Низкочастотные электромагнитные волны. Влияние низкочастотных электромагнитных волн на живые организмы: механизмы и последствия

Какие биологические эффекты вызывают низкочастотные электромагнитные поля. Как они воздействуют на клетки и ткани. Каковы последствия для здоровья человека при длительном воздействии низкочастотных ЭМП. Какие существуют меры защиты от негативного влияния низкочастотных электромагнитных излучений.

Источники низкочастотных электромагнитных полей в окружающей среде

Низкочастотные электромагнитные поля (ЭМП) широко распространены в современной техногенной среде. Основными источниками таких полей являются:

• Линии электропередач высокого и сверхвысокого напряжения (50-60 Гц)
• Электрические подстанции и распределительные устройства
• Бытовая электротехника (холодильники, стиральные машины, электроплиты и др.)
• Электронные устройства (компьютеры, телевизоры, мобильные телефоны)
• Промышленное электрооборудование
• Электротранспорт (трамваи, троллейбусы, электропоезда)

Таким образом, в городской среде человек постоянно находится под воздействием низкочастотных ЭМП различной интенсивности. Это вызывает обоснованные опасения о возможном негативном влиянии на здоровье при длительном облучении.

Механизмы биологического действия низкочастотных электромагнитных полей

Каковы основные механизмы воздействия низкочастотных ЭМП на биологические объекты? Выделяют следующие эффекты:

Индукция токов в тканях

Переменное магнитное поле индуцирует в проводящих тканях организма вихревые токи. При достаточной интенсивности поля эти токи могут вызывать:

• Нагрев тканей
• Стимуляцию возбудимых структур (нервов, мышц)
• Нарушение клеточных функций

Поляризация клеточных мембран

Электрическое поле вызывает смещение ионов в мембранах клеток, что может приводить к:

• Изменению проницаемости мембран
• Нарушению работы ионных каналов
• Сдвигам внутриклеточного метаболизма

Влияние на свободнорадикальные процессы

ЭМП могут ускорять образование свободных радикалов в тканях, что вызывает окислительный стресс и повреждение клеточных структур.

Воздействие на биологические ритмы

Низкочастотные поля способны нарушать циркадные ритмы организма, влияя на выработку мелатонина и другие процессы.

Биологические эффекты на клеточном и тканевом уровне

Какие конкретные изменения наблюдаются в клетках и тканях при воздействии низкочастотных ЭМП? Исследования выявили следующие эффекты:

Изменения клеточных мембран

• Повышение проницаемости мембран (электропорация)
• Изменение активности мембранных ферментов
• Нарушение мембранного транспорта ионов

Влияние на генетический аппарат

• Повреждения ДНК (одно- и двунитевые разрывы)
• Хромосомные аберрации
• Изменение экспрессии генов

Воздействие на внутриклеточные процессы

• Нарушение синтеза белков
• Изменение активности ферментов
• Усиление перекисного окисления липидов

Эффекты на тканевом уровне

• Усиление пролиферации клеток
• Нарушение межклеточных взаимодействий
• Изменение микроциркуляции крови

Влияние низкочастотных ЭМП на организм человека

Как проявляется воздействие низкочастотных электромагнитных полей на уровне целостного организма? Выделяют следующие основные эффекты:

Нарушения функций нервной системы

• Повышенная утомляемость
• Нарушения сна
• Ухудшение памяти и концентрации внимания
• Головные боли
• Депрессивные состояния

Изменения в работе сердечно-сосудистой системы

• Нарушения сердечного ритма
• Изменения артериального давления
• Ухудшение микроциркуляции

Влияние на иммунную систему

• Снижение иммунитета
• Повышение чувствительности к инфекциям
• Аллергические реакции

Эндокринные нарушения

• Изменение уровня гормонов (мелатонина, кортизола и др.)
• Нарушения репродуктивной функции

Отдаленные последствия для здоровья при длительном воздействии

Какие долгосрочные эффекты может вызывать хроническое облучение низкочастотными ЭМП? Исследования указывают на повышенный риск следующих заболеваний:

• Онкологические заболевания (лейкозы, опухоли мозга)
• Нейродегенеративные заболевания (болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона)
• Сердечно-сосудистые заболевания
• Нарушения репродуктивной функции и врожденные пороки развития

Однако следует отметить, что данные о долгосрочных последствиях противоречивы и требуют дальнейших исследований.

Нормирование и защита от низкочастотных электромагнитных полей

Для минимизации негативного влияния низкочастотных ЭМП на здоровье человека применяются следующие меры:

Нормирование уровней электромагнитных полей

• Установление предельно допустимых уровней для жилых и производственных помещений
• Ограничение времени пребывания в зонах с повышенными уровнями ЭМП

Технические средства защиты

• Экранирование источников излучения
• Заземление оборудования
• Использование защитных материалов в строительстве

Организационные меры

• Рациональное размещение источников ЭМП
• Ограничение доступа в зоны с высокими уровнями полей
• Проведение производственного контроля

Индивидуальные средства защиты

• Специальная защитная одежда
• Очки с металлизированными стеклами

Заключение

Низкочастотные электромагнитные поля оказывают комплексное воздействие на живые организмы, вызывая изменения на клеточном, тканевом и организменном уровнях. Несмотря на неоднозначность данных о долгосрочных последствиях, очевидна необходимость разумного ограничения облучения населения низкочастотными ЭМП. Соблюдение гигиенических нормативов и применение защитных мер позволит минимизировать возможные негативные эффекты для здоровья человека.

Низкочастотные радиоизлучения | ИКФИА СО РАН

Составной частью процессов в околоземном космическом пространстве является возбуждение электромагнитных излучений в результате их взаимодействия с частицами плазмы. Хотя энергия волн значительно ниже энергии среды, однако их роль в динамике ионосферно-магнитосферных процессов трудно переоценить. Эффективное взаимодействие волн с частицами, имеющее, как правило, резонансный характер,приводит к изменению у частиц моментов движения и энергетических характеристик. Во многих случаях волны служат агентом передачи импульса и энергии между различными сортами частиц магнитосферной плазмы.     Масштабы и характер взаимодействия волн с плазмой зависят от типа волн и их частоты. Лаборатория РИМ проводит исследования низкочастотных излучений, занимающих промежуточное положение между магнитогидродинамическими волнами и высокочастотными плазменными колебаниями.     Большое разнообразие низкочастотных волн породило и различные их классификации [1-4]. Излучения различают по типу (электромагнитные и плазменные), по форме динамического спектра, по характеру звучания в звуковоспроизводящих устройствах, по месту регистрации (структуры магнитосферы и широты — на поверхности Земли) и т. п.  По частоте естественное низкочастотное радиоизлучение принято делить на несколько поддиапазонов. В соответствии с рекомендациями международного радиофизического комитета (МККР) введено три поддиапазона : ULF, ELF, VLF. Но в российской транскрипции в исследованиях, связанных с возбуждением низкочастотных излучений в геофизических процессах в ионосфере и магнитосфере, под КНЧ-излучениями (ULF) обычно понимают излучения в диапазоне 0,3 — 3,0 кГц. Это деление в представлено в Табл.:

Диапазон частот	Российское название	Международное название
до 0,3 кГц	СНЧ	ULF
0,3 — 3,0 кГц	КНЧ	ELF
3,0 — 30,0 кГц	ОНЧ	VLF

В ИКФИА основные наблюдения проводятся в поддиапазонах КНЧ и ОНЧ. Следует также отметить, что термин «ОНЧ-излучения» часто используется как обобщающий для всего диапазона 0,3 — 30,0 кГц.

Источники ОНЧ-излучений.

Низкочастотные радиоизлучения наиболее широко представлены в магнитосферно-ионосферных процессах. Однако их источники имеют более широкое распространение — излучения регистрируются практически во всех средах. Хорошо известен еще со времен первых опытов по передаче электромагнитных сигналов на расстояние основной приземный источник ОНЧ-радиошумов — электромагнитное излучение грозовых разрядов [5-7]. Высокая частота следования разрядов (до 100 разрядов в секунду по всему земному шару) и относительно слабое затухание их электромагнитного излучения атмосфериков, при распространении приводят к существованию непрерывного ОНЧ-фона импульсного и шумового характера. Отдельный грозовой разряд сопровождается излучением в широком диапазоне частот, но основная энергия сосредоточена а ОНЧ-диапазоне с максимумом на 7-12 кГц. Радиоизлучения грозовых разрядов являются основной помехой радиотехническим системам навигации и служб точного времени и частоты в СДВ диапазоне. Это импульсное излучение легко проникает в магнитосферу Земли и, испытав дисперсию при распространении вдоль силовых линий магнитного поля, превращается в так называемый свистящий атмосферик или, сокращенно, свист. Такое название соответствует звучанию сигнала при его прослушивании через звуковоспроизводящее устройство. Здесь следует отметить, что так как ОНЧ-диапазон электромагнитного излучения соответствует звуковому, то первые исследования ОНЧ-излучений проводились основываясь по их звучанию. Большинство определений типов ОНЧ-излучений отражает, также как и для свиста, характер их звучания.     Наиболее живописные звуковые портреты имеют ОНЧ-сигналы магнитосферного происхождения. Рождающиеся в результате взаимодействия с энергичными частицами магнитосферной плазмы ОНЧ-излучения могут иметь шумовой или дискретный характер. В первом случае ОНЧ- излучения определяют как «шипения». Более разнообразен второй, дискретный, тип ОНЧ-излучений: растущие, падающие и колеблющие тона, «крюки» и др. Яркое впечатление производят дискретные сигналы растущей частоты, которые могут накладываться друг на друга. На слух такие сигналы напоминают щебетание птиц, за что они получили название «chorus» («хоры»). Динамическая спектрограмма (ось абцисс — время в секундах, ось ординат — частота в Гц) хоров, наблюдавшихся выше по частоте, чем шипения, приведена на рис.1.

Рис.1 Шипения в полосе частот 3-5 кГц и хоры в полосе 5-7 кГц

Другие примеры магнитосферных ОНЧ-излучений представлены на рис.2-5:

Рис.2 Cвистящий атмосферик с эхо, стимулирующий хорыРис.3 Шипения со стимулированным излучением, начинающимся с 3 секРис.4 «Линейчатые» излучения на фоне шипений и стимулированное излучение в интервале от 2 до 3 сРис.5 «Линейчатые» и квазипериодические излучения

Основным источником ОНЧ-излучений в магнитосфере являются процессы их взаимодействия с энергичными частицами на черенковском и циклотронном резонансах. При этом больших амплитуд, соответствующих квазилинейному или даже нелинейному режиму, ОНЧ-излучения достигают благодаря когерентному характеру их возбуждения. По этой причине оказывается возможным использовать термин «альфвеновский мазер» [8]. В то же время существует представление, что часть ОНЧ-шумов, регистрируемых на спутниках в плазмосфере, является не чем иным, как захваченным радиоизлучением грозовых разрядов. Свойства неканализированного распространения атмосфериков в замагниченной магнитосферной плазме (когда волновая нормаль излучения может отклоняться на большие углы относительно силовых линий магнитного поля) таковы, что свисты могут иметь траектории, не выходящие к поверхности земли (будут захвачены в магнитосфере).     В последние годы получен ряд указаний также на возможность подземных источников ОНЧ-излучений, обусловленных сейсмическими процессами [9]. В части случаев готовящихся землетрясений на спутниках и поверхности земли регистрируется усиление интенсивности ОНЧ-шумов и частоты следования импульсных сигналов.     Широкая распространенность ОНЧ-излучений, возможность регистрации большинства их типов на больших расстояниях от источников привлекают к себе внимание с точки зрения использования наблюдений ОНЧ-шумов в целях диагностики окружающей среды.     Исследования ОНЧ-излучений в ИКФИА проводятся по многим направлениям, но в соответствии с тематикой института большее внимание уделяется магнитосферным источникам.

1. Распопов О.М., Клейменова Н.Г. Возмущения электромагнитного поля Земли. Часть 3. ОНЧ излучения. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та. 1977. 144 с. 2. Сажин С.С. Естественные радиоизлучения в магнитосфере Земли. М.: Наука. 1982.157 с. 3. Лихтер Я.И. Волновые явления в магнитосферах Земли и планет// Итоги науки и техники. Геомагнетизм и высокие слои атмосферы. 1984. Т. 7. С. 5-113. 4. Хелливелл Р.А. Волны низкой частоты в магнитосфере. В кн.: Физика магнитосферы. М.: Мир. 1972. С. 345-373. 5. Флуктуации электpомагнитного поля Земли в диапазоне СНЧ. Под ред. М.С. Александpова. М..: Наука. 1972. 195 с. 6. Ремизов Л.Т. Естественные радиопомехи. М.: Наука. 1985. 200 с. 7. Безродных В.Г., Блиох П.В., Шубова Р.С., Ямпольский Ю.М. Флуктуации сверхдлинных радиоволн в волноводе Земля-ионосфера. М.: Наука. 1984. 144с. 8. Беспалов П.А., Трахтенгерц В.Ю. Альфвеновские мазеры. Горький: ИПФ АН СССР. 1986. 190 с. 9. Гохберг М.Б., Моргунов В.А., Похотелов О.А. Сейсмоэлектромагнитные явления. М.: Наука. 1988. 174 с.

 

Шкала электромагнитных волн — Информация для физиков

1. Низкочастотные колебания   Низкочастотные колебания Длина волны(м) 1013  —  105 Частота(Гц) 3· 10 -3  — 3  ·10 3 Энергия(ЭВ) 1 – 1,24 ·10 -10 Источник Реостатный альтернатор, динамомашина, Вибратор Герца, Генераторы в электрических сетях (50 Гц) Машинные генераторы повышенной ( промышленной) частоты ( 200 Гц)  Телефонные сети ( 5000Гц) Звуковые генераторы ( микрофоны, громкоговорители) Приемник  Электрические приборы и двигатели История открытия Лодж ( 1893 г.), Тесла ( 1983 )  Применение Кино, радиовещание( микрофоны, громкоговорители) 2. Радиоволны      Радиоволны Длина волны(м)   10 5  —  10 -3 Частота(Гц) 3 ·103 — 3 ·10 11 Энергия(ЭВ) 1,24 ·10-10  — 1,24 · 10 -2 Источник  Колебательный контур Макроскопические вибраторы Приемник Искры в зазоре приемного вибратора Свечение газоразрядной трубки, когерера История открытия  Феддерсен ( 1862 г.), Герц ( 1887 г.), Попов , Лебедев, Риги  Применение Сверхдлинные— Радионавигация, радиотелеграфная связь,     передача метеосводок         Длинные – Радиотелеграфная и радиотелефонная связь,    радиовещание, радионавигация Средние— Радиотелеграфия и радиотелефонная связь радиовещание, радионавигация  Короткие— радиолюбительская связь УКВ— космическая радио связь ДМВ— телевидение, радиолокация, радиорелейная связь, сотовая телефонная связь СМВ- радиолокация, радиорелейная связь, астронавигация, спутниковое телевидение  ММВ— радиолокация   Инфракрасное излучение Длина волны(м) 2 ·10 -3   — 7,6· 10 -7 Частота(Гц) 3 ·1011  — 3 ·10 14 Энергия(ЭВ) 1,24· 10 -2 – 1,65 Источник Любое нагретое тело: свеча, печь, батарея водяного отопления, электрическая лампа накаливания Человек излучает электромагнитные  волны длиной 9 10 -6 м Приемник Термоэлементы, болометры, фотоэлементы, фоторезисторы, фотопленки История открытия  Рубенс и Никольс ( 1896 г.),  Применение В криминалистике, фотографирование земных объектов в тумане и темноте, бинокль и прицелы для стрельбы в темноте,  прогревание тканей живого организма ( в медицине), сушка древесины и окрашенных кузовов автомобилей, сигнализация при охране помещений, инфракрасный телескоп, 4. Видимое излучение    Видимое излучение Длина волны(м) 6,7· 10-7  — 3,8 ·10 -7 Частота(Гц) 4·  1014  — 8· 1014 Энергия(ЭВ) 1,65 – 3,3 ЭВ Источник  Солнце, лампа накаливания, огонь Приемник Глаз, фотопластинка, фотоэлементы, термоэлементы История открытия Меллони  Применение Зрение Биологическая жизнь 5. Ультрафиолетовое излучение   Ультрафиолетовое излучение Длина волны(м)   3,8 10 -7  —  3 ·10 -9 Частота(Гц) 8 ·1014  —  10 17 Энергия(ЭВ) 3,3 – 247,5 ЭВ Источник   Входят в состав солнечного света Газоразрядные лампы с трубкой из кварца Излучаются всеми  твердыми телами , у которых температура больше 1000 ° С, светящиеся ( кроме ртути) Приемник  Фотоэлементы, Фотоумножители, Люминесцентные вещества История открытия Иоганн Риттер, Лаймен  Применение Промышленная электроника и автоматика,  Люминисценнтные лампы, Текстильное производство Стерилизация воздуха 6. Рентгеновское излучение   Рентгеновское излучение Длина волны(м)    10 -9  —  3 ·10 -12 Частота(Гц) 3 ·1017  — 3 ·10 20 Энергия(ЭВ) 247,5 – 1,24 ·105 ЭВ Источник Электронная рентгеновская трубка ( напряжение на аноде – до 100 кВ. давление в баллоне – 10-3 – 10-5 н/м2, катод – накаливаемая нить . Материал анодов W,Mo, Cu, Bi, Co, Tl и др. Η = 1-3%,  излучение – кванты большой энергии) Солнечная корона Приемник Фотопленка, Свечение некоторых кристаллов История открытия В. Рентген , Милликен  Применение Диагностика и лечение заболеваний ( в медицине), Дефектоскопия ( контроль внутренних структур, сварных швов) 7. Гамма — излучение   Гамма — излучение Длина волны(м)   3,8 ·10 -11  — меньше Частота(Гц) 8· 1014  —   больше Энергия(ЭВ) 9,03 ·103 – 1, 24 ·1016 ЭВ Источник Радиоактивные атомные ядра, ядерные реакции, процессы превращения вещества в излучение Приемник счетчики История открытия    Применение Дефектоскопия; Контроль технологических процессов; Терапия и диагностика в медицине

НИЗКОЧАСТОТНЫЕ РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ В D-СЛОЕ ИОНОСФЕРЫ И ВОЗМОЖНОСТЬ ИХ РЕГИСТРАЦИИ НА ТАШКЕНТСКОЙ ОНЧ СТАНЦИИ

Б.Ж. АХМЕДОВ, С.Р. ТОЖИЕВ, Х.Э. ЭШКУВАТОВ

344 Uzbek J. Phys., 2015, Vol.17(№6)

В верхней левой части рис. 2 показаны данные в форме спектрограммы, в

которой величина сигнала как функция времени разделена по частотным

промежуткам и обозначена цветом. Вертикальные линии обозначают короткие

импульсные всплески излучения от разрядов молний в любой точке земного шара,

составляющие атмосферные помехи. Такие помехи могут эффективно распрост-

раняться вдоль волновода Земля-ионосфера на большие расстояния (10 Мм и более

от источника) и нести информацию о породившем их разряде в ионосфере на

протяжении своего пути. Пример такого всплеска изображен на нижнем левом

графике рис. 2.

Горизонтальные линии представляют собой ОНЧ-сигналы, приходящие от

передатчиков со всего мира и используемые, например, для дальней связи с

подводными лодками. Увеличенный участок в правой верхней части рисунка

изображает один из таких сигналов, полученный из Германии. Программа,

составленная Стенфордским университетом, определяет MSK образец и отделяет

изменения фазы сигнала в реальном времени, так что демодулированная фаза

может быть выделена и отслежена так же, как и амплитуда сигнала. Так как

сигналы ОНЧ-передатчика проводятся с участием нижнего слоя ионосферы

(отражаясь, как правило, на высотах от 70 до 85 км в дневное и ночное время

соответственно), они предельно чувствительны к ионосферным возмущениям и

представляют собой уникальный инструмент для диагностики ионосферы.

Земля, сама являясь проводником, окружена сравнительно непроводящей

атмосферой, имеющей толщину порядка 60−80 км. Выше этого слоя лежит

ионосфера, продолжающаяся в высоту до ~ 1000 км, которая является верхним

слоем атмосферы, выделенным за счет ионизации, вызываемой ультрафиолетовым

и рентгеновским солнечным излучением. На высотах больше 80 км атмосфера так

сильно разрежена, что свободный электрон может существовать достаточно долгое

время до рекомбинации с ионом. Количество таких свободных электронов в

ионосфере является достаточным для того, чтобы повлиять на распространение

радиоволн. Степень ионизации сильно зависит от количества получаемого солнеч-

ного излучения, зависящего, в свою очередь, от времени суток, сезонных эффектов,

цикла солнечных пятен и широты местности. Существуют также дополнительные

механизмы, возмущающие ионосферу и усиливающие ионизацию.

В D-слое ионосферы ионизация осуществляется за счет лаймановской серии

излучения водорода. Если на Солнце одновременно активны 50 и более пятен,

дополнительная ионизация происходит за счет жесткого рентгеновского излучения

(с длиной волны < 1 нм). В ночное время космические лучи производят остаточную

ионизацию. В D-слое ионосферы степень рекомбинации высока, общая ионизация

оказывается достаточно низкой и результатом является то, что D-слой не может

отражать радиоволны. Частота столкновений между электронами и другими

частицами в этом слое на протяжении дня равна около 10 МГц. D-слой в основном

ответственен за поглощение радиоволн, в особенности на частоте 10 МГц и ниже, с

повышением частоты поглощение резко падает. После заката этот слой сильно

уменьшается, но поддерживается за счет галактического космического излучения.

Основным источником электромагнитной энергии в нижнем слое ионосферы

являются молнии, излучающие электромагнитные волны, основная энергия

которых приходится на ОНЧ-область. Большое число радиопередатчиков военно-

морского флота также работают на ОНЧ-частотах. Проводимость нижних и

Влияние низкочастотных электромагнитных излучений на живые организмы. — НПО Промтрейд

Всё многообразие живого на нашей планете возникло, эволюционировало и ныне существует благодаря непрерывному взаимодействию с различными факторами внешней среды, приспосабливаясь к их влиянию и изменениям, используя их в процессах жизнедеятельности. А большинство этих факторов имеют электромагнитную природу. На протяжении всей эпохи эволюции живых организмов электромагнитные излучения существуют в среде их обитания &#8213; биосфере. Такие электромагнитные поля называют естественными.

К естественным излучениям относятся слабые электромагнитные поля, создаваемые живыми организмами, поля атмосферного происхождения, электрические и магнитные поля Земли, солнечное излучение, а также космическое излучение. Когда человек стал активно использовать электроэнергию, пользоваться радиосвязью, и. т. д., то в биосферу стало поступать искусственное электромагнитное излучение, в широком диапазоне частот (примерно от 10-1 до 1012 Гц).

Электромагнитное поле необходимо рассматривать как состоящее из двух полей: электрического и магнитного. Можно считать, что в объектах, содержащих электрические цепи, электрическое поле возникает при напряжении на токоведущих частях, а магнитное &#8213; при прохождении тока по этим частям. Допустимо также считать, что при малых частотах, (в том числе 50 Гц), электрическое и магнитное поля не связаны, поэтому их можно рассматривать раздельно, как и оказываемые ими влияния на биологический объект.

Эффект воздействия электромагнитного поля на биологический объект принято оценивать количеством электромагнитной энергии, поглощаемой этим объектом при нахождении его в поле.

Искусственные низкочастотные электромагнитные поля большей частью создаются энергетическими установками, линиями электропередачи (ЛЭП), электробытовой техникой, работающей от сети.

Выполненные для действительных условий расчеты показали, что в любой точке электромагнитного поля низкой частоты, возникающего в электроустановках, на промышленных объектах, и. т. д., поглощенная телом живого организма энергия магнитного поля примерно в 50 раз меньше поглощенной им энергии электрического поля. Вместе с теми измерениями в реальных условиях было установлено, что напряженность магнитного поля в рабочих зонах открытых распределительных устройств и воздушных линий с напряжением до 750 кВ, не превышает 25 А/м, в то время как вредное действие магнитного поля на биологический объект проявляется при напряженности, во много раз большей.

На основании этого можно сделать вывод, что отрицательное действие электромагнитного поля на биологические объекты в промышленных электроустановках обусловлено электрическим полем; магнитное же поле оказывает незначительное биологическое действие, и в практических условиях им можно пренебречь.

Электрическое поле низкой частоты можно рассматривать в каждый данный момент как электростатическое поле, т. е. применять к нему законы электростатики. Это поле создается по крайней мере между двумя электродами (телами), которые несут заряды разных знаков и на которых начинаются и оканчиваются силовые линии.

Низкочастотные радиоволны имеют очень большую длину волны (от 10 до 10000 км), поэтому установить экран, который бы не пропускал это излучение трудно. Радиоволны будут его беспрепятственно огибать. Поэтому низкочастотные радиоволны, имеющие достаточный запас энергии могут распространятся на достаточно большие расстояния.

Предполагается, что низкочастотные электромагнитные излучения наиболее масштабный вид загрязнения, имеющий глобальные неблагоприятные последствия для живых организмов и для человека.

Исследованы низкочастотные электромагнитные поля (НЧ ЭМП) в бытовых

условиях от различных внешних и внутренних источников, изучено влияние данного фактора на состояние здоровья населения.

В процессе эксплуатации электроэнергетических установок — открытых распределительных устройств (ОРУ) и воздушных линий (ВЛ) электропередачи сверхвысокого напряжения (330 кВ и выше) было отмечено ухудшение состояния здоровья персонала, обслуживающего указанные установки. Субъективно это выражалось в ухудшении самочувствия работающих, которые жаловались на повышенную утомляемость, вялость, головные боли. плохой сон. боли в сердце и т. п.

В условиях населенных мест основным внешним источником низкочастотных электрических и магнитных полей в квартирах жилых зданий, являются ЛЭП различного напряжения. В зданиях расположенных вблизи ЛЭП от 75 до 80% объема помещений квартир находятся под воздействием высоких уровней НЧ ЭМП и население, проживающее в них подвергается круглосуточному воздействию данного неблагоприятного фактора.

Специальные наблюдения и исследования, проводимые в Советском Союзе, в России и за рубежом, подтвердили обоснованность этих жалоб и установили, что фактором, влияющим на здоровье персонала, работающего с электрооборудованием, является электромагнитное поле, возникающее в пространстве вокруг токоведущих частей действующих электроустановок.

Интенсивное электромагнитное поле промышленной частоты вызывает у работающих нарушение функционального состояния центральной нервной и сердечно-сосудистой системы. При этом наблюдается повышенная утомляемость, снижение точности рабочих движений, изменение кровяного давления и пульса, возникновение болей в сердце, сопровождающихся сердцебиением и аритмией, и т. п.

Предполагается, что нарушение регуляции физиологических функции организма обусловлено воздействием низкочастотного электромагнитного поля на различные отделы нервной системы. При этом повышение возбудимости центральной нервной системы происходит вследствие рефлекторного действия поля, а тормозной эффект &#8213; результат прямого воздействия поля на структуры головного и спинного мозга. Считается что, кора головного мозга, а также промежуточный мозг особенно чувствительны к воздействию электрического поля. Предполагается также, что основным материальным фактором, вызывающим указанные изменения в организме, является индуцируемый в теле ток (т. е. наведённый магнитной составляющей поля), а влияние самого электрического поля значительно меньше. Нужно отметить, что на самом деле влияние оказывают и индуцируемый ток и само электрическое поле.

Действие электромагнитных полей на клетки.

Рассмотрим действие электромагнитных полей (в том числе и низкочастотных) на клетки живых организмов.

Эффекты, вызываемые действием электрических полей на клеточные мембраны могут быть классифицированы следующим образом: 1) обратимое повышение проницаемости клеточных мембран (электропорация), 2) электрослияние, 3) движения в электрическом поле (электрофорез, диэлектрофорез и электроврашение), 4) деформации мембран, 5) электротрансфекция, 6) электроактивация мембранных белков.

Движение клеток в электрическом поле бывает двух типов. Постоянное поле вызывает перемещение клеток, имеющих поверхностный заряд, &#8213; явление электрофореза. При воздействии на клеточные суспензии переменного неоднородного поля происходит движение клеток, называемое диэлектрофорезом. При диэлектрофорезе поверхностный заряд клеток не имеет существенного значения. Движение происходит из-за взаимодействия наведённого дипольного момента с внешним полем.

В теории диэлектрофореза клетку обычно рассматривают в виде сферы, имеющей диэлектрическую оболочку. Частотно-зависимая составляющая индуцируемого дипольного момента для такой сферической частицы записывется в виде:

где , &#8213; циклическая частота. Параметры A1, A2, B1, B2, C1, C2 определяются независящими от частоты значениями проводимости и диэлектрической проницаемости наружной и внутренней сред, а также разделяющей оболочки.

Из приведённых соотношений рассчитаны частотные зависимости диэлектрофоретической силы,. Действующей на клетки в неоднородном электрическом поле, а также усилия, определяющего вращение клеток во вращающемся электрическом поле. Согласно теории, джиэлектрофоретическая сила пропорциональна действительной части безразмерного параметра К и градиенту квадрата напряжённости поля:

F=1/2&#903;Re(K)&#903;grad E2

Вращающий момент пропорционален мнимой части парпметра К и квадрату напряжённости вращающегося поля:

F=Im(K)&#903;E2

Различие направлений диэлектрофоретической силына низких (килогерцы) и высоких (мегагерцы) частотах обусловлено различной ориентацией индуцированного дипольного момента по отношению к внешнему электрическому полю. Известно, что дипольные моменты плохо проводящих диэлектрических частиц в проводящей среде ориентируются противоположно вектору напряжённости электрического поля, а дипольные моменты хорошо проводящих частиц, окружённых малопроводящей средой, наоборот, ориентируются сонаправлено с вектором напряжённости.

В случае воздействия низкочастотного поля мембрана представляет собой хороший изолятор, и ток идёт в обход клетки по проводящей среде. Индуцированные заряды распределяются как показано на рисунке, и усиливают напряжённость поля внутри частицы. При этом дипольный момент антипараллелен напряжённости поля. Для высокочастотного поля проводимость мембран высока, следовательно дипольный момент будет сонаправлен с вектором напряжённости электрического поля.

Деформация мембран под влиянием электромагнитных полей происходит из-за действия на поверхность клетки сил, называемых максвелловскими напряжениями. Величина и направление силы, действующей на клеточные мембраны в электрическом поле, определяется соотношением

,

где T&#8213; сила, E &#8213; напряжённость поля, n &#8213; вектор нормали к поверхности, &#949; &#8213; относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика, &#949;0 &#8213; абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума.

В случае действия на клетку низкочастотного поля силовые линии обходят клетку, т. е. поле направлено вдоль поверхности. Следовательно векторное произведение E[En] равно нулю. Поэтому

Эта сила действует на клетку, заставляя её вытягиваться вдоль силовых линий поля.

Когда на клетку действует высокочастотное поле, то сила, действующая на мембрану, растягивает концы клеток в направлении электродов.

В качестве примера электроактивации мембранных ферментов можно назвать активацию Na, К-АТФазы в эритроцитах человека при действии переменного поля с амплитудой 20 В/см и частотой 1 кГц. Существенно, что электрические поля такой слабой напряжённости не оказывают повреждающего действия на функции клеток и их морфологию. Слабые поля низкой частоты (60 В/см, 10 Гц) оказывают также стимулирующее влияние на синтез АТФ митохондриальной АТФазой. Предполагают, что электроактивация обусловлена влиянием поля на конформацию белков. Теоретический анализ модели облегчённого мембранного транспорта с участием переносчика (модель с четырьмя состояниями транспортной системы) указывет на взаимодействие транспортной системы с переменным полем. В результате такого взаимодействия энергия поля может использоваться транспортной системой и преобразовываться в энергию химической связи АТФ.

Влияние слабых НЧ ЭМП на биоритмы.

Характер и выраженность биологических эффектов ЭМП своеобразно зависят от параметров последних. В одних случаях эффекты максимальны при некоторых «оптимальных» интенсивностях ЭМП, в других &#8213; возрастают при уменьшении интенсивности, в третьих &#8213; противоположно направлены при малых и больших интенсивностях. Что касается зависимости от частот и модуляционно-временных характеристик ЭМП, то она имеет место для специфических реакций (условные рефлексы, изменения ориентации, ощущения).

Анализ этих закономерностей приводит к заключению, что биологические эффекты слабых низкочастотных полей, необъяснимые их энергетическим взаимодействием с веществом живых тканей, могут быть обусловлены информационными взаимодействиями ЭМП с кибернетическими системами организма, воспринимающими информацию из окружающей среды и соответственно регулирующими процессы жизнедеятельности организмов.

НЧ ЭМП антропогенного происхождения близки по параметрам к естественным электрическим и магнитным полям Земли. Поэтому в биологической системе, находящейся под влиянием искусственных НЧ ЭМП, может произойти нарушение биоритмов, свойственной этой системе.

Например, в организме здорового человека наиболее характерными короткопериодными ритмами центральной нервной системы (ЦНС) в состоянии покоя следует считать колебательную активность электрических и магнитных полей головного мозга (2&#8213;30 Гц), частоту сердечных сокращений (1.0&#8213;1.2 Гц), частоту дыхательных движений (0.3 Гц), периодичность колебаний артериального давления (0.1 Гц) и температуры (0.05 Гц). Если длительное время воздействовать на человека НЧ ЭМП, амплитуда которых достаточно велика то может произойти нарушение естественных ритмов (дизритмия), что повлечёт физиологические нарушения.

Все биологические объекты находятся под влиянием электрического и магнитного полей Земли. Поэтому большинство изменений, происходящих в биосфере, в той или иной степени связаны с изменением этого поля. Очевидно, что изменения геомагнитного поля носят периодический характер. Если происходят какие-то отклонения от установившегося периода изменений, то могут произойти нарушение физиологических параметров биологических систем.

Эти отклонения могут произойти по двум причинам. Первая причина &#8213; естественная (например, влияние солнечной активности на геополя). Причём большинство отклонений также периодичны. Вторая причина носит антропогенный характер, следствием которой является нарушение частотного спектра параметров внешней среды. В общем случае вредным следует считать любое заметное отклонение частотного спектра искусственных полей от оптимального, определяемого спектром геомагнитного поля Земли.

Можно сказать, что в процессе эволюции живая природа использовала естественные ЭМП внешней среды как источники информации, обеспечивавшей непрерывное приспособление организмов к изменениям различных факторов внешней среды: согласование процессов жизнедеятельности с регулярными изменениями, защиту от спонтанных изменений .А это привело к использованию ЭМП как носителей информации, обеспечивающей взаимосвязи на всех уровнях иерархической организации живой природы, от клетки до биосферы. Формирование в живой природе информационных связей посредством ЭМП в дополнение к известным видам передачи информации посредством органов чувств, нервной и эндокринной систем было обусловлено надёжностью и экономичностью «биологической радиосвязи».

Невидимые убийцы и врачи — Энергетика и промышленность России — № 17 (205) сентябрь 2012 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 17 (205) сентябрь 2012 года

И мало кто из нас задумывается, что все эти компьютеры, мобильники, телевизоры и микроволновки на самом деле способны принести человеку намного больше вреда, чем можно подумать.

Влияние электромагнитных волн на организм человека – предмет жарких споров. Так, например, в Швеции «электромагнитную аллергию» считают заболеванием. Хотя Всемирная организация здравоохранения пока классифицирует такую реакцию организма как «возможное заболевание». Среди его симптомов – головная боль, хроническая усталость, расстройства памяти. И уж совершенно точно, что в обществе сложились фобии, связанные с электромагнитными волнами. Оказывают ли электромагнитные поля влияние на здоровье людей?

Раньше такого не было

Надо сказать, что электромагнитное поле ранее никогда не существовало в природе и негативный эффект от его длительного воздействия только начинает проявляться. Считается, что опасность этого воздействия обусловлена тем, что наш организм, точнее, его информационные системы, использует в своей работе «естественные» электромагнитные сигналы, гораздо более слабые, вследствие чего внешние электромагнитные воздействия становятся причиной множества биологических расстройств, обусловленных воздействием внешней частоты на частоту информационной системы клеток.

Многие считают, что это искусственное электромагнитное излучение, которое может быть в миллион раз сильнее того, что естественным образом присутствует в организме, – одна из причин того, что все больше и больше людей страдают нервными расстройствами, проблемами с концентрацией внимания, головными болями, ухудшением сна, потерей жизненных сил, снижением умственных и физических возможностей. Кроме того, длительное воздействие электромагнитных сил разрушает иммунную систему человека, что создает основу для различных хронических заболеваний.

Немецкие врачи проводили исследования специфических реакций организма на низкочастотное поле, модулированное СВЧ-сигналами GSM-диапазона (они используются в сотовых телефонах). По их мнению, различные симптомы дискоординации биоритмов в головном мозге, вплоть до разрушения иммунной системы и значительного риска раковых заболеваний, могут быть объяснены низкочастотными пульсациями мобильной связи.

Все это говорит о том, что электромагнитные поля могут воздействовать на здоровье людей (вернее, не могут не воздействовать, раз в наших организмах есть собственные электромагнитные сигналы). Но механизм этого воздействия до конца неясен и нуждается в дальнейших исследованиях.

Правила безопасности

Как же уберечься от негативного влияния электромагнитных полей? Как поясняют эксперты, в жилых помещениях достаточно грамотно расположить бытовые приборы: в их поле не должны попадать кровати и диваны, обеденные столы, то есть те места, где мы проводим много времени. Не стоит сидеть слишком близко к телевизору.

Спальные места желательно располагать не ближе чем в десяти сантиметрах от стен, в которых проходят электрические провода, особенно в домах с железобетонными стенами. Хорошо, если у проводки есть третья заземляющая жила; можно также заменить обычную электропроводку на экранированную. Лучше, если провода и розетки будут находиться ближе к полу. Полы с электрическим подогревом генерируют поле до одного метра над поверхностью, поэтому их лучше не располагать под кроватью или в детской. Впрочем, этот недостаток можно компенсировать при помощи экранирующих красок, обоев и тканевых материалов.

Индукционные кухонные плиты генерируют сильные магнитные поля, поэтому предпочтение стоит отдавать металлокерамическим варочным поверхностям. Современные модели микроволновых печей относительно безопасны: сейчас большинство производителей уделяют особое внимание их высокой герметичности. Проверить ее можно, если пронести листик алюминиевой фольги перед дверцей работающей СВЧ-печи: отсутствие треска и искр подтвердит, что все в порядке.

Для тех, кто много работает за компьютером, есть простое правило: между лицом и экраном должно быть расстояние около метра. И конечно, плазменные или жидкокристаллические экраны более безопасны, чем электронно-лучевые трубки.

Мобильные телефоны – еще один источник излучения, которого нам никак не избежать. Это приемно-передающие устройства, которые мы держим возле уха и позволяем излучению воздействовать непосредственно на мозг. Надо отметить, что мощность электромагнитного излучения мобильного телефона – величина непостоянная. Она зависит от состояния канала связи «мобильный телефон – базовая станция». Чем выше уровень сигнала станции в месте приема, тем меньше мощность излучения мобильного телефона. В качестве мер предосторожности можно предложить следующее: носить телефон в сумке или портфеле, а не на поясе или на груди, использовать гарнитуру handsfree, особенно при необходимости долгих разговоров, выбирать модели телефонов с наименьшей мощностью излучения, особенно для детей. Детям до двенадцати лет без необходимости мобильным телефоном вообще лучше не пользоваться. Что касается опасности вышек мобильной связи, то жалобы на их вредоносное воздействие можно отнести к разряду фобий.

Вредные правила

Ну а что насчет нормативов, касающихся воздействия электромагнитного поля на людей? Первое издание правил устройства электроустановок в нашей стране было разработано в 1946 году. Как говорит наш эксперт Андрей Шабалин, своей основной задачей эти правила ставили предотвращение основных опасностей, возникающих при использовании электроэнергии, – поражения электрическим током, последствий коротких замыканий и грозовых перенапряжений. Впоследствии ПУЭ неоднократно изменялись, но круг вопросов, рассматриваемый этим документом, в целом остался тем же, что и в 1946 году.

«В ПУЭ есть рекомендации, выполнение которых ведет к снижению уровня магнитных полей от линий электроснабжения и электропроводок (требование совместной прокладки нулевых и фазных проводников, равноценной изоляции РЕН-проводника, рекомендации не заземлять, а следовательно, не занулять электроустановки, установленные на заземленных частях зданий, отсутствие зануления как меры электробезопасности), в целом ПУЭ не только не учитывают проблемы воздействия ЭМП на людей, но и содержат требования, выполнение которых ухудшает электромагнитную обстановку в жилых зданиях», – отмечает Шабалин.

Получается, что наши правила устройства электроустановок не только не учитывают проблемы воздействия электромагнитных полей, но и содержат рекомендации, ухудшающие экологическую обстановку! К сожалению, пока это не привело к их пересмотру.

Электромагнитные волны, которые лечат

Впрочем, электромагнитные поля могут влиять на нас и совершенно обратным образом – электромагнитное излучение используется в физиотерапии для лечения многих заболеваний: оно способно ускорять заживление тканей и оказывать противовоспалительный эффект. Целое направление медицины – физиотерапия – успешно использует электромагнитное излучение для лечения различных заболеваний.

Механизм воздействия здесь таков: многие молекулы нашего организма полярны, поэтому в результате воздействия на них непостоянного магнитного поля активизируются обмен веществ, ферментные процессы, улучшается клеточный метаболизм. Это позволяет применять магнитотерапию при отеках, лечении суставов и для рассасывания кровоизлияний. Действие импульсов постоянного тока малой силы на структуры головного мозга способствует более глубокому и спокойному сну. Такой электросон – важная часть терапии гипертонической болезни, неврастении, снохождения (лунатизма) и некоторых сосудистых заболеваний.

При острых воспалительных процессах применяют всем известное УВЧ – прибор, генерирующий электромагнитное поле ультравысокой частоты с короткой длиной волны. Ткани нашего организма поглощают эти волны и преобразуют их в тепловую энергию. В результате ускоряется движение крови и лимфы, ткани освобождаются от застоя жидкости (обычного при воспалениях), активизируются функции соединительной ткани. Аппарат для УВЧ-терапии позволяет снимать спазмы гладкой мускулатуры, ускоряет восстановление нервных тканей, понижает чувствительность нервных рецепторов, то есть способствует обезболиванию. А еще он уменьшает тонус капилляров, снижает артериальное давление и частоту сердечных сокращений.

Будем надеяться, что спутниками человека останутся только такие полезные, а также безвредные электромагнитные волны, а от опасных будет создана надежная защита. Сами потребители должны требовать от производителей современных технических чудес большей безопасности этих изделий, чтобы они повышали наш комфорт, не отнимая здоровья.

Проникающая способность электромагнитных волн

Для здоровья человека наиболее опасны ионизирующие виды излучения. Проходя через ткань, ионизирующее излучение переносит энергию и ионизирует атомы в молекулах, которые играют важную биологическую роль. Поэтому облучение любыми видами ионизирующего излучения может так или иначе влиять на здоровье.

Высокая проникающая способность рентгеновского и гамма (ионизирующего) излучения объясняется очень малой длиной волны (меньше размера молекулы) и высокой энергией фотона.

Источниками не ионизирующего излучения являются: мобильные телефоны, радиопередающие антенны, радиотелефоны системы DECT, сетевые беспроводные устройства, Bluetooth-устройства, Wi-Fi и WiMAX, сканеры тела, бытовые электроприборы и многие другие устройства, без которых мы уже не представляем свою жизнь.

СВЧ-излучение (от 300 МГц до 300 ГГц (в радиолокации  от 1 до 100 ГГц)) не является ионизирующей радиацией (то есть не выбивает электроны из атомов, и уж тем более не разбивает ядра элементов), и единственный эффект, который микроволны оказывают на человека — это обычное нагревание (за счет взаимодействия переменного электрического поля с дипольным моментом молекул воды), интенсивность которого зависит от мощности источника излучения и времени воздействия. Например, обычная микроволновая печь имеет небольшие размеры, малое расстояние до еды на разогрев которой требуется мощность магнетрона в 800 Вт. Излучаемая частота магнетронов для всех печей составляет ровно 2,45 ГГц (длина волны λ =122 мм). При этом волны проникают в подогреваемую еду не глубже чем на 2-3 см. Микроволны проникают во все материалы, за исключением металлов.

Радиолокационные датчики «Аркен» и «Аркен Кросс» работают на частоте v = 24 ГГц, длина волны λ = 12,5 мм, что меньше, чем у микроволновки, и поэтому проникающая способность выше, но расстояние до объектов значительно больше (3-76 метров) и мощность излучателя составляет ~64 мВт, что ничтожно мало по сравнению с микроволновой печью.

Вредны ли радиолокационные датчики?

Это спекулятивная постановка вопроса. Автомобили тоже вредны. Но есть такая вещь, как нормативы, по которым регулируются их выхлопы — содержание СО, окиси азота и т.д. То же самое с любыми передатчиками. Есть нормы, установленные законом: при каком излучении могут работать в определенной зоне люди, при каком они могут там жить. В наш век мы не можем отказаться ни от автомобилей, ни от использования радиоволн — телевидения, радио, мобильной связи и т.д. Так что постановку вопроса следует изменить: могут ли гражданские лица оказаться в той зоне действия радиолокационного датчика, где мощность излучения выше, чем допустимая по санитарным нормам?

Источники низкочастотных излучений (0 — 3 кГц).

Эта группа включает в себя все системы производства, передачи и распределения электроэнергии (линии электропередачи, трансформаторные подстанции, электростанции, различные кабельные системы), домашнюю и офисную электро- и электронную технику, в том числе и мониторы ПК, транспорт на электроприводе, ж/д транспорт и его инфраструктуру, а также метро, троллейбусный и трамвайный транспорт.

Уже сегодня электромагнитное поле на 18-32% территории городов формируется в результате автомобильного движения. Электромагнитные волны, возникающие при движении транспорта, создают помехи теле- и радиоприему, а также могут оказывать вредное воздействие на организм человека. Транспорт на электроприводе является мощным источником магнитного поля в диапазоне от 0 до 1000 Гц. Железнодорожный транспорт использует переменный ток. Городской транспорт — постоянный. Максимальные значения индукции магнитного поля в пригородном электротранспорте достигают 75 мкТл, средние значения — около 20 мкТл. Средние значения на транспорте с приводом от постоянного тока зафиксированы на уровне 29 мкТл. У трамваев, где обратный провод — рельсы, магнитные поля компенсируют друг друга на гораздо большем расстоянии, чем у проводов троллейбуса, а внутри троллейбуса колебания магнитного поля невелики даже при разгоне. Но самые большие колебания магнитного поля — в метро. При отправлении состава величина магнитного поля на платформе составляет 50-100 мкТл и больше, превышая геомагнитное поле. Даже когда поезд давно исчез в туннеле, магнитное поле не возвращается к прежнему значению. Лишь после того, как состав минует следующую точку подключения к контактному рельсу, магнитное поле вернется к старому значению. Правда, иногда не успевает: к платформе уже приближается следующий поезд и при его торможении магнитное поле снова меняется. В самом вагоне магнитное поле еще сильнее — 150-200 мкТл, то есть в десять раз больше, чем в обычной электричке.

2. Источники высокочастотных излучений (от 3 кГц до 300 гГц).

К этой группе относятся функциональные передатчики — источники электромагнитного поля в целях передачи или получения информации. Это коммерческие передатчики (радио, телевидение), радиотелефоны (авто-, радиотелефоны, радио СВ, любительские радиопередатчики, производственные радиотелефоны), направленная радиосвязь (спутниковая радиосвязь, наземные релейные станции), навигация (воздушное сообщение, судоходство, радиоточка), локаторы (воздушное сообщение, судоходство, транспортные локаторы, контроль за воздушным транспортом). Сюда же относится различное технологическое оборудование, использующее СВЧ-излучение, переменные (50 Гц — 1 МГц) и импульсные поля, бытовое оборудование (СВЧ-печи), средства визуального отображения информации на электронно-лучевых трубках (мониторы ПК, телевизоры и пр.) . Для научных исследований в медицине применяют токи ультравысокой частоты. Возникающие при использовании таких токов электромагнитные поля представляют определенную профессиональную вредность, поэтому необходимо принимать меры защиты от их воздействия на организм.

Таблица 2.1

Классификация опасных и вредных излучений

Род излучения, название диапазона длин волн	Диапазон			Название диапазона частот
	длин волн	частот, Гц
Радиоволны:				Радиочастоты:
Мириаметровые	100 000 -10 км	3-3·104	Очень низкие частоты (ОНЧ)
Километровые	10-1км	3·104— 3·105	Низкие частоты (НЧ)
Гектометровые	1000-100м	3·105— 3·106	Средние частоты (СЧ)
Декаметровые	100-10м	3·106— 3·107	Высокие частоты (ВЧ)
Метровые	10-1м	3·107— 3·108	Очень высокие частоты (ОВЧ)
Дециметровые	100 -10 см	3·108— 3·109	Ультравысокие частоты (УВЧ)
Сантиметровые	10-1 см	3·109— 3·1010	Сверхвысокие частоты (СВЧ)
Миллиметровые	10-1 мм	3·1010— 3·1011	Крайне высокие частоты (КВЧ)
Децимиллиметровые	1 — 0,1 мм	3·1011— 3·1012	Сверхкрайне высокие частоты (СКВЧ)

Электрические и магнитные поля сверхнизкой частоты

Крайне низкочастотные (ELF) электрические и магнитные поля существуют везде, где электричество генерируется, передается или распределяется по линиям электропередач или кабелям или используется в электроприборах.

Чрезвычайно низкочастотные (СНЧ) электрические и магнитные поля (ЭМП) занимают нижнюю часть электромагнитного спектра в диапазоне частот 0–3000 Гц. КНЧ ЭДС возникают из-за электрически заряженных частиц. Искусственные источники являются доминирующими источниками ЭМП КНЧ и обычно связаны с производством, распределением и использованием электроэнергии с частотой 50 Гц в Австралии или 60 Гц в некоторых других странах.Электрическое поле создается напряжением, тогда как магнитное поле создается током. Свойства электрических и магнитных полей КНЧ подробно описаны в Критериях 238 Экстремально низкочастотных полей Всемирной организации здравоохранения.

Электромагнитный спектр

Измерения ЭДС КНЧ выполняются для характеристики выбросов от источников и воздействия на людей или экспериментальных субъектов. Напряженность электрического поля измеряется в вольтах на метр (В / м).Сила магнитного поля измеряется в единицах ампер на метр (А / м), но обычно выражается в единицах плотности магнитного потока, измеряемой в единицах тесла (Тл) или микротесла (мкТл). Еще одна единица измерения, которая обычно используется для измерения магнитного поля, — это гаусс (Гс) или миллигаусс (мГс), где 1 Гс эквивалентен 10⁻⁴ Тл (или 1 мГс = 0,1 мкТл).

ЭМП КНЧ вырабатывается как естественными, так и искусственными источниками. Возникающие в природе ЭМП КНЧ связаны с атмосферными процессами, такими как ионосферные токи, грозы и молнии.Искусственные источники являются доминирующими источниками ЭМП КНЧ и обычно связаны с производством, распределением и использованием электроэнергии с частотой 50 или 60 Гц. Линии электропередач, электропроводка и обычные приборы (электрические одеяла, телевизоры, фены, компьютеры и т. Д.) Производят ЭДС КНЧ.

Широкое распространение электричества означает, что люди подвергаются воздействию электрических и магнитных полей СНЧ в доме, в окружающей среде и на рабочем месте. Воздействие полей СНЧ в жилых помещениях зависит от многих факторов, включая расстояние от местных линий электропередач, количество и тип электроприборов, используемых в доме, а также конфигурацию и расположение бытовой электропроводки.Фоновые магнитные поля в доме обычно составляют около 0,1 мкТл. Фоновые электрические поля в доме могут составлять до 20 В / м. Вблизи некоторых приборов мгновенные значения магнитного поля могут достигать нескольких сотен микротесла, а электрическое поле — несколько сотен вольт на метр. На уровне земли, непосредственно под линиями электропередач, магнитные поля достигают 20 мкТл, а электрические поля могут составлять от нескольких сотен до нескольких тысяч вольт на метр (~ 100 В / м — ~ 10 кВ / м).

Воздействие на рабочем месте может быть разным.В сфере электроснабжения рабочие могут подвергаться воздействию магнитных полей, которые могут превышать 2000 мкТл, и электрических полей до 30 кВ / м. Офисные работники обычно подвергаются воздействию полей гораздо более низкого уровня при использовании такого оборудования, как компьютеры и копировальные машины. Однако есть свидетельства того, что работники некоторых неэлектрических профессий также могут подвергаться воздействию повышенных ЭМП, например, было показано, что рабочие в швейной промышленности подвергаются воздействию уровней более 10 мкТл.

Известно, что острое воздействие ЭМП КНЧ на высоких уровнях может повлиять на функцию нервной системы.Однако воздействие высоких уровней ЭМП КНЧ крайне редко, за исключением медицинского воздействия на пациентов и некоторых специализированных профессиональных воздействий. Они не возникают у людей в повседневной жизни и не должны возникать на работе.

Нет достоверных доказательств того, что ЭМП КНЧ связано с долгосрочными последствиями для здоровья. Существуют некоторые эпидемиологические исследования, указывающие на связь между длительным воздействием магнитных полей с более высоким, чем обычно, уровнем КНЧ (что может быть связано с близостью жилого помещения к линиям электропередачи или другой инфраструктуры электроснабжения или необычной домашней электропроводкой) и повышенным уровнем детской лейкемии.Однако эпидемиологические данные ослаблены различными методологическими проблемами, такими как потенциальная ошибка отбора и смешение. Более того, эта связь не подтверждается лабораторными исследованиями или исследованиями на животных, и не было предложено никаких надежных теоретических механизмов.

Последствия для здоровья, связанные с полями КНЧ, описаны далее в информационном бюллетене ARPANSA «Электричество и здоровье».

Международная комиссия по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP) выпустила Руководство по ограничению воздействия изменяющихся во времени электрических и магнитных полей (1 Гц — 100 кГц) (PDF 641 кб), которые направлены на предотвращение установленных последствий для здоровья в результате воздействие ЭДС КНЧ.Руководящие принципы ICNIRP ELF соответствуют пониманию ARPANSA научных основ защиты населения (включая плод) и рабочих от воздействия ЭМП КНЧ. Подробная информация о ICNIRP и ссылка на руководство ICNIRP ELF доступны в International Best Practice.

Влияние электромагнитных полей крайне низкой частоты на нейрогенез и когнитивное поведение в экспериментальной модели травмы гиппокампа

Воздействие электромагнитных полей крайне низкой частоты может вызывать постоянную модуляцию пластичности нейронов.В последние годы были предприняты огромные усилия для разработки подходящей стратегии для усиления нейрогенеза у взрослых, который, по-видимому, сдерживается из-за старения мозга и нескольких нейродегенеративных заболеваний. В этом исследовании мы оценили влияние КНЧ-ЭМП на нейрогенез и память после лечения триметилоловохлоридом (TMT) в качестве нейротоксиканта. Мышам во всех группах () вводили BrdU во время эксперимента в течение семи дней подряд для маркировки новорожденных клеток. Пространственную память оценивали с помощью теста водного лабиринта Морриса (MWM).К концу эксперимента нейрогенез и дифференцировка нейронов были оценены в гиппокампе с использованием иммуногистохимии и вестерн-блоттинга. Основываясь на результатах, воздействие СНЧ-ЭМП улучшило пространственное обучение и память в тесте MWM. Воздействие КНЧ-ЭМП значительно увеличивало количество клеток BrdU + и NeuN + в зубчатой ​​извилине взрослых мышей (и, соответственно). Вестерн-блоттинг выявил значительную активацию NeuroD2 у мышей, подвергшихся воздействию ELF-EMF, по сравнению с группой, получавшей TMT ().Эти данные предполагают, что СНЧ-ЭМП может иметь клиническое значение для улучшения нейродегенеративных процессов и может помочь в разработке нового терапевтического подхода в регенеративной медицине.

1. Введение

Чрезвычайно низкочастотные электромагнитные поля (КНЧ-ЭМП) излучаются бытовыми и медицинскими приборами. Частоты от 0 до 300 Гц обычно называют чрезвычайно низкими частотами (СНЧ) [1]. В многочисленных исследованиях сообщалось о влиянии магнитных полей на биологические системы.КНЧ-ЭДС оказывает определенное влияние на активность мозга, функцию нервной системы и когнитивное поведение [2]. Недавно было предложено использовать СНЧ-ЭМП для модуляции функций гиппокампа, включая пролиферацию клеток, нейрогенез и поведенческую активность [3, 4]. Исследование Cuccurazzu et al. показали, что воздействие КНЧ-ЭМП (1 мТл; 50 Гц) может быть эффективной стратегией для усиления нейрогенеза гиппокампа in vivo и гиппокампа [3]. Более того, КНЧ-ЭДС приводит к увеличению синаптической пластичности в перфорантном пути зубчатой ​​извилины (ДГ) [5].Кроме того, он может подавлять апоптоз нейронов и способствовать выживанию клеток нервной системы [6]. Согласно исследованию Perez et al., Нетепловые повторяющиеся разряды ЭМП вызывают горметический эффект против старения и снижают гибель клеток в Т-лимфоцитах и ​​клеточных линиях фибробластов во время летального стресса [7]. Транскраниальная магнитная стимуляция усиливает нейрогенез в субвентрикулярной зоне мозга и предотвращает двигательные изменения у крыс, вызванные нигростриатным поражением [8]. Пролиферация гиппокампа облегчает синаптические связи, что модулирует консолидацию долговременной пространственной памяти [9].В исследовании Podda et al. Воздействие КНЧ-ЭДС (1 мТл; 50 Гц; 3,5 ч / день в течение 6 дней) улучшило обучение и производительность при выполнении задач на память, что коррелирует с усиленным нейрогенезом [4]. Более того, в предыдущем исследовании хроническое воздействие КНЧ-ЭДС в магнитном поле 50 Гц (2 мТл) в течение одного или четырех часов оказывало положительное влияние на приобретение и поддержание пространственной памяти [10]. Несколько факторов могут способствовать стимулирующему эффекту хронического воздействия на обучение и долговременную память. Считается, что ELF-EMF стимулирует повышенную экспрессию белков в потенциал-управляемых каналах Ca ²⁺ и увеличивает приток Ca ²⁺ [11].Хорошо известно, что постсинаптическое повышение внутриклеточной концентрации Ca ²⁺ играет важную роль в индукции долгосрочной потенциации (LTP) пирамидных нейронов CA1 как одного из вовлеченных клеточных механизмов в обучение и память [10]. В этом исследовании мы использовали триметилолово хлорид (TMT), чтобы предложить модель повреждения гиппокампа для изучения нейрогенеза, созревания нейронов и нейроповеденческих эффектов ELF-EMF у взрослых самцов мышей BALB / c. TMT, оловоорганическое соединение с нейротоксическим действием на лимбическую систему и гиппокамп, считается полезным инструментом для получения экспериментальной модели нейродегенерации [12].TMT считается нейротоксическим веществом, которое может быть полезно для изучения реакции на повреждение в отношении характера дегенерации и апоптоза нейронов в DG гиппокампа мышей и крыс. TMT значительно повышает уровень цитокинов, включая фактор некроза опухоли (TNF) -альфа, TNF-бета и интерлейкин-1-альфа. С другой стороны, TMT не влияет на уровень глюкокортикоидов и, следовательно, не может подавлять реакцию на повреждение в гиппокампе крыс после системной инъекции [13].Согласно исследованию Halladay et al., TMT вызывает возмущение полисиалированной молекулы адгезии нервных клеток в гиппокампе и коре головного мозга; также воздействие TMT может привести к нарушениям пространственного обучения [14].

Исходя из вышеупомянутого фона, цель этого исследования состояла в том, чтобы определить эффекты ELF-EMF на пролиферацию клеток и поведенческое познание в ответ на нейротоксичность TMT в DG гиппокампа мышей BALB / c.

2. Материалы и методы

2.1. Животные

Всего 56 взрослых мышей-самцов BALB / c (возраст 6-7 недель; Институт Пастера, Иран) содержались в помещении для животных в контролируемых условиях (температура: 21 ± 2 ° C, относительная влажность: 45 ± 5% и цикл 12 ч света / 12 ч темноты) с доступом к пище и воде ad libitum. Все процедуры на животных выполнялись в соответствии с Руководством по уходу и использованию экспериментальных животных и были одобрены Комитетом по ветеринарной этике Иранского университета медицинских наук. Последовательность конкретных праймеров, использованных в этом исследовании, показана в таблице 1.

9 0051 900T52 Вперед -AGAGTACATCATGCCGACTGC-3 Название гена Последовательность праймера COX-2 Вперед 5-GCTGTACAAGCAGTGGACAAA-3 Обратный -3 PGE2 Вперед 5-ATCACCTTCGCCATATGCTC-3 Обратный 5-GGTGGCCTAAGTATGGCAAA-3 Caspase-3 TCTACT-3 Вперед 900GCCTACT Задний ход 5-TTCCGTTGCCACCTTCCTG-3 MOG Вперед 5-CAAGAAGAGGCAGCAATGGAG-3 Назад 5-CAGGAGGATCGATCGTAGGCAC58ax57 Реверс 5-TCCTGGATGAAACCCTGTAGC-3 Bcl-2 Вперед 5-CCCTTGGCGTGTCTCTCTG-3 Назад 5-TCCTGTGATTCTCCCTTCTTCTC-3 NG2 5-CGAGTC57 β -Actin Вперед 5-GCA TCG TCA CCA ACT GGG AC-3 Назад 5-ACC TGG CCG TCA GGC AGC

COX-2: циклооксигеназа 2, PEG2: простагландин E2, каспаза-3: цистеин-аспарагиновая протеаза-3, MOG: гликопротеин олигодендроцитов миелина, Bax: Bcl-2-ассоциированный X-белок, Bcl- 2: В-клеточная лимфома 2, NG2: нейральный / глиальный антиген 2, β -актин: бета-актин.

2.2. Система генерации ЭДС

ЭДС КНЧ генерировалась двумя соленоидами, подключенными к генератору переменного тока. Каждый соленоид состоял из катушки на 380 витков (диаметр 19 см и длина 17,5) и длинного магнитного провода, скрученного вокруг цилиндра из оргстекла. Животных, подвергшихся воздействию КНЧ-ЭМП, помещали в пластиковую клетку в центре цилиндра, окруженного соленоидами.

Сила магнитного поля контролировалась с помощью зонда, подключенного к телеметру (Compensation 51662; Германия) для точного измерения интенсивности ЭДС (рис. 1).Мы оценили влияние КНЧ-ЭМП на нейрогенез и память после лечения TMT в качестве нейротоксиканта. Температуру регулировали с помощью внешнего датчика температуры, чтобы свести дрейф термометра к минимуму. Другой аналогичный держатель образца был помещен в контейнер с защитой от ЭМП для контрольной группы. Воздействие на животных продолжалось шесть дней (шесть часов ежедневно).

2.3. Экспериментальные группы

Животных случайным образом разделили на четыре группы (по 14 мышей в группе): (1) контрольная группа без стимуляции КНЧ-ЭДС; (2) фиктивная группа, получавшая внутрибрюшинную инъекцию физиологического раствора без стимуляции КНЧ-ЭДС; (3) Группа TMT, получающая разовую дозу TMT посредством внутрибрюшинной инъекции (2.5 мг / кг; Merck, Германия) без стимуляции КНЧ-ЭДС; и (4) группа TMT + ELF-EMF, подвергшаяся воздействию ELF-EMF (50 Гц, 1 миллитесла) после инъекции TMT (рис. 2). Воздействие на животных продолжалось в течение шести дней (шесть часов в день), следующих через 72 часа после инъекции TMT. С момента начала воздействия все группы получали внутрибрюшинные инъекции (50 мг / кг) бромдезоксиуридина (BrdU) (B9285; Sigma-Aldrich, США).

2.4. Тест «Водный лабиринт Морриса» (MWM)

Через тридцать два дня после последнего воздействия мы случайным образом выбрали семь мышей, чтобы облегчить поведенческий анализ в тесте MWM.Этот тест основан на спонтанном стремлении грызунов сбегать из воды, используя погруженную платформу в круглом резервуаре. В нашей лаборатории тест MWM состоял из резервуара из нержавеющей стали (диаметром 110 см, глубиной 60 см), заполненного водой (23 ± 1 ° C). Несколько визуальных подсказок присутствовали в комнате и оставались неизменными во время эксперимента. Лабиринт был разделен на четыре квадранта: северо-запад, северо-восток, юго-запад и юго-восток. Также по периметру танка располагались исходные позиции, то есть север, юг, восток и запад.

Скрытая круглая платформа (диаметром 12 см) была расположена в центре юго-западного квадранта и погружена на 1 см ниже поверхности воды. Положение платформы для эвакуации оставалось постоянным для всех животных во время всех тренировок. Каждая мышь проходила четыре тренировки в день в течение четырех дней подряд. На пятый день проводили зондовый тест, удаляя платформу и позволяя каждой мыши свободно плавать в течение 60 секунд.

Инфракрасная видеокамера (Nikon, Мелвилл, Нью-Йорк, США) была установлена ​​непосредственно над резервуаром с водным лабиринтом для записи длины пути плавания (пройденного расстояния), времени, затраченного на достижение подводной платформы (задержка выхода), и процентов времени, проведенного в целевом квадранте для каждой мыши.

2,5. Иммуногистохимия

Через 24 часа после последнего воздействия КНЧ-ЭДС четыре мыши из каждой группы были анестезированы кетамином (100 мг / кг) и ксилазином (10 мг / кг). Мышей транскардиально перфузировали 4% параформальдегидом в фосфатном буфере и затем умерщвляли. Мозги животных удаляли и фиксировали в течение ночи. Затем мозг обезвоживали в серии восходящего спирта, промывали ксилолом и пропитывали парафином.

Затем блоки были разделены на 5 корональных срезов мкм м (постбрегма область: −1.34–2,54 мм). Оценку включения BrdU в DG-область гиппокампа проводили, как описано ранее [15]. Вкратце, срезы инкубировали в 50% формамиде и 2x стандартном буфере цитрата натрия при 65 ° C в течение 2 ч, а затем дважды инкубировали в 100 мМ бората натрия (pH = 8,5). Затем ДНК денатурировали путем инкубации срезов в 2 н. HCl при 37 ° C, промывали фосфатно-солевым буфером (PBS) и блокировали 0,4% Triton X-100 в PBS и козьей сыворотке (10%) в течение 30 мин.

Срезы инкубировали в течение ночи с мышиным моноклональным анти-BrdU (1:70; Sigma, США) при 4 ° C.Затем срезы инкубировали с мышиным моноклональным вторичным антителом (HRP) (1: 200; Abcam, Cambridge, UK) в течение 1 ч и помещали во влажный темный ящик при комнатной температуре. Пероксидазу 3,3′-диаминобензидин (DAB) использовали для визуализации и индукции реакции антиген-антитело.

Наконец, срезы промывали PBS и контрастировали гематоксилином. Для каждого животного среднее количество клеток BrdU + измеряли путем подсчета пяти коронарных срезов гранулярных и субгранулярных слоев DG с помощью светового микроскопа с объективом × 40 (Olympus AX70 Provis, Япония), прикрепленного к цифровой камере (Olympus DP11, Япония). .

Мы провели иммуногистохимический анализ NeuN через 37 дней после последнего воздействия КНЧ-ЭМП во всех группах для оценки созревания нейронов. Мозг животных () был разделен на 5 корональных срезов размером мкм м (постбрегма область: от -1,34 мм до -2,54 мм). Вкратце, после удаления парафина путем погружения в этанол пониженного содержания и промывания солевым раствором с трис-буфером (TBS; pH = 7,4) эндогенную пероксидазу гасили 0,3% H ₂ O ₂ в течение 30 минут. Затем срезы подвергали автоклавному извлечению антигена и инкубировали в блокирующем растворе (раствор, не содержащий белков сыворотки, Dako, Дания).

Срезы инкубировали с мышиным моноклональным первичным антителом против нейронального ядерного антигена (NeuN, 1: 100; Millipore Chemicon International, MAB377) и вторичным HRP-конъюгированным антителом против IgG мыши (1: 200; Abcam, Кембридж, Великобритания). . После промывания TBS пероксидазу DAB (Dako, Дания) использовали для визуализации реакции антиген-антитело. Слайды контрастировали гематоксилином и закрепляли. Беспристрастный стереологический метод был использован для подсчета NeuN + нейронов, как описано ранее [16].

2.6. Вестерн-блоттинг

После глубокой анестезии животных (по три мыши в группе) умерщвляли декапитацией через 24 часа после последнего воздействия КНЧ-ЭМП. Свежие гиппокампы быстро вскрывали, замораживали в жидком азоте и хранили при -80 ° C до дальнейшего использования. Затем ткани гомогенизировали в ледяном буфере RIPA для лизиса, состоящем из буфера RIPA 1:20 и смеси ингибиторов протеаз.

Лизаты (12000 г) центрифугировали в течение 30 минут при 4 ° C, и аликвоту супернатанта размером 5 мкл мкл использовали для определения концентрации белка.Перед электрофорезом образцы денатурировали при 95 ° C в течение 5 мин. Общее содержание белка (100 мкл г) разделяли на полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия (SDS). Затем его переносили на нитроцеллюлозную мембрану в полусухом резервуаре для переноса при 80 В в течение 50 мин с буфером для переноса, содержащим трис-основание, 192 мМ глицина, 0,1% SDS и 20% метанола.

Мембраны блокировали 5% обезжиренным молоком в TBS, содержащем 0,5% Твин 20, и инкубировали с первичными антителами, направленными против мышиных моноклональных антител против NeuroD2 (1: 1500; Abcam, Кембридж, Великобритания) и глицеральдегид-3-фосфата. дегидрогеназа (GAPDH, 1: 1000; Abcam, Кембридж, Великобритания) в течение 2 часов.

После трехкратной промывки мембран смесью TBS и Tween 20 их реинкубировали с вторичным антителом, конъюгированным с щелочной фосфатазой (1: 5000; Abcam, Cambridge, UK) в течение 1 часа. Наконец, полосы были обнаружены с помощью хромогенного субстрата (5-бром-4-хлор-3-индолилфосфат) в присутствии нитросинего тетразолия. Денситометрические измерения белков анализировали с помощью программы UVIdoc (Хьюстон, США).

2.7. Статистический анализ

Статистический анализ был выполнен с использованием SPSS версии 16.Данные были представлены как среднее значение ± стандартная ошибка среднего. Односторонний дисперсионный анализ (ANOVA) и тесты Тьюки были использованы для анализа различий между группами. значение менее 0,05 считалось статистически значимым.

3. Результаты

3.1. Влияние ELF-EMF на обучение и пространственную память

Анализ в течение четырех дней обучения показал, что группа, получавшая TMT, тратила больше времени на поиск скрытой платформы (задержка выхода), чем другие группы (рис. 3 (а)). Более длительная латентность побега свидетельствует о более серьезном дефиците пространственной памяти.Также, согласно результатам апостериорного тестирования, группа TMT значительно отличалась от контрольной и фиктивной групп ().

Согласно результатам, ELF-EMF вызвала значительное снижение латентности побега по сравнению с лечением TMT (). Как показано на рисунке 3 (b), значительная разница в пройденном расстоянии наблюдалась между группами, получавшими TMT, и контрольной группой (). Кроме того, пройденное расстояние было короче у мышей, получавших TMT, получавших ELF-EMF, по сравнению с группой, получавшей TMT ().

Кроме того, в этом исследовании был исследован процент попадания в целевой квадрант в сеансе пробного исследования (рис. 3 (c)).Результаты показали, что контрольная и фиктивная группы проводили больше времени в целевом квадранте по сравнению с группой, получавшей TMT (). Мы также наблюдали значительную разницу между группами, получавшими TMT, и группами, получавшими TMT + ELF-EMF ().

3.2. Влияние воздействия ELF-EMF на нейрогенез в DG гиппокампа мышей

Для того, чтобы оценить эффекты ELF-EMF на нейрогенез в DG гиппокампа мышей, мы выполнили иммуноокрашивание BrdU. Включение BrdU показало, что TMT снижает количество пролиферирующих клеток по сравнению с контрольной и фиктивной группами (; Фигуры 4 (a) и 4 (b)).С другой стороны, воздействие КНЧ-ЭМП значительно увеличивало количество нейронов BrdU + из-за пролиферации клеток по сравнению с группой, получавшей TMT (), (df = 3;; значение = 0,000).

3.3. Влияние воздействия КНЧ-ЭМП на NeuN + нейроны

Как показано на рисунке 5, обработка TMT вызвала снижение количества зрелых нейронов (NeuN +) в области DG по сравнению с контрольной группой (). С другой стороны, воздействие КНЧ-ЭМП значительно увеличивало количество нейронов NeuN + по сравнению с лечением TMT (), (df = 3; F = 6.92; значение = 0,001).

3.4. Влияние воздействия КНЧ-ЭМП на экспрессию NeuroD2

NeuroD2 играет решающую роль в обеспечении выживания нейронов, пролиферации и индукции дифференцировки нейронов. Денситометрический анализ полос вестерн-блоттинга показал, что воздействие ELF-EMF (1 мТл) значительно увеличивало экспрессию белка NeuroD2 в гиппокампе по сравнению с группой, получавшей TMT (; Фиг.6). Вестерн-блоттинг также показал, что ELF-EMF изменяет экспрессию белка NeuroD2 в контрольной группе и группе TMT, которые различались, но это различие не было статистически значимым.

4. Обсуждение

В настоящем исследовании введение TMT вызывало ухудшение памяти и снижение нейрогенеза в гиппокампе. С другой стороны, КНЧ-ЭДС приводила к увеличению количества вновь сгенерированных и зрелых нейронов в гиппокампе. В целом, интоксикация TMT, как было показано, вызывает дефицит когнитивных функций и памяти у людей [17], а также у экспериментальных животных [18, 19]. Некоторые ученые считают, что когнитивная функция сопровождается патологическим повреждением пирамидных клеток гиппокампа у животных, отравленных TMT [20].TMT приводит к избирательной дегенерации нейронов в гиппокампе за счет увеличения экспрессии Bax и индуцированной каспазой гибели клеток [21]. Нарушение пространственной памяти и обучения может быть вызвано снижением экспрессии гена рецептора D2, что, возможно, влияет на пластичность тормозных цепей [19]. Другим возможным объяснением ингибирующих эффектов ТМТ может быть повышение внутриклеточного уровня Ca ²⁺ [22]. Это повышение внутриклеточной концентрации ионов кальция является результатом чрезмерной или постоянной активации глутаматных ионных каналов, что может вызвать дегенерацию нейронов [23].КНЧ-ЭДС приводит к увеличению количества вновь сгенерированных и зрелых нейронов в гиппокампе. КНЧ-ЭДС, применяемая в разные промежутки времени, модулирует продукцию хемокинов и рост кератиноцитов путем ингибирования ядерного фактора, энхансера легкой цепи каппа активированных В-клеток (NF- κ B) сигнального пути, что приводит к возможному ингибированию воспалительных процессов [3 ]. В предыдущем исследовании Oda et al. сообщили, что воздействие КНЧ-ЭДС (50 Гц, 300 мТл) в культивируемых нейронах мозжечка крыс подавляло апоптоз нейронов и способствовало выживанию [6] и влияло на внутриклеточные проапоптотические пути.Воздействие СНЧ-ЭМП может запускать альфа-частотные диапазоны в мозге, вызывать изменения, подобные нейробиоуправлению (верхней альфа-частотной полосы), способствовать когнитивному улучшению и выборочно способствовать пролиферации определенных нейронов [1]. Настоящие результаты показали, что воздействие КНЧ-ЭМП может защитить животных от нейротоксических эффектов TMT и улучшить обучение и память в тесте MWM. В соответствии с нашими выводами, недавние исследования показали, что ЭДС (918 МГц; 0.25 Вт / кг) может обеспечить когнитивные преимущества трансгенным и нетрансгенным мышам [24] и оказать положительное влияние на приобретение и поддержание пространственной памяти [10]. Arias et al. обнаружили, что магнитное поле может улучшить нейрогенез за счет изменения эндогенных электрических полей. Стимуляция состояла из колебательного магнитного поля (60 Гц; 0,7 мТл) [8]. Недавно было обнаружено, что длительное воздействие высокочастотного ЭМП может улучшить память у нормальных мышей и предотвратить или обратить вспять когнитивные нарушения у трансгенных мышей с индуцированной болезнью Альцгеймера [25].Согласно литературным данным, воздействие ЭДС (0,16 Гц, 15 мТл) усиливает вызванные гиппокампом потенциалы. Повышение таких потенциалов существенно изменяет эффективность возбуждающих синапсов, что приводит к улучшению памяти [26]. В отличие от результатов текущего исследования, некоторые исследования показали, что длительное воздействие ЭМП может вызывать заметные долгосрочные нарушения способности к обучению [27] и памяти у незрелых мышей [28]. В упомянутых исследованиях эта разница была связана с интенсивностью магнитного поля (8 мТл), которая была выше, чем интенсивность, использованная в текущем исследовании (1 мТл).Это открытие показывает, что интенсивность магнитного поля играет важную роль в обучении и укреплении памяти незрелых мышей. Следует отметить, что в этих исследованиях исследователи использовали неполовозрелых грызунов, тогда как в текущем исследовании использовали взрослых мышей. В соответствии с настоящими выводами Ogita et al. показали, что TMT-индуцированные повреждения незрелых нейронов могут вызывать снижение количества незрелых нейронов в DG гиппокампа [29]. Кроме того, было показано, что TMT в культивируемых нейронах гиппокампа крыс приводит к увеличению внутриклеточного свободного Ca ²⁺ из-за высвобождения Ca ²⁺ из внутриклеточных хранилищ [30] и нарушения гомеостаза, а также некроза и апоптоза. повреждения нейронов; Фактически, использование TMT в культуре клеток вызвало повреждение нейронов [31].Кроме того, результаты настоящего исследования продемонстрировали, что воздействие КНЧ-ЭМП увеличивало количество BrdU + -клеток в DG гиппокампа и увеличивало пролиферацию клеток в нейронах. Эти результаты согласуются с выводами предыдущего исследования на мышах, которые показали, что воздействие КНЧ-ЭМП в течение семи дней значительно увеличивало количество BrdU + / DCX + клеток в гранулярном слое DG [3]. Было высказано предположение, что воздействие КНЧ-ЭМП может вызывать гиперпролиферацию недифференцированных клеток-предшественников и увеличивать нейрональную дифференцировку нервных стволовых клеток (НСК) [3].В предыдущем исследовании стимуляция ELF-EMF улучшала дифференцировку NSCs in vitro за счет усиления экспрессии каналов CaV1 [32]. Также Tasset et al. сообщили, что КНЧ-ЭМП улучшают неврологические показатели, повышают уровень нейротрофических факторов и снижают потерю нейронов на крысиной модели болезни Хантингтона [33]. Cuccurazzu et al. показали, что ELF-EMF увеличивает экспрессию белков NeuroD1 и NeuroD2 в гиппокампе и вызывает гиперпролиферацию недифференцированных клеток-предшественников [3].Настоящие данные подтвердили, что NeuroD2 является пронейральным транскрипционным фактором, который играет важную роль в нейрональной приверженности. Кроме того, было показано, что ELF-EMF увеличивает экспрессию белков в кальциевом канале CaV1 и уровень кальция в гиппокампе [34], таким образом повышая экспрессию белков NeuroD [35]. Было высказано предположение, что высокочастотная стимуляция у бодрствующих животных повышает нейротрофический фактор головного мозга в гиппокампе, который вызывает нейропластичность в прелимбической коре и стимулирует нейропептид Y; этот нейропептид усиливает пролиферацию гранулярных клеток в DG гиппокампа [36].Более того, было показано, что ЭМП изменяет проницаемость клеточной мембраны, отток кальция и возбудимость нейронов для запуска каскада передачи сигнала, который влияет на пролиферацию нейронов [37]. Иммуноокрашивание NeuN является подходящим биомаркером для прогнозирования замедленной дегенерации нейронов в гиппокампе [38]. В соответствии с исследованием Kurkowska et al., Наши результаты продемонстрировали, что TMT значительно снижает количество иммунореактивных нейронов NeuN в гранулярном слое DG, в то время как воздействие ELF-EMF увеличивает количество этих нейронов [39].В целом, воздействие ELF-EMF связано с подавлением Bax как проапоптотического белка и увеличивает экспрессию антиапоптотического Bcl-2 [4]. Следовательно, по крайней мере, часть положительных эффектов воздействия КНЧ-ЭМП, наблюдаемых в текущем исследовании, может быть отнесена к внутриклеточным сигнальным путям и включает потенциал-управляемые каналы Ca ²⁺ на плазматической мембране.

5. Заключение

В заключение, настоящее исследование продемонстрировало, что воздействие СНЧ-ЭМП может улучшить обучение и ухудшение памяти.Эти эффекты можно отнести к индукции нейрогенеза и пролиферации нейронов, генерируемых из стволовых клеток в нейрогенном слое гиппокампа. Текущие результаты подтверждают первоначальную гипотезу о том, что этот тип стимуляции КНЧ-ЭДС может быть использован в качестве варианта лечения с многообещающим потенциалом для расстройств центральной нервной системы, особенно для дегенеративных заболеваний. Молекулярные механизмы, влияющие на эффекты КНЧ-ЭМП, могут приводить к развитию нейронных клеток и могут быть многообещающей терапевтической стратегией при нейродегенеративных заболеваниях.Однако необходимы дальнейшие исследования для анализа потенциальных терапевтических эффектов СНЧ-ЭМП на нейродегенеративные расстройства.

Раскрытие информации

Реферат рукописи был представлен на 4-м Конгрессе нейробиологов и в Исследовательском ресурсе.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить вице-канцлера по исследованиям Иранского университета медицинских наук за финансовую поддержку.Авторы также выражают благодарность тем, кто помогал им в проведении этого исследования, особенно г-ну Ядолаху Фатхи за его ценную помощь.

Воздействие электромагнитных полей крайне низкой частоты изменяет поведение, физиологию и уровень стрессового белка пустынной саранчи

ВОЗ. Чрезвычайно низкочастотные поля. Критерии гигиены окружающей среды 238. Пресса Всемирной организации здравоохранения (2007).

Уолкотт, К., Гулд, Дж. Л. и Киршвинк, Дж.L. У голубей есть магниты. Science 205, 1027–1029 (1979).

ADS CAS PubMed Google Scholar

Walker, M. M. et al. Структура и функция магнитного чутья позвоночных. Nature 390, 371–376 (1997).

ADS CAS Google Scholar

Стивен М. Р., Гегер Р. Дж. И Мерлин К. Навигационные механизмы мигрирующих бабочек-монархов.Trends Neurosci. 33, 399–406 (2010).

Google Scholar

Oliveira, J. F. et al. Усики муравьев: они места для магниторецепции? J. R. Soc. Интерфейс 7. С. 143–152 (2010).

PubMed Google Scholar

Gegear, R.J., Casselman, A., Waddell, S. & Reppert, S.M. Криптохром опосредует светозависимую магниточувствительность у Drosophila . Nature 454, 1014–1018 (2008).

ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Gould, J. L., Kirschvink, J. L. & Deffeyes, K. S. Пчелы обладают магнитной намагниченностью. Science 201, 1026–1028 (1978).

ADS CAS PubMed Google Scholar

Vacha, M. Лабораторный поведенческий анализ магниторецепции насекомых: магниточувствительность Periplaneta americana .J. Exp. Биол. 209. С. 3882–3886 (2006).

PubMed Google Scholar

Киршвинк, Дж. Л., Уокер, М. и Дибель, К. Е. Магниторецепция на основе магнетита. Curr. Мнение Neurobiol. 11. С. 462–467 (2001).

CAS Google Scholar

Liang, C.-H., Chuang, C.-L., Jiang, J.-A. И Ян, Э.-К. Магнитное зондирование через брюшко медоносной пчелы. Sci. Rep.6, 23657 (2016).

ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Базалова О. и др. Криптохром 2 обеспечивает направленную магниторецепцию у тараканов. Proc. Natl. Акад. Sci. USA 9, 1660–1665 (2016).

ADS Google Scholar

Рамирес, Э., Монтеагудо, Дж. Л., Гарсиа-Гарсия, М. и Дельгадо, Дж. М. Откладка яиц и развитие Drosophila , модифицированных магнитными полями.Биоэлектромагнетизм 4, 315–326 (1983).

CAS PubMed Google Scholar

МакКаллум, Л. К., Ослунд, М. Л. У., Кноппер, Л. Д., Фергюсон, Г. М. и Оллсон, К. А. Измерение электромагнитных полей (ЭМП) вокруг ветряных турбин в Канаде: есть ли проблема для здоровья человека? Гигиена окружающей среды: глобальный источник доступа 13, 1–16 (2014).

Google Scholar

Е, С.Р., Ян, Дж. У. и Чен, К. М. Влияние статических магнитных полей на амплитуду потенциала действия в латеральном гигантском нейроне раков. Int. J. Radiation Biol. 80, 699–708 (2004).

CAS Google Scholar

Sun, Z. C. et al. Электромагнитные поля крайне низкой частоты способствуют эндоцитозу везикул за счет увеличения экспрессии пресинаптических кальциевых каналов в центральном синапсе. Sci. Отчет 18, 6: 21774 (2016).

Маннерлинг, А.-C., Simkó, M., Mild, K. H., Mattsson, M.-O. Влияние воздействия магнитного поля частотой 50 Гц на образование супероксид-радикального аниона и индукцию HSP70 в клетках K562 человека. Radiat. Environ. Биофиз. 49, 731–741 (2010).

CAS PubMed Google Scholar

Carmody, S. et al. Цитопротекция с помощью индуцированного электромагнитным полем hsp70: модель для клинического применения. J. Cell. Биол. 79, 453–459 (2000).

CAS Google Scholar

Гудман Р.и другие. Чрезвычайно низкочастотные электромагнитные поля активируют каскад ERK, повышают уровень белка hsp70 и способствуют регенерации планарии. Int. J. Radiat. Биол. 85, 851–859 (2009).

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Ди Карло, А., Уайт, Н., Го, Ф., Гаррет, П. и Литовиц, Т. Хроническое воздействие электромагнитного поля снижает уровни HSP70 и снижает цитозащиту. J. Cell. Biochem. 84, 447–454 (2002).

PubMed Google Scholar

Вэй, Дж., Тонг, Дж., Ю, Л. и Чжан, Дж. ЭМП защищает кардиомиоциты от повреждений, вызванных гипоксией, посредством активации белка 70 теплового шока. Chem-Bio Interactions 248, 8–17 (2016).

CAS Google Scholar

Барклай, Дж. У. и Робертсон, Р. М. Термозащита, вызванная тепловым шоком, контроль моторики задних конечностей у саранчи.J. Exp. Биол. 203, 941–950 (2000).

CAS PubMed Google Scholar

Робертсон, Р. М. Модуляция работы нейронной цепи предшествующим стрессом окружающей среды. Интегр. Комп. Биол. 44, 21–27 (2004).

PubMed Google Scholar

Уайард, С., Вятт, Г. Р. и Уокер, В. К. Реакция на тепловой шок у Locusta migratoria . J. Comp. Physiol.Б. 156, 813–817 (1986).

Google Scholar

Рамирес, Дж. М., Элсен, Ф. П. и Робертсон, Р. М. Долгосрочные эффекты предшествующего теплового шока на нейронные калиевые токи, зарегистрированные при приготовлении нового среза ганглия насекомых. J. Neurophysiol. 81, 795–802 (1999).

CAS PubMed Google Scholar

Доусон-Скалли, К. и Робертсон, Р. М. Тепловой шок защищает синаптическую передачу в схеме летательного двигателя саранчи.NeuroReport 9, 2589–2593 (1998).

CAS PubMed Google Scholar

Берроуз М. Нейробиология мозга насекомого (Oxford University Press, 1996).

Алесси А., О’Коннор В., Аонума Х. и Ньюленд П. Л. Допаминергическая модуляция обращения фазы у пустынной саранчи. Фронт. Behav. Neurosci. 8, 371 (2014).

PubMed PubMed Central Google Scholar

Уилсон, Э., Rustighi, E., Newland, P. L. & Mace, B. R. Сравнение моделей изометрической силы скелетных мышц саранчи в ответ на входные импульсы. Биомех. Моделирование механобиол. 11. С. 519–532 (2012).

Google Scholar

Уилсон, Э., Рустиги, Э., Мейс, Б. Р. и Ньюленд, П. Л. Изометрическая сила, создаваемая скелетными мышцами саранчи: ответы на одиночные стимулы. Биол. Киберн. 102, 503–511 (2010).

PubMed Google Scholar

Берг, Дж.E. Электромагнитная активность в диапазоне VLF и взлет саранчи. Int. J. Biometeorol., 23, 195–204 (1979).

ADS Google Scholar

Кларк, Д. Ночные полеты австралийской чумной саранчи, Chortoicetes terminifera Прогулка в отношении штормов. Австралийский J. Zool. 17, 329–352 (1969).

Google Scholar

Reiter, R. Meteorobiologie und Elektrizität der Atmosphäre (Akademische Verlagsgesellschaft Geest und Portig, 1960).

Wijenberg, R., Hayden, M. E., Takacs, S. & Gries, G. Поведенческие реакции различных групп насекомых на электрические стимулы. Энтомол. Exp. Applicata 147, 132–140 (2013).

Google Scholar

Димбилов, П. Плотность индуцированного тока от низкочастотных магнитных полей с разрешением 2 мм, анатомически реалистичная модель тела. Physics Med. Биол. 43, 221 (1998).

ADS CAS Google Scholar

Якобсон, Г.A. et al. Подпороговые напряжения шума пирамидных нейронов неокортекса крыс. J. Physiol. 564. С. 145–160 (2005).

ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Стивенсон, Р. Д. и Джозефсон, Р. К. Влияние рабочей частоты и температуры на механическую мощность, выделяемую лётной мышцей бабочки. J. Exp. Биол. 149, 61–78 (1990).

Google Scholar

Норман, А.P. Адаптивные изменения в поведении саранчи пинаться и прыгать в процессе развития. J. Exp. Биол. 198, 1341–1350 (1995).

CAS PubMed Google Scholar

Танигучи, С. и Тани, Т. Мотор-вызванные потенциалы, вызванные человеческими мышцами, выпрямляющими позвоночник, с помощью транскраниальной магнитной стимуляции. Spine 24, 154–156 (1999).

CAS PubMed Google Scholar

Бигленд-Ричи, Б.W. & Wood, J. J. Изменения сократительных свойств мышц и нервного контроля во время мышечной усталости человека. Мышечный нерв. 7. С. 691–699 (1984).

CAS Google Scholar

Йода А., Кларк А. В. и Йода С. Восстановление протеолипосом (Na ⁺ K ⁺ ) -АТФазы, имеющих ту же скорость оборота, что и у мембранного фермента. Биохим. Биофиз. Acta — Biomembranes 778, 332–340 (1984).

CAS Google Scholar

Заглушка, M.Взаимодействуют ли электромагнитные поля с электронами в Na, K-АТФазе? Биоэлектромагнетизм 26, 677–683 (2005).

CAS PubMed Google Scholar

Бланк, M. Na, K-АТФазная функция в переменных электрических полях. FASEB J. 6, 2434–2438 (1992).

CAS PubMed Google Scholar

Лю Д., Астумян Р. Д. и Цонг Т. Активация режимов накачки Na ⁺ и K ⁺ (Na, K) -АТФазы осциллирующим электрическим полем.J. Biol. Chem. 265, 7260–7267 (1990).

CAS PubMed Google Scholar

Серперсу, Э. Х. и Цонг, Т. Ю. Стимуляция захвата оуабаин-чувствительного Rb ⁺ эрроцитами человека внешним электрическим полем. J. Membrane Biol. 74, 191–201 (1983).

CAS Google Scholar

Barbier, E., Veyret, B. & Dufy, B. Стимуляция притока Ca ²⁺ в клетки гипофиза крысы под воздействием магнитного поля 50 Гц.Биоэлектромагнетика 17, 303–311 (1996).

CAS PubMed Google Scholar

Crest, M. & Gola, M. Большая проводимость Ca ²⁺ -активированные каналы K ⁺ участвуют как в формировании спайков, так и в регуляции возбуждения в нейронах Helix. J. Physiol. 465, 265–287 (1993).

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Ли, С.-S., Zhang, Z.-Y., Yang, C.-J., Lian, H.-Y. & Cai, P. Экспрессия генов и репродуктивные способности самцов Drosophila melanogaster , подвергнутых воздействию КНЧ-ЭМП. Мутат. Res. 758. С. 95–103 (2013).

CAS PubMed Google Scholar

Гудман, Р. и Бланк, М. Понимание механизмов электромагнитного взаимодействия. J Cell. Physiol. 192, 16–22 (2002).

CAS PubMed Google Scholar

Кинг, А.M. & Macrae, T.H. Белки теплового шока насекомых во время стресса и диапаузы. Аня. Преподобный Энтомол. 60, 59–75 (2015).

CAS Google Scholar

Jammes, Y. et al. Утомительная стимуляция одной скелетной мышцы запускает активацию белка теплового шока в нескольких органах крысы: роль иннервации мышц. J. Exp. Биол. 215, 4041–4048 (2012).

CAS PubMed Google Scholar

Ларами, К.Б., Фриш, П., Маклеод, К. и Ли, Г. С. Повышение экспрессии гена теплового шока от воздействия статического магнитного поля in vitro . Биоэлектромаг. 35. С. 406–413 (2014).

CAS Google Scholar

Ньюленд П. Л. и Кондо Ю. Динамика нейронов, контролирующих движения задней ноги саранчи. III. Моторные нейроны разгибателей большеберцовой кости. J. Neurophysiol. 77, 3297–3310 (1997).

CAS PubMed Google Scholar

Берроуз, М.И Пфлюгер, Х. Дж. Положительные петли обратной связи от проприорецепторов, участвующих в движениях ног саранчи. J. Comp. Physiol. А 163, 425–440 (1988).

Google Scholar

Ву Б., Уокер В. и Робертсон М. Термозащита потенциалов действия в системе полета саранчи, вызванная тепловым шоком. J. Neurobiol. 49, 188–199 (2001).

CAS PubMed Google Scholar

Радиация и здоровье

Воздействие полей крайне низкой частоты

Использование электричества стало неотъемлемой частью повседневной жизни.Когда течет электричество, рядом с линиями, по которым проходит электричество, и рядом с приборами существуют как электрические, так и магнитные поля. С конца 1970-х годов возникают вопросы о том, вызывает ли воздействие этих чрезвычайно низкочастотных (СНЧ) электрических и магнитных полей (ЭМП) неблагоприятные последствия для здоровья. С тех пор было проведено много исследований, которые позволили успешно решить важные проблемы и сузить фокус будущих исследований.

В 1996 году Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) учредила Международный проект по электромагнитным полям для исследования потенциальных рисков для здоровья, связанных с технологиями, излучающими ЭМП.Целевая группа ВОЗ недавно завершила обзор воздействия полей КНЧ на здоровье (ВОЗ, 2007).

Этот информационный бюллетень основан на выводах этой целевой группы и обновляет недавние обзоры воздействия на здоровье ЭМП КНЧ, опубликованные в 2002 г. Международным агентством по изучению рака (IARC), созданным под эгидой ВОЗ, и Международная комиссия по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP) в 2003 году.

Источники поля КНЧ и облучение в жилых помещениях

Электрические и магнитные поля существуют везде, где протекает электрический ток — в линиях электропередач и кабелях, в жилой проводке и в электроприборах. Электрические поля возникают из-за электрических зарядов, измеряются в вольтах на метр (В / м) и экранируются обычными материалами, такими как дерево и металл. Магнитные поля возникают в результате движения электрических зарядов (т. Е. Тока), выражаются в теслах (Тл) или, чаще, в миллитеслах (мТл) или микротеслах (мкТл). В некоторых странах обычно используется другая единица, называемая гауссом, (G) (10 000 G = 1 T). Эти поля не защищены большинством обычных материалов и легко проходят через них.Оба типа полей наиболее сильны вблизи источника и уменьшаются с расстоянием.

Большая часть электроэнергии работает с частотой 50 или 60 циклов в секунду или герц (Гц). Вблизи некоторых приборов значения магнитного поля могут быть порядка нескольких сотен микротесла. Под линиями электропередач магнитные поля могут составлять около 20 мкТл, а электрические поля могут составлять несколько тысяч вольт на метр. Однако средние значения магнитных полей промышленной частоты в жилых домах намного ниже — около 0.07 мкТл в Европе и 0,11 мкТл в Северной Америке. Средние значения электрического поля в доме составляют до нескольких десятков вольт на метр.

Оценка целевой группы

В октябре 2005 года ВОЗ созвала целевую группу научных экспертов для оценки любых рисков для здоровья, которые могут существовать в результате воздействия электрических и магнитных полей СНЧ в диапазоне частот от> 0 до 100000 Гц (100 кГц). В то время как МАИР исследовало доказательства, касающиеся рака в 2002 году, эта целевая группа рассмотрела доказательства ряда последствий для здоровья и обновила данные, касающиеся рака.Выводы и рекомендации Целевой группы представлены в монографии ВОЗ по критериям экологического здоровья (EHC) (ВОЗ, 2007).

После стандартного процесса оценки риска для здоровья Целевая группа пришла к выводу, что нет никаких существенных проблем для здоровья, связанных с электрическими полями СНЧ на уровнях, с которыми обычно сталкиваются представители общественности. Таким образом, оставшаяся часть этого информационного бюллетеня касается преимущественно воздействия магнитных полей СНЧ.

Краткосрочные эффекты

Установлены биологические эффекты острого воздействия на высоких уровнях (значительно выше 100 мкТл), которые объясняются признанными биофизическими механизмами.Внешние магнитные поля СНЧ индуцируют в организме электрические поля и токи, которые при очень высокой напряженности поля вызывают нервную и мышечную стимуляцию и изменения возбудимости нервных клеток в центральной нервной системе.

Возможные долгосрочные последствия

Большая часть научных исследований, изучающих долгосрочные риски воздействия магнитного поля снч, сосредоточена на детской лейкемии. В 2002 году МАИР опубликовало монографию, в которой магнитные поля снч классифицируются как «возможно канцерогенные для человека».Эта классификация используется для обозначения агента, для которого имеются ограниченные доказательства канцерогенности для людей и недостаточно доказательств канцерогенности для экспериментальных животных (другие примеры включают кофе и сварочные пары). Эта классификация была основана на объединенном анализе эпидемиологических исследований, демонстрирующих устойчивую картину двукратного увеличения детской лейкемии, связанной со средним воздействием магнитного поля промышленной частоты выше 0,3–0,4 мкТл. Целевая группа пришла к выводу, что дополнительные исследования с тех пор не меняют статуса этой классификации.

Однако эпидемиологические данные ослаблены методологическими проблемами, такими как потенциальная систематическая ошибка отбора. Кроме того, не существует общепринятых биофизических механизмов, которые позволили бы предположить, что воздействие низких уровней участвует в развитии рака. Таким образом, если бы и были какие-либо эффекты от воздействия этих низкоуровневых полей, это должно было бы происходить через биологический механизм, который пока неизвестен. Кроме того, исследования на животных были в основном отрицательными. Таким образом, в целом доказательства, относящиеся к детской лейкемии, недостаточно убедительны, чтобы их можно было рассматривать как причинные.

Детский лейкоз — сравнительно редкое заболевание, общее годовое число новых случаев заболевания оценивается в 49000 во всем мире в 2000 году. Среднее воздействие магнитного поля выше 0,3 мкТл в домашних условиях встречается редко: по оценкам, только от 1% до 4% детей живут в таких условиях. Если связь между магнитными полями и детской лейкемией является причинной, количество случаев во всем мире, которые могут быть связаны с воздействием магнитного поля, оценивается в диапазоне от 100 до 2400 случаев в год, исходя из значений за 2000 год, что соответствует 0.От 2 до 4,95% от общей заболеваемости за этот год. Таким образом, если магнитные поля СНЧ действительно увеличивают риск заболевания, если рассматривать его в глобальном контексте, воздействие ЭМП КНЧ на здоровье населения будет ограниченным.

Был изучен ряд других неблагоприятных воздействий на здоровье на предмет возможной связи с воздействием магнитного поля СНЧ. К ним относятся другие виды рака у детей, рак у взрослых, депрессия, самоубийства, сердечно-сосудистые расстройства, репродуктивная дисфункция, нарушения развития, иммунологические модификации, нейроповеденческие эффекты и нейродегенеративные заболевания.Целевая группа ВОЗ пришла к выводу, что научные данные, подтверждающие связь между воздействием магнитного поля снч и всеми этими последствиями для здоровья, намного слабее, чем для детской лейкемии. В некоторых случаях (например, при сердечно-сосудистых заболеваниях или раке груди) данные свидетельствуют о том, что эти поля не вызывают их.

Международные руководящие принципы воздействия

Установлены последствия для здоровья, связанные с краткосрочным высокоуровневым воздействием, и они составляют основу двух международных руководящих принципов по предельным воздействиям (ICNIRP, 1998; IEEE, 2002).В настоящее время эти органы считают научные данные, относящиеся к возможным последствиям для здоровья в результате длительного воздействия низкоуровневых полей снч недостаточными, чтобы оправдать снижение этих количественных пределов воздействия.

Руководство ВОЗ

Для кратковременного воздействия ЭМП на высоком уровне, неблагоприятное воздействие на здоровье было научно установлено (ICNIRP, 2003). Директивным органам следует принять международные руководящие принципы воздействия, разработанные для защиты работников и населения от этих воздействий.Программы защиты от ЭМП должны включать измерения воздействия из источников, где можно ожидать превышения предельных значений.

Что касается долгосрочных эффектов, учитывая слабость доказательств связи между воздействием магнитных полей снч и детской лейкемией, польза от снижения воздействия для здоровья неясна. Принимая во внимание эту ситуацию, даются следующие рекомендации:

• Правительству и промышленности следует контролировать науку и продвигать исследовательские программы для дальнейшего снижения неопределенности научных данных о воздействии на здоровье воздействия поля КНЧ.В процессе оценки риска ELF были выявлены пробелы в знаниях, которые составляют основу новой программы исследований.
• Государствам-членам рекомендуется создавать эффективные и открытые программы связи со всеми заинтересованными сторонами, чтобы позволить принимать обоснованные решения. Это может включать улучшение координации и консультаций между промышленностью, местными органами власти и гражданами в процессе планирования объектов, излучающих ЭМП КНЧ.
• При строительстве новых объектов и проектировании нового оборудования, включая бытовые приборы, можно изучить недорогие способы снижения воздействия.Соответствующие меры по снижению воздействия будут отличаться от страны к стране. Однако политика, основанная на принятии произвольно низких пределов воздействия, не оправдана.

Дополнительная литература

ВОЗ — Всемирная организация здравоохранения. Чрезвычайно низкочастотные поля. Критерии гигиены окружающей среды, Vol. 238. Женева, Всемирная организация здравоохранения, 2007.

Рабочая группа МАИР по оценке канцерогенных рисков для людей. Неионизирующее излучение, Часть 1: Статические и крайне низкочастотные (СНЧ) электрические и магнитные поля.Лион, МАИР, 2002 г. (Монографии по оценке канцерогенных рисков для человека, 80).

ICNIRP — Международная комиссия по защите от неионизирующего излучения. Воздействие статических и низкочастотных электромагнитных полей, биологические эффекты и последствия для здоровья (0-100 кГц). Бернхардт Дж. Х. и др., Ред. Обершлайсхайм, Международная комиссия по защите от неионизирующего излучения, 2003 г. (ICNIRP 13/2003).

ICNIRP — Международная комиссия по защите от неионизирующего излучения (1998 г.).Рекомендации по ограничению воздействия изменяющихся во времени электрических, магнитных и электромагнитных полей (до 300 ГГц). Физика здоровья 74 (4), 494-522.

Координационный комитет по стандартам IEEE 28. Стандарт IEEE для уровней безопасности в отношении воздействия на человека электромагнитных полей, 0–3 кГц. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, IEEE — Институт инженеров по электротехнике и электронике, 2002 г. (IEEE Std C95.6-2002).

За дополнительной информацией обращайтесь:

Медиацентр ВОЗ
Телефон: +41 22 791 2222
Электронная почта: [электронная почта защищена]

Чрезвычайно низкочастотное излучение / Линии электропередач

Kelly Classic, сертифицированный медицинский физик

Каждый человек подвергается воздействию сложной смеси электромагнитных полей (ЭМП). различных частот, которые пронизывают нашу окружающую среду.Воздействие на многие частоты ЭДС значительно увеличиваются по мере того, как технологии успехи не ослабевают, и появляются новые приложения. В то время как огромный преимущества использования электричества в повседневной жизни и здравоохранении бесспорно, за последние 20 лет широкая общественность стала все больше обеспокоены потенциальными неблагоприятными последствиями для здоровья воздействие электрических и магнитных полей на очень низких частотах (ELF). Такие риски возникают в основном из-за передачи и использования электрическая энергия на промышленных частотах 50/60 Гц.

Электромагнитные поля состоят из электрического (E) и магнитного (H). волны, путешествующие вместе. Они движутся со скоростью света и характеризуется частотой и длиной волны. Частота просто количество колебаний в волне в единицу времени, измеренное в единицах герц (1 Гц = 1 цикл в секунду), а длина волны равна расстояние, пройденное волной за одно колебание (или цикл).

Поля СНЧ определяются как поля с частотами до 300 Гц.В таких низких частот, длины волн в воздухе очень велики (6000 км на 50 Гц и 5000 км при 60 Гц), а в практических ситуациях — электрический и магнитные поля действуют независимо друг от друга и измеряются в отдельности.

Электрические поля возникают из-за электрических зарядов. Они управляют движением других обвинений, находящихся в них. Их сила измеряется в единицах вольт на метр (В / м) или киловольт на метр (кВ / м). Когда заряжается накапливаются на объекте, они создают тенденцию к подобному или противоположному отталкиваемые или привлекаемые заряды соответственно.Сила этого тенденция характеризуется напряжением и измеряется в единицах вольт (В). Любое устройство, подключенное к электрической розетке, даже если устройство не включено, с ним будет связано электрическое поле, которое пропорционально напряжению источника, к которому он подключен. Электрические поля наиболее сильны рядом с устройством и уменьшаются с расстояние. Обычные материалы, такие как дерево и металл, защищают от них.

Магнитные поля возникают из-за движения электрических зарядов, то есть Текущий.Их сила измеряется в единицах ампер на метр (А / м). но обычно выражается через соответствующие магнитные индукция измеряется в единицах тесла (Тл) или миллитесла (мТл). В некоторых страны другая единица, называемая гауссом (G), обычно используется для измерение магнитной индукции (10000 Гс = 1 Тл). Любое устройство, подключенное к электрическая розетка, когда прибор включен и есть ток течет, будет иметь соответствующее магнитное поле, сила которого напрямую связан с током, поступающим из источника.Магнитный поля наиболее сильны рядом с устройством и уменьшаются с расстоянием. Наиболее распространенные материалы не защищают их.

Естественные уровни электрического и магнитного поля 50/60 Гц чрезвычайно низкий, порядка 0,0001 В / м и 0,00001 микротесла (мкТл), соответственно. Воздействие на человека полей КНЧ в первую очередь связано с производство, передача и использование электроэнергии для Например, линии электропередач. Электроэнергия от электростанций распространяется по общинам по высоковольтным линиям электропередачи.Трансформаторы используются для понижения напряжения при подключении к жилые распределительные линии, которые доставляют энергию в дома. Электрические и магнитные поля под воздушными линиями электропередачи могут составлять 12 кВ / м и 30 мкТл соответственно. Вокруг создания станции и подстанции, электрические поля до 16 кВ / м и магнитные могут быть найдены поля до 270 мкТл.

Электрические и магнитные поля в домах зависят от многих факторов, включая удаленность от местных линий электропередачи, количество и тип электрические приборы, используемые в доме, а также конфигурация и положение бытовой электропроводки.Электрические поля вокруг большинства бытовые приборы и оборудование обычно не превышают 500 В / м и магнитные поля обычно не превышают 150 мкТл. В обоих случаях поле уровни могут быть значительно выше на малых расстояниях, но они быстро уменьшаются с расстоянием.
На рабочем месте вокруг существуют электрические и магнитные поля. электрооборудование и проводка во всей промышленности. Рабочие, чья работа он предназначен для обслуживания линий передачи и распределения, которые могут подвергаться воздействию очень большие электрические и магнитные поля.В пределах генерирующих станций и подстанции, электрические поля более 25 кВ / м и магнитные поля в может быть превышено 2 мТл. Сварщики могут подвергаться воздействию магнитного поля. воздействие достигает 130 мТл. Рядом с индукционными печами и промышленными Магнитные поля электролитических ячеек могут достигать 50 мТл. Офис рабочие подвергаются воздействию гораздо меньших полей при использовании оборудования такие как копировальные машины и видеотерминалы.

Единственный практический способ взаимодействия полей КНЧ с живыми тканями заключается в наведении в них электрических полей и токов.Тем не менее величина этих наведенных токов от воздействия полей КНЧ при уровни, обычно встречающиеся в нашей среде, меньше, чем токи происходящие в организме естественным путем. Имеющиеся данные о здоровье воздействие электрических полей предполагает, что эффекты воздействия до до 20 кВ / м мало и не имеет никаких последствий для здоровья. Электрические поля не было доказано, что они оказывают какое-либо влияние на воспроизводство или развитие у животных с напряженностью более 100 кВ / м.

Имеется мало подтвержденных экспериментальных доказательств того, что магнитное поле СНЧ поля могут влиять на физиологию и поведение человека при напряженности поля можно найти дома или в окружающей среде.Выявление добровольцев по нескольким часов до полей СНЧ до 5 мТл мало повлияли на ряд клинико-физиологические тесты, в том числе изменения крови, ЭКГ, сердце скорость, артериальное давление и температура тела. Некоторые исследователи сообщили, что воздействие поля снч может подавлять секрецию мелатонина, гормон, связанный с нашим дневным и ночным ритмом. Это было предложено что мелатонин может защищать от рака груди, так что такой подавление может способствовать увеличению заболеваемости раком груди уже инициирован другими агентами.Хотя есть некоторые свидетельства того, что эффекты мелатонина у лабораторных животных, волонтерские исследования не выявили подтвердили такие изменения у людей.

Нет убедительных доказательств того, что воздействие полей СНЧ вызывает прямое повреждение биологических молекул, в том числе ДНК. Таким образом маловероятно, что они могли инициировать процесс канцерогенеза. Однако исследования все еще продолжаются, чтобы определить, может ли воздействие снч влиять на продвижение или совместное продвижение рака. Недавние исследования на животных показали не обнаружено доказательств того, что воздействие поля КНЧ влияет на заболеваемость раком.В 1979 Вертхаймер и Липер сообщили о связи между детством лейкоз и некоторые особенности проводки, соединяющей их дома с электрические распределительные линии. С тех пор большое количество Для подтверждения этого важного результата были проведены исследования. Анализ этих работ Национальной академией наук США в 1996 г. предположил, что проживание возле линий электропередач было связано с повышенный риск лейкемии у детей (относительный риск RR = 1.5), но не с другими видами рака. Похожая связь между раком и Воздействие на взрослых в жилых помещениях в этих исследованиях не наблюдалось.

Многие исследования, опубликованные за последнее десятилетие по профессиональным воздействие полей КНЧ выявило ряд несоответствий. Они предполагают небольшое повышение риска лейкемии среди электромонтажники. Однако мешающие факторы, такие как возможные воздействие химикатов в рабочей среде, не было во многих из них адекватно учтены.Оценка поля ELF воздействие не коррелировало должным образом с риском рака среди подвергшихся предметы. Следовательно, существует причинно-следственная связь между воздействием поля КНЧ. и рак не подтвержден.

Международная комиссия по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP) опубликовал руководящие принципы пределов воздействия для всех ЭМП. В руководящие принципы обеспечивают адекватную защиту от известных последствий для здоровья и те, которые могут возникнуть при прикосновении к заряженным объектам во внешнем электрическое поле.Поскольку текущая научная информация слабо наводит на размышления и не устанавливает, что воздействие полей СНЧ на уровнях обычно встречающиеся в нашей среде обитания, могут вызвать неблагоприятные воздействие на здоровье, нет необходимости в каких-либо специальных защитных мерах для представителей широкой общественности. Где есть источники высокого СНЧ в полевых условиях, доступ общественности обычно ограничивается заборы или заграждения, чтобы не предпринималось никаких дополнительных защитных мер. нужный.

Защита от воздействия электрического поля 50/60 Гц может быть относительно легко достигается с помощью защитных материалов. Это необходимо только для рабочие на очень высоких полях. Чаще там, где электрические поля очень большие, доступ персонала ограничен. Здесь нет практичный и экономичный способ защиты от магнитных полей СНЧ. Где магнитные поля очень сильные, единственный практический метод защиты имеется возможность ограничить облучение персонала.

Сильные поля КНЧ вызывают электромагнитные помехи (EMI) в кардиостимуляторы или другие имплантированные электромедицинские устройства. Лица, использующие эти устройства, должны обратиться к своему врачу, чтобы определить их восприимчивость к этим эффектам. Офисные работники могут видеть движение изображения на экране своего компьютерного терминала. ELF магнитный поля вокруг клеммы более 1 мкТл (10 мГс) могут вызвать вмешательство в изображение на экране. Простое решение этого проблема состоит в том, чтобы перенести компьютер в другую часть комнаты, где магнитные поля ниже 1 мкТл.Эти магнитные поля находятся рядом с кабелями, подающими электроэнергию в офис или квартиру здания или трансформаторы, связанные с источниками питания для здания. Поля из этих источников обычно намного ниже уровни, вызывающие какие-либо проблемы со здоровьем.

ДЛЯ ДАЛЬНЕЙШЕГО ЧТЕНИЯ

Электромагнитные поля сверхнизкой частоты

Статья добавлена ​​в вашу библиотеку

Обновлено 06.12.2017

Воздействие на здоровье и работа ANSES

Ключевые слова: Электромагнитные поля, Радиочастоты, Электромагнитные волны

Поля крайне низкой частоты (СНЧ) в основном излучаются электрическими установками и электрическими сетями.Возможное воздействие этих электромагнитных полей на здоровье изучается в течение нескольких десятилетий. Хотя в нескольких исследованиях была обнаружена статистическая связь между воздействием электромагнитных полей снч и детской лейкемией, причинно-следственная связь четко не выявлена. Степень неопределенности, которая все еще окружает вопрос о воздействии этих явлений на здоровье, особенно в долгосрочной перспективе, по-прежнему вызывает озабоченность и вызывает споры общественности, уделяя особое внимание распределительным сетям электроэнергии и их компонентам.Кроме того, регулярно поднимается вопрос о воздействии этих полей на животных и, в частности, на домашний скот. Агентством проведен ряд экспертных оценок по этим вопросам.

Возможное воздействие на здоровье электромагнитных полей с чрезвычайно низкой частотой изучается в течение нескольких десятилетий, особенно после публикации в 1979 году эпидемиологического исследования в Колорадо, США (Wertheimer and Leeper, 1979), которое обнаружило, что дети, живущие в домах с близкими к высоким частотам электрические сети высокого напряжения были более подвержены развитию рака.

С тех пор во всем мире было опубликовано несколько исследований как с эпидемиологической точки зрения, так и с точки зрения воздействия электромагнитных полей как in vitro, так и in vivo. Хотя в нескольких исследованиях была обнаружена статистическая связь между воздействием электромагнитных полей снч и детской лейкемией, причинно-следственная связь четко не выявлена. Степень неопределенности, которая все еще окружает вопрос о воздействии на здоровье чрезвычайно низкочастотных полей, особенно в долгосрочной перспективе, по-прежнему вызывает обеспокоенность и вызывает обсуждение общественности, особенно с упором на электрические сети и их компоненты.Тот факт, что наука не смогла продемонстрировать отсутствие воздействия на здоровье, связанного с воздействием электромагнитного излучения СНЧ, и регулярная публикация исследований, результаты которых иногда трудно интерпретировать, только усиливают общую неопределенность и беспокойство.

В 2002 году Международное агентство по изучению рака (IARC) поместило электромагнитные поля КНЧ в категорию 2B (возможно, канцерогенных для человека) в результате постоянных неопределенностей, связанных с эпидемиологическими исследованиями, предполагающими связь между воздействием этих полей и повышенным риском. детской лейкемии.Эта классификация стала изменением направления оценки риска по этому вопросу.

С момента публикации в 2004 году отчета, представленного в Генеральное управление здравоохранения (DGS), во всем мире появились и другие данные, касающиеся экспертных оценок. ВОЗ и Европейское агентство Scenihr — два органа, опубликовавших свои научные позиции по этому вопросу о возможных последствиях для здоровья электромагнитных полей КНЧ. Во Франции недавняя или текущая работа по этому вопросу в основном касалась совершенствования методов измерения экспозиции и того, как ее следует учитывать в эпидемиологических исследованиях.

Работа агентства

В 2008 году министерства здравоохранения, окружающей среды и труда официально обратились к Агентству с просьбой провести экспертизу электромагнитных полей крайне низкой частоты. В частности, они просили Агентство подготовить резюме выводов международных экспертных оценок и дать рекомендации по улучшению количественной оценки воздействия полей КНЧ на население.

Анализ литературы, проведенный Агентством, показывает, что знания о воздействии низкочастотных электромагнитных полей на человека расширились за последние несколько лет. Тем не менее, хотя об источниках, ответственных за эти выбросы, известно больше, и несмотря на то, что доступные сегодня метрологические инструменты могут моделировать облучение, вызванное, например, воздушными линиями электропередач, опубликованных материалов по облучению пока мало.

Работа Агентства также показывает, что краткосрочные эффекты электромагнитных полей СНЧ известны и хорошо задокументированы; Пределы воздействия (100 мкТл для магнитного поля с частотой 50 Гц, для населения) могут обеспечить защиту.

Что касается потенциальных долгосрочных эффектов , наблюдается заметное совпадение результатов различных международных экспертных оценок (проводимых организациями, группами экспертов или исследовательскими группами). Различные исследования наблюдали статистическую связь между воздействием электромагнитных полей СНЧ и детской лейкемией. Рассматриваемые исследования даже показывают хорошую взаимную согласованность, статистически значимую для воздействия в жилых помещениях в среднем за 24 часа, электромагнитным полям с уровнем выше 0.2 или 0,4 мкТл, в зависимости от различных исследований. Однако на сегодняшний день исследования, проведенные для определения биологического механизма, не привели к убедительным выводам . В основном они проводились на животных или в клеточных системах человека in vitro.

На основании этих данных в 2002 году IARC классифицировал магнитные поля с частотой 50/60 Гц как потенциально канцерогенные для человека (Категория 2B).

Продолжающаяся неспособность идентифицировать механизм биологического действия является препятствием для понимания вопросов, поднятых результатами эпидемиологических исследований.Эта сложная ситуация является причиной того, что поощряет принятие более точных эпидемиологических аналитических методов для улучшения характеристики воздействия.

В 2013 году к Агентству также обратились с просьбой расширить научные знания о последствиях электромагнитных полей СНЧ для здоровья животных и зоотехнических показателей. Отсутствие библиографических данных, оценивающих воздействие электромагнитных полей на домашний скот, побудило ANSES начать кампанию по измерению электрических и магнитных полей в окружающей среде на выборке из тридцати животноводческих хозяйств, как вблизи высоковольтных линий электропередач, так и в других местах.Это исследование, хотя оно не является репрезентативным для всех сельскохозяйственных ситуаций во Франции, позволило сделать первоначальные выводы о средних уровнях, обнаруженных на полях в типичных сельскохозяйственных условиях, путем определения источников этих полей. Уровни магнитного поля, измеренные под высоковольтными линиями электропередачи, оставались низкими (от 0,01 до 7,59 мкТл), а электрические поля составляли от 46 до 5 060 В / м. Уровни в животноводческих помещениях были ниже (<3 мкТл и 43 В / м). Хотя источники внутри ферм могут генерировать поля, достигающие 25 мкТл, вблизи определенных типов оборудования (в частности, электрических шкафов), животные не подвергались прямому воздействию на них.Обзор литературы показал, что, хотя эффекты наблюдались в редких случаях у животных (ухудшение когнитивной функции у лабораторных животных (воздействие> 100 мкТл), возможное снижение надоев молока и уровня молочного жира, а также увеличение потребления молочных коров (магнитные поля) 30 мкТл в течение 30 дней) и т. д.), по-прежнему трудно оценить прямое воздействие на здоровье домашнего скота электромагнитных полей крайне низкой частоты.

Рекомендации

Основываясь на этих выводах, Агентство рекомендует возобновить или продолжить эпидемиологические исследования на основе надежного описания воздействия электромагнитных полей КНЧ, особенно с использованием новых методов измерения индивидуального воздействия.

Агентство также рекомендует усилить исследования возможных причин детской лейкемии. Помимо этого, следует также поощрять исследования других потенциальных эффектов этих полей.

Наконец, необходимы исследования, нацеленные на работников, облученных более высокими дозами. Агентство также рекомендует привлекать местных жителей к исследованиям для характеристики воздействия, вовлекая их в определение целей и информируя их о результатах.

Между тем, Агентство рекомендует не строить или адаптировать новые учреждения для детей младшего возраста (школы или детские сады) в непосредственной близости от линий электропередачи очень высокого напряжения, а также не прокладывать новые линии электропередач над такими заведениями.

ДРУГИЕ СТАТЬИ ПО ТЕМЕ

Линии электропередач, электрические устройства и излучение крайне низкой частоты

Что такое излучение крайне низкой частоты (СНЧ)?

Радиация — это излучение или посылка энергии из любого источника. Рентгеновские лучи являются примером излучения, как и свет, исходящий от солнца, и тепло, которое постоянно исходит от нашего тела.

Говоря о радиации и раке, многие люди думают о конкретных видах радиации, таких как рентгеновские лучи или радиация в ядерных реакторах.Но это не единственные виды излучения, которые беспокоят нас, когда мы думаем о радиационных рисках для здоровья человека.

Излучение существует в широком спектре от излучения очень высокой энергии (также называемого высокочастотным) до излучения очень низкой энергии (или низкочастотного). Иногда его называют электромагнитным спектром .

Примеры высокоэнергетического излучения включают рентгеновские лучи и гамма-лучи. Они, а также некоторые ультрафиолетовые (УФ) лучи более высокой энергии, классифицируются как ионизирующее излучение , что означает, что у них достаточно энергии, чтобы удалить электрон из (ионизировать) атом.Ионизирующее излучение может повредить ДНК внутри клеток, что может привести к мутациям и неконтролируемому росту клеток, известному как рак.

Чрезвычайно низкочастотное (СНЧ) излучение находится на низкоэнергетическом конце электромагнитного спектра и относится к типу неионизирующего излучения . Неионизирующее излучение обладает достаточной энергией, чтобы перемещать атомы или заставлять их вибрировать, но недостаточно, чтобы напрямую повредить ДНК. КНЧ-излучение имеет даже более низкую энергию, чем другие типы неионизирующего излучения, такие как радиочастотное излучение, видимый свет и инфракрасное излучение.

В большинстве типов излучения электрическое и магнитное поля связаны. Поскольку они действуют как одно целое, они рассматриваются вместе как электромагнитное поле (ЭМП). Но с излучением СНЧ магнитное поле и электрическое поле могут существовать и действовать независимо, поэтому их часто изучают отдельно. Обычно мы используем термин «магнитное поле» для обозначения излучения КНЧ от магнитного поля, в то время как мы используем термин «электрическое поле» для обозначения излучения КНЧ от электрического поля.

Возможная связь между электромагнитными полями и раком была предметом споров в течение нескольких десятилетий.Неясно, как именно электромагнитные поля, форма неионизирующего излучения низкой энергии, могут увеличивать риск рака. К тому же, поскольку все мы в разное время подвергаемся воздействию разного количества этих полей, этот вопрос трудно изучить.

Электрические и магнитные поля

Все излучение в электромагнитном спектре создается взаимодействием двух сил, называемых полями . У излучения есть как электрическое поле, так и магнитное поле.

Электрические поля — это силы, действующие на заряженные частицы (части атомов), такие как электроны или протоны, которые заставляют их двигаться.Электрический ток — это просто поток электронов, создаваемый электрическим полем. Сила электрического поля часто выражается в вольтах на метр (В / м) или, для более сильных полей, в киловольтах на метр (кВ / м), где киловольт составляет 1000 вольт.

Магнитное поле создается при движении заряженных частиц. Сила магнитного поля может быть выражена во многих различных единицах, включая тесла (Тл), микротесла (мкТл или одна миллионная тесла) и гаусс (Гс), где один G равен 100 мкТл.

Как люди подвергаются воздействию СНЧ-излучения?

Производство, передача, распределение и использование электричества подвергают людей воздействию СНЧ-излучения. Линии электропередач, бытовая электропроводка и любые устройства, использующие электричество, могут генерировать КНЧ-излучение. Таким образом, любые электрические устройства, от холодильников и пылесосов до телевизоров и компьютерных мониторов (когда они включены), являются источниками излучения СНЧ. Даже электрические одеяла подвергают людей воздействию СНЧ-излучения.

Степень воздействия электромагнитного излучения зависит от силы электромагнитного поля, расстояния до источника поля и продолжительности воздействия.Наибольшее воздействие происходит, когда человек находится очень близко к источнику, создающему сильное поле, и остается там в течение длительного периода.

Вызывает ли КНЧ-излучение рак?

Исследователи используют 2 основных типа исследований, чтобы попытаться выяснить, вызывает ли что-либо рак.

• Лабораторные исследования: В лабораторных исследованиях животные подвергаются воздействию различных уровней вещества (иногда очень высоких), чтобы выяснить, вызывает ли это воздействие опухоли или другие проблемы со здоровьем.Исследователи могут также обнажить нормальные человеческие клетки в лабораторной посуде, чтобы увидеть, вызывает ли это те типы изменений, которые наблюдаются в раковых клетках. Не всегда ясно, применимы ли результаты таких исследований непосредственно к людям, но лабораторные исследования — хороший способ выяснить, может ли воздействие вызвать рак.
• Исследования на людях: В других исследованиях изучается заболеваемость раком у разных групп людей. Такое исследование могло бы сравнить уровень заболеваемости раком в группе, подвергшейся воздействию, с частотой в группе с более низким уровнем воздействия или с группой, не подвергшейся воздействию вообще.Иногда уровень заболеваемости раком в группе, подвергшейся воздействию, сравнивают с уровнем заболеваемости раком среди населения в целом. Но бывает трудно понять, что означают результаты этих исследований, потому что многие другие факторы могут повлиять на результаты. Например, люди обычно подвергаются воздействию многих веществ, помимо исследуемого, и эти другие воздействия могут повлиять на результаты.

В большинстве случаев ни один из видов исследований не дает убедительных доказательств сам по себе, поэтому исследователи обычно обращаются как к лабораторным, так и к человеческим исследованиям, пытаясь выяснить, может ли что-то вызвать рак.

Исследования в лаборатории

В нескольких крупных исследованиях изучалось возможное влияние магнитных полей СНЧ на рак у крыс и мышей. Эти исследования подвергают животных воздействию магнитных полей, намного более сильных, чем те, которым люди обычно подвергаются дома, с полями от 2 до 5000 микротесла (мкТл). Большинство этих исследований не выявили увеличения риска развития любого типа рака. Фактически, риск развития некоторых видов рака был ниже у животных, подвергшихся воздействию КНЧ-излучения.Одно исследование действительно показало повышенный риск опухолей, которые начинаются в клетках щитовидной железы, называемых С-клетками, у самцов крыс при некоторых воздействиях. Этот повышенный риск не наблюдался у самок крыс или мышей и не наблюдался при максимальной напряженности поля. Эти несоответствия и тот факт, что эти результаты не были последовательно отражены в других исследованиях, не позволяют ученым сделать вывод о том, что наблюдаемый повышенный риск опухолей связан с излучением СНЧ.

Другие исследования на мышах и крысах специально искали рост лейкемии и лимфомы в результате воздействия КНЧ-излучения, но эти исследования также не обнаружили связи.

Исследования на людях

Изучение воздействия излучения СНЧ на людей может быть трудным по многим причинам:

Воздействие излучения СНЧ очень распространено, поэтому невозможно сравнивать людей, подвергшихся облучению, с людьми, не подвергавшимися облучению. Вместо этого исследования пытаются сравнить людей, подвергшихся воздействию более высоких уровней, с людьми, подвергающимися более низким уровням.

Очень сложно определить, какое количество КНЧ-излучения подверглось воздействию человека, особенно в течение длительного периода. Насколько нам известно, эффекты излучения снч не складываются с течением времени, и нет теста, который мог бы измерить, сколько облучения получил человек.

Исследователи могут получить снимок воздействия СНЧ, если человек носит устройство, которое записывает уровни воздействия в течение нескольких часов или дней. Или исследователи могут измерить напряженность магнитного или электрического поля дома или на рабочем месте человека.

Другие варианты включают оценку воздействия на основе конфигурации проводки на рабочем месте / доме или на расстоянии от линий электропередач. Но эти методы приводят к оценкам воздействия, которые имеют много неопределенности и могут давать смещенные оценки общего воздействия.Обычно они не учитывают воздействие СНЧ человека, в то время как в других местах они не измеряют воздействие СНЧ в каждом месте, где этот человек когда-либо жил или работал на протяжении своей жизни. В результате нет надежных способов точно оценить чье-либо долгосрочное воздействие, что является наиболее важным при поиске возможного воздействия на риск рака.

У детей

• В ряде исследований изучалась возможная связь между излучением КНЧ от магнитных полей в домашних условиях и детской лейкемией, с неоднозначными результатами.Тем не менее, если объединить результаты этих исследований, можно увидеть небольшое увеличение риска для детей с самыми высокими уровнями воздействия по сравнению с детьми с самыми низкими уровнями воздействия. Исследования, посвященные влиянию электрических полей ELF на лейкоз у детей, не нашли связи.
  

Исследования, как правило, не обнаружили какой-либо сильной связи между электрическими или магнитными полями СНЧ и другими видами рака у детей.

У взрослых

Хотя в нескольких исследованиях изучалась возможная связь между воздействием СНЧ у взрослых и раком, большинство из них не нашли связи.

Что говорят экспертные агентства

Несколько национальных и международных агентств изучают различные воздействия в окружающей среде, чтобы определить, могут ли они вызвать рак. (То, что вызывает рак или способствует росту рака, называется канцерогеном .) Американское онкологическое общество обращается к этим организациям с целью оценки рисков на основе данных лабораторных исследований, исследований на животных и человека.

На основании данных, полученных от животных и людей, подобных приведенным выше примерам, некоторые экспертные агентства оценили канцерогенную природу КНЧ-излучения.

Международное агентство по изучению рака (IARC) является частью Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ). Одна из его основных целей — выявить причины рака. В 2002 году IARC рассмотрел доказательства наличия магнитного и электрического полей СНЧ отдельно:

• Было обнаружено «ограниченное доказательство» канцерогенности магнитных полей КНЧ у людей в отношении детской лейкемии, с «неадекватными доказательствами» в отношении всех других видов рака. На основании исследований на лабораторных животных было обнаружено «недостаточное доказательство» канцерогенности магнитных полей снч.
• Было обнаружено «недостаточное доказательство» канцерогенности электрического поля ELF для человека.

На основании этой оценки IARC классифицировал магнитные поля ELF как «возможно канцерогенные для человека». Он классифицировал электрические поля ELF как «не классифицируемые по их канцерогенности для человека».

В 1999 г. Национальный институт гигиены окружающей среды США (NIEHS) описал научные данные, свидетельствующие о том, что воздействие СНЧ представляет риск для здоровья, как «слабый», но отметил, что его нельзя признать полностью безопасным, и считал его опасным. «возможный» канцероген для человека.

Как избежать воздействия КНЧ-излучения?

Не ясно, вредно ли воздействие СНЧ-излучения, но есть вещи, которые вы можете сделать, чтобы снизить его, если вас это беспокоит. Ваше облучение зависит от силы излучения СНЧ, исходящего от каждого источника, от того, насколько вы близко к каждому из них и как долго вы проводите в полевых условиях.

NIEHS рекомендует людям, обеспокоенным их воздействием ЭМП (и КНЧ-излучения), выяснить, где находятся их основные источники ЭМП, и удалиться от них или ограничить время, проведенное рядом с ними.Например, перемещение даже на расстояние вытянутой руки от источника может значительно снизить воздействие его поля.

Линии электропередачи

Людям, которые обеспокоены воздействием излучения СНЧ от мощных электрических линий, следует иметь в виду, что интенсивность любого воздействия значительно снижается по мере удаления от источника. На земле сила электромагнитного поля наиболее высока непосредственно под линией электропередачи. По мере того, как вы удаляетесь, вы подвергаетесь все меньше и меньше, и уровень в конечном итоге соответствует нормальному домашнему фоновому уровню.Электромагнитное поле непосредственно под линией электропередачи обычно находится в диапазоне, которому вы можете подвергнуться при использовании определенных бытовых приборов.

Если вас беспокоит воздействие электромагнитных источников вокруг вас (включая линии электропередач), вы можете измерить напряженность поля с помощью устройства, называемого гауссметром .

.