К оценке рисков для здоровья при внедрении сетей 5G

участия человека [2, 3]. При этом планируется постоянное увеличение числа данных устройств, работающих в сети Интернет.

Сети 5G имеют архитектуру, отличную от предыдущих поколений мобильной связи. Они предполагают более высокую плотность базовых и пользовательских станций, которые генерируют электромагнитное излучение (ЭМИ) и обеспечивают разнообразные беспроводные сервисы. Развитие сетей от 4G к 5G, а затем и к 6G сопровождается увеличением числа пользовательских устройств на единицу площади. Их количество может достигать 1 млн устройств на квадратный километр в 5G-сетях (IMT-2020) и до 10 млн в будущих 6G-сетях [4]. Из-за такой высокой плотности пользовательских устройств общий электромагнитный фон сетей 5G / 6G может превысить допустимые нормы и стать опасным для здоровья [5, 6].

Целью представленного литературного обзора является анализ результатов различных типов исследований, направленных на оценку воздействия ЭМИ, с использованием инженерных знаний в области 5G, рассмотрение методических подходов к оценке риска здоровью населения от воздействия сетей 5G и обсуждение направлений совершенствования методологии для проведения исследования влияния сетей нового формата.

Материалы и методы. В данной работе применен метод литературного анализа, который использован для подготовки обзора научных публикаций, посвященных воздействию ЭМИ, включая сети пятого поколения (5G). Литературный анализ призван обеспечить систематическую оценку существующих исследований, позволяя выявить основные тенденции, критические точки и пробелы в имеющихся научных данных. Поиск и отбор источников литературы проводился с использованием следующих научных баз данных: PubMed, Scopus, Web of Science, MedLine, Global Health, Российский индекс научного цитирования (РИНЦ).

Для окончательного включения источников в обзор применялись следующие критерии.

Тематика: исследования, касающиеся воздействия ЭМИ, в частности сетей 5G, с фокусом на здоровье человека.

Тип исследования: включались как научные статьи, содержащие результаты эмпирических исследований, так и обзорные работы, систематические обзоры и метаанализы, опубликованные в рецензируемых журналах.

Язык публикации: включались работы, опубликованные на английском и русском языках.

Время публикации: ограничение по годам – исследования, опубликованные с 2000 г. по настоящее время, с преимущественным включением работ, опубликованных за последние пять лет, с целью учесть новейшие данные и тенденции.

В процессе отбора было проанализировано 125 научных источников, из которых 73 публикации признаны соответствующими критериям включения и использованы в обзоре. Каждая работа была проанализирована на предмет методологии, результатов и выводов. Далее был проведен сравнительный анализ полученных результатов и обоснование выводов на основе данных, содержащихся в публикациях, в контексте различных видов исследований по ЭМИ и 5G.

Результаты и их обсуждение. Сети 5G и здоровье населения. Оценка риска для здоровья от 5G охватывает несколько дисциплин: медицину, биологию, физику, экономику, право и другие. При этом исследования в каждой конкретной дисциплине, как правило, сосредоточены на какой-то одной области. Например, медицинские исследования обычно посвящены оценке возможной взаимосвязи между воздействием 5G (а также более ранних поколений мобильной связи) и возникновением заболеваний с небольшим акцентом на осмысление условий испытаний. Однако условия экспериментов часто консервативны и далеки от формирования реальных условий воздействия радиоаппаратуры нового поколения. Поэтому оценка риска здоровью под воздействием 5G представляется непростой задачей.

Вопрос возможных последствий для здоровья из-за радиочастотного воздействия вызывает активные дискуссии в научном сообществе, однако на данный момент отсутствуют убедительные доказательства, подтверждающие наличие значимых рисков. Это подчеркивает необходимость дальнейших исследований и обсуждений в данной области. Например, высокую значимость в современном обществе приобретает возникновение заболеваний центральной нервной системы, в том числе расстройств высшей нервной деятельности, психики, а также опухолей головного мозга. Рассмотрим далее, к каким возможным последствиям для здоровья человека может приводить воздействие электромагнитных излучений радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ).

Рак. Основываясь на анализе результатов эпидемиологических исследований, Международное агентство по изучению рака (IARC) в 2010 г. классифицировало неионизирующие радиочастотные излучения от мобильных телефонов как «возможно, канцерогенные для человека», отнеся их к категории 2B [7, 8]. Последние исследования на крысах также продемонстрировали статистически достоверное повышение риска возникновения опухолей мозга, глиальных новообразований сердца и опухолей околоушных желез при воздействии радиочастот ([9–12] и др.).

Воздействие на кожу. Радиочастотное воздействие с высокой плотностью потока энергии может приводить к повышению температуры открытых тканей тела [13]. Однако умеренное локальное тепловое воздействие может быть компенсировано системой терморегуляции человеческого организма. Высокие дозы поглощенного радиочастотного воздействия могут вызвать ощущение тепла в коже, приводя к легким ожогам кожи [14].

Поражение глаз. Воздействие радиочастотных излучений высоких уровней с достаточно высокими плотностями потока энергии может привести к поражению глаз [15], включая катаракту, повреждение сетчатки и проблемы с роговицей.

Метаболизм глюкозы. Радиочастотное излучение, возможно, влияет на метаболизм глюкозы в клетках человека [16], что может быть замечено в органах тела, на которые оказывают воздействие высокие уровни ЭМП, например, в головном мозге.

Мужская фертильность. Некоторые исследования ([17–19] и др.) утверждают, что при воздействии высоких уровней ЭМИ РЧ может наблюдаться ряд негативных последствий для репродуктивного здоровья мужчин, прежде всего – снижение способности спермы к оплодотворению. Однако связь таких эффектов с радиочастотным воздействием от оборудования связи достоверно не доказана.

Электромагнитная гиперчувствительность. В некоторых работах (см., например, [20–22]), сообщается, что люди могут связывать с радиочастотным воздействием появление таких симптомов, как головная боль, стресс, усталость, нарушения сна, раздражительность, а также боли в области сердца и повышение артериального давления. В то же время другие независимые исследования (например, [23–25] и др.) не показали связей данных симптомов с уровнями радиочастотного излучения, то есть на сегодняшний день такая взаимосвязь достоверно не подтверждена.

Таким образом, воздействие ЭМИ РЧ гипотетически может приводить к нескольким типам последствий для здоровья, при этом использование оборудования 5G в реальных условиях ожидаемо не должно привести к возникновению таких эффектов, как поражение кожи, глаз и влияние на метаболизм глюкозы, поскольку эти явления наблюдаются только при уровнях ЭМИ, существенно превышающих уровни излучения оборудования 5G. Также связь 5G с мужской фертильностью и электромагнитной гиперчувствительностью не является научно доказанной [26, 27].

Далее рассмотрим медицинские исследования о влиянии ЭМИ РЧ на здоровье, проведенные на животных, а также популяционные и социологические исследования, результаты которых могут представлять интерес с точки зрения изучения внедряемых сетей 5G.

Исследования на животных. За последние десятилетия проведены сотни исследований на животных (например, на мышах и / или крысах), в которых имитировалось воздействие источников ЭМИ РЧ. По результатам данных экспериментов анализировалось, какие потенциальные последствия для здоровья может иметь воздействие ЭМИ РЧ ([28–31] и др.). Однако надо заметить, что большинство этих исследований имеет ряд ограничений, к которым можно отнести, во-первых, малое количество использованных животных для обеспечения статисти- чески значимых результатов [32, 33], а также их недостаточную продолжительность [33, 34], что ставит под сомнение полученные данные как имеющие значение в долгосрочной перспективе. С целью предотвращения подобных проблем при участии различных международных организаций (например, ВОЗ, Национальная токсикологическая программа (NTP) и т.д.) были разработаны руководящие принципы, в соответствии с которыми должны проводиться исследования на животных, связанные с изучением возникновения серьезных заболеваний (особенно рака) [35–39]. Данные рекомендации включают такие параметры, как минимальное количество животных, необходимых для проведения эксперимента (не менее 50 особей в каждой группе), оптимальная длительность опытов (от 2 до 3 лет), минимальное количество уровней интенсивности ЭМИ (не менее трех) [40].

В контексте текущих и актуальных исследований, соответствующих вышеуказанным критериям, можно выделить исследования, проводимые в рамках Национальной токсикологической программы NTP США [9, 10], а также исследования, проводимые Институтом Рамаззини [11].

Исследования NTP [9, 10] представляют на сегодняшний день одни из наиболее продолжительных экспериментов, направленных на оценку воздействия ЭМИ РЧ на животных. Данные исследования касались технологии 2G, однако к их результатам нередко апеллируют противники развертывания сетей 5G. В экспериментах NTP животные (крысы) были разделены на несколько групп, каждая из которых подвергалась воздействию различных уровней ЭМИ РЧ по несколько часов в день, вплоть до естественной смерти. Эксперимент длился два года и включал начальную оценку после первых 28 дней и конечную оценку после завершения исследования. Используемое радиочастотное оборудование для генерации ЭМИ воспроизводило частоты в субгигагерцевом диапазоне для условий, изложенных в [9], и в среднем диапазоне (1–6 ГГц) для условий, изложенных в [10]. Излучаемая мощность радиочастотного оборудования было настроена для удовлетворения заданного уровня экспозиции в камере. Кроме того, в каждой камере осуществлялся регулярный контроль генерируемых уровней ЭМИ на соответствие заданным показателям, условиям проведения эксперимента.

По результатам исследования на субгигагерцевой частоте [9] выявлена канцерогенная активность у самцов крыс Sprague – Dawley, которая проявлялась, прежде всего, в виде появления злокачественной шванномы сердца, а также других опухолей (например, злокачественной глиомы головного мозга). В то же время данные эффекты не отмечены для самок крыс. В эксперименте на средних частотах [10] не обнаружено четких признаков появления новообразований у самцов или самок крыс. Важно также заметить, что в работе [41] приведен анализ результатов исследований [9, 10], в результате чего делается вы- вод, что радиочастотное воздействие может способствовать увеличению повреждений ДНК.

Исследовательская работа Института Рамаззи-ни была направлена на оценку воздействия радиочастотного облучения на крыс Sprague-Dawley [11]. В частности, крысы подвергались воздействию ЭМИ РЧ в течение нескольких часов в день, начиная с внутриутробного периода и до смерти. По словам авторов, их выводы подтверждают результаты исследований NTP [9, 10] и предыдущие эпидемиологические исследования по сотовым телефонам ([42, 43] и др.), что делает необходимым пересмотр классификации IARC радиочастотного облучения [8].

Теперь рассмотрим проведенные исследования на животных с точки зрения связи 5G. 5G будет работать в трех основных диапазонах частот:

• 1)    субгигагерцевый диапазон (< 1 ГГц);

• 2)    среднечастотный диапазон (1–6 ГГц);

• 3)    миллиметровые волны (30 ГГц и более).

Исследования NTP [9, 10] проведены на частотах, относящихся к субгигагерцевому диапазону и к среднечастотному диапазону. Следует подчеркнуть, что частота 900 МГц, используемая в работе [9], очень близка к той, которая применяется в субгигагерцевом диапазоне 5G. Например, в Италии эта частота установлена на 700 МГц. В то же время исследование [10] проведено на частоте 1900 МГц, которая используется для услуг 5G в некоторых странах мира (например, США), однако другие (например, Италия) используют иные частоты. Частота, используемая в исследовании Института Рамаззини [11], составляет 1800 МГц и может быть сравнима с частотами 5G в среднечастотном диапазоне.

Наконец, важно отметить, что ни одно из исследований [9–11] не анализирует влияние частот в миллиметровом волновом диапазоне. В данном диапазоне воздействие радиоволн характеризуется некоторыми специфическими особенностями. Например, они в меньшей степени обладают способностью проникать во внутренние ткани, по сравнению с микроволнами. Однако исследования [9–11] ориентированы на использование технологий 2G (не 5G), для которых не представляется возможным использование частот в диапазоне миллиметровых волн. Таким образом, мы можем утверждать, что результаты исследований [9–11] лишь частично могут быть использованы для оценки воздействия технологий 5G. Многие параметры исследований [9–11] представляются совершенно иными и / или далекими от тех, которые применяются в оборудовании 5G.

К таким отличиям относятся:

• –    очень короткие расстояния между источником опасности и реципиентом при использовании сетей 5G;

• –    очень высокие уровни ЭМИ, высокий уровень излучаемой мощности;

• –    очень длительное время экспозиции;

• –    основные схемы передачи и модуляции;

• –    уровни SAR², рассчитываемые для всего тела, не сопоставимые напрямую с локальными SAR при использовании реальных смартфонов.

Как следствие, выводы о влиянии ЭМИ РЧ на здоровье, полученные в рассмотренных исследованиях, нельзя однозначно экстраполировать для ситуации реального развертывания сетей 5G.

Поэтому ICNIRP3 в специальной заметке указал [43], что исследования [9–11] не дают последовательной, надежной и обобщаемой совокупности доказательств для пересмотра экспозиции. Соответственно, необходимо проведение дальнейших исследований, направленных на устранение данных ограничений.

Популяционные исследования. Исследования в этой категории направлены на изучение связи между наличием тяжелых заболеваний (таких как опухоли головного мозга) у людей и уровнем облучения от базовых станций и мобильных телефонов. Мы не фокусируемся на популяционных исследованиях, направленных на изучение воздействия базовых станций, в связи с тем, что в исследованиях, проведенных для более ранних поколений мобильной связи, показано, что степень облучения от базовых станций намного ниже, чем от мобильных устройств ([44, 45] и др.), влияние базовых станций существенно уменьшается по мере удаления пользователей от станции ([46–48] и др.). Кроме того, предыдущие популяционные исследования ([49] и др.] Американского онкологического общества [50] не обнаружили причинно-следственной связи между воздействием базовых станций и увеличением риска развития опухолей. Тем не менее, учитывая внедрение технологии 5G, характеризующейся возрастанием количества базовых станций и их расположением на близком расстоянии друг от друга [51, 52], важно отметить, что вопросы о воздействии таких станций на здоровье населения требуют дальнейшего научного анализа. Прогресс в этой области настоятельно подчеркивает необходимость исследования и обсуждения потенциальных последствий общего облучения.

Хорошо известно, что аппараты мобильной связи представляют собой источники воздействия

ЭМИ РЧ вблизи пользователей (см., например, [44, 45]). Поэтому мы остановимся на популяционных исследованиях, которые направлены на поиск причинно-следственных связей между возникновением опухолей и воздействием мобильных телефонов. Основные работы, выполненные в прошлом, актуальны и в контексте 5G.

Исследование INTERPHONE [53, 54] координировалось IARC. Исследование, основанное на подходе «случай – контроль», было выполнено в 13 странах мира в 2000–2012 гг. Цель проекта состояла в том, чтобы изучить влияние использования мобильных телефонов на людей, страдающих тяжелыми заболеваниями (например, глиома, менингиома и акустическая невринома). Большое значение имело количество людей, вовлеченных в исследование: более 5000 пациентов, имеющих диагноз глиомы или менингиомы, и 1000 пациентов с диагнозом акустической невриномы. Кроме того, рассматривалась также контрольная группа, в которую входили люди, не имеющие ни одного из данных типов опухолей.

Исследование базировалось на таких методах, как персональные интервью и контрольные проверки, направленные на получение максимально точных данных об использовании мобильных устройств, включая длительность и частоту разговоров, а также другую информацию, которая могла бы иметь значение (например, оператор связи, модель телефона, место совершения звонков, подвижность пользователей, применение гарнитуры или функции громкой связи).

Результаты исследований [53, 54] не обнаружили значительной связи между использованием сотовых телефонов и риском появления глиомы, менингиомы или акустической невриномы. При этом отмечено некоторое повышение риска возникновения глиомы при высоких уровнях воздействия ЭМИ РЧ. Однако ряд погрешностей в данных затруднил более детальную интерпретацию полученных результатов.

Датское когортное исследование [55] было направлено на выявление возможного повышения рисков развития опухолей у людей, которые имеют подписку на оператора сотовой связи. В качестве группы сравнения выступало остальное население, не имеющее такой подписки. Исследование включало несколько этапов, начиная с первой волны в 1982–1995 гг. [40] и заканчивая последней, охватывающий период 1990–2007 гг. [55]. Несмотря на очень большую выборку (число подписчиков, приведенное в [55], превышает 380 тысяч человек), исследование не показало никакой связи между использованием аппаратов мобильной связи – даже на протяжении более 13 лет – и риском развития опухолей центральной нервной системы.

Широкомасштабный проект под названием «Миллион женщин» [56] предполагал заполнение анкеты, отправляемой по почте. В результате было опрошено 1,3 млн женщин среднего возраста в Великобритании в разное время в течение 1999–2009 гг. Опрос включал вопросы, направленные на оценку воздействия мобильных телефонов, которые задавались дважды в течение рассматриваемого периода. Результаты исследования [56] не показали значимых связей между частотой использования мобильных телефонов и увеличением заболеваемости опухолями центральной нервной системы или глиомой, менингиомой.

Далее рассмотрим популяционные исследования [53–56] с точки зрения перспективы оценки влияния техники связи 5G . В таблице приведены основные параметры, принятые в предыдущих исследованиях, и как такие показатели должны быть (в конечном счете) изменены или дополнены при рассмотрении оборудования 5G.

Отметим, что оценка проводилась с использованием традиционных методов, таких как анкетирование, личные / дистанционные интервью и (в отдельных случаях) анализ журнальных файлов, доступных операторам мобильных сетей [53–56]. Однако

Сравнение основных параметров, используемых в популяционных исследованиях [53–56], с имеющими значение в контексте 5G

Параметр	Популяционное исследование	Связь 5G
Оценивание	Анкетирование, личные интервью, дистанционное интервью, журнал мобильного оператора	Облачное приложение, журнал мобильного оператора
Частота оценивания	Однократное, периодическое	Непрерывное
Тип активности	Звонки	Звонки, потоковое видео, социальные сети, обмен мгновенными сообщениями
Интенсивность активности	Количество звонков	Количество минут, потраченных на каждое приложение, количество загруженного контента
Связь	Номер телефона, оператор	Номер телефона, оператор, используемые интерфейсы, используемые частоты, информация о передаче
Положение телефона	Расстояние от головы, использование устройств громкой связи	Близость телефона относительно пользователя, захват телефона
Местонахождение телефона	Страна, место жительства	Страна, место жительства, мобильность пользователей
Информация о телефоне	Модель устройства	Модель устройства

спектр услуг 5G охватывает множество различных функций, таких как обмен данными и голосовая связь, поэтому измерение активности мобильных устройств не может основываться исключительно на данных, полученных в результате проведения анкетирования и / или интервью. Для получения такой информации целесообразно устанавливать специальные пользовательские приложения на телефонах, которые автоматически будут передавать измеренные данные в контролируемом облаке. Когда же этот подход не может быть реализован (например, из-за проблем с конфиденциальностью), следует использовать файлы, предоставленные мобильными операторами.

Другие исследования [53–56], сфокусированные на частоте оценки, предполагают, что информация об активности пользователей извлекается либо в конце рассматриваемого периода, либо на периодической основе. В отличие от этого, 5G требует непрерывного мониторинга активности, что обусловлено сильными временными изменениями количества данных, которыми обмениваются в приложениях, установленных на смартфоне с 5G.

Наконец, стоит отметить, что методология приведенных исследований сфокусирована преимущественно на контроле продолжительности звонков. В связи с этим представляется важным, что, хотя технологии с использованием сетей 5G по-прежнему предоставляют услуги голосовой связи, перечень функций, востребованных современными пользователями, является значительно более широким, в то время как голосовая связь в последнее время уже утрачивает свои лидирующие позиции. Соответственно, исследования должны контролировать время, затрачиваемое не только на продолжительность вызова, но и, например, на такие функции, как потоковое видео, социальные сети и обмен мгновенными сообщениями. Получение таких данных позволит создать максимально точный профиль пользователя, в который будет включена информация о воздействии для каждого типа услуг. В контексте исследований 5G представляется крайне важным фиксировать количество времени, проведенное в каждом приложении, с отслеживанием объема передаваемых данных.

Популяционные исследования обычно принимают во внимание основные характеристики, такие как номер телефона и оператор мобильной связи. В контексте исследований 5G эту информацию следует дополнить за счет учета времени использования каждого стандарта (например, 5G, 4G, Wi-Fi). Еще одна важная характеристика связана с используемыми частотами (например, менее ГГц, средняя частота, миллиметровые волны), а также индикаторами проведенных передач (которые могут повлиять на воздействие).

Исследования [53–56] применяют простые метрики, такие как расстояние до головы и использование громкой связи. Если рассматривать 5G, то важно учитывать расположение телефона относительно головы / грудной клетки или других частей тела. Кроме того, поскольку мобильные аппараты используются по-разному (например, разговор, просмотр видео, текстовые сообщения, запись самого себя, и др.), также важно учитывать способ удержания телефона (например, одной рукой, двумя руками, вертикальное или горизонтальное расположение). В конечном счете, при проведении исследований данного типа фиксируется местоположение пользователя (в контексте страны проживания). Эти данные затем используются, например, для разделения пользователей по типу территории (городские / сельские). В контексте 5G ключевую роль играет мобильность пользователей – важно обязательно учитывать также этот фактор. И, наконец, при осуществлении популяционных исследований следует принимать во внимание модель мобильного устройства. Так как воздействие телефона меняется в зависимости от модели, эти данные также должны быть зарегистрированы при рассмотрении 5G-оборудования.

Таким образом, несмотря на то что были проведены масштабные популяционные исследования для оценки воздействия от мобильных устройств в сетях устаревшего поколения, их выводы нельзя полностью экстраполировать и на 5G. Следовательно, необходим новый набор популяционных исследований, специально ориентированных на 5G. Этот шаг потребует радикально изменить методологию проведения исследований с учетом параметров, которые необходимо принимать во внимание при проведении измерений и обработки получаемых данных.

Социологические исследования. Информирование общественности о рисках для здоровья традиционно базировалось на расчете оценок смертности и публикации полученных данных в надежде, что такие действия могут уменьшить беспокойство. Однако во многих случаях, даже когда эксперты и население видели результаты одних и тех же оценок, они по-прежнему не соглашались с величиной предполагаемых рисков. Такое несогласие возникало вследствие того, что представители общественности в своем восприятии рисков исходили из воздействия множества факторов в дополнение к объективно изучаемым воздействиям.

Исследование [57] проведено с целью выявления таких факторов, влияющих на общественное восприятие рисков ЭМИ от базовых станций сети 5G. Показано, что электромагнитные волны от базовых станций 5G воспринимались как имеющие умеренные риски для здоровья; величина воспринимаемого риска была близка к восприятию риска ЭМИ от мобильных телефонов, большей, чем восприятие риска воздействия бытовой химии, но меньшей, чем от курения сигарет. Кроме того, восприятие риска электромагнитных волн от базовых станций 5G было наиболее тесно ассоциировано с ЭМИ от мобильных телефонов и наименее – с восприятием риска от загрязнения питьевой воды.

Оценки восприятия риска показали значимую взаимосвязь с полом испытуемых, оценкой эффективности реализуемой государственной политики, а также субъективной оценкой степени потенциальных угроз и последствий для здоровья, связанных с воздействием ЭМИ. Так, F. Freudenstein и др. [58] обнаружили, что более высокий уровень восприятия воздействия ЭМИ РЧ связан с повышенным восприятием риска. При этом было показано также, что женщины склонны оценивать риски как более серьезные, чем мужчины. Меньший уровень доверия к государственной политике также связан с повышенным восприятием риска от источников ЭМИ. Кроме того, исследование K. Kim et al. [59] показало, что люди, давшие более высокие оценки по таким параметрам, как «личные знания» и «серьезность риска для будущих поколений», также продемонстрировали повышенные оценки риска восприятия ЭМИ от мобильных телефонов.

Также были идентифицированы факторы, связанные со снижением восприятия риска ЭМИ от базовых станций сети 5G. Оценки восприятия риска были ниже среди возрастной группы 20–29 лет, нынешних курильщиков и лиц, никогда не употребляющих алкоголь. Также было обнаружено [60], что пожилые люди оценивают риски для здоровья как более серьезные, чем молодые. Кроме того, повышенное чувство управляемости было связано со снижением восприятия риска [61]. В исследовании [57] была выдвинута гипотеза о том, что размещение мобильного зарядного устройства телефона поблизости во время сна будет связано с более низким восприятием риска, поскольку такое поведение наводит на размышления о безразличии к воздействию электромагнитных волн; однако значимой зависимости выявлено не было.