Шпаргалка: Анализ влияния излучений на организм человека

излучение радиация шум безопасность

6. Особенности взаимодействия цифрового шума с живыми системами и проблемы биологической безопасности ЭМИ

Повсеместное использование цифровых технологий привело к появлению новой составляющей электромагнитного окружения человека -- цифрового шума (ЦШ). Если в целом электромагнитное загрязнение окружающей среды является предметом озабоченности специалистов-экологов, то возможная роль цифровой компоненты как фактора дополнительного риска до сих пор не рассматривалась. Необходимость выделения ЦШ из всего спектра электромагнитного фона продиктована экспериментов о качественно новых чертах биоэффектов ЦШ на клеточном уровне.

Внедрение любой новой технологии, сопряженной с излучением в окружающее человека пространство электромагнитных волн, неизбежно сопровождается дискуссиями о возможных последствиях для здоровья. Для мобильной связи это особенно актуально, поскольку в наше время всем известно, что излучение СВЧ может быть далеко не безвредным, а радиопередатчик абонентского аппарата работает непосредственно около уха, в нескольких сантиметрах от головного мозга. Многочисленные исследования, однако, не дают пока ясного ответа на вопрос: насколько вредно излучение мобильного телефона для его пользователя. Сложность проблемы, недостаточность финансирования, лоббирование компаний-производителей способствуют тому, что в обозримом будущем вряд ли следует ожидать получения однозначных выводов по рассматриваемой проблеме. Поэтому, для качественной оценки возможных последствий воздействия ЭМИ мобильного телефона на организм человека мы воспользовались известными в электромагнитной биологии закономерностями, а также некоторыми положениями физики живого.

Основным критерием безопасности считается малость повышенной дозы ЭМИ, которая определяется из тех соображений, что допустимый предел облучения должен быть с достаточно хорошим запасом ниже того порога, при превышении которого в организме человека происходят заметные изменения. Международные нормы безопасности устанавливают предел для так называемого коэффициента удельного поглощения (Specific Absorption Rate -- SAR) производной по времени от энергии ЭМП, поглощаемого единицей массы в объеме тела заданной формы и плотности. В зависимости от местного стандарта, в различных странах SAR колеблется в пределах 10^-2-10^-3 Вт /г, что в пересчете в плотность потока мощности с учетом временного интервала усреднения дает -10^-3-10^-4 Вт/см². Такие порядки величин гарантированно (примерно, на порядок) превышают значения уровня облучения, полученные в модельных расчетах и в экспериментах с подопытными добровольцами. Отметим, однако, что все расчеты и измерения относятся к несущей частоте. Относительный уровень мощности излучения вне рабочей полосы в диапазоне СВЧ-КВЧ не превышает 10% и, казалось бы, тем более соответствует стандартам безопасности.

Очевидно, что создатели стандартов учитывали только линейную зависимость возможных биологических эффектов от поглощенной дозы, руководствуясь принципом «чем меньше, тем безопаснее». Это, действительно, справедливо для так называемого теплового фактора, ответственного за нагрев биологической ткани при поглощении ЭМИ. Однако, многочисленные эксперименты по воздействию СВЧ и КВЧ полей на живые системы самого разного уровня организации -- от микробной клетки до человека -- свидетельствует о принципиальной нелинейности восприимчивости (в этом случае говорят об «информационном факторе»). В результате чего, понятие биологически безопасной интенсивности становится, мягко говоря, неопределенным.

Более того, до недавнего времени зависимость биологической реакции от интенсивности излучения (монохроматического или шумоподобного) считалась хотя и нелинейной, но все же монотонной. ЦШ привносит в биоэффекты ЭМИ новое качество -- немонотонную зависимость: при снижении интенсивности эффект может пропадать и снова возникать, даже проявляя тенденцию к смене знака.

Затронем еще один аспект обсуждаемой проблемы, а именно вопрос о «полезности» или «вредности» для организма того или иного диапазона частот ЭМИ. СВЧ-диапазон принято считать скорее «вредным», в том числе и для сверх уровней мощности ЭМИ (< 10^-7 Вт\см²). С КВЧ все не так однозначно. В частности, показано, что положительное для организма (лечебное) воздействие излучений этого участка спектра, например в технологиях КВЧ -терапии, имеет место лишь при соблюдении ряда условий. А именно -- сверхнизкая, порядка тепловых шумов (<10^-19Вт/см²), интенсивность и строго детерминированная локализация воздействия. В общем же случае, судя по многочисленным экспериментам, могут наблюдаться биоэффекты разных знаков. Это означает, что, если не впадать в излишний оптимизм, следует учитывать потенциальную опасность физиологических последствий облучения низкоинтенсивными ЭМИ, в особенности головного мозга и ушной раковины, где расположено много активных точек.

Каковы же особенности воздействия ЦШ на живые системы? В рамках концепции эндогенного когерентного поля, формирующего целостный электромагнитный каркас живого организма предполагается возможность регулиpyющeгo воздействия слабого внешнего сигнала. Существенно, что такое воздействие должно быть резонансным и сугубо индивидуальным по частотному составу, отражающему спектр характеристических частот конкретного организма. Очевидно, что ЦШ с его «монохроматическим широкополосным» спектром оказывается универсальным инструментом, влияющим на любой живой объект. Причем, если руководствоваться идеей «сродственности» внешнего ЭМИ с собственными полями клеток организма, то ЦШ является одновременно инициатором как восстановительных (КВЧ-диапазон), так и деструктивных (СВЧ) процессов.

7. Биологическое действие ионизирующих излучений и способы защиты от них

Различают два вида эффекта воздействия на организм ионизирующих излучений: соматический и генетический. При соматическом эффекте последствия проявляются непосредственно у облучаемого, при генетическом - у его потомства. Соматические эффекты могут быть ранними или отдалёнными. Ранние возникают в период от нескольких минут до 30-60 суток после облучения. К ним относят покраснение и шелушение кожи, помутнение хрусталика глаза, поражение кроветворной системы, лучевая болезнь, летальный исход. Отдалённые соматические эффекты проявляются через несколько месяцев или лет после облучения в виде стойких изменений кожи, злокачественных новообразований, снижения иммунитета, сокращения продолжительности жизни.

При изучении действия излучения на организм были выявлены следующие особенности:

1. Высокая эффективность поглощённой энергии, даже малые её количества могут вызвать глубокие биологические изменения в организме.

2. Наличие скрытого (инкубационного) периода проявления действия ионизирующих излучений.

3. Действие от малых доз может суммироваться или накапливаться.

4. Генетический эффект - воздействие на потомство.

5. Различные органы живого организма имеют свою чувствительность к облучению.

6. Не каждый организм (человек) в целом одинаково реагирует на облучение.

7. Облучение зависит от частоты воздействия. При одной и той же дозе облучения вредные последствия будут тем меньше, чем более дробно оно получено во времени.

Ионизирующее излучение может оказывать влияние на организм как при внешнем (особенно рентгеновское и гамма-излучение), так и при внутреннем (особенно альфа-частицы) облучении. Внутреннее облучение происходит при попадании внутрь организма через лёгкие, кожу и органы пищеварения источников ионизирующего излучения. Внутреннее облучение более опасно, чем внешнее, так как попавшие внутрь ИИИ подвергают непрерывному облучению ничем не защищённые внутренние органы.

Под действием ионизирующего излучения вода, являющаяся составной частью организма человека, расщепляется и образуются ионы с разными зарядами. Полученные свободные радикалы и окислители взаимодействуют с молекулами органического вещества ткани, окисляя и разрушая её. Нарушается обмен веществ. Происходят изменения в составе крови - снижается уровень эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и нейтрофилов. Поражение органов кроветворения разрушает иммунную систему человека и приводит к инфекционным осложнениям.

Местные поражения характеризуются лучевыми ожогами кожи и слизистых оболочек. При сильных ожогах образуются отёки, пузыри, возможно отмирание тканей (некрозы).

Смертельные поглощённые дозы для отдельных частей тела следующие:

· голова - 20 Гр;

· нижняя часть живота - 50 Гр;

· грудная клетка -100 Гр;

· конечности - 200 Гр.

При облучении дозами, в 100-1000 раз превышающую смертельную дозу, человек может погибнуть во время облучения ("смерть под лучом").

Биологические нарушения в зависимости от суммарной поглощённой дозы излучения представлены в (табл. 3.4).

В зависимости от типа ионизирующего излучения могут быть разные меры защиты: уменьшение времени облучения, увеличение расстояния до источников ионизирующего излучения, ограждение источников ионизирующего излучения, герметизация источников ионизирующего излучения, оборудование и устройство защитных средств, организация дозиметрического контроля, меры гигиены и санитарии.

В России, на основе рекомендаций Международной комиссии по радиационной защите, применяется метод защиты населения нормированием. Разработанные нормы радиационной безопасности учитывают три категории облучаемых лиц:

А - персонал, т.е. лица, постоянно или временно работающие с источниками ионизирующего излучения;

Б - ограниченная часть населения, т.е. лица, непосредственно не занятые на работе с источниками ионизирующих излучений, но по условиям проживания или размещения рабочих мест могущие подвергаться воздействию ионизирующих излучений;

В - всё население.

Таблица 3.4

Биологические нарушения при однократном (до 4-х суток) облучении всего тела человека

Для категорий А и Б, с учётом радиочувствительности разных тканей и органов человека, разработаны предельно допустимые дозы облучения (табл. 3.5).

Предельно допустимая доза - это наибольшее значение индивидуальной эквивалентной дозы за год, которая при равномерном воздействии в течение 50 лет не вызовет в состоянии здоровья персонала неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами.

Каждый житель Земли (категория В) на протяжении всей своей жизни ежегодно облучается дозой в среднем 250-400 мбэр. Полученная доза складывается из природных и искусственных источников ионизирующего излучения.

Таблица 3.5

Предельно допустимые дозы облучения

Природные источники дают суммарную годовую дозу примерно 200 мбэр (космос - до 30 мбэр, почва - до 38 мбэр, радиоактивные элементы в тканях человека - до 37 мбэр, газ радон - до 80 мбэр и другие источники).

Искусственные источники добавляют ежегодную эквивалентную дозу облучения примерно в 150-200 мбэр (медицинские приборы и исследования - 100-150 мбэр, просмотр телевизора -1-3 мбэр, ТЭЦ на угле - до 6 мбэр, последствия испытаний ядерного оружия - до 3 мбэр и другие источники).

Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) предельно допустимая(безопасная) эквивалентная доза облучения для жителя планетыопределена в 35 бэр, при условии её равномерного накопления в течение 70 лет жизни.

Защита от ионизирующих излучений

Ниже предлагаются рекомендации общего характера по защите от ионизирующего излучения разного типа.

От альфа-лучей можно защититься путём:

· увеличения расстояния до ИИИ, т.к. альфа-частицы имеют небольшой пробег;

· использования спецодежды и спецобуви, т.к. проникающая способность альфа-частиц невысока;