивавшихся из облученных спер-
иогоииев, свидетельствовала о мутагенности фактора. Хромосомные нарушения
* клетках костного мозга анализировали в метафазах. Ни на одной из стадий спер-
«тогенеза не было обнаружено индуцированных ДЛМ (табл. 2.14). Количество
ктивных скрещиваний в подопытных группах мышей оказалось даже несколь-
выше, чем в контрольной. Масса семенников также ие отличалась от коитроль-
-*. Предполагается, что аномальные головки спермиев формируются в результате
етических нарушений типа точковых мутаций в половых клетках, испытавших
ое-либо мутагенное воздействие. Частота аномальных головок спермиев у облу-
мышей была такой же, как у контрольных. Не наблюдалось увеличения и
стоты хромосомных аберраций в клетках костного мозга.
Таким образом, ни одни из использованных нами тестов не обнаружил мутаген-
ого действия микроволи в данных условиях опыта. Наши данные согласуются
данными Бсрмана и др. [91], полученными при хроническом облучении с более
изкой интенсивностью (5 и 10 мВт/см ).
Подводя итоги экспериментальным исследованиям по влиянию микроволнового
лучения (2,4 ГГц) в диапазоне ППЭ 10-800 мВт/см2 (при времени облучения,
зывающем 0,1% гибели животных) на параметры жизнедеятельности, связанные
полным жизненным циклом и воспроизводством потомства, можно сделать
! вывода.
Микроволновое облучение не уменьшает полную и среднюю продолжительность
животных, не увеличивает частоту возникновения опухолей и тератогенных
"ктов. Микроволновое облучение при разных условиях проведения эксперимеи-
: вызывает нарушения цикла сперматогенного эпителия и ие является мутагеи-
М фактором. Следует еще раз подчеркнуть, а применительно к этому фактору
ооенио, что эти выводы относятся только к экспериментальным.исследованиям
"ритом к довольно кратковременным хроническим опытам, хотя и при очень
с°ких ППЭ. Необходимы дальнейшие усилия по изучению влияния ЭМ-излуче-
пп3 такие популяциониые показатели, как продолжительность жизни, старение,
фоизводство потомства, качественному сбору информации по оценке ЭМ-иэлу-
как фактора риска в эпидемиологии рака, тератогенных и генетических эф-
КТа* У человека. ни ч-
•6-Морфологические исследования
у
ечны ПатоЛогоанатомические и патоморфологические исследования являются
ого Нс сУДьей любой патологии, авторы не знают ни одного патоморфологиче-
1щи СлеД°вания на людях post mortem, которое каким-либо образом (косвен-
Ни „ °' говорило бы о причастности ЭМИ к наблюдаемой патологии. Однако
коей мере не снимает вопрос об экспериментальных морфологических
75
исследованиях, которые позвол'яют использовать их в качестве экспертно
биологических эффектов ЭМИ больших ППЭ.
В литературе имеется небольшое число публикаций по морфологичес:
дованиям животных при воздействии ЭМИ. Довольно обстоятельные на
провел Барански (1972). Большое внимание уделялось структурным из"
головного мозга после воздействия на животных микроволн (Э. Албе~
следнее время появились работы по реакциям нейроглиального ком
ЭМ-поля. Следует сразу оговориться, что эти исследования привлекаются
неиию тонких механизмов и слабых эффектов ЭМ-излучеиий и, видимо, и
интерпретировать в гигиеническом аспекте вредности этого фактора.
Основной вывод, который можно сделать, анализируя морфологическ
дения, сводится к тому, что при интенсивном (более 10 мВт/см ) вс~
микроволи (2-14 ГГц) наблюдаются изменения циркуляторного и д~
ского характера, зависящие от уровня ППЭ и времени облучения. Эти
не носят специфического характера и присущи обычному тепловому во
К сожалению, большинство морфологических исследований проведе
чайно выбранных ППЭ и времени воздействия. Представляло интерес из„
действие ЭМИ с большими значениями ППЭ и времени воздействия, соот
щими 0,1%-иой гибели животных (собак, крыс и мышей).
По нашему предложению Н. А. Гайдамакин и С. В. Петрухнн на 2"
(12 подопытных н 10 контрольных), 80 крысах и 60 мышах провели э~
морфологические и гистохимические исследования: им не был известен
тер воздействия, ни с какой группой животных оии работают. ППЭ б~
для всех видов животных - 300 мВт/см (2,4 ГГц). Время облучения с
ляло 3 мин, для крыс 2 мнн и для мышей 0,86 мин. Животных облучали
в течение 90 сут.
Изучению были подвергнуты головной мозг, глаза, кишечник, печень,
ная железа, а также семенники животных. Препараты окрашивали гем
эозином по Нислю, Браше, ван-Гизону и Масеиу; гистохимическн опреде
жание РНК, ДНК, гликогена, жира, холинэстеразы, сукицииатгидрогенаэ-
гидрогеназы, а-глицерофосфатдегидрогеназы, глюкозо-6-фосфатдегидро-
ноаминооксидазы, глутаматдегидрогеназы, кислую и щелочную фос
следующие сутки после последнего облучения собак забивали электрото
и мышей - декантацией. '
Наибольший интерес представляют морфологические данные по
СВЧ-поля иа структуры головного мозга.«Были изучены чувствительная и
ная зоны коры больших полушарий и субэпиндимная область передних ;
вых желудочков с расположенными в ней матричными клетками. Обна;
вольно большие индивидуальные различия морфологических показателен
иых собак наблюдали распад единичных субэпиндимиых клеток, мелк"
кровоизлияния в вещество мозга, а также возрастные изменения. Число 1
иость морфологических сдвигов в равной степени встречаются у живот
ной и контрольной групп. У облученных крыс и мышей морфологичес:
ния были такими же, как у контрольных.
С одинаковой частотой у собак, крыс и мышей находили мор<|
изменения в глазу: в эпителии роговицы отдельные или группы клеток
стоянии дегенерации, их митотическая активность довольно сильно в
Видимых проявлений помутнения хрусталика не обнаружено. Сетчат-
была изменена.
При исследовании кишечника обращалось внимание иа общую стр
стой оболочки, на состояние нервных клеток в ганглиях межмышечных
В слизистой оболочке оценивались митотическая активность; интенси-
ления слизи по количеству бокаловидных клеток и их наполнению; ча
дения клеток Кульчицкого и содержание в них гранул (продукция се
синтетическая функция клеток (по уровню РНК) стромы ворсин. По
показателям различий у животных подопытной и контрольной групп не
У мышей ■чувствительность к ЭМИ была значительно выше, чем у с
Для исследования были взяты ткани легких только тех животных,
при микроскопическом обследовании были обнаружены патологические
76
лающем большинстве случаев морфологические изменения в легких свиде-
j ВОЙ*8 _,„ 0 перенесенном воспалительном процессе. Частота этих морфологи-
#***** находок у животных подопытной и контрольной групп была практически
*с*ИХовой и составляла 0,5-1,5%.
рд^**!/»)ОЛогические исследования сперматогенеза проводили только иа собаках.
^° аинства собак как подопытной, так и контрольной групп состояние спермато-
у б*,Ядыл0 обычным, а у некоторых животных он характеризовался возрастными
fee*38 ЙИЯМи: потеря герминативных клеток и склероз иитерстициальной ткани.
!0**?и оХИМические исследования, которые проводили на тканях головного мозга,
и надпочечниках и щитовидной железе, имели значительные индивидуальные
"е,е,_™а и не позволяли достоверно связать те или иные находки с воздействием
р»ЗЛИЧИЯ »
■"тким образом, проведенная экспертная оценка патологической значимости
оволнового облучения с ППЭ 300 мВт/см при времени воздействия, равном
|**^п0 риска по гибели 0,1%, свидетельствует об отсутствии морфологических и
2^>химических изменений в головном мозге (чувствительная и двигательная зо-
?!) кишечнике, легких и яичках.
В 1980 г. мы познакомились с обстоятельной работой Мак Ри и его коллег [ 125],
вторые проводили исследования иа кроликах. Животных подвергали
микроволновому облучению (2,45 ГГц) ежедневно по 23 ч в течение 180 сут с ППЭ Т—
10 мВт/см (пиковое УПМ 17 Вт/кг на голову, среднее 1,5 Вт/кг). Изучены 26 био-
ддоических показателей крови, морфология крови, содержание катахоламина и
креатинина в моче. Проведены широкие морфологические исследования и оценена
реакция селезеночных лимфоцитов на митогены. Через 30 сут после облучения
продет патологический анализ практически всех органов забитых животных. Отмечено
отсутствие изменений как в массе органов (головного мозга, легких, сердца, печени,
почек, надпочечников, гипофиза, щитовидной железы и яичек), так и в их
гистологической структуре. Однако при анализе костного мозга миэлоидно-эритроидный
коэффициент был достоверно выше у облученных кроликов. Отмечалось также
достоверное уменьшение альбумино-глобулинового коэффициента и процентного
содержания эозинофилов.
Хотя эти исследователи и подчеркивают, что эксперименты проведены на
небольшом количестве животных (четыре подопытных и четыре контрольных кролика),
однако обнаруженные изменения в костном мозге и некоторые биохимические
иги в крови при отсутствии патологических наблюдений в органах должны несом-
о настораживать.
__ Конечно, вопросы патоморфологии, особенно при хроническом воздействии
МИ с УПМ, равным" 3 Вт/кг или меньше, далеки от решения. Морфологические
.рледования имеют не только гигиеническое значение. Они полезны и при оценке
fTfvKTHBHocTH ЭМ-полей как лечебного средства. Необходимы дальнейшие морфо-
гические гистохимические и электронно-микроскопические исследования, осо-
-—0 тонких структур нервной ткани и клеточных структур головного мозга,
Усталика и герменативной ткани.
Глава 3
ДЕТАЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ КАК ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКИЙ КРИТЕРИЙ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
""«ЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ
стальные эффекты, получаемые на животных, могут служить пре-
_ои количественной моделью установления соотношения доза—
*т- Феномен гибели можно рассматривать и анализировать как
Ральную реакцию всего организма, строго зависящую от биологи-
вариабельности изучаемого вида животных и физических пара-
77
метров воздействующего фактора. Особенность формирования
ной реакции (по критерию гибели) - ее стохастичность - дает в
ность изучать наблюдающиеся эффекты строго количественно,
полировать количественное значение эффекта с одного вида жи
на другие. Наконец, изучение закономерностей формирования пор
в зависимости от интенсивности и времени микроволнового обл
может служить теоретической и экспериментальной основой для
поляции полученных закономерностей в область малых значений,
такой подход предопределил успешное решение важной проблемы
диобиологии и токсикологии - нахождение патологически зна'
(незначимых^ физических и химических параметров [2, 13,
97].
Этот критерий применительно к ЭМ-излучению можно рассмат
в следующих аспектах:
1) установления зависимости доза-эффект от мощности дозы
ния, вида животного и качественных особенностей излучения (ч
вторичной модуляции);
2) получения граничных значений интенсивности и времени об
3) количественной оценки скорости восстановительных проц
наличия кумулятивных эффектов;
4) установления корреляции вероятности гибели со степенью
ния теплового баланса организма и физиологическими парамет
сердечно-сосудистой и дыхательной системами;
5) создания "тепловой" модели действия ЭМ-фактора с испо
нием основных идей по теплорегуляции организма при возде
высоких температур;
6) использования видовых термодинамических особенностей
ня основного обмена, массы тела, потребления кислорода, врем
характеристик реакции и восстановления некоторых физиологи
функций и др.) для экстраполяции на человека условно-пороговых,
ний дозы, мощности дозы и времени облучения.
К сожалению, цель большинства исследований — получить не ф
нальные зависимости, а определить так называемые нулевые (~
нус неопределенность) пороги гибели животных Если такие д
приводятся, то подчас не указывается количество животных в
руемых группах, не сообщается вероятность гибели животных, пр
ется неадекватная обработка экспериментальных данных и т. д. П
анализ такой зависимости, как доза—эффект, чрезвычайно зат
Однако оказалось возможным исследовать зависимость между
нем облучения и ППЭ при гибели животных, равной 0-0,1%.
Прежде чем приступить к анализу и суммированию имеющихс
ратурных данных, было бы целесообразным сначала изложить со
ные экспериментальные материалы.
. ь ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ
ВЕРОЯТНОСТИ ГИБЕЛИ ОТ ПЛОТНОСТИ ПОТОКА ЭНЕРГИИ
и ВРЕМЕНИ ОБЛУЧЕНИЯ
Основные экспериментальные данные, полученные нами, были опубли-
заны в работах [4, 20, 67-70, 82], поэтому здесь ограничимся лишь
1КИМ изложением основных положений.
Исследования проведены на 3249 мышах, 2072 крысах н 159 собаках. Для облу-
е«ия использовали генератор мощностью 2,5 кВт с частотой излучения 2,45 ГГц;
Животных облучали в безэховой камере. Коэффициент отражения поглощающего
материала для частоты'2,4 ГГц не превышал 3-4%.
Мышей н крыс облучали в плексигласовых камерах, собак - в специальном
данке. Неравномерность ППЭ составляла (дБ) : для мышей 1, крыс - 2 и собак - 3.
Эксперименты проводили в диапазоне ППЭ 60-800. мВт/см2.
Анализируя экспериментальные данные по гибели животных различными
методами (линеаризация, пробит- и логит-аналнза), мы убедились, что функция
нормального распределения дает хорошее согласие эмпирических значений с теоретическим
распределением. Сравнение проводили по критерию Колмогорова, который хотя
и ие служит доказательством нормальности эмпирического распределения, однако
указывает на достаточную вероятность приемлемости этого допущения. Вероятность
правдоподобия была не ниже 96%.
На рис. 3.1 в качестве примера приведены три экспериментальные кривые для
ППЭ 60, 100 н 800 мВт/см . ЛД5о составила соответственно 79,37 и 27 Дж/см ,
а среднее эффективное время гибели 50% животных ,(ЕТ5о) - 22,6 и 0,57 мнн.
Интересные выводы можно сделать, анализируя экспериментальные данные методом
линеаризации с установлением порога "нулевого" эффекта. Имеется очень высокое
соответствие экспериментальных данных с этой функцией.
В табл. 3.1 приведена только линейная и пробит-логарифмическая
аппроксимация экспериментальных данных. Таким образом, во-первых,
совершенно четко определяется зависимость вероятности гибели
животных от ППЭ (/) (экспозиционной мощности дозы) и времени облучения
(0. во-вторых, с уменьшением ППЭ общая экспозиционная доза (It)
увеличивается, в-третьих, имея вероятностные кривые зависимости гибели
животных от времени облучения и интенсивности ЭМИ, путем
интерполяции либо экстраполяции можно получить промежуточные значения
функции и аргумента. Наконец, совершенно отчетливо просматриваются
видовые различия в реакции животных"на ЭМИ.
**С 3.1.
*Ни (2,4
1-3-
18 56 U 72 90
Доза, Дж/см'
5 10 15 20 25
Время облучения, мин
Характеристические кривые гибели мышей при микроволновом воздейст-
ГГц) как функция времени (в) или экспозиционной дозы.облучения (б):
ППЭ соответственно 800, 100 и 60 мВт/см2
79
Таблица 3.1. Линейная н пробит-логарифмическан аппроксимация
экспериментальных данных по гибели L животных в зависимости
от ППЭ / и времени t облучения
Функция
Линейная
L -Ы-а
Пробит-логар!
мическая
L'=b\gt-a
иф-
I,
2
мВт/см
800
500
300
200
100
80
60
800
500
300
200
100
80
60
Мыши
Ь
233
193
161
97
32
10
5
10,7
11,0
15,2
17,2
16,7
11,2
8,3
(3249)
а
-81
-92
-175
-136
-146
-69
-63
-7,8
-6,5
+ 2,9
+ 0,1
-8.2
-7,0
-5,9
Крысы
Ь
1691
153
319
10
27
11
6
10,6
20,3
69,7
20,5
15,7
15,2
18,2
(2072)
а
-87
-167
-697
-100
-155
-151
-159
+ 6,0
+ 2,0
+ 20,7
-6,7
-8,7
-14,1
-22,8
Примечание. В скобках - общее количество животных, t
L - в %; L' -
■ в л
[робит-еднницах.
Собаки
Ь
-
32
30
-
8
-
-
-
17,3
12,3
-
18,2
-
-
- в мин;
1(1
1
a i
-ч|
1
-i4
-1Й
__ 1
-Ц
: 1
~Л
-ч
~ч
- i
-ч
-1
\
1
.1
3.2. СТАТИСТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР
ВЕЛИЧИНЫ ПОРОГОВОГО ЭФФЕКТА
Конечно, для гигиенического нормирования наибольшее значение имеет
иле минимального эффекта вредности и возможность его переноса на ч~
Чрезвычайно важно знать, что принять за порог значимого эффекта.
Имея характеристические кривые, можно получить разные значения
ответной биологической реакции. Часто возникают вопросы, насколько дале
но экстраполировать соответствующие дозовые значения, какую функцию
выбрать для этого н т. д. Эти вопросы возникали и перед радиобиологами и т
логамн.
Решение об адекватности метода, анализа и возможности получения эксх
ционных дозовых значений может быть чисто формальным, основанным на
ствни нлн на расхождении полученной теоретической зависимости с эмпнр
распределением. Это расхождение находят с помощью критериев и табли
чений ожидаемых отклонений при заданном уровне достоверности, Наибоп
почтимым решением является нахождение функции, имеющей наименьшее
дение между эмпирическим и теоретическим распределениями. Такой подход
ко распространен и может быть признай адекватным только в пределах пол
экспериментальных данных. Когда несколько функциональных методов д~
шее совпадение (например, линеаризация и пробит-анализ), их формальный
не разрешает задачи, а иногда даже усложняет ее. Действительно, если прнзн
мальным применение всех видов функций, то тогда расхождение времени д
ния ннзколетальных эффектов, полученных экстраполяционным путем,
признать артефактом или эксперимента, или примененных методов.
Во многих хорошо известных работах по медицинской и биологической*
стике отсутствуют методы анализа низколетальных эффектов н правом"
экстраполяции полученной функциональной зависимости за пределы конк
экспериментальных данных.
Большинство радиобиологов, токсикологов, фармакологов, используя
эффективные значения эффекта и соответствующие методики, в экспе
определяют видовую чувствительность, закономерности формирования п~
80
ния, восстановления и кумуляции эффектов. Единственно слабым местом
Р8*^ п'оДх°Яа является проблема определения коэффициента безопасности,
й,оГ1ящего полученные закономерности из области летальных или повреждаю-
"вТфектов в область безопасных, предельно допустимых, "безвредных" и т. д.
i^vvLjpjeHT запаса чаще всего определяют интуитивно с учетом личного и об-
- еяного научного опыта в конкретной области исследования. Принятие окон-
ьяого решения по определению порога эффекта у разных исследователей за-
оТ применяемого метода функционального анализа зависимости доза-эффект
^ животных. Поэтому нередко предлагаемые "безопасные" ППЭ значительно
-сход»™-
Яействительно, метод линеаризации предусматривает прямую пропорциональ-
J\ межДУ временем воздействия и величиной эффекта. С его помощью невозмож-
°С0бъяснить стохастичность формирования эффекта гибели, адаптацию, восстано-
° ельные реакции организма животного в период облучения. Этот метод приводит
полУчению пороговых значений 0 и 100%-ной гибели. Логит-функция является
-сическим примером анализа регуляции численности популяций. Она применима
-дя анализа численности популяции при условиях (например, определенном колн-
—в корма), ограничивающих ее существование. По аналогии с последним огра-
ающим условием в наших исследованиях выбрано время ЭМ-облучения для
ых значений гибели экспериментальной группы животных. На примере гибели
ишей при ЭМ-воздействин была доказана нормальность распределения экспери-
здальных данных, что позволяет считать пробит-аналнз наиболее
предпочтительна методом обработки экспериментальных данных по гибели животных.
Однако выбор метода не решает проблемы экстраполяции значений доз на низ-
ив уровни эффекта. Без определенных доказательств нельзя быть уверенным
достоверности этой информации. Прежде всего нужно иметь отчетливое
представшие о необходимых границах экстраполяции. Если значение критерия согласия
оследовательно удовлетворяет условию нормальности в области 1 а и 2а, то его
ожио раслространить и на область За. Иными словами, уровень достоверности
и минимально необходимом количестве животных для получения кривой доза -
фект должен быть не менее 0,001 (0,1%). Этот уровень и был принят как "порог"
иска. По данным демографических исследований, он соответствует средней естест-
енной смертности человека [14,36].
3.3. ПАРАМЕТР ВРЕМЕНИ ПРИ МИКРОВОЛНОВОМ ОБЛУЧЕНИИ
Временной параметр, или время действия фактора (в отрыве от
биотического объекта)", связан с силой воздействия простой линейной
"исимостью. Однако, когда он рассматривается в связи с ответной реак-
ей организма, временные закономерности формирования стресс-ответа
его элиминация (восстановление нормальной реактивности) будут
ми.
Знание временных параметров скорости" восстановления, а также оста-
ого эффекта (последний связан с проявлением кумуляции и недоста-
остью восстановления) необходимо для прогноза нежелательных
"ктов. Когда рассматривают их как ответную реакцию организма,
Ременные закономерности формирования стресс-ответа и его злимина-
■■-* будут зависеть от того, на каком уровне (организменном, систем-
'• органном и т. д.) регистрируется эффект и от предшествующего
^ЦИонального состояния организма. Каждая функция организма
еет свою временную характеристику: нервные и хемообменные про-
bI протекают в течение нескольких секунд, нейрогуморальные и гор-
Фьные процессы — в течение нескольких минут, всасывание и выве-
е метаболитов — в течение нескольких часов, скорость обновления
81
клеток — в течение нескольких суток и более. Поэтому скорость
новления (элиминация) после воздействия того или иного факто
деляется временным параметром системы организма, наиболее
мой при данном патологическом процессе. Действительно, н~
элиминация такого химического радиопротектора, каким являете
мин, который оказывает общетоксический эффект, составляет 1
Мексамин, оказывая фармакологический эффект через нейрогу
ные и гормональные механизмы, элиминируется в течение 10—1
хотя эффект десенситизации обнаруживается еще через 2-4 ч.
восстановления после воздействия ионизирующего излучения,
затрагиваются прежде всего механизмы клеточного деления, и
ется сутками [20].
До последнего времени отсутствовали прямые эксперимент
данные, доказывающие наличие восстановительных процессов и
рость при микроволновом облучении [137]. Общие методолог
принципы радиобиологии ионизирующих излучений по построен
мальных моделей восстановления, по нашему мнению, приемлем-
диобиологии неионизирующих излучений, в частности при микр
вом облучении [20]. В связи с этим анализ влияния параметра в
на развитие патологического процесса при микроволновом об
проведен по двум направлениям: изучение биологической эффект1
при непрерывном ЭМ-воздействии (влияние мощности дозы);
скорости восстановления (элиминация поражающего эффекта)
точного эффекта (возможность кумуляции) при фракциониро
облучении ЭМИ.
Семейство кривых (см. табл. 3.1) для ППЭ 60—800 мВт/см2
быть рассечено на любом уровне эффекта с получением произ
кривой ППЭ - время облучения или мощность дозы - доза обл
Для удобства выявления общих закономерностей это лучше всего
на уровне 50%-ной гибели.
Полученные значения ЛД50 на рис. 3.2, рассмотренные в
нии с мощностью дозы, указывают на зависимость эффекта
нового излучения от этого параметра. Эффект влияния мощно
наиболее четко просматривается в диапазоне интенсивности
0,3 Дж/(см2-с) или 100-300 мВт/см2. При ППЭ, меньшей 100 м"
кривая практически выходит на плато для мышей и крыс. В г"
изученных мощностей доз в качестве точки перехода на плато для
и крыс можно принять 0,05 Дж/(см2 -с), или около 50 мВт/см2,
по экспозиционной дозе излучения различие между этими двумя
животных составляет около 1,8 (мыши около 20 Дж/см2, крысы
35Дж/см2).
Для 0,1%-ной гибели зависимость ППЭ от времени облучения
быть аппроксимирована показательной функцией:
длямышей lg/= 2,488-0,71 lg t (/>25);
для крыс lg / = 2,638-0,69 lg t (/> 40);
для собак lg/= 3,151-0,82 lg t (/>80),
где / - ППЭ, мВт/см2; t — время облучения, мин.
82
й*-
5"
SU
51-
100
_i
300 S00 700 мВт/о/
—I I I
Ц
0J Of 0,7 Гр/ч
Ряс. 3.2. Влияние мощности дозы иа
ПД50 У мышей (7 и 2) и крыс (3)
при воздействии ЭМИ (7 и 5) и у-
облучения (2). Для собак при 500, 300
„ ЮО мВт/см ЛДс0 составила 80,
126 и 234 Дж/см соответственно
/ 10 10* 10'
Время облучения, мин
Рис. 3.3. Кривые порогового эффекта
по гибели (иа уровне 0-0,1%) в
зависимости от ППЭ и времени облучения
для частот 2,4-2,8 ГГц:
7, 3 и 5 - мыши, крысы и собаки
(собственные данные); 2 и 4 - крысы
и собаки (литературные данные)
На рис. 3.3 представлены литературные данные, обобщенные в работе
[4], и данные собственных исследований для частот 2,4-2,8 ГГц, на
рис. 3.4 - только данные, полученные в опытах на* крысах для частот
0,1-0,2; 2,4; 10 и 24 ГГц.
Из рис. 3.3 следует, что у мышей и крыс значения интенсивности
выходят на плато при 25—40 мВт/см2, а у собак - при 80-100 мВт/см2.
Биологическая эффективность частот ниже и выше 2,45 ГГц намного меньше,
различия стираются при ППЭ, равной 25 мВт/см2 (см. рис. 3.4).
Основные экспериментальные исследования, характеризующие
процессы восстановления, изложены в работах [20, 67-70], Если при
непрерывном облучении восстановление оценивалось в период самого
облучения, то фракционированное воздействие позволяет определять
временные параметры восстановления в зависимости от интенсивности и после
прекращения ЭМ-облучения (рис. 3.5). Методология экспериментов и
анализа будет мало отличаться от ме- .
ЮдоЛогии аналогичных исследований,
проводимых в радиобиологии
ионизирующих излучений и фармакологии
с- 3.4. Кривые порогового эффекта гибели
в°тных в зависимости от плотности потока
q ?Ргии и времени облучения для частот
,1~-°.2 (7); 2,45 (2); 10 (3) и 24 (4) ГГц
10 100
время воздействия, мин
1000
83
Интервал между облучениями, мин
Рис. 3.5. Выживаемость крыс (У и 2) и мышей (3 и 4) при ППЭ 100
300 (2), 500 (5) и 800 (4)
Эксперименты проводили в трех вариантах: парные .равновеликие об
с расчетом эффективных доз, по смещению ЛД5о и многократному облуч-
абсолютной гибели животных с оценкой обратимой и необратимой компон
фекта воздействия СВЧ-поля. Эта серия экспериментов проведена на 890
и 2070 крысах.
При парных облучениях (100, 200, 300, 500 мВт/см2) экспозиционн
в джоулях на квадратный сантиметр вычислялась с использованием соотв-
щей градуировочной кривой зависимости вероятности эффекта гибели ж
от экспозиционной дозы микроволнового облучения. В радиобиологии ион
тих излучений наибольшее распространение получила двухкомпоиентная
постлучевого восстановления. Однако некоторые авторы [2] с успехом исп
и однокомпонентную модель: обратимое поражение описывается экспои
ным законом, а необратимая компонента не учитывается. Можно предпо
что восстановление при микроволновом облучении также может быть про"
ровано на основе однокомпонентной модели, тем более что патогенетическая
поражения организма при большой интенсивности ЭМИ - тепловой эффект.
Данные по восстановлению поля СВЧ-облучения можно аппро
ровать показательной функцией (рис. 3.6):
для мышей D= 158exp(-0,46r) (К t < 6); кривая 1
для крыс D= 270ехр(-0,37О (3-< г < 10); кривая 2,
где D - остаточное значение дозы,%; t - ш
восстановления, мин.
На кривых 1 и 2 (см. рис. 3.6) хорошо
фаза медленного восстановления, которая п<
мени ее развития различается у этих видов :
ных почти в 2 раза, хотя скорость восстан
ния у них практически одинаковая. Период
восстановления у мышей после однокра
13 5 7 9
Время восстановления,
Рис. 3.6. Кривые восстановления (в % остаточной
у мышей (1У и крыс (2) после воздействия ЭМИ
50-500 мВт/см2
84
фактическое время облучения, мин
Рис. 3.7. Зависимость между гибелью мышей и временем фактического облучения
при многократном воздействии ЭМИ с интервалом 0, 1, 3, 2, 3, 5 и 10 мин {1-6).
Анаморфоза - кумуляция как функция интервала между облучениями
микроволнового облучения составил 2,5 мин, у крыс 4,6 мин.
Количественно это хорошо коррелирует с основными физиологическими
показателями и, в частности, с уровнем основного метаболизма.
Многократное воздействие СВЧ-поля в нелетальных дозах показало
наличие кумуляции обратимой компоненты поражения и отсутствие
кумуляции необратимой компоненты поражения. С увеличением интервала
между облучениями в экспозиционной дозе 12 Дж/см2 (800 мВт/см2,
время облучения от 0 до 5 мин) ЛД5 о возрастает с 24 до 288 Дж/см2.
При облучении с интервалом в 10 мин (суммарная доза 2210 Дж/см2)
летальный эффект получить не удается. Анаморфоза на рис. 3.7 отражает
не что иное, как время восстановления, которое в этой серии
экспериментов соответствует 1—5 мин, а остаточная доза, равная 10-15% начального
значения, соответствует 5 мин (ср. рис. 3.6 и 3.7). Эти данные
свидетельствуют о приемлемости для анализа восстановления при микроволновом
облучении однокомпонентной модели, имея в виду отсутствие
необратимой компоненты поражения. -
При рассмотрении кривых восстановления при микроволновом облу-
Чении, как мы уже говорили, обращает внимание фаза медленного и
быстрого восстановления. В основе этого явления, по-видимому, лежат
Разные механизмы. Репарация после воздействия ионизирующего
излучения в диапазоне доз, поражающих кроветворную систему или
желудочно-кишечный тракт, идет за счет восстановления клеточного пула. В
основе восстановления при микроволновом облучении лежат, по-видимому,
Прежде всего регуляторные механизмы, обеспечивающие элиминацию
енерированного СВЧ-полем тепла. Фаза медленного восстановления мо-
^ет быть связана с механизмом запаздывания включения регуляции
теплого баланса в организме, т. е. с периодом перестройки, который необ-
85
ходим для пуска теплорегуляции. Видимо, фаза быстрого восстало
в большей степени зависит от биофизических механизмов теплопе
Ранее нами [18, 20] было сделано предположение, что с уменьш
общего времени восстановления, зависящего от тропности воздей
щего фактора, временных параметров поражения и восстановления
ческой системы, фаза медленного восстановления относительно
общего времени восстановления будет увеличиваться. Влияние тро
стрессора на временной параметр восстановления хорошо видно из
дующих данных. Так, время полувосстановления после возде"
ионизирующего излучения при дозах, вызывающих гематологии
синдром, составляет 3—5 сут, а период полувосстановления, опред
мый по желудочно-кишечному синдрому, оценивается в 7—8 ч, а
деляемый по поражению ЦНС - 1,7 ч. Период полузлиминации
мина соответствует 1,5 ч, что близко к периоду полувосстановле
поражения ЦНС ионизирующим излучением в "церебральных до
Конечно, простое сопоставление еще не свидетельствует о едином
низме и заинтересованности систем, определяющих в конечном
скорость восстановления.
Для нейрогуморальных и гормональных процессов временной
метр исчисляется 3—7 мин [26]. Определяемый период восстанов
при микроволновом облучении составляет 2—5 и 4—6 мин (см. рис.
Напрашивается вывод, что восстановление при данном воздействии
исходит в результате включения нейрогуморальных механизмов т
вого баланса.
Из приведенных данных можно сделать вывод, что между иониз
щим излучением и ЭМИ радиочастотного диапазона существует ?
общих черт, особенно при оценке доза—эффект, восстановления н
муляции. Последние характеристики тесно связаны с параметром
мени. В гл. 6 эти закономерности будут использованы для опред
переносимых значений интенсивности ЭЦИ человеком.
Глава 4
КОМБИНИРОВАННОЕ ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ
И НЕИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
4.1. ОБЩИЕ ПОДХОДЫ К ИЗУЧЕНИЮ
КОМБИНИРОВАННОГО ДЕЙСТВИЯ ФАКТОРОВ СРЕДЫ
Как правило, факторы среды действуют на организм не изолиро
Проблема их комбинированного действия очень сложна и имеет мн
во вариантов. Многофакторый анализ реальной производственной
новки имеет непосредственное отношение к проблеме многофактор
нормирования. Все это требует разностороннего системного п
к этой проблеме [4,6, 18, 51, 59, 130].
Все факторы окружающей человека среды прежде всего можно
сифицировать по профессиональному признаку, например факторы,
86
mie авиационным и космическим полетам, подводному погружению,
^ботам в атомной промышленности и т. д.
'возможно подразделение их по более специфическим признакам:
а по видам энергии: механическая (вибрация, гравитационные
перегрузил электромагнитная (свет, микроволны, т-излучение), химическая
/токсические продукты, гипероксия и т. д.); 2) по отношению стрессора
организму, его гомотропности.
Среди факторов внешней среды, не чуждых организму, можно назвать,
частности, кислород, гравитацию и даже ионизирующие излучения. Они
одюционно сопутствуют человеку на протяжении тысячелетий. Однако
вменение их количественных характеристик (гипероксия, невесомость
■щи перегрузки, повышение интенсивности электромагнитного излуче-
gflfl) переводит эти факторы в разряд экстремальных. Любой фактор,
созданный в процессе, человеческой деятельности, следует считать агомо-
«хшным. К ним, в частности, относится вся гамма токсических
продуктов деструкции различных полимеров, инсектициды, гербициды и т. д.
Факторы внешней среды можно подразделить также по их системо-
тропности — преимущественному влиянию на кроветворение,
сердечнососудистую систему и ЦНС и т. д.
Интересную классификацию приводит Роле [136]. Все факторы он
подразделил на физические (электромагнитное излучение, температура,
атмосфера), динамические, химико-токсические, пространственные,
биологические (наследственность, возраст, пол, болезнь), биоритмы,
социально-эмоциональные стрессы и реципрокные, обеспечивающие обратную
связь организма со средой (одежда, рабочая нагрузка, гипокинезия,
различные физиологические, психологические и социальные стимулы).
Хотя организм и функционирует как целостная многоуровневая
система, исследователи, как правило, сталкиваются с определенной троп-
ностью, избирательностью действия факторов на те или иные органы или
системы. Так, радиационный фактор при определенных дозах излучения
влияет прежде всего на кроветворную систему, а ЭМИ — на тепловой
баланс.
Для прогноза комбинированного воздействия факторов на организм
определенное значение имеет уровень, на котором действуют стрессы.
Безусловно, наиболее опасными будут те факторы, которые затрагивают
большее число систем организма. Можно ожидать, что если два фактора
Действуют на разные системы организма, то конечный биологический
3Ффект их взаимодействия будет менее выраженным, чем в случае
действия факторов на одни и те же системы.
В классических моделях одновременного действия двух токсических
Мши фармакологических) агентов были выделены три типа взаимодей-
^вия: аддитивизм, синергизм и антагонизм. Эти три взаимодействия,
^видно, можно распространить и на другие стрессоры.
Можно предположить, что все существующие факторы среды и произ-
°Дства при одних условиях могут вызывать аддитивный эффект, при
ДРУгих — синергический. Однако при небольшом количестве факторов
/"^ивизм взаимодействия будет преобладать, в то время как с увели-
еаием числа факторов возможно уменьшение аддитивности. Так, из
87
81 парной комбинации, соответствующей 9 экстремальным ф
хорошо изученными можно считать лишь 49 [3]. Перегрузку,
цию, ионизирующее излучение, микроволны, гипоксию, гипе~
холод, жару можно считать экстремальными факторами хотя бы
что при определенной степени воздействия возможен эффект
Экспериментально это установлено для всех перечисленных ф
Некоторые факторы, например ЭМИ, в комбинации с другими
недостаточно.
Каждый стресс-фактор имеет свою интенсивную, временную и э
сивную характеристики. Параметр интенсивности может быть о:
ризован как сила воздействия, отражающая прежде всего знергет
сторону фактора. Хорошо известно, что эффект воздействия
есть функция егб интенсивности. Безусловно, количественные зав"
сти ответной реакции организма от силы воздействия достаточно
ны, особенно на молекулярном и клеточном уровнях. Однако
физиологические реакции на уровне специализированных сист
целостного организма могут быть проанализированы в зависим
интенсивности воздействия пробит-методом. Подобная зависимость
ции организма от интенсивности (или дозы) характерна при возде*
радиации, токсических и фармакологических агентов.
Несколько сложнее дать количественное описание зависимости
эффект для таких факторов, как перегрузка, гипоксия, гипок
(гиподинамия), физическая нагрузка и др. Немалые трудности И"
и на пути количественной оценки реакции отдельных систем и о
на стрессор. Еще труднее дать количественное описание влияния э
мотиваций и ограниченного пространства на поведение, работос-
ность и физиологические сдвиги.
Интенсивность воздействия стрессора зависит от времени возде"
Эта связь в некоторых случаях линейна, например для злектрома
излучения. Гораздо сложнее обстоит дело с другими факторами, не
щими дозовой градации. Когда временной параметр рассматр
как ответная реакция организма на фактор, то временные закон о
сти формирования стресс-ответа и его элиминация (восстановлен
мальной реактивности) будут зависеть от того, на каком уровне дей
фактор, и от предшествующего функционального состояния орг
Каждая функция (простая или сложная) организма имеет свою
менную шкалу. Ибералл и Мак Каллок [26] приводят следующую в
ную шкалу человека: нервные процессы — 0,3 с; хемообменные
сы — 3 с; нейрогуморальные процессы — 3 мин; гормональные про
7 мин; основной циркадный ритм (бодрствование—сон) — 1 сут;
денческие реакции - 10 сут; продолжительность гонадного гормо
го цикла — 7—8 сут; продолжительность менструального цикла — 28
жизненная контелляция — 15 лет; упадок — 70 лет; смерть - более 7
С одной стороны, каждый стрессор в зависимости от его силы и с
фики может влиять на тот или иной уровень динамического сп
человека, удлиняя или укорачивая его. С другой стороны, динамич
спектр может явиться временным параметром, определяющим
ответ. Из всех стрессоров, которые наиболее полно изучены с ко
88
ейной стороны и для которых предложено достаточно много динамиче-
кЯх моделей формирования поражения и восстановления, — это
понизившее излучение. Поскольку стрессоры затрагивают определенные
системы организма, периоды полузлиминации стрессорного эффекта будут
косвенно отражать скорость восстановления каждой из этих систем по
экспоненциальной зависимости, присущей многим биологическим
системам.
Безусловно, реальная кривая восстановления более сложна. Во-пер-
„ых, этот процесс подчиняется принципу обратной связи, как все
биологические системы. Поэтому имеется фаза запаздывания
экспоненциального восстановления. Во-вторых, всем живым системам свойственна
ритмичность функционирования, поэтому и процесс восстановления следует
рассматривать как волнообразный.
Можно привести немало примеров ритмичности функционирования
биологических систем (циркадные ритмы, сезонные ритмы, ритмы
отдельных органов и т. п.). Даже отдельные биохимические структуры
функционируют в определенных временных параметрах. Так, время
релаксации норадренапина 0,1 с, мускульный тремор у человека имеет
полосу частот 6-18 Гц, ЭЭГ - 4-20 Гц. Существуют микроколебания
в сердечно-сосудистой системе на уровне капилляров, высокочастотные
мерцательные колебания на поверхности мозга, мерцания в клубочках
почек [26]. Количество примеров можно увеличить. В идеале можно
предположить, что восстановление биологической системы протекает
как колебательный затухающий процесс (с волнами разного порядка,
отражающими ритмичность процессов в организме) на фоне основной
кривой. Целесообразно ли такое представление кривой восстановления,
которое приведет, очевидно, к определенному усложнению ее
математического описания? Видимо, нецелесообразно. Тем более, когда нужно
прогнозировать эффект восстановления при комбинированном действии
факторов. Изучение радиационного фактора в практическом аспекте
показало, что можно вполне обойтись аппроксимированной кривой
восстановления — экспонентом.
Поскольку организм - многосистемная совокупность, каждая из
систем будет иметь различные временнь'ш параметры формирования
ответной реакции на воздействие фактора. Применительно к
радиобиологическим эффектам это положение было развито И. Г. Акоевым [2].
Параметр экстенсивности отражает, на каком уровне интеграции
действует фактор и какие системы ответственны за реализацию эффекта.
Его следовало бы охарактеризовать как реципрокный параметр (по
аналогии с реципрокным фактором Ролса [136]), поскольку он отражает
сущность самого биологического ответа на воздействие. Параметр
экстенсивности функционально связан с временной шкалой и интенсивностью.
Действительно, чем больше сила воздействия, тем генерализованнее
ответ организма и тем больше систем, ответственных за эту реакцию.
Подобное наблюдается, когда небольшой по силе раздражитель, дейст-
вУя длительно, вызывает такой же ответ. Тот же стрессор, действуя
кратковременно, может вызвать очень ограниченную реакцию на уровне
Либо отдельных систем, либо отдельного органа.
89
В реальной жизни может встретиться бесчисленное множество со
ний факторов, которое увеличивается как факториал их числа,
учесть, что имеют значение и интервалы между воздействиями, и
следовательность, то количество возможных вариантов становится
вычайно большим. Это, по-видимому, будет первым возражением
тив стремления экспериментально (но не теоретически) проверить
можно большее число факторов в одной комбинации. Отчасти т
планирования экспериментов позволяет уменьшить экономические з
ты при их одновременном исследовании. Однако это ничуть не yi
шает сложности выбора необходимых факторов при изучении их
бинации.
Второе возражение против изучения большего количества сочет
сводится к тому, что появление (возникновение) каждого экстре
ного фактора или превышение над порогом неэкстремального подч
ся вероятностным закономерностям. Если они выступают как нез
мые события, то вероятность их комбинации будет всегда меньше,
вероятность появления одного фактора.
Ответная реакция организма на стрессор, как правило, подчинят
стохастическим закономерностям. Следовательно, вероятность он
реакции организма будет всегда меньше, чем вероятность возникнов
комбинации факторов.
Из приведенных рассуждений вытекает следующее. Необходим
ный отбор факторов для исследования их комбинированного дей
по их значимости и вероятностным характеристикам появления биол
ческого ответа. В понятие "разумный" выбор, видимо, следует вклю
не только значимость факторов, но и отбор наиболее характерных фя
ров из их однородной группы. Последнее обстоятельство следует :
в виду прежде всего при изучении комбинированного действия факт
в целях построения некой количественной модели их взаимодей
Установив тип взаимодействия между характерными стрессор-
различных групп, с определенной долей вероятности можно рас~
нить на них полученные количественные соотношения.
Видимо, в природе не существуют стрессоры, вызывающие од
вые ответы организма как по интенсивности, экстенсивности, так
временным характеристикам развития стресс-ответов и постстресаг
восстановления. Поэтому всегда из группы факторов можно вычл"
ведущий. Для выявления эффекта комбинации над эффектами отде
факторов можно использовать различные параметрические и непарам"
ческие критерии. Широкое распространение для анализа комбинн
ного действия факторов может получить многофакторный дисперси
анализ с одновременным использованием многофакторного пл
ния как экспериментальных, так и эпидемиологических задач.
Какой бы импонирующей, на первый взгляд, ни была качеств
гипотеза, от нее ничего не останется, если она не сможет выдержать к
чественной проверки на модели. Цель моделирования — построение
гой биологической теории, использующей, там, где это возможно,
магическое описание.
Всякая реальная система (например, живой организм) состоит из
90
оГо числа взаимосвязанных подсистем с нелинейными соотношениями.
ие#ДУ тем УД°бные аналитические методы разработаны лишь для
линейных систем.
При переходе к анализу множественности действия факторов проблема
0здания удобной (приемлемой) модели усложняется. Кроме того, коли-
чеСТвенное описание реакции организма на одновременное воздействие
различных факторов, имеющих сложную природу, сопряжено с большими
^одическими трудностями. Следует также признать, что в настоящее
время симптомокомплексы физиологических и патологических состояний
^достаточно формализованы. Это обстоятельство усложняет проблему
вероятностного прогнозирования действия комплекса факторов.
Любая формализация биологических процессов — получение
соответствующих численных коэффициентов, конечная же цель — прогноз
биологического эффекта.
Многие исследователи пытались создать модели биологического ответа
на стрессор. Однако наибольшие успехи были достигнуты в области
радиобиологии. Для описания стресс-ответа организма может быть полезна
гипотеза повреждения критической системы, поскольку большинство
факторов имеет достаточно выраженную тропность. Распределение интен-
сивностей воздействия, вызывающих повреждение критической системы,
можно представить в конечном счете соотношением Вейбулла.
При переходе к рассмотрению моделей комплексного действия
факторов возникает один из вопросов — приложимы ли методы и подходы,
изложенные выше, для оценки всех параметров сразу при
комбинированном действии факторов. По-видимому, ограниченно приложимы.
Взаимодействующие факторы могут оказывать эффект на разные системы
организма, т. е. действовать как независимые факторы. Но это допущение
мало соответствует действительности.
Традиционными для статистики являются задачи, когда требуется
оценить сравнительную значимость различных факторов, создающих
в совокупности измеряемый эффект, а также задачи регрессионного
анализа, определяющие зависимость математического ожидания
измеряемой случайной величиной от некоторого аргумента.
Весьма важным в проблеме комбинированного действия факторов
является выбор методов планирования экспериментов. При своем
зарождении в 20—30-х годах нашего столетия задачей планирования
считалось усреднение влияния неконтролируемых факторов. Эксперимент
Полностью рандомизировался для того, чтобы при обработке методами
Дисперсионного_анализа можно было четко выделить влияние
неконтролируемых факторов. В дальнейшем использовалась более общая
постановка задачи: план эксперимента составлялся с таким расчетом, чтобы
Наименьшим числом измерений на множество допустимых уровней
определить функциональную зависимость между изучаемыми факторами и
Количественными характеристиками эффекта. Поскольку в большинстве
лучаев вид функциональной зависимости предполагается известным
точностью до определенных параметров, речь идет по существу о
наложении коэффициентов регрессии с некоторыми заданными свойствами
91
Таким образом, построение регрессионных моделей с помощью
чивших широкое развитие методов планирования экспериментов
ется одним из возможных и перспективных способов исследования
лемы комбинированного действия стрессоров. Однако это напр:
далеко не универсально и имеет свои принципиальные огран
Во-первых, даже при небольшом числе факторов необходимость
вать временную структуру взаимодействия уже в достаточно триви
ситуациях настолько увеличивает размерность задачи, что делает ее
ной для решения даже с помощью современных ЭВМ. Во-вторых,
экспериментов, необходимых для построения поверхности о
с надлежащей точностью (особенно при поиске экстремальных точе
поверхности), часто превышает возможности биомедицинских исс
ний. Не всегда удается соблюсти исходные предпосылки, на к
основана методика многомерного регрессионного анализа (щц
измерение без ошибок независимых переменных), а практика по
что многомерный регрессионный анализ очень чувствителен к под
нарушениям и при их наличии редко удается получить сколько'
содержательные результаты. Наконец, статистические модели в осн
описывают связь между воздействием и конечным эффектом, ч
вскрывая полностью каузального механизма и динамики вэаимоде
стрессоров и биологической системы.
Наиболее традиционным и естественным средством математич
описания динамической системы, по мнению В. В. Вериго и Ю. М
режева [51], является задание соответствия между множеством вх-
воздействий и множеством наблюдаемых переменных с помощью
тора, структура которого отражает совокупность каузальных отно"
в системе. В качестве условий для успешного синтеза математич
модели необходимо наличие совокупности элементарных про
(актов), которые, как подразумевается, могут быть в должной ст
формализованы, а также возможности достаточно точной идент
ции характеристик этой совокупности. В основных чертах это оп"
ние и вытекающие из него условия справедливы и для гораздо
широкого класса ситуаций. Однако специфика построения модел
биологических и других систем (экономических, социальных) по
нению с системами, изучаемыми в физике и химии, состоит именно в
ности соблюдения указанных выше условий. Богатство и обилие с
существующих в биологических системах, препятствуют четкому
магическому выделению элементарных объектов и типов их вз
ствия и идентификации значений, описывающих их параметры.
Сложность построения моделей биологических систем вь
предъявлять менее жесткие требования с точки зрения их адеква
и полноты, чем, например, построение моделей в математической ф
и ограничиться требованием достаточно хорошего описания (имит
лишь некоторых существенных в данной конкретной ситуации про
в исследуемой системе.
Специфика обсуждаемой проблемы комбинированного де
стресс-факторов такова, что в большинстве случаев, представ"
практический интерес, необходимо исследовать воздействие факто
92
^jH и основные функциональные системы организма и соответственно
IlC таВить имитационные модели биологических процессов, протекающих
Данных субстратах. В этом случае наиболее адекватным математическим
8 яаратом являются системы дифференциальных или (особенно учитывая
*е0бходимость моделирования на ЭВМ) системы разностных уравнений.
Таким образом, возможные состояния организма могут быть интерпре-
ярованы как точки некоторого векторного пространства, в котором
протекание физиологических процессов изображается траекторией.
Простые математические соображения показывают, что оператор,
описывающий структуру отношений в биологической системе, должен быть
нелинейным. Это обстоятельство имеет глубокий биологический смысл,
поскольку в противном случае было бы невозможно адекватно
интерпретировать факт существования в биологической системе многих
стационарных состояний или состояний регулярного циклического изменения
физиологических параметров.
Наряду с разработкой динамических моделей общего типа
представляется весьма плодотворной работа по созданию моделей, имитирующих
частные случаи воздействия стресс-факторов, которые имеют более
ограниченный диапазон применения, но глубже и полнее отражают
закономерности процессов в конкретных ситуациях. Не исключена также
возможность эффективного изучения биологических систем посредством
использования набора моделей, относящихся к разным аспектам
исследуемого феномена, но дающим в совокупности достаточно полное его
описание в рамках некоторой концепции, аналогичной до известной
степени принципу дополнительности.
В мышлении человека всегда существует некий подсознательный
произвол, при наличии которого внутренняя убежденность способна
побудить принять желаемое за действительное. Как бы мы ни были убеждены
в целесообразности формализации эффектов комбинированного
действия, предложенные пути — лишь далекая модель реальной ситуации [18].
В этой схеме бесспорным, на наш взгляд, является лишь то, что для
оценки комбинированного действия факторов необходимы
экспериментальные исследования, выбор ведущих факторов и параметров и их селекция
для конкретного случая.
Более спорной является задача формализации параметров и создания
математических моделей комбинированного действия факторов. Многие
специалисты в области физиологии и психологии полагают, что
формальная система выдаст информацию такого произвольного характера, что
она не будет представлять никакой ценности. И это предположение
сделано не без оснований. Во-первых, в настоящее время симптомокомплексы
физиологических и патологических состояний недостаточно
формализованы, а число симптомов непрерывно увеличивается*; во-вторых,
немыслимо, да и в обозримом будущем вряд ли представится возможным,
выбрать такой комплекс факторов и регистрируемых параметров,
которые наиболее адекватно отражали бы условия любой производственной
В настоящее время медицинская практика насчитывает около 10000
симптомов (Е.И.Чазов.- Вести. АМН. 1981, №4, с. 45).
93
Экспериментальные исследование
£
Выбор
ведущих факторов I основных параметров
т
Селекция факторов для
конкретных условий
I
Формализация
параметров
I
Создание приемлемой {удобной) модели
комбинированного действия факторов
ЭВМ
интуиция
• Врачебный контроль
Рис. 4.1. Логическая схема изучения комбинированного действия факто
[18]
ситуации; в-третьих, исследователь стоит перед дилеммой: ело
проблемы и необходимость ее упрощения.
После накопления информации, ее систематизации, создания л
ских и, по возможности, математических моделей исследуемого про
конечной, последней точкой всякого медицинского исследования
ся создание системы врачебного прогноза нежелательных сдвигов в
низме и комплекс мероприятий по их предупреждению.
Отдавая должное большим возможностям ЭВМ, нельзя ис
опыт и знания, накопленные медицинской наукой, а также врач
искусством. Все эти положения объединены в схеме понятием "
ция" (рис. 4.1).
Проведенный анализ свидетельствует о том, что проблема ко
рованного действия факторов среды сложна и многогранна. Мало из
количественные характеристики их взаимодействия. Без этого даже
самых простых производственных и иных ситуаций нельзя пос
надежные модели прогноза ответной реакции организма. В экспериме
очевидно, не следует стремиться изучать как можно большее число ф
ров в одной комбинации. Необходим отбор их по значимости, верой
ным характеристикам и биологической эффективности. Следует
миться к вычленению ведущего стрессора, уделяя особое внимание в
ру адекватных критериев оценки и изысканию общих (универсаль
единиц измерения.
Наконец, изучение комбинированного действия факторов д
преследовать две цели. Во-первых, исследование конкретных, ре"
комбинаций, наиболее характерных для того или иного рода чело
ской деятельности. Во-вторых, исследование взаимодействия факт
в целях выявления общих закономерностей.
И последнее. Весьма важным направлением *в изучении проб
является моделирование биологического эффекта взаимодействия
94
сорОВ, создание и использование различных аналогов. Первые попытки
8 этой области позволяют надеяться на определенный успех.
4.2. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН СВЧ-ДИАПАЗОНА
И ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Все СВЧ-источники, как правило, генерируют паразитное ионизирующее
излучение. Их воздействие на организм может быть одновременным, последовательным,
даже через достаточно большой промежуток времени.
Проблема комбинированного действия этих факторов может иметь несколько
аспектов: изучение влияния ЭМ-полей на радиобиологические эффекты и
ионизирующего излучения на проявление СВЧ-патологни; изучение отдаленных
соматических реакций при комбинированном воздействии подпороговых или пороговых
уровней -этих двух стрессоров; наконец, последний аспект имеет отношение к
методологии оценки переносимых интенсивностей ЭМИ с помощью нагрузки
ионизирующим излучением или оценки доэовых значений ионизирующего излучения при
соответствующем пороге ЭМ-поля.
В табл. 4.1 приведена сравнительная характеристика приемлемости тех или иных
понятий и критериев, существующих в радиобиологии ионизирующих и неиониэи-
руюших излучений. Между этими видами излучений существуют принципиальные
различия, если рассматривать взаимодействие этих факторов с биологическим
субстратом на молекулярном или клеточном уровне. К тому же область ионизирующих
излучений охватывает целый спектр высокоэнергетических частиц (нейтроны,
протоны, ионы), взаимодействие с веществом которых имеет ряд особенностей. Поэтому
Таблица 4.1. Сравнительная характеристика понятий и критериев
в радиобиологии ионизирующих и микроволновых излучений
Ионизирующее излучение
ЭМ-иэлучение
Экспозиционная доза (Кл/кг)
Мощность экспозиционной дозы (А/кг)
Поглощенная доза (Гр, Дж/кг)
Мощность поглощенной дозы
(Гр/с, Вт/кг)
Эффективная доза может быть
определена по летальному или клеточному
эффекту
Глубинное распределение энергии,
связанное с качеством излучения (и ,
7, ионы). Понятия ОБЭ, QF, ЛПЭ
Критические органы и связанные
с этим особенности ответной
реакции организма:
гонады
хрусталик глаза
кроветворная система
желудочно-кишечный тракт ЦНС
Экспозиционная доза (Дж/см )
Плотность потока энергии (Вт/м )
Поглощенная доза (Дж/кг)
Удельное поглощение мощности
(Вт/кг)
Эффективная доза может быть
определена по летальному или клеточному
эффекту (в условиях
дополнительного воздействия ионизирующего
излучения)
Глубинное распределение энергии,
связанное с качеством излучения
(частотой, модуляцией). Условия резонанса,
потеря энергии по глубине объекта
(аналог ЛПЭ), трансформация
энергии излучения, связанная с защитой.
Можно ввести понятия QF по отношению
к определенной длине волны X
Критические органы:
гонады
хрусталик глаза
ЦНС (нарушение теплорегуляции,
тепловая смерть)
95
Продолжение табл. 4.4
Ионизирующее излучение
ЭМ-иэ лучение
Связь биологического эффекта с
объемом облученной ткани:
неравномерное облучение
Ориентация организма по отношению
к источнику излучения
Влияние фактора времени:
восстановление, кумуляция
Модификация эффекта такими
стрессорами, как микроволновое
излучение, тепло, гипоксия и т. п.
Эффект также зависит от объема о
чаемой ткаии: неравномерное об.
чение
Зависимость эффекта облучения от
ложения объекта по отношению к
источнику - условия поляризация
и резонанса
Влияние фактора времени:
восстановление, кумуляция на у]
не обратимой компоненты
Модификация эффекта такими стр
рами, как ионизирующее излучен
тепло, холод н т. п.
при рассмотрении интимных (патогенетических) механизмов взаимодействия
двух видов излучений с биологическим объектом обнаруживается больше разл
чем обших механизмов (признаков).
Результаты исследований, представленных ниже, опубликованы в работах.
19, 20]. Здесь излагаются лишь основные положения этих работ. Исследования
водили на мышах при воздействии ЭМИ с частотой 2,4 ГГц, ППЭ 10-100 мВт,
при экспозиционной дозе облучения 24 Дж/см . Принимая переходный кс
циент от ППЭ к УПМ равным 0,75, получаем соответствующие значения:
75 мВт/г и поглощенную дозу 18 Дж/г. Животных подвергали такому воэдей
в течение 10 сут ежедневно, и, следовательно, общая поглощенная доза СВЧ-об
иия составила 180 Дж/г. Через 1С мин после последнего воздействия ЭМИ ж~
в 8
Доза, Гр
Рис. 4.2. Средняя продолжительность жизни погибших мышей как фун*
дозы 7-излучения при 10-кратном микроволновом воздействии с ППЭ, равнг
\0 (а), 20 (б),40 (в) и 100 (г) мВт/см в дозе 18 Дж/г (лог-шкала):
1 - ЭМИ; 2 - у- излучение
96
рис. 4.3. Влияние предварительного
микроволнового воздействия в дозе 18 Дж/г
(24 Дж/см ) в течение 10 сут (180 Дж/г)
яа ЛД50 ПРИ Т облучении.
Заштрихованная зоНа ~ доверительный интервал
дд5о прн одном 7"облучении
Hbix подвергали воздействию ^-излучения
60Со в дозах 200 Гр при мощности дозы
0,25 и 3 Гр/мин.
Предварительное воздействие СВЧ-по-
лем перед "у-облучением уменьшало
среднюю продолжительность жизни животных.
Различия наблюдали, начиная с 20 мВт/см .
t, мин
Наибольшие изменения были при
100 мВт/см . С увеличением дозы
у- излучения микроволновое облучение оказывало все меньший и меньший эффект
(рис. 4.2). Начиная с 12 Гр, средняя продолжительность жизни животных
становилась равной 4 +0,5 сут.
Таким образом, в условиях предварительного воздействия ЭМИ синергизм
с 7-излучением выявляется при дозах, при которых смертельный исход обусловлен
поражением кроветворной системы. Синергизм неионизирующего и
ионизирующего излучений не обнаруживается иа уровне доз, отражающих поражение желудочно-
кишечного тракта.
При оценке среднелетальной дозы (адресованной к кроветворной системе)
ионизирующего излучения после предварительного воздействия ЭМИ с разной
интенсивностью была получена зависимость, свидетельствующая практически о линейной
связи ЛД50/Э0 с ППЭ микроволнового излучения (рис. 4.3),
£1=6,5- 2/ или D=6,5-800/f, где
D - ЛД50 У- и СВЧ-излучения, Гр;
/ - ППЭ, мВт/см. ; t - время микроволнового облучения, мин. Из этих данных
следует, что.в случае одного ЭМ-облучения 50%^иая гибель животных будет
наблюдаться при ППЭ 325 мВт/см и времени облучения около 1,2 мин, т. е. при дозе
около 24 Дж/см . Экспериментальные данные подтверждают этот вывод.
Из этого уравнения следует также, что при облучении СВЧ-полем 40 мВт/см
доза ионизирующего излучения должна быть меньше приблизительно на 1 Гр.
Следовательно, если облучить две группы животных, предварительно подвергнутых
СВЧ-воздействию и ие подвергнутых с разницей в дозах 1 Гр.-то можно ожидать
отсутствия различий между ними. Действительно, эксперимент подтвердил это
предположение (рис. 4.4 и 4.5).
На первый взгляд, необычные результаты были получены при изучении дина-
Мики массы. СВЧ-воздействие вызывало стимуляцию роста. Этот эффект
проявлялся даже в условиях ^-облучения (см. рис. 4.5). Более интенсивный рост в этом
случае нельзя объяснить только гибелью животных с более низкой массой. Напри-
МеР. при дозе 5 Гр погибало столько же животных, сколько при СВЧ-(40 мВт/см2)
7-облучении в дозе 4. Однако в первом случае наблюдался более интенсивный
РИрост массы подопытных животных по сравнению с контрольными, в то время
а* во втором - отставание в массе. По-видимому, более интенсивный прирост
ассы под влиянием СВЧ-поля нельзя считать адаптивной реакцией, а скорее как
Роявление дисфункции эндокринных желез, в частности гипоталамо-гипофизариой
т СТемь'. Все это, возможно, одно из проявлений диэнцефального синдрома с акцен-
м на нарушение соматотропной функции гипофиза. Проявлением вегетативной
97
Время наблюдения, мес
4.4. Динамика выживаемости животных в течение 22 мес:
Рис
/ - контроль;
(4 Гр); 4 - у-облучение (5 Гр)
ЭМИ (40 мВт/см , 10 мин»; 3 - ЭМИ и у-облучение
200
180
1.3-/60
1 §
§ 140
1 120
100
■^%
.1 I И I I
а)
i i
10 <2 «
Время после облучения, мес
Рис. 4.5. Изменение массы животных (а) и количества лейкоцитов крови
в течение 12-15 мес после прекращения ЭМ-воздействия. Обозначения те
нечто и на рис. 4.4
4
3
2
1
тшшй
, N. I
0 1
<10
0 1
Числа облучений
Рис. 4.6. Изменение массы тимуса (а) и селезенки (б) в зависимости от дог
у- и микроволнового облучений
98
гормональной неустойчивости можно ооъяснить и более резкие колебания коли-
" ,-гва лейкоцитов у животных, подвергшихся СВЧ-воздействию.
'^Совершенно четкая зависимость наблюдается на уровне таких кроветворных
гаНов, как селезенка и тимус, в зависимости от числа микроволновых воздейст-
°?jj. Было оценено критическое значение ППЭ 100 мВт/см2 при поглощенной дозе
?« Дж/г. которая, по нашим данным, соответствует примерно 0,1%-ной гибели
вотных. Наиболее информативной величиной является эффективная доза,
вызывающая 50%-ную атрофию кроветворных органов на 4-е сутки после 7-облучения
!кД5о)- По этому показателю совершенно четко проявляется усиление
радиационной атрофии этих органов почти на 2,6 Гр при 10-кратном воздействии ЭМИ
(рис
4.6). Это связано с тем, что воздействие ЭМИ (100 мВт/см ), не меняя экспо-
го S0 40
Время от начала облучения, сут
14 7 15 22 S0
Время после облучения, сут
100
S0
:-«
40
20
ИМММИМ
- -, -}
2^'''ф"&%Ш,
1
yffiyT^s '
т 4 <>^\ '—^ tTi
/Jf^S J
i i
1
20 SO
Время от начала облучения, сут
40
1
15 22
Время после облучения, сут
S0
Ис. 4.7. Изменение массы селезенки (а) и тимуса (б) после воздействия
JMH (10 мВт/см , 18 Дж/r) и у-излучения в дозе 4 Гр:
4 *,~ контроль (заштрихованная зона); 2 и 3 - во время и после ЭМИ;
~ ЭМИ и 'у-облучение; 5 - одно 7-облучеиие; волнистая стрелка - 7-облу-
Че"ие, прямые - ЭМИ
99
о
S
о
* 160
о
о «.
|1120
^ §100
«a v
о
|§ 60
СЬ -3
S
1 20
I
• 1
I \ iy
tf**i l .. I -
о
Д
1
/%
д
I'll 1 1
2 4
/.? «
ffl « 28 32 J6 40
Время после облучения, сут
U 48 52
Рис. 4.8. Изменение числа нейтрофилов (/ и 2) и лимфоцитов (3 и 4)
10-кратного воздействия ЭМИ ППЭ 10 мВт/см2 (19 Дж/г) и 'у-излуч
в дозе 4 Гр:
/ и 3 - 7-облучеиие; 2 и 4 - ЭМИ и ^-облучение
ненциальную направленность постлучевой атрофии кроветворных органов,
само вызывать атрофию кроветворных органов, постепенно увеличиваюи
порционально числу воздействий ЭМИ. Между тем как 10-кратное воэц
ЭМИ с ППЭ 10 мВт/см2 при поглощенной дозе 18 Дж/гне вызывает усиление
ционного поражения селезенки и тимуса (рис. 4.7). В экспериментах на
C57BI-6 показана их большая чувствительность к ЭМИ. Общие законом
радиационных изменений количества нейтрофилов и лимфоцитов пр
10 мВт/см2 и поглощенной дозе 18 Дж/г после 10-кратиого облучения
лены на рис. 4.8. Из рисунка видно, что даже при ППЭ 10 мВт/см'' идет зам
восстановления числа лимфоцитов.
В последние годы многие клиницисты и гематологи уделяют внимание
иому подъему количества нейтрофилов, понимая под этим преходящее
ние абсолютного числа клеток (Бонд, Флиднер, 1971). Этот подъем за
биологического вида животных и дозы ионизирующего излучения. В у
дополнительного микроволнового облучения абортивный подъем достат~
ко зависит от интенсивности ЭМИ (рис. 4.9). ЭМИ не оказало дополн»
влияния на послерадиационные изменения эритропоээа.
Как указывалось (см. гл. 2), при одном СВЧ-воздействии с большой:
ностыо происходит угнетение функций кроветворной системы. Это вь
в падении массы кроветворных органов, уменьшении количества клеток
значительной лейкопении, лабильности гематологических показателей в'
последствия и удлинении сроков восстановления по большинству иссл
показателей. Эти изменения и могли обусловить утяжеление лучевой pea
•у-облучения, что проявилось в большей атрофии кроветворных органов,
уровня абортивного подъема нейтрофилов и как следствие этого - у,
сроков полного восстановления числа нейтрофилов, лимфоцитов и в к
итоге лейкоцитов.
Полученные данные свидетельствуют о том, что ЭМИ с ППЭ 10 мВт/см
глощенной дозе 18 Дж/г не вызывает изменений радиационной гибели
их средней продолжительности жизни и состояния кроветворной системы,
можно характеризовать как патологические. Все изученные показатели
лишь при интенсивности более 10 мВт/см2 и достигали максимума при 100
100
10 40
мВт/см*
10 40 100 10 «
Плотности потока энергии
Рис. 4.9. Изменения массы селезенки (/), тимуса (2), величины
абортивного подъема нейтрофилов (3) и числа лейкоцитов (4) после ЭМИ и у-
облучения:
одно 7-облучеиие
При последнем значении ППЭ утяжеление радиационных эффектов было на 2-
2,5 Гр больше, чем при воздействии одного ионизирующего излучения.
Несколько слов о восстановлении кроветворения после воздействия ЭМИ,
оцениваемом методом дополнительного воздействия ионизирующего излучения в
дозах, адресованных к кроветворной системе.
При экспозиционной дозе ЭМИ 24 Дж/см2 и поглощенной 18 Дж/г порог по
ППЭ составляет 20-30 мВт/см . При больших значениях ППЭ эффект выявляется
в условиях радиационного синдрома, вызывающего кроветворную гибель
(рис. 4.10). Облучение ЭМ полем проводили 10-кратно с суточным интервалом.
Поэтому при отсутствии восстановления суммарная доза составила бы 240 Дж/см2.
Однако полный период восстановления теплового эффекта СВЧ-поля много меньше
суточного интервала. Только ЭМ-облучение животных не дает возможности выявить
кумуляцию. Однако с помощью ионизирующего излучения определяется эффект
кумуляции СВЧ-воздействия на уровне кроветворной ткани при ППЭ 10 мВт/см2
и дозе 18 Дж/г. Утяжеление лучевой реакции, очевидно, вызывается
непосредственным воздействием СВЧ-поля на кроветворную ткань и характеризуется
угнетением белого ростка. Такой феномен возможен, очевидно, лишь на животных с
малыми геометрическими размерами, у которых энергия электромагнитных волн
с частотой 2,45 ГГц проникает практически до костного мозга, селезенки и тимуса.
С увеличением размеров животных (например, собаки) аналогичные параметры
микроволнового излучения могут вызвать реакцию кроветворной системы по типу
Рис.
при
ЭМИ
4.10. Гибель мышей
воздействии только
- и при воздействии
JMH и у-излучения:
^ - гибель, равная "ну-
ад > при воздействии
только ЭМИ; 2 - ЭМИ, не
выдаются модификации лу-
еВого поражения; 3 - от-
"°ЩеииеЛД5о (ЭМИ+7-об-
"Учение) к ЛД£„ (только
'•облучение)
5 7 9 11 13 15
ППЗ,Ю'гДж/(сигс)
П 19
101
■* 5 10 15 20 SO
Время после tf-облучения, сут
Рис. 4.11. Гибель крыс после 7-об
интактных животных в дозе 5,5 Гр
после предварительного СВЧ-возде
(2> [39]
стресса [121, 126]. Поэтому усиле-
диациониыч эффектов при возде
ЭМ-поля на крупных животных мо
обнаружить. Перенос данных, свид'
вующих об усилении радиационных
тов при воздействии ЭМИ на чел
должен быть осторожным особенно для частот 2- 3 ГГц, поскольку при 24
поглощенная доза составляет примерно 1 Дж/г. Более того, при слабых воздей
микроволн можно наблюдать даже защитный эффект от ионизирующего из
по таким показателям, как гибель, средняя продолжительность жизни, кол
лейкоцитов, реакция Т-лимфоцитов взаимодействовать с антигеном ФГА-Р в
поведенческие реакции. В этой связи целесообразно привести результаты
выполненных под руководством Ю. Г. Григорьева [14, 15, 37, 39].
Исследования проведены на 54 белых беспородных крысах-самках. 18
ежедневно по 30 мин в течение 8 сут подвергали облучению ЭМ-полем с
200 + 25 мкВт/см . 36 животных служили контролем. Поляризация поля бк
нейиой, постоянной, с ориентацией вектора Е параллельно площадке, иа к~
размещали животных (облучение велось сверху). Температура окружающей
в зоне облучения составляла 21 ±0,5°С. Влажность и освещенность мест рас"
ния подопытных и контрольных животных выдерживались примерно одинак
На 9-е сутки после начала облучения микроволнами животных контрольной
опытной групп подвергали однократному общему ^-облучению в суммарн
5,5 Гр (мощность дозы 0,01 Гр/с).
Результаты исследований показали, что предварительное облучение мик~
нами с малой интенсивностью более чем в 1,5 раза повышает выживаемость
по сравнению с выживаемостью крыс, подвергнутых только ^-облучению.
Среднее эффективное время, за которое погибло 50% животных подо-
группы, составило 26,6 сут (17,7-39,9), а эффективное время животных к'
ной группы 15,4 сут (12,2-19,4) (рис. 4.11). Следующие работы, выпо
Ю. Г. Григорьевым и сотр. [14, 15], касаются изучения поведенческих реак
комбинированном воздействии ЭМ- и ионизирующего излучений. Авторы
вали поведенческие реакции (двигательную активность) животных при в~
вии ЭМ- и у-излучений с весьма слабой интенсивностью.
Эксперименты проводили на крысах-самцах линии "Вистар" в одно и то же
суток - с 14 до 17 ч. Животных в зксперимеите использовали однократно. Рез
ты эксперимента обрабатывали трехкратным дисперсиоииым анализом. Жив
подвергали ^-облучению в дозе 0,34 Гр, длительность облучения 20 мин.
ние велось партиями по семи животных, контрольных - подвергали "ло
облучению. СВЧ-воздействия на животных проводили через сутки после ион"
щего излучения (10 ГГц, 40 мкВт/см2, время облучения 1 мин). Во время
ния животное находилось в коробке 200x200x200 мм из оргстекла, пок
крышкой из пенопласта; облучение велось сверху. Измерение двигательной
иости крыс проводили через 1 мин после СВЧ-облучеиия. Всего в экспер
было использовано 28 животных.
Для регистрации двигательной активности и измерения параметров трае"
движения крыс была использована установка "Оптоваримекс", содержащая о
скую платформу с инфракрасными датчиками положения животного в простр
двухкоординаткого самописца непрерывной регистрации положения животн
плоскости, 8-канальиого счетчика с цифропечатающим устройством, котор
чатает на бумажной ленте показания: Я - интегральный показатель двигат
активности (путь, пройденный животным за время анализа); X, Y - п
102
траектории пути, пройденного животным на оси X и Y; п - число вставаний
животного на высоту 5 см от пола коробкн. Во время измерения двигательной активности
около установки включали генератор "Брюль" типа 1027 белого шума (67 дБ).
■у-Облучение вызывало достоверное изменение (р<0,05) двигательной
активности животных по оси У. Достоверных изменений в показателях Я, X и п под
влиянием 7" облучения ие обнаружено. СВЧ-облучсние животных в течение 1 мин
е вызывало изменений в показателях двигательной активности крыс. Для
получения так называемого специфического эффекта действия микроволнового и
ионизирующего излучений в малых дозах те же авторы [14, 15] предложили интересную •
модель - особый вид памяти - импринтинг. Запечатление (импринтинг)
заключается в установлении связи животного с впервые предъявленным раздражителем
иЛи движущимся объектом внешней среды.
Работа была выполнена на цыплятах, разделенных на четыре группы (три
подопытных и одна контрольная). Через 24 ч после начала инкубации эмбрионы
первой группы в течение 5 мии облучались нсмодулированными микроволнами
(9340 ±10 МГц, 40 мкВт/см ), эмбрионы второй группы подвергались
воздействию 7-излучения в дозе 0,36 Гр; эмбрионы третьей группы предварительно
облучались микроволнами с теми же параметрами, что и эмбрионы первой группы, а затем
подвергались 7-облучению в дозе 0,36 Гр; эмбрионы четвертой группы находились
в тех же условиях, но без облучения. Яйца в процессе иикубации за несколько часов
до вылупления закладывали в отдельные коробки, чтобы после вылуплеиия у
цыплят ие происходило взаимного запечатлевания. Имприитирование цыплят
проводили в сенситивный период через 20- 24 ч после вылупления в два этапа:
тренировочный и сенситивный. В качестве импрннт-стимула использовали мелькающий
свет лампы фотостимулятора с частотой 10 Гц. Теститроваиие иа запоминание им-
принт-стимула проводили через 24 ч после имприитирования, оставляя одну лампу
мелькать с частотой 10 Гц (импринт-стимул). а другую - с частотой 2 Гц (диффе-
ренцировочный стимул). При количественной оценке реакции учитывали время
нахождения цыплят вблизи стимулов, количество подходов и контактов с ними.
Проведенные исследования показали, что в данных условиях эксперимента
произошло усиление эффекта при воздействии на цыплят в раннем эмбриогенезе
смодулированных микроволн ППЭ 40 мкВт/см и у- излучения в суммарной дозе
0,36 Гр. ^-Облучение устраняло имеющееся у цыплят контрольной группы
предпочтение импринт-стимула (снижение индекса предпочтения с 0,8 до 0,54).
Предварительное СВЧ-облучение усиливало эффект у-облучения так, что цыплята избегали
импринт-стимула (индекс предпочтения 0,36). Авторы заключают, что
комбинированное воздействие микроволн и у- излучения в период раннего эмбриогенеза может
оказывать так называемое специфическое действие на ЦНС - нарушать образование
импринтинга, особой" формы памяти.
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о возможном
модифицирующем влиянии микроволн СВЧ-диапазоиа нетепловой интенсивности иа
последующую реакцию различных систем организма в ответ на действие ионизирующего
излучения, развитие трех типов реакции при комбинированном воздействии
ионизирующего и неионизирующего излучений: повышение общей реактивности,
компенсации функциональных сдвигов иа системном и организменном уровнях и,
наконец, усиление специфических эффектов.
Об антагоиическом эффекте сообщалось и в более ранних работах [55, 156].
Чаще всего этот эффект наблюдали в том случае, если ЭМ-поле воздействовало
после ^-облучения (Лаппенбаш и др. 1973, Ратковска и Вацек, 1977). В более
поздних исследованиях [19, 45, 61], как правило, отмечалось аддитивное или синерге-
тическое биологическое взаимодействие ионизирующего и неионизирующего
излучений. Маррей и Маккелли [130] придерживаются последней точки зрения. К тем
*е самым выводам приходят К. В. Никонова, И. П. Соколова, М. С. Толгская [61].
Более того, А. Н. Либерман и др. [61] также приходят к выводу, что этот синергизм
(или аддитивизм) возможен на уровне пороговых доз ионизирующего излучения
н микроволнового облучения.
В опытах иа мышах при частоте 2,4 ГГц, экспозиционной дозе 24 Дж/см и погло-
■Ченной 18 Дж/г мы ие обнаружили изменений по всем изученным показателям при
103
ППЭ, равной 10 мВт/см2. В пересчете на УПМ для человека массой 70 кг оно с~
вило всего 0,3 мВт/г, а поглощенная доза - примерно 0,1 Дж/г. Уровень м
лизма спящего человека составляет 1 мВт/г, а у человека, выполняющего пред-
большую физическую работу (бег на длинные дистанции), - 18 мВт/г. Кои;
экстраполируя экспериментальные данные на человека при комбинированном
действии ЭМИ и ионизирующего излучения, следует учитывать особенности к~
творения грызунов и человека. Поскольку ионизирующее излучение из этих
факторов является ведущим, экстраполяцию следует вести по тем при
которые приняты для этого фактора [1,45, 97].
Постановка экспериментов с сочетанным воздействием указанных факт
один из которых является тестирующим, позволила количественно оценить уро~
интенсивности электромагнитных волн, при котором у животных действите
возникали патологические или реактивные состояния. В обычных условиях
нить биологические эффекты при действии ЭМИ с достаточной степенью объе~
ности чрезвычайно трудно.
Можно предположить полезность таких методических подходов для обосг
ния критериев оценки предельно допустимых уровней ЭМИ для человека. Нг
нее важное значение, на наш взгляд, подобные методические подходы будут ]
и в плане изучения модификации лучевого поражения при сочетанном воздей-
ЭМП и ионизирующего излучения, так как они позволяют получить соответ-
щие поправочные коэффициенты при нормировании биологического эффекта
зирующего излучения.
Глава 5
НЕТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ. ТЕПЛОВОЙ СТРЕСС.
МОДЕЛИРОВАНИЕ
При воздействии ЭМ-излучений на живые организмы следует ра
чать по крайней мере три уровня взаимодействия ЭМ-энергии с биол
ческими системами [32,33, 42, 73]:
1) слабые энергетические воздействия (иногда их называют инфо
ционными). Предполагают, что они вносят очень незначительные во
щения в термодинамику живого организма и сравнимы с тепло
шумом биологической системы. Примером такого рода возде"
ЭМ-поля с биологическими системами может служить восприятие в
мого света, который обладает достаточно выраженным информа
ным значением, поскольку имеются соответствующие рецепторы;
2) средние энергетические воздействия. По уровню они сопостав:
с уровнем основного обмена того или иного вида животного. По-в
мому, такие воздействия могут вносить возмущение в термо
скую систему живого организма лишь при очень длительном возд
вии или при возникновении локальных "горячих точек";
3) сильные энергетические воздействия. На этом уровне четко оп
ляются количественные зависимости эффекта от дозы. Можно оп
лить границы патологического и физиологического состояний по т~
интегральным эффектам, как смертность, средняя продолжительн
жизни, генетические эффекты.
Говоря о первичных механизмах взаимодействия ЭМИ с вещест
следует прежде всего сразу оговориться, что речь пойдет лишь о крат"
изложении существующих представлений о возможных физико-
104
йХ; биофизических взаимодействиях, связанных прежде всего с злек-
«ческими свойствами отдельных компонентов клеток (воды, макро-
олекУл' белково-липидных комплексов, мембран), без рассмотрения
аимодействий ЭМ-излучения с более сложными биологическими
сигмами, необходимых для понимания количественных зависимостей,
с е дозиметрической оценке ЭМ-излучения (см. гл. 1).
Средние и сильные энергетические воздействия приводят к тепловым
ЛеНоменам ЭМП, которые основаны прежде всего на термодинамике
ййологического объекта и патофизиологии терморегуляции. Отсюда
возникает необходимость рассмотрения тепловых моделей, наиболее
приемлемых для описания теплового состояния биологических
объектов при воздействии ЭМ-излучений.
5.1. ВОЗМОЖНОСТИ СЛАБОГО НЕТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ЗМП
Многие ученые признают, что в конечном счете взаимодействие ЭМИ с биологи-
(ескими системами приводит к преобразованию энергии ЭМ-поля в тепловую.
Однако в последнее время некоторые исследователи пытаются объяснить ряд эффектов
ЭМИ (исключая тепловое преобразование энергии), используя для этого сложные
физические феномены: теорию солитонов, сверхпроводимость и т. д. [73, 85, 104,
105). Сторонники "неспецифического" (или "слабого") взаимодействия ЭМИ
с веществом - это, как правило, нейрофизиологи или гигиенисты, которые в
качестве основного критерия "вредности" ЭМИ выдвигают эффекты ЦНС. По нашему
мнению, будет совершенно несправедливо отвергать феномены слабых
энергетических взаимодействий. Следует оговориться, что с физиологической точки зрения
ли феномены интересны. Однако непостоянство их обнаружения исследователями,
низкий уровень выявляемых физиологических сдвигов не дают пока оснований
ря их использования при оценке профессиональной вредности ЭМИ. Постоянно
существующий фон других факторов создает такой энергетический шум в
организме, что слабые эффекты ЭМИ пока имеют только научный интерес. Более того,
они могут быть выявлены только в строго контролируемых, "стерильных" с точки
зрения "участия" других факторов экспериментах. При изложении биофизики
ЭМИ мы воспользовались интересными данными, приведенными в работах [75,
«5,88,104,105,141,156].
Несколько слов о диэлектрических свойствах воды, белковых молекул и
мембран с точки зрения энергетических параметров воздействия ЭМП. Водная фаза
биологических тканей - самая значительная в количественном отношении. Диэлек-
Чипеские свойства чистой воды хорошо изучены в большом частотном интервале
(от нуля до частот, приближающихся к инфракрасной области). Эти свойства харак-
Кризуются уровнем релаксации при 20 ГГц. Границы диэлектрической
проницаемости от статического электричества до бесконечно больших частот при комнат-
в°й температуре составляют примерно 75-5. Диэлектрические свойства воды не
зависят от напряженности электрического поля примерно до 100 кВ/см.
Электрические свойства и вязкость воды характеризуются тремя диэлектрическими
параметрами: статической диэлектрической проницаемостью, измеряемой в области /■<
^•с (/е - критическая частота); частотой релаксации 20 ГГц и ионной
проводимостью.
-Диэлектрические свойства электролитов практически такие же, как и воды,
'тическая диэлектрическая проницаемость электролитов с обычной для физио-
•Ических растворов концентрацией (0,15 н.) лишь иа две единицы меньше про-
^Йемости чистой воды, чем, безусловно, можно пренебречь.
Подвижность ионов в жидкостях ткани ие очень заметно отличается от их по-
оп/*н°сти в воде. Релаксационная частота чистой и связанной воды практически
ччиКова. В диапазоне 500-2000 МГц удельная проводимость связанной с белка-
105
ми воды выше проводимости чистой воды и электролитов. Этот эффект
иметь биологическое значение.
Насыщение диэлектрической проницаемости белка происходит при 504;
Поэтому изменения структуры протеина, наблюдаемые при напряженн
уровня насыщения, по мнению Швана [76, 140), носят при нормальной тем
спонтанный характер.
Процессы релаксации, связанные с колебательными и крутильными :
молекул, с нелинейностью диэлектрических свойств среды в условиях конк
щего действия теплового движения молекул при достаточно высоких темп
приводят к возникновению обратимой поляризации. В полях напряженность
ка нескольких вольт на сантиметр вряд ли могут появиться необратимые из
Результаты исследований приводят к важному выводу о том, что удел
кость всех биологических мембран, в том числе клеточных и внутрикл
органелл типа митохондрий, составляет 1 мкФ/см . Она практически не з~
частоты радиочастотного диапазона. В области низких акустических част
иая емкость мембран с уменьшением частоты возрастает.
Можно оценить разность потенциалов на мембране, возникающую в С
При напряженности поля в живой ткани 1 В/м (СВЧ-излучение 10 мВт/с*
удельном сопротивлении ткани примерно 100 Ом см плотность тока в м
составляет 10 мА/см . Наведенная разность потенциалов на мембране при/
равна 0,5 мкВ и с повышением частоты снижается. Это примерно в 1000;
уровня потенциала, который принято считать биологически действующим (
Со Шваном не согласен Фрей [104), который считает, что биологическ::
ным значением можно считать напряженность поля менее 1 мВ. Для /«^/е
разность потенциалов, приложенная к клетке, приходится на емкость ме
Для клетки размером более 10 мкм в низкочастотном поле напряженностью
эта разность составляет несколько милливольт, что весьма существенно
зрения биологического воздействия. Поскольку на низких частотах удельное
тивление тканей лежит в пределах 500-1000 Ом-см, плотность токов nv
равна 1 мА/см , а значение теплового шума на мембране - примерно 1 мкВ.
Чтобы воздействовать на биополимеры, напряженность внешних электр
полей должна превышать напряженность силовых локальных полей, дост
1,5 кВ/см на расстоянии 100 А в многовалентных иоиах, и 1,8 кВ/см на
расстоянии в молекулах гемоглобина.
Разность потенциалов, возникающая на мембране в результате типичных
ловых воздействий СВЧ-полей, пренебрежимо мала и сопоставима с мем!
шумом, который составляет примерно 1 мкВ. Метаболическая активность ч
ского мозга настолько высока, что его клетки излучают электромагнитную
30 мВт/см . Только по одному радиочастотному диапазону ППЭ ЭМ-поля,
излучается телом человека, составляет примерно 5 мкВт/см . Для
уровня тепловых возмущений необходима слишком высокая напряженн
Для описания иетепловых воздействий СВЧ-поля на биологические объе
и Фостер [141) предлагают несколько возможных механизмов. Слабые п
роятнее всего, будут воздействовать на объекты, обладающие либо больш
метрическими размерами, либо большими постоянными или индуциро
дипольными моментами. Это возможно при очень низких частотах.
Большие размеры, необходимые для обеспечения реакции биологиче
стемы на слабые СВЧ-поля, могут реализовываться в результате коопера
взаимодействия 'нескольких клеток или макромолекул с импульсом СВ"
ния. Такое взаимодействие увеличивает эффективный размер структуры
ветственио снижает порог возникновения рассматриваемого явления. П
механизм кооперативного взаимодействия может быть обусловлен слабо с
ми с поверхностью мембраны ионами и наличием в ней рыхлого каркаса из з
иых полисахаридов. Возможно, что внутри мембраны протекают процес"
нансиого ЭМ-взанмодействия, которые лежат вблизи 100 ГГц. О биолог
действии миллиметровых волн, в основе которых могут лежать резонанси
ния, сообщал Н. Д. Девятков [23). Многие исследователи подчеркивают ел
изучения биологического действия миллиметровых волн. Об этом, в ча
106
ворил Партлоу на симпозиуме по биоэлектромагнетизму, который состоялся
Г°Сиэтле (США) в 1979 г. [112]. Эти исследования в основном проводились на кле-
В чных суспензиях и культурах. Что же касается воздействия миллиметровых волн
1. животных, то здесь вообще ничего не ясно, хотя биологические эффекты, очевид-
могут возникнуть на уровне кожных реакций (при больших ППЭ), близких
*0' характеру к реакциям, вызванным воздействием инфракрасного излучения.
В последнее время появились высказывания о сверхпроводимости в органиче-
^ix материалах при комнатной температуре и выше. Ю. А. Холодов и М. А. Шиш-
с [74) пытались использовать это явление для объяснения слабых (информациои-
,,х1 взаимодействий ЭМИ с биологическими структурами. В подтверждение не-
„ецифического действия ЭМИ на животных они приводят данные Залуда и Воцеха
f74), которые отмечали, что крысы выбирают камеру с СВЧ-облучением с ППЭ
адоке 1 мВт/см , когда температура окружающей среды составляет 20 °С, и избе-
-3J0I ее при 30°С. Во всех случаях повышения ректальной температуры ие
наблюдалось.
По мнению Бариса, взаимодействие ЭМ-излучения с биологической средой на
уровне отдельной молекулы хорошо трактуется с позиций квантовой механики.
Законы кинетики химических реакций применимы при изучении влияния ЭМ-излу-
яений на движение молекул.
Наиболее интересная область эффектов внешнего ЭМ-поля - это изучение
состояний простейших структур, таких как мембраны, инфраструктуры клетки и граница
раздела между цитоплазмой и мембраной. При описании эффектов ЭМ-излучения на
молекулярном уровне определяющим является значение кванта СВЧ-излучеиия.
Для лоля частотой 10 ГГц оно составляет h V= 10"24 Дж = Ю-5 эВ. Переход кванта
такого значения с одного уровня на другой не может иметь биологического
значения. Значение ППЭ должно быть больше уровня теплового потока для того, чтобы
в облучаемой системе могли произойти изменения. ППЭ должна составить /' =
= 10" 2 Д/, где Д/ ** 1 МГц. Этот поток должен быть равным или большим
1 мкВт/см - нижний порог возможных биологических эффектов СВЧ-диапазоиа
ЭМИ.
Если действительно существуют "слабые" взаимодействия, ответственные за
какие-то внешние эффекты, то вопрос заключается в том, каким образом и с
помощью каких феноменов можно превысить тепловой шум биологической системы.
Эйди [85) предлагает следующую концепцию. Под влиянием ЭМ-полей нарушаются
связи ионов кальция с мозговой тканью. Это предположительно наблюдается на
поверхности клеточных мембран. Почти на 2% увеличивается выход ионов кальция
и медиатора ГАМК. При сверхнизких частотах его выход был наибольшим при
частотах 6,16 Гц и напряженности поля 10 и 50 В/м соответственно или при
модулировании частотой 9-16 Гц несущей частоты 147-450 МГц и интенсивности около
1 мВт/см2. При интенсивности менее 1 мВт/см2 выход ионов кальция уменьшается.
Дать биофизическое объяснение обнаруженным явлениям на основе существующих
представлений очень сложно. Например, поле частотой 16 Гц, напряженностью в воз-
Духе 50 В/м индуцирует в ткани поле напряженностью 10" В/см, а для создания
в ткани напряженности 10"' В/см (напряженность ЭЭГ) внешним полем с частотой
16 Гц необходима напряженность в воздухе 500 кВ/м. ' -
Главное место во взаимодействии биологической ткани с ЭМИ Эйди отводит
клеточной мембране. Однако, чтобы слабые ЭМ-поля создавали в тканях
напряженность намного "ниже порога напряженности собственных электрических полей
(мембранный потенциал 10s, синаптический потенциал 10 и ЭЭГ 0,1 В/см) и
вызывали биологический эффект, необходимо по-иному взглянуть на саму мембрану
как на "жидкостную мозаичную модель" с большим количеством
внутримембраных частиц в пределах двойного липидного слоя и трансмембранными связями
(внешнее поле, - отрицательные заряды на поверхности мембраны - мембранные
Ферменты-ядро). Чтобы избежать энергетического несогласования воздействую-
~01х полей иа уровне теплового шума биологической ткани, Эйди предлагает
рассматривать вначале эффекты взаимодействия ЭМИ с биологической тканью по по-
еРХиости мембраны, а затем передачу информации внутрь клетки.
-Это осуществляется через такие ферменты, как аденилциклаза, которая заме-
107
щаег механизм превращения АТФ в АМФ и цАМФ. Все это в конечном счете
печивает запуск других ферментных систем маломощным воздействием ЭЬ~
чеиия. Между тем процессы, идущие затем внутри клетки, в 10-10
шают его по мощности. Передача энергетического сигнала с поверхности ме
внутрь клетки осуществляется ионами кальция и соответствующей трансп
системой.
Для объяснения слабых взаимодействий, по мнению Эйди, можно испо
дисперсные, сопитонные модели. Явления солитонов, в частности А. А. Дав-
использованы при описании мышечного сокращения. Рассеяние солитонов в м
лах при воздействии ЭМИ можно объяснить следующим образом. Эпектром
ное излучение деформирует электронные орбитали атомов, смещает ядра, к*
совершают нелинейные колебания, волна этих колебаний распространяется
молекулы со скоростью звука. Двигаясь таким образом, солитон отдает
в виде излучения типа Черенковского. Солитон может быть рассеян на неог
ностях и направлен вдоль ответвлений молекулы. Энергия, доставленная сол
на удаленный конец молекулы, может вызвать вторичные химические
Применительно к ЭМИ можно предположить, что электромагнитная волна
ся, опережая волну изменений в липидных молекулах вдоль мембраны, и в
вторичные процессы. Это пример того, как начальное событие, локализованное"
мембраны, инициирует трансмембранные процессы с последующими вторь
реакциями внутри мембраны.
Мы специально остановились на рассмотрении механизмов слабых взаимс
вий, поскольку на их основе делаются попытки объяснить многие феном:
воздействии ЭМ-излучения на ЦНС. Можно справедливо задать вопрос: моду
ные или низкочастотные ЭМИ оказывают на организм вредное воздействие
имеют для организма прежде всего физиологическое значение. Скорее всего
нее более справедливо. Факты, полученные такими крупными нейрофизи-
как Эйди и др., нельзя игнорировать, но они пока что имеют лишь научный
Более того, они трудновоспроизводимы. Эти феномены, возможно, и наб
в слишком'узких областях модуляций, но они требуют очень корректной пр
Наиболее четкие изменения в организме возникают тогда, когда возд-
ЭМИ сопровождается тепловыми эффектами. Последние, с нашей точки
должны быть ведущими при оценке профессиональной вредности радиоча
излучений.
5.2. ТЕПЛОВОЙ СТРЕСС ПРИ МИКРОВОЛНОВОМ ОБЛУЧЕНИИ
Совершенно определенно можно сказать, что хорошо изученны
стоверным фактом является тепловой эффект ЭМИ, особенно mi"
нового диапазона [4, 46, 141, 126, 154]. На основе литературных
можно заключить, что с увеличением интенсивности и времени ЭМ;
чения у мышей, крыс и собак повышается температура тела, увед
ется частота сердечных сокращений и дыхательных движений. В у<г
многократного облучения наблюдается, по-видимому, эффект те
адаптации, при небольших интервалах между воздействиями в
функциональная кумуляция.
Изучение теплового стресса при воздействии ЭМИ целесообр
чать с рассмотрения основных физиологических сдвигов при
ППЭ, т. е. теплового баланса организма, определяемого по ре
температуре, локальной температуре регулирующих центров, с
сердечно-сосудистой и дыхательной систем, установления кор
между тепловым балансом и уровнем смертности животных и о
ния порогового значения подъема температуры при вероятности
108
4-5 6 7
Время облучения, мин
Рис. 5.1. Время возникновения клинических симптомов и некоторых
физиологических сдвигов в период микроволнового облучения (300 мВт/см ):
1 - повизгивание; 2 - двигательное возбуждение; 3 - выраженный визг; 4 -
судороги; 5 - температура тела; 6 - пульс; 7 - дыхательные движения; Ks-K-; -
контрольные значения для 5- 7 соответственно
0,1%, а также с рассмотрения эффектов восстановления и кумуляции
при тепловом воздействии ЭМИ.
При общем облучении хорошо прослеживается последовательность
изменений основных физиологических параметров и поведения собаки
(рис. 5.1). Наибольшая корреляция наблюдается между изменением
ректальной температуры и частотой дыхательных движений. Это следует
и из сопоставления данных по изменению частоты дыхательных движений,
частоты сердечных сокращений при ППЭ, равной 100, 300 и 500 мВт/см2
(рис. 5.2). .-
При анализе экспериментальных данных установлена корреляция
между вероятностью гибели собак и градиентом нарастания ректальной
температуры (ДГ), которая в то же время не зависела от ППЭ (рис. 5.3).
При вероятности гибели 99,9% AT составил 4,78°С, при вероятности
гибели 50 и 0,1% - 3,52 и 2,16°С соответственно. Последнее значение
прироста температуры особенно интересно тем, что оно практически соответ-
С1вУет пределам физиологических колебаний этого показателя у
животных. Рассмотрим такую аналогию. К. П. Иванов [28] вычислил прирост
Температуры за счет собственного метаболизма и при отсутствий тепло-
отДачи в околоклеточную среду. По его Данным, 1 г вещества тел ней-
Ронов выделяет примерно 1,8 к ал/(г мин) тепла. Тогда
&T = Q/Mc = 1,8/0,83 = 2,16°С,
109
где Q - тепло, кал/(г мин); М — масса, г; с - теплоемкость,
0,83 кал/(г°С). Однако тепло от тел нейронов (в случае, если
ступления тепловой энергии извне) отводится очень быстро и ДГ|
ляет только 0,6 10~SoC [28].
Если проанализировать экспериментальные данные по измен
ректальной температуры в период облучения у собак (рис. 5.4) в
установления корреляции между интенсивностью и временем обл
--У77777777777777/
i i i ■ i i ■ ■ i ■ i i i ■ i i i ■ i ■ i
30
40' 50
60
300
Ч,ж
200
о
е о
-юо
А
Ьф
г
—=^t^.
ттгл
■ 111111111111111111111111111111111
10 20 SO 40
Время облучения, мин
50
60
70
Рис. 5.2.
Пульс и дыхание (по отношению к максимальному значению
500 мВт/см ) у собак в период микроволнового облучения:
1-3 - ППЭ 500, 300, 100 мВт/см2 соответственно. Заштрихованные об
соответствуют 0,1-99,9%-ной гибели животных; К - контрольные значения
300 ,
ППЗ, мВт/см2
Рис. 5.3. Прирост ректальной
температуры (ДГ) и гибель собак в
зависимости'от ППЭ микроволнового
облучения
ПО
Рис. 5.4. Прирост ректальной темпера.,
при микроволновом облучении собак:
1-3 - ППЭ, равная 100,
500 мВт/см соответственно (со
ные данные для 2,4 ГГц); ,4 и 5 -
равная
[86]
220 и 330 мВт/см2 для 0,2
5.5. Зависимость ППЭ от времени Г
Р11' оволнового облучения собак для
4 ГГи <7> И °'2 ГГц <~> ПРИ постоян-
Ъ прир°сте температуры AT, равном
{£(в)и2°С(0>
15 ?,мин
0 2468 10 20 30 40
Время облучения,mui Время после облучения, мин
70
Ркс. 5.6. Прирост и спад ректальной температуры ДГу крыс (масса 240 г) во время
облучения и после него с ППЭ 100 мВт/см2 (2,4 ГГц)
или дозой при определенном значении ДГ, то получим практически
параболическую зависимость (рис. 5.5) It = 50 Дж/см2 (для ДГ=1°С) и
/г =105 Дж/см2 (для ДГ=2°С), где / - ППЭ, мВт/см2, и t - время
облучения, с.
Минимальный порог интенсивности, при котором справедливость этих
соотношений может сохраняться, не должен быть ниже 80 мВт/см2 (см.
рис. 5.3).
После окончания облучения спад ректальной температуры идет
экспоненциально. Отмечаются довольно большие индивидуальные колебания
•ремени восстановления (рис. 5.6). Естест-
>енно, что, как и всякая система с обратной
связью, теплорегуляция не является
исключением. После достижения исходного уров- -
8я температура, как правило, падает ниже
Контрольных значений. Это показано на мы-
Jj831» крысах и собаках. Любую температур-
кривую при действии ЭМИ можно
разбить
на четыре участка: подъем температуры
0 время облучения, дальнейший небольшой
. • 5.7. Продолжительность плато (7) и величина
! Р°сга ректальной температуры у собак (2)
**ИсиМости от ППЭ
100 300 500
Плотность потока энергии,
мВт/см*
111
подъем или плато после окончания облучения, экспоненциальный
восстановления до исходных значений и, наконец, фаза отрицат
градиента температуры. Продолжительность плато и величина отр
ного градиента особенно четко коррелируют с интенсивность
(рис. 5.7).
*180
з ВО
О)
о
к
Змин
2&
■4 *%&J
60
в.
,180
60
б мин
nil
в мин
т&
А>
0
ш
Ж
ИИ I 1111
10
20
30 40 50
Время наблюдения, мин
60
70
10
20
30 40 50 60 70
Время наблюдения, мин
Рис. 5.8. Пульс (в) и дыхание (б) у собак при ЭМ-облучеиии 300 мВт/см в
3, 6 и 8 мин:
• - во время облучения; О - после облучения; К - исходные значения
112
Нормализация сердечной и дыхательной систем зависит от общей
сПозиционной дозы, и при критических значениях ППЭ (144 Дж/смг)
3, де происходит и через 10 ч после облучения (рис. 5.8). При пороговом
^вне воздействия (0,1%-ная гибель) через 30 мин наступает восстанов-
Адне ректальной температуры. Частота дыхания и частота сердечных
вращений восстанавливаются через 22 и 70 мин после облучения соот-
„етственно.
При многократном воздействии довольно отчетливо выявляются
адаптационные возможности организма по таким показателям, как темпера-
-ура тела, частота сердечных сокращений и частота дыхательных движений
(рис. 5.9 и 5.10). После облучения через 1-2 сут все показатели
находятся в пределах вариабельности данных показателей у контрольных
животных.
Таким образом, функциональные сдвиги со стороны
сердечно-сосудистой системы при микроволновом облучении, не вызывающем зффекта
поражения более 0,1%, носят не патологический характер. Они отражают
адаптационные возможности организма животных, направленные на
наиболее эффективную элиминацию тепла при воздействии ЭМИ.
В заключение можно сделать ряд обобщений. Гибель животных,
вероятно, происходит в пределах прироста температуры тела от 2 до 5°С
при среднем значении, равным примерно 3°С.
Восстановление температуры и физиологических функций происходит
в три фазы: фаза медленного восстановления и латентного периода -
время включения регуляторных механизмов; фаза быстрого
восстановления - процесс активной теплоотдачи, гомеостатирования. Скорость
восстановления постоянна для данного вида и не зависит от ППЭ и дозы
облучения; фаза неустойчивого восстановления — волнообразное
восстановление с отрицательным AT, когда время восстановления зависит от
20 25
h
35 40 48 56
Число облучений
Г"0- 5.9. Колебания ректальной температуры у собак при многократном ЭМ-облу-
,?ии в течение 3 мин с ППЭ, равной 300 мВт/см (7), и у контрольных животных
'• Показатели у подопытных животных снимали сразу после облучения
ИЗ
20- 26 35 40 48 5в
Чис/to — воздействий
Рис. 5.10. Сердечные сокращения (я) и дыхание (б) у собак при много
ЭМ-облучеини в течение 3 мин с ППЭ, равной 300 мВт/см (1), и у контр
животных (2). Показатели у подопытных животных снимались сразу после
чения
AQ. Эта фаза при определенных условиях может формировать "н~
тимые" функциональные изменения.
При ППЭ, равной или менее 50 мВт/см2 (2,4 ГГц), наблюдается
сительное динамическое тепловое равновесие между выделяемым в
низме при воздействии ЭМИ теплом и его элиминацией. В этом
наблюдается напряжение регуляторных механизмов сердечно
стой, дыхательной и гормонально-эндокринной систем; однако;
много ниже 50 мВт/см2 вызывает стрессорные сдвиги, срав
средней мышечной нагрузкой.
5.3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА
ПРИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ ОБЛУЧЕНИИ
Тепловые эффекты в организме, вызванные ЭМП, имеют много
с конвекционным или радиационным тепловым воздействием,
того, интенсивная физическая нагрузка может служить неплох
делью теплового состояния организма при ЭМИ. Действительно, к"
ЭМИ, так и при физической нагрузке теплойакопление идет прежд
в более глубоких слоях тела, чем при инфракрасном излучении.
114
^действие ЭМИ с организмом имеет много специфических особенно-
теЙ: физические - взаимодействие ЭМ-поля с телом как антеной (отсюда
„вление поляризации, резонанса и эффекта заземления), биофизические -
дожность (многослойность) биологического объекта, обладающего
саморегуляцией, восстановлением и даже усилением принимаемого
импульса ЭМИ. При увеличении ППЭ ЭМИ значимость общих
физиологических механизмов гомеостаза постепенно уменьшается, а роль локальных
эффектов воздействия ЭМИ увеличивается. A priori можно сказать, что
,фИ неких константных критических значениях теплонакопления и
мощности дозы время кровотока (как основного усреднителя тепла в
организме) будет лимитирующим параметром перехода от общих тепловых
эффектов ЭМИ к локальным.
физические и биологические параметры могут быть учтены и связаны
с помощью формальных моделей, основанных на тепловых эффектах
ЭМИ. Такой подход наряду с другими методами позволяет более
объективно произвести экстраполяцию экспериментальных данных на
человека. Конечно, это можно сделать эмпирически или использовать такие
хорошо коррелируемые функции, как масса тела, продолжительность
жизни, уровень основного обмена или потребление кислорода.
Моделирование на основе тепловых эффектов можно проводить,
включая бесчисленное множество параметров, влияющих на
термодинамику живого организма. Однако это не всегда целесообразно, поскольку
нестабильность (в определенных пределах) теплового состояния человека
свидетельствует, что тепловой гомеостаз выражается не в жесткой
фиксации тех или иных показателей на определенном уровне, а скорее в их
колебании вокруг среднего значения. Колебания температуры "ядра"
(сердцевины) могут достигать 2°С. Регуляция теплового баланса человека
в отличие от животных может осуществляться в довольно широких
пределах. Например, поза "калачиком" уменьшает отношение
поверхности тела к массе в 3 раза. У животных этот показатель меньше, и с
уменьшением массы тела, например, у грызунов, он практически несуществен.
Человек с помощью"различных способов и средств (одежда,
искусственный обогрев, охлаждение и т. д.) активно поддерживает тепловое
состояние в комфортных пределах.
Все высказанные соображения затрудняют видовую экстраполяцию и
установление порога действия ЭМИ для человека, даже по тепловому
эФфекту. Еще большие сложности и неопределенности встречаются перед
исследователями при экстраполяции на человека так называемых слабых
эФфектов. Поэтому любая модель при ее использовании имеет много
огРаничений.
Прежде чем приступить к описанию "тепловых" моделей при ЭМИ и
^ критическому разбору, целесообразно дать основные термодинамиче-
Ские характеристики условного (стандартного) человека, их колебания
зависимости от физической активности, возраста и т. д. Таблица 5.1
с°ставлена на основе данных работ [1, 74, 77].
Для удобства сравнения все размерности энерготрат приведены в мил-
иваттах на квадратный сантиметр или грамм. Как видно из табл. 5.1,
еРготраты человека могут достигать 60 мВт/см2 при основном обмене
115
Таблица 5.1. Энерготраты Q человека (мужчина 60-70 кг, рост 170-180
20-30 лет. Температура окружающей среды 15-20°С)
Условия
Основной обмен
В покое
Работа:
легкая
тяжелая
чрезмерно тяжелая
до полного физического истощения
в открытом космосе
на поверхности Луны
Суточные колебания:
мужчина
женщина
Зависимость от возраста (покой,
сидя,стоя):
До 1 года*2
9-11 лет *з
20-30 лет
50 лет
Увеличение основного обмена при приеме
пищи на 10-15%
Сезонные колебания энерготрат ±10-15%
Сердечная недостаточность
(повышение иа 30-50%)
Нарушение функции щитовидной
железы (+20-40%)
Примечание. QM = 152M°'13; QM
ккал/мин
1,0-1,25
1,25-1,5
2,5-5,0
7,5-10,0
12,5-15,0
Свыше 15,0
8
5
1,04-5,3
0,9-3,6
0,119
2,0
2,5
2.0
+ 0,1-0,2
±0,1-0,2
+0,5
±0,3
мВт/см2 «
3,9-4,8
4,8-5.8
9,6-19,3
29,0-38,0
48,0-57,5
57,5
31,0
19,3
3,9-2,04
3,5-13,9
4
13
9,6
7,6
+0,4-0,7
±0,4-0,7
+ 1,9
±1,1
=66,5 + 13,8Л/+0,5Я-6,8г,
энерготраты (муж.); М- масса, кг; Н - рост, см; t — возраст, годы.
*' Поверхность 1,8 м2 (S).
*гЛ/=3,5кг, S=0,21m2.
*зд/=30кг, 5 = 1,1 м2.
мВт/г Я
1,0-1 J
1.2-1 J
2,5- 5, J
7,5- 1<Й
12,5-Н
15,0 »1
8 1
5 J
1,0-5,1
0,9-3,^
$
2,4 ,;
4,6 *
2,5
2,0 *!
+0,1-$
±0,1—6
+0,5 '
±0,3 ':
где QM -н
около 4 мВт/см2. Физиологические колебания основного обмена
ляют около 10%, или 0,5 мВт/см2. Забегая несколько вперед и рас
вая это значение с точки зрения установления "пороговых" у
можно с уверенностью сказать, что дополнительный приток зн~
(в том числе и электромагнитной) извне, равный 0,5 м!
(500 мкВт/см2), не может нарушить тепловой гомеостаз человека. У
века очень совершенная теплорегуляция. Достаточно сказать, что с
шением температуры окружающей среды с 12 до 48°С тепловая
димость тканей возрастет почти в 8 раз, а при физической натр
в 130 раз (!). Особая роль принадлежит конечностям, кровоснаб
которых изменяется в широких пределах. Однако интенсивность
вого потока наибольшая в области головы. С физиологической
зрения это вполне понятно, поскольку гипоталамус осуществляет
цию температуры тела. Температурные колебания мозга у человека
дятся в пределах 0,1 °С (у мышей 1 °С) с чувствительностью pear»
0,01 °С. Повышение температуры на такую величину вызывает у
ние теплопродукции на 10% (соответствует уровню физиолог"
116
олебаний основного обмена). Отсюда следует, что область головы по
авнению с эквивалентной массой туловища должна быть более чувстви-
едьна к перегреванию при локальном воздействии ЭМИ.
Биологические эффекты при неравномерности облучений ЭМП изучали
а8Вно (цит. по [54]). Эта проблема интересна и с гигиенической точки
зрения [46]. В наших исследованиях (И. Б. Ушаков, В. Г. Зуев) была
показана большая поражаемость организма (по критерию гибели) в
случае локального облучения головы ЭМП.
Опыты поставлены на крысах, которых облучали в пластиковых пеналах.
Облачи тела экранировали алюминиевой фольгой. В ряде экспериментов использовали
„здиопоглощающий материал с ослаблением в 36 дБ. Варианты различных условий
^лучения представлены иа рис. 5.11. Животных подвергали микроволновому
облучению (2,4 ГГц) при ППЭ 300 ±60 мВт/см2 и времени облучения, равном
приблизительно среднеэффективиому времени. Поэтому с этой целью были проведены
предварительные эксперименты для получения кривых время-эффект при трех
вариантах облучения: общее облучение, облучение 75% массы тела (кроме головы),
облучение головы (25% массы тела). Соответственно получены следующие зависимости:
£=18,2f-33; Z, = 13,1 f — 31; Z,=5,8r-7,5, где L - гибель выражена в пробит,
ед,; г - время облучения, мин.
Эксперименты показали, что при равных массах облученных тканей и
практически одинаковых локальных УПМ эффект всегда выше, когда в ЭМП находилась
голова (табл. 5.2). Кранио-каудальное облучение (вариант IV) в условиях
экранирования животных по длине тела (экран в виде цилиндра) также более эффективно,
чем каудо-краниальное (вариант IV) воздействие: гибель животных 100 и 0%
соответственно. Однако в течение двух последующих суток при последнем варианте
облучения погибло 80% животных.
Таблица 5.2. Гибель крыс при различном локальном облучении
микроволнами (2,4 ГГц, 300 ± 60 мВт/см )
Вариант
облучения (см.
рнс.5.10)
1а
16
На
116
Ша
Шб
IVa
IV6
Va
VS
Va
V6
Va
Число
животных
-
12
12
8
8
12
10
5
5
8
9
12
10
10
Масса
тела, г
-
224 ±3
210±6
217 ±7
209 ±5
268 ±20
256 ±22
331 ±7
319 ±3
325 ±4
324 ±3
252 ±8
254 ±9
269 ±9
Масса
облученной
ткани, %
50
50
25
25
25
25
100
100
25
50
25
50
40
Время
облучения,
мин
6,0
6,0
9,0
9,0
6,0
6,0
3,75
3,75
6,5
6,5
5,0
5,0
5,0
Локальное УПМ
Вт/кг*1
58,8
40,4
35,0
23,3
69,9
65,2-
228,3*г
219.0*3
69,9
72,2
69,9
72,2
47,2
ОПМ (во
, всем
фантоме) в
облученных
секциях
фантома, Вт
8,0(8,4)
5,5 (6,0)
2,4(3,2)
1,6(2,4)
4,8(6,2)
4,4(6,8)
15,5(19,8)
14,9(18,3)
4,8(6,2)
9,8(10,9)
4,8(6,2)
9,8(10,9)
6,0(6,8)
Гибель,
%
68
0
50
0
42
0
100
0
50
0
50
0
0
1 Четырехсекционныя фантом массой 272 г,.заполнитель - физиологический
*2 В краниальной секции фантома.
В каудальной секции фантома; вариант V - облучение через щель в экране
^^мером 7,5 x5 см.
117
,^
1
чб ~*^ ve^r**
Рис. 5.11. Варианты неравномерного ЭМ (2,4 ГГц)-облучения крыс с ППЭ,
300 мВт/см2:
/ - облучение 50% массы тела; // и /// - облучение 25% массы тела; IV и
кранио-каудальное и каудо-краниальное облучение соответственно; V - об;
через щель 7,5x5 см; Е, К, Н - составляющие ЭМ-поля; X - вектор обл]
/ — пластиковая кпеткя! 7 — аптмии»™»»"» л.— — "» "' ч ■*
пластиковая клетка; 2
щий экран (26 дБ)
алюминиевая фольга (0,05 мм); 3 -
облуч
радиопогло
С точки зрения дозиметрии в этом эксперименте не все ясно, и оценка лок
УПМ в этих условиях представляет большие трудности. Однако эти экспернм
все-таки показывают, что любой вариант локального облучения головы крыс с
равной или более 300 мВт/см , вызывает, по-видимому, больший эффект,
облучение других областей тела. Безусловно, что при уменьшении ППЭ будет у
шаться и эффект, связанный с локальным облучением головы. Очевидно, пр
кальном микроволновом облучении интенсивностью, равной или меи
118
1пп мВт/см2, одинаковых по массе участков тела гибель крыс будет практически
„«лаковой при различной топографии экранирования.
Если признать непреложным фактом превращение в организме энергии
ЭМИ в тепло> то бесспорным следует признать и то, что любые модели,
.цисывающие теплорегуляцию человека, приемлемы и для наших целей,
gee дело заключается в том, какую цель преследует исследователь, ставя
перед собой такую задачу.
Существует очень детальная, охватывающая много параметров модель
теплорегуляции Столвика и Харди (1966, 1971) [цит. 72], в которой
человек рассматривается как многоблочная система: один блок в виде
: сферической головы и пять отдельных цилиндров для туловища, ног
и рук (всего шесть блоков). Каждый блок имеет четыре слоя: кожа,
жир,- мышцы и сердцевина. Элементы модели соединяются "узлом"
кровообращения. Модель предусматривает наличие управляющей
системы, осуществляющей обратную связь поступающих сигналов с уровнем
метаболизма, кровотоком и потоотделением.'С помощью ЭВМ авторы
получили возможность моделировать реакции человека, находящегося
в состоянии относительного покоя, на резкие изменения температуры
окружающей среды, а также моделировать сеансы физической работы.
Полученные на выходе ЭВМ сигналы позволили предсказывать
ректальную температуру, температуру кожи, интенсивность потоотделения и
уровень метаболической активности. Эта модель очень сложна, но
позволяет довольно точно описывать тепловое состояние человека в постоянно
меняющихся условиях. Очевидно, она столь же приемлема и при тех
воздействиях ЭМИ, которые вызывают тепловые эффекты. Но зто следует
проверить теоретически и экспериментально.
Прежде всего сформулируем наши цели. Во-первых, мы хотели
показать принципиальную возможность моделирования тепловых эффектов
ЭМИ на грызунах и других видах животных, используя более простые
модели. Во-вторых, показав универсальность этой модели для разных
видов животных, распространить ее на человека. В-третьих, связать с
помощью модели накопление тепла в организме при воздействии ЭМИ
(или его регистрируемый аналог - ректальную температуру) с
определенным четко регистрируемым эффектом - гибелью животных. Таким
образом, через прирост ректальной температуры вероятность гибели
животных выступает как аналог эффективной дозы ЭМ-воздействия.
Имеется большое число схематических решений для моделирования
процессов теплорегуляции при нормальных условиях, которые могут
быть полезными для решения задачи моделирования нарушения
теплорегуляции при интенсивном облучении ЭМИ. При этом можно по-разному
толковать важность того или иного параметра в зависимости от
конкретной задачи. Учитывать ли основной обмен как дополнительный источник
энергии или им пренебречь по сравнению с более мощным потоком тепла
в результате преобразования СВЧ-знергии? Какую роль в общей системе
терморегуляции отводить кровотоку? Когда им пренебречь нельзя, а
когда его роль следует свести к стабилизации других постоянных параметров
терморегуляции? Должна ли быть модель по структуре одно- или
многослойной?
119
Простейшей моделью теплового воздействия излучения можно
тать модель, отражающую пропорциональное изменение темпе-
человека или животного под действием СВЧ-излучения [ПО]. В
модели отсутствует простейшая динамика процессов, которую
учесть дифференциальным уравнением в решении задачи прироста:
пературы (Гай и др., 1974, Фостер и др., 1978). v
При общем облучении ЭМИ роль системы кровотока можно
к не явно присутствующему в уравнении теплорегуляции усреп
по всему объему тела внутренней температуры. Последнее значит-
упрощает математическое выражение тепловой модели. Такое при
ние позволяет рассматривать биологический объект для тепловой
в виде однородного тела с одинаковой температурой по всему
В таком случае процесс описания терморегуляции упрощается и д
точно точно моделируется математическими уравнениями.
Представляя тепловую модель как предельный случай норма
работы теплового гомеостаза, близкой к патологической, незачем
сматривать тело как объект управления в виде сложной системы
ных зон модели, с разделением функций их действия и со своими
кретными динамическими свойствами в диапазоне регулирования
пературы тела (Кросби, 1961).
В модели должна учитываться особая роль оболочки как тепло™
тора. Теплоизоляционные свойства кожи тесно связаны с рас
и сужением сосудов. Вазомоторная реакция существенно влияет на т
отдачу, но в рассмотрении предельного случая гипертермии ее роль
быть значительно упрощена и представлена определенными демп
и усреднителем распределения тепловых очагов.
Во всех случаях в упрощенной модели в качестве основных
ров биологического объекта присутствуют масса и поверхность т~
основной обмен и температура тела, а в качестве физического факто
ППЭ и время воздействия. Развивая представления Хофта [НО],,
сона и Гая (1972), В. А. Шестиперов и В. С. Тихончук в своей м*
[77] решали первую задачу — приемлемость использования ряда па_
ров живой системы для описания теплового стресса при возде"
ЭМИ. Они исходили из двух основных посылок: отношение лет
температуры тела к скорости повышения температуры тела ваг
поглощения ЭМИ должно быть много больше времени одного
кровообращения; учитывали мощность теплообразования при гип
мии животных.
В конечном виде уравнение модели имеет вид
ДГ = -
Р-Р,
as
(i-
f-Poe/as)YeXP[~ ф~«*7||
(5
где Р — удельное поглощение мощности (/5эф/Л/), Вт/кг; Р0 — нач
ная мощность метаболического теплообразования, Вт/кг; Рц — сниж
мощности теплообразования при уменьшении двигательной активн
Вт/кг (в основном справедливо для мелких животных); / - в
120
йдучения, с; S - поверхность тела, м2; М- масса тела, кг; с-3,5х
°Tq3 - средняя удельная теплоемкость тканей, Дж/(кг-°С); а-
коэффициент теплоотдачи, Вт/ (м2 -°С);
ости метаболического теплообразования, 1/°С;
рвотного к гиподинамии, с.
Если tо > t, то Ра = 0; если t0 <Г, то
а — коэффициент нарастания мощ-
t0 - время адаптации
н=
as
м
(Т0 — Токр) —Р,
о.
Т0 - начальная температура тела; Токр - температура окружающей
среды- Величина Рп справедлива для мелких лабораторных животных
(мышей, крыс), но ею можно пренебречь у крупных животных.
Экспериментальное значение коэффициента а =0,095 (примерно 0,1/°С). При
небольшом повышении температуры тела зто несущественно влияет на
1еплонакопление. Если им тоже пренебречь, то выражение (5.1) примет
вид
РМ Т I aSt\\
— 1-ехр ,
as I \ сМ )\
ДГ =
где а-кс
М
или
д7-=— р-ехр (-*/)],
кс
(5.2)
где к - коэффициент охлаждения, 1/мин. При t > 3/к или для человека
Г>70мин
АТ=Р/кс.
(5.3)
Для разных видов животных получены следующие значения: мышь —
0,277; крыса- 0,151; собака- 0,069 и человек - 0,041.
В целях уточнения параметров модели [74] поставлена серия
экспериментов по измерению в волноводе поглощенной в теле животного
СВЧ-мощности (по оценке AT). Для мышей наблюдалось хорошее
соответствие модели и эксперимента (рис. 5.12). -
Используя простые тепловые модели и характеристические кривые
смертности (см. гл. 3) в зависимости от ППЭ и времени воздействия для
J110- S.12. Сравнение экспериментальных
Г ) и расчетных ( ) данных по
г'Менению температуры тела у мышей при
(**Роволновом облучении с УПМ 14 Вт/кг
"> И 26 Вт/кг (2)
f,MUH
121
-40 -20 О 20 40
л(дТ)/бТм
Рис. 5.13. Корреляция вероятности гибели животных с приростом ректальной 1
ратуры при ЭМ-облучении с ППЭ 800 U), 500 (2), 300 (i), 200 (4), 100 (5),Г
и60 (7) мВт/см :
а - мыши; б - крысы; в - собаки; г - кривые для трех видов животнье.
веденные к 50%-ной гибели; ДГ - прирост температуры тела при различных :
ииях гибели; ДГ50 - то же при 50%-иой гибели; Д (ДГ) =ДГ- ДГ50
разных видов животных, можно провести корреляцию между при;
температуры тела и гибелью животных (рис. 5.13).
Распределение эффекта поражения от расчетного значения
температуры имеет S-образный вид. Если на оси ординат отлс
фект поражения (в %), а на оси абсцисс - отношение Д (ДТ)/A3
где Д (ДГ) =АТ— ATS0% (ДГ - прирост температуры при гибе
вотных больше или меньше 50%, АТ50% ~ прирост температ
гибели животных 50%), то все кривые для мышей, крыс и собак:
чески совпадут (см. рис. 5.12).
Из этого следует, что одинаковый эффект поражения для
животных определяется одной и той же относительной величиной i
та нарастания температуры тела. Иными словами, гипертермическа
температурного гомеостаза при микроволновом облучении млеке
щих по своей относительной величине не обладает видовыми осе
стями.
Последний вывод представляет интерес в том смысле, что к:
ные особенности реакций человека и животных на ЭМИ, по-bi
несущественно различаются. Можно сделать вывод, что эти виды
122
I
I фх вполне приемлемы как экспериментальная модель гигиенической
0аенки ЭМИ. Наличие количественных различий позволяет использовать
рядовые модели для экстраполяции различных уровней биологических
эффектов с животных на человека.
Глава 6
НОРМИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ
6.1. НЕКОТОРЫЕ ПРИНЦИПЫ ГИГИЕНИЧЕСКОГО НОРМИРОВАНИЯ
В РАДИОБИОЛОГИИ ЭМИ
Взаимосвязь производства с окружающей средой показывает, что
экологические процессы и хозяйственная деятельность человека перестают
(развиваться как обособленные системы. Они смыкаются, перерастая
в единую метасистему производство-окружающая среда
(внеэкономическую систему) [53]. Академик Г. И. Сидоренко [58, 59], говЪря об
управлении качеством окружающей среды, подчеркивает, что
формирование окружающей среды, а следовательно, и здоровья населения в этих
новых условиях определяется не только и не столько оптимальным
градостроительным решением, сколько правильным с гигиенических позиций
размещением народнохозяйственных объектов и мест расселения
населения на обширных территориях [58]. К другим принципам нормирования
Г. И. Сидоренко и М. А. Пинигин [59] относят: комплексное,
комбинированное действие физических и химических факторов как техногенного,
так и природного происхождения; прогноз действия этих факторов;
вероятностный подход к оценке уровня эффектов; учет адаптационных
свойств организма; оценку реальной и максимально допустимой
нагрузки (МДН); приоритет в изучении того или иного фактора; учет
региональных особенностей при установлении МДН. Например, МДН для
токсических веществ в районах с жарким климатом должна быть ниже. Этот
принцип в полной мере относится и к нормированию ЭМ-фактора.
Медико-биологические и технические аспекты использования энергии
ЭМИ включают в себя, кроме того, оценку биологической вредности и
полезности этого фактора. В первом случае оцениваются значимые
биологические эффекты и на их основе устанавливается корреляция между
величиной ЭМИ и эффектом. Исходя из соображений медицинских,
технических и социальных, определяется уровень или величина воздействия
ЭМИ как безвредная или приемлемая для различных групп населения.
** это входит в понятие "нормирование". Во втором случае "вредность"
^го фактора отступает на второй план, поскольку приходится делать
вЬ1бор между вероятностью нанести вред человеку и экономической
вЫгодой, которая сулит принятие менее жестких нормативов.
Полезть и вредность — как две чаши весов, которые должны постоянно
I"0 возможности) уравновешиваться.
Гигиеническое нормирование, предусматривающее прежде всего
обнажение ЭМ-полей, их физическую и биофизическую оценку, включает
123
разработку физических основ дозиметрии (способы обнаружения
ния в пространстве), биофизических основ дозиметрии (взаимод
ЭМ-поля с веществом и организмом в целом) и, наконец, раз
технических средств дозиметрии (приборов для измерения
физических и биофизических параметров ЭМИ). Способы и с
защиты функционально связаны с медицинскими и техническими
тами использования ЭМИ. Они основаны прежде всего на те
принципах коллективной и индивидуальной защиты. Медицинские,:
нические аспекты защиты человека от ЭМИ требует создания сие
мероприятий, имеющих силу закона, государственного или отрасле
конечная цель которого предотвратить или снизить до минимума
лательные последствия. Правильность выбора комплекса мел
мероприятий по охране здоровья человека должна подтверждаться
ническими и эпидемиологическими исследованиями фактора в ре
обстановке.
Современные масштабы применения ЭМИ требуют больших мат
ных затрат на защиту человека от этого фактора. Это зачастую пр.
к тому, что ее стоимость оказывается соизмеримой со стоимостью
излучающей аппаратуры. Поэтому, с нашей точки зрения, к поиску
мальных путей нормирования и защиты, дающих максимум зкон
ности при необходимой степени медицинской безвредности, надо
ходить весьма ответственно.
Оптимизация, зргономичность нормирования требуют новой мет
гни. Особо стоит вопрос о критериях предлагаемых нормативов
оценки уровня риска в случае аварийного переоблучения. П
вредность (безвредность) - полезность (выгода) стоит особо и
участия в ее решении не только медиков, биологов, но и социолог
философов. Формула вред-польза должна иметь по крайней мере
уровня оценки: население и производство. В настоящее время эта
мула рассматривается через концепцию риска. В радиобиологии и~
рующих излучений она получила наибольшее распространение,
глубокое убеждение, что эти идеи, изложенные в ряде официа
документов МКРЗ и МАГАТЭ и монографиях [13, 38], вполне
лемы для обсуждения проблемы нормирования ЭМИ.
Нормирование — процесс во многом социальный. Поэтому в
стве случаев принятые нормативы приходится периодически пе
вать. Естественно, что наряду с вопросом, насколько правомерны
предложения, следует считать законным и контрвопрос: в достатс
мере был обоснован старый подход? Для нормирования условий
сиональной деятельности можно принять три критерия: произво^
ность труда, здоровье и отдаленные последствия (значение для об
в будущем). На выбор критерия, а следовательно, биологического
валента кроме биофизических данных, весьма заметное влияние
вают этнографические и социальные факторы, а также моральные
ческие принципы, которым следуют конкретные лица, занимающие
чевые позиции в этой области.
В нормировании подчас наблюдается ситуация, которая свойственна
наукам, изучающим взаимодействие человека со средой, природными
124
.учно-техническим прогрессом и т. д. Возьмем, к примеру, экологию. Вначале
"еловек рассматривался "со стороны", а затем эта идея трансформировалась и
человек стал РассматРиваться как составная часть экосистемы и биосферы. От челове-
* - царя природы, которому было все дозволено, общество сильно дало крен
противоположную сторону: все, что ни делает человек, - все вредно для природы,
такой негативизм в условиях экономически развивающегося общества - ие выход
л положения. Нужны конструктивные позитивные решения. По мнению директора
отдела экологических наук ЮНЕСКО, экология должна отдать предпочтение
действию. * ие проповедям, и учиться на практике; и самое главное - она должна
прекратить быть негативной наукой и стать наукой, которая предлагает реалистические и
конкретные альтернативные решения проблем развития [34].
диалогичная ситуация подчас наблюдается в нормировании. Если врачи, борясь
за здоровье человека, стараются дать абсолютно безвредные нормативы (иногда,
правда, необоснованные), не задумываясь об экономических и технических
возможностях их реализации, то инженеры, руководители промышленности, наоборот,
Роговы не иметь вообще никаких нормативов, готовы признать абсолютную
безвредность всего и вся. Мы привели крайние точки зрения. И в проблеме
нормирования (кстати, оиа должна рассматриваться как часть экологической проблемы),
видимо, следует принять разумную альтернативу.
Улучшение способов и факторов защиты требует в конечном счете
энергетических и экономических затрат, дополнительных территорий отчуждения и т. д. Да
и не всегда защита приводит к желаемым результатам.
Иногда, к сожалению, удачное техническое решение проблемы защиты может
привести к дополнительному загрязнению окружающей среды. Поэтому
ужесточение нормативов должно просматриваться через призму экономики и социального
благополучия общества в целом. Видимо, жизнь диктует необходимость введения
понятия "экономически или социально оправданная доза" ЭМ-излучений.
Не все специалисты едины в понимании проблемы нормирования и
ее социальной и экологической значимости. Но в одном они едины:
существующие подходы к нормированию требуют тщательного анализа,
разумного, социально оправданного решения.
В производственных условиях могут встречаться такие
экстремальные ситуации (крайне высокие уровни воздействия лучевого фактора),
когда человек может оказаться решающим звеном выполнения какой-
либо задачи. Такие крайние ситуации обычно связаны с возможностью
крупных аварий впромышленности.
Безусловно, особый подход к нормированию ЭМИ должен быть у
военных. Поэтому не случайно особенно тщательно вопросы нормирования
СВЧ-фактора в США велись по программе "Трех служб" - ВВС, ВМФ
и сухопутных войск [45]. Действительно, при выполнении своих
обязанностей по обеспечению безопасности страны военным приходится идти
на больший риск, чем гражданским.
Проблема нормирования очень сложна. Специалисты, работающие
в этой области, сталкиваются с медико-биологическими, техническими
и экономическими вопросами и даже социально-психологическими аспек-
Тами. Последние особенно сложны, поскольку они должны опираться на
современные представления таких понятий и категорий, как здоровье
и болезнь, норма и патология, популяция и индивидуум. Проблему нор-
мирования пытаются рассмотреть и в философском плане [53].
6.2. ДОЗОВЫЕ УРОВНИ. КРИТЕРИИ
Можно принять по крайней мере четыре уровня дозовых в
соответственно четыре понятия, на которых и остановимся ниже:
дозы (для населения), переносимая или предельно допустимая
(для профессиональных работников, для краткости будем го;
"профессионалы"), доза оправданного риска и критическая доз
следние две категории доз могут относится только к профессио
облучению.
Основные идеи и подходы с небольшими допущениями могут
заимствованы из радиобиологии ионизирующих излучений. По
нологии явлений (биологических эффектов) зти два вида
имеют много общего [20]. Более того, сам подход количественной
ки по такому критерию, как смертность, также взят из радиоби
ионизирующих излучений. Приводимые ниже положения по нор
нию ЭМИ во многом созвучны с положениями, выдвинутыми в
Е. И. Воробьева, Л. А. Ильина, Ю. Г. Григорьева, П. П. Саксонова, Е.
валева, Ю. И. Москалева идр. [7, 8,13,30,33,41, 57], а также в ре*
дациях МКРЗ по ионизирующему излучению.
Независимо от того, как мы назовем тот или иной уровень доз
пустимые дозы, предельно допустимые дозы, дозы оправданного
критическая доза - суть не в терминологии. Главное - для чего и
каких целей и условий те или иные уровни доз предназначены и
количество людей подвергается облучению.
Градация доз может быть определена для следующих категорий
все население, не связанное профессионально с ЭМИ (предел
максимально допустимая нагрузка);
лица, профессионально связанные с ЭМИ (переносимая доза, пред
допустимая доза);
лица, профессионально связанные с ЭМИ: экстремальные уел
ремонтные работы, аварийные ситуации (доза оправданного р
Особый смысл имеет понятие "критическая доза", впервые
женное Ю. Г. Григорьевым [13] для космонавтов. Критическая
уровню может быть близка к дозе оправданного риска.
В настоящее время предельно допустимой дозой для человека
такая доза, которая в свете современных знаний несет в себе очень
чителыгую возможность тяжелых соматических и генетических п
вий [13, 41]. Из соматических последствий особое значение для
групп населения имеют прежде всего сокращение продолжит
жизни и возникновение лейкозов и других злокачественных но
ваний, а также катаракта и генетические эффекты. Эти изменения
быть обнаружены лишь статистическими методами.
На рис. 6.1 условно (в относительных ед.) представлено соотне
между количеством людей, подвергающихся облучению, и уровнем
В качестве критерия принято пропорциональное отношение пок
уровня риска человека.
Важным вопросом для тех, кто участвует в технических и экон
ских программах, является то, какую переносимую дозу радиаци
126
;. 6.1. Соотношение между уровнями доз и от-
i 'деятельным числом людей, контактирующих
| 1 - предел дозы (население); 2 - переносимая
' идя предельно допустимая доза (профессиоиа-
. jjy); } - доза оправданного риска (профессио-
I яалы); 4 - критическая доза (профессионалы).
I 3* усЛ0ВНУю единицу принята переносимая доза
! в число профессионалов, вовлеченных в ареал
ЭМ-облучення
зоздействия следует считать приемлемой, обеспечивающей экономически
выгодное конструктивное решение того или иного технического проекта.
Иными словами, конструктор должен получить от радиобиолога значение
дозы, которую можно использовать как основу при планировании
конструктивных решений противорадиационной защиты. Мы считаем, что
и переносимая доза не может быть одинаковой во всех областях
применения ЭМИ.
При всем многообразии переносимых доз должен быть установлен
нижний, статистически определяемый порог воздействия ЭМИ для
профессиональных работников. ЭМИ как потенциальный источник
неблагоприятного воздействия на человека следует постоянно учитывать и
сравнивать с другими источниками потенциальной опасности (риска)
здоровью от других факторов. В некоторых случаях риск может быть
обусловлен аварийными ситуациями, т. е. связан с надежностью технических
систем, обеспечивающих безопасность. Необходимо также учитывать, что
излишняя система защиты человека может привести в некоторых
случаях вообще к бесполезности того или иного технического проекта.
Например, в пилотируемом космическом корабле чрезмерная
противорадиационная защита может стать более серьезным препятствием к
благополучному завершению полета, чем сама радиация, поскольку полезная
масса будет израсходована за счет снижения потенциальных
возможностей энергетической системы маневра или замены другого важного
оборудования.
Выше упоминалось, что неблагоприятное воздействие ЭМИ
необходимо сравнивать с другими факторами среды и профессиональной
деятельности. Сравнение следует осуществлять либо по уровню риска, либо,
если использовать термин "технический", - по уровню надежности. С
Технической точки зрения понятие "риск—надежность" имеет
совершенно определенные характеристики. Уровень риска или надежности
оценивается математически как вероятность возникновения события.
^ технике определяют уровень риска отказа отдельных узлов машин,
Износостойкость или даже риск возникновения аварийной ситуации.
° биологии можно найти соответствующие аналогии: риск
заболевания, риск сокращения продолжительности жизни и, наконец, риск смер-
1«1ьного исхода.
Для каждой ситуации, комплекса условий, для области человеческой
.100 -г-
"V,
4
L_£_V
2 \
-
1
±а 1 J
\
\
L—1—
f0,01 0,01-0,1 1 >10
количество людей, титан
тирующих с ЭМИ, отн. ев.
127
деятельности, отрасли промышленности, отдельных промышл
объектов и т. д. можно задаться определенными уровнями вер
риска. Можно предположить, что чем важнее область промышленн
чем значимее она .для общества и государства, тем выше должен
уровень ее надежности и ниже уровень риска. Соответственно
риска заболевания для данной категории работающих также д
быть низкими. Подобная ситуация наблюдается в атомной прок
ности, на атомных электростанциях. Но соблюдение такой корре
требует огромных материальных затрат и подчас сложного техничес
решения. В атомной промышленности это стало возможным благ
огромным усилиям радиобиологов всех стран, и прежде всего
и США.
Нормы радиационной безопасности для ионизирующих излучений
разработаны на строго научных подходах, и они не расходились
венно в разных странах. На основе рекомендаций международных
низаций (МКРЗ, ВОЗ, МАГАТЭ) национальные организации разра
вали нормативы своих стран. Этого, к сожалению, не было в
нормирования ЭМИ. Возможно, в этом и есть одна из причин
в нормативах в СССР и США.
Имеется, на наш взгляд, и другой подход к оценке дозы по
мому риску — это сравнение надежности человека с надежностью т
ки. В общем виде можно считать, что с усложнением техники или
воздействии какого-либо фактора возможности человека по вэаим
ствию с ней уменьшаются.
Существует какой-то нижний предел, при котором человек и т
еще "взаимодействуют". В общем виде это можно было бы предст
графически (рис. 6.2). В качестве примера можно сравнить степень р:
воздействия какого-либо фактора (например, лучевого) при одинак'
уровне риска "отказа" человека и техники (рис. 6.2). Обе кривые
жают различные категории риска. Кроме техники в качестве срав
параметра может выступать также социально-экономическая
Чтобы оценить пороговые дозы ЭМИ для профессиональных ра
и населения, необходимо иметь четкие количественные зависим
биологического эффекта от доэы облучения. Остается выбрать со
ствующие критерии и уровни риска, по которым следует вести оц~
Для ЭМИ можно остановиться на следующих критериях: разв
катаракты; сокращение продолжительности жизни; тепловые эфф
Рис. 6.2. Сравнение риска "отказа" чел
(V) и техники (Т> из весьма условного
положения разных функциональных з
мостей этого показателя от степени в
ствующего фактора. При небольшом
риска Pi Z>T<A, (для лучевого
D4 - доза сравнимого риска), с ув
иием Р2 - уровня риска DT > D4 и и
ность человека становится меньше при
и той же степени воздействующего
Z - равный риск при Dr =D4
pl
*
/
z2r"""'*
f
т
Dj D4 Dlf D'T
Воздействие фактора
128
сальные эффекты (применимы при обосновании так называемых доз
/ авнимого и onpaBaaHHOro риска).
j большинство из этих критериев
основано на экспериментальных
'данных
Если принять допущение, что все-таки может быть обнаружен ката-
-ктогенный эффект ЭМИ у человека, то за уровень риска можно принять
двоенное значение спонтанной катаракты у населения или значение
! LTapaKToreHHoro эффекта при воздействии ионизирующего излучения
дозах, допускаемых для профессиональной деятельности. Сокращение
Продолжительности жизни, так же как лейкозы, рак и генетические
эффекты, применительно к человеку трудно оцениваемые критерии
нормирования [17], хотя и являются наиболее объективными феноменами при
эпидемиологических наблюдениях.
В качестве допустимого значения нарушения теплового баланса при
ЭМИ можно принять уровень перегревания, не вызывающий
существенных сдвигов со стороны сердечно-сосудистой и дыхательной систем.
Наконец, последний критерий для экспериментального обоснования доз
сравнимого и оправданного риска с успехом можно использовать
стохастический эффект гибели облученной популяции.
Используя понятие "дозы сравнимого риска", мы в основном
пытались найти методологию нахождения соответствующих уровней доз по
различным критериям. Как крайний критерий сравнения - аварийная
ситуация и вероятность ее возникновения. В этом случае переносимая
доза, оцененная по такому чрезвычайному критерию, может быть названа
дозой оправданного риска. Ю. Г. Григорьев и сотр. [13] применительно
к ионизирующему излучению определяют ее как "дозу облучения,
которая может привести к отчетливым клиническим проявлениям лучевого
поражения с полным исключением смертельных исходов". Дополним,
что доза оправданного риска - это любая доза облучения, вступающая
в силу лишь в чрезвычайных, аварийных ситуациях и сравнимая с
возникшим риском [17].
По мнению МКРЗ, в условиях чрезвычайных ситуаций было бы
нереальным рекомендовать какие-либо пределы доз. Это оправдано задачей
спасения жизни остальных людей [13].
6.3. ФАКТОР РИСКА КАК КРИТЕРИЙ НОРМИРОВАНИЯ
Следует уделить больше внимания обоснованию дозовых нормативов
путем более тщательного анализа информации о риске воздействия ЭМИ
с учетом наших представлений о риске в других областях деятельности
человека, особенно в области использования ядерной энергии.
Обсуждая применение концепции риска, следует особое внимание
Уделить количественным соотношениям между риском различных
проявлений при воздействии ЭМИ и дозой излучения.
В докладах МКРЗ № 8 и 9 [цит. 38,41] указывается, что не существует
Уровня облучения, который можно было бы признать абсолютно
безопасным. Очевидно, это утрвеждение можно применить к любому виду внеш-
129
него воздействия на человека. В идеальном случае уровень приемл-
риска должен соответствовать условию равновесия между рис
пользой. Риск применительно к отдельному лицу всегда кажется
чем если этот же риск рассматривать несколько со стороны и оц~
риск больших групп людей или населения страны в целом. Но т
статистика - она должна иметь дело с большими выборками. Социа
приемлемость концепции риска может быть только в том случае,
учтено pro et contra, когда эта концепция не противоречит осн
социальным и морально-этическим установкам общества.
Риск в жизни человека — неотъемлемый элемент его существо
Он эволюционно обусловлен и вытекает из основных закономерн
всего живого: рождения и смерти как высшей категории риска,
понятие вероятностное. Для какого-то гипотетического человека
вен нулю только тогда, когда человека еще нет, когда еще нет с
разнополой генетической информации, и только после этого биол
ского акта вероятность смертельного исхода становится больше
Если за крайнюю точку риска, равную 1, принять возраст чел
100 лет (по модели Стреллера-Милдвана предельный возраст опр
ется 113 годами) и вероятность гибели распределить условно равном
то вероятность смертности составит примерно 1% (10~2) в год.
хорошо совпадает с существующими статистическими данными по
ственной смертности от болезней — 10,5-10"3 на человека в год
38].
Согласно определению ВОЗ, приведенному в ее уставе, здоровье -
состояние полного физического, психологического и социального б
получил, а не только отсутствие болезней, травм или физических де
тов. В терминах риска можно говорить о приемлемом уровне благоп
чия [38].
В табл. 6.1 приведены обобщенные сведения по уровням риска ч
века, которые заимствованы из работы Е. Е. Ковалева [38].
Самый высокий уровень естественной смертности (от болезней)
чается у детей и стариков. Он достигает более 14%. Средний уровень
всех возрастов примерно 1%, а для людей, возраст которых 25—40 л
0,1%. Самый высокий уровень профессионального риска 2,5% у экип
военных вертолетов.
Е. Е. Ковалев [38] приводит следующую классификацию уро
риска для профессиональной деятельности (% в год) :
безопасные — менее 0,01;
относительно безопасные - 0,01-0,1;
опасные— 0,1—1;
особо опасные — более 1.
К первой категории относятся такие отрасли промышленности,
швейная, обувная, текстильная, пищевая и лесная, к последней — л
ки-испытатели, экипажи реактивных истребителей и военных вертол
Возникает вопрос, какой уровень риска и для какой категории с
приемлемым, социально оправданным, и на его основе проводить эк
поляцию экспериментальных данных на человека. Безусловно, пер
категория — это население, профессионально не связанное с факто
130
Таблица 6.1. Риск смертности и гибели человек а в различных условиях
(На человека в год)
условия Уровень риска
„я.,тренкяя среда организма (смертность от болезней)
Все возрастные группы И0~
0-19 пет 2,3 10~2 - 3 -10~ 3
20-49 пет 4-10~4-4,8-10"3
50-80пет 8.4-10~3-10,3-10~2
Естественная среда обитания
Наводнения, цунами, землетрясения, тайфуны. 1 • 10~5
циклоны, бури, грозы, ураганы
Искусственная среда обитания
Смог, загрязнения атмосферы, отходы АЭС, (3-гб) 10"
медицинские процедуры с применением
излучения, излучения телевизоров,
выпадение радиоактивных осадков
Несчастные случаи (мужчины):
все возрасты 9,2 • 10"4
0-19 лет 7,8-10"4-7,2-Ю-4
20-49 лет НО"3
50-80 лет (l,2-f4.2)10~3
Все виды транспорта для возраста 25-44 года НО -5-3,8 • Ю-4
(по данным США)
Профессиональная деятельность
Промышленные профессии (горняк, строи- 1,2-10 4-0,8-10~4
тельный рабочий, рабочий промышленности)
Авиация:
экипаж гражданского самолета 4,5-10"4-г2>0-10~3
экипаж реактивного бомбардировщика 2.5- Ю"3
летчик-испытатель 1,2-10~ 2
пилот серийного реактииного истребителя 2,0-10" 2
экипаж военного вертолета (максимальный 2,5-10"2
риск)
Непромышленные профессии (пожарник, 2,0-10~4 4-8,5-10"3
верхолаз, тракторист)
Профессиональное облучение ионизирующим Н0~2
излучением (в течение 40 лет в дозе 1 рад/год)
Непрофессиональная деятельность (спорт) _ - 3-10"7 4-5-10"4
ЭМИ, но неизбежно подвергающееся его воздействию. Поскольку в
конечном счете мы должны получить экстраполированное значение ЭМИ для
определенного уровня риска, естественно, что общим приемлемым для
Животных и человека может быть уровень естественной смертности.
Статистический анализ смертности у разных видов животных (от
дрозофил до человека) дает довольно устойчивое значение - примерно
0Л%. В первом приближении ее можно считать зволюционно приемлемым
Уровнем риска. Для человека может быть и другой подход - на основе
анализа несчастных случаев вне сферы производства. Как показывает
анализ всех несчастных случаев с 1928 по 1972 г. (данные по США),
131
уровень риска колеблется около 0,05% в год. Этот уровень в п
приближении можно назвать социально приемлемым уровнем риска
ти [38]. Как указывалось выше, диапазон риска составляет 0,01
т. е. наблюдается 100-кратное колебание. Этот диапазон интересен
что он дает возможность ввести градацию уровней риска ЭМИ для
ния (0,01%) и работающих с источниками ЭМИ (0,1% для переноси
зы и 1% для дозы оправданного риска). Это соответствует реко
циям МКРЗ для ионизирующих излучений, которая предлагает выд-
только две категории: работающих с источниками и население. В гг
нем случае уровни доз должны быть в 10 раз ниже, чем у персонал
ботающего с источниками ЭМИ. Снижение уровня риска при опре
нии нормативов неизбежно приведет к увеличению экономически
трат. Возникает проблема затраты—польза. Гипотетически может
даться такая ситуация, когда дальнейшее снижение вреда от облуч
окажется экономически и социально менее выгодным. Иными слов
можно получить неадекватную выгоду от снижения нормативов по
нению с экономическими затратами на обеспечение защиты и д
мероприятия: медицинские и социальные. Развитие такого подхода!
нительно к ионизирующему излучению сделано МКРЗ в докладе N*
Применение дифференциального анализа затраты-польза позво
сделать заключение о полной несостоятельности и социальной неп
лемости идеологии абсолютной безопасности.
Общество не разработало философских принципов и методов реш
проблемы соотношения между риском и выгодами от внедрения н
техники. На первый взгляд кажется весьма гуманным и удобным пр~
новый фактор вредным или снизить уровень его действия до таких
меров, что использование техники, порождающей этот фактор, стано"
ся просто нереальным. Лишение общества возможности пользов
техническим прогрессом может иметь отрицательные последствия
общества. Если вред для человека (риск заболевания, смерть) мо
оценить количественно, то полезность оценить бывает очень ело
поскольку она подчас возвращается для отдельного человека через
щественно-социальную пользу, пользу для общества в целом-
В 80-х годах в США вышла книга "Работа опасна для вашего
ровья". В конечном счете все генетически предопределено, и поэт
как подчеркивает Роберт Муррей [49], с таким же успехом можно
писать книгу "Жизнь губительна". Достойно упоминания, что им"
в момент праздного времяпровождения человека подстерегает наи
шая опасность. Перечень несчастных случаев по человеко-часам "
главляет" конный и байдарочный спорт, затем альпинизм [49].
Стар [147] показал, что, несмотря на очевидное увеличение рис
вреда для человека, материальные затраты и число людей, пользую
ся достижениями цивилизации, увеличивается (рис. 6.3). Имеется с
шенно обратная тенденция между увеличением риска, материальн"
затратами и числом людей, пользующихся, например, автомоб:
Автомобили и самолеты повысили риск, но от них никто не отказ
Нельзя забывать и об общегосударственной полезности того или
продукта человеческой мысли. Особенно это хорошо просматрива
132
рис. 6.3. Связь риска и выгоды:
1 - ядерная энергия; 2 - военные; 3 -
^еЛезиые дороги; 4 - курение; 5 -
гражданская авиация; 6 - автомобиль; ВА -
условная величина показателя выгоды
(Benefit awareness): общественная приемлемость
(понимание) риска и связанная с этим
выгода или удовольствие, денежные затраты;
увеличение числа людей, вовлеченных в ту
йЛи иную категорию риска; риск заболевания,
[147]
Показатель Выгоды (ВА), усл.ев.
принятый равным 10"6 чел.ч
если оценить вред-пользу АЭС. Саган [139] при воздействии
ионизирующих излучений даже попытался оценить риск в долларах. Конечно, с
социальной точки зрения риск заболевания или гибели не может быть
выражен в долларах. Однако проведенный расчет интересен: стоимость риска
ох 1 бэр (0,01 Дж/кг) на одного человека составляет 30-250 долл. Еще
один пример. Применение рентгеновской диагностики позволяет, по
мнению ряда авторов, ежегодно спасти около 100000 человеческих жизней.
Вместе с тем вследствие неоправданного облучения увеличивается
количество злокачественных заболеваний и генетических повреждений, что
приводит к потере примерно 30000 жизней ежегодно [129]. Так что
экономическая оценка риска представляет сложнейшую социальную
задачу.
По нашему глубокому убеждению социальные аспекты применительно
к населению, особенно к женщинам и детям, должны превалировать над
экономическими выгодами. Прерогатива должна быть за социальной
медициной. Применительно к профессиональным работникам
рассматриваемая проблема далека от решения и во многом дискуссионна.
6.4. ОЦЕНКА ПОРОГОВЫХ ЗНАЧЕНИЙ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ЭМИ
В настоящее время идут споры и высказываются сомнения о
правомочности тех или иных нормативов ЭМИ. В США [146] критикуют
существующий национальный стандарт (10 мВт/см2) и ставят его под
сомнение. В СССР уточнен ГОСТ 12.1.006-76 (дополнение № 1 к ГОСТ от
20.V.81 г. № 2476) и увеличен норматив ППЭ с 0,01 до 1 мВт/см2.
Советско-американская комиссия по сотрудничеству в области охраны
окружающей среды, куда входит и проблема ЭМИ, очевидно, во многом
поможет решить неясные вопросы [72, 124].
Мы не ставили перед собой цель предложить нормативы, а рассмотрен-
ные ниже пороговые уровни ЭМИ ни в коей мере не являются
отражением официальной точки зрения.
Любая дискуссия по гигиеническому нормированию того или иного
фактора всегда вызывает общественный резонанс, который может быть
не всегда адекватным, что способствует гиперболизации опасности. Это
неизбежно сказывается на техническом прогрессе. Уже указывалось,
Что, несмотря на риск, который возникает при пользовании
автомобилей, число людей, пользующихся этим видом транспорта, все увеличи-
133
вается. Распространение СВЧ-печей в быту может привести к той же
ции. Сложнее убедить общественное мнение в общенационально
лезности того или иного фактора. Но, чтобы не было другой кр~"
нормативы по ЭМИ должны быть очень обоснованными. В этой
человеческой деятельности желательно, чтобы была такая же ситу
как и в атомной промышленности, где уровень риска на много п
ков ниже, чем в других областях промышленности. Чего стоит обо
вание, основанное на ЭМИ, если допустимые нормативы и средства з
ты не позволяют его эффективно использовать?
Первое предположение о допустимом уровне микроволнового
чения, равном 10 мВт/см2, было сделано Шваном (цит. по [45])в 19
Американский национальный институт стандартов (АНИС) приня
в качестве основного стандарта. Более жесткие нормативы (на три
рядка ниже американских) предложила лаборатория 3. В. Гордон [
которые были рекомендованы в качестве безопасных уровней в 19
Методология обоснования этих нормативов была диаметрально пг
положной, что явилось предметом длительной полемики.
При анализе литературы просматривается одна особенность: не
рые исследователи таких стран, как Швеция, Италия, Франция, в~
склоняются к более жесткой по сравнению с США позиции в отнош
нормируемых значений ЭМИ. Эти страны решили собственными сиг
получить данные по нормированию этого фактора, не доверяя "на ел
ведущим странам, давно работающим в злектромагнитобиологии.
Любое введение стандарта, особенно стандартов по безопасности
действия того или иного фактора на человека, - процесс длитель
Так, начало стандарту США (С 95.1-1966) по нормативам микров
вого облучения было положено еще в 1942 г. Даже в период его уст
ления (60-е годы) среди ученых не было единого мнения о прида
нормирования ЭМИ. Некоторые частные компании (например, "Бе
лефон" и "Дженерал электрик") ввели более жесткий норматив —
даже 0,1 мВт/см2. Окончательное утверждение стандарта США произ
в 1966 г. Однако зто было только началом дальнейших обсуждений п_
лемы, причем сразу же возник вопрос о стандарте непрофессиональ
микроволнового облучения [148].
Широкое распространение источников ЭМИ привлекло внимание
ных специалистов в области ионизирующих излучений Междунаро
ассоциации по радиационной защите (IRPA). С 1973 г. проблема ней
зирующих излучений стала рассматриваться в рамках МКРЗ.
Выше уже указывалось на некоторые общие принципы нормиров^,
которые в полной мере относятся и к ЭМИ. Мы глубоко убеждены,
если бы нормирование неионизирующих излучений осуществлялось
же путем, как и нормирование ионизирующих излучений, то не
бы существенных различий по стандартам ЭМ-облучения в ра
странах.
Оставляя в стороне дискуссионные вопросы специфического и н
цифического действия ЭМИ, мы признаем только "специфичность"
пределения поглощенной энергии. На современном этапе знаний о -
логическом действии ЭМИ с достаточной определенностью можно г
0Ь только о тепловом эффекте ЭМИ, подразумевая при этом и
возможное отсутствие повышения температуры тела. Последние исследова-
ййя по дозиметрии ЭМИ вносят много интересного в проблему норми-
J рования.
При обосновании допустимых доз ЭМИ следует учитывать: биофизи-
чеСкие и патофизиологические особенности действия излучения; его
качество (частоту, модуляцию); условия облучения (неравномерность,
0риентация объекта в поле, заземленность); восстановление и остаточ-
лые эффекты; цели нормирования (население, промышленность);
соотношение полезности и вредности нормируемого фактора.
Реакция отдельных физиологических функций на действие ЭМИ не
; может являться в полной мере оправданным критерием в оценке допу-
I стимых и переносимых доз облучения. Во-первых, не всякие физиологи-
1 ческие сдвиги приводят к нарушению жизнедеятельности организма;
• во-вторых, многие физиологические реакции являются адаптивными;
в-третьих, процесс восстановления после воздействия излучения идет
с очень большой скоростью.
Наше понимание основных методических принципов гигиенического
нормирования ЭМИ в основном сходно с теми положениями, которые
были изложены в работах А. Г. Субботы и Б. А. Чухловина [63], а также
Б. М. Савина [56]. Однако принцип "пороговости" вредного действия
фактора следует уточнить. С нашей точки зрения безусловно
достоверными критериями можно считать лишь смертность, сокращение
продолжительности жизни, злокачественные новообразования, катаракту и
генетические эффекты. Оценка вредности по другим критериям (напри-
: мер, по эффектам ЦНС) слабодоказуема. Кроме того, пороговость
действия фактора ■— понятие чисто медицинское и трудно определяемое
экспериментально и эпидемиологически. Применительно к ионизирующему
! излучению Л. А. Ильин [30] подчеркивает, что для выявления малых
' доз канцерогена требуется многомиллионная однородная популяция
' населения, свободная от модифицирующего воздействия других
факторов. Так, коллективная доза, необходимая для получения 95%-ной
вероятности обнаружения увеличения риска возникновения рака легких,
составит 4 млн. чел-рад за период наблюдения 20 лет.
Проблема нормирования затрагивает и технические вопросы. Мы
хотели бы обратить внимание на такой аспект установления нормативов
ЭМИ для профессиональной деятельности. При определенной
интенсивности этого фактора возможно возникновение электрических разрядов,
Детонация, а также злектризация спецодежды. При работе в условиях
повышенной воспламеняемости зто может привести к аварийной ситуа-
I ОДи. Поэтому медицинские нормативы должны быть бесспорно ниже
безопасного уровня ЭМИ для техники.
Как и при воздействии ионизирующего излучения, биологические
эффекты неионизирующего излучения могут быть проанализированы
По таким критериям, как катаракта, изменения в гонадах,
продолжительность жизни и летальные эффекты. Все зти феномены можно строго
Количественно оценить, хотя значимость их, по-видимому, неоднозначна
(рис. 6.4).
135
Рис. 6.4. Роль отдельных э
ЭМИ в обосновании переносимы
PllCK,%(i
<1<
Время облучения, ч
Рис. 6.5. Соотношение уровней риска и времени ЭМ-облучения для "профес
лов" (/ и 2) и населения (3):
1 - доза оправданного риска оценивается экспериментально с послед
экстраполяцией на человека; 2 - переносимая доза (проверяется гигиеническ*
эпидемиологическими исследованиями); 3 - предел дозы (в основном она д*
базироваться на гигиенических и эпидемиологических наблюдениях). Левая
ната - уровень риска без коэффициента запаса, правая ордината - с коэффици
запаса 10
Генетический эффект при изучении вредности ионизирующего
чения на население является одним из ведущих показателей, однако
оценке биологической эффективности ЭМИ ему отводится поел
место. Не было получено достоверных фактов влияния этого ф
на наследственные структуры, хотя теоретически это возможно. Из
но, что тепловое воздействие в экспериментах на мухе-дрозофиле о
вает мутагенный эффект.
Использование при нормировании ЦНС как критической систем
представляется возможным ввиду сложности количественной ouf
доза-эффект. Применительно к ЭМИ это сделать также не менее ст.
но (см. рис. 2.1).
Выше говорилось о факторе риска как критерии нормирования,
тались обосновать значение риска в 0,1%, которое можно принять в
честве значения профессионального риска, и значение, в 10 раз мень
для населения. Очевидно, зто справедливо и для ЭМИ. На рис. 6.5 р~
уровни порога риска соотнесены с соответствующими категориями
и временным параметром. Можно воспользоваться другими соотн
ниями, принятыми при установлении медицинских стандартов для и
зирующего излучения (НРБ-69), где в качестве исходной точки пр
норматив облучения профессиональных работников [14]: для гру
А-1/30, Б-1/10, В-1 (профессиональное облучение), Г-15. Норм"
эти коэффициенты к уровням риска, получаем 0,003; 0,01; 0,1 и
Таким образом, основная задача заключается в установлении норма
ной дозы ЭМИ для персонала.
136
Американские стандарты основаны на использовании теплового
эффекта как критерия нормирования ЭМИ. Философия такого подхода
довольно подробно изложена в работах Швана, Майкелсона [45], Телла
j! Харлена [154]. Методология обоснования нормативов в нашей стране
хорошо известна [11, 47, 48, 56, 63]. Она основана на учете прежде всего
патофизиологических сдвигов в ЦНС, сердечно-сосудистой и
кроветворной системах, а также гигиенических наблюдениях на
производстве.
Оставим в стороне дискуссию по правомочности тех или иных
подходов- Главное, в чем мы глубоко убеждены, - это то, что нормативы для
профессиональных работников должны основываться на менее жестких
подходах, включающих помимо медицинских эргономические и
экономические аспекты, в то время как обоснование максимально допустимой
нагрузки ЭМИ для населения требует более жесткого подхода,
основанного прежде всего на медицинских и экологических критериях. Отсюда
и диапазон доз, отражающих нормативы для персонала, должен быть
более широким: критическая доза, доза оправданного риска и, наконец,
максимально переносимая доза. Для населения, по нашему мнению,
категорирование дозовых уровней нецелесообразно — норматив должен
быть единственным и более жестким, чем для персонала, связанного
с источниками ЭМ-излучений.
Получение нормативных значений для человека при облучении ЭМИ
может идти тремя путями. Первый путь — определение безопасных
уровней теплового воздействия ЭМИ с учетом общности теплового стресса
у всех теплокровных, в том числе у человека, и отсутствия
специфичности разных тепловых факторов. Второй путь - экспериментальный.
Получение минимально значимого эффекта на животных и признание
с той же долей вероятности этого и для человека. Есть третий путь,
который может объединить эти два подхода: экстраполяция
экспериментальных данных, полученных в области интенсивных ЭМИ, вызывающих
совершенно определенные достоверные эффекты вплоть до эффектов
гибели, доказательств стохастичности доза — ээфект с последующей
экстраполяцией на уровни допустимого риска для человека.
Первое и достаточно разумное предложение, основанное на тепловом
балансе человека, было сделано Шваном в 1953 г. (цит. [45]). Тело
человека в нормальных условиях способно рассеять 0,01 Вт/см2 (10 мВт/см2)
тепла в окружающее пространство. Это соответствует энерготратам
человека при легкой работе (см. табл. 5.1). При определенных
благоприятных условиях теплоотдача может достигать 100 мВт/см2.
В качестве основного норматива АНИС принял значение, равное
Ш мВт/см2 [45]. Доказательству этой величины с тех же позиций
посвящена очень обстоятельная работа Телла и Харлена [154]. В качестве
Дополнительного критерия принимается отсутствие увеличения
внутренней температуры более чем на 1 °С.
Результаты анализа литературных данных, а также собственных
экспериментальных исследований по биологическому действию ЭМИ можно
сформулировать в виде следующих выводов и положений, отражающих
нашу точку зрения.
137
При общем облучении СВЧ-полем возникающие изменения физиол
ческих функций являются отражением теплового стресса, как и
других видах электромагнитной энергии.
Стрессорные проявления наступают тогда, когда дополнител
тепловая нагрузка приближается к основному обмену (Вт/кг):
мышей — примерно 10, для крыс — 5, для собак — 2. Увеличение тепл
нагрузки ЭМИ вдвое и более по сравнению с основным обменом при
тельном облучении приводит к серьезным физиологическим сдв
Изменения температуры тела и области гипоталамуса можно з
гистрировать при увеличении основного обмена на 20-30%; нижний п~
флуктуации основного обмена составляет примерно 10%.
Существует совершенно четкая зависимость доза-эффект, кот
можно анализировать с привлечением методов, принятых в радиоби
гии ионизирующих излучений.
Необходимо строго различать эффекты, вызванные ЭМИ с боль
интенсивностью и малым временем облучения и низкой ППЭ и длит
ным временем облучения; в первом случае отчетливо выявляется
цифика ЭМИ по тепловому распределению в организме поглоше
энергии.
Тепловое моделирование ЭМИ имеет ограниченное применение —
нагрузке, равной или больше основного обмена, когда преимуществ
"работают" такие параметры биологической системы, как поверхн
и масса тела.
Большинство биологических эффектов ЭМИ справедливо только
области сформировавшейся волны; дозиметрия в ближней зоне с
прогнозируется.
Немногочисленные наблюдения по "слабым взаимодействиям" треб
дальнейших исследований; применение коэффициента запаса, равного
в какой-то степени учитывает возможные непредсказуемые эффе
При установлении различных категорий переносимых доз при во
ствии ЭМИ на человека мы основывались на следующих допуще-
Основные биологические эффекты, обнаруживаемые у живот
в той же степени свойственны и человеку.
При определенных значениях ППЭ гибель может наступить и у чел
ка. Зависимость гибели от дозы также будет подчиняться стохастичес
закономерностям.
Эффекты по гибели коррелируют с уровнем теплонакопления и
пературой "ядра" (ее отражением может служить уровень ректал
температуры) животного.
"Порог" действия ЭМИ может быть определен по критерию р
гибели; за уровень недетерминированной гибели принят 0,1%, пр
уровней риска человека 0,01-1%.
Восстановление после воздействия ЭМИ обладает очень высокой
ростью, кумулятивные эффекты играют несущественную роль при
тельном облучении ЭМ-полем; эти параметры оцениваются строго к
чественно.
Внутренняя температура тела при длительном облучении на уро
0,01—0,1%-ной гибели является аналогом поглощенной дозы; через
138
логическую эффективность поглощенной дозы оценивается
эффективная доза; при большой интенсивности эффективная доза практически
йе отличается от поглощенной дозы.
При увеличении мощности дозы при постоянной накопленной дозе
все большее значение приобретают локальные эффекты и при времени
облучения, меньшем 5 мин (время кровообращения в головном
мозге), общие тепловые модели могут не работать; причиной тому
является "ложное" срабатывание центров терморегуляции.
Возникновение локальных "горячих" точек при определенных
частотах является частным случаем общего неконтролируемого облучения
(населения), и введение коэффициента запаса сглаживает
неопределенность биологического действия ЭМИ.
Методология экстраполяции экспериментальных данных на человека
не должна принципиально отличаться от той, которой пользуются в
радиобиологии ионизирующих излучений.
Получаемые значения переносимых доз должны иметь две градации:
для профессионалов — персонала (контролируемые условия облучения)
и населения (относительно трудно контролируемые условия облучения).
Риск при действии ЭМИ для персонала не должен быть ниже самого
низкого уровня риска для человека и больше, чем при облучении
ионизирующим излучением в течение 40 лет в дозе 1 бэр в год [0,01 Дж/(кг*
х ГОД) ] .
Уровень риска для населения должен быть по крайней мере в 10 раз
ниже допустимого уровня для персонала.
Основываясь на этих положениях, мы представляем наши
соображения по экстраполяции экспериментальных данных на человека по
критерию гибели, равной или меньше 0,1%, для частот 2-3 ГГц. В гл. 3
приведены экспериментальные данные и соответствующие соотношения
между ППЭ и экспозиционной дозой облучения, определены пороги
интенсивности, которые составили при t > 60 мин (мВт/см2): для мышей -
25, крыс — 40 и собак - 80. При t < 60 мин существует
логарифмическая зависимость"между ППЭ и экспозиционной дозой облучения.
Коэффициент регрессии для всех изученных видов равен — 0,7.
В табл. 6.2 приведены некоторые физиологические параметры для
различных животных, которые тесно связаны с тепловым гомеостазом.
В качестве основного параметра выбрана масса тела. Как видно из
табл. 6.2, с массой тела коррелируют "такие параметры, как поверхность
тела, основной обмен, частота пульса и дыхания, легочная вентиляция,
период полуобмена воды и потребление кислорода. Между массой тела
и этими показателями существует обратная зависимость с
коэффициентом регрессии 0,25. Даже у деревьев имеется связь между потреблением
кислорода и массой со сходным с теплокровным наклоном кривой.
Такая зависимость у столь разнообразных видов животных и растений
позволяет рассматривать этот феномен как общебиологический [77].
Для пороговых значений (уровень риска 0-0,1%) интенсивность хорошо
Коррелирует с массой и поверхностью тела (г = 0,99) (рис. 6.6).
Экстраполированное значение ППЭ для человека составило 120—
125 мВт/см2 (табл. 6.2). Таким образом, переносимым значением УПМ
139
Таблица 6.2. Основные физиологические параметры человека, собаки, крьи
и мыши и их сравнение с пороговыми значениями ППЭ ЭМИ
Физиологический параметр
Человек Собака Крыса
Мы»
Масса тела, кг
Поверхность тела, м
Частота пульса в 1 мин
Частота дыхания в 1 мин
Легочная вентиляция, см3/ (г.мин)
Период полуобмепа воды, сут
Потребление кислорода, л/ (кг-ч)
Основной обмен, мВт/см2 [ 1 л/ (кг-ч)
02 =5,6 мВт/г) мВт/г
Значение ППЭ ЭМИ (2,4 ГГц), не
вызывающей гибели более 0,1%:
мВт/см2
мВт/г
Примечание. Va=S"i,SM
-0,26.
70
1,8
70
16
0,13
10
0,21
4.56
1,17
120*
4-5
'с =24 Ш'
11
0,44
НО
20
0,19
5
0.33
4,60
1,84
80
~3,2
-0,25. „
0.25
0.045
400
120
0,65
2,5
0.87
3,13
4,85
40
8
. =0,675ЛГ
0,02.
о,оо<
500
175
1.24
1,6
1,65
3,83
9.20
25
8
-0,25
где Кд, Кс, Vq и М соответственно частота дыхания (в 1 мин), частота пульса
(в 1 мин), потребление кислорода [л/ (кг-ч) J и масса тела (кг).
* Экстраполяция по массе тела / = \\М ' ; при экстраполяции по поверхно
+0 27 2
тела (/=95 ' , где/-интенсивность ЭМИ, мВт/см ; S - поверхность тела, i
ППЭ равна 125 мВт/см2.
ДВг/кг
Рнс. 6.6. Соотношение падающей (/) и пог
щеиной (Pi переносимой мощности дозы ЭК
для частоты 2,4 ГГц в зависимости от мае
тела Ш) (условия свободного пространс
без учета отражающих поверхностей). Г
симая мощность дозы для человека /I
= 120 мВт/см2, Р =3,5 Вт/Кг:
/ - мышь, 2 - крыса, 3 - собака, 4
ловек
Ofii 0,1
W «,кг
для человека при длительном облучении можно считать приме
4 Вт/кг.
Предполагая, что аналогичная зависимость от времени облуче
существует и при ППЭ более 100 мВт/см2, получаем
lg/=3,25-0,71gr, />2ГГц, (<
где /- интенсивность, мВт/см2; t - время облучения, мин.
Если принять коэффициент злпаса равным 10, то он перекроет
ние значения УПМ для частот 10 Гц - 10 ГГц (0,04-0,2) и уме
уровень риска до 0,01%. Тогда выражение (6.1) будет иметь вид
lg/=2,25-0,71gr (5<г<60). (б
Предел "работы" формулы: 5 мин - цикл кровообращения в моэ
140
J, мВт/см* egl(P)
2,5
2
1
4*
о
-1
"■' п' 5 10 30 60 100" 300
t,ttUH
Рис. 6.7. Переносимые значения ППЭ (/) и УПМ (Р) для условий свободного
пространства и отсутствия отражающих поверхностей в зависимости от времени (f)
облучения. Профессиональное облучение: / - по ППЭ, 2 - по ППЭ (условия
резонанса) , 3 - по УПМ; население: 4 - по ППЭ, 5 - по УПМ; 6 - критические значения
ППЭ для человека, полученные путем экстраполяции экспериментальных данных
(/ = 2,4 ГГц); 7 - данные Блокли (цит. по [82]) по переносимости человеком
тепловой нагрузки при физических упражнениях; 8 - переносимые уровни ППЭ
(2.4 ГГц) по критерию увеличения температуры тела на 1°С (экстраполированные
данные)
60 мин - время облучения, при котором ППЭ составляет 10 мВт/см2
(/ = 2,4 ГГц) или 0,3-0,4 Вт/кг.
На рис. 6.7 изображена зависимость времени облучения от ППЭ и
УПМ для резонансных и остальных частот. Для пересчета интенсивно-
стей ЭМИ в УПМ использовали коэффициенты 0,04-0,2 (см. гл. 1).
Даже для резонансных условий при 10 мВт/см2 УПМ составляет всего
2 Вт/кг, что соответствует энерготратам при умеренной физической
нагрузке. При неконтролируемых условиях облучения следует учесть,
что резонансная область частот занимает в общем радиочастотном
диапазоне (0,001-300 ГГц) около 0,02%.
Для населения получено пороговое значение ППЭ в 1 мВт/см2 (для
/ =2-5-3 ГГц), или 0,04 Вт/кг, а для условий резонанса (/=40-^
100 МГц) - 0,2 Вт/кг, что не превысит обычную физиологическую флук-
туацию основного обмена (см. табл. 5.1).
В качестве критического значения ППЭ и \ХШ (мощность дозы
оправданного риска) в строго контролируемых условиях (отсутствие
заземления и отражающих поверхностей) может быть рассмотрена ППЭ, равная
50 мВт/см (/ = 2,4 ГГц), или УПМ, равное 2 Вт/кг, при времени
облучения не более 5 мин.
/;вг/кг
10 г Ю
141
Гибель животных наступает в результате теплового перегревания
АТ> 2°С. Общим для всех видов животных является летальная тем
тура, которая равна 6°С [77]. Для собак экспериментально пол
зависимость ППЭ (/, мВт/см2) от времени облучения (t, с),
для AT- 2,5°С (уровень 0,1%-ной гибели) имеет вид
It = 130 (Дж/см2).
(-
Сравнение значений ППЭ, полученных из этой зависимости и соо
шения (5.2), дает хорошую сходимость: для времени облучения 10]
ППЭ равна соответственно 215 и 210 мВт/см2. Это дает право счит
что прирост температуры в какой-то мере является аналогом поглои
ной дозы. Для человека прирост на 1°С соответствует приросту
накопления около 50 Дж/см2 или 2 Дж/г для 2,45 ГГц или 0,5°С/ (I
Джастесен [113] дает значение 0,25°С/(Дж/г). Это может быть обусх
лено использованием в наших экспериментах более высоких знач*
ППЭ.
На рис. 6.7 нанесено несколько значений (в качестве примера)
для А7,= 1°С. Все точки расположены выше кривой переносим
рассчитанной по критерию гибели 0,01%.
Если пронормировать кривую переносимости (кривая 1 на рис. 6
на соответствующее значение AT (для нерезонансных условий), то
жется, что она будет отражать подъем температуры тела на 0,3 °С. Р~
А Г по формуле (5.2), дает хорошее подтверждение. При времени о*
чения 5-60 мин и ППЭ, равной 50-10 мВт/см2, AT составил приме"
0,1-0,2°С.
Оценивая пороговые значения интенсивности по критерию нару
ния поведенческих реакций у трех видов животных (крыс, бе
обезьян и обезьян макака резус), Делордж и Майкелсон [98, 126] п
чили экстраполированное значение ППЭ для человека приме
100 мВт/см . Корреляция проводилась по массе тела.
Экстраполяция по такому критерию, как гибель, позволяет избе
такого контрвозражения: распределение электромагнитной энергии
2,45 ГГц у мышей иное, чем у собак и тем более у человека, и что у ч<
века оно будет аналогичным только при частоте 350 МГц. Найде:
корреляция между нарушением теплового баланса и таким биоло!
ским актом, как гибель, свидетельствует о тепловой природе ЭМ-3(
тов при общем облучении ППЭ менее 100 мВт/см2. Повышение рект
ной температуры на 1°С можно ожидать от тепловой нагрузки в
2 раза выше основного обмена (2—2,5 Вт/кг), что согласуется с р
тами Телла и Харлена [154]. Метаболическое тепло в результате ф:
ческой нагрузки и тепло, генерируемое ЭМИ (80 МГц), равное 170
(примерно 2,5 Вт/кг), дает повышение температуры гипоталамуса
1°С (цит. по [154]). За период около 1 ч тепловая нагрузка соста
8 Дж/г, что близко к значению, полученному нами (7,2 Дж/г).
Ясно, что дополнительная СВЧ-нагрузка должна соотноситься с те
выми условиями среды и физической работой. Таким образом, н
ленное тепло не должно превышать некого критического значения. Э
142
Критериями могут служить ректальная температура, уровень скорости
метаболизма или частота сердечных сокращений.
Большинство исследователей в качестве предельных значений приводят
температуру тела человека 39-39,5°С и частоту пульса 120-140 уд./мин
дЛя условий покоя и температуру 40—40,5° С и частоту пульса 160—
180 уд./мин при физической работе. У здоровых людей в горячей
русской бане превышение температуры достигает 2,5°С. Большинство
исследователей считает, что одинаковое физиологическое состояние наступает
независимо от того, происходит ли накопление тепла под действием
внешней нагрузки или при условиях, когда теплоотвод недостаточен
или происходит накопление метаболического тепла. Пределом
накопления метаболического тепла за счет физической нагрузки Рот и Блокли
[ЦКГ..71] определяет 293 Вт (4,2 Вт/кг) - 47 мин, 539 Вт (6,3 Вт/кг) -
38 мин, 579 Вт (8,3 Вт/кг) - 30 мин и 725 Вт (10,4 Вт/кг) - 24,5 мин.
Температура в ушном проходе при зтом поднимается до 39,7°С, а частота
пульса достигает 180 уд./мин. Конечно, этими значениями едва ли
целесообразно руководствоваться, но они интересны как предельные значения
теплового гомеостаза у человека. В комитете экспертов ВОЗ обсуждались
рекомендации о том, чтобы предельно допустимыми значениями считать
частоту пульса 160 уд./мин и температуру тела 38-39°С [1]. Предельные
энерготраты по сравнению с основным обменом могут увеличиваться
более чем в 10 раз, до 15 мВт/см2 и более (см. табл. 5.1). О
переносимости инфракрасного облучения свидетельстввует следующее: 28-
56 мВт/см переносится долго, болевые ощущения отсутствуют.
Последние наблюдаются лишь при 105 мВт/см2.
Наиболее подходящим критерием переносимости ЭМИ (по
тепловому эффекту) следует считать уровень накопления метаболического тепла
при физической работе. УПМ 4 Вт/кг может быть принято в качестве
критического значения, оно соответствует ППЭ 100 мВт/см2
(2,45 ГГц) и уровню риска 0,1%. Телл и Харлен [154] дают значение
УПМ 3 Вт/кг.
Переход от поглощенной к эффективной дозе затруднен прежде всего
двумя обстоятельствами: высокой скоростью восстановления
(применительно к тепловому стрессу - элиминация тепла) и отсутствием строго
достоверных данных о величине остаточного необратимого поражения
при длительном ЭМ-облучении.
Первое положение доказано экспериментально^ что касается второго,
то имеются основания (экспериментальные) считать реальным
существование необратимого компонента, но количественно он пока не определен.
Поэтому при оценке периода восстановления у человека возможны два
пути: экспериментальный с последующей экстраполяцией данных и поиск
литературных сведений по элиминации теплового стресса при обычном
перегревании.
В первом случае имеются данные (см. гл. 3) по оценке периода
восстановления (критерий гибели), который у мышей составляет 8, у крыс
15 мин. При многократном облучении с интервалом 10 мин с ППЭ,
равной 800 мВт/см2, в экспозиционной дозе 12 Дж/см2, общая накопленная
Доза достигает 2210 Дж/см2 (Р = 88,4 Дж/г), не вызывая при зтом гибели
143
животных. Следовательно, период полного восстановления для м
и крыс не больше 10 мин. У собак период восстановления по элимин
тепла (изменению ректальной температуры) оценен в 30 мин, по ча~
дыхания 22 мин и частоте пульса 70 мин. Все эти значения полу"
в условиях критического воздействия ЭМИ, когда Д Т достигал 2-3
Экстраполируя период восстановления с животных на человека (ко~
ляция с поверхностью тела), получаем время полного восстанови"
50 мин (рис. 6.8), а время восстановления частоты сердечных сокр
ний 120-140 мин. Все эти значения можно ожидать при AT = 2+3
При А Т = 1 ° С период восстановления температурного гомеостаза ум
шается до 30 мин, т. е. в 2 раза (цит. [28]).
При значениях AT, на которые нормированы переносимые у-
воздействия, период- восстановления по температуре тела и частоте
ния будет не более 15, а по частоте пульса - 30 мин. Конечно, этот
метр имеет смысл применять лишь при УПМ более 1 мВт/г. В ре"
условиях скорость восстановления теплового баланса у человека м
быть еще выше. Так, теплоотдача кожи может увеличиться в 10 р-
с 0,7 до 6 мВт/см2. При УПМ, равном 2 мВт/г, предполагается тепл
равновесие человека в комфортных условиях среды при полном физ
ском покое. Таким образом, оценка эффективной дозы приемлема
многократном фракционированном облучении при мощности дозы
лее 1 мВт/г и поглощенной дозе более 3 Дж/г.
Остаточный эффект (необратимый компонент по аналогии с ио"
рующим излучением) в эксперименте не определяется по ректа
температуре, он не определяется и по критерию гибели животных
одного ЭМ-воздействия. Более того, он не определяется и в уело-
комбинированного воздействия ионизирующего излучения и ЭМИ
УПМ, равном или меньше 10 Вт/кг. И только при 40 Вт/кг и выше
точное поражение определяется этим методом. Однако как только
переходим к оценке отдельных систем (кроветворения, эндокр
и тератогенных эффектов) при хроническом воздействии ЭМИ, то
руживаем определенные сдвиги при УПМ порядка 2 Вт/кг и более. Б"
бы неразумным исключать и многочисленные наблюдения в произв
венных условиях, как будто подтверждающие феномен необратим
компонента поражения. Но пока дать определенную величину остаточн
поражения, выраженную в джоулях, не представляется возмоя
Можно только сделать следующие допущения. На основе эксперимент"
ных данных по комбинированному действию ионизирующего излуч
и ЭМИ в дозе более 7 Дж/кг и при мощности дозы более 2 Вт/кг м~
мальное остаточное поражение может быть не более 1%. При УПМ м
2 Вт/кг и дозе менее 7 Дж/г оно становится пренебрежимо малым. Сл
ность локального распределения энергии ЭМИ по телу человека не п
ляет полностью исключить остаточное поражение. Следует обратить
мание на локальное УПМ в области головы, шеи, глаз и яичек. Катар
генетические и тератогенные эффекты очень трудно поддаются зкстр
ляции на человека. Трудно предположить, что, например, катаракта у
ловека будет вызываться при меньших значениях ППЭ, чем в эксп
менте на кроликах. На рис. 6.9 даны две пороговые кривые: зксп
144
юоо
Поверхность тела, см*
рис. 6.8. Корреляция периода
восстановления после воздействия ЭМ-полем
(на уровне 0,1% гибели) с
поверхностью тела у разных видов животных
по критерию гибели (а), ректальной
температуре (б) и экстраполированные
значения для человека (в); остальные
обозначения те же, что и на рис. 6.6
/ 10 100
Время облучения, мин
Рис. 6.9. Пороговые значения
локальных ППЭ ЭМИ, не вызывающих
катаракту в эксперименте на кроликах
(J). и экстраполированные значения
ППЭ для человека (2)
ментальная и предполагаемая для человека (с коэффициентом
запаса 10).
Порог действия ЭМИ должен быть ограничен по частоте 10 МГц и
применительно к области сформировавшейся волны.
В связи с этим Шван (цит. по [45]) предлагает для частот 10 МГц -
10 кГц значение 1 мА/см, а для частот меньше 10 кГц - 0,3 мА/см.
Необходимо также учитывать влияние отражающих поверхностей
(возможно увеличение УПМ в 30 раз), заземления (увеличение УПМ
в 2-8 раз), поляризации, локальных УПМ, которые могут превысить
среднее УПМ в 10 раз. Дозиметрия в ближней зоне также вносит много
неопределенностей. Такие факторы, как физическая нагрузка и
ионизирующие излучения, могут значительно увеличить УПМ. Например,
ионизирующее излучение увеличивает УПМ в 1,5—2 раза [19].
Учет всех этих факторов для целей защиты может быть осуществлен
только в строго контролируемых условиях, свойственных производству,
при медицинском применении и, конечно, в эксперименте.
Нормирование ЭМИ для человека не может опираться лишь на
экстраполяцию опытных данных, полученных на других видах. Ряд вопросов
может быть изучен только на человеке. Известный генетик Маккюсик
(1967) заметил, что "наилучшим объектом изучения человека является
сам человек". Поэтому последним и бесспорным судьей любых
гигиенических нормативов могут быть только эпидемиологические
исследования. Только они дают право говорить о вредности или безвредности
того или иного фактора.
Сложность эпидемиологического исследования ЭМ-фактора состоит
еЩе и в том, что для него отсутствуют какие-либо специфические или
Даже четкие клинические симптомы. Более того, в реальной жизни ЭМИ
всегда сопутствуют другие более значимые воздействия, например
ионизирующее излучение. И в этом смысле общие принципы нормирования
145
в какой-то степени переплетаются с общими принципами биологичес$
оценки комбинированного действия факторов производственной ере
Большую сложность представляет выбор критериев эпидемиологе
ского обследования контингента лиц, контактирующих с ЭМИ. Вн
наиболее приемлемыми критериями в этом случае будут в первую очер
заболеваемость (особенно болезни крови), старение ("индекс старое
широко применяемый японскими и американскими исследователял
воспроизводство и генетические эффекты. В частности, феномен старев
по нашему мнению, может быть косвенно оценен по увеличению уров
риска гибели от несчастных случаев.
Немаловажным критерием является эргономическая оценка влия
ЭМИ на человека. Это особенно сложный вопрос, требующий болы
усилий ученых. Он тесно переплетается с проблемой радиационной
опасности профессиональных работников и населения.
Глава 7
НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
ПРИ КОНТАКТЕ ЧЕЛОВЕКА
С ИСТОЧНИКАМИ НЕИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
7.1. ОБЩАЯ ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ
Система радиационной безопасности — это комплекс медико-бис
гических и инженерно-технических методов, средств и мероприя
призванных обеспечивать оптимальные эргономические условия деят
ности профессиональных работников, а также жизнь, здоровье и соци
ное благополучие населения. Она включает ряд этапов подготовитель
мероприятий, основным из которых является процесс установл"
соответствующих нормативов и принятие их в качестве законодатель
актов. Конечным этапом системы радиационной безопасности явля
собственно противорадиационная защита от ЭМ-излучений персонала
населения с помощью различных технических средств и способов.
Население может подвергаться воздействию ЭМИ от источников,
чающих в эфир: РЛС, радио-, телевизионные антенны и даже высокое
ные линии электропередачи. Профессиональные работники наряду с
облучением, которым может подвергаться население, облучаются
источников, находящихся в помещении на предприятиях радиоэлект
ной промышленности, при производстве радиоизлучающих устрой
обслуживании РЛС, радио- и телевизионных станций, от научно-иссл;
вательской и медицинской аппаратуры и т. д. Конечно, различные спек
радиочастотного диапазона требуют разного подхода к системе заи
При всей сложности дозиметрии, неопределенности пространствен
распределения энергии индивидуальная и коллективная защита от Э~
радиочастотного диапазона гораздо проще, доступней и дешевле,
защита от ионизирующих излучений [134]. С этим мнением можно со
ситься лишь в том случае, если не будет преувеличиваться опасность1
146
воздействия этого фактора. При обеспечении радиационной безопасности
решаются следующие вопросы: при каких уровнях доз следует
защищаться, от чего и что защищать (все тело или его отдельные органы), каким
образом защищаться и, наконец, оценить эффективность защиты. На
первые вопросы была сделана попытка ответить в предыдущих главах;
ла последний вопрос предстоит дать ответ. В общем виде алгоритм
этих исследований выглядит следующим образом:
биологическая оценка ЭМИ (вредно или не вредно, качественная
оценка);
поиск общих принципов (критериев), позволяющих количественно
оценить зависимость доза-эффект (ответить на вопрос, насколько
вредно, количественная оценка);
получение экспериментально и теоретически достоверных, социально
оправданных значений ЭМИ для населения и персонала (оценить
опасность для больших и малых групп людей);
в зависимости от степени вредности для разных групп населения
провести поиск разумных (адекватных, научно обоснованных) способов
профилактики и защиты;
оценка необходимости в технических средствах защиты, медицинской
профилактики и лечения;
периодические эпидемиологические (санитарно-гигиенические)
обследования населения, работников предприятий и участков контакта
человека с источниками ЭМИ (оценка существующих мероприятий по
радиационной безопасности). Строго научная оценка "вредности" изучаемого
фактора ЭМИ из многих других факторов, его сопровождающих;
пропаганда социальной полезности и разъяснение диапазона вредности
ЭМ-фактора.
В реальной жизни все эти аспекты решаются одновременно. Многие
из них практически решены, однако, несмотря на это, исследователи вновь
и вновь (с новых позиций) возвращаются к решению ряда вопросов и
подчас к пересмотру старых установившихся положений. Особенно в
последнее время ревизии подвергаются нормативы ЭМИ. Некоторые наши
соображения мы высказали в предыдущей главе.
В настоящей главе кратко рассмотрены стандарты разных стран,
возможности дозового подхода в оценке опасности ЭМИ, техника
дозиметрии и технические аспекты защиты.
7.2. СТАНДАРТЫ РАЗНЫХ СТРАН
Основным элементом противорадиационной защиты следует считать
нормативы (стандарты). Правильно обоснованные, они позволяют не
только сохранить здоровье человеку, но и обеспечить достаточно надеж-
ный'уровень работоспособности (эргономичность стандартов), избежать
ненужных психологических травм и в конечном счете принести выгоду
обществу.
Наибольшее внимание ЭМ-фактору и его нормированию уделено
в СССР, ПНР, ЧССР, США и Канаде. Прежде всего следует различать нор-
147
Таблица 7.1. Максимально допустимые уровни (МДУ) электромагнитных
излучений для населения [25, 56, 123, 145]
Страна
СССР
ПНР
ЧССР
Канада
США
Частота
50 Гц
30-300 кГц
0,3-3 МГц
3-30 МГц
30-300 МГц
300 МГц - 300 Г Гц
300 МГц - 300 ГГц (НО)
300 МГц - 300 ГГц (ПО)
300 МГц - 300 ГГц (НО)
300 МГц - 300 ГГц (ПО) 1
10 МГц- 300 ГГц
10 МГц- 300 ГГц
Примечание. НО - непрерывное
им?
: облучение;
Размерность МДУ
В/м
мкВт/см
0,5 10*
20
10
4
2
5 i
10
100
60
24
1000
1000
ПО - прерывистое облученЦ
мативы для населения и для лиц, работающих с источниками ЭМИ.
ветские исследователи [25, 73] в гигиене населенных мест уделяют д~
точное внимание нормированию ЭМИ, в то время как в США ста
принятый для персонала, до последнего времени рассматривался в
честве допустимого и для населения.
В табл. 7.1 приведены максимально допустимые уровни ЭМИ,
ложенные в настоящее время в качестве нормативных Киевским
тутом общей и коммунальной гигиены, и нормативы ряда других ст
Как видно из таблицы, допустимая величина ППЭ для населения при
роволновом облучении в СССР увеличена в 5 раз (более раннее пред
жение [И] соответствовало I мкВт/см2). Максимальное допусти
значение предложено в качестве норматива (ППЭ) в I мВт/см2 в
и Канаде.
Более сложные и более дифференцированные нормативы разработ
для производственных условий. В табл. 7.2 представлены существую
стандарты, а также некоторые последние рекомендации офици
учреждений (Московский институт гигиены труда и профзаболе~
Таблица 7.2. Стандарты ЭМ-облучения и производственных условиях
[12,25,89,90,115]
Страна
Частота
Размерность
Условия облучения
Станд
СССР
148
50 Гц*'
В/м
60 кГц-3МГц
3-30 МГц
30-50 МГц
50-300 МГц
бОкГц-
1,5 МГц
30-50 МГц
А/м
Без ограничений
2 ч/сут
0,5 ч/сут
Эпизодическое пребывшие
Рабочий день
То же
0,5-10*
5-10*
12 10*
15-Ю3
50
20
10
5
5
0,3
Продолжение табл. 7.2
Страна
Частота
Размерность
Условия облучения
Стандарт
0,3-300ГГц*2 мВт/см"
Максимально допустимая
(прн температуре
окружающей среды менее 28°С)
Максимально допустимая
(при температуре
окружающей среды более 28°С)
1
ПНР
ЧССР
0,1-10 МГц»3 В/м
(А/м)
10-
300 МГц«
0,3-30 ГГц*5 мВт/см2
-
0,1-10 МГц мВт/см2
10-30 МГц
30-300 МГц
>300 МГц
0,1-10 МГц
10-30 МГц
30-300 МГц
> 300 МГц
5 ч/сут
2 ч/сут
0,2 ч (10мин)/сут
0,1 ч (5 мин)/сут
Безопасная зона
Промежуточная зона
Вредная зона*4
Опасная зона
Безопасная зона
Промежуточная зона
Вредная зона*4
Опасная зона
Стационарное поле:
безопасная зона
(без ограничения
времени)
промежуточная зона
вредная зона*6
опасная зона
Нестационарное поле:
безопасная зона (без
ограничения временя)
промежуточная зона
вредная зона*6
опасная зона
Постоянное поле:
рабочий день
»» »»
»» »»
*i »»
2 ч/сут
0,1 ч/сут
Импульсное поле:
рабочий день ,'
2 ч/сут
0,1 ч/сут
Рабочий день
2ч/сут
0,1 ч/сут
Рабочий день
2 ч/сут
0,1 ч/сут
Рабочий день
2 ч/сут
0,04
0,1
1 (0,1)
1 (0,1)
<20«2)
20-70
70-1000
(10-250)
>1000
(> 250)
<7
7-20
20-300
>300
0,01
0,01-0,2
0,2-10
>10
До 0,1
0,1-1
1-10
>10
0,7
0,7
0,03
0,025
0,1
2,0
0,7
И
42
0,7
11
42
0,03
0,4
17
0,01
0,04
149
Окончание табл. 7.2
„ .. Размер-
Страна Частота ность
Условия облучения
США
США*7
Канада
Швеция*9
0,1-10 МГц мВт/смг
10-30 МГц
30-300 МГц
Более
300 МГц
0,3-3 МГц
3-30 МГц
30-300 МГц
300-
1500 МГц
1,5 ГГц -
100 ГГц
0,01-100 ГГц
0,01-'1 ГГц*8
1-300 ГГц*8
0,3-300 ГГц
0,01-0,3 ГГц
мВт/см
Стандарт;
0,1 ч/сут
8-10ч
2ч
6 мин
8-10ч
2ч
6 мин
2 мин
8-10ч
2ч
6 мин
2 мин
8-10ч
2ч
6 мин
2 мин
^6 мин
^6 мин
^6 мин
>6 мин
>6 мин
(рабочий день)
(рабочий день)
(рабочий день)
(рабочий день)
(рабочий день)
Рабочий день
То же
Рабочий день (8 ч)
То же (8 ч)
0,8
54,4
54,4
54,4
10
10
10
30
10
10
10
30
10
10
10
30
100
100-1
1
1-5
5
10
1
5
1
5
*' Поданным [25]. /*
*2 Изменения № 1 к ГОСТ 12.1.006-76: ППЭ (/) =200 (мкВт.ч/см2)/г. Здесь Е
ППЭ - мкВт/см ; t - время облучения, ч; для сканирующих и вращающихся антенн1
нормируемая доза увеличивается в 10 раз: 2000 мкВт-ч/см [12]. 5
*3 Поданным [115].
*4 Время облучения (г, ч) в зоне: t =560/Е (В/м) для 0,1-10 МГц; t =3200/£'2
для 10-300 МГц [115].
*s По данным [90].
*6 Время облучения ограничено нормируемым значением ППЭ. "\
*7 ППЭ в зависимости от частоты излучений: 900//2 (3-30 МГц); //300 (300-
1500 МГц). Предложение ANSI С-95.1-1982.
*8 Предлагаемые стандарты [89]. |
*9 Критическим значением ППЭ для частот 10 МГц - 300 ГГц предложено считать -
25 мВт/см2 (Мильд, 1980).
4
АМН, Американский национальный институт стандартов - ANSI, КанаД^
екая ассоциация стандартов). В западных странах намечается тендеи
к некоторому снижению переносимых значений ППЭ. Правда, зта тев
денция проистекает из реальных значений ЭМИ при гигиеническом обсле
довании радиочастотных излучателей [146]. Американский националы)
150
янститут стандартов сделал предложение об изменении стандартов, введя
более жесткую зависимость их от частоты облучения. Для
микроволновой области он предложил снизить ППЭ до 1-5 мВт/см2 [89].
Некоторые американские исследователи [146] предлагают для отдельных
регионов снизить уровень ППЭ до 0,5 мВт/см2 для персонала-профессиона-
лов и 0,05 мВт/см2 для населения. Пока нет достаточных оснований
к снижению переносимых уровней ЭМИ для профессионалов, однако
мы полностью поддерживаем тенденцию к установлению жестких
нормативов для населения. В настоящее время эти стандарты обеспечивают
безопасность благодаря существующим низким уровням ЭМИ на
производстве и в быту. В будущем неизбежно придется пересматривать
стандарты, а это нежелательно с психологической точки зрения. Необходимо
сейчас строго обосновать нормативы независимо от социальной и
технической конъюнктуры. Предельный уровень ППЭ для населения в
1 мВт/см2 едва ли кажется очень высоким, хотя он может быть снижен
до .0,5 мВт/см2 (0,1 Вт/кг для условий резонанса), но не ниже. Это
значение уровня флуктуации основного метаболизма человека. Значение
ППЭ 10 мВт/см в 10 раз ниже естественного уровня риска. Если учесть,
что с ЭМ-фактором сталкиваются персонал аэродромов и экипажи
самолетов и вертолетов (риск для последних достигает 2%), то норматив
для персонала в 10 мВт/см2 не кажется уж столь высоким. В
чрезвычайных ситуациях необходимо знать дозу оправданного риска. По
нашим расчетам, она должна быть не более 50 мВт/см2 для частоты 2,4 ГГц
и 10 мВт/см2 для частоты 40—100 МГц при кратковременном воздействии
не более 5 мин. Критическое значение, могущее вызывать при
кратковременном воздействии не более 5 мин крайне нежелательные
последствия (на уровне риска 0,1%), составит 500 мВт/см2 для нерезонансных и
100 мВт/см2 для резонансных условий (20 Вт/кг).
7.3. ДОЗОВЫЙ ПРИНЦИП. ЭФФЕКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ ДОЗЫ.
ЭФФЕКТИВНАЯ ДОЗА
Прежде чем перейти к техническим аспектам защиты, представляет
интерес рассмотреть некоторые вопросы дозового подхода в оценке ЭМИ.
В гл. 1 были подробно рассмотрены вопросы, связанные прежде всего
с дозиметрией поглощенной мощности, и параметр времени, который
необходим для оценки эффективной дозы, в ней рассматривался частично.
В гл. 3 он обсуждался более подробно. Имеются большие сложности
в оценке дозы ЭМ-излучения (It или Pt), хотя идея дозового подхода
очень заманчива. Если при остром кратковременном облучении еще
можно поглощенную энергию перевести в соответствующую величину
теплового эффекта, выраженную в джоулях, то при хроническом или
фракционированном облучении зто возможно только в том случае, если
признается остаточное поражение после каждой дозы облучения. Последнее
условие является необходимым, ибо только в этом случае можно
определить эффективную дозу, как зто делается в радиобиологии
ионизирующих излучений. Впервые попытку провести дозовую аналогию между
151
Таблица 7.3. Развитие идей о дозовом подходе
Страна
Предложения
Автор, источник ,
США It, уточнений нет
США 0,29 Дж/см , усреднение за 30 с, суточная -
864 Дж/см2
СССР 0,3 Дж/см2
США 3,5 Дж/см , усреднение за 6 мин, суточная -
864 Дж/см2
ЧССР 0,73 Дж/см2 (непрерывное)
0,29 Дж/см (импульсное)
Доза суточная
СССР Il'3st я* const (/> 1 мВт/см2,
/ =1-=-50 мВт/см2)
США 0,36 Дж/см2 (/=30-=-ЗООМГц)
0,36-1,8 Дж/см? (/ = 300*1500 МГц)
1,8 Дж/см2 (/ = !,5-г300ГГц)
СССР It = const; 7,2 Дж/см2 - сканирующие и
вращающиеся антенны, 0,72 Дж/см - остальные
случаи (часовое усреднение при ППЭ <
< 1 мВт/см ). При температуре воздуха
более 28 °С /<0,1 мВт/см2
Хирш, 1956
Мннц, 1965
Ф. Р. Холявко, IS
Стандарт, с.95.1—1|
Нормативы 1970 г."
Б. М. Савин и др.,
1972
Бассен, 1980
Изменения № 1
ГОСТ 12.1.006-76:!
(ИУС№8-81г.)
t
двумя видами электромагнитной энергии сделал Хирш в 19S6 г. (ци%
по [48]). В табл. 7.3 приведены некоторые сведения по использования!
дозового подхода. Часть сведений была заимствована из работы Б- А.
Минина [48]. Везде отсутствует нижний порог мощности дозы, при котором
оценка дозы должна идти по другим критериям. Прав Б. М. Савин и др.
(цит. по [48]), указавшие границы допустимости дозового определения
1-50 мВт/см2. С этим нельзя не согласиться. Еще большие сложностей
возникают при оценке дозы ЭМИ при импульсном, фракционированном
или протрагированном облучении. В принципе следовало бы оценива
эффективную дозу облучения, а не усредненную ППЭ. Ведь любое ycj
нение смазывает эффект мощности дозы на биологические систе
В радиобиологии ионизирующих излучений это отчетливо просматривав
ется по гаким системам, как кроветворение, желудочно-кишечный тр
ЦНС. Есть все основания считать, что подобное может наблюдаться и
воздействии ЭМИ. Поэтому учет пиковых воздействий очень важен (
бенно при оценке поражения ЦНС). Отсюда в дозиметрах должно б:
учтено как максимальное пиковое значение интенсивности и время
действия, так и интегральная, усредненная величина за определенн
время. Очевидно, минимальное время усреднения должно быть рав:
или меньше скорости восстановления выбранной функции.
Чтобы оценить эффективную дозу помимо тех коэффициентов
чества, которые свойственны ЭМИ (частота, заземление, отражаю
поверхности), необходимо учитывать влияние и других факторов,
прежде всего тепловое окружение и ионизирующее излучение. По
данным [18, 66], последний фактор можег усиливать биологичес
эффект ЭМИ приблизительно в 2 раза. Телл и Харлен [154], исполь
152
рис. 7.1. Расчетные значения изменения
ректальной температуры у человека, одетого
в военную форму, в зависимости от ППЭ
ЭМ-излучения (75 МГц) при температуре
воздуха 25 °С, относительной влажности 50%
и скорости ветра 0,13 м/с [154]
формулы Гивони и Голдмана [108], где учтены такие параметры, как
температура воздуха, давление пара, скорость ветра, одежды, получили
изменения температуры тела в зависимости от ППЭ для условий
резонанса (75 МГц). Эти авторы показали, что практически до 20 мВт/см2
ректальная температура изменяется не более чем на 1 ° С при следующих
условиях окружающей среды: температуре воздуха 25°С, давлении пара
в воздухе 12 мм рт. ст., относительной влажности 50%, скорости ветра
0,13 м/с. Человек находится в состоянии покоя в легкой одежде
(рис. 7.1). При температуре более 25°С эффективная мощность дозы
должна быть уменьшена в 2 раза. В дополнении № 1 к ГОСТ 12.1.006-76
дается рекомендация уменьшить эффективную ППЭ в 10 раз при
температуре среды более 28°С. Дополнительная физическая нагрузка также
отягощает тепловой баланс человека, находящегося под воздействием
ЭМИ. Нежелательная интенсивная работа на фоне облучения ЭМИ с ППЭ
более 10 мВт/см2. Внутреннюю температуру тела как критерий общего
и продолжительного облучения можно принять лишь для нерезонансных
частот и не слишком большой интенсивности (не более 10 мВт/см2).
При увеличении ППЭ в условиях резонанса возникают условия
локального перегревания тканей без соответствующего увеличения ректальной
температуры. Аналогичная ситуация может возникнуть и при локальном
облучении головы.
Если учесть влияние отражающих поверхностей и условия
заземления, то эффективная мощность дозы может увеличиться в 5—30 раз.
Нельзя не принимать во внимание тот факт, что длина волны
резонансной частоты для человека соответствует 4 м. В производственных
условиях будет иногда трудно соблюсти это расстояние между источником
ЭМИ и оператором. Находясь в зоне ^сформировавшейся волны, он
будет подвергаться облучению, где ППЭ является довольно
неопределенной величиной. Для условий профессиональной деятельности давать
единый норматив с учетом всех этих факторов едва ли целесообразно. Они
должны учитываться в каждом конкретном случае, и стандарт должен
приводиться к соответствующей эффективности ППЭ (эффективной
интенсивности облучения) или дозе. Введя понятие коэффициента
качества К облучения, определяемое как отношение интенсивности
стандартного излучения, создающего в биологическом объекте определенное
УПМ, к интенсивности данного излучения, вызывающего то же УПМ,
можно перейти к понятию эффективной (эквивалентной) интенсивности
облучения /э, которую можно определить из выражения /э = kl, где
/ 10 100
Плотность потока энергии,
мВт/см*
153
/ — интенсивность данного излучения. За стандартное излучение моя
принять распространенное в практике излучение биологического объ
та в свободном поле ЭМ-колебаний с частотой 2,4 ГГц. Анализ услови
образования УПМ показал явную зависимость коэффициента качеств
от частоты ЭМ-колебаний в свободном пространстве Kt, наличия окрщ
жающих отражающих поверхностей К2 и электрического контакта с зенви;
лей К3. Учитывая зти зависимости, можно записать
/э=а:,(Е,к,н)а:,(е,к,н)а:з(Е,к,Н)/,
где выражение К(Е, К, Н) обозначает, что коэффициент качества зависну,
от вида поляризации. *
В табл. 7.4 представлены оценочные максимальные значения переч»
ленных коэффициентов для облучения человека, которые могут встр
титься в практических условиях. На частотах менее 1 МГц козффицие
качества облучения в свободном пространстве становится гораздо мены
10" 3, определяющую роль в процессе поглощения энергии играет зффе
заземления и наведенные поверхностные токи, значения которых дол
ны определяться в каждом конкретном случае (см. гл. 1). Аналогич!
в сверхвысокочастотном диапазоне наличие отражающих поверхностен
может стать фактором, определяющим механизмы поглощения тело»#
энергии ЭМ-излучения. В этом случае условия поглощения могут быт»
получены из соотношений геометрической оптики.
В качестве примера определим эффективную интенсивность
облучения ЭМ-полем с частотой 70 МГц при Е поляризации для человека,
находящегося перед отражающими экранами в электрическом контакте с
землей: /э = 1000/. Это означает, что для получения примерно
эквивалентных со стандартным облучением УПМ в рассматриваемых условиях
облучения достаточно лишь одной тысячной значения интенсивности
стандартного излучения. Например, облучение человека ЭМ-полем интенсив-',
Таблица 7.4. Коэффициенты качества К облучения в зависимости q
от диапазона частот и вида поляризации ."I
Поляризация К
Частота/, МГц
К/<30
30</<300
/>300
К
*1
к2
*з
К-,
н
0,5
1
10
0,25
1
3
0,05
1
3
8
25
5
3
10
2
1,25
10
2
*)
*)
*)
*3
К2
К3
Примечание. (*) означает, что отражающие поверхности могут
образовывать различные (вплоть до фокусирующей) конфигурации; коэффициент К2 в
этом случае должен определяться из условий геометрической оптики.
154
лостью 10 мВт/см2 с частотой 2,4 ГГц в свободном пространстве создает
такое же УПМ, как и его облучение в рассматриваемых условиях
(Е-поляризация, заземление, отражающие поверхности) при частоте 70 МГц
и интенсивности 10 мкВт/см2. Такой случай определяет максимальное
из всех возможных качество условий облучения. Конечно, в
контролируемых условиях целесообразнее оценивать в каждом конкретном
случае условия облучения, чем иметь норматив, учитывающий все самые
необычные условия облучения. Следует учесть, что диапазон частот, при
котором возможно столь высокое усиление биологической
эффективности ЭМИ, в процентном отношении не столь велик - не более 0,1% в
диапазоне частот 1-300 ГГц. Учет времени облучения приводит к понятию
эффективной дозы облучения. Мы даем границы применимости
использования дозового подхода от 10 до 50 мВт/см2 при времени облучения
менее 60 мин. Для диапазона частот менее 0,3 ГГц время облучения при
допустимой напряженности ЭМ-поля описывается формулой [62]
£■= 31,5-4,12 In t,
где Е — допустимый уровень напряженности поля, кВ/м; t -время
облучения, мин.
Оценка опасности сложного спектра ЭМ-излучений может быть
проведена по методу конкурирующих частот или полос [21, 32]. В общем виде
при наличии ряда из т конкурирующих частот, интенсивность которых
изменяется в вольтах на метр, и ряда из к частот, интенсивность которых
измеряется в ваттах на квадратный метр, облучение можно считать
безопасным, если выполняется условие
Гт Ъ ~l k Ц
/_£(0,01иг- )2+ £ (0,01и, )<1,
V '-1 £/'доп г=1 Л'доп
где и; — вклад /-й частоты (или полосы частот) в общую интенсивность
излучения, %; Е\_— напряженность электрической составляюще юля
для /-й полосы из ряда т; I — интенсивность г'-й полосы частот из ряда к;
£;доп _ регламентированная предельно допустимая напряженность
электрического поля для /-й частоты; /гдоп _ регламентированная предельно
Допустимая интенсивность j-й частоты (или полосы частот).
7.4. ДОЗИМЕТРИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ.
ТЕХНИКА РАДЙОИЭМЕРЕНИЙ
Это вопросы .достаточно подробно изложены в работе Б. А. Минина
[48], Мартина [122] и др. Поэтому мы ограничимся изложением лишь
некоторых моментов.
Электромагнитное поле. Методы расчета в свободном пространстве
еще далеки от совершенства. Интенсивность поля от РЛС в произвольной
точке наблюдения зависит от ряда факторов, и прежде всего от-
параметров излучателя, степени влияния трассы, а также от распределения поля
вблизи точки наблюдения. Попытки разработки методов расчета внутрен-
155
него поля паразитных излучений, проникающих через неплотности в 3j
нах шкафов с СВЧ-аппаратурой, волноводах и т. п., пока оказались
успешными [48].
Расчет поля одним из методов (в частности, ретроспективным [481
является первым этапом системы оценки радиобезопасности в зоне да
ствия антенных излучателей. Второй этап - учет рельефа местности в
распространения радиоволн.
Общими для апертурных антенн являются относительное постоянст^
ППЭ в луче на малом расстоянии (зона Френеля) и последователыць
уменьшение ППЭ на больших расстояниях (начиная с границы
Фраунгофера и далее - обратно пропорционально квадрату расстоя._
Применительно к излучаемой мощности можно пользоваться привс
мыми ниже упрощенными формулами [ 122].
Для зоны Френеля по оси луча /р = 3W/A, на границе зоны Френел™
границе луча /= W/3, для нормального поля ID = GW/4d2, где /, /р, /31
ППЭ, Вт/см2; А- поверхность у параболического рефлектора, см§
G - коэффициент усилия мощности антенны; d - расстояние до антся
ны, см.
Например, если радиолокатор излучает волну длиной 3 см с пиков
мощностью W= 10 мВт, циклическое отношение 1/1000, диаметр Dn
болического отражателя 6 м, что соответствует поверхности A, pai_
28 м2, то зона Френеля распространяется до 300 м, а переходная зонаЦ
до 1200 м. Следовательно, зона нормального поля начинается послу
1200 м. ППЭ по оси в зоне Френеля ,.
1р =ЗИул=3-107/28-104 = 107 Вт/см2. »
Следует учитывать существование боковых лепестков,
увеличивающих поверхность облучаемой зоны. Узконаправленная антенна собирав!
значительную часть излучения в узком пучке вокруг оси, образую»
главный лепесток диаграммы излучения. Однако часть энергии pact
деляется в боковых лепестках вследствие физических ограничений
тенны. Напряженность поля поверхностной волны обратно пропори,
нальна расстоянию. Поэтому удобно найти формулу напряженности _
стандартном расстоянии от антенны. Для идеального случая форму!
имеет вид Е = 300 \fW! Она определяет напряженность поля Е (мВт/*
на расстоянии 1 км от антенны в зависимости от .излучаемой moi
сти W (кВт). При большой длине волны можно находиться в зоне
неля даже на достаточно большом удалении.
Телевизионные передатчики представляют особый случай благо*
высоте, типу антенны и большой излучаемой длине волны. У силе
антенны может легко достичь 10, так что в случае мощности пере
чика 100 кВт действительное излучение эквивалентно излуче
1000 кВт. Основные элементы сложной телевизионной антенны о!
ного типа состоят из двойной линзы, дополненной плоскими рефлект^
рами, изменяющими диаграмму излучения. Для классической дво*
линзы, изолированной в пространстве, на расстоянии tf (м) от анте
при излучаемой мощности W (Вт) напряженность поля Е = 7 >/
в случае изотропного излучения. В зоне нормального поля соответств}
156
щая интенсивность /= E2/z0, где z0 - импеданс безвоздушного
пространства или z = 120я = 337 Ом. Если заменить Ё приведенным выше
значением, то получим I = 0,13 W/d2. Эффективная мощность излучения U
равна мощности передатчика W, умноженной на усиление антенны G.
В случае пульсирующего излучения средняя мощность равна пиковой
мощности, деленной на частоту импульсов. У радиолокатора усиление
антенны велико, и поэтому эффективная излучаемая мощность во много
раз выше мощности передатчика. В случае непрерывного излучения
(радио, телевидение, телекоммуникация) за W принимают мощность
передатчика. В большинстве случаев излучение узконаправленное и усиление
антенны невелико (около 10). В зоне излучения РЛС для ППЭ
0,01 Вт/см2 критическое расстояние будет определяться из выражения
d = 0,05 у/ТГ, в зоне, телевизионного передатчика для напряженности
поля 5 В/м - из выражения d= 1,4\/77и радиопередатчика для
напряженности поля 20 В/м - из выражения d = 0,474 -s/ТГ Эти формулы
неприменимы при оценке ППЭ ближе зоны нормального поля.
На рис. 7.2 представлена зависимость критического расстояния от
эффективной мощности источника при определенном пороговом
значении ППЭ.
Для вращающихся антенн оценка по максимальному значению
интенсивности дает большое завышение биологической опасности.
Действительно, время сканирования для разных антенн разное. Даже для одной
антенны на разных расстояниях скважность воздействия изменяется
в пределах от половинных до сотых долей. Следовательно, наблюдается
пауза, длящаяся в 2-100 раз дольше, чем само воздействие. В этот период
идет интенсивное биологическое восстановление, которое составляет,
по нашим самым заниженным оценкам, 2—3% в 1 мин.
Определение интенсивности ЭМИ по сумме интенсивностей
источников, если их несколько, тоже имеет свои сложности. Действительно,
вероятность скрещивания лучей двух-трех антенн с обычными
параметрами диаграмм не. превосходит 10"2-10"4. Значение ППЭ в этом случае
может быть завышено в 10—100 раз [48].
Ю. Д. Думанский с соавт. [81], использовав разработанную ими
методику расчета ППЭ, провел гигиеническую оценку электромагнитной
обстановки для населения в районе 22 гражданских аэропортов. Расчет ППЭ
(/, мкВт/см2), создаваемой РЛС, проводили по формуле для данной
зоны
где d - расстояние от РЛС, км; Wcp - средняя излучаемая мощность, Вт;
9/и — коэффициент усиления антенны РЛС; в - угол в вертикальной
плоскости между направлением максимума излучения антенны и
направленным на объект облучением; F2 (0) - множитель нормированной
диаграммы направленности в направлении объекта облучения для
вертикальной плоскости; Ф3 ~ коэффициент, учитывающий отражение
электромагнитной энергии от поверхности земли.
157
10
10*
10*
О2 . 10s
Расстояние, м
Рис. 7.2. Критические расстояния от
источника в зависимости от средней
эффективной мощности излучателя
[122]:
1 - РЛС; 2 - радио; 3 -
телевидение; в качестве допустимых
значений принято для РЛС - 10 мВт/см2,
телевидения -" 5 В/м, радио - 20 В/м
Рис. 7.3. Вертикальная диаграмма излу-;
чения обзорного радиолокатора [81] и
d - расстояние от РЛС; Л
та; 10 мкВт/см2
(2)
ВЫОЬГ
(1) и 2-5 мкВт/см ,
В качестве нормированной диаграммы направленности антенны в вер.
тикальной плоскости F2 (0) они использовали экспериментально снятую
зависимость либо функцию Гаусса для аппроксимации основного лепестг
ка диаграммы
гп-е ^о,5 ~" половина ширины диаграммы направленности антенны по
уровню излучаемой мощности 0,5.
При расчете ППЭ для двухчастотных РЛС, создающих одну диаграмму
направленности, излучаемую мощность брали суммарной для обовж
частотных каналов. Для многочастотных, а также двухчастотных PJK*
создающих две и более диаграммы направленности в вертикальной
плоскости, приближенный расчет ППЭ проводили для нижнего (первого)
луча антенны. Если учитывался второй луч антенны, то вместо F2 (в}
надо брать
[F2(0) + F2(0 + 5)],
где 5 - пространственный сдвиг по углу места максимумов излучения
первого и второго антенных лучей в вертикальной плоскости. Для
каждого типа РЛС строятся вертикальные и радиальные диаграммы излучвс
ния. На рис. 7.3 представлены изоплотностные кривые в вертикально!
плоскости, каждая из которых имеет постоянные значения ППЭ в зав»'
симости от d и h, где h - разность высот расположения центра антенны
и объекта облучения с учетом рельефа местности.
Техника радиометрии. Несмотря на определенные успехи, продолжая;
сохраняться существенное отставание метрологического обеспечения ОТ
158
потребностей гигиенической практики [50]. Представляется крайне
важной разработка новых методов и аппаратуры, которые бы позволяли
обеспечить измерения в широком диапазоне частот при различных
режимах генерации как в дальней, так и в ближней зоне излучения [50].
Задачи современной радиометрии, или техники измерения основных
параметров радиоизлучений, - это инструментальное определение
энергетических и временных характеристик поля. В настоящее время лучше
всего разработаны методы и аппаратура измерения ППЭ, электрической
я магнитной составляющих.
В связи с их назначением радиометры подразделяются на следующие
группы: аппаратура оповещения персонала об опасности; контрольные
приборы (обычно интенсиметры), измеряющие ППЭ, электрическую и
магнитную составляющие поля; исследовательские приборы; аппаратура
узкоспециального назначения (для замеров ЭМИ в сложных, необычных
условиях); дозиметрическая аппаратура контроля при лечебном и
диагностическом использовании ЭМИ.
Достаточно освоенными можно считать лишь крайние участки
диапазона интенсивностей 10"4-10 и 10~18-1010 Вт/см2. Аппаратура для
этих диапазонов строится на разных принципах: в первом случае
используется тепловое детектирование, во втором - супергетероидный прием.
Точность приборов, основанных на тепловом эффекте, составляет
±30-50% с инерционностью 10~2-10 с, вторых - ±4-8 дБ ис
инерционностью соответственно 10"8-10-6 с. Для гигиенической оценки ЭМИ
вполне пригодны детекторы первой группы. Б. А. Минин [48] считает,
что для тепловых дозиметров необходимо уменьшить инерционность.
По нашему мнению, это усложнит конструкцию прибора, между тем
инерционность должна быть хотя бы в пределах (сравнима) наиболее
быстротекущих биологических процессов.
К интенсиметрической аппаратуре предъявляются следующие
требования.
Диапазон длин волн должен соответствовать тому участку диапазона
СВЧ, который используется для генерации высоких мощностей.
Интенсиметры должны обязательно работать в трех диапазонах 1-30, 30-300
и более 300 МГц. В качестве контрольной частоты можно принять частоту
2,4 ГГц.
Чувствительность аппаратуры должна определяться существующими
нормами. Изменение нормативов должно привести, естественно, к замене
дозиметрической аппаратуры, что сопряжено с экономическими
затратами. Принятие необоснованных стандартов дезориентирует
конструкторов и промышленность на создание "необоснованной" дозиметрической
аппаратуры.
Точность приборов можно допустить порядка 30—50% (зта точность
близка к дозиметрической аппаратуре для ионизирующих излучений).
Приборы должны обладать достаточным быстродействием. Этот
параметр зависит от инерционности термопар, которая оценивается в
настоящее время 10"4—10~3 с.
Интенсиметры должны быть по крайней мере двух типов:
коллективные и индивидуальные. Индивидуальные дозиметры должны быть при-
159
способлены к ношению в разных точках тела, и в первую очередь в о6д4
сти головы, шеи, груди. ]|
Что касается дозиметров, то существует разный подход к времен!
накопления дозы. В СССР эта величина ненормирована. В США оиа
обставляет 6 мин. Дискрет-дозиметры имеют кратковременную памяц,"
в соответствии с установленным нормативом США (пример^
0,3 Дж/см2) и временем накопления 102 — 103 си поэтому не могут ряяк
представления об облучаемости человека в течение длительного времедщр
Эту функцию могут выполнить дозиметры, фиксирующие ППЭ в peiuiw
ном времени. Память таких дозиметров может составлять от нескольких
единиц до нескольких сотен джоулей на квадратный сантиметр при врр,
мени регистрации до одних суток. С нашей точки зрения любой дозиметр
будет давать очень завышенные оценки реальной опасности, ибо он в*
учитывает параметр восстановления. Дозиметры должны строиться щ
основе не экспозиционной, а эффективной дозы. j
Дозиметрия как основа оценки облучаемости позволяет наиболе
объективно подойти к определению реальной опасности воздействн
радиоволн. При изменениях внутренних полей вблизи излучающей
ратуры индивидуальные дозиметры работают гораздо эффективнее об
ных интенсиметров, так как используют малогабаритные антенны. По^
следнее обстоятельство несколько компенсирует кажущуюся недооценку
облучаемости, полученную с дозиметров. ■?
В некоторых случаях целесообразно применение индикаторов поля*
Однако вследствие возможного психологического влияния на человек»
облучения ЭМП считается разумным применять приборы с немедленной
сигнализацией опасности только в особых доказанных случаях, когда
возможно воздействие уровней или доз, безусловно опасных и
требующих немедленного принятия мер защиты. По нашему мнению, такими
значениями могут быть: ППЭ, УПМ и экспозиционная доза, равная илщ
более 50 мВт/см2 (2,4 ГГц), 2 Вт/кг и 15 Дж/см2 соответственно. Инди|
каторы должны быть настроены на резонансную область частот. Наши!
промышленностью в настоящее. время выпускаются приборы двух нм
именований ПЗ-13 и ПЗ-9, которые широко используются в гигиеничв*
ской практике [35J. Они представляют, собой измерители мощности!
состоящие из термисторного моста и комплекта выносных термисторны#,
головок с набором измерительных антенн узконаправленного действие,
(рупорного и логарифмического типов). Однако они предназначены ши*-
измереиия ЭМ-поля в диапазоне частот 0,3-37,5 ГГц в дальней зоне излу^,
чения. f
Аппаратуры для измерений в наиболее коротковолновой части диЛЙ
пазона (менее 8 мм) нет, не обеспечены достаточно точным контролем*
рабочие места, расположенные в ближней зоне излучения, т. е. в
непосредственной близости от его источников, а также условия, характере*
зующиеся одновременным действием излучений от нескольких источник
ков и от установок с перемещающейся диаграммой излучения. Для боле#
адекватной оценки облучаемости персонала наряду с упомянутыми выш*
необходимы приборы с изотропными датчиками, а также аппаратура^
обеспечивающая возможность проведения измерений как в станцио?
160 *:
парных условиях, так и на проходе луча [35]. 3 рамках СЭВ в 1973-
1975 гг. по программе "Унификация стандартов по гигиене труда.
Микроволны и поля высокой частоты" специалисты из СССР, ГДР и ЧССР
разрабатывали вопросы, связанные с унификацией понятий, предельно
допустимыми уровнями облучения и методами измерения. В частности, был
предложен прибор NFM-1 для замеров ЭМИ в KB- и УКВ-диапазонах,
изготовленный в ГДР [50].
7.5. ТЕХНИЧЕСКИЕ И ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ
ЗАЩИТЫ ОТ ЭМИ
Инженерно-технические методы и средства защиты от ЭМ-фактора на-
направлены на прямое снижение интенсивности поля до допустимого
уровня. Защита осуществляется либо самих источников, работающих
в эфир, либо источников внутренних излучателей (генератора СВЧ, УВЧ
и ВЧ и т. д.), или, наконец, обслуживающего персонала. В первом случае
способы защиты сводятся к правильному использованию рельефа
местности, созданию естественных лесополос, искусственных дифракционных
экранов, подъему и заглублению источников, учету вторичного
(отраженного) излучения; во втором случае эти способы должны сводиться к
применению всевозможных экранов, поглотителей и даже созданию безэхо-
вых камер и комнат; в третьем - к применению специальной одежды,
направленной либо на защиту от ЭМИ, либо при большой ППЭ на
создание лучшего отвода тепла.
Одним из основных способов защиты как от ионизирующих, так и
неионизирующих излучений является физическая защита, защита с
помощью экранов. Обычно подразумеваются два типа экранирования:
экранирование источника (обычно излучающего радиоволны в эфир)
от населенных пунктов или обслуживающих помещений; экранирование
людей (групп или отдельных лиц) от источников ЭМИ. Во всех случаях
используются радиопоглощающие или радиоотражающие материалы,
конструкции, сооружения или естественные экраны (лесонасаждения,
заглубление источников и т. д.). При выборе материалов защиты обычно
учитывают сквозное и дифракционное затухание. Последнее учитывается
в создании экранов на открытой местности при экранировании от радио-
излучающих установок. Искусственные- и естественные лесонасаждения
обеспечивают наибольший эффект затухания (3-10 дБ). Дифракционное
затухание обычно не учитывается, и расчет ведется лишь на сквозное
затухание. Расчет дифракционного затухания (размер экрана значительно
больше длины волны, толщина кромки значительно меньше длины
волны, нижний край экрана углублен в землю на величину, обеспечивающую
достаточно высокое затухание "через землю", длина экрана значительно
больше высоты) может быть определен как расчетным путем, так и
графическим [48]. При расчете высоты экрана следует иметь в виду, что
обычно интенсивность поля с подъемом над землей возрастает
(приближение к оптической оси излучателя и уменьшение влияния земли),
дифракционное затухание в свою очередь растет и ППЭ в определяемой
161
точке может даже увеличиваться. Дифракция тем более заметно влия|
на. общий результат, чем большим сквозным затуханием облада<
экран.
Вторая характеристика экрана — сквозное затухание. Поглоще]
увеличивается с ростом частоты поля, толщины, магнитной проницав!
сти материала, а отражение в основном определяется несоответствие
волновых характеристик диэлектрика и металла. Нанесение tohKi
проводящих прозрачных пленок (в частности, двуокиси олова) позв<
ляет получить ослабление до 30 дБ.
Многие материалы (радиопоглощающие) и принципы, которые оче]
интенсивно развиваются с целью обеспечить "невидимость" (маскиро]
ку) летательного объекта [80], с успехом могут быть использов.
в системах коллективной защиты человека от крайне интенсивных ЭМ1
Предлагаются разные пути решения этой проблемы: использование покр!
тий из пластических масс (пеноматериалов), ферритовые покрыл
(литий-кадмиевый феррит), конструкционные пластики (кремнийор]
нический каучук с металлической подложкой), использование более ело;
ных комбинированных материалов (ферритовый порошок, диэлектрич*
ский материал, слои, замещающие металл, например бутадиенкршк
нитрил с наполнителем из сажи и графита). Фирма "North Amer. Aviat,
[80] предложила радиоизотопное покрытие, которое создает иониза!
воздуха и получение в результате этого плазменного экрана, поглощаю-;
щего радиолокационное и инфракрасное излучение. Наилучшими экран
нами оказались экраны из покрытия на основе а-иэлучающих нуклида
(например, полоний-210). Но мнению авторов, покрытие из полония-210'
с удельной активностью 5,43 Ки/см2 позволяет уменьшить отражение
почти в 100 раз на частотах 1-10 ГГц.
В практике защиты от ЭМИ используют также сетчатые экраны. Размер
ячеек и толщина проволоки определяются по номограмме, показанной
на рис. 7.4 [46]. При выборе параметров сетчатых экранов также следует!
пользоваться принципом "конкурирующих частот"; защита от реэонаж
ных частот предпочтительней.
Наиболее трудным для учета падающей ППЭ оказывается влиянш
побочных переизлучений, возникающих вследствие отражения лучей от
находящихся на относительно небольших расстояниях гладких радио-*
отражающих поверхностей. Интенсивность отраженного луча зависит от*
отношения длины переизлучателя к длине падающей волны, от угла ее
падения, материала переизлучателя и т. д. Расчет связан с рядом
допущений. Поэтому при наличии явных переизлучателей лучше произвести
инструментальную оценку интенсивности ЭМИ в точке наблюдения либо
принять в качестве предельного значения коэффициент качества
облучения равным 25 (см. табл. 7.4). Наконец, в некоторых случаях
рекомендуется применять дополнительные небольшие объемы радиопоглощаю-
щих материалов [48]. Применение поглощающих объемов хорошо
известно в акустике как способ уменьшения времени реверберации и
"смягчения" частотных характеристик.
Особо следует рассмотреть индивидуальные средства защиты. К ниМ)
относят различные виды одежды (костюмы, фартуки, шлем, очки),
162
а/Я
Ц20
0,15
0,Ю
0,09
0J38
0,01
0/16
ops
0,04
0,03
0,02
т
*А
■2
о -
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
2г
I1'
I1
а/г
50
-40
-so
25
20
Y15
8
7
6
-5/5
-5,0
Рис. 7.4. Номограмма ослабления ЭМ-поля
металлическими сетками [46]
40
20
10
8
6
;м
тш£
е
\2Н„-<,
ffCM^
Э
СМ
0 10 20 8,дБ
Рис. 7.5. Зависимость максимальной рабочей
длины волны ЭМИ для очков с вертикальным
размером Я0 6 и 9 см от требуемого
затухания В [4&]
созданные на основе, как правило, металлизированных материалов.
Ее применение целесообразно только в особых случаях (ремонтные
работы с наладкой и проверкой оборудования, аварийные ситуации,
работа в мощном антенном поле и т. д.), поскольку при повседневной
работе такая одежда стесняет движения, ухудшает тепловой ритм
человека и его эргономические показатели. Последнее особенно нежелательно,
если учесть, что патогенетической основой неблагоприятного действия
ЭМИ при больших интенсивностях является тепловой эффект. В связи
с этим целесообразно рассмотрение возможного использования
охлаждающих костюмов, как и при защите от теплового перегревания [1].
Далее, очевидно, следует подумать о защите тех областей, в которых
могут возникнуть ""горячие точки". Конечно, создание локальной
экранизирующей одежды встречает много трудностей, поскольку необходимо
избежать явления дифракции, особенно в области длинноволнового
спектра. Это хорошо видно на примере зависимости степени
дифракционного затухания от вертикального размера очков и длины волны.
С увеличением длины волны и уменьшением вертикального размера очков
степень затухания уменьшается (рис 7.5). График сделан для расстояния
между глазом и очками 3 см [48]. Для очков с вертикальным размером
6 см удовлетворительная защита (10 дБ) будет на частотах более 3 ГГц.
При частоте 1—2 ГГц очки фактически бесполезны. Уместно заметить,
что на низких частотах катарактогенный эффект для человека еще менее
доказуем, чем для более высоких частот [83]. В связи с этим ношение
очков можно рекомендовать только в чрезвычайных ситуациях. Нельзя
не учитывать то обстоятельство, что экранирующие костюмы в
электромагнитном поле сами могут быть отражающими поверхностями. Наличие
нескольких постоянно перемещающихся человек может непредсказуемым
образом изменить структуру поля.
163
Оценка экранирующих свойств радиопоглощающих и отражаю!
материалов — сложная задача. Основными причинами являются разли
радиочастотных свойств стыков и различного рода конструктивных эя
ментов, наличие неровностей, которые способствуют появлению резв*
нансных явлений. i
Главный и основной принцип защиты от любого фактора, в том числу
от ЭМИ, - высокая экономичность. Она должна быть высокоэффекти^
ной и высокоэкономичной. Действительно, можно создать абсолютную
защиту при современных технических возможностях, но в большинст>|
случаев из-за высокой стоимости, неудобства эксплуатации она окажетсш
практически неприемлемой.
Пожалуй, самым сложным аспектом защиты от ЭМИ являются орган»
зационные мероприятия. Они включают чрезвычайно широкий круг
вопросов, начиная от технического обеспечения персонала, работающего
с ЭМИ, дозиметрами, вплоть до определения льгот по вредности. После
нее является прерогативой не только работников здравоохранения, но i
административно-финансовых органов. Установление льгот через оцеп
степени вредности — самый сложный аспект в проблеме радиационнс
безопасности. В настоящее время нет сколько-нибудь четких критерие
и количественных зависимостей в установлении льгот. В триаде: фактор-*
вредность-льготы последняя связь менее всего разработана. НелепЙ
утверждать, что будут найдены абсолютно бесспорные критерии оценке
льгот по вредности. Здесь мы имеем дело с комплексом условностей
социально-психологического плана этой проблемы. Не хотелось бы разв*
вать далее рассмотрение этого сложного вопроса, иначе мы вынуждеюй
будем коснуться философских, социально-политических и моральной
этических аспектов зтой проблемы. Однако одно бесспорно, что их
реализация по многим факторам трудовой деятельности возможна только
в странах социализма.
К организационным вопросам следует прежде всего отнести ра
нальное (с точки зрения безопасности) размещение излучающих объе .,
тов (РЛС, радиоэлектронные средства связи и т. д.), а также размещен^
жилых объектов по отношению к источникам ЭМИ, организацию колле|Р
тивной и индивидуальной защиты, дозиметрический контроль. ;'
Этот аспект защиты самый сложный, ибо условия размещения СВЧ?
объектов диктуются порой не гигиеническими требованиями, а болв§
важными для общества и страны соображениями. Они, как правиле!
социально оправданны. Задача медицинских работников - нахожденЯ|
оптимального решения. Разбирая проблему риска при установлении hojS|
мативов, мы говорили о нелогичности понятия "абсолютная безвре#
ность", также нелогично и понятие "идеальная защита". К организацио»
ным мероприятиям следует также отнести и процесс принятия соответс#
вующих ГОСТов и ОСТов. *
Применительно к условиям профессиональной деятельности можй?
обозначить и еще несколько организационных принципов радиационное
безопасности: ®
организация рабочего времени. Минимально возможный по врем!
контакт с ЭМИ;
164
организация рабочего места. Нахождение в контакте с ЭМИ только по
служебной необходимости; выполнять только то, что определено
технологическим или рабочим процессом; исключить влияние отражающих
поверхностей и заземления оператора;
организация работы во время аварийной ситуации. Четкая
регламентация по времени и пространству совершаемых операций. Часто
аварийная ситуация может быть многофакторной: ЭМИ и ионизирующее
излучение, электрически опасные ситуации и т. д. В этом случае должен
выбираться главный фактор. В частности, из этих трех факторов ЭМИ менее
опасный;
персонал (рабочие, инженеры, операторы и т. д.) должен иметь
абсолютно четкое представление о границах вредного и невредного независимо
от того, получает он льготы по вредности или нет. Для этого должна
быть четкая и объективная информация об абсолютно доказанных
эффектах ЭМИ. Пропаганда о социальном значении радиоизлучающих
источников для общества, возможных биологических эффектах предельно малых
уровней ЭМИ должна проводиться и среди населения.
При оценке степени вредности ЭМИ (особенно СВЧ-диалазона)
гигиенисты, как правило, пытаются найти максимальные уровни излучений
иногда даже там, где люди никогда не бывают. Это ложно повышает
степень облучаемости. Такое положение можно попытаться оправдать
неразумным желанием преувеличить опасность ЭМ-полей. Пропаганда
должна вестись комплексно по всем факторам. "Вредность" от ЭМИ
должна соотноситься с другими факторами и, в чаетности, с такими,
как шум и химическое загрязнение среды.
Апробацию защитных мероприятий следует вести как минимум по
двум направлениям: эпидемиологические (или гигиенические)
исследования и экономическая оценка принимаемых решений.
. Только эпидемиологические исследования являются конечным судьей
всех предлагаемых мероприятий по радиационной безопасности. Этот
вопрос сложный и важный и заслуживает того, чтобы его рассмотреть
особо.
Приведем в качестве примера ситуацию, которая может сложиться
при использовании СВЧ-печей в промышленности и особенно в быту.
По данным М. Стачли [151], замеры около дверей бытовой печи
показали, что в 32% случаев значения ППЭ были менее 10 мВт/см2 и в 32%
случаев они составили около 10 мВт/см2 и более. Максимальное значение
интенсивности составляло около 100 мВт/см2". Утечка ЭМИ
происходила, как правило, вследствие плохо закрывающейся дверцы и других
технологических нарушений. Если учесть массовое распространение
СВЧ-печей в быту (в Канаде, например, с 1970 по 1977 г. их число
увеличилось более чем в 6 раз и достигло 350000), то опасность,
подстерегающая население, в этом случае гораздо выше, чем от других источников
ЭМИ (телевидение, радио, РЛС), и даже выше подчас, чем у лиц,
работающих на производстве, где организация техники безопасности всегда
на достаточно хорошем уровне. Исключение технологических
неисправностей, как отмечает М. Стачли [151], приводило к резкому снижению
ППЭ: почти в 90% случаев она составляла около 1 мВт/см2 и только
165
в 10% - 5-10 мВт/см2 и более. Все замеры проведены на расстоянии
5 см от наружной поверхности печи. Далее М. Стачли подчеркивает, чщ
необходимы строгие меры предосторожности и хорошая разъяснителв
ная работа. Последнее особенно тщательно должно быть предусмотреяВ
в нашей стране, если учесть, что нормативы по ЭМИ в СССР более жесЯ
кие, чем в других странах. щ
Вопросы инженерной защиты в наибольшей степени соприкасаются
с экономикой. Затрата сил и средств на проведение защитных мероприяв
тий (производство, установка, эксплуатация) во много раз превышай»
затраты на проведение измерений, составление прогноза и тем более ка
научные исследования. Зачастую эти затраты соизмеримы со стоимость»
самих источников ЭМИ. Кроме того, внедрение средств и методов защитьЯ
как правило, отрицательно влияет на эргономические показатели создай
ваемых установок ЭМИ. На экономические показатели защиты особенна
сильно будут влиять нормативные уровни ЭМ-поля, принятие которыя
всегда сопряжено с медицинскими и социальными аспектами. Поэтома
стандарты должны быть строго обоснованы, ибо каждый лишний миллиЯ
ватт в нормативах дорого обходится государству. Щ
В заключение следует сказать несколько слов о повышении неспеци*
фической резистентности организма к ЭМП. Если принять в качестве
основного патогенетического нгнала электромагнитных эффектов теплое
вое перегревание (по крайней мере при большой плотности энергии) Ж
то, очевидно, любая тепловая тренировка должна повышать устойчивость»
к ЭМИ. Здесь уместно использование обширного арсенала химических!
веществ, входящих в пищевые продукты (например, коррекция электро-1
литного баланса), и всевозможные адаптогены животного и растительно-!
го происхождения. Последние, очевидно, могут быть полезны (по край-1
ней мере не принесут вреда) в случае хронического облучения слабыми!
ЭМП. Эта проблема, кстати, требует корректных статистически достовер-1
ных экспериментов. ЭМИ низкой интенсивности, видимо, и сами обла-И
дают адаптогенными свойствами (например, уменьшение радиопоражае-1
мости после предварительного воздействия микроволн [39]). В обще-1
биологическом плане электромагнитный "голод", очевидно, также неже-1
лателен, как и излишек электромагнитной энергии.
Применение специальных фармакологических средств в клинике,
направленных на коррекцию тех или иных отклонений функциональных
состояний организма, которые, якобы, обусловлены воздействием ЭМП,
должно быть в каждом конкретном случае индивидуально. Пока нет
такой нозологической единицы, как "радиоволновая болезнь", не может
быть и специфического лечения. Бесспорно, что всегда надо подходить
с большой осторожностью к корреляции того или иного недуга именно <
с ЭМП, особенно у лиц, имеющих контакт с этим фактором. В этом случае
всегда разумнее и достовернее считать, что те или иные отклонения I
связаны с комплексом факторов, и постараться вычленить главный. |
Затронутые здесь вопросы сложны, далеки от нашей компетенции и тре- |
буют особого рассмотрения в рамках клинической и социальной меди- |
цины. I
166
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Биологические сообщества, в том числе человечество, сталкиваются
со все возрастающим потоком отрицательно действующих
экологических и производственных факторов, одним из которых, видимо,
является энергия ЭМ-поля.
Экономисты, экологи и социологи делают прогнозы весьма порой
неутешительные. Даже введен в обиход термин "экологический стресс".
С точки зрения отрицательных влияний на окружающую среду по
статистике на первом месте находится энергетика. И только развитие ядерной
энергетики может способствовать оздоровлению окружающей среды. На
финансирование охраны окружающей среды идут огромные средства.
Следует отметить, что концентрация промышленных выбросов в
атмосфере, водоемах и почве в США, Японии и ФРГ в среднем в 3 раза выше,
чем в СССР [52]. Очевидно, необходимо признать хозяйственную
(цивилизаторскую) деятельность человека как очередной этап эволюции
человека. Мы говорим о загрязнении мирового океана нефтью, но пройдет
не так уж много времени, и о нефти будут вспоминать как о некотором
историческом феномене.
И, несмотря на экологический стресс, совершенно отчетливо
отмечается другая тенденция: население земного шара растет (относительное
уменьшение смертности), средняя продолжительность жизни во многих
странах, особенно в промышленно развитых, увеличивается, отмечается
акселерация, т. е. увеличение массы, а следовательно, и надежности
функционирования, если принять точку зрения А. Быховского, что
акселерация ведет к уменьшению энтропии.
Широкое использование ЭМ-излучений в технике, быту и медицине,
неуклонный рост мощностей источников ЭМ-энергии вынуждают многих
исследователей очень внимательно относиться к этому фактору внешней
среды. Уместно подчеркнуть, что он не является для человека абсолютно
чуждым. Такие факторы, как кислород, гравитация, ионизирующее
излучение, постоянные электрические поля, ЭМИ радиочастотного диапазона,
сопровождают все живое в процессе всей его эволюции. Не следует
панически бояться ЭМИ, но из этого не вытекает, что можно халатно
относиться к бесконтрольному расширению использования ЭМИ. Но для этого
нужны международные гарантии.
Огромное количество работ, посвященных исследованиям ЭМ-эффек-
тов у различных биологических объектов, требует периодической
систематизации накопленного материала, установления единой терминологии,
стандартизации методов исследования и анализа полученных данных.
В своей работе мы попытались, насколько это возможно, в сжатом
виде рассмотреть различные аспекты действия ЭМИ — физический,
биофизический и патофизиологический, обсудить информативность отдель-
гых критериев на уровне систем и организма и их преемственность при
нормировании. Используя в общем-то известные подходы, еще раз
попытаться экстраполировать переносимые уровни воздействия ЭМИ,
полученные экспериментально, на человека. При этом подчеркивалось, что
они не предлагаются как нормативы, а лишь как основа для дискуссии.
167
Многие исследователи расходятся во взглядах на проблему биологщ
ческого действия ЭМИ, его экологическую и социальную знаяимосхщ
Однако некоторые высказывания созвучны нашим, и поэтому нельзщ
избежать повторения. Майкелсон [45, 126] подчеркивает, что болыодщг
часть экспериментальных результатов свидетельствует о том, что послед
ствия СВЧ-облучения прежде всего связаны с гипертермией или нарущ*
нием тепловых градиентов в органах или организме в целом, хотя, разу,
меется, не исключены и другие механизмы. Тем не менее еще многое
в этой области остается запутанным, сомнительным и даже просто
ошибочным. Подчас одни и те же изменения в организме, вызванные СВЧк
энергией, трактуются как патологические, опасные или вообще
незначимые. В понятие "вредно" должен вкладываться только один смысл и осно?
вываться на бесспорных патологических изменениях. Авторы считают,!
что такими критериями могут быть летальные эффекты (в экспернмен-1
те), катаракта, средняя продолжительность жизни, возникновение зло»|
качественных новообразований, генетические эффекты. Другие критерии
не могут считаться абсолютно и бесспорно патологически значимыми.
Они часто отражают лишь состояние адаптации организма. Прав Б. А.
Минин [48], подчеркивая, что выбор критерия нормирования часто зависит
от ряда факторов: национальных, социальных и даже моральных и
этических.
Авторы всегда считали, и это они подчеркивали в своих работах [4,
18, 20, 51, 57], что только количественные подходы в оценке
биологических эффектов позволяют корректно перейти к оценке вредности
ЭМИ. Мы также глубоко убеждены, что этот анализ должен проводиться
многофакторно с учетом других вредных воздействий (ионизирующего
излучения, тепла, гипоксии, токсических агентов). В силу этого много-
факторный анализ конкретных эпидемиологических ситуаций
приобретает особо важное значение. Ведь гигиенист подчас рассматривает
изучаемую гигиеническую ситуацию только с позиций своего фактора.
Авторы монографии - убежденные сторонники дозового подхода
к оценке биологических эффектов. Более того, дозовые значения должны
быть выражены в терминах эффективной дозы.
Сложность пространственного взаимодействия ЭМИ с биологическим
объектом создает большие трудности в оценке поглощенной дозы.
Расшифровка результатов биологических экспериментов во многом зависит
от хорошо поставленной дозиметрии. В ней также имеются вопросы,
подлежащие дальнейшему изучению. Взять хотя бы дозиметрию в
условиях неравномерного облучения или частичного экранирования тела,
дозиметрию в ближней зоне, роль отражающих поверхностей,
образование микролокальных эффектов поглощения и т. д.
Хорошо спланированные эпидемиологические и клинические
исследования во многом помогут уточнить "вредность" ЭМИ при существующих
низких уровнях вне производства. Только учет всех факторов риска
позволяет разобраться во многих, подчас необоснованных прогнозах
вредного воздействия ЭМИ.
В условиях постоянного увеличения мощностей СВЧ-приборов и
установок корректное нормирование, основанное на строго научных дан-
168
ных, исключающих конъюнктурные соображения, является основным
фактором, способствующим упорядочению работ по выбору и
проектированию средств зашиты. Прежде всего необходима хорошая техника
дозиметрии. Опыт специалистов СССР, ГДР и ЧССР в создании приборов
по дозиметрии ЭМИ дает хороший прецедент к дальнейшему
сотрудничеству [50]. Важным элементом, на который мало обращают внимания
в организации защиты, является пропаганда знаний о биологическом
действии ЭМИ, его вреде и пользе для общества. Различные стороны
действия ЭМИ широко используются обществом: начиная от бытовых
СВЧ-печей до высокотемпературного нагрева плазмы в "токамаке".
Интересные перспективы открываются при использовании ЭМ-фактора
в биологии и медицине: СВЧ-гипертермия при лечении злокачественных
новообразований, повышение иммунорезистентиости с помощью СВЧ-на-
грева. Модулированные или импульсные излучения могут быть полезны
для микромассажа отдельных труднодоступных анатомических структур,
использование ЭМ-излучателей при размораживании консервированных
тканей и органов, при лечении обморожений. Создание локальных
пульсирующих ЭМ-микронагревателей приведет к использованию их в терапии
внутренних органов. Имеются и другие аспекты применения ЭМИ, в
частности в биологии микроорганизмов. Даже не касаясь технических
аспектов применения ЭМИ, можно заключить, что польза от этого фактора
бесспорна. Поэтому общество должно разумно относиться к любому
новому фактору, в том числе и к электромагнитному. Оно должно четко
знать границы допустимого, преступать которые нежелательно. Для
этого необходимо четкое понимание проблемы взаимодействия человека
с электромагнитным фактором во всем его многообразии:
биологическом, экологическом и социально-этическом.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ажаев А. Н. Физиолого-гигиенические аспекты действия высоких и низких
температур. - Проблемы космической биологии/Под ред. П. В. Васильева. М.: Наука,
1980. т. 38.
2'Акоев И: Г. Проблемы постучевого восстановления. - М.: Атомиэдат, 1970.
• 3. Антипов В. В., Давыдов Б. И. Комбинированное действие факторов полета. -
Космич. исследования, 1977, т. 15, вып. 2, с. 386.
« 4. Аитипов В. В., Давыдов Б. И., Тихоичук В. С. Биологическое действие
электромагнитных излучений микроволнового диапазона. Проблемы космической биологии
/Под ред. Н. М. Рудного. Т. 40. М.: Наука, 1980.
5. Аитипов В. В., Давыдов Б. И.. Тихоичук В. С Сравнительный анализ
биологических эффектов электромагнитных излучений. Сообщение 1. Нервная система. -
Космич. исследования, 1981, т. 19. вып. 4, с. 649-653.
о 6. Бургасов П. Н., Сидоренко Г. И. Окружающая среда и здоровье населения. -
Веста. Акад. мед. наук, 1981, № 3, с. 3-10.
7. Воробьев Е. И., Ковалев Б. Е. Радиационная безопасность экипажей летательных
аппаратов. М.: Энергоатомиздат, 1983.
8. Воробьев Е. И., Григорьев Ю. Г.. Ковалев Е. Е., Сакович В. А. Радиационная
безопасность длительных космических полетов и радиобиологические
исследования. - Космич. биол. н мед., 1968, № 2, с. 3-6.
9. Галкин А. А. Роль поляризации и резонанса в оценке биологических эффектов
электромагнитного излучении. - Космич. биол. и авиакосмич. мед., 1982, № 2, с. 84-
87.
169
« 10. Гембнцкнй Е. В. Некоторые особенности системы кровн у лиц, подвергав- к
шихся длительному воздействию СВЧ-поля. - Тр. ВМОЛА, 1966, т. 166, с. 139-140, S
» 11. Гордой 3, В. Вопросы гигиены труда и биологического действия электромаг-Д"
нитных полей сверхвысоких частот. М.: Медицина, 1966. ж
> 12. ГОСТ 12.1.006-76 ССБТ. Электромагнитные поля радиочастот. Общие тре-1
бования безопасности. Приложение 1, 1981. ГОСТ 12.1.002-75. Электростатические!
поля токов промышленной частоты (50 Гц) напряжением 400 кВ н выше. f
13. Григорьев Ю. Г. Радиационная безопасность космических полетов. М.: Атом- »
издат, 1975.
• 14. Григорьев Ю. Г., Батанов Г. В., Степанов В. С. и др. Общность и
специфичность реакции организма при комбинированном действии ионизирующего и неиони-
зирующего излучений. - Тезисы докладов Всесоюзного симпозиума
"Биологическое действие электромагнитных полей". Пущино, 1982, с. 133-134. *
• 15. Григорьев Ю. Г., Плешанов П. Г., Дозморов И. М. Некоторые подходы в оцен-''
ке комбинированного действия электромагнитных полей н других физических фак-..
торов среды. - В кн.: Материалы 3-го советско-американского рабочего совещания i
по проблеме "Изучение биологического действия физических факторов окружаю- '„
щей среды". Киев, 1982, с. 27-33.
t 16. Гуськова А. К., Кочанова Е.'М. Некоторые аспекты этнологической днагно- 1
стики профессионального заболевания в связи с воздействием микроволнового |
излучения. - Гигиена труда и проф. эабол., 1976, № 3, с. 14-17. •
• 17. Давыдов Б. И., Антипов В. В., Саксонов П. П. Обоснование допустимых доз I
облучения при планировании космических полетов. - Космич. исследования, 1968, I
т. 6, вып. 3, с. 450-460. Г
* 18. Давыдов Б. И., Антипов В. В. Некоторые общие принципы изучения комби- |
нированного действия факторов космического полета. - Космич. исследования, .
1974, т. 12, вып. 2, с. 285-293. '.
* 19. Давыдов Б. И., Антнпов В. В., Тихоичук В. С. Биологическое вэаимодейст- |
вие электромагнитных волн радиочастот и ионизирующей радиации. - Космич.
исследования, 1974, т. 12, вып. 1, с. 129-133.
' 20. Давыдов Б. И., Антнпов В. В., Тихоичук В. С. Параметр времени при микро- .:
волновом облучении. - Космич". исследования, 1979, т. 17,вып. 1, с. 151-157.
i 21. Давыдов Б. И., Карпов В. Н. Постоянные электрические и
электромагнитные поля низких частот. - Космич. биол. н авиакосмич. мед., 1982, № 5, с. 18-23.
22. Давыдов Б. И., Антилов В. В., Ушаков И. Б. Влияние радиационного фактора
на операторскую деятельность. - Космич. исследования, 1982, т. 20, вып. 6, с. 928-
940. i
» 23. Девитков Н. Д. Влияние электромагнитного излучения миллиметрового -
диапазона длин волн на биологические объекты. - Успехи фиэич, наук, 1973, т. 110, *
вып. 3, с. 453-454.
24. Доусон И. Р., Шваб И. Р. Эпидемиология катаракты как одной из главных
причин предотвратимой слепоты. - Бюлл. ВОЗ, 1981, т. 59, № 4, с. 1 (385).
» 25. Думаиский Ю. Д., Прохватило В. Е. Электромагнитное поле промышленной '
частоты как фактор окружающей среды и его гигиеническая регламентация. - I
Гигиена н санитария, 1979, № 5, с. 72-74. |
« 26. А. С. Ибера л л, Мак Каллок У. С Гомеокинез - организационный принцип I
сложных живых систем. - В кн.: Общие вопросы физиологических механизмов/ 1
Под ред. П. К. Анохина. М.: Наука, 1970, с. 55-60. |
» 27. Иванов В. И., Маленюк Б. В., Крюкова Л. Н. Влияние СВЧ-поля больших I
интенснвностей на свертывающую систему крови. - Воеи. мед. журн., 1974, № 5, '
с. 54-56.
' 28. Иванов К. П. Биоэнергетика и температурный гомеостазис. - Л.: Наука,
1972.
29. Измеров Н. Ф., Саноцкнй И. В. О некоторых методологических основах
гигиенического нормирования физических и химических факторов производственной
среды. Методологические вопросы гигиенического нормирования
производственных факторов. - Тр. Ин-та гигиены труда н проф. забол. АМН СССР, 1976,
с. 5-7.
170
« 30. Ильни Л. А. Воздействие альтернативных источников энергии на человека и
окружающую среду. - Вести. Акад. мед. наук, 1981, № 3, с. 23-26.
> 31. Иммунологические н гематологические эффекты малоиитенсивных электро-
! магнитных полей СВЧ-днапазона/Г. И. Виноградов и др. - Гигиена населенных
1 мест, 1981, №20, с. 29-33.
• 32. Исманлов Э. Ш. Фнзико-химнческие механизмы биологического действия
неионизирующнх излучений. - В кн.: Современные вопросы радиобиологии. М.:
Наука, 1980, с. 78-87.
, 33. Карпов В. Н., Галкии А. А., Давыдов Б. И. Дозиметрический подход в
изучении биологического действия ненонизирующего электромагнитного излучения. -
Космич. биол. иавнакосмич. мед., 1983, № 2, с. 7-19.
« 34, Кастрн Ф. Экология: рождение науки о человеке и природе. - Курьер
Юиеско, 1981, №5, с. 6-11.
« 35. К гигиенической оценке условий труда прн работах с источниками
электромагнитных излучений сверхвысокочастотного диапазона/К. В. Никонова и др. -
Гигиена труда н проф. забол., 1981, № 3, с. 1-3.
36. Кнмельдфорф Д., Хаит Э. Действие ионизирующей радиации на функции
нервной системы/Пер. с англ. М.: Атомиздат, 1969.
, 37. Клннико-гигвеническне аспекты воздействия на работающих СВЧ-поля малой
интенсивности/В. Г. Артамонова, Т. В. Каляда, М. Л. Хаймович и др. - В кн.: Вопр.
гнгиеиы труда в радиоэлектрон, пром-стн. М., 1979, с. 71-76.
38. Ковалев Е. Е. Радиационный риск на земле и в космосе. М.: Атомнэдат, 1976.
-' 39. Комбинированное действие ионизирующего и микроволнового излучений
на крыс/Ю. Г. Григорьев, В. С. Степанов, Г. В. Батанов, В. Д. Ватутин. -
Радиобиология, 1981, № 2, с. 289-291.
-. 40. Коробцова М. А., Маленюк Б. В. Глюкокортикоиды н противосвертывающая
система крови под влиянием электромагнитных волн СВЧ-диапаэона. - Космич.
бнол. н авиакосмнч. мед., 1978, т. 12, № 3, с. 60-63.
• 41. Концепция биологического рнска воздействия ионизирующего излучения/
Ю. И. Москалев, И. К. Днбобес, А. А. Моисеев и др. М.: Атомиздат, 1973.
« 42. Кудришов Ю. Б. Биофизические основы действия микроволн. М.: МГУ,
1980.
43. Кукарин С. В. Электронные СВЧ-приборы. М.: Радио и связь, 1981.
44. Лобанова Е. А. Изменения условнорефлекторной деятельности крыс в
зависимости от интенсивности и длительности микроволнового облучения. -
Гигиена труда и проф. забол., 1979, № 12. с. 30-33.
• 45.'Майкеясон С. М. Радиоизлучения. Магнитные и электрические поля. - Основы
космической биологии и медицины. Сов.-Амер. издание: Под ред. О. Г. Газенко
(СССР) и М. Кальвина (США). Т. 2, кн. 2. М.: Наука, 1975, с. 9-58.
• 46. Мамфорд У. У. Некоторые проблемы опасности микроволнового излучения
для организма человека. - ТИИЭР, 1961, т. 49, № 2, с. 462-482.
47. Методические вопросы гигиенического нормирования электромагнитных
излучений радиочастотного диапазона.- В кн.: Сб. науч. тр. НИИ гигиены труда и
проф. забол. АМН СССР/Под ред. Б. М. Савина. М., 1979, 139 с. .
с 48. Мнннн Б. А. СВЧ н безопасность человека. М.: Советское радно, 1974.
с 49. Муррей Р. Здоровье и окружающая среда на производстве. - Здоровье н
окружающая среда/Пер. с англ.: Под ред. Г. И. Сидоренко. М.: Мир, 1979.
• 50. Новая аппаратура и вопросы унификации методов гигиенического
контроля за электромагнитными полями KB- и УКВ-диапазонов в СССР, ГДР н ЧССР/
Ю. Купфер, 3. Гольтц, С. Эггерт (Берлин), Б. М. Савин, Н. Д. Храмова (Москва),
Я. Муснл, К. Марха (Прага). - Гигиена труда и проф. заболеваний, 1979, № 12,
с. 54-56.
51.-0 комбинированном действии факторов полета/В. В. Антипов, Б. И.
Давыдов, В. В. Вериго, Ю. М. Свирежев. - В кн.: Основы космической биологии и
медицины. Т. 2, кн. 2, Ч.5.М.: Наука, 1975, с. 243-267.
52. Папнсов В. К., Катасонов В. Ю. Государственное монополистическое
регулирование охраны среды. - Достижения н перспективы. Вып. 10. Природные ресурсы
и окружающая среда. М./МЦНИМ, КСА при Президиуме АН СССР, 1980.
171
53. Петленко В. П., Царегородцев Г. И. Философия медицины. Киев: Здоровье,
1979.
■ 54. Влияние СВЧ-нзлучений на организм человека и животных/Под ред.
И. Р. Петрова. Л.: Медицина, 1970.
55. Пресмаи А. С. Электромагнитное поле и живая природа. М.: Наука, 1968.
56. Савии Б. М. Проблема гигиенического нормирования электромагнитных
излучений радиочастотного диапазонов иа современном этапе. - Тез. докладов
"Летняя школа по неионизирующему электромагнитному излучению (чешское общество
биомедицинской техники)". Прага, 7-8 июля 1980.
57. Саксоиов П. а, Аитипов В. В., Давыдов Б. И. Очерки космической
радиобиологии. Проблемы космической биологии. Т. 9. М.: Наука, 1968.
58. Сидоренко Г. И., Пинигин М. А. Основные задачи и пути их решения при
гигиенической оценке комплексного действия химических соединений. - Гигиена
и санитария, 1980, № 1, с. 56-58.
59. Сидоренко Г. И., Пинигин М. А. Обоснование принципов установления
максимально допустимых нагрузок воздействия на человека. - Гигиена и санитария
1981, №2, с. 57-62. > '
60. Соколов В. В., Чулина Н. А., Грибова И. А. Изменения в системе крови при
радиоволновой болезни. - В кн.: Гигиена труда и биологическое действие
электромагнитных волн радиочастот. М.: Изд. Ии-та гигиены труда и проф. забол., 1972,
с. 16-17.
в 61. Сочетанное действие ионизирующего, иеиоиизирующего излучений и
некоторых других физических факторов иа организм/А. Н. Либерман, П. В. Рамазаев,
В. И. Петров, М. С. Саковская. - НКРЗ, 1981.
• 62. Степавов А. Г. О допустимых уровнях облучения электромагнитным полем
при эксплуатации оборудования, работающего в прерывистом режиме. - В ки.:
Защита от производственных излучений. Киев, 1974, с. 42-44.
63. Суббота А. Г., Чухловин Б. А. Методы исследований и оценка
экспериментальных данных при нормировании радиоизлучений. - В кн.: Методол. вопросы
гигиенич. нормирования электромагнитных излучений радиочастотного диапазона.
М.: Ин-т гигиены труда и профзабол. 1979, с. 60-72.
64. Судаков К. В., Антимоний Г. Д. О гипногениом действии модулированного
электромагнитного поля. - Бюлл. экспер. биол. и мед., 1977, № 8, с. 146-149.
65. Тиуиов Л. А., Жербин Е. А., Жердин Б. Н. Радиация и яды. М.: Атомиздат,
1977.
66. Тихокчук В. С. Влияние комплексного СВЧ- и гамма-облучения иа
кроветворение. - Космические исследования, 1974, вып. 3, т. 12, с. 478-480.
67. Тихончук В. С. Кумулятивные эффекты при микроволновом облучении. -
Изв. АН СССР. Сер. биол., 1978, № 3, с. 458-460.
68. Тихоичук В. С. Восстановительные реакции у крыс при облучении
микроволнами (2400 МГц). - Бюлл. экспер. биол. и мед., 1978, № 2, с. 17.
69. Тихончук В. С. Эффекты повреждения и восстановления организма крыс
при микроволновом (2400 МГц) облучении. - Бюлл. экспер. биол. и мед., 1979,
№7, с. 29-30.
70. Тихончук В. С, Антилов В. В., Давыдов Б. И. Тепловой стресс при
микроволновом (2400 МГц) облучении. - Изв. АН СССР. Сер. биол., 1979, № 5, с. 724-
731.
71. Уэбб П. Тепловые свойства среды и температурный стресс. - Основы
космической биологии и медицины./Сов.-Амер. изд. Под ред. О. Г. Газеико (СССР) и
М. Кальвина (США). Т. 2, ки. 1. М.: Наука, 1975, с. 105-140.
72. Физиологические эффекты воздействия иа организм малоинтеисивиого СВЧ-
поля/М. Г. Шандала и др. - Гигиена населенных мест, Киев, 1979, № 18, с. 53-58.
73. Холодов Ю. А. Реакции нервной системы иа электромагнитные поля. М.:
Наука, 1975.
74. Холодов Ю. А., Шишло М. А. Электромагнитные поля в нейрофизиологии.
М.: Наука, 1979.
» 75. Человек. Медико-биологические даниые/Пер. с англ. М., Медицина, 1977.
76. Шваи Г. СВЧ-энергетика. Т. З./Пер. с англ. М., Мир, 1971.
172
77. Шестиперов В. А., Тихончук В. С. Некоторые подходы к моделированию
теплового стресса. - Биофизика, 1980, т. 25, вып. 1, с. 59^-62.
78. Шмидт-Ниельсен К. Физиология животных. Приспособление и среда. Т. 1
и 2/Пер. с нем.: Под ред. Е. М. Крепса. М.: Мир, 1982.
79. Шнейдерман Я. А. Радиопоглощающие материалы. - Зарубежная
радиоэлектроника, 1975, № 2, с. 93-99.
« 80. Штемлер В. М., Колесников С. В. Особенности взаимодействия
электромагнитных полей с биообъектами. - В ки.: Физиология человека и животных. Т. 22.
М.: ВИНИТИ АН СССР, 1978, с. 9-67.
- 81. Электромагнитная обстановка в аэропортах ГА и ее гигиеническая оценка/
Ю. Д. Думанский, Р. Ф. Холявко, В. Н. Солдатченков н др. - Матер. Всесоюзной
научно-технической конф. 7-8 апреля 1981 г. "Состояние и перспективы работ по
охране окружающей среды в гражданской авиации". М: ГОСНИИ ГА, 1982, с. 140-
144.
82. Эффекты поражения и восстановления организма мышей при
микроволновом 2400 МГц облучении/В. С. Тихончук, В. В. Антипов, Б. И. Давыдов, А. А.
Галкин. - Бюлл. экспер. биол. и мед., 1979, № 7, с. 56-58.
83. Absence of ocular pathology after repeated exposure of unanesthetized monkeys
to 9.3GHz microwaves/R. McAfee e. a. - J. Microwave Power., 1979, v. 14, №1, p. 41-44.
84. Adaii E. R., Adams B. W. Microwaves induce peripheral vasodilation in squirnel
monkey. - Science, 1980, v. 207, №4437, p. 1381-1383.
85. Adey W. R. Frequency and power windowing in tissue interactions with weak
electromagnetic fields. - Proc. IEEE, 1980, v. 68, № 1, p. 119-125.
86. Baranski S., Czerski P. Biological effects of microwaves. - Dowden Hutchinson,
Ross, Stroudsburg, Pa., USA, 1976. 234 p.
87. Barber P. W. Electromagnetic power deposition in prolate spheroid models of man
and animals at resonance. - IEEE Trans. Biomed. Eng, 1977, BME-24, p. 513-521.
88. Barnes F. S. Nonlinear interactions between electromagnetic waves and biological
materials in the frequency range below 10 GHz. - In: USNC/URSI Spring Meet., Seattle,
Wash., 1979, p. 299-301.
89. Bassen H. Radio-frequency and microwave radiation. - Nat. Safety News, 1980,
v. 122, №4, p. 57-60.
90. Beducki J. Zagrozenie promienio warden niejoni zujacym. - Ochr. pracy, 1979,
№6, p. 16-18.
91. Berman E., Carter H. В., House D. Observation of rat fetuses after irradiation with
2,45 GHz(CW) microwaves. - In: USNC/URSI Spring Meet., Seattle, Wash., 1979, p. 406-
409.
92. Bise W. Low power radio-frequency and microwave effects on human
electroencephalogram and behavior. - Physiol. Chem. and Phys., 1978, v. 10, № 5, p. 387-398.
93. Carpenter R. L. Ocular effects of microwave radiation. - Bull. N. Y. Acad. Med.,
1979, v. 55, № 11, p. 1048-1057.
94. Chatterjee I., Hagmarm M. J., Gandhi O. P. Electromagnetic energy deposition
in on inhomogeneous block model of man for near-field irradiation conditions. - IEEE
Trans. Microwave Theory Tech., 1980, v. MTT-28, № 12, p. 1452-1459.
95. Cleary S. F. Microwave cataractogenesis. - Proc. IEEE, 1980, v. 68, № 1, p. 49-55.
96. Daels J. Microwave heating of the uterine wall during parturition. - J. Amer. College
Obstet. Gynecol., 1973, v. 42. № 1, p. 76-79.
97. Davidson H. Biological effects of whole-body gamma radiation in human beings. -
The J. Hopkins press, Baltimore. Md., 1957.
98. Delorge J. Disruption of behavior in mammals of three different size exposed to
microwaves: extrapolation to large mammals. - Proc. Symp. Electromagnetic Fields in
Biological Systems. S. S. Stuchly, ed. Ottawa, Ont., Canada, 1978, p. 215-228.
99. Deno D. W. Currents induced in the human body by high-voltage transmission
line electric field measurement and calculation of distribution and dose. - IEEE Trans.
Power Apparatus and Systems, 1977, v. 96, p. 1517-1527.
100. Durney С. Н. Electromagnetic dosimetry for models of humans and animals:
a review of theoretical and numerical techniques. - Prdc. IEEE, 1980, v. 68, № 1,
p. 33-39.
173-
101. Djordjevic Z., Lasarevic N., Djokic V. - Aviat Space Environ. Med., 1977, v. 48, •;
p. 516-518. »
102. Edwards H. S., Bassen W. P. Measured internal electric field in phantom human i
heads exposed to leakage radiation from microwave ovens. - In: USNC/0RSI Spring. J
Meet, Seattle, Wash., 1979, Programm and Abst. Washington, D. C, p. 503-507. ,
103. Ferry E. S., Hagan G. J. Chronic low-level exposure of rabbits to microwaves.-
In: Proc. URSI/USNC Ann. Meeting Boulder Co., 1975, p. 129-142.
104. Frey A. H. Biological function as influenced by low power modulated RF energy.-
IEEE Trans. Microwave Theory Tech., 1971, v. MTT-19, p. 153-164.
105. Frey A. H., Wesler L. S. Tail pressure behaviors modification associated with
microwave energy exposure. - The Bioelectromagnetics society. Abst. 2nd Ann. Meeting
sept. 14-18,1980, San Antonio.
106. Gandhi O. P. Orientational and frequency effects on whole animal absorption
of RF energy. - J. Indian. Inst, of Sci., 1974, v. 56, p. 315-364.
107. Gandhi O. P. State of the knowledge for electromagnetic absorbed dose in man
and animals. - Proc. IEEE, 1980, v. 68, p. 24-32.
108. Givoni В., Goldman R. F. Predicting rectal temperature response to work,
environment and clothing. - J. Appl. Physiol., 1972, v. 32, June, p. 812-822.
109. Hagmann M. J., Gandhi O. P. Numerical calculation of electromagnetic energy
deposition in modes of man with grounding and reflects. - Supp. Radio science, 1979,
v. 14, №6, p. 23-29.
110. Hoe ft L. P. Microwave heating: a srudy of the cortical exposure variables for
man and experimental animals. — Aerospace Med., 1965, v. 36, p. 621-625.
111. Iskander M. F., Massondi H., Durney C. H., Allen S. J. Measurements on the RF
power absorbtion on spheroidal human and animal phantoms exposed the near field of
dipole source. - IEEE Trans. Biomed. Eng., 1981, v. BME-28, № 3, p. 258-264.
112. Jaggard D. L., Lords J. Cellular effects: millimeter waves and raman spectra-report '
of apaneldiscassion.-Proc. IEEE, 1980, v. 68, № 1, p. 114-119. !
113. Justesen D. R. Behavioral a psychological effects. - Bull. N. J. Acad. Med., 1979,
v. 55, №11, p. 1066-1075.
114. Kaune V/, Т., Phillips R. D. Comparison of coupling of grouded humans swine
and rants to vertical, 60Hz electric field. - Bioelectromagnetic,l980, № 1, p. 117-129. 1
115. Koperski A., Smiatkovski T. Some problems on evaluation of RF radiation hazards
caused by ISM equipment in Poland. - Alta freq., 1980, v. 49, № 2, p. 85-88.
116. Kritikos H. N., Schwan H. P. Potential temperature rise induced by electromagnetic
field in brain tissues. - IEEE Trans. Biomed. Eng, 1979, v. ME-26, № 1, p. 29-33.
117. Langham W. H. Radiobiological factors in manned space flight. Publ. Washington
D. C, 1967, NAS/NRC, 274 p.
118. Liburdy R. P. Radiofrequency radiation alters the immune system: modulation
of T- and B-limphocyte levels and cellmediated immunocompetence by hypertermic
radiation. - Radiation Res., 1979, v. 77, p. 438-445.
119. Lin J. C. The microwave auditory phenomenon. - Proc. IEEE, 1980, v. 68, № 1,
p. 67-73.
120. Lin J. C, Guy A. W., Johnson С. С. Power deposition in a spherical model of
a man exposed to l-20MHz electromagnetic fields. - IEEE Trans. Microwave Theory
andTechn., 1973, v. MTT-21, p. 791-797.
121. Lu S. Т., Lotz W. G., Michaeison S. M. Advances in microwave-induced
neuroendocrine effects: the concept of stress. - Proc. IEEE, 1980, v. 68, № 1, p. 73-77.
122. Martin A. V. J. Environment electromagnetique et resques biologjques dans les
activities aerospatiales. - Aeronaut, et Astronaut., 1976, №61, p. 53-72.
123. Massoudi H., Durney С. Н., Johnson С. С Longwavelength electromagnetic power -
absorption in ellipsoidal models of man and animals. - IEEE Trans. Microwave Theory
Tech., 1977, v. MTT-25, p. 47-52.
124. McRee D. I. Review of sovieteastern European research on health aspects of
microwave radiation. - Bull. N. Y. Acad. Med., 1979, v. 55, № 11, p. 1133-1141.
125. McRee D. I., Faith R., McConnell E. E. Long-term 2450 MHz GW microwave
irradiation of rabbits: evaliation of effects. - J. Microwave Power, 1980, v. 15, № 1, p. 45-
52.
174
126. Michaeison Sol. M. Microwave biological effects: an overview. - Proc. IEEE,
1980, v. 68, №1, p. 40-49.
127. Microwave refraction on the eye/L. B. Schichtel e. a. — Annals of Biomedical
Engineering, 1980, v. 8, p. 225-234.
128. Milroy W. C, Benedum J. L. Medical survey of personnel occupationally exposed
to nonionizing electromagnetic radiation. - Prepr. Ann. Sci. Meet. Aerospace Med. Assoc.
San. Francisco. Calif., 1975, p. 71-75.
129. Morgan K. Z. Ionizing radiation: benefit versus risk. - Health Physics, 1969,
v. 17, p. 535-545.
130. Murray R. H., McCally M. Combined environmental stresses. - In: Parker I. West
V. (Eds). Bioastronautics Data Book. Washington. D. C, Second ed. D. C. NASA, 1973,
p. 881-914.
131. O'Connor M. E. Mammalian teratogenesis and radio frequency fields. - Proc.
IEEE, 1980, v. 68, № 1, p. 56-60.
132. Paulsson L. E. e. a. Retinal damage experimentally induced by microwave
radiation at 55 mW/cm2. - Acta ophthalmol., 1979, v. 57, №2, p. 183-197.
133. Ratkovska D., Vacek A. Inhanced repopulating capacity of a bone narrow cell
suspension after microwave irradiation in vitro. - In: USNC/URSI Spring Meet., Seattle,
Wash., 1979, Programm and Abstr., Washington, D. C, p. 444-445.
134. Ricketts С R. Non-ionizing radiations. - J. Soc. OCCUP. Med., 1978, v. 28,
№4, p. 125-133.
135. Robinette C. D., Silverman Ch., Jablon S. Effects upon health of occupational
exposure to microwave radiation (Radar). - Amer. J. Epidemiol., 1980, v. 112, № 1,
p. 39-53.
136. Rohles F. H. Considerations for envoronmental research in human factors. -
J. Environmental Sci., 1965, №8, p. 18-20.
137. Rugh R., Ho H., McManaway J. The relation of dose rate of microwave radiation
to the time of health and total absorbed dose in the :mouse.-Microwave Power, 1976,
v. 11, №3, p. 279.
138. Saunders R. D., Kowalczuk С I. The effect of acute for field exposure at
2,45 GHz on the mouse testis. - Internat. J. Radiat. Biol., 1981, v. 39, № 6, p. 587-596.
139. Sagan L. A. Human costs of nucleat power. - Science, 1972, v. 177, №4049,
p. 487.
140. Schwan H. P. Electrical characteristics of tissue. -. Biophysik, 1963, № 1, p. 198-
208.
141. Schwan H. P., Foster K. R. RF-field interaction with biological systems:
electrical properties and biophysical mechanisms. - Proc. IEEE, 1980, v. 68, № I, p. 104-113.
142. Seto Y. J., Gronvich J. A. Comments on "Energy flux along high voltage
transmission lines". -IEEE Trans. Biomed. Eng, v. BME- 26, №3, 1979, p. 182-183.
143. Short J. G., Turner P. F. Physical hypertermia and cancer therapy. - Proc. IEEE,
1980, v. 68, №1, p. 133-142.
144. Sflveiman Ch. Epidemiologic approach to the study of microwave effects. - Bull.
N. Y. Acad. Med., 1979, v. 55, №11, p. 1166-1181.
145. Smialowicz R. J. Hematologic and immunologic effects of nonionizing
electromagnetic radiation. - Bull. N. Y. Acad. Med., 1979, v. 55, №.11, p. 1094-1118.
146. Solon L. R. A local health agency approach to a permissible environmental level
for microwave and radiofrequency radiation. - Bull. N. Y. Acad. Med., 1979, v. 55, №11,
p. 1251.
147. Starr Ch. Social benefit versus technological risk. - Science, 1964, v. 165, № 3899,
p. 32.
148. Steneck N. H., Cook H. J., Vander A. J., Kane G. L. The origins of US standards
for microwave radiation. - Science, 1980, v. 208, №4449, p. 1230.
149. Stern S., Margolin L., Weiss В., Lu S. Т., Michaeison S. M. Microwaves: effect
on thermoregulatory behaviorin rats. - Science, 1979, v. 206, №4423, p. 1198-1201.
150. Stuchly M. S. Interaction if radiofrequency and microwave radiation with living
systems. A review of mechanisms. - Rad. Environ. Phys., 1979, v. 16, № 1, p. 1-14.
151. Stuchly M. A., Repacholi M. H., Lecuyer D. The impaxt of regulations on
microwave ovens in Canada. - Health Physics, 1979, v. 37, № 1, p. 137-143.
175
*
152. Taflove A., Brodwin M. E. Computation of the electromagnetic fields and induced <
temperatures within a model of the microwave-irradiation human eye. - IEEE Trans.,
Microwave Theory Techn., 1975, v. MMT-23, p. 886-896.
153. Takashima S., Orond S., Schwan H. P. Effects of modulated RF energy on the i
EEC of mammalian brain. - Rad. Environ. Biophys., 1979, v. 16, p. 15-27.
154. Tell R. A., Hailen F. A. Review of selected biological effects and dosimetric data
useful for development of radiofiequency safety standards for human exposure. - J.
Microwave Power, 1979, v. 14, №4, p. 405-424.
155. The ocular effects of microwaves on hypothermic rabbits: a study of microwave
cataiactogenic mechanisms/P. O. Kramar, A. F. Emery, Guy A. W., Lin J. C. - Ann. N. Y.
Acad. Sci., 1975, v. 247, p. 155-165.
156. Thomson R., Michaelson S., Howland J. Microwave radiation and its effect on
response to X-irradiation. - Aerospace Med., 1967, v. 3, p. 252-255.
157. Weiter J., Finch E., Schultz W. Ascorbic acid changes in cultured rabbit lenses
after microwave irradiation. - Ann. N. Y. Acad. Sci., 1975, v. 28, p. 174-177.
158. Wictor-Jedrzejczak W., Ahmed A., Sell K. W. Microwave induced an increase
n the frequency of complement receptorbearing limphoid spleen cells in mice. - J.
Immunol., 1977, v. 118, p. 1499-1502.
159. Williams R. A., Webb Th. S. Exposure to radiofrequency radiation from on
aircraft radar unit. - Aviat. Space a Environ. Med., 1980, v. 51, № 11, p. 1243-1244.
I
! НЛУКОйЛ МБЛЮТЕКД
J4>*08 *Bh
ч
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
Введение
Глава 1. Биофизика взаимодействия электромагнитных излучений с
биологическими объектами. Дозиметрическая оценка поглощевиой энергии
1.1. Взаимодействие ЭМИ с биологическими микросистемами
1.2. Проникновение, поглощение, отражение ЭМ-знергии в сложной
биологической системе
П..3.'Взаимодействие ЭМ-поля с биологическими объектами (роль
поляризации, резонанса и заземления в оценке поглощенной дозы)
Глава 2. Биологические эффекты электромагнитных излучеипй
2.1. Центральная нервная система (нейрофизиологические исследования)
2.2. Состояние эндокринной системы
2.3. Состояние системы крови. Иммунологические реакции . <
2.4. Поражение глаз. Возникновение катаракты <
2.5. Старение. Тератогенез. Воспроизводящая система. Генетические
эффекты (
2.6. Морфологические исследования
Глава 3. Летальный эффект как феноменологический критерий
экспериментальной оценки биологического действия электромагнитных
излучений
3.1. Функциональная зависимость вероятности гибели от плотности
потока энергии и времени облучения
3.2. Статистическое обоснование и выбор значения порогового эффекта !
3.3. Параметр времени при микроволк вом облучении f
Глава4. Комбинированное действие ионизирующих и иеиоиизирующих
излучений S
4.1. Общие подходы к изучению комбинированного действия факторов
среды I
4.2. Биологическое взаимодействие электромагнитных волн СВЧ-диапа-
зона и ионизирующего излучения 5
Глава 5. Нетепловые эффекты. Тепловой стресс. Моделирование 1С
- 5.1. Возможности слабого нетеплового воздействия ЭМП 1С
5.2. Тепловой стресс при микроволновом облучении 1С
5.3. Моделирование теплового состояния организма при
электромагнитном облучении 11
Глава 6. Нормирование электромагнитных излучений 12
6.1. Некоторые принципы гиг.иенического нормирования в
радиобиологии ЭМИ ...."........-.....' 12
6.2. Дозовые уровни. Критерии 12
6.3. Фактор риска как критерий нормирования 12
6.4. Оценка пороговых значений биологического действия ЭМИ 13
Глава 7. Некоторые вопросы радиационной, безопасности при контакте чело-
\ века с источиикамяяЦЭД^ЗДфкнцях:излучений 14
') 7.1. Общая постановка щЯШёШЁ***?. '. 14
7.2. Стандарты разных стран".*.*^ Г .* 14
7.3. Дозовый принццп. Эффективная мощность дозы. Эффективная доза. 15
\ 7.4. Дозиметрия электромагнитных полей. Техника радиоизмерений. ... 15
У 7.5. Технические и организационные вопросы защиты от ЭМИ 16
■включение 16
Список литературы 16
й*с