Влияние магнитных полей на ранние стадии онтогенеза на представителей семейства бобовых

3.2 Роль МП в онтогенезе биологических объектов

Все биологические системы как растительного, так и животного происхождения постоянно находятся под воздействием ЭМП естественных и искусственных источников излучения.

Мощность искусственных источников ЭМП может значительно превышать фоновую, создаваемую естественными источниками (Солнце, планеты Солнечной системы, другие космические объекты). Влияние сильных ЭМП на биосистемы, приводящее к тепловым эффектам, исследованы в настоящий момент достаточно полно, воздействие же слабых ЭМП, по напряженных сопоставимых с полем Земли, изучено не достаточно [11].

Характерной особенностью действия МП на живой организм является то, что МП действует на весь организм сразу в целом: от тела и органа до клетки и отдельных ее молекул и атомов [1].

Не исключено, что внутренние ритмы живых организмов формировались под влиянием ритмов внешней среды в процессе эволюции. Недавние экспериментальные работы показали, что абиогенный синтез аминокислот может происходить в темноте при наличии МП. Палеонтологические данные свидетельствуют о том, что периоды инверсии геомагнитных полюсов сопровождаются изменением видового состава данной морской фауны, климатические изменения на дне моря при этом сглажены, а ионизирующие излучения поглощаются толщей воды [9].

В 1983 г. испанский нейрофизиолог X. Дельгадо в докладе в институте нормальной физиологии им. П.Н. Анохина АМН СССР сообщил, в частности, о влиянии ЭМП на процессы синтеза белка и на живые организмы - муху дрозофилу. Оказалось, что если воздействовать ЭМП на лейцин, меченый тритием, в течение нескольких минут, то включение этой аминокислоты в белок становится более активным. То же самое происходит с другой аминокислотой - триптофаном. Вероятно, влияние на синтез белка и есть один из возможных механизмов действия МП на биообъекты. В экспериментах с дрозофилами их яйца помещали в ЭМП и этим добивались изменения у ее личинки хромосомы X, которая кодирует цвет и размеры глаз насекомого [12].

За последние годы получено большое количество доказательств влияния магнитного поля Земли на жизнедеятельность пчел. Обнаружено, что пчелы ориентируются в геомагнитном поле (например, при строительстве сотов), воспринимают направление сторон света, а регулярные изменения суточных циклов величины поля используют для ориентации во времени (биологические часы). Медоносная пчела (apis mellifera) воспринимает и напряженность, и направление магнитных полей.

Механизмы восприятия магнитного поля пчелами пока не имеют убедительного объяснения. После открытия биомагнетита (Fe3O4) сначала у хитонов, затем у пчел, а теперь и у многих других организмов (китов, голубей и т.д.) более правдоподобным представляется механизм, основанный на ферромагнитных свойствах этого материала (магнетизм и супермагнетизм).

Тело пчелы содержит миллионы микроскопических кристалликов магнетита Fe3O4. Предполагается, что они размещаются в передней части брюшка, при помощи которого пчела может реагировать на внешние магнитные поля, например, поле Земли [13].

Известно, что постоянное магнитное поле изменяет скорость и характер роста микробов.

В однородных магнитных полях (30 А/м) замедлялось образование почек у дрожжей Sacchacomyces cerevisiue. Неоднородные и однородные постоянные МП напряженностью 12* 104 А/м не оказывали существенного влияния на дрожжи, бактерии и бактериофаги.

В настоящее время в результате экспериментальных исследований обнаружено наличие у биосистем определенных амплитудно-частотных окон к воздействию ЭМП.

Бактерии, как и все живые организмы, в процессе жизнедеятельности получают, обрабатывают и используют информацию об окружающем мире. Они обладают высокой чувствительностью к ЭМП. В связи с этим возникает вопрос о наличии у бактерий канала коммуникации благодаря созданию различных физических полей, иначе называемых дистанционным взаимодействием или митогенетическим излучением, возможно, что ведущая роль в дистанционном взаимодействии принадлежит слабым ЭМП

В результате исследований влияния гелиогеофизических факторов на периодичность формирования концентрических колец спорогенного мицелия была установлена зависимость этого процесса от возмущений ЭМ поля Земли.

В процессе лабораторных экспериментов с синхронной культурой дрожжей Cutilis выявлены колебания в вариациях удельной скорости роста, что свидетельствует о влиянии глобальных осцилляции Солнца на рост дрожжей.

Существует целый ряд гипотез, пытающихся объяснить воздействие низкочастотного ЭМП на биосферу в целом и на микроорганизмы в частности.

Были попытки найти объяснение действию низкочастотного ЭМП на низкомолекулярные органические молекулы. Высказывалась также жидкокристаллическая гипотеза.

Во многих микроорганизмах найдены ферромагнитные включения, на которые ориентирующее действие оказывает МП. Это может служить еще одной причиной высокой чувствительности микроорганизмов к ЭМП.

Функциональная роль ферромагнитных включений в магнитобактериях, живущих в илистых водоемах и ориентирующихся в МП Земли, изучена наиболее полно. В результате исследований последних лет в микроорганизмах найден еще один тип внутриклеточных магнитных или магнитно-чувствительных структур (организованные органические структуры, обогащенные железом, принципиально отличающиеся по оформлению от кристаллических минеральных включений). Причем эти включения обнаружены у самых разных биологических групп.

Изменение общего ЭМ фона сказывается и на растениях. Так, при ослаблении геомагнитного поля в 100 раз происходит торможение роста проростков семян гороха, чечевицы и льна. В обычных условиях при неспокойной магнитной обстановке в первые сутки после замачивания семян льна имеет место более быстрый «старт», чем в условиях компенсации геомагнитного поля.

При компенсации геомагнитного поля зарегистрировано изменение динамики синтеза РНК и белков в клетках корней гороха, чечевицы и льна. Проведенные цитохимические исследования выявили определенную закономерность в реакции меритематических клеток различных видов растений на экранирование от геомагнитного поля, связанную с появлением свободного и слабосвязанного кальция в гиалоплазме клеток.

Несмотря на то, что механизмы воздействия ЭМП на микроорганизмы и другие биосистемы до конца не выяснены, высокая чувствительность биосистем растительного и животного происхождения к воздействию слабых низкочастотных ЭМП не вызывает сомнений. В связи с этим возникала необходимость пересмотреть существующие экологические нормы воздействия ЭМП на человека и окружающую среду [11].

3.3 Влияние ЭМП на человека

1. Негативная роль МП. Воздействие на органы и системы органов.

Многочисленные исследования в области биологического действия ЭМП позволяют определить наиболее чувствительные системы организма человека: нервная, иммунная, эндокринная и половая. Эти системы организма являются критическими. Реакции этих систем должны обязательно учитываться при оценке риска воздействия ЭМП на население.

Влияние на нервную систему

Нервная система и тесно связанная с ней сердечно-сосудистая система являются потенциально наиболее уязвимыми для воздействия ЭМП, так как представляют собой биоэлектрические системы, способные реагировать на внешнее воздействие электрических сигналов. Именно функциональные нарушения нервной системы различного характера (головные боли, утомляемость, нарушения внимания и др.), широко распространившиеся среди обслуживающего персонала первых мощных радиолокационных станций, внедренных в систему противовоздушной обороны вскоре после Второй мировой войны, впервые привлекли внимание медиков к проблеме воздействия ЭМП на человека [4].

При воздействии полей малой интенсивности возникают существенные отклонения в передаче нервных импульсов, происходит угнетение высшей нервной деятельности, ухудшается память. При анализе влияния уровней магнитных полей был выявлен повышенный риск при уровнях 0,2 мкТл и более. Особую чувствительность к электромагнитному воздействию проявляет нервная система эмбриона на поздних стадиях внутриутробного развития [19].

Влияние ЭМП на сердечно-сосудистую систему

Сердце, представляя собой самостоятельную биоэлектрическую систему, способно самым непосредственным образом реагировать на внешние электросигналы. Так, в клинической кардиологии уже сравнительно давно используется феномен дефибрилляции, когда воздействие очень мощного электрического заряда приводит к прекращению жизненно опасных аритмий. Принцип работы искусственных водителей ритма также связан с воздействием внешних электросигналов, определяющих правильное функционирование сердечной мышцы.

Однако хроническое воздействие ЭМП высоких и сверхвысоких частот, согласно экспериментальным данным, приводит к однотипным изменениям функции сердечно-сосудистой системы - снижению артериального давления, урежению частоты сердечных сокращений, замедлению внутрижелудочковой проводимости [4, 20].

Влияние на иммунную систему

На данный момент имеется большое количество данных, указывающих на негативное воздействие электромагнитных полей на иммунологическую реактивность организма. Установлено также, что при электромагнитном воздействии изменяется характер инфекционного процесса - течение инфекционного процесса отягощается аутоиммунной реакцией (атакой иммунной системы на собственный организм), в результате чего она реагирует против нормальных, свойственных данному организму тканевых структур. Такое патологическое состояние характеризуется в большинстве случаев дефицитом лимфоцитов (специализированных клеток иммунной системы), генерируемых в вилочковой железе (тимусе), угнетаемой электромагнитным воздействием. Электромагнитное поле высокой интенсивности также может способствовать неспецифическому подавлению иммунитета, а также особо опасной аутоиммунной реакции к развивающемуся эмбриону.

Влияние на эндокринную систему и нейрогуморальную реакцию

Исследования российских ученых, начавшиеся в 60-е годы XX в. показали, что при действии электромагнитного поля происходит стимуляция гипофиза, сопровождающаяся увеличением содержания адреналина в крови и активизацией процессов свертывания крови. Также замечены изменения в коре надпочечников и структуре гипоталамуса (отдела мозга, регулирующего физиологические и инстинктивные реакции).

Влияние на половую функцию

Нарушения половой функции обычно связаны с изменением ее регуляции со стороны нервной и нейроэндокринной систем, а также с резким снижением активности половых клеток. Установлено, что половая система женщин более чувствительна к электромагнитному воздействию, нежели мужская. Кроме того, чувствительность к этому воздействию эмбриона в период внутриутробного развития во много раз выше, чем материнского организма. Считается, что электромагнитные поля могут вызывать патологии развития эмбриона, воздействуя в различные стадии беременности. Результаты проведенных эпидемиологических исследований позволяют сделать вывод, что наличие контакта женщин с электромагнитным излучением может привести к преждевременным родам и снизить скорость нормального развития плода. При этом периодами максимальной чувствительности являются ранние стадии развития зародыша, соответствующие периодам имплантации (закрепления зародыша на плацентарной ткани) и раннего органогенеза [4, 5].

Другие медико-биологические эффекты

Наиболее ранними клиническими проявлениями последствий воздействия электромагнитного излучения (ЭМИ) на человека являются функциональные нарушения со стороны нервной системы. Лица, длительное время находившиеся в зоне ЭМИ, предъявляют жалобы на слабость, раздражительность, быструю утомляемость, ослабление памяти, нарушение сна. Нередко к этим симптомам присоединяются расстройства вегетативных функций. Через 1-3 года у некоторых появляется чувство внутренней напряженности, суетливость. Нарушения со стороны сердечно-сосудистой системы проявляются, как правило, наклонностью к гипотонии, болями в области сердца и др. Было предложено выделить самостоятельное заболевание - радиоволновая болезнь. Это заболевание, по мнению авторов, может иметь три синдрома по мере усиления тяжести заболевания:

астенический синдром;

астено-вегетативный синдром;

гипоталамический синдром [21].

Основные симптомы этого заболевания: неприятные ощущения тупой, стойкой головной боли, нарушение сна, повышенная раздражительность, нервозность, резкость в обращении с окружающими. Эти симптомы наблюдаются у лиц, длительно работающих с источниками СВЧ- излучений [12, 18].

Учитывая важную роль коры больших полушарий и гипоталамуса в осуществлении психических функций человека, можно ожидать, что длительное повторное воздействие предельно допустимых ЭМИ (особенно в дециметровом диапазоне волн) может повести к психическим расстройствам [5].

2. Положительная роль МП.

В XX столетии заговорили о возможном вредном действии искусственных МП, а вот о благоприятном их влиянии было известно уже древним народам [11].

Примеров благотворного влияния магнитных полей на организм множество. Например, в Хунзакутском районе Китая уже не одно тысячелетие люди живут по 120 лет, отличаются крепким здоровьем и производят здоровое потомство. Этим фактом заинтересовались ученые из Российской Академии медицинских наук, которые выяснили, что все дело в воде, которую пьют местные жители. Оказалось, что она проходит через омагниченные пласты Земли, становясь "магнитной", то есть биологически активной и приобретает ряд удивительных свойств. Магнитные свойства некоторых веществ - отнюдь не открытие. Первые сведения о влиянии искусственных магнитных полей на организм человека относятся к V веку до н.э. Об использовании постоянных магнитов в лечебных целях встречаются упоминания в трудах Аристотеля (III в до н.э.), Плиния Старшего, Гиппократа, ученых древнего Китая. Еще Диоскорид (I в. н.э.) рекомендовал применять магнит от дурного расположения духа. Уже в 1000 году великий врач древности Абу Али Ибн Сина (Авиценна) пользовался магнитотерапией в своей лечебной практике.

Но первое документальное описание свойств магнитного поля принадлежит английскому врачу и естествоиспытателю У. Гильберту, который сформулировал важнейшие свойства магнита. С этой книги и началось научное изучение магнитного поля. Появилось понятие магнитной силы, а затем и понятие магнитного поля. В XVII веке способ прикладывания к "болезненному месту" магнитного камня (магнитного железняка) стал распространенным и даже упоминался в книгах-лечебниках Востока, Индии, России. Он широко применяется и в наши дни. Во Франции в XVIII веке магнитами успешно лечили неврологические заболевания. В России в XIX веке их широко использовал великий русский врач С. П. Боткин. Еще в 1881 году отечественный ученый П. С. Григорьев упоминает о магнитотерапии, как об эффективном методе. В XIX веке была впервые создана теория электромагнитного поля и дано понятие магнитного поля Земли (геомагнетизм). В XX веке инициативу перехватили японские ученые, которые обогатили опыт магнитотерапии созданием новых разновидностей магнитных браслетов в начале 60-х годов. Но и Россия не отставала. А в 40-х годах XX века этот метод стал применяться в дерматологии. В 70-х годах у нас появились магнитные пояса для лечения радикулита, магнитные воронки для омагничивания воды.

Употреблять "омагниченную" жидкость следует подобно лечебной минеральной воде, не злоупотребляя количеством выпиваемой в течение суток жидкости и длительностью курсов лечения.

Употребление "омагниченной" (структурированной) жидкости способствует:

снижению количества холестерина в крови;

нормализации артериального давления;

улучшению обмена веществ;

выведению песка и мелких камней из почек;

улучшению сна.

Регулярное полоскание "омагниченной" водой полости рта помогает:

удалить зубные камни;

вылечить пародонтоз;

очистить зубную эмаль от мягкого налета;

устранить кровоточивость десен.

"Омагниченная" вода улучшает обменные процессы в любом живом организме. Ее можно использовать и для ускорения прорастания семян, ускорения роста рассады, повышения урожайности овощных культур [15]. Лечебное действие магнитных полей определяется их влиянием на биологические процессы, протекающие в живых организмах животного и растительного происхождения. Естественные и искусственные магнитные поля оказывают биологическое действие опосредованно, изменяя фотооптические параметры жидкокристаллических структур и связанную с ними интенсивность биохемилюминесценции в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях электромагнитного спектра. Управляющее действие магнитного поля на внутриклеточные метаболические процессы и дистантные межклеточные взаимодействия протекает как процесс отражения и носит информационный характер [16].

Известно, что ткани организма диамагнитны, т.е. под влиянием магнитного поля не намагничиваются, однако многим составным элементам тканей (например, воде, форменным элементам крови) могут в магнитном поле сообщаться магнитные свойства. Физическая сущность действия магнитного поля на организм человека заключается в том, что оно оказывает влияние на движущиеся в теле электрически заряженные частицы, воздействуя таким образом на физико-химические и биохимические процессы. Основой биологического действия магнитного поля считают наведение электродвижущей силы в токе крови и лимфы. По закону магнитной индукции в этих средах, как в хороших движущихся проводниках, возникают слабые токи, изменяющие течение обменных процессов. Предполагают, кроме того, что магнитные поля влияют на жидкостно-кристаллические структуры воды, белков, полипептидов и других соединений. Квант энергии магнитных полей воздействует на электрические и магнитные взаимосвязи клеточных и внутриклеточных структур, изменяя метаболические процессы в клетке и проницаемость клеточных мембран. Изучение влияния магнитных полей на различные органы и системы организма человека позволило установить некоторые различия в действии постоянного и переменного магнитного поля. Так, например, под воздействием постоянного магнитного поля понижается возбудимость центральной нервной системы, ускоряется прохождение нервных импульсов. Переменное магнитное поле усиливает тормозные процессы в центральной нервной системе [17]. Практическое применение магнитотерапиии привело к появлению термина «биотропные параметры», под которыми понимают физические характеристики магнитного поля, определяющие его биологическое действие напряженность, градиент, вектор, частота, форма импульса и длительность экспозиции [14].

Основная характеристика любых магнитных устройств - интенсивность электромагнитного поля - индукция. Магнитное поле с малой индукцией вызывает реакцию тренировки, поле со средней индукцией - реакцию активации, с высокой - реакцию стресса. При больших магнитных индукциях живым организмам может быть нанесен ущерб.

Гигиенисты склонны считать оптимальной для человека магнитную индукцию в пределах 0,002-0,05 Тл (в постоянном магнитном поле, при условии длительного воздействия). При кратковременных контактах эти пределы возрастают, но не должны превышать 70 мТл (10-3 Тл) и до 50 мТл в переменном, а в импульсном магнитном поле - до 3,0 Тл. Для переменного поля важна еще одна характеристика - частота. В лечебной практике используются принципиально разные переменные магнитные поля.

Высокочастотное (индуктотермия) и низкочастотное (магнитотерапия). Индуктотермия применяется главным образом для лечения, требует сложной аппаратуры, проводится короткими курсами и имеет ряд серьезных противопоказаний. Дело в том, что электромагнитное поле высокой частоты в значительной мере поглощается тканями пациента, вызывая повышение температуры.

А низкочастотная магнитотерапия физиологична, именно в этом диапазоне (от 0,1 до 100 Гц) человеком продуцируются все электромагнитные колебания. Она используется как для лечения, так и для профилактики. И может проводиться самими пациентами. При низкочастотной магнитотерапии практически отсутствуют тепловые эффекты внутренних тканей, отмечается хорошая переносимость у больных; у лиц пожилого возраста, у сердечников и аллергиков. Это позволяет применять магнитотерапию во многих случаях, когда воздействие другими физиотерапевтическими методами (УВЧ-, СВЧ-терапия, ультразвуковая терапия) не разрешено.

Воздействие на организм человека магнитных полей может быть общим, местным (локальным) - на пораженный участок ткани, сустав; рефлекторным - на зоны и биологически активные точки акупунктуры, связанные со всем организмом; опосредованным - через поступление в организм омагниченной воды, обладающей ценнейшими свойствами [15].

Методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР-томографиии) получают изображения внутренних органов человека. Немалую роль играет магнитный транспорт лекарств и бесконтактное определение биогенного железа в печени человека [11].

Терапевтическое действие магнитных полей изучено еще недостаточно, но на основании имеющихся данных можно сделать вывод, что они оказывают противовоспалительное, противоотечное, седативное, болеутоляющее действие. Под воздействием магнитных полей улучшается микроциркуляция, стимулируются регенеративные и репаративные процессы в тканях. Показаниями для назначения магнитотерапии являются: заболевания сердечнососудистой системы (ишемическая болезнь сердца, гипертоническая болезнь 1 стадии); заболевания периферических сосудов (облитерирующий эндартериит, атеросклероз сосудов нижних конечностей, хроническая венозная недостаточность с наличием трофических язв, тромбофлебит и др.); заболевания органов пищеварения (язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки) и др [17].

Магнитотерапия лишь один из многочисленных методов физиотерапевтического лечения, который можно применять как самостоятельно, так и в сочетании с иными видами лечения. Магнитотерапия должна использоваться только в тех случаях, когда в результате правильно поставленного диагноза точно определена причина заболевания. Может оказаться, что в этом конкретном случае лучше лечиться медикаментами. Впрочем, магнитное поле может стать хорошим помощником, его воздействие позволяет снизить потребление лекарств, что сведет к минимуму побочные эффекты от их применения. Разумеется, возможности магнитотерапии не безграничны. Она помогает при острых и хронических заболеваниях. Но если болезнь уходит корнями на генетический уровень, то излечение с помощью только магнитотерапии невозможно. Хотя возможно облегчить течение болезни [15].

4. Основы системы санитарно-гигиенического нормирования электромагнитных полей в России

Установлено, что восприимчивость различных индивидуумов к воздействию пиковых и дозовых значений электромагнитного спектра излучений может отличаться на порядок. Поэтому, в идеальном случае, чтобы обеспечить нормальное качество жизни, каждый человек должен подвергаться периодическому тестированию на действие ЭМП и иметь соответствующий регистратор уровня (дозы) для контроля индивидуальной восприимчивости излучений от технических средств на производстве, в быту и на транспорте [2].

Национальные системы стандартов являются основой для реализации принципов электромагнитной безопасности. Как правило, системы стандартов включают в себя нормативы, ограничивающие уровни электрических полей (ЭП), магнитных полей (МП) и электромагнитных полей (ЭМП) различных частотных диапазонов путем введения предельно допустимых уровней воздействия (ПДУ) для различных условий облучения и различных контингентов.

В России система стандартов по электромагнитной безопасности складывается из Государственных стандартов (ГОСТ) и Санитарных правил и норм (СанПиН). Это взаимосвязанные документы, являющиеся обязательными для исполнения на всей территории России.

Государственные стандарты по нормированию допустимых уровней воздействия электромагнитных полей входят в группу Системы стандартов безопасности труда - комплекс стандартов, содержащих требования, нормы и правила, направленных на обеспечение безопасности, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

Государственные стандарты России в области электромагнитной безопасности приведены в табл. 12.

Таблица 12 Государственные стандарты РФ в области электромагнитной безопасности

Обозначение	Наименование
ГОСТ 12.1.002-84	Система стандартов безопасности труда. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряжённости и требования к проведению контроля.
ГОСТ 12.1.006-84	Система стандартов безопасности труда. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля.
ГОСТ 12.1.045-84	Система стандартов безопасности труда. Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля.
ГОСТ Р51724-2001	Экранированные объекты, помещения, технические средства. Поле гипогеомагнитное. Методы измерений и оценки соответствия уровней полей техническим требованиям и гигиеническим нормативам.

Санитарные правила и нормы регламентируют гигиенические требования более подробно и в более конкретных ситуациях облучения, а также к отдельным видам продукции. По своей структуре включают те же основные пункты, что и Государственные стандарты, однако излагают их более подробно. Как правило, санитарные нормы сопровождаются Методическими указаниями по проведению контроля электромагнитной обстановки и проведению защитных мероприятий.

В зависимости от отношения подвергающегося воздействию ЭМП человека к источнику излучения в условиях производства в стандартах России различаются два вида воздействия: профессиональное и непрофессиональное. Для условий профессионального воздействия характерно многообразие режимов генерации и вариантов воздействия. В частности для облучения в ближней зоне обычно характерно сочетание общего и местного облучения. Для непрофессионального облучения типичным является общее облучение. ПДУ для профессионального и непрофессионального воздействия различны.

В качестве ПДУ ЭМП принимаются такие значения, которые при ежедневном облучении в свойственном для данного источника излучения режимах не вызывает у населения без ограничения пола и возраста заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования в период облучения или в отдаленные сроки после его прекращения.

Основной критерий определения уровня воздействия ЭМП как предельно допустимого - воздействие не должно вызывать у человека даже временного нарушения гомеостаза (включая репродуктивную функцию), а также напряжения защитных и адаптационно-компенсаторных механизмов ни в ближайшем, ни в отдаленном периоде времени. Это означает, что в качестве ПДУ принимается дробная величина от минимального уровня электромагнитного поля, способного вызвать какую либо реакцию.

Предельно допустимые уровни (ПДУ) воздействия на человека электромагнитных полей.

Уровни, определенные нормативным документом для времени воздействия	СЭ	ЭМП НЧ	ЭМП ВЧ	ЭМП СВЧ
	0-3 Гц	50 Гц	0-60 кГц	30-300 кГц	0,3-3 МГц	3-30 МГц	30-300 МГц	0,3-30 ГГц	30-300 ГГц
1. ГОСТ 12.1.045--84 1 ч 8ч	60 кВ/м 20 кВ/м
2. ГОСТ 12.1.002--84 8ч		5кВ/м
3. Санитарные нормы и правила защиты населения от воздействия ЭП, создаваемого воздушными ЛЭП 50 Гц № 2971-84 3.1. Внутри жилых зданий 3.2. На территории жилой застройки 3.3. Вне зоны жилой застройки		0,5 кВ/м 1 кВ/м 5 кВ/м
4. ГОСТ 12.1.006-84 8ч				50В/м 5А/м		0 В/м 0,ЗА/м	0В/м	25 кВт/см2	25 мкВт/см2
5. Санитарные нормы и правила защиты населения от воздействия ЭМП, создаваемых радиотехническими объектами № 2963-84 (круглосуточно)				25В/м	5В/м	ЮВ/м	З В/м	10 мкВт/см2

При определении конкретного значения уровня ПДУ разработчики руководствуются либо результатами специально выполненных работ (например, печи СВЧ и индукционные печи), либо результатами общих медико-биологических исследований (системы сотовой связи, радиотехнические объекты, ПК).

В случае отсутствия на конкретный вид продукции отдельного норматива, санитарно-гигиенические требования к этой продукции предъявляются на основе ПДУ, установленного в общих стандартах.

Практическая часть

Состав экспериментальной установки: генератор переменного тока, генератор постоянного тока, амперметр, куб катушек Гельмгольца, соединительные провода.

I. Конструкция куба катушек Гельмгольца

Установка, названная катушками Гельмгольца, предназначена для получения однородного (постоянного, переменного, комбинированного) магнитного поля. Установка позволяет получать слабые магнитные поля с достаточно высокой степенью однородности в большом диапазоне частот.

Для создания постоянного магнитного поля используется классический подход - катушки (кольца) Гельмгольца.

На практике катушки представляют собой три пары взаимно параллельных катушек, главная ось которых направлена по осям х, у, z. Каркасы катушек изготовлены из немагнитного материала - алюминия Д6 ГОСТ 4784-65, толщиной листа - 1,5 мм. Каркасы изготовлены из отдельных балок шириной 100 мм и высотой ребра 15 мм. Балки соединены методом аргонной сварки. Спаянный каркас представляет собой квадратную катушку размером 390*390 мм и шириной 390 мм. Внутренние углы каркаса приблизительно равны 90°. Вес одного каркаса в сборе составляет 0.5 кг.

В качестве обмотки на каркас используется провод диаметром 0.5 мм, марка провода ПЭТВ ТУ 16-705.110-79. Выбор диаметра обмотки обусловлен предварительным моделированием параметров катушки Гельмгольца с помощью программы Microsoft Excel, а также, созданием магнитного поля, компенсирующего магнитное поле Земли. Способ намотки однослойный, количество намотанных витков, размещенные на всю ширину рамки, n=100. Вес одной рамки с обмоткой составил 1.5 кг. Внутренняя поверхность каркаса покрывается лаком ПФ-58 (ГОСТ 9825-61) по третьему классу. Для оперативной коммутации катушек в полевых условиях используются клеммы с винтовым соединением проводов, закрепленные на каркасе.

Система катушек в сборе представляет из себя куб объемом V=(390*390*390) мм = 59319000 мм3. Полученный объем необходим для получения однородного магнитного поля и проведения дальнейших исследований.

Рассмотрим формулу, на основе на которой можно конструировать круглые и квадратные катушки, у которых линейные размеры сечения обмотки доходят до 0,1 линейных размеров самой катушки:

1,428Д-0,807*з2/а+1,596*о2/а=0,

где з -полуширина обмотки,

о - полутолщина обмотки,

Д = L - 2а*0,5445, где L - расстояние между обмотками.

Катушка Гельмгольца, навитая на квадратный каркас имеет преимущества перед катушкой, навитой на круглый каркас, так как обладает весьма высокой однородностью. Кроме того, они проще в изготовлении, но выдержать высокую точность при создании квадратной обмотки труднее, чем круглой.

II. Расчет параметров магнитного поля.

Составляющие напряженности магнитного поля вдоль оси квадратной катушки подсчитывается по формулам:

Нх=(0,64806*щ*I/а)*{1-0,5388*?/a-1,43*?/a3*(2x2-y2)-1/a4[0,81x4-2,42x2y2+0,4-0,2sin22*и)y4]+…};

Hy=1,296*щ*I*x*y/a3*{-1,43+0.8/a2*[x2-(1-2sin22*и)*y2]+…},

где и, x, y - координаты точки, в которой вычисляются составляющие Hx и Hy.

?=2d-0,5445*2a - параметр неточности изготовления катушки (малая величина).

щ - число витков в одной секции.

Соответственно напряженность поля в центре квадратной катушки Гельгольца определяется равенством:

Нц=(0,64806*щ*I/a)*(1-0,5388?/a).

В нашем случае d/a значительно откланяется от 0,5445 (d/a=1), напряженность поля в центре катушек Гельмгольца, используемых в опыте, рассчитывается по формуле:

Нц=4а2*щ*I/р*(a2+d2)*(2a2+d2)1/2.

Зная экспериментальные данные щ=100 и a = d = 390мм = 0,39 м., мы можем вычислить составляющие напряженности переменного и постоянного магнитных полей соответственно:

Hm=4a2*щ*Im/р*(a2+d2)(2a2+d2)1/2=4a2*щ*I*21/2/р*(a2+d2)(2a2+d2)1/2, т.к. I= Im/21/2

Нц==4a2*щ*I=/р*(a2+d2)(2a2+d2)1/2

В эксперименте взята сила тока генератора переменного напряжения, соответствующая максимальному значению выходного напряжения на генераторе I=0,2 A. При заданном Im= 0,2*21/2 А найдем Hm:

Hm=4*0,392*100*Im/[3,14*(0,392+0,392)*(2*0,392+0,392)]=72,73*Im=72,73*0.282= 20,4 А/м.

Отсюда Нц== Hm(Im)/ 1,85=20,4/1,85=10,91 А/м.

Т.к. В = µ*Н,

µ = 4р*10-7 Тл*м/А;

В~ = 4р*10-7*20,4 = 25,6 мкТл;

В= = 4р*10-7*10,91 = 13,7 мкТл.

Проведение эксперимента

В качестве объекта контроля были выбраны семена гороха одного сорта в количестве 30 штук. Предварительно семена проращивали в течение нескольких суток. Горошины на расстоянии полутора сантиметров друг от друга заворачивали во влажную вату и помещали в лотки, которые регулярно сбрызгивались водой. Полученные ростки были посажены в три специальные емкости с землей по 10 штук. В каждую емкость добавляли по 10 мл воды. Затем одну емкость помещали в ослабленное магнитное поле 24 А/м (рис.2), другую - в усиленное магнитное поле 96 А/м (рис.1), а третья была вне поля и являлась контрольной.

Условия:

Режим подключения поля с 10:00 по18:00 ежедневно;

Температура 27°С;

Влажность 65%;

Освещенность в дневное время суток составляет 200 Лк.

Полив производился 1 раз в 2 дня.(рис.3).

Результаты экспериментов.

В начале эксперимента существенного отставания во всхожести семян как помещённых в ослабленное э.м.п. так и контрольных образцов замечено не было. магнитный поле нормирование бобовые

Но потом ростки, помещённые в э.м.п. стали отставать в росте.(рис.5). К концу опыта стало очевидно, что исследуемые ростки отстали в развитии от ростков находящихся вне поля. Таким образом, ослабленное э.м.п. оказывает негативное влияние на рост и развитие исследуемых семян.

В усиленном магнитном поле наоборот был замечен активный рост исследуемых образцов.(рис.4). Поэтому можно сделать вывод, что с ростом магнитного поля ускоряется онтогенез гороха.

Заключение

1. Жизнь современного человека и его дальнейшее развитие все в большей степени связаны с использованием различных средств энергетического и информационного обеспечения. Стремительными темпами развиваются системы радиолокации, радиосвязи, телекоммуникации. С каждым годом во всех странах мира происходит беспрецедентный рост производства электроэнергии, а уровень ее среднедушевого потребления только за последние 50 лет возрос в 10 раз.

Результатом столь бурного развития явилось формирование искусственного электромагнитного фона, значительно отличающегося по своим свойствам от естественного и представляющего, таким образом, относительно чужеродную информацию для биологических организмов. Это явление даже получило название «электромагнитный смог». Все более актуальным с учетом последних данных о неблагоприятном воздействии ЭМП на здоровье населения становится понятие об «электромагнитной экологии», впервые введенное в научную литературу еще в начале 70-х гг.

ЭМП являются самыми распространенными раздражителями, влияющими на живые организмы. С ними человек сталкивается на производстве, в населенных пунктах, учреждениях и даже дома. Источники ЭМП многочисленны, интенсивность их постоянно повышается, а воздействие на здоровье многосторонне. Воздействуя на человека, ЭМП могут усугублять сердечно-сосудистые, неврологические и психические заболевания. У человека нет специального органа чувств, воспринимающего ЭМП, что делает этот фактор особенно опасным.

Имеющиеся отечественные и зарубежные материалы о влиянии электрических зарядов, естественных и искусственных электрических, магнитных и ЭМП на биологические системы свидетельствует о чрезвычайной актуальности, научной и практической значимости исследований в этой области. Количество публикуемых работ и проводимых научных конференций по проблеме биологического действия ЭМП и механизмам их влияния на организм непрерывно увеличивается. Вопросы ограничения неблагоприятного влияния ЭМП являются предметом обсуждения многих ученых мира.

Все это должно побуждать к дальнейшему расширению исследований в этой области. Только точное знание механизма действия большинства факторов химической и физической природы позволяет во многих случаях выработать эффективные методы защиты и свести к минимуму неблагоприятное воздействие ЭМП на организм человека.

2. Негативным оказалось влияние ослабленного электромагнитного поля. Под его действием может значительно замедлиться рост растений. Так горох, растущий в зоне с ослабленным геомагнитным полем даст меньше урожая. А под действием усиленного электромагнитного поля увеличивается интенсивность роста растений. В зоне с усиленным геомагнитным полем урожайность гороха увеличится.

Используемая литература

1. Манойлов В.Е. Электричество и человек. - Ленинград: Энергоиздат,1982.-152 с, ил.

2. Буторина М.В. Инженерная экология и экологический менеджмент. - М.: Логос, 2004. - 520с.: ил.

3. Осипова А.Ю., Рябов Ю.Г. Медицинские проблемы обеспечения электромагнитной безопасности рабочих мест. Стандарты и качество.1995. №8. - с.49-52.

4. Любимов В.В. Биотропность естественных и искусственно созданных электромагнитных полей. (Аналитический обзор). Препринт №7 (1103). М: ИЗМИРАН, 1997. - 85 с.

5. Хата З.И. Здоровье человека в современной экологической обстановке. - М.: ФАИР-ПРЕСС, 2001. - 208с.

6. Алексеенко В.А. Биосфера и жизнедеятельность. - М.: Логос, 2002. - 236с.

7. Дубров А.П. Экология жилища и здоровье человека. - Уфа: Слово, 1995. - 96с.

8. Гичев Ю.П., Гичев Ю.Ю. Влияние электромагнитных полей на здоровье человека. - Новосибирск, 1999. -91 с. - (Сер. Экология. Вып. 52).

9. Холодов Ю.А. Мозг в электромагнитных полях. - М.: Наука, 1982. -119с.

10. Любимов В. В. Искусственные и естественные электромагнитные поля в окружающей человека среде и приборы для их обнаружения и фиксации. Препринт №11(1127). Троицк: ИЗМИРАН, 1999. - 28 с.

11. М.Г. Барышев, Н.Н. Куликова, И.В. Сидоров. Электромагнитные поля и окружающая среда//Экология и промышленность России, май 2002г.

12. Blakemore R. Magnetotactile bacteria// Science. - 1979. - №9. -p.21

13. 3инков Н.И., Шилохвостова Т.А. Предварительные результаты исследования в области биомагнетизма пчел. Сборник статей./Отв. редактор профессор Ломаев Г.В. /Удмуртский государственный научно-исследовательский институт сельского хозяйства. РАСХН. Ижевск, 2000. - 160 с.

14. http://viofor.times.lv

15. Домашняя аптека. - №16, 2001 г.

16. www.medafarm.ru

17. http://linnafauna.narod.ru

18. Исмаилов Э. Ш. Биофизическое действие СВЧ-излучений. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 144 с.

19. Лазаревич В. Г. Влияние электромагнитных полей на обмен веществ в организме. Львов: «Вища школа», 1978. - 113 с.

20. Холодов Ю.А. Магнетизм в биологии. - М.: Наука, 1970. - 119с.

21. http://biophvs.msu.ru

22. Болсун А.И., Галякевич Б.К. Физика в экзаменационных ответах и вопросах. - М.: Рольф, 1997. - 320с, ил.

23. http://www.pole.com.ru/index.htm (Электромагнитные поля и здоровье)

24. Жданов Л.С., Жданов Г.Л. Физика. - М.: Наука, 1987. - 512с, ил.

25. Кобевник В. Ф. Охрана труда. Киев: Выща шк. 1990.

26. Жадин М.Н. Действие магнитных полей на движение иона в макромолекуле: теоретический анализ // Биофизика, 1996, 41, с.832-850.

27. Леднев В.В. Биофизика, 1996, 41(1), с.224-236.

28. Рождественская З.Е. Влияние слабых комбинированных магнитных полей на регенерацию планарий Dugesia Tigrina: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук: Пущино,2003.

29. Белова Н.А., Леднев В.В Зависимость гравитропической реакции в сегментах стеблей льна от частоты и амплитуды переменной компоненты слабого комбинированного магнитного поля.

30. Григорьев О.А, Григорьев Ю.Г. и др. Магнитное поле промышленной частоты: оценка опасности, опыт контроля и защиты//Экология и промышленность России, июнь 2002г.

Приложения

Размещено на Allbest.ru