Доставка цветов в Севастополе: SevCvety.ru
Главная -> Потоки электромагнитных излучений

[0] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

потоки электромагнитных излучений

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, инсек тициды. Электромагнитная сфера нашей планеты определяется в основ ном электрическими и магнитньгми квазистатическими полями Земли атмосферным электричеством (грозовыми разрядами, в частности мол ниями), радиоизлучением Солнца и галактик, а также полем искусственных источников (антенные поля и ЭМИ различного рода исследователь ской, промьшшенной и медицинской СВЧ-аппаратуры). По-видимому полное отсутствие ЭМ-поля также нецелесообразно, как и его "излишек" Но это положение может касаться только оч€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 под ного созревания и в период угасания, старости.

Развитие радиолокации, радиорелейной и космической связи, теле-ввдения, радионавигации, промьшшенной и бытовой электроники, радиоастрономии, радкоспектроскопии, ядерной физики, медицины и других отраслей науки неразрывно связано с широким использованием сверхвысоких 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 злектромагнитных колебаний СВЧ разбиваются на диап«зоиы: дециметровых (0,3-3 ГГц) волн, сантиметровых (3-30 ГГц), миллиметровых (30-300 ГГц) и субмиллиметровых (30(>-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 скрьпой 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) злектромагнитных 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 всесоюньк 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 нацией 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 попыгка систематизировать взгляды и понятия на дозиметрический подход к оценке биологического действия ЭМИ. В зтом 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

Явление

Употребляемые в литературе Применяемые Буквенное Размер термины и сокращения в работе тер- обозначение ность

мины и сокращения

Энергия, переносимая ст источника ЭМ-излуче-ния через нормально расположенную единичную площадку в единицу •времени в зоне плоской сформировавшейся волны

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

Плотность потока энергии (ППЭ). плотность потока мошности (ППМ). плотность мошности (ПМ), интенсивность, поток энергии, поток мошности. плотность мошности, вектор Умова-Пойнтинга; power density, intensity, magnitude of Pointing vector, exposure rate, flux energy density

Удельное поглощение (УП), поглощенная энергия, поглощенная мощность, поглощаемая мощность, скорость поглощения микроволн, плотность поглощенной мошности, удельное поглощение мошности. удс.тьная мощность; absorbed power density, absorbed dose rate, specific absorbed rate (SAR), .specific absorbed power (SAP), etc.

Поглощенная энергия, общая поглощаемая мощность, интеграл мошности 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.

Интенсивность, плотность по -тока энергии (ППЭ)

Вт/м-

Удельное по-

глощдаие

мошности

(УПМ):

едини-

цей объ-

единишЯ /

массы

Усредненное

по объему

тела УПМ

Усредненное

по массе

тела УПМ

Общее погло-

щение

мошности

(ОПШ

Вт/м

Вт/кг

Поглощен- • иая энергия (ПЭ), поглощенная доза (ПД)

D=j Pdi h

Дж/кг

ней мощности излучения за время Дг, значительно большее периода колебаний, к площади. В соответствии с государственными стандартами энергетическая освещенность данной поверхности обозначается Eg. В настоящей книге вместо Ее применяется термин ППЭ и символ /; понятие



"интенсивность" соответствует понятию "плотность потока энергии" одной из составляющих ЭМ-поля. Остальные термины и символы будут употребляться согласно приведенной таблице. ППЭ (Вт/м) выступает как аналог поверхностной (экспозиционной), а удельное поглощение мощности (УПМ, Вт/кг) - как аналог поглощенной мощности дозы. Соответственно термины "поверхностная (экспозиционная) доза" (Дж/м) 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 "щумах" организма, создаваемых внутренними, происходящими в организме, и внешними по отгошению 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 гонятие, 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 зтом 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

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 повьпиеиия нормативных уровней. Многочисленные фкты 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 повьпиения -мощности ЭМ-излучателей оптимизация нормирования должна быть первым и основным условием при всех последующих работах по выбору и проектированию средств зашиты, направленных в конечном итоге на сохранение здоровья человека и разумную экономию государственньк 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-



[0] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28



0.0108
Яндекс.Метрика