ТЕХНОГЕННЫЕ МОДИФИКАЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ В БЫТОВОЙ СРЕДЕ И ОЦЕНКА ИХ ВЛИЯНИЯ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
|
ВВЕДЕНИЕ 4
1 Экологическая значимость электромагнитных полей окружающей среды 8
1.1 Электромагнитные поля естественного происхождения и их влияние на организм человека 8
1.2 Основные источники ЭМИ техногенного происхождения оказывающие влияние на функциональное состояние организма человека 19
1.3 Влияние техногенного электромагнитного излучения на функциональное состояние биосистем 21
1.3.1 Воздействие излучения сотового телефона на динамику изменения
электрической активности головного мозга человека 22
1.3.2 ЭМИ техногенного происхождения и здоровье населения 24
1.3.3 ЭМИ техногенного происхождения и методы защиты 26
2 Методическое обеспечение исследований 28
2.1 Проведение экспериментальных исследований 28
2.1.1 Электроэнцефалограф - регистратор «Энцефалан-ЭЭГР-19/26» 31
2.1.2 ТМИ-02 33
2.1.3 Информационная система “LUM” (Локальный универсальный мониторинг) 34
3 Результаты и обсуждения 38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 59
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 60
Приложение А
1 Экологическая значимость электромагнитных полей окружающей среды 8
1.1 Электромагнитные поля естественного происхождения и их влияние на организм человека 8
1.2 Основные источники ЭМИ техногенного происхождения оказывающие влияние на функциональное состояние организма человека 19
1.3 Влияние техногенного электромагнитного излучения на функциональное состояние биосистем 21
1.3.1 Воздействие излучения сотового телефона на динамику изменения
электрической активности головного мозга человека 22
1.3.2 ЭМИ техногенного происхождения и здоровье населения 24
1.3.3 ЭМИ техногенного происхождения и методы защиты 26
2 Методическое обеспечение исследований 28
2.1 Проведение экспериментальных исследований 28
2.1.1 Электроэнцефалограф - регистратор «Энцефалан-ЭЭГР-19/26» 31
2.1.2 ТМИ-02 33
2.1.3 Информационная система “LUM” (Локальный универсальный мониторинг) 34
3 Результаты и обсуждения 38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 59
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 60
Приложение А
В настоящее время общепризнанно, что магнитные поля окружающей среды являются экологическим фактором, в значительной степени определяющим оптимальное функционирование живых систем, в том числе организма человека. Установлено, что флуктуации фоновых магнитных полей, возникающие в периоды магнитных бурь, либо вызванные тем или иным техногенным агентом или проявляющиеся в местах активных геологических разломов могут являться причиной выраженных нарушений функционирования основных регуляторных систем организма человека, таких как нервная и сердечно - сосудистая система, что, в свою очередь, может приводить к снижению резистентности организма к различным заболеваниям.
Человек, как любой другой живой организм, в процессе длительной эволюции вынужден был приспосабливаться ко всему многообразию внешних факторов. Но в результате научно-технического прогресса естественный электромагнитный фон Земли изменился, приобрел качественные и количественные изменения. Также увеличился фон антропогенного происхождения: бытовые приборы, радиолокационные станции, радиотехнические объекты, высоковольтные линии электропередач промышленной частоты и т.п. На физиологическую деятельность организма человека оказывает влияние электромагнитное излучение не только природного, но и техногенного происхождения. Спектральная интенсивность техногенных источников электромагнитных полей отличается от эволюционно сложившегося естественного электромагнитного фона, к которому адаптировался человек и другие живые организмы биосферы.
В последние десятилетия проблема загрязнения ЭМИ техногенного происхождения становится всё более актуальной за счет использования новых технологий, генерирующих ЭМИ в городской среде. Поскольку техногенные источники усиливают фоновое излучение, неуклонно повышают его в ходе научно-технического прогресса и превращают ЭМП в опасный экологический фактор для людей, работающих с ними, а также населения, проживающего вблизи источников промышленных ЭМП или пользующегося электробытовой техникой, то вопросы влияния ЭМП на организм человека в рамках условий современной жизни активно обсуждаются в научных кругах. Тем не менее, до сих пор остается много неизученных вопросов в этой области, являющихся предметом многочисленных дискуссий и объектом для дальнейших исследований. В 1995 году ВОЗ ввела такое понятие как «глобальное электромагнитное загрязнение» в международные программы по защите от ЭМИ. Был реализован международный электромагнитный проект «WHO International EMF Project». Появление и реализация проектов такого типа говорит о значимости исследований влияния электромагнитных полей техногенного происхождения на человека.
Таким образом целью данной работы является проведение геомагнитного обследования стандартной квартиры в жилом доме и оценка влияния зон с техногенно - модифицированным магнитным полем на психофизиологическое состояние человека.
Наибольший вклад в электромагнитную обстановку жилых помещений вносит электротехническое оборудование здания, а именно кабельные линии, подводящие электричество ко всем квартирам и другим потребителям системы жизнеобеспечения здания. Также все бытовые приборы, работающие с использованием электрического тока, являются источниками электромагнитного излучения. В качестве предметов исследования влияния техногенного МП на человека были выбраны: участок с кабельной линией, проходящей в стене жилого помещения; системный блок ПК, микроволновая печь, электрическая плита и холодильник.
Для определения изменения характеристик электрической активности головного мозга использовался электроэнцефалографический комплекс «Энцефалан-ЭЭГР -19/26», позволяющий проводить мониторинг параметров ЭЭГ в автономном режиме с записью данных на карту памяти регистратора (по типу холтеровских ЭКГ) при полной свободе жизнеактивности человека в любых условиях его размещения. Фиксировались данные ЭЭГ по 19 стандартным отведениям (система 10-20). Для корректного выделения шумовых компонент в ЭЭГ снимались значения окулографических и миографических показателей, которые использовались в анализе для подавления артефактов. Для обработки исходных данных была использована стандартная программа «ЭНЦЕФАЛАН».
Для анализа были использованы временные ряды амплитудных значений ЭЭГ, которые были разбиты на три интервала:
• Первый интервал соответствуют времени нахождения волонтера вне зоны действия техногенно-модифицированного магнитного поля (5 мин);
• Второй интервал соответствует времени нахождения волонтера в зоне с пространственно-неоднородным магнитным полем (10 мин);
• Третий интервал после выхода из зоны с повышенным уровнем
напряженности магнитного поля (5 мин).
Полученные, в ходе проведения экспериментальных исследований, временные ряды амплитудных значений ЭЭГ, были разбиты одноминутные интервалы. Далее по каждому интервалу с помощью дискретного преобразования Фурье производился расчет абсолютных значений амплитуд для исследуемых диапазонов частот по всем ЭЭГ - отведениям. Построены распределения амплитудных показателей ЭЭГ головного мозга волонтера по 19 отведениям во всех исследуемых диапазонах частот с доверительными интервалами.
Для объективной оценки функциональной активности ЦНС, кроме методов электроэнцефалографии, часто используют такой показатель, как время реакции на те или иные внешние стимулы, который является критерием формирования и реализации программы движений, имеющих конкретную последовательность возбуждения и торможения нервных центров. Одним из подходов экспресс-оценки функционального состояния центральной нервной системы человека является психологическое тестирование, которое можно проводить с помощью “LUM” (Локальный универсальный мониторинг). Суть теста ПСМР заключается в регистрации времени ответного нажатия клавиши после каждой подачи звукового сигнала на компьютере. Время ПЗМР устанавливается путем регистрации ответного нажатия клавиши после каждой подачи зрительного стимула в виде белого квадрата на черном фоне. Продолжительность тестов составляет не более 1,5 минут.
Измерение индукции магнитного поля проводилось с помощью магнитометра ТМИ- 02. По периметру объектов в 12-ти точках измерялись три несинфазные пространственные компоненты напряженности магнитного поля (северная, восточная и вертикальная) и по полученным данным рассчитывался модуль вектора индукции магнитного поля. Затем строилась карта магнитного поля для каждого объекта. При этом все измерения проводились согласно нормам, указанным в санитарно-эпидемиологических правилах и нормативах (СанПиН):
• СанПиН 2.1.2.2645-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях»: Измерение напряженности электрического поля промышленной частоты 50 Гц в жилых помещениях производится на расстоянии от 0,2 м от стен и окон и на высоте 0,5-1,8 м от пола.
• СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы»: Измерение уровней переменных электрических и магнитных полей, статических электрических полей на рабочем месте, оборудованном ПЭВМ, производится на расстоянии 50 см от экрана и корпуса устройства на трех уровнях на высоте 0,5, 1,0 и 1,5 м.
• СН № 2666-83 «Предельно допустимые уровни плотности потока энергии, создаваемой микроволновыми печами»: Измерения проводятся на расстоянии 0,5+0,05 м от любой точки печи при нагрузке 1 л воды на полной мощности работы прибора.
Полученные результаты позволили сформулировать два научных положения, выносимых на защиту магистерской диссертации:
1. При воздействии модифицированных магнитных полей на человека в бытовой среде наблюдается увеличение амплитудных показателей ЭЭГ во всех исследуемых диапазонах частот. В дельта-диапазоне частот происходит увеличение в среднем в 1,7 раза, а в тета-,бета- и альфа-диапазонах в 1,3 раза.
2. При воздействии модифицированных магнитных полей наблюдается увеличение временных показателей основных сенсомоторных реакций человека. Время простой слухо-моторной реакции увеличивается в среднем в 1,4 раза, а время простой зрительно-моторной реакции в 1,3 раза.
В процессе работы был подготовлен литературный обзор по проблематике воздействия ЭМП техногенного происхождения на организм человека. Была проведена геомагнитная разведка в близи источников ЭМИ и построены карты индукции МП. Также проводилось измерение характеристик электрической активности головного мозга и психофизиологических параметров в зонах с пространственно-неоднородным распределением МП в стандартной квартире вблизи источников техногенно- модифицированного МП. Получены результаты исследований, сделаны выводы.
Человек, как любой другой живой организм, в процессе длительной эволюции вынужден был приспосабливаться ко всему многообразию внешних факторов. Но в результате научно-технического прогресса естественный электромагнитный фон Земли изменился, приобрел качественные и количественные изменения. Также увеличился фон антропогенного происхождения: бытовые приборы, радиолокационные станции, радиотехнические объекты, высоковольтные линии электропередач промышленной частоты и т.п. На физиологическую деятельность организма человека оказывает влияние электромагнитное излучение не только природного, но и техногенного происхождения. Спектральная интенсивность техногенных источников электромагнитных полей отличается от эволюционно сложившегося естественного электромагнитного фона, к которому адаптировался человек и другие живые организмы биосферы.
В последние десятилетия проблема загрязнения ЭМИ техногенного происхождения становится всё более актуальной за счет использования новых технологий, генерирующих ЭМИ в городской среде. Поскольку техногенные источники усиливают фоновое излучение, неуклонно повышают его в ходе научно-технического прогресса и превращают ЭМП в опасный экологический фактор для людей, работающих с ними, а также населения, проживающего вблизи источников промышленных ЭМП или пользующегося электробытовой техникой, то вопросы влияния ЭМП на организм человека в рамках условий современной жизни активно обсуждаются в научных кругах. Тем не менее, до сих пор остается много неизученных вопросов в этой области, являющихся предметом многочисленных дискуссий и объектом для дальнейших исследований. В 1995 году ВОЗ ввела такое понятие как «глобальное электромагнитное загрязнение» в международные программы по защите от ЭМИ. Был реализован международный электромагнитный проект «WHO International EMF Project». Появление и реализация проектов такого типа говорит о значимости исследований влияния электромагнитных полей техногенного происхождения на человека.
Таким образом целью данной работы является проведение геомагнитного обследования стандартной квартиры в жилом доме и оценка влияния зон с техногенно - модифицированным магнитным полем на психофизиологическое состояние человека.
Наибольший вклад в электромагнитную обстановку жилых помещений вносит электротехническое оборудование здания, а именно кабельные линии, подводящие электричество ко всем квартирам и другим потребителям системы жизнеобеспечения здания. Также все бытовые приборы, работающие с использованием электрического тока, являются источниками электромагнитного излучения. В качестве предметов исследования влияния техногенного МП на человека были выбраны: участок с кабельной линией, проходящей в стене жилого помещения; системный блок ПК, микроволновая печь, электрическая плита и холодильник.
Для определения изменения характеристик электрической активности головного мозга использовался электроэнцефалографический комплекс «Энцефалан-ЭЭГР -19/26», позволяющий проводить мониторинг параметров ЭЭГ в автономном режиме с записью данных на карту памяти регистратора (по типу холтеровских ЭКГ) при полной свободе жизнеактивности человека в любых условиях его размещения. Фиксировались данные ЭЭГ по 19 стандартным отведениям (система 10-20). Для корректного выделения шумовых компонент в ЭЭГ снимались значения окулографических и миографических показателей, которые использовались в анализе для подавления артефактов. Для обработки исходных данных была использована стандартная программа «ЭНЦЕФАЛАН».
Для анализа были использованы временные ряды амплитудных значений ЭЭГ, которые были разбиты на три интервала:
• Первый интервал соответствуют времени нахождения волонтера вне зоны действия техногенно-модифицированного магнитного поля (5 мин);
• Второй интервал соответствует времени нахождения волонтера в зоне с пространственно-неоднородным магнитным полем (10 мин);
• Третий интервал после выхода из зоны с повышенным уровнем
напряженности магнитного поля (5 мин).
Полученные, в ходе проведения экспериментальных исследований, временные ряды амплитудных значений ЭЭГ, были разбиты одноминутные интервалы. Далее по каждому интервалу с помощью дискретного преобразования Фурье производился расчет абсолютных значений амплитуд для исследуемых диапазонов частот по всем ЭЭГ - отведениям. Построены распределения амплитудных показателей ЭЭГ головного мозга волонтера по 19 отведениям во всех исследуемых диапазонах частот с доверительными интервалами.
Для объективной оценки функциональной активности ЦНС, кроме методов электроэнцефалографии, часто используют такой показатель, как время реакции на те или иные внешние стимулы, который является критерием формирования и реализации программы движений, имеющих конкретную последовательность возбуждения и торможения нервных центров. Одним из подходов экспресс-оценки функционального состояния центральной нервной системы человека является психологическое тестирование, которое можно проводить с помощью “LUM” (Локальный универсальный мониторинг). Суть теста ПСМР заключается в регистрации времени ответного нажатия клавиши после каждой подачи звукового сигнала на компьютере. Время ПЗМР устанавливается путем регистрации ответного нажатия клавиши после каждой подачи зрительного стимула в виде белого квадрата на черном фоне. Продолжительность тестов составляет не более 1,5 минут.
Измерение индукции магнитного поля проводилось с помощью магнитометра ТМИ- 02. По периметру объектов в 12-ти точках измерялись три несинфазные пространственные компоненты напряженности магнитного поля (северная, восточная и вертикальная) и по полученным данным рассчитывался модуль вектора индукции магнитного поля. Затем строилась карта магнитного поля для каждого объекта. При этом все измерения проводились согласно нормам, указанным в санитарно-эпидемиологических правилах и нормативах (СанПиН):
• СанПиН 2.1.2.2645-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях»: Измерение напряженности электрического поля промышленной частоты 50 Гц в жилых помещениях производится на расстоянии от 0,2 м от стен и окон и на высоте 0,5-1,8 м от пола.
• СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы»: Измерение уровней переменных электрических и магнитных полей, статических электрических полей на рабочем месте, оборудованном ПЭВМ, производится на расстоянии 50 см от экрана и корпуса устройства на трех уровнях на высоте 0,5, 1,0 и 1,5 м.
• СН № 2666-83 «Предельно допустимые уровни плотности потока энергии, создаваемой микроволновыми печами»: Измерения проводятся на расстоянии 0,5+0,05 м от любой точки печи при нагрузке 1 л воды на полной мощности работы прибора.
Полученные результаты позволили сформулировать два научных положения, выносимых на защиту магистерской диссертации:
1. При воздействии модифицированных магнитных полей на человека в бытовой среде наблюдается увеличение амплитудных показателей ЭЭГ во всех исследуемых диапазонах частот. В дельта-диапазоне частот происходит увеличение в среднем в 1,7 раза, а в тета-,бета- и альфа-диапазонах в 1,3 раза.
2. При воздействии модифицированных магнитных полей наблюдается увеличение временных показателей основных сенсомоторных реакций человека. Время простой слухо-моторной реакции увеличивается в среднем в 1,4 раза, а время простой зрительно-моторной реакции в 1,3 раза.
В процессе работы был подготовлен литературный обзор по проблематике воздействия ЭМП техногенного происхождения на организм человека. Была проведена геомагнитная разведка в близи источников ЭМИ и построены карты индукции МП. Также проводилось измерение характеристик электрической активности головного мозга и психофизиологических параметров в зонах с пространственно-неоднородным распределением МП в стандартной квартире вблизи источников техногенно- модифицированного МП. Получены результаты исследований, сделаны выводы.
На основе проведенного магнитного обследования стандартной квартиры обнаружено наличие пространственных неоднородностей магнитного поля, вызванных техногенными источниками и изменяющихся максимально до 2,5 раз от среднего естественного уровня, характерного для данных широт.
При оценке воздействия данных факторов на организм человека установлено:
При воздействии модифицированных магнитных полей на человека в бытовой среде наблюдается увеличение амплитудных показателей ЭЭГ во всех исследуемых диапазонах частот. В дельта-диапазоне частот происходит увеличение в среднем в 1,7 раза, а в тета-, бета- и альфа-диапазонах в 1,3 раза.
При воздействии модифицированных магнитных полей наблюдается увеличение временных показателей основных сенсомоторных реакций человека. Время простой слухо-моторной реакции увеличивается в среднем в 1,4 раза, а время простой зрительно-моторной реакции в 1,3 раза.
После выхода волонтера из зоны с техногенно-модифицированным МП наблюдается восстановление исходных показателей до исходного уровня.
При оценке воздействия данных факторов на организм человека установлено:
При воздействии модифицированных магнитных полей на человека в бытовой среде наблюдается увеличение амплитудных показателей ЭЭГ во всех исследуемых диапазонах частот. В дельта-диапазоне частот происходит увеличение в среднем в 1,7 раза, а в тета-, бета- и альфа-диапазонах в 1,3 раза.
При воздействии модифицированных магнитных полей наблюдается увеличение временных показателей основных сенсомоторных реакций человека. Время простой слухо-моторной реакции увеличивается в среднем в 1,4 раза, а время простой зрительно-моторной реакции в 1,3 раза.
После выхода волонтера из зоны с техногенно-модифицированным МП наблюдается восстановление исходных показателей до исходного уровня.