Реферат на тему Электромагнитные поля и их воздействие на окружающую среду
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-01-13Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева
Кафедра промышленной экологии
Реферат на тему:
«Электромагнитные поля и их воздействие на окружающую среду»
Выполнил студент
Группы 2401
Маткин С.Н.
Проверил:
Акульшин И.П.
Казань 2009
Содержание
Введение
1. Возможные последствия воздействия низкоэнергетического электромагнитного излучения на генетический аппарат живой клетки
Введение
Интенсивное использование электромагнитной и электрической энергии в современном информационном обществе привело к тому, что в последней трети XX века возник и сформировался новый значимый фактор загрязнения окружающей среды - электромагнитный. К его появлению привело развитие современных технологий передачи информации и энергии, дистанционного контроля и наблюдения, некоторых видов транспорта, а также развитие ряда технологических процессов. В настоящее время мировой общественностью признано, что электромагнитное поле (ЭМП) искусственного происхождения является важным значимым экологическим фактором с высокой биологической активностью.
Анализ планов отраслей связи, передачи и обработки информации, транспорта и ряда современных технологий показывает, что в ближайшем будущем будет нарастать использование технических средств, генерирующих электромагнитную энергию в окружающую среду.
С начала 90-х годов произошли изменения в структуре источников ЭМП, связанные с возникновением их новых видов (сотовой и других видов персональной и мобильной коммуникации), освоением новых частотных диапазонов теле- и радиовещания, развитием средств дистанционного наблюдения и контроля и т.д. Особенностью этих источников является создание равномерной зоны "радиопокрытия", что является ничем иным, как увеличением электромагнитного фона в окружающей среде.
Термин "глобальное электромагнитное загрязнение окружающей среды" официально введен в 1995 году Всемирной Организацией Здравоохранения (ВОЗ), включившей эту проблему в перечень приоритетных для человечества. В числе немногих всемирных проектов ВОЗ реализует Международный электромагнитный проект (WHO International EMF Project ), что подчеркивает актуальность и значение, придаваемое международной общественностью этой теме. В свою очередь практически все технически и культурно развитые страны реализуют свои национальные программы исследования биологического действия ЭМП и обеспечения безопасности человека и экосистем в условиях нового глобального фактора загрязнения окружающей среды.
Живые организмы в процессе эволюции приспособились к определенному уровню ЭМП, однако, резкое значительное повышение (в историческом аспекте) уровня ЭМП вызывает напряжение адаптационно-компенсаторных возможностей организма, долговременное действие этого фактора может привести к их истощению, что повлечет необратимые последствия на системном уровне.
1. Возможные последствия воздействия низкоэнергетического электромагнитного излучения на генетический аппарат живой клетки
Текущий этап развития общества характеризуется тем, что многие традиционные ресурсы человеческого прогресса утрачивают свое первоначальное значение. Наряду с этим все большее значение приобретает информация. Информация становится главным ресурсом научно-технического и социально-экономического развития мирового сообщества. Этот факт приводит к повсеместному развитию технологий и средств связи. Сегодня уже недостаточно наличия простого телефона или телеграфа. Ценность информации заключена в оперативности ее доведения. Сегодня важно, чтобы любой потенциальный потребитель мог получить требующуюся ему информацию в любой желаемый момент времени, в необходимой форме и в предпочтительной для него точке физического пространства. Такой подход к обеспечению доступа к информационным ресурсам в последнее время привел к всплеску активности в области создания всевозможных систем связи и, прежде всего, систем космической связи, которые обладают требуемыми характеристиками по оперативности и глобальности доведения информации.
Создаваемые системы связи будут работать в СВЧ- и КВЧ-диапазонах электромагнитных излучателей и, по оценкам, могут создавать на поверхности Земли плотности мощности облучения 10-6...10-7 Вт/см2 и в специально модулированных режимах - 10-2...10-3 Вт/см2.
Однако, создавая все новые средства связи, основанные на передаче модулированных электромагнитных колебаний, человечество в недостаточной степени заботится о безопасности биосферы, не учитывает, что бурное и глобальное вторжение в окружающую среду воздействия столь неоднозначного фактора, как электромагнитное излучение, может привести к далеко идущим негативным последствиям. Далее в этой статье мы попытаемся дать краткое описание тех последствий, которые могут возникнуть в результате воздействия на биологические объекты электромагнитных излучений малой мощности.
Человек представляет собой сложную систему, состоящую из многих органов и подсистем, которые реагируют на изменения внутренних и внешних условий. Многочисленными исследованиями доказано, что основным носителем информации как внутри биологического объекта, так и между отдельными биологическими объектами, в том числе и между людьми, является электромагнитное излучение. При этом циркуляция огромного потока информации в процессе жизнедеятельности человека возможна только при использовании сигналов малой мощности. Затраты энергии на формирование этих сигналов определяются энергетическими возможностями человека. По оценкам специалистов, суммарная мощность информационных сигналов не превышает 1...10 мВт или 10-3...10-4 тепловой мощности, излучаемой организмом, а мощность КВЧ-излучения клетки составляет Ркл=10-23 Вт.
Исследования, проведенные отечественными и зарубежными учеными, привели к открытию эффекта сверхмалых доз. Уровень биологической организации, на которой обнаружено действие сверхмалых доз, весьма разнообразен - от клетки, макромолекул, органов и тканей до животных, растительных организмов и целых популяций.
Общие закономерности влияния сверхмалых доз биологически активных веществ (БАВ) наиболее ярко проявляются при изучении дозовых зависимостей. В некоторых случаях эта зависимость бимодальная: эффект возрастает при сверхмалых дозах препаратов, затем, по мере увеличения дозы, уменьшается, сменяется так называемой "мертвой зоной", где он не заметен, и вновь усиливается (рис. 1, кривая 1). Иногда в дозовой зависимости обнаруживается стадия эффекта "перемены знака". Например, если в области сверхмалых доз отмечалась ингибирующая активность, то по мере роста концентрации она сменялась стимулирующей, а затем вновь ингибирующей (рис. 1, кривая 2). В ряде случаев эффект в очень большом диапазоне концентрации почти не зависит от дозы (рис. 1, кривая 3).
Рис. 1. Типы кривых зависимости "доза-эффект"
Обобщение экспериментальных данных, полученных на различных животных и людях, свидетельствует, что воздействие излучений и препаратов может вызывать одинаковую реакцию испытуемых при дозах, отличающихся на 5-10 порядков. Наиболее ярким примером такого воздействия является применение гомеопатических препаратов.
Похожие зависимости наблюдаются и при воздействии сверхвысокочастотных излучений (СВЧ-излучений). Так, на кривой зависимости величины физиологического эффекта от плотности мощности облучения, наблюдаются два максимума (рис. 2). Эти максимумы также разделены "мертвой зоной", наличие которой объясняется как результат включения в работу активных барьерных механизмов и компенсирующих систем организма. Когда эти силы перестают справляться, наблюдается тотальное возбуждение, завершающееся срывом и гибелью организма.
Рис. 2. Зависимость эффекта (реакции объекта) от плотности мощности СВЧ-излучения
Естественно, что в ходе эволюции рецепторная система сформировалась таким образом, что она реагирует только на наиболее значимые сигналы малой интенсивности. Это, например, удалось показать в опытах по выработке у крыс условного рефлекса "избегания" в зависимости от параметров слабого электромагнитного сигнала. Реакция вырабатывалась лучше всего на сигнал с частотой 300 Гц при плотности мощности 10-11 Вт/см2.
Увеличение или уменьшение плотности мощности облучения на 1-2 порядка без изменения прочих параметров сигнала приводило к невозможности выработки условного рефлекса. К тому же приводило изменение частоты до 500 или 50 Гц.
Отмеченные результаты экспериментальных исследований имеют принципиально важное значение, так как они указывают на наличие резонансных параметров облучающего излучения, при которых реализуются и, соответственно, наблюдаются результаты воздействия. Наличием резонансных параметров можно объяснить существо бимодальных дозовых зависимостей.
Особенности резонансных воздействий можно объяснить с помощью результатов теоретических и экспериментальных исследований, проведенных под руководством П.П. Гаряева. Эти результаты дают основание утверждать, что первоосновой кодовой иерархии биологических систем являются инфраструктуры внеклеточных матриксов (ВКМ) цитомембраны, цитоскелета и ядра клетки. Все изменения в живом организме связаны в первую очередь с изменениями в этих структурах. ДНК, рибосомы и коллаген (основная составляющая часть белков ВКМ) - главные информационные биополимеры. Между ними в эпигенетическом режиме происходит обмен информацией по физическим каналам нелинейных акустических и электромагнитных колебаний. Кроме того, генераторами и акцепторами информационных волн внутри биообъектов являются различные жидкокристаллические структуры и внутриклеточная вода со способностью образовывать фрактальные структуры.
Экспериментально определены приблизительные резонансные частоты в Гц некоторых структур живой клетки: соматическая клетка - 2,39× 1012; ядро соматической клетки - 9,55× 1012; митохондрии из клетки печени - 3,18× 1013; геном клетки человека - 2,5× 1013; хромосома интерфазная - 7,5× 1011; хромосома метафазная - 1,5× 1013; ДНК - (2...9) × 109; нуклеосома - 4,5× 1015; рибосомы - 2,65× 1015; клеточные мембраны - 5× 1010; цитоскелет - 108; эритроциты - (3,5...4,0) × 1010.
Одной из главных особенностей реализации резонансных воздействий является мизерная мощность и малое время облучения. Так, аппараты информационно-волновой терапии "Порог-1" и "Минитаг" работают при сверхмалой плотности потока мощности приблизительно 10-17 Вт/см2 в течение нескольких секунд или минут.
Отмеченные выше резонансные частоты живой клетки совпадают с частотами излучений космических аппаратов связи (КАС). Создаваемые же этими аппаратами плотности мощности и длительности облучения будут существенно превышать (на 10 и более порядков - такое облучение возможно в течение всей жизни) энергетические уровни, вызывающие изменения в живых клетках. В связи с этим рассмотрим возможные последствия от действия электромагнитных излучений КАС на биологические объекты. Особое внимание уделим наиболее чувствительным к энергетическому воздействию механизмам генетического кодирования биологической информации.
Фундаментальным свойством живого, в гораздо большей степени присущим живым организмам, чем природе в целом, является способность к генерированию посредством самоорганизации новых, отсутствовавших ранее свойств и процессов. Прогрессивная эволюция с этой точки зрения представляет собой процесс самоорганизации, выражающийся в самопроизвольном образовании все более сложных структур. Однако любая однажды возникшая структура не является статичной, она может потерять устойчивость либо вследствие изменения условий среды, либо из-за изменения параметров самой системы. Мутации, которые несут селективное преимущество, имеют тенденцию усиливаться, т.е. порождают неустойчивость. Таким образом, естественный отбор фактически основан на неустойчивостях, вызванных появлением благоприятных мутантов, которые приводят к развалу ранее устойчивых структур, а эволюция представляет собой бесконечную смену одних устойчивых состояний другими через неустойчивые.
Такое представление об эволюции хорошо стыкуется с современными представлениями о синергетике. Современный синергизм - это признание роли малых по энергии флуктуаций, которые в сложных системах могут изменять структуру систем в точке бифуркации.
Считается, что именно низкоэнергетические сигналы влияют на выбор пути дальнейшего развития в момент бифуркации, когда имеется ряд равноценных продолжений.
В результате суперпозиции полей нескольких излучений возможно возникновение стоячих волн, частота которых будет совпадать с резонансными частотами живых клеток и ритмами различных органов и функциональных систем организма. Поэтому появляется вероятность изменения (в том числе и негативного) генетического аппарата живых клеток при длительном воздействии низкоэнергетических электромагнитных излучений КАС. В результате такого воздействия на генетические механизмы транскрипции, трансляции, репарации, а также на механизм экспрессии генов, могут возникать особи отдельных биологических видов с непредсказуемыми свойствами.
Освоение механизма управления экспрессией генов с помощью электромагнитных излучений может открыть двери к управлению поведением и состоянием биологических объектов, вплоть до их клонирования. Использование такого управления даст возможность дистанционно подавлять активность болезнетворных микроорганизмов, бактерий, насекомых и т.д.
В отношении человека возникает опасность того, что у населения облученных территорий могут быть спровоцированы нежелательные последствия на генном и физиологическом уровнях. Так, при облучении организма человека возможно ингибирование ряда участков генома лимфоцитов. Это может привести к различным отклонениям, в первую очередь - к наиболее сложной системе иммунной защиты организма. Такое воздействие позволит путем ингибирования трансляции определенных генов прекратить синтез иммуноцитов, отвечающих за выработку антител к определенному антигену. Спустя некоторое время после воздействия иммунная система облученных будет не в состоянии противостоять инфекции, вызванной антигеном, реакция на который ингибирована, и даже грипп окажется смертоносным.
Поскольку мутации по большей части вредны, ни один биологический вид не может позволить себе быстро накапливать их в своих половых клетках. Сохранение вида требует, чтобы половые клетки организмов были защищены от быстрых генетических изменений, но сохранение каждого конкретного индивидуума требует такой же защиты и для всех остальных клеток организма. Нуклеотидные замены в соматических клетках могут способствовать естественному отбору в пользу тех клеток, которые лучше приспособились к существующим условиям. Это может привести к их неконтролируемому размножению, например, развитию рака, на долю которого в Западном полушарии приходится более 20% преждевременных смертей. Убедительные исследования показывают, что гибель людей в данном случае вызвана главным образом накоплением изменений в последовательностях ДНК соматических клеток. Десятикратное повышение частоты мутаций привело бы, вероятно, к катастрофическому росту числа раковых заболеваний.
Таким образом, учитывая недостаточную изученность воздействия электромагнитных излучений на биологические объекты, а также тенденции развития космических систем связи, следует отметить необходимость проведения электромагнитного мониторинга окружающей среды с целью контроля над теми процессами в жизни общества, которые могут получить развитие в период активного ввода в действие новых систем и устройств, генерирующих электромагнитное излучение. Этот вопрос приобретает наибольшую актуальность именно теперь, когда создаются глобальные системы космической связи.
Вредное влияние электронных систем на человека было замечено давно. Во многих областях применения таких систем принимались меры для уменьшения вредного воздействия. Наиболее эффективным считается экранирование. Это особенно касается технических систем с использованием СВЧ. При этом все меры направлены на ограждение человека от влияния вредного фактора, а не на принципиальное устранение самого вредного фактора. Экранирование позволяет уменьшить энергию полей в окружающем пространстве, но никак не влияет на структуру поля, поэтому фактор, оказывающий вредное воздействие на человека остается не устраненным. В радиотехнике известно, что условием значительного воздействия поля является наличие резонансных явлений. Такой подход часто пытаются распространить и на биологические системы. Но поскольку резонансные явления в организме человека, особенно на низких частотах, являются маловероятными, то отсюда делался ошибочный вывод об отсутствии опасного влияния низкоинтенсивных и низкочастотных излучений. При этом считалось, что пространство, окружающее человека – физический вакуум, во взаимодействии не участвует. Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева
Кафедра промышленной экологии
Реферат на тему:
«Электромагнитные поля и их воздействие на окружающую среду»
Выполнил студент
Группы 2401
Маткин С.Н.
Проверил:
Акульшин И.П.
Казань 2009
Содержание
Введение
1. Возможные последствия воздействия низкоэнергетического электромагнитного излучения на генетический аппарат живой клетки
2. Механизм воздействия электромагнитных полей на биологические объекты
3. Электромагнитный смог
4. Электронная техника, безопасная для человека
5. Зарубежный и российский опыт нормирования электромагнитных полей (ЭМП)
6. Критерии экологического нормированияЗаключение
Список использованной литературыВведение
Интенсивное использование электромагнитной и электрической энергии в современном информационном обществе привело к тому, что в последней трети XX века возник и сформировался новый значимый фактор загрязнения окружающей среды - электромагнитный. К его появлению привело развитие современных технологий передачи информации и энергии, дистанционного контроля и наблюдения, некоторых видов транспорта, а также развитие ряда технологических процессов. В настоящее время мировой общественностью признано, что электромагнитное поле (ЭМП) искусственного происхождения является важным значимым экологическим фактором с высокой биологической активностью.
Анализ планов отраслей связи, передачи и обработки информации, транспорта и ряда современных технологий показывает, что в ближайшем будущем будет нарастать использование технических средств, генерирующих электромагнитную энергию в окружающую среду.
С начала 90-х годов произошли изменения в структуре источников ЭМП, связанные с возникновением их новых видов (сотовой и других видов персональной и мобильной коммуникации), освоением новых частотных диапазонов теле- и радиовещания, развитием средств дистанционного наблюдения и контроля и т.д. Особенностью этих источников является создание равномерной зоны "радиопокрытия", что является ничем иным, как увеличением электромагнитного фона в окружающей среде.
Термин "глобальное электромагнитное загрязнение окружающей среды" официально введен в 1995 году Всемирной Организацией Здравоохранения (ВОЗ), включившей эту проблему в перечень приоритетных для человечества. В числе немногих всемирных проектов ВОЗ реализует Международный электромагнитный проект (WHO International EMF Project ), что подчеркивает актуальность и значение, придаваемое международной общественностью этой теме. В свою очередь практически все технически и культурно развитые страны реализуют свои национальные программы исследования биологического действия ЭМП и обеспечения безопасности человека и экосистем в условиях нового глобального фактора загрязнения окружающей среды.
Живые организмы в процессе эволюции приспособились к определенному уровню ЭМП, однако, резкое значительное повышение (в историческом аспекте) уровня ЭМП вызывает напряжение адаптационно-компенсаторных возможностей организма, долговременное действие этого фактора может привести к их истощению, что повлечет необратимые последствия на системном уровне.
1. Возможные последствия воздействия низкоэнергетического электромагнитного излучения на генетический аппарат живой клетки
Текущий этап развития общества характеризуется тем, что многие традиционные ресурсы человеческого прогресса утрачивают свое первоначальное значение. Наряду с этим все большее значение приобретает информация. Информация становится главным ресурсом научно-технического и социально-экономического развития мирового сообщества. Этот факт приводит к повсеместному развитию технологий и средств связи. Сегодня уже недостаточно наличия простого телефона или телеграфа. Ценность информации заключена в оперативности ее доведения. Сегодня важно, чтобы любой потенциальный потребитель мог получить требующуюся ему информацию в любой желаемый момент времени, в необходимой форме и в предпочтительной для него точке физического пространства. Такой подход к обеспечению доступа к информационным ресурсам в последнее время привел к всплеску активности в области создания всевозможных систем связи и, прежде всего, систем космической связи, которые обладают требуемыми характеристиками по оперативности и глобальности доведения информации.
Создаваемые системы связи будут работать в СВЧ- и КВЧ-диапазонах электромагнитных излучателей и, по оценкам, могут создавать на поверхности Земли плотности мощности облучения 10-6...10-7 Вт/см2 и в специально модулированных режимах - 10-2...10-3 Вт/см2.
Однако, создавая все новые средства связи, основанные на передаче модулированных электромагнитных колебаний, человечество в недостаточной степени заботится о безопасности биосферы, не учитывает, что бурное и глобальное вторжение в окружающую среду воздействия столь неоднозначного фактора, как электромагнитное излучение, может привести к далеко идущим негативным последствиям. Далее в этой статье мы попытаемся дать краткое описание тех последствий, которые могут возникнуть в результате воздействия на биологические объекты электромагнитных излучений малой мощности.
Человек представляет собой сложную систему, состоящую из многих органов и подсистем, которые реагируют на изменения внутренних и внешних условий. Многочисленными исследованиями доказано, что основным носителем информации как внутри биологического объекта, так и между отдельными биологическими объектами, в том числе и между людьми, является электромагнитное излучение. При этом циркуляция огромного потока информации в процессе жизнедеятельности человека возможна только при использовании сигналов малой мощности. Затраты энергии на формирование этих сигналов определяются энергетическими возможностями человека. По оценкам специалистов, суммарная мощность информационных сигналов не превышает 1...10 мВт или 10-3...10-4 тепловой мощности, излучаемой организмом, а мощность КВЧ-излучения клетки составляет Ркл=10-23 Вт.
Исследования, проведенные отечественными и зарубежными учеными, привели к открытию эффекта сверхмалых доз. Уровень биологической организации, на которой обнаружено действие сверхмалых доз, весьма разнообразен - от клетки, макромолекул, органов и тканей до животных, растительных организмов и целых популяций.
Общие закономерности влияния сверхмалых доз биологически активных веществ (БАВ) наиболее ярко проявляются при изучении дозовых зависимостей. В некоторых случаях эта зависимость бимодальная: эффект возрастает при сверхмалых дозах препаратов, затем, по мере увеличения дозы, уменьшается, сменяется так называемой "мертвой зоной", где он не заметен, и вновь усиливается (рис. 1, кривая 1). Иногда в дозовой зависимости обнаруживается стадия эффекта "перемены знака". Например, если в области сверхмалых доз отмечалась ингибирующая активность, то по мере роста концентрации она сменялась стимулирующей, а затем вновь ингибирующей (рис. 1, кривая 2). В ряде случаев эффект в очень большом диапазоне концентрации почти не зависит от дозы (рис. 1, кривая 3).
Рис. 1. Типы кривых зависимости "доза-эффект"
Обобщение экспериментальных данных, полученных на различных животных и людях, свидетельствует, что воздействие излучений и препаратов может вызывать одинаковую реакцию испытуемых при дозах, отличающихся на 5-10 порядков. Наиболее ярким примером такого воздействия является применение гомеопатических препаратов.
Похожие зависимости наблюдаются и при воздействии сверхвысокочастотных излучений (СВЧ-излучений). Так, на кривой зависимости величины физиологического эффекта от плотности мощности облучения, наблюдаются два максимума (рис. 2). Эти максимумы также разделены "мертвой зоной", наличие которой объясняется как результат включения в работу активных барьерных механизмов и компенсирующих систем организма. Когда эти силы перестают справляться, наблюдается тотальное возбуждение, завершающееся срывом и гибелью организма.
Рис. 2. Зависимость эффекта (реакции объекта) от плотности мощности СВЧ-излучения
Естественно, что в ходе эволюции рецепторная система сформировалась таким образом, что она реагирует только на наиболее значимые сигналы малой интенсивности. Это, например, удалось показать в опытах по выработке у крыс условного рефлекса "избегания" в зависимости от параметров слабого электромагнитного сигнала. Реакция вырабатывалась лучше всего на сигнал с частотой 300 Гц при плотности мощности 10-11 Вт/см2.
Увеличение или уменьшение плотности мощности облучения на 1-2 порядка без изменения прочих параметров сигнала приводило к невозможности выработки условного рефлекса. К тому же приводило изменение частоты до 500 или 50 Гц.
Отмеченные результаты экспериментальных исследований имеют принципиально важное значение, так как они указывают на наличие резонансных параметров облучающего излучения, при которых реализуются и, соответственно, наблюдаются результаты воздействия. Наличием резонансных параметров можно объяснить существо бимодальных дозовых зависимостей.
Особенности резонансных воздействий можно объяснить с помощью результатов теоретических и экспериментальных исследований, проведенных под руководством П.П. Гаряева. Эти результаты дают основание утверждать, что первоосновой кодовой иерархии биологических систем являются инфраструктуры внеклеточных матриксов (ВКМ) цитомембраны, цитоскелета и ядра клетки. Все изменения в живом организме связаны в первую очередь с изменениями в этих структурах. ДНК, рибосомы и коллаген (основная составляющая часть белков ВКМ) - главные информационные биополимеры. Между ними в эпигенетическом режиме происходит обмен информацией по физическим каналам нелинейных акустических и электромагнитных колебаний. Кроме того, генераторами и акцепторами информационных волн внутри биообъектов являются различные жидкокристаллические структуры и внутриклеточная вода со способностью образовывать фрактальные структуры.
Экспериментально определены приблизительные резонансные частоты в Гц некоторых структур живой клетки: соматическая клетка - 2,39× 1012; ядро соматической клетки - 9,55× 1012; митохондрии из клетки печени - 3,18× 1013; геном клетки человека - 2,5× 1013; хромосома интерфазная - 7,5× 1011; хромосома метафазная - 1,5× 1013; ДНК - (2...9) × 109; нуклеосома - 4,5× 1015; рибосомы - 2,65× 1015; клеточные мембраны - 5× 1010; цитоскелет - 108; эритроциты - (3,5...4,0) × 1010.
Одной из главных особенностей реализации резонансных воздействий является мизерная мощность и малое время облучения. Так, аппараты информационно-волновой терапии "Порог-1" и "Минитаг" работают при сверхмалой плотности потока мощности приблизительно 10-17 Вт/см2 в течение нескольких секунд или минут.
Отмеченные выше резонансные частоты живой клетки совпадают с частотами излучений космических аппаратов связи (КАС). Создаваемые же этими аппаратами плотности мощности и длительности облучения будут существенно превышать (на 10 и более порядков - такое облучение возможно в течение всей жизни) энергетические уровни, вызывающие изменения в живых клетках. В связи с этим рассмотрим возможные последствия от действия электромагнитных излучений КАС на биологические объекты. Особое внимание уделим наиболее чувствительным к энергетическому воздействию механизмам генетического кодирования биологической информации.
Фундаментальным свойством живого, в гораздо большей степени присущим живым организмам, чем природе в целом, является способность к генерированию посредством самоорганизации новых, отсутствовавших ранее свойств и процессов. Прогрессивная эволюция с этой точки зрения представляет собой процесс самоорганизации, выражающийся в самопроизвольном образовании все более сложных структур. Однако любая однажды возникшая структура не является статичной, она может потерять устойчивость либо вследствие изменения условий среды, либо из-за изменения параметров самой системы. Мутации, которые несут селективное преимущество, имеют тенденцию усиливаться, т.е. порождают неустойчивость. Таким образом, естественный отбор фактически основан на неустойчивостях, вызванных появлением благоприятных мутантов, которые приводят к развалу ранее устойчивых структур, а эволюция представляет собой бесконечную смену одних устойчивых состояний другими через неустойчивые.
Такое представление об эволюции хорошо стыкуется с современными представлениями о синергетике. Современный синергизм - это признание роли малых по энергии флуктуаций, которые в сложных системах могут изменять структуру систем в точке бифуркации.
Считается, что именно низкоэнергетические сигналы влияют на выбор пути дальнейшего развития в момент бифуркации, когда имеется ряд равноценных продолжений.
В результате суперпозиции полей нескольких излучений возможно возникновение стоячих волн, частота которых будет совпадать с резонансными частотами живых клеток и ритмами различных органов и функциональных систем организма. Поэтому появляется вероятность изменения (в том числе и негативного) генетического аппарата живых клеток при длительном воздействии низкоэнергетических электромагнитных излучений КАС. В результате такого воздействия на генетические механизмы транскрипции, трансляции, репарации, а также на механизм экспрессии генов, могут возникать особи отдельных биологических видов с непредсказуемыми свойствами.
Освоение механизма управления экспрессией генов с помощью электромагнитных излучений может открыть двери к управлению поведением и состоянием биологических объектов, вплоть до их клонирования. Использование такого управления даст возможность дистанционно подавлять активность болезнетворных микроорганизмов, бактерий, насекомых и т.д.
В отношении человека возникает опасность того, что у населения облученных территорий могут быть спровоцированы нежелательные последствия на генном и физиологическом уровнях. Так, при облучении организма человека возможно ингибирование ряда участков генома лимфоцитов. Это может привести к различным отклонениям, в первую очередь - к наиболее сложной системе иммунной защиты организма. Такое воздействие позволит путем ингибирования трансляции определенных генов прекратить синтез иммуноцитов, отвечающих за выработку антител к определенному антигену. Спустя некоторое время после воздействия иммунная система облученных будет не в состоянии противостоять инфекции, вызванной антигеном, реакция на который ингибирована, и даже грипп окажется смертоносным.
Поскольку мутации по большей части вредны, ни один биологический вид не может позволить себе быстро накапливать их в своих половых клетках. Сохранение вида требует, чтобы половые клетки организмов были защищены от быстрых генетических изменений, но сохранение каждого конкретного индивидуума требует такой же защиты и для всех остальных клеток организма. Нуклеотидные замены в соматических клетках могут способствовать естественному отбору в пользу тех клеток, которые лучше приспособились к существующим условиям. Это может привести к их неконтролируемому размножению, например, развитию рака, на долю которого в Западном полушарии приходится более 20% преждевременных смертей. Убедительные исследования показывают, что гибель людей в данном случае вызвана главным образом накоплением изменений в последовательностях ДНК соматических клеток. Десятикратное повышение частоты мутаций привело бы, вероятно, к катастрофическому росту числа раковых заболеваний.
Таким образом, учитывая недостаточную изученность воздействия электромагнитных излучений на биологические объекты, а также тенденции развития космических систем связи, следует отметить необходимость проведения электромагнитного мониторинга окружающей среды с целью контроля над теми процессами в жизни общества, которые могут получить развитие в период активного ввода в действие новых систем и устройств, генерирующих электромагнитное излучение. Этот вопрос приобретает наибольшую актуальность именно теперь, когда создаются глобальные системы космической связи.
2. Механизм воздействия электромагнитных полей на биологические объекты
Для решения проблемы создания биологически безопасных технических систем необходимо выяснить механизм опасного воздействия искусственных полей на живые организмы. Исследования в области теории физического вакуума позволили получить ряд принципиально новых результатов, которые заставляют пересмотреть сложившееся понимание механизма поглощения энергии полей биологическими объектами. Очевидно, у биосистем существует особый, не изученный механизм поглощения энергии электромагнитных полей и превращения ее в электричество, который до сих пор не имел аналогов в технике. Процесс преобразования энергии в клетках происходит под действием электромагнитного поля в физической среде, не обладающей магнитными свойствами. При этом отсутствуют привычные резонансные контуры и индуктивности. Вышесказанное означает, что не всегда нужно искать аналогию с известными радиотехническими методами при объяснении явлений поглощения или преобразования энергии.Исследования в области теории физического вакуума заставляют пересмотреть сложившееся понимание механизма поглощения энергии полей биологическими объектами. Главную роль играют геометрические особенности полей. Становится определяющим не уровень энергии, поглощенной веществом, а уровень энергетической насыщенности физического вакуума и особенности его структурной организации. Поэтому воздействие на вещество может проявляться даже при очень низких уровнях поглощаемой энергии и носить не пороговый характер. Полностью механизм влияния искусственных полей на биологические системы еще предстоит раскрыть, но уже ясно, что он мало коррелирует с механизмом поглощения энергии, который демонстрируют нам существующие ныне технические системы, использующие резонансные явления. Высказано предположение, что чрезвычайно высокая чувствительность биологических объектов к электромагнитным полям обусловлена геометрическими особенностям полей и тем, как асимметрия структуры ДНК соотносится с асимметрией поля. В двойной спирали ДНК – в этой геометрической особенности ДНК, необходимо искать причину высокой чувствительности живых организмов к электромагнитным полям.
Сложившийся ныне подход к созданию технических систем, безопасных для человека, состоит в создании опасного объекта с последующей борьбой с вредным фактором. Это связано с тем устоявшимся мнением, будто бы невозможно создание абсолютно безвредных технических систем и что естественным является признание неизбежности существования вредного фактора.
При этом вопрос о возможности создания абсолютно безопасных систем, в принципе не имеющих вредных факторов, даже не ставится.
Если спрогнозировать развитие электронных систем с учетом расширения их использования в жизни человека, то станет совершенно ясно, что совокупный фактор вредного воздействия скоро увеличится настолько, что поставит под сомнение столь широкое их применение. Электроника, развиваясь без устранения своего вредного влияния на человека, в будущем приведет саму себя к вырождению. Будущее за безопасными электронными системами, они полностью вытеснят нынешние вредные для здоровья компьютеры, телевизоры, мобильные телефоны, СВЧ-печи и т. д.
В последнее время значительно активизировались исследования, направленные как на выяснение сущности физического вакуума, так и на разработку прикладных вакуумных технологий. На вакуумные технологии возлагаются надежды как на многообещающие экологически чистые технологии. Новое понимание сущности физического вакуума, указывает на серьезные последствия насыщения его энергией искусственных электромагнитных полей. Влияние этого искусственно созданного “электромагнитного смога” на биосферу может оказаться непредсказуемым. Нужны принципиально новые решения проблемы биологической безопасности электронных устройств на совершенно новых идеях. Не только и не столько экранировкой можно защититься от опасных излучений. Более перспективным является избавление от опасного воздействия излучений путем перестройки структур полей, генерируемых электронными системами.
На то, что не уровень энергии, а структурные особенности так важны, указывают медицинские исследования. Так, например, феномен лазерной биостимуляции широко используется в медицинской практике, хотя его сущность и механизмы еще далеко не полностью раскрыты и поняты. Отсутствует убедительная теория "сильных" действий лазерных излучений малых интенсивностей при взаимодействии с биологическими объектами в методах лазерной терапии. Единственным способом оценки эффектов, возникающих при взаимодействии электромагнитных излучений с объектами облучения, являются методы экспертных оценок. Отсутствие как теоретических, так и экспериментальных обоснований воздействия электромагнитных излучений на человека приводит некоторых исследователей к рассмотрению наблюдаемых фактов, в частности, воздействия лазеров на различные процессы, как явлений, выходящих за границы современной научной парадигмы. В январе 1999 г. сотрудниками МКБ "Электрон" и МФТИ в процессе проведения исследований по влиянию излучений слабых полей различной физической природы на изменение некоторых физических параметров предельно чистой воды, в частности, электрической проводимости, был экспериментально зарегистрирован устойчивый эффект изменения величины удельной электрической проводимости образцов предельно чистой воды после воздействия излучения маломощных гелий-неоновых лазеров. Особенностью зарегистрированного эффекта являлось то, что характер изменения по величине, знаку и времени сохранения эффекта не соответствовал тепловому эффекту при поглощении электромагнитного излучения. Одна из наиболее приемлемых гипотез, высказанных экспериментаторами, заключается в том, что эффект изменения электрической проводимости воды под воздействием низкоинтенсивного лазерного излучения вызывается влиянием лазерного излучения на структуру водных молекулярных ассоциатов. Т.е. получаемые результаты могли быть следствием изменения структуры воды.
В 2001 году группой ученых медико-биологического отдела МКБ "Электрон" изучалось воздействие низкоинтенсивных излучений различных лазеров на показатель скорости оседания эритроцитов крови человека. В ходе этих экспериментов выяснилось, что под действием низкоинтенсивного лазерного излучения в человеческой крови происходит перерождение эритроцитов. В результате наступает разрушение иммунной системы в целом.
Лазерное излучение является плоскополяризованным. Т. е. плоскости электрической и магнитной составляющих взаимно ортогональны и их пространственная ориентация не меняется. Следовательно, структурные особенности излучений лазера могут играть решающую роль.
Лазеры все больше и больше входят в нашу жизнь. Уже выпускаются лазерные светильники, лазерные фонарики, дети с удовольствием пользуются лазерными указками. При этом трудно спрогнозировать последствия воздействия низкоинтенсивного лазерного излучения на здоровье людей.
3. Электромагнитный смог
Успешные эксперименты Генриха Герца 1886-1889 годов, в ходе которых он, с помощью изобретенного им вибратора, получил искусственные электромагнитные волны, стали вехой не только в науке и технике, но, и положили начало принципиально новой ситуации в окружающем пространстве на Земле. За все время существования планеты ни биосфера, ни человек не знали искусственных электромагнитных волн. Общий искусственный электромагнитный фон на Земле с момента изобретения радио начал значительно возрастать и сохраняет тенденцию роста. Особенно тревожным является факт нарастания уровня электромагнитного фона в среде жизнедеятельности человека, в непосредственной близости от него.
Среда обитания человека до предела насыщена вредными излучениями, в том числе человек ежедневно подвергается влиянию слабых магнитных полей промышленной частоты. Магнитные поля промышленной частоты (50 Гц) — это лишь небольшая часть вредных энергетических излучений, загрязняющих среду нашего обитания. Ученые многих цивилизованных стран пришли к выводу считать вредным для здоровья человека интенсивность магнитного поля, превышающую 0,2 микротеслы (мкТл, единица измерения магнитной индукции в Международной системе единиц). Но давайте посмотрим, с какими величинами этой интенсивности ежедневно приходится сталкиваться человеку на бытовом уровне.
Возьмем, к примеру, транспорт. Среднее значение полевой магнитной напряженности в пригородных электропоездах составляет 20, а в трамваях и троллейбусах — 30 мкТл. Еще выше эти показатели на платформах станций метрополитена — до 50 — 100 мкТл. И вовсе сущий ад представляют собой поездки в вагонах городской подземки: там интенсивность электромагнитного поля зашкаливает за 150 — 200 мкТл, что означает превышение допустимого уровня облучения до 1000 раз и более! Однако не следует думать, что комфортный автомобиль менее опасен для здоровья человека. Доказано, что на скорости свыше 80 км/час кабина любого транспортного средства превращается в кипящую энергетическую камеру, в которой буквально "варятся" заживо как водитель, так и пассажиры.
Жилища человека и снаружи, и изнутри буквально опутаны различными излучающими антеннами и проводами. Электричество "несется" по высоковольтным линиям электропередач, "поливает" наши зеленые газоны, "дремлет" в распределительных щитках, "носит" вверх — вниз кабины лифтов, "держит" на запоре двери и окна квартир, выполняет десятки иных необходимых функций. Это давно воспринимается всеми как должное, и мало кто задумывается о том, что даже напряженность магнитного поля домовой электропроводки уже превышает предельно допустимые 0,2 мкТл. Но если бы только этим все и ограничивалось! Многие до сих пор не подозревают о том, что воздействие электромагнитного излучения бытовой техники может оказаться даже более сильным, чем долговременное пребывание рядом с линией электропередач.
Начнем с "любимца семьи" — телевизора. Генерируемые им магнитные поля достигают 2 мкТл. С удалением от прибора магнитное поле постепенно затухает. Безопасным считается расстояние в 1,2 м от боковой стенки. Наиболее защищенной частью телевизора является экран, но и от него необходимо держать дистанцию не меньше 1,1м. А вот интенсивность излучения обыкновенной электролампы даже на расстоянии 1 м доходит до 0,25 мкТл.
Значения магнитной индукции электрического утюга соответствуют 0,2 мкТл в лучшем случае в 20 см от ручки прибора, да и то лишь в режиме нагрева. Показатели полевой магнитной напряженности, образуемой электрочайниками, на расстоянии тех же 20 см составляют уже 0,6 мкТл, что еще выше нормы. Домашний холодильник, казалось бы, не представляет опасности, ибо при работе дает напряженность магнитного поля, не превышающую 0,2 мкТл, причем в радиусе всего 10 см от работающего компрессора. Однако холодильники, оснащенные системой "No frost", вовсе не так безобидны — превышение предельно допустимого уровня электромагнитного излучения зафиксировано в пределах 1 м от их дверцы.
Величина полевой магнитной напряженности на расстоянии 20 — 30 см от передней панели кухонной плиты составляет 1 — 3 мкТл, а значит, можно только посочувствовать хозяйкам, которым ежедневно приходится готовить пищу для своих семей.
Хотя в конструкциях СВЧ — печей и задекларирована экранировка от электромагнитного излучения, реальные замеры показывают другую картину. Плотность магнитных потоков на расстоянии 30 см от дверцы такого устройства составляет примерно 8 мкТл. Так что в процессе работы "микроволновки" желательно находиться хотя бы в одном, а лучше в двух метрах от нее.
Величина магнитного поля в районе пульта управления малогабаритной стиральной машины доходит до 10 мкТл, а в полуметре сбоку от нее — до 0,7 мкТл. В данном случае можно утешаться лишь тем, что стирка — занятие эпизодическое и не требующее постоянного нахождения возле "стиралки". Но при этом не помешает задуматься, нужно ли размещать стиральную машину на кухне.
Иное дело — пылесос. Близкого общения с ним не избежать, и это довольно небезопасно. С одной стороны, данный прибор помогает нам убирать перманентно появляющийся домашний мусор. Но с другой — постоянно "разбрасывает" вокруг себя новый мусор в виде электромагнитного излучения, интенсивность которого равняется целым 100 мкТл.
Рекорд же по части невидимых вредных выбросов промышленной частоты принадлежит электробритвам и фенам. Да — да, именно им, этим неизменным спутникам мужского и женского туалета. Интенсивность магнитного поля бритв может измеряться не одной сотней и доходить даже до 1500 мкТл на расстоянии 3 см, а фенов — и вовсе до 2000 мкТл!
Отдельно следует сказать о компьютерах. Как и в случае с телевизором, лучше всего у них защищен экран монитора. В зависимости от их модификаций предел в 0,2 мкТл, как правило, не превышается либо превышается незначительно на расстоянии 30 — 50 см перед экраном. Поэтому монитор желательно располагать на расстоянии 70 см (но не менее 30 см) от себя и 1,5 — 2 м — от тех, кто находится рядом, поскольку его задняя и боковые стенки также дают излучения, и, вопреки распространенному заблуждению, никакие кактусы от этого не спасают. К тому же системный блок, клавиатура и многочисленные соединительные кабели тоже являются источниками магнитного поля, что, к сожалению, никем обычно в расчет не принимается. Исследования, проведенные в институте общей генетики им. Н.И. Вавилова (1999 год) выявили, что электромагнитные поля, создаваемые компьютером приводят к необратимым изменениям в делящихся клетках. Так воздействие электромагнитных полей, сопровождающих работу компьютера на головастиков при экспозиции более 3-х часов, вызывало их гибель. В ходе исследований был установлен факт возникновения мутаций у растений, сравнимых с мутациями у растений в 30-километровой зоне вокруг Чернобыльской АЭС.
Влияние этих излучений способно нарушать биоэнергетическое равновесие человеческого организма. Развивается синдром хронической усталости, появляются сонливость и тревожные состояния. Весьма болезненно реагируют на излучение люди с ослабленным иммунитетом, заболеваниями сердечно — сосудистой системы, гормональной и центральной нервной системы, аллергики. Особую опасность оно представляет для детей и беременных.
Проведенное шведскими учеными исследование показало, что люди, особенно дети, живущие в условиях постоянного воздействия магнитного поля (всего — то более 0,1 мкТл!), в 3 раза чаще других болеют лейкемией. Это подтверждают и британские ученые, обнаружившие связь между воздействием электромагнитных излучений и возникновением лейкозов у детей.
Основываясь на результатах исследований, проведенных в различных странах мира, можно сделать вывод, что "электромагнитный смог" постепенно становится одним из основных факторов загрязнения окружающей среды. Так в Международной научной программе Всемирной Организации Здравоохранения по биологическому действию электромагнитных полей (1996-2000 г.) подчеркивается: предполагается, что медицинские последствия, такие как заболевания раком, изменения в поведении, потеря памяти, болезни Паркинсона и Альцгеймера, СПИД, синдром внезапной смерти внешне здорового ребенка и многие другие состояния являются результатом воздействия электромагнитных полей.
В деле борьбы с электросмогом имеет значение даже правильное подключение люстры: в разрыв выключателя должен идти не нулевой, а фазовый провод. Иначе вы получите образцовый и постоянный источник электромагнитного излучения в центре комнаты.
И запомните, что, находясь в помещении с полом, оборудованным электроподогревом, человек облучается магнитным полем в 3 раза интенсивнее, чем сотрудники современного офиса, хоть и в 2 раза меньше, чем энергетики и железнодорожники. Поэтому во многих странах мира все интенсивнее ведутся работы, целью которых является снижение вредного воздействия искусственных электромагнитных полей на население. Так в России с июня 2003 года введены новые гигиенические нормативы для электромагнитных полей.
Необходимость разработки нового подхода, способного привести к созданию биологически безопасных технических и, в частности, электронных систем, стоит очень остро. Нужны прорывные технические решения, основанные на совершенно новых идеях, способные кардинальным образом изменить ситуацию. Проблема эта очень глубокая, она затрагивает основы электромагнетизма, электродинамику и свойства физического вакуума. В физике остались не исследованными структурные особенности электромагнитных полей. Эти особенности никак не следуют ни из уравнений Максвелла, ни из квантовой теории. Они не связаны напрямую с энергетическими проявлениями электромагнитных полей. То, что искусственно созданные электромагнитные поля с интенсивностью значительно меньшей, чем у природных полей так опасны для биосистем, заставляет сделать вывод, что между естественными и искусственными электромагнитными полями существует фундаментальное различие.
4. Электронная техника, безопасная для человека
Возникает вопрос: ”Можно ли создать абсолютно безопасный монитор или абсолютно безопасный мобильный телефон?” Насколько реальна эта сверхзадача? Исследования в области теории физического вакуума [9,10,12] однозначно указывают на реальность такой цели. Уже ясно, что экранировкой, подбором специальных люминофоров, снижением ускоряющих напряжений этой сверхзадачи не решить, поскольку структурные особенности электромагнитных полей остаются прежними и опасными для человека. Нужен принципиально новый подход. В новом подходе основное внимание должно быть уделено изменению структурных особенностей электромагнитных полей и достижению гармонии электромагнитных полей и живого организма. Принцип соответствия полей искусственных систем полям природных систем должен лежать в основе проектирования технических систем. Многие электронные системы могут быть доработаны и модернизированы, другие должны быть в корне изменены и построены на новом принципе. При проектировании электронных систем необходимо учитывать ряд факторов, которые до сих пор не учитывались.Исследуются проблемы создания безопасного видеотерминала на принципиально новой основе. Целью является создание таких электромагнитных полей в зоне монитора, которые были бы тождественны или близки к природным электромагнитным полям. Рассматривается тождественность или близость к природным полям не по уровню энергии, а по их структурным особенностям.
Исследования структурных особенностей полей, выводят на новую концепцию биологически безопасной электроники. Новая концепция основывается не на идеях экранирования, а на принципиально новом подходе, учитывающем геометрические особенности полей искусственного происхождения. Становится реальным создание таких технических систем, в которых электромагнитные поля своей структурной организацией будут гармонично вписываться в природные системы. Такая тенденция станет гарантией появления технических устройств, обладающих даже биостимулирующим свойством. Создание компьютеров и телевизоров, обладающих биостимулирующим воздействием на человека не есть фантастика – это уже потребность нашего времени.
5. Зарубежный и российский опыт нормирования электромагнитных полей (ЭМП)
Проблема биологического действия ЭМП, оценки опасности для человека и окружающей среды занимает важное место, как в деятельности важнейших международных организаций, так и в работе соответствующих государственных органов промышленно развитых стран. На международном уровне основным органом комплексной координации проблемы обеспечения безопасности биосистем в условиях воздействия ЭМП является Всемирная организация здравоохранения. С 1995 года в ВОЗ действует долгосрочная программа WHO EMF Project, основная задача которой является координация соответствующих исследований и обобщение их результатов с целью выработки глобальных оценок и рекомендаций по проблеме биологического действия ЭМП. Начиная с 1998 года программа ВОЗ включает в сферу своих интересов проблему воздействия ЭМП на окружающую среду и элементы экосистем (ICNIRP, 2000).
Важным органом практической реализации обеспечения электромагнитной безопасности играет Международная Комиссия по защите от неионизирующих излучений (ICNIRP). Но до настоящего времени ее деятельность направлена, прежде всего, на обеспечение электромагнитной безопасности человека.
По отдельным направлениям проблемы ВОЗ сотрудничает с другими международными организациями – Международным агентством по изучению рака, Международной электротехнической комиссией, Международным радиотехническим союзом и другими.
Вопросы регулирования загрязнения окружающей среды электромагнитным полем и контролем источников обычно решают профильные государственные учреждения, ведающие связью, телекоммуникациями, энергетикой и природоохранные организации. Так в США это Агентство по охране окружающей среды (US Environment Protection Agency), в Германии – Министерство по охране окружающей среды и ядерной безопасности (Bundes ministerium f u r Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, www.bmu.de), в Нидерландах Министерство строительства, территориального планирования и охраны окружающей среды (Department of Housing, Spatial Planning and the Environment) и др.
Отдельными вопросами регулирования уровня ЭМП в окружающей среде занимаются органы по ионизирующим излучениям (специальный департамент в системе Агентства по охране окружающей среды США (US Environment Protection Agency), Национальный совет по радиационной защите Великобритании (National Radiological Protection Board), Департамент по радиационной защите Швеции (Swedish Radiation Protection Authority), Федеральное агентство по радиационной защите Германии (German Federal Office for Radiation Protection, www.bfs.de)
Во многих странах имеются долгосрочные международные и национальные программы по оценке опасности ЭМП для населения. Например, Международный проект ВОЗ "ЭМП и здоровье", программа ЕС COST, Национальная программа исследований США электрических и магнитных полей и распространения общественной информации (EMF RAPID). Свои программы также имеют: Швеция, Финляндия, Франция, Великобритания, Австралия, Япония, Германия, Дания, Канада.
Однако необходимо подчеркнуть, что основной целью большинства проводимых научно-исследовательских программ является оценка последствий и опасности влияния ЭМП разных источников применительно к человеку. Исследования по оценке влияния ЭМП на окружающую среду если и проводились, то прежде всего, с целью экологической легализации различных устройств-источников ЭМП. Например, Программа экологического мониторинга США 1982-1993 (Ecological Monitoring program) которая проводилась Военно-морским флотом США, где изучалось влияние телекоммуникационной системы, работающей в КНЧ диапазоне на биоту и экологические взаимоотношения видов. Изучались физиологические, экологические параметры наземных, водных экосистем. В рамках программы исследований High frequency Active Auroral research program (HAARP) изучалась экологическая опасность системы наблюдения за атмосферными и космическими процессами; Программа Ground Based Radar program проводилась с целью изучения биологической активности сети радаров военного назначения (ICNIRP, 2000).
Широкомасштабные исследования были проведены в США для изучения влияния на экосистемы различных радиопередающих установок, таких как: The Next Generation Weather Radar system (NEXRAD) включающей 175 высокоэнергетических радаров; Ground Wave Emergency Network (GWEN) system аварийной системы коммуникации ВСС США; Electromagnetic pulse radiation environment simulator for ships (EMPRESS II) – системы, предназначенной для усиления электромагнитного импульса при внеатмосферном ядерном взрыве. Все эти исследования проводились на стадии экологической оценки проектов и установок с целью подготовки экологического паспорта.
Результаты всех этих исследований не были использованы для разработки нормативов по ЭМП для окружающей среды. Этот вопрос в международном научном сообществе стал подниматься сравнительно недавно. В настоящее время идет накопление, обобщение и критическая оценка теоретического и экспериментального материала, формирование подходов и разработка критериев экологического нормирования.
В Российской Федерации (и бывшем СССР) в качестве основного критерия санитарно-эпидемиологического нормирования воздействия ЭМП в принято положение, в соответствии с которым безопасным для человека считается ЭМП такой интенсивности, нахождение в котором не приводит к даже временному нарушению гомеостаза (включая репродуктивную функцию), а также к напряжению защитных и адаптационно-компенсаторных механизмов ни в ближайшем, ни в отдаленном периоде времени.
Первые нормативы были разработаны с целью регламентации ЭМП в условиях профессионального воздействия. В связи с резко возросшим темпом распространения источников ЭМП, их приближением к местам постоянного пребывания человека и общим увеличением электромагнитного загрязнения возникла необходимость разработки нормативов для условий непрофессионального воздействия, в т. ч. для населения.
На основании анализа результатов многочисленных исследований, в т. ч. экспериментов с хроническим воздействием в период с 1950 по 1990 гг. в СССР были определены предельно допустимые значения для условий профессионального и непрофессионального воздействия постоянного электрического и магнитного полей, электромагнитного поля промышленной частоты (50 Гц) и радиочастотного диапазона (10 кГц - 300 ГГц). В качестве базовой величины принята величина энергетической экспозиции (энергетической нагрузки) в падающем ЭМП. При определении ПДУ интенсивности ЭМП, прежде всего, рассматривалось т. н. нетепловое (низкоуровневое), или информационное действие ЭМП, т. е. влияние ЭМП на процессы обмена информацией между различными органами и тканями, вызывающее нарушение гомеостаза.
Вместе с тем, существующая система санитарно-эпидемиологического нормирования ЭМП в Российской Федерации имеет существенные недостатки. Так, например, отсутствуют ПДУ, регламентирующие воздействие магнитной составляющей ЭМП во всем рассматриваемом частотном диапазоне (0 - 300 ГГц) для условий непрофессионального воздействия, прежде всего магнитного поля промышленной частоты 50 Гц. Необходимо создание ПДУ для квазистатического и низкочастотного (до 30 Гц) ЭМП, создаваемого транспортом на электротяге, медицинским оборудованием и т. п., а также для ЭМП в диапазоне частот 50 Гц - 10 кГц. Кроме того, в имеющихся на сегодняшний день нормативах не рассматривается модифицирующее влияние модуляции ЭМП, в том числе импульсного воздействия, а также других факторов окружающей среды (физических и химических).
При этом полное или частичное заимствование ПДУ (менее жестких по сравнению с российскими), содержащихся в стандартах по электромагнитной безопасности зарубежных стран и международных организаций, например, Международной комиссии по защите от неионизирующего излучения ( ICNIRP ), в настоящее время не представляется возможным из-за принципиальных отличий в философии санитарно-эпидемиологического нормирования в России и за рубежом.
В настоящее время из-за увеличения электромагнитного загрязнения, появления новых видов источников ЭМП и их широкого распространения возникла необходимость регламентации воздействия ЭМП на окружающую среду. К источникам ЭМП гигиенически значимого уровня (потенциально биологически опасным) относятся:
· воздушные линии электропередачи (ВЛ) постоянного тока;
· открытые распределительные устройства (ОРУ) постоянного тока;
· ускорители частиц (синхрофазотроны и т. п.);
· ВЛ и ОРУ переменного тока высокого и сверхвысокого напряжения 6-1150 кВ;
· ОРУ переменного тока высокого и сверхвысокого напряжения 6-1150 кВ;
· трансформаторные подстанции (ТП);
· кабельные линии;
· система электроснабжения зданий напряжением 0,4 кВ;
· телевизионные станции;
· радиовещательные станции различных частотных диапазонов (СВ, ДВ, КВ и УКВ);
· объекты радионавигации,
· радиолокационные станции (РЛС);
· наземные станции космической связи (СКС);
· радиорелейные станции (РРС);
· базовые станции систем подвижной радиосвязи (БС), прежде всего сотовой;
· сотовые, спутниковые и бесшнуровые радиотелефоны, персональные радиостанции;
· полигоны для испытаний передающих радиотехнических устройств;
· промышленное электрооборудование и технологические процессы - станки, индукционные печи, сварочные агрегаты, станции катодной защиты, гальванопластика, сушка диэлектрических материалов, и т. п.;
· медицинское диагностическое, терапевтическое и хирургическое оборудование;
· транспорт на электрической тяге - трамваи, троллейбусы, поезда метро и т. п., - и его инфраструктура;
· персональные компьютеры и видеодисплейные терминалы, игровые автоматы;
· бытовые электроприборы - холодильники, стиральные машины, кондиционеры воздуха, фены, электробритвы, телевизоры, фото- и кинотехника и т. п.;
· СВЧ печи.
В РФ национальным научно-координационным органом в области электромагнитной безопасности является Российский национальный комитет по защите от неионизирующих излучений, который проводит оценку состояния знаний о влиянии неионизирующего излучения на здоровье и благополучие человека, составляет научно-обоснованные рекомендации по снижению облучения ЭМП.
6. Критерии экологического нормирования
В соответствии со статьей 25 Федерального закона "Об охране окружающей природной среды" от 19 декабря 1991 г. № 2060-1 нормирование качества окружающей среды проводится с целью установления предельно допустимых значений факторов воздействия на окружающую среду, гарантирующих экологическую безопасность населения, сохранения генетического фонда, обеспечивающих рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов в условиях устойчивого развития хозяйственной деятельности.
Основным критерием экологического нормирования ЭМП может служить положение, в соответствие с которым безопасным для экосистемы считается ЭМП такой интенсивности, при которой возможна потеря отдельной особи при обязательном условии сохранения стабильности экосистемы. При экологическом нормировании ПДУ ЭМП имеет смысл верхнего предела устойчивости организма, при превышении которого ЭМП становится лимитирующим фактором окружающей среды (см. рис. 1).
Рисунок 1 - Условная кривая изменений показателей жизнедеятельности организма от интенсивности воздействующего ЭМП
Безопасность экосистемы определяется близостью ее состояния к границам устойчивости. Ключевым требованием является: сохранение размера и биомассы экосистемы, постоянство видового состава, численных соотношений между видами и функциональными группами организмов. От этого зависит стабильность трофических связей, внутренних взаимодействий между структурными компонентами экосистемы и ее продуктивность.
До настоящего времени ПДУ для оценки воздействия ЭМП на окружающую среду в целом не разработаны ни в одной стране мира. Имеются лишь разрозненные результаты отдельных исследований воздействия ЭМП на компоненты экосистем.
Единственным объектом живой природы, для которого разработаны и внедрены соответствующие ПДУ как в Российской Федерации, так и во многих государствах за рубежом, является человек.
К вопросу нормирования ЭМП для окружающей среды возможны несколько подходов:
· За ПДУ принимается интенсивность ЭМП естественного происхождения. При таком походе разработка нормативов является простой задачей и сводится к обобщению имеющихся данных по интенсивности естественного электромагнитного фона в интересующем диапазоне частот (0–300 ГГц). Данный подход не оправдан ни с экономической, ни с экологической точки зрения, т. к. его реализация потребует почти полного прекращения функционирования объектов-источников ЭМП, а также проведения чрезвычайно дорогостоящих защитных мероприятий.
· За ПДУ принимается технически минимально достижимая интенсивность ЭМП, которая обеспечивает бесперебойную работу технических устройств. Подход является техническим, и вопрос нормирования рассматривается в отрыве от воздействия ЭМП на живые организмы. Установленные при таком подходе ПДУ могут быть в несколько раз выше пороговых значений, обоснованных биологическими исследованиями.
· За ПДУ принимаются ПДУ, разработанные для человека. Перенесение требований нормативных документов, разработанных для человека, на экосистемы в целом представляется чрезмерно грубым приближением, даже при условии введения соответствующих поправочных коэффициентов, т. к. характер воздействия ЭМП определенного типа на представителей флоры и фауны может радикально отличаться от характера его воздействия человека. Особенно это различие может наблюдаться у организмов, так или иначе использующих ЭМП естественного происхождения для обеспечения своего процесса жизнедеятельности.
· За ПДУ принимаются биологически обоснованные уровни, установленные в результате физических, физиологических, клинических, биохимических и других исследований на биологических объектах.
Этот подход является наиболее правильным, так как ПДУ определяется на основе комплексных исследований с оценкой последствий влияния ЭМП на жизнедеятельность видов и сообществ различной организации.
Заключение
Термин “электромагнитное загрязнение окружающей среды” объективно отражает новые экологические условия, сложившиеся на Земле в условиях воздействия электромагнитного поля (ЭМП) на человека и все элементы биосферы.
В настоящее время проблема электромагнитной безопасности и защиты окружающей природной среды от воздействия ЭМП приобрела большую актуальность и социальную значимость, в том числе на международном уровне.
Технологическое развитие информационного общества привело к тому, что в условиях постоянного воздействия ЭМП находится значительная часть экосистем, особенно в условиях городов, на прилегающих к городам территориях, а также локально в практически незаселенных условиях. Анализ опубликованных данных, собственный опыт наблюдения и измерений ЭМП в условиях различных местностей показывает наличие высоких уровней ЭМП, в том числе тепловых значений, в местах недоступных для человека, но заселенных представителями флоры и фауны. Однако нормирование ЭМП как физического фактора внешней среды проводится только с целью его санитарно-гигиенической оценки для человека, а экологические нормативы для источников ЭМП в нашей стране отсутствуют.
Проведенный анализ экспериментальных работ показывают, что ЭМП является весьма чувствительным фактором для всех элементов биоэкосистем от человека до простейших.
Так действие ЭМП на насекомых свидетельствует о том, что этот фактор может вызывать изменения в поведении, действуя на уровни информационных отношений между особями, может оказывать чисто физическое действие в силу особенностей строения тела и жизнедеятельности насекомых; может также оказывать на некоторые физиологические характеристики (обмен веществ, рост и развитие). Возможно также некоторое действие ЭМП на генетическом уровне.
Как слабые, так и сильные ЭМП оказывают достаточно выраженное влияние на морфологические, физиологические, биохимические и биофизические характеристики многих растений. Влияют на рост, развитие и размножение растительных объектов. Что касается истинно генетических последствий, то однозначного ответа на этот вопрос пока нет. Подавляющее большинство исследований обнаруживает высокую чувствительность различных микроорганизмов к достаточно слабым полям. Однако нет систематических и крайне мало достоверных данных о наличии эффектов, направлению реакций и последующих изменений в связи с параметрами действующих ЭМП.
Необходимо подчеркнуть, что значительная часть представителей фауны, в отличие от человека, обладает прямыми рецепторами ЭМП и использует естественные ЭМП для поддержания нормальной жизнедеятельности. По мнению авторов, такие виды являются наиболее уязвимыми в ситуации электромагнитного загрязнения.
Для регулирования воздействия ЭМП антропогенного происхождения на окружающую среду с целью предотвращения деградации основных компонентов природных экосистем, включая сокращение биоразнообразия, связанное с этим снижение способности природы к саморегуляции, в рамках реализации Экологической доктрины Российской Федерации, необходимо осуществление следующих мероприятий:
· разработка и утверждение критериев и предельно допустимых уровней воздействия ЭМП на окружающую среду;
· разработка и утверждение критериев оценки степени экологической опасности источников ЭМП конкретных типов, т. к. в зависимости от источника характер воздействия может иметь различный характер;
· внесение соответствующих изменений в методику проведения ОВОС, на объектах содержащих источники ЭМП;
· разработка методики инструментального контроля интенсивности ЭМП в целях экологической оценки;
· подготовка федерального и региональных реестров источников ЭМП;
· разработка методологии исчисления и введение платежей или экологического налога за ущерб, наносимый ЭМП окружающей среде, необходимость введения которых обсуждалась на различных уровнях (см. письмо Минэкономики России от 28 мая 1999 г. № 2296-П, решения Комитета по экологии Государственной Думы от 15 апреля 1999 г. № 98-5, от 21 мая 1998 г. № 70-2, от 19 ноября 1998 г. № 81-2, приказ Министра МПР России № 361 "О расширении системы платежей за негативное воздействие на окружающую среду");
· разработка порядка расчета экономических оценок вредных нагрузок от загрязнения окружающей среды ЭМП для использования указанных оценок при разработке планов специализированных мероприятий по защите (реконструкция, вывод за пределы населенных мест, использование технических защитных мероприятий и т.п.).
Учитывая, что существует определенный положительный опыт международных организаций и национальных программ в других странах по решению проблемы электромагнитного загрязнения окружающей среды, считаем необходимым изучение этого опыта, установление соответствующих межгосударственных контактов. Начиная с 1995 года проблема электромагнитной безопасности в окружающей среде практически ежегодно обсуждается Комитетом экологии Государственной Думы Российской Федерации, находит поддержку в поручениях аппарата Правительства (ответственный – Минздрав России), однако практического решения не имеет.
Решение проблемы электромагнитного загрязнения окружающей среды является комплексной задачей, затрагивающей социальные и экономические интересы различных отраслей и ведомств, требующей междисциплинарных подходов и привлечения специалистов разного профиля. Особенностью проблемы является то, что основными источниками электромагнитного загрязнения окружающей среды являются наиболее динамично развивающиеся отрасли (связь, энергетика) со значительными привлеченными капиталами и инвестициями, как в техническую инфраструктуру, так и в целом в экономику отраслей. В связи с этим, для реального решения проблемы крайне необходимо иметь полномочный орган государственной координации работ.
Существующая тенденция увеличения использования электромагнитной энергии в хозяйственной деятельности человека и современное состояние обеспечения проблемы электромагнитной безопасности на государственном уровне позволяет прогнозировать дальнейшее увеличение электромагнитного загрязнения окружающей среды. Поэтому разработка и введение в практику нормативно-правовых и экономических регуляторов электромагнитного загрязнения, безусловно, позволит создать коренной позитивный поворот в ситуации, предотвратить деградацию среды обитания и сокращение видового биоразнообразия, внесет важный вклад в обеспечение устойчивого развития страны.
Список использованной литературы
1. Агаджанян Н.А., Макарова И.И. Магнитное поле Земли и организм человека // Экология человека. - 2005. - N 9. - С.3-9. - Библиогр.: 41 назв.
2. Антропогенные возмущения ионосферы как дестабилизирующий фактор гелиобиосферных корреляций / Бурлаков А.Б., Капранов Ю.С., Куфаль Г.Э., Перминов С.В. // Вестн. Калужск. ун-та. - 2007. - N 1. - С.15-24. - Библиогр.: 41 назв.
3. Баранский П.И., Гайдар А.В. А.Л. Чижевский и проблемы взаимодействия магнитных полей с объектами живой природы // Вестн. Калуж. ун-та. - 2007. - N 3. - С.37-41. - Библиогр.: 47 назв.
4. Безопасность жизнедеятельности: учеб. пособие для вузов / Боровик С.И. и др.; под ред. А.И. Сидорова. - М.: КноРус, 2007. - 495 с. - Библиогр.: в конце глав.
5. Бреус Т.К. Влияние "космической погоды" на биологические объекты // Земля и Вселенная. - 2009. - N 3. - С.53-61.
6. Васильева Л.К., Горский А.Н. Электротехнические аспекты влияния низкочастотных электромагнитных полей на человека // Вестн. МАНЭБ. - 2000. - N 4(28). - С.31-35. - Библиогр.: 1 назв.
7. Влияние бытовых приборов на здоровье человека / Копылова М.Ю., Липикина М.В., Никулина Т.В. и др. // Окружающая природная среда и экологическое образование и воспитание: 6 всерос. науч.-практ. конф.,17-18 февр. 2005 г.: сб. ст. - Пенза: Приволж. Дом знаний, 2006. - С.130-133. - Библиогр.: 2 назв.
8. Кузьмичев В.Е., Чернова Г.В. Экспериментальная программа спецкурса для биологических вузов "Электромагнитная биология" // Электромагнитные излучения в биологии (БИО-ЭМИ-2005): тр. III междунар. конф., Калуга, 5-7 окт. 2005 г. - Калуга, 2005. - С.
9. Низкочастотные флуктуации электромагнитного фона в проблеме электромагнитной экологии / Колесник А.Г., Колесник С.А., Нагорский П.М., Шинкевич Б.М. // Проблемы экспериментальной зоны чрезвычайной экологической ситуации, пути и способы их решения: сб. докл. межрегион. науч.-практ. конф. Ч.II. - Братск: БрИИ, 1996. - С.209-217.
10. Павлова Ю.А. Воздействие акустических и электромагнитных полей на жителей мегаполиса // Материалы 2 Моск. науч. форума. В 2 кн. Кн.2. Московская наука - проблемы и перспективы: 6 науч.-практ. конф. - М.: Моск. комитет по науке и технологиям, 2005. - С.605-609.
11. Паньков И.В. Электромагнитное загрязнение окружающей среды // Современные проблемы технических наук: сб. тез. докл. Новосиб. межвуз. науч. студ. конф. "Интеллектуальный потенциал Сибири", Новосибирск, 19-20 мая 2004 г. Ч.2. - Новосибирск: ИГАСУ, 2004. - С.73.
12. Реутов Ю.Я. Жизнь в магнитной паутине // Наука. Общество. Человек / Информ. вестн. УрО РАН. - 2006. - N 3(17). - С.21-26.
13. Удалова Д.А., Арбузов В.В. Магнитные поля - угроза здоровью // Мед. экология: V междунар. науч.-практ. конф., 29-30 июня 2006 г.: сб. ст. - Пенза: Приволж. Дом знаний, 2006.
14. Хорсева Н.И. Экологическое значение естественных электромагнитных полей в период внутриутробного развития человека: автореф. дис.... канд. биол. наук / Ин-т биохим. физики РАН. - М., 2004. - 20 с.
15. Шарохина А.В. Электромагнитное поле в быту // Материалы докладов первой Всерос. молодежной науч. конф. "Тинчуринские чтения" / Под общ. ред. д-ра физ.-мат. наук, проф. Ю.Я. Петрушенко. В 2 т. Т.2. - Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2006. - С.161-163.
