Техногенное электромагнитное излучение как фактор экологического риска

1Электромагнитные поля (ЭМП) как фактор окружающей среды, оказывающий неблагоприятное воздействие на здоровье человека, изучены в значительно меньшей степени, чем такие экологические факторы, как радиационное, химическое, промышленное загрязнение. В связи с масштабным повсеместным внедрением технологий (компьютеры, сотовые телефоны, Wi-Fi роутеры, антенны, микроволновые печи и т.д.) в последние несколько десятилетий наблюдается возрастание уровня антропогенных электромагнитных полей окружающей среды (Ященко и др., 2017). Суточная мощность радиоизлучения передающих станций за полвека возросла более чем в 50 тысяч раз. На сегодняшний день величина фонового ЭМП увеличена в сотни раз. Помимо ЭМП природного происхождения, основным источни-

ком которого является ионосфера земли (Цетлин и др., 2019) биологические объекты подвержены техногенному излучению. В процессе длительного исследования (2000–2014 гг.) влияния коммуникационных устройств на состояние здоровья студентов был обнаружен рост электромагнитной нагрузки от персональных компьютеров в 2,83 раза, мобильных телефонов в 20,34 раза (Ященко и др., 2017). В будние дни фоновое ЭМП на 1–2 порядка выше рассматриваемого показателя в выходные дни (рис. 1), что указывает на положительную корреляцию повсеместного использования потенциальных источников электромагнитной энергии и увеличения степени загрязненности окружающей среды ЭМП техногенного происхождения.

На рис. 1 показано стабильное повышение рН воды в выходные дни на воне снижения тока в электрохимических ячейках, в то время как в рабочие дни наблюдается обратная динамика. Изменение окислительно-восстановительных свойств воды вызывается активацией молекул воды ЭМП, сопровождающейся диссоциацией молекул воды и изменением концентрации ионов па гидроксильного радикала ОН• (Лифанова и гидроксония Н3О+, гидроксила ОН-, супероксида др., 2019).

кислорода О 2 ^-, различных водных радикалов ти-

0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00

Дата время рН      ток по к.5

Рис. 1. Динамика окислительно-восстановительных параметров воды и токов в электрохимической ячейке.

Fig. 1. Dynamics of redox parameters of water and currents in an electrochemical cell.

По мнению В.В. Цетлина и Г.С. Файнштейна (2012), воздействие окружающего околоземного пространства на воду может привести к изменениям собственно структуры воды, что может оказать воздействие на физиологические процессы в живых организмах. Известно, что концентрация молекул воды в живой клетке на 2–3 порядка превышает концентрацию белковых и других молекул, входящих в состав цитоплазмы. Вода способна отражать внешние факторы воздействия в изменениях структуры, оказывая влияние на процессы жизнедеятельности человека (Зенин и др., 1997). В работе Н.К. Белишевой и соавторов (2020) описана связь перемены психофизического состояния людей с флуктуациями свойств воды, выраженными через окислительно-восстановительный потенциал (ОВП), в условиях архипелага Шпицберген. При этом установлена прямая корреляция возрастания значений ОВП с улучшением общего состояния организма, в то время как, при снижении значений ОВП наблюдалось ухудшение психофизического состояния. Проведенные исследования показали, что вода представляет собой детектор, чувствительный к воздействию космофизических агентов, колебания значений ОВП отражаются в синхронных колебаниях функционального состоя- ния биологических систем, что позволяет считать такой детектор моделью, имитирующей состояние водной среды в организме.

Таким образом, мониторинг ЭМП техногенного происхождения и определение механизма их действия являются актуальной задачей и требуют дальнейших исследований.

Источники техногенных электромагнитных полей

К антропогенным источникам ЭМП условно относят оборудование и устройства, созданные человеком и генерирующие ЭМП в процессе их эксплуатации. Антропогенные источники ЭМП можно разделить на две группы (Григорьев, 1997):

• 1.    Источники ЭМП низких и сверхнизких частот (0–3 кГц), генерирующие статические и магнитные поля - устройства выработки, передачи и распределения электроэнергии (линии электропередач, электростанции, система электропроводки, офисная электротехника, транспорт на электроприводе);

• 2.    Источники ЭМП радиочастотного и микроволнового диапазона (3 кГц - 300ГГц) - медицинские терапевтические и диагностические установки, (20 МГц - 3 ГГц) радиостанции, мик-

• роволновые печи, теле- и радиопередатчики, спутниковая связь и так далее.

При этом значительную часть второй группы занимают функциональные передатчики – устройства, используемые в целях передачи и/или получения информации. Воздействие радиочастотных электромагнитных полей (ЭМП) является одним из наиболее распространенных и быстрорастущих антропогенных факторов на окружающую среду. Искусственные источники радиочастотных ЭМП в основном используются для телекоммуникационных целей, таких как радио- и телевещание, мобильная телефония, спутниковая передача, Wi-Fi и многие другие беспроводные коммуникации. Также ЭМП радиочастотного диапазона применяются в целях обеспечения безопасности и навигации (радиочастотная идентификация, радиолокация и радары), в промышленности (отопление и сварка) и сельском хозяйстве (например, борьба с насекомыми и обработка продуктов). Глобальное распространение этих источников, особенно беспроводной связи, приводит к повсеместному распространению антропогенных ЭМП радиочастотного диапазона в окружающей среде.

Учитывая многообразие техногенных источников ЭМП, современные условия экспозиции человека можно охарактеризовать многообразием одновременно присутствующих в окружающей среде мультичастотных сигналов.

Некоторые биологические эффекты

Влияние ЭМП на биологические объекты является общеизвестным фактом. Ученые ведущих стран активно занимаются изучением данного вопроса. Ответ организма на рассматриваемый фактор зависит как от характеристик ЭМП, так и от состояния мишени. При этом наибольший интерес вызываю биологические эффекты ЭМП радиочастотного диапазона, так как специфика взаимодействия полей этого диапазона с биологическими объектами, которая складывается из характера поглощения энергии поля и соответствующей биологической реакции, в условиях экспозиции, в настоящее время исследована не в полной мере.

В исследовании влияния ЭМП на дестабилизацию генома клеток костного мозга крыс линий с контрастной возбудимостью нервной системы (Дюжикова и др., 2019) подтверждается зависимость восприимчивости организма к ЭМП от генотипа животных и функционального состояния их нервной̆ системы.

В 2011 году рабочая группа экспертов Международного агентства по исследованию рака классифицировала ЭМП, излучаемое сотовыми телефонами, как канцероген для людей группы

2B («возможный») (International commission…, 2020).

Анализ результатов исследований и отчетов Международной комиссии по защите неионизирующих излучений показал, что люди, которые более 50 минут в день используют мобильный телефон, могут иметь раннюю деменцию или другие термические повреждения из-за сжигания глюкозы в мозге (Moradi et al., 2016).

Широкое распространение получило направление по изучению влияния ЭМИ на репродукцию и детей. Как in vivo, так и in vitro исследования сперматозоидов человека подтверждают неблагоприятное влияние ЭМП на протеом яичка и другие показатели репродуктивного здоровья мужчин, включая бесплодие (Adams et al., 2014; Houston et al., 2016; Kesari et al., 2018). Авторы обнаружили существенно измененную фрагментацию ДНК спермы у субъектов, которые используют мобильные телефоны более 4 часов в день, и особенно у тех, кто помещает устройство в карман брюк (Rago et al., 2013).

Установлено, что риски для детей от воздействия радиочастотного излучения сотовых телефонов, выше, чем для взрослых (Redmayne et al., 2013), при этом отмечается изменение эмоционального состояния и поведения детей, пользующихся мобильными устройствами, а также детей, подверженных дородовому воздействию излучения сотовых телефонов (Divan et al., 2008; De-Sola Gutiérrez et al., 2016).

Особое внимание следует уделить влиянию ЭМП на возникновение оксидативного стресса. В ряде исследований эффектов ЭМП мобильных телефонов на биологические объекты показано пагубное влияние рассматриваемого фактора на окислительный стресс и апоптоз в различных органах лабораторных животных, в том числе на мозг (Tarek et al., 2014; Kesari et al., 2011; Ozgur et al., 2015; Ya-ping et al., 2014; Ozgur et al., 2010; Oral et al., 2006). Предполагается, что одним из возможных механизмов действия ЭМП на биологические объекты является окислительный стресс, возникающий при увеличении активности свободных радикалов в клетках крови в результате реакции Фентона (Aydin et al., 2011). Образование свободных радикалов происходит при протекании реакции окисления в присутствии активных форм кислорода (АФК). АФК возникают в результате электронного возбуждения или окислительно-восстановительных превращений молекулы кислорода и обладают высокой реакционной способностью. Обычно реакции свободнорадикального окисления происходят в активном центре соответствующих ферментов без высвобождения промежуточных продуктов реакции во внешнюю среду, что является естественным процессом и при нормальном протекании составляет основу жизнедеятельности всех клеток. Поддержание концентрации АФК и свободных радикалов в организме на относительно стабильном низком уровне осуществляется системой регуляции процессов активации кислорода – антиоксидантной защитой, обеспечивающей адаптацию к окислительному стрессу (Ďuračková, 2010). Однако, факторы внешней среды, стимулирующие образование АФК, включая ионизирующее и неионизирующее излучение, приводят к увеличению количества свободных радикалов и, как следствие, нарушению баланса между прооксидантами и антиоксидантами в пользу первых с выраженным увеличением продукции АФК и снижением антиоксидантных функций, на фоне которого возникает окислительный стресс. Гиперпродукция АФК, сопровождающая повышение концентрации свободных радикалов, приводит к нарушению клеточных структур и, как следствие, их функций.

Выводы

Увеличение фона ЭМП техногенными источниками усиливает реакцию живых организмов на воздействие флуктуаций ионосферного фона ЭМП. Образующиеся при этом в водной среде организма оксиданты отрицательно влияют на белковые коллоидные системы, истощая защитные свойства биологического объекта, и, как следствие, приводя к ухудшению состояния организма в целом. Для защиты живых систем от негативного влияния ЭМП необходимо поддерживать в тонусе работу ЦНС, а также повышать уровень антиоксидантной защиты организма путем уменьшения энтропии молекул воды в жидкой среде организма за счет потребления продуктов, богатых антиоксидантами и применения антиоксидантных препаратов. Наряду с активацией защитных сил организма важно снизить воздействие негативных факторов, а именно, уменьшить частоту использования потенциальных источников техногенного ЭМП.