Вредное воздействие электромагнитных излучений и полей радиочастот на здоровье работников
30.07.2021 6:33:00
Основными источниками электромагнитной энергии радиочастотного диапазона в производственных помещениях являются неэкранированные ВЧ-блоки установок (генераторные шкафы, конденсаторы, ВЧ-трансформаторы. магнетроны, клистроны, лампы бегущей волны, волноводные тракты и др.). Основными источниками излучения электромагнитной энергии РЧ в окружающую среду служат антенные системы радиолокационных станций (PЛC), радио- и телерадиостанций, в том числе систем мобильной радиосвязи, воздушные линии электропередачи и пр. Современный этап характеризуется увеличением мощностей источников ЭМИ РЧ, что при определенных условиях может приводить к ухудшению электромагнитной обстановки в окружающей среде и оказывать неблагоприятное влияние на организм человека.
Вредное воздействие электромагнитных излучений и полей радиочастот
на здоровье работников
Основными источниками электромагнитной энергии радиочастотного диапазона в производственных помещениях являются неэкранированные ВЧ-блоки установок (генераторные шкафы, конденсаторы, ВЧ-трансформаторы. магнетроны, клистроны, лампы бегущей волны, волноводные тракты и др.). Основными источниками излучения электромагнитной энергии РЧ в окружающую среду служат антенные системы радиолокационных станций (PЛC), радио- и телерадиостанций, в том числе систем мобильной радиосвязи, воздушные линии электропередачи и пр. Современный этап характеризуется увеличением мощностей источников ЭМИ РЧ, что при определенных условиях может приводить к ухудшению электромагнитной обстановки в окружающей среде и оказывать неблагоприятное влияние на организм человека.
Взаимодействие внешних электромагнитных полей с биологическими объектами осуществляется путем наведения внутренних полей и электрических токов, величина и распределение которых в теле человека и животных зависят от целого ряда параметров, таких как размер, форма, анатомическое строение тела, электрические и магнитные свойства тканей (электрическая/магнитная проницаемость и электрическая/магнитная проводимость), ориентация объекта относительно поляризации тела, а также от характеристик ЭМП (частота, интенсивность, модуляция и др.). Поглощение энергии ЭМП в тканях определяется главным образом двумя процессами: колебанием свободных зарядов и колебанием дипольных моментов с частотой воздействующего поля.
Первый эффект приводит к возникновению токов проводимости и связанным с электрическим сопротивлением среды потерям энергии (потери ионной проводимости), тогда как второй процесс приводит к потерям энергии за счет трения дипольных молекул в вязкой среде (диэлектрические потери). На низких частотах основной вклад в поглощение энергии ЭМИ вносят потери, связанные с ионной проводимостью.
Ионная проводимость возрастает с ростом частоты поля до 106-107 Гц в связи с уменьшением емкостного сопротивления мембран и со все большим участием внутриклеточной среды в общей проводимости, что ведет к увеличению поглощения энергии. При дальнейшем увеличении частоты ионная проводимость среды остается практически постоянной, а поглощение энергии продолжает увеличиваться за счет потерь на вращение дипольных молекул среды, главным образом молекул воды и белков [Bernhardt J.H., 1979, 1984].
Поглощение и распределение поглощенной энергии внутри тела существенно зависят также от формы и размеров облучаемого объекта, от соотношения этих размеров с длиной волны излучения. С этих позиций в спектре ЭМИ РЧ можно выделить 3 области: ЭМП с частотой до 30 МГц, ЭМП с частотой более 10 ГГц и ЭМИ с частотой 30 МГц-10 ГГц. Для первой области характерно быстрое падение величины поглощения с уменьшением частоты (приблизительно пропорционально квадрату частоты). Отличительной особенностью второй является очень быстрое затухание энергии ЭМИ при проникновении внутрь ткани: практически вся энергия поглощается в поверхностных слоях биоструктур.
Для третьей, промежуточной по частоте области характерно наличие ряда максимумов поглощения, при которых тело как бы втягивает в себя поле и поглощает энергии больше, чем приходится на его поперечное сечение. В этом случае резко проявляются интерференционные явления, приводящие к возникновению локальных максимумов поглощения, так называемых «горячих пятен». Для человека условия возникновения локальных максимумов поглощения в голове имеют место на частотах 750-2500 МГц, а максимум, обусловленный резонансом с общим размером тела, лежит в диапазоне частот 50-300 МГц [Савин Б.М., 1978].
Первичные механизмы действия поглощенной энергии на микро-молекулярном, субклеточном, клеточном уровнях изучены слабо. И.Г. Акоевым и соавт. (1986) описаны имеющиеся данные по влиянию ЭМИ на клеточные мембраны, структуру некоторых белков, электрическую активность нейронов. Отмеченные эффекты не всегда могли быть интерпретированы как чисто тепловые. Таким образом, точка в многолетней дискуссии о тепловом и специфическом действии ЭМИ еще не поставлена. В последнее десятилетие получила дальнейшее развитие информационная теория воздействия ЭМИ, основанная на концепции взаимодействия внешних полей с внутренними полями организма.
Организм животных и человека весьма чувствителен к воздействию ЭМИ РЧ. Биологическому действию ЭМИ посвящены тысячи работ отечественных и зарубежных авторов. Наиболее полное представление о влиянии ЭМИ на биообъекты дают монографии и обзоры [Гордон З.В., 1966; тематические сборники НИИ ГТ и ПЗ АМН СССР 1960, 1964, 1968, 1972 гг.). Поскольку подробное рассмотрение имеющихся данных не представляется возможным, основное внимание будет уделено установленным закономерностям биологического действия фактора.
К критическим органам и системам относят центральную нервную систему, глаза, гонады. Некоторые авторы к числу критических относят кроветворную систему [Антипов В.В. и др., 1980]. Описаны эффекты со стороны сердечно-сосудистой и нейроэндокринной системы, иммунитета, обменных процессов. В последние годы появились данные об индуцирующем влиянии ЭМИ на процессы канцерогенеза [Szmigielski S., Pool R., 1990].
Биологическое действие ЭМИ зависит от длины волны (или частоты излучения), режима генерации (непрерывный, импульсный), условий воздействия на организм (постоянное, прерывистое; общее, местное; интенсивность; длительность).
Отмечено, что биологическая активность ЭМИ убывает с увеличением длины волны (или снижением частоты) излучения. В свете сказанного понятно, что наиболее активными являются санти-, деци- и метровый диапазоны радиоволн.
По данным ряда авторов, ЭМИ импульсной генерации обладают большей биологической активностью, чем непрерывной. При сравнительной оценке ЭМИ непрерывной и импульсной генерации с частотой следования импульсов в сотни герц по ряду показателей также отмечена большая выраженность биоэффектов при действии импульсного излучения. Однако в процессе хронического облучения эти различия нивелировались, что явилось основанием для установления единых значений ПДУ для ЭМИ непрерывной и импульсной генерации. H.P.Schwan (1971), анализируя скорости реакции систем на эффекты сил, вызванных полем, пришел к выводу, что импульсное поле со средней плотностью мощности, равной ППЭ непрерывного, не может быть более эффективным. По-видимому, это мнение справедливо для импульсных воздействий с достаточно высокой частотой следования импульсов, но не может быть распространено на случаи воздействия мощных одиночных или редко повторяющихся импульсов.
На практике люди часто подвергаются прерывистым воздействиям ЭМИ от устройств с перемещающейся диаграммой излучения (радиолокационные станции с вращающимися или сканирующими антеннами). Экспериментальными работами было показано, что при одинаковых интенсивностно-временных параметрах прерывистые воздействия обладают меньшей биологической активностью по сравнению с непрерывными, что объясняется различиями в количестве падающей и поглощенной энергии.
Отмечено, что при скважностях воздействия (Q) от > 2 до 20-30 наблюдается энергетическая обусловленность биологических эффектов. Так, не отмечено существенных различий в биоэффектах непрерывных воздействий при ППЭ = 10 мВт/см2 и прерывистых с Q = 5 при ППЭ = 50 мВт/см2 и с Q = 10 при ППЭ = 100 мВт/см2. Наблюдаемое в ряде случаев на определенных, как правило, ранних, стадиях развития усиление биоэффектов за счет фактора прерывистости в условиях длительного хронического опыта нивелируется в силу развития адаптационных процессов. Динамика зависимости биоэффектов от скважности позволяет полагать, что при дальнейшем увеличении Q (> 20-30) эффекты прерывистых воздействий будут менее выражены, чем непрерывных равных энергетических характеристик. Это связано с удлинением пауз и более эффективным протеканием восстановительных процессов.
Существенными различиями в количестве падающей и поглощаемой энергии объясняется меньшая биологическая активность локальных облучений частей тела (за исключением головы) по сравнению с общим воздействием.
Вопросы сочетанного действия ЭМИ с другими факторами среды изучены недостаточно. Большая часть опубликованных работ посвящена сочетанному действию ЭМИ микроволнового диапазона с ионизирующей радиацией и теплом. При этом выводы авторов неоднозначны. Так К.Н. Клячина (1963) отметила, что ЭМИ СВЧ усугубляет течение лучевой болезни по критерию выживаемости экспериментальных животных. Суммационный эффект комбинированного воздействия ЭМИ и рентгеновского излучения по показателям выживаемости, массы тела, количества лейкоцитов и тромбоцитов описан А.Н. Либерманом и соавт. (1972).
В то же время американские авторы [Howland et al., 1962; Michaelson S.M. et al., 1966] получили данные, свидетельствующие об антагонистическом характере биологического действия СВЧ-поля и ионизирующей радиации. Аналогичный результат получен в исследованиях JI.А. Севастьяновой (1969). Данные К.В. Никоновой и соавт. (1968, 1972) свидетельствуют о зависимости характера биоэффектов сочетанного воздействия ЭМИ СВЧ (1, 10, 40 мВт/см2) и мягкого рентгеновского излучения (250 Р и 2500 Р) от уровней воздействия: синергизм на высоких уровнях и независимое действие на низких. В остальных работах приведены данные, свидетельствующие об аддитивном характере биоэффекта при сочетанном действии ЭМИ СВЧ и тепла [Журавлев В.А., 1972; Никонова К.В., 1973].
Клинические проявления неблагоприятного влияния ЭМИ РЧ описаны в основном отечественными авторами [Дрочигина Н.А., Садчикова М.Н., 1964; Кончаловская Н.М. и др., 1964; Соколов В.В. и др., 1964; Белова С.Ф., 1968; Вермель А.Е., Садчикова Н.М., 1983, и др.].
Поражения, вызываемые ЭМИ РЧ, могут быть острыми и хроническими. Острые поражения возникают при действии значительных тепловых интенсивностей ЭМИ. Они встречаются крайне редко – при авариях или грубых нарушениях техники безопасности. В отечественной литературе несколько случаев острых поражений описано военными медиками [Малышев В.М., Колесник Ф.А., 1968; Гембицкий Е.В., 1970]. При этом чаще всего речь идет о пострадавших, работающих в непосредственной близости от излучающих антенн РЛС.
Подобный случай облучения двух авиатехников от радара на Филиппинах описан также R.A. Williams и Th.S. Webb (1980). Авторами указаны интенсивности, воздействию которых подвергались пострадавшие: 379 мВт/см2 в течение 20 мин и 16 Вт/см2 в течение 15-30 с. Острые поражения отличаются полисимптомностью нарушений со стороны различных органов и систем, при этом характерны выраженная астенизация, диэнцефальные расстройства, угнетение функции половых желез.
Пострадавшие отмечают отчетливое ухудшение самочувствия во время работы с РЛС или сразу после ее прекращения, резкую головную боль, головокружение, тошноту, повторные носовые кровотечения, нарушение сна. Эти явления сопровождаются общей слабостью, адинамией, потерей работоспособности, обморочными состояниями, неустойчивостью артериального давления и показателей белой крови; в случаях развития диэнцефальной патологии ― приступами тахикардии, профузной потливости, дрожания тела и др. Нарушения сохраняются до 1,5-2 мес. При воздействии высоких уровней ЭМИ (более 80-100 мВт/см2) на глаза возможно развитие катаракты.
Для профессиональных условий характерны хронические поражения. Они выявляются, как правило, после нескольких лет работы с источниками ЭМИ микроволнового диапазона при уровнях воздействия, составляющих от десятых долей до нескольких мВт/см2 и превышающих периодически 10 мВт/см2. Симптомы и течение хронических форм радиоволновых поражений не имеют строго специфических проявлений. В клинической картине их выделяют три ведущих синдрома: астенический, астеновегетативный (или синдром нейроциркуляторной дистонии) и гипоталамический. Астенический синдром, как правило, наблюдается на начальных стадиях заболевания и проявляется жалобами на головную боль, повышенную утомляемость, раздражительность, периодически возникающие боли в области сердца.
Вегетативные сдвиги обычно характеризуются ваготонической направленностью реакций (гипотония, брадикардия и др.). В умеренно выраженных и выраженных стадиях заболевания часто диагностируется астеновегетативный синдром, или синдром нейроциркуляторной дистонии гипертонического типа. В клинической картине на фоне усугубления астенических проявлений основное значение приобретают вегетативные нарушения, связанные с преобладанием тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы, проявляющиеся сосудистой неустойчивостью с гипертензивными и ангиоспастическими реакциями. В отдельных выраженных случаях заболевания развивается гипоталамический синдром, характеризующийся пароксизмальными состояниями в виде симпатоадреналовых кризов. В период кризов возможны приступы пароксизмальной мерцательной аритмии, желудочковой экстрасистолии. Больные повышенно возбудимы, эмоционально лабильны. В отдельных случаях обнаруживаются признаки раннего атеросклероза, ишемической болезни сердца, гипертонической болезни.
При более низких уровнях и в более низкочастотных диапазонах (< 30 МГц) выраженных заболеваний не описано. В отдельных случаях могут отмечаться определенные функциональные сдвиги, отражающие чувствительность организма к ЭМИ. Высокую частоту функциональных изменений нервной и сердечно-сосудистой систем у работающих в условиях воздействия ЭМИ (около 60 %) отмечали польские авторы [Siekierzynski Х.М., Czerski P. et al., 1974]. При этом различий в состоянии здоровья двух больших групп, подвергавшихся воздействию при ППЭ до 0,2 мВт/см2 и при ППЭ > 0,2-6 мВт/см2, не выявлено.
Следует отметить, что в западной литературе фактически нет описания вредных для здоровья человека эффектов при ППЭ излучения ниже 10 мВт/см2 [Michaelson S.M., 1980, 1991]. По мнению Solon L.R. (1979), верхняя граница безопасного уровня лежит между 1 и 10 мВт/см2.
Экспертами ВОЗ (WHO/VER/IRPA, Document 16, 1990) на основании анализа 10 работ западных авторов, изучавших состояние здоровья работающих при уровнях ЭМИ, не превышающих, как правило, 5 мВт/см2, сделан вывод об отсутствии отчетливых доказательств неблагоприятного влияния на человека этих воздействий. Эксперты полагают, что патология возникает при более высоких уровнях. Нельзя, однако, не обратить внимания на приведенные в том же документе сведения о большей по сравнению с контролем частоте изменений в хрусталике глаз у военных, связанных с обслуживанием радаров, у работающих с источниками микроволн в условиях производства, а также у специалистов, обслуживающих радио- и телерадиоаппаратуру 558 кГц - 527 МГц.
S. Hamburger с соавт. (1983) сообщили о несколько большей частоте сердечных заболеваний (нарушение внутрисердечной проводимости, ритма, ишемия) у мужчин-физиотерапевтов, работающих с коротковолновой аппаратурой (27 МГц), по сравнению с другими специалистами данной области.
Шведскими учеными [Kallen В. et al., 1982] выявлено несколько большее число случаев аномалий развития у детей, матери которых ― физиотерапевты ― в период беременности подвергались воздействию ЭМИ коротковолнового (27 МГц) и микроволнового диапазонов. Увеличение числа выкидышей Oullet-Hellstron и W.F. Stewart (1993) отметили у женщин-физиотерапевтов, подвергающихся микроволновому воздействию (в коротковолновом диапазоне эффект отсутствовал).
К сожалению, в литературе нет описания эффектов длительного воздействия ЭМИ низких интенсивностей. Следует полагать, что такие уровни не могут вызывать чисто радиочастотных поражений [Давыдов Б.И., 1984]. Однако высокая частота неврологических нарушений у работающих в сочетании с вегетативной дистонией в виде изменения регуляции сосудистого тонуса и функциональных экстракардиальных расстройств, вызывает необходимость тщательного исследования прогностической значимости указанных нарушений и их роди в происхождении некоторых общесоматических заболеваний, прежде всего гипертонической болезни и хронической ишемической болезни сердца, а также влияния длительного воздействия ЭМИ на развитие некоторых инволютивных процессов, в том числе на катарактогенез.
Как указывалось выше, в последние годы появились данные о связи ЭМИ с онкологической заболеваемостью, причем это касается как микроволнового, так и сверхдлинного диапазонов. S. Szmigielski с соавт. (1987) обнаружили более высокую частоту онкологических заболеваний (в первую очередь лейкемией) у военнослужащих польской армии, обслуживающих радары. В литературе активно обсуждается вопрос о роли ЭМИ в развитии лейкемий у детей и некоторых профессиональных контингентов. Результаты ряда работ обобщены в обзоре J.R. Goldsmith (1995). Приведенные данные свидетельствуют о необходимости проведения серьезных эпидемиологических исследований по данному вопросу.
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ИСТОЧНИК
Публикация подготовлена по материалам издания: Измеров Н.Ф., Суворов Г.А. «Физические факторы производственной и природной среды. Гигиеническая оценка и контроль». ― М.: Медицина, 2003.
БЕСПЛАТНАЯ ПОДПИСКА НА ЕЖЕНЕДЕЛЬНЫЙ ОБЗОР
КЛИНСКОГО ИНСТИТУТА ОХРАНЫ И УСЛОВИЙ ТРУДА
Оперативная и актуальная информация на электронную почту
Все публикации
