CC BY
8
сопротивления интегрирующей цепи должна быть в 5—10 раз меньше входного сопротивления регистрирующего устройства, а постоянная времени— в 10 раз и более превышать длительность импульса МП [1]. Выходным сигналом индукционного преобразователя интегрирующей цепи является импульс напряжения, повторяющий форму измеряемого МП. Поэтому в качестве регистрирующего устройства могут быть использованы импульсный вольтметр (аналоговый или цифровой) или электронный осциллограф с входным сопротивлением не менее 1 МОм. Последний позволяет также измерять Длительность» форму импульса. Вольтметры должны измерять импульсы, состоящие из одного и более периодов синусоидального напряжения частотой 50 Гц (искаженная форма синусоида, коэффициент гармоник 10—15%), а осциллографы — работать в ждущем режиме развертки с полосой воспроизводимых частот от единиц до сотен килогерц.
Напряженность измеряемого МП (Н, А/м) (определяется измеренным амплитудным значением напряжения (и, В) на конденсаторе интегрирующей цепи (т=ИС, Ом-Ф) и измерительной катушки (к, м2), т. е. Н = 1?Си/1,2 к.
В производственных условиях удобно пользоваться графиком зависимости напряженности МП от напряжения на конденсаторе, построенном для постоянных тик.
Использование при исследованиях измерительной катушки диаметром 0,11 м с числом витков 500, к=0,06 м2, интегрирующей цепи (И = = 51 кОм, С = 1 мкФ) и осциллографа с чувст-
вительностью I мВ/см позволяет измерить амплитудные значения напряженности МП в пределах 0,34—200 кА/м. При этом суммарная погрешность измерений не превышает ±15 %•
В условиях эксплуатации машин контактной электросварки переменным током обслуживающий персонал может находиться в любой точке у оборудования, поэтому измерения должны выполняться в различных местах рабочей зоны с целью определения максимально возможной напряженности. При измерении индукционный преобразователь вносят в исследуемое поле и, ориентируя его в пространстве, добиваются максимальных показаний. Исследования проводят на нескольких уровнях от пола на различных расстояниях от источника поля, согласно методическим указаниям [2]. Для исследований поля с большой длительностью паузы между импульсами производят 3 измерения в 3 взаимно перпендикулярных плоскостях, регистрируют показания в каждой плоскости и определяют результирующее значение вектора напряженности МП.
Литература
1. Бабенко Н. С. //Приборы и техника эксперимента. — 1970. — № 4. — С. 7—16.
2. Методические указания по гигиенической оценке основных параметров магнитных полей, создаваемых машинами контактной сварки переменным током частотой 50 Гц НИИ гигиены труда и профзаболеваний МЗ УССР / Евтушенко Г. И. и др. — Харьков, 1986.
3. Чернышев Е. Т. Магнитные измерения. — М.; Л., 1972.
Поступила 16.09.88
Обзоры
УДК 613.647 + 613.168
Ю. П. Пальцев
БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ И ГИГИЕНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ КАК ФАКТОРА ОКРУЖАЮЩЕЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕД
Московский НИИ гигиены им. Ф. Ф. Эрнсмана
Решение гигиенических проблем, обусловленных воздействием на человека внешних естественных и искусственных постоянных магнитных полей (ПМП), тесно связано со знанием механизмов и общих закономерностей их действия на биологические объекты.
Геомагнитное поле является естественной средой, на фоне которой происходила эволюция и протекает жизнь животных и человека. Магнитное поле Земли претерпевает периодические из-
менения, но в среднем величина его составляет 0,05 мТл. При этом установлено, что организм человека воспринимает и реагирует как на изменения естественного геомагнитного поля, так и на слабые искусственные ПМП, создаваемые в эксперименте или производственных условиях. Регистрируемые при этом определенные функциональные сдвиги, по-видимому, нельзя рассматривать как вредные. Их следует отнести к реакциям восприятия организма [31] в отличие
от более глубоких изменений, таких как адаптация, компенсация, предпатология и патология, которые, возможно, могут развиваться по мере увеличения силы воздействия ПМП. Только при наличии этих последовательно сменяющих друг друга реакций организма при обязательном учете их выраженности можно судить о степени вредности ПМП для здоровья человека.
Современная наука достаточно глубоко проникла в сущность магнитных явлений и вскрыла их основные физические закономерности. Это позволило эту замечательную силу природы поставить на службу человеческому обществу. ПМП находят все более широкое применение в науке, технике и медицине. На использовании слабых магнитных полей (до 50 мТл) основаны практически вся электротехника, радиотехника и электроника. Источники ПМП применяются для магнитной обработки водных систем, что ускоряет коагуляцию взвесей, адсорбцию поверхностно активных веществ, процессы кристаллизации и растворения. Разрабатываются и испытываются транспортные средства с магнитной подвеской, при этом уровни ПМП на полу пассажирского салона и в кабине машиниста достигают 50— 100 мТл.
Профессиональное воздействие ПМП сопряжено с работой вблизи оборудования, использующего сильные постоянные токи или оснащенного мощными постоянными магнитами. К подобным устройствам относятся установки для разделения изотопа и электролиза, при обслуживании которых рабочие могут подвергаться воздействию ПМП с уровнями до 50 мТл. Мощные магнитные системы находят применение при исследованиях магнитных, электрических и оптических свойств веществ, в экспериментах по изучению плазмы, атомных ядер и элементарных частиц. Принципиально новые возможности для создания сверхмощных магнитов открывает сверхпроводимость. Такие магнитные системы, обеспечивающие создание интенсивного ПМП в больших объемах, найдут применение в магнитной гидродинамике (генераторы электрического тока, насосы, сепараторы, ускорители, плазменные двигатели и др.), термоядерных реакторах (токама-ках). Магнитная индукция, создаваемая этими магнитными системами, достигает 7—10 Тл и более. Поэтому, несмотря на быстрое снижение напряженности ПМП с увеличением расстояния от магнита, в зоне обслуживания указанных установок она будет достигать значительных величин [26].
Возможность воздействия ПМП на медицинский персонал и больных возникает при использовании для диагностических целей метода ядерного магнитного резонанса, а для лечебных целей постоянных магнитов с параметрами от 0,3 до 2,5 мТл [33].
Очевидно, что с расширением сферы использования и увеличением интенсивностей ПМП, воз-
действующих на человека, становится все более важным их медико-биологическое значение. Не случайно проблема биологического действия ПМП в последнее время вновь вызвала интерес ученых различных специальностей, в том числе и гигиенистов. К тому же целый ряд вопросов, касающихся механизмов действия, характера и особенностей реакций целостного организма и различных функциональных систем на воздействие^ ПМП в широком диапазоне напряженностей и экспозиций, а также возможности их неблагоприятного влияния на состояние здоровья при профессиональном контакте, остается недостаточно изученным.
Следует отметить, что в последние годы значительно увеличилось число организаций, изучающих биологические эффекты ПМП, соответственно возрос и поток публикаций [1, 2, 3, 17, 27, 28]. Дальнейшее развитие получили исследования по гигиенической оценке условий труда в производстве новых магнитных материалов и технологическом применении мощных постоянк ных магнитов в Московском НИИ гигиены им.* Ф. Ф. Эрисмана [4, 19, 22, 23].
ПМП принадлежат к тем немногим физическим факторам, биологическая роль которых дискутируется до настоящего времени. Вместе с тем возможность биологического действия ПМП в принципе не вызывает сомнений. Имеются расхождения во взглядах на возможные границы биологической действенности, т. е. на физические параметры ПМП, определяющие это действие, и на степень выраженности возможного влияния его на биологические объекты [2]. Прежде всего эти расхождения связаны с отсутствием общепризнанной теории первичного, т.е. физико-химического, механизма биологического действия^ ПМП. Однако принято считать, что в основф функциональных сдвигов, наблюдаемых в биологических объектах при воздействии ПМП, лежат разнообразные биофизические процессы, а механизмы взаимодействия между ними и живой тканью заключаются в электродинамическом или магнетомеханическом эффектах. Так, при приложении к биологическим процессам, содержащим электролитические потоки, ПМП создают магни-тоиндуцированные электрические потенциалы. Существование магнитонаведенных потенциалов в кровеносной системе при воздействии ПМП подтверждается увеличением амплитуды зубца Т на ЭКГ, которое вызвано пульсирующим кровяным потоком в аорте [35]. Другие биологиче^ ские процессы, включающие ионные потоки Щ реагирующие на воздействие ПМП, — это, возможно, электрические импульсы в нервной ткани, мембранные токи и внутриклеточные ионные потоки [34]. Магнитомеханические эффекты могут проявляться и на биологических макромолекулах, особенно на их ансамблях, изменяющих ориентацию в магнитных полях, что вызвано суммированием диамагнитных анизотропий индиви-
дуальных молекул [37]. Имеются также предположения, что ПМП посредством ядерного спинового взаимодействия могут влиять на диэлектрические свойства клеток [32].
Представленные данные позволяют сделать вывод, что под воздействием ПМП в живых системах могут возникать три основных вида физических эффектов: магнитогидродинамическое тор-можение циркуляции крови и других жидкостей, ■ упругие вибрации нервных и мышечных волокон при распространении в них биоэлектрических импульсов; ориентационные и концентрационные изменения биологически активных макромолекул в растворах, отражающиеся на кинетике биохимических реакций.
Для решения гигиенических задач наряду с физико-химическими механизмами как основой биологических эффектов важное значение имеет выяснение кибернетических механизмов, заключающихся в регистрации выходных реакций биосистемы при действии на нее ПМП заданных параметров. Что касается общебиологических механизмов, то они не имеют электромагнитной специфики и их следует рассматривать с общих патофизиологических позиций на основе теории энергетического и информационного взаимодействия.
Целым рядом экспериментальных работ [1, 17, 36] было показано, что ПМП могут оказывать противоположное влияние на биологические объекты. Столь существенные различия в характере реакций биосистем на воздействие ПМП показывают, насколько осторожно следует подходить к оценке полученных результатов, выбору методов исследования и физических параметров этого фактора. Необходимо также принимать во внимание возможный высокий индивидуальный разброс чувствительности исследуемых объектов к действию ПМП [1]. Заметное влияние, по данным ряда авторов [1, 14], на выраженность и характер биологических реакций оказывает и градиент ПМП.
Для решения вопросов гигиенического нормирования ПМП исключительно важное значение имеют пороги чувствительности биообъектов к этому фактору, хотя мнения по этому вопросу довольно противоречивы. Так, обстоятельные исследования показали, что минимальные напряженности, при которых выявляются изменения изучаемых показателей, составляют десятки милли-тесла [1, 15, 17]. Терапевтическое применение ..ПМП этих же уровней также выявило четкий Лечебный эффект [1, 6]. В то же время в значительном числе работ имеются указания на возможность влияния на биообъекты ПМП низкой и крайне низкой напряженности — менее 1 мТл [7, 28], о чем можно судить, например, по сенсорным реакциям человека, изменению активности ферментов головного мозга, кортикоидной функции надпочечников здоровых людей и др. [9, 30].
Следует подчеркнуть, что малая величина обнаруживаемых эффектов воздействия ПМП предъявляет особо строгие требования к методикам проводимых экспериментов в плане повышения их точности в отношении контроля внешних й внутренних параметров изучаемых систем, характеристик воздействующего поля, к постановке контрольных экспериментов с учетом временных и пространственных условий, максимально приближенных к исследованиям с полем [18].
Серьезного внимания заслуживает проблема влияния сильных магнитных полей на целостный организм. Это тем более важно, что в последнее время возникла необходимость создания сверхмощных постоянных магнитных систем для научных и технических целей. В этих условиях встала задача обеспечения таких условий труда для обслуживающего персонала, которые исключали бы вредное воздействие интенсивного ПМП.
Для выявления роли ПМП в качестве профессиональной вредности особый интерес представляют исследования, посвященные изучению влияния их на функции организма человека и состояние здоровья.
Под воздействием ПМП в условиях производства установлено снижение скорости окислительных процессов и ферментативных реакций, что отражается на кислородном режиме тканей [1, 13]. Отмечено изменение активности адренерги-ческих и холинергических структур организма при воздействии ПМП, выражающееся в активации симпатико-адреналовой системы, холинэсте-разы [И]. Рядом авторов [17, 20, 25] показана связь изменений в перекисном окислении липи-дов, электрических свойствах липидных мембран с действием ПМП.
В экспериментальных исследованиях выявлено снижение иммунологической реактивности по показателям фагоцитоза, антителообразования, течения инфекционного процесса, вызванного бактериями и вирусами .аутофлоры кожи [10]. При однократных воздействиях ПМП <4аще отмечается стимулирующее влияние на показатели иммунологической реактивности. Однако эффекты ПМП на иммунную систему организма изучены еще недостаточно, особенно в отношении лимфо-цитарной системы. Кроме того, в литературных источниках отсутствуют систематизированные сведения о значении тех или иных уровней напряженности ПМП и режимов его воздействия в развитии конкретных изменений в иммунной системе организма. В связи с этим возникают трудности в трактовке возможного влияния ПМП на уровни и структуру заболеваемости рабочих, подвергающихся на производстве воздействию ПМП.
В ряде работ [2, 5, 12, 24] изучено влияние ПМП на нервную и сердечно-сосудистую системы. Показана связь между степенью выраженности и направленностью реакций указанных систем и уровнями напряженности, экспозицией и
режимом воздействия ПМП. Выявленные реакции организма рассматриваются как результат развития компенсаторно-защитных механизмов, в основе которых лежат нейроэндокришгые сдвиги, тканевая гипоксия и нарушения в биологических мембранах.
Воздействие ПМП на биологические процессы и функции организма может быть обусловлено как прямыми, так и косвенными физико-химическими реакциями, ведущими к изменению скорости синтеза и распада в обменных процессах. В силу большей лабильности этих процессов в ЦНС она более чувствительна к воздействию ПМП, особенно кора больших полушарий и гипоталамус [5, 12]. Под воздействием ПМП в сердечно-сосудистой системе могут возникать рефлекторные нарушения вследствие изменений в ЦНС. Однако более важное значение могут иметь изменения реактивности вегетативной нервной системы вследствие воздействия ПМП на гипофиз, гипоталамус и другие железы внутренней секреции, что ведет к изменению уровня гормонов в мозге и крови [8, 9]. Указанные изменения могут выражаться расширением сосудов в миокарде, очаговыми кровоизлияниями, набуханием'мышечных волокон.
Таким образом, ЦНС играет ведущую роль в механизмах изменения регуляции деятельности сердца при воздействии ПМП. Одним из проявлений комплекса реакций является стимуляция симпатико-адреналовой и гипофизарно-надпочеч-никовой систем при снижении функции инсуляр-ного аппарата и развитии тканевой гипоксии, которые влекут за собой разнообразные биохимические и функциональные изменения, в том числе и нарушения сосудистой проницаемости, структуры митохондрий, приводящие к компенсаторной активации гликолиза.
Следовательно, в характере реакций организма на воздействие ПМП ведущими являются изменения нейроэндокринного генеза, тканевая гипоксия, нарушения функции мембран. Все это указывает на полипатогенетический характер ответной реакции организма на воздействие ПМП напряженностью более 8 кА/м. Эти данные необходимо учитывать при гигиенической оценке степени вредности ПМП и трактовке тех изменений в состоянии организма работающих, которые выявляются при производственно-физических и клинических исследованиях.
Накопленные данные о терапевтическом воздействии малых папряженностей ПМП [1, 16,21, 29] с определенной поправкой могут быть использованы для характеристики ПМП как производственного фактора. Следует обратить также внимание на изучение характера воздействия ПМП, создающегося при эксплуатации лечебно-диагностического оборудования, на медицинский персонал с целью своевременной профилактики возможных неблагоприятных эффектов.
Таким образом, данные литературы свиде-
тельствуют о многообразии проявлений общей реакции организма на воздействие ПМП различного уровня напряженности, что указывает на вовлечение в нее многих функциональных систем. Наиболее реактивными при действии ПМП ¡оказались те системы, которые выполняют регу-ляторные функции, а именно нервная, эндокринная, кровообращения. Особой чувствительностью к ПМП обладают эмбриональные ткани и наибо- 0 лее интенсивно функционирующие органы взрос- 4 лых особей. Реакции на воздействие ПМП можно разделить на две категории — быстро нормализующиеся и сохраняющиеся длительное время. К первым можно отнести биоэлектрические процессы в мозге, ко вторым — изменения в морфологическом составе периферической крови и спер-матогенном эпителии.
При гигиенической оценке условий труда, разработке требований к защите и допустимым уровням воздействия ПМП важное значение приобретают сведения об их величинах, отражающих физические процессы и вызванные ими биологиче-^ ские эффекты. Для оценки воздействия ПМП нА. биологические объекты в качестве физических величин принято использовать напряженность ПМП и продолжительность его воздействия, которые определяют путем измерения и расчета.
Воздействие ПМП на здоровье человека нельзя признать достаточно изученным. Анализ кли-нико-физиологических исследований, проведенных в последние годы сотрудниками МНИИГ им. Ф. Ф. Эрисмана, свидетельствует, что организм рабочих на воздействие ПМП значительной напряженности отвечает неспецифическими функциональными изменениями и симптомами ухудшения самочувствия, зависящими от индивидуальных особенностей. Наблюдаемые изменения весьма разнообразны и взаимосвязаны. Они уклады-^ ваются в симптомокомплекс неврастенического" синдрома с различными вегетативными дисфункциями и нейроциркуляторными расстройствами, стойкость и глубина которых определяются областью воздействия ПМП, величиной его напряженности, длительностью и периодичностью пребывания в нем [4, 19, 22, 23].
Отдельные публикации о влиянии ПМП на здо-• ровье работающих встречаются и в зарубежной литературе. Однако имеющаяся на сегодняшний день информация не позволяет выдвинуть обоснованную гипотезу о степени влияния ПМП на здоровье человека. К тому же указанные работы нередко имеют следующие недостатки: небольшое количество обследованных контингентов, чт^ сказывается на показателях статистической до-" стоверности; отсутствие тщательно подобранной контрольной группы, неточность дозиметрических данных, недостаточно исчерпывающая характеристика сопутствующих производственных факторов и др. Тем не менее накопленные данные о механизмах биологического действия ПМП и их влиянии на функциональное состояние ряда органов
и систем человека выдвигают задачу разработки дифференцированных гигиенических нормативов и системы профилактических мероприятий. Решение этой задачи тем более важно, что действующие гигиенические нормативы регламентируют только величину напряженности ПМП на рабочем месте независимо от места (общее, локальное) и , времени воздействия. Такой подход не может £ удовлетворить в настоящее время ни практическое здравоохранение, ни запросы промышленности, ни требования гигиенической науки.
Зарубежными стандартами безопасности предусматривается возможность кратковременного пребывания человека в ПМП со значительно более высокой напряженностью, чем 8 кА/м, принятой в качестве предельно допустимой величины в нашей стране. Неофициальные стандарты США ограничивают уровень ПМП при одночасовом воздействии на человека величиной магнитной индукции 0,5—1 Тл, а при кратковременном контакте рук — 2 Тл.
Все это свидетельствует об актуальности совер-енствования действующих в нашей стране гигиенических нормативов ПМП, о необходимости дифференцированного подхода к регламентации этого фактора с учетом времени и характера воздействия на организм человека.
Литература
I. Биологическое действие электромагнитных полей. — Пущино, 1982. 2. Биологические механизмы и феномены действия низкочастотных и статических электромагнитных полей на живые системы. — Томск, 1984.
3. Введение в электромагнитную биологию / Под ред. Р. Ф. Плеханова. — Томск, 1979.
4. Вялое А. М„ Зоткина В. П. и др. // Современные аспекты профилактики и лечения профессиональных за-
4 болеваний. —М„ 1983. —С. 62—65. 1 5. Гигиена труда при воздействии электромагнитных полей/Под ред. В. Е. Ковшило. — М., 1983.
6. Донецкий А. М., Алексеева А. Г. Искусственные магнитные поля в медицине (экспериментальные исследования).— Минск, 1984.
7. Данон Ж■ // Наука и человечество. — М., 1986. — С. 187—196.
8. Загорская Е. А. 11 Космич. биол.— 1981. — №5. — С. 14—17.
9. Загорская Е. А., Белова Г. Н. и др.//Проблемы космической биологии. — М., 1982. — Т. 43. — С. 73—81.
10. Клемчарскас И. И., Шальнова Г. А. Аутофлора как
УДК 612.6.052.014.481/.482 + 613.645/.G48-07:612,6.052
Рассматривая мутагенез в связи с действием физических факторов, обычно ограничиваются анализом данных, полученных в результате изу-
индикатор радиационного поражения организма. — М„ 1986.
11. Климовская Л. Д., Маслова А. Ф. Ц Космич. биол. —
1982. —№6, —С. 71—74.
12. Климовская Л. Д., Смирнова И. П., Дьякова А. С. // Там же. — 1985. — № 6. — С. 62—64.
13. Колесова Г. М., Каштанова И. Г. и др. // Биофизика.—
1980, —Т. 25. вып. 2. —С. 353.
14. Кондорский Е. И.. Норина С. Б., Шалыгин Н. Л. // Там же. — С. 333.
15. Магнитобиология и магннтотерапия в медицине. — Витебск, 1980.
16. Проблемы патологии в эксперименте и клинике. — Львов, 1980.
17. Проблемы экспериментальной и практической электро-магнитобиологии. — Пущино, 1983.
18. Пирузян Л. А., Кузнецов А. И.// Всесоюзный биологический съезд, 1-й: Тезисы докладов. — М., 1982.— С. 118.
19. Рощин В. А. Ц Гиг. труда. — 1985. — № 7. — С. 33— 36.
20. Симонов А. И., Вышенская Т. В. и др. // Биофизика,
1984, —№5. —С. 610—614.
21. Соколова Г. М„ Стафеева Е. Н. и др. // Акуш. и гнн. — 1982. — № 7. — С. 50—53.
22. Сыромятников Ю. П., Рощин В. А. // Гиг. труда. —
1983. —№5, —С. 12—15.
23. Сыромятников Ю. П.. Зоткина В. П. и др. // Гиг. и сан,— 1985, — № 10. — С. 23—25.
24. Твилдиани Л. Д., Геченава Л. С. и др. // Сообщ. АН Груз. ССР. — 1986. — Т. 98, № 1. —С. 213—216.
25. Ханина Н. Я., Десницкая М. М. // Пат. физиол. — 1986. — № 2. — С. 26—29.
26. Том Р., Tapp Дж. Магнитные системы МГД-генерато-ров и термоядерных установок: Пер. с англ. — М.,
1985.
27. Холодов Ю. А. Мозг в электромагнитных полях. — М., 1982.
28. Холодов Ю. А., Берлин Ю. В.// Сенсорные реакции человека при действии магнитных полей. — М., 1984.— С. 83—89.
29. Украинская респ. конф. по бионике, 4-я. — Ужгород,
1981.
30. Шакуля А. В.. Черняков В. И. // Гиг и сан.— 1981.— № 9. — С. 11 — 13.
31. Шандала М. Г. // Биологическое действие электромагнитных полей. — Пущино, 1982. — С. 101—102.
32. Blackman С. F. et' al. // Bioelectromagnetics. — 1985. — Vol. 6, —P. 327—337.
33. Chiabrera A., Grattarola M„ Viviani R. Ц Ibid. — I9S4.— Vol. 5. —P. 173—191.
34. Liboff R. L. // J. Theor. Biol. — 1980.—Vol. 83. — P. 427—436.
35. Pernhart J. H., Kossel F. // Fortscher. Routgenstr. —
1984. — Bd 141. —S. 251—258.
36. Raybourn M. S. // Science. — 1983. — Vol. 220. — P. 715—717.
37. Vibuchik M. M. Ц Biofiz. — 1982. — Bd 27. — S. 31.
Поступила 0-1.10.88
чения ионизирующей радиации или ультрафиолетовых лучей [18]. Другие физические факторы относят либо к слабым мутагенам, либо к модифи-
Е. Н. Антипенко, О. И. Тимченко
ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ И ВОЗМОЖНОСТИ ИЗУЧЕНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ
Киевский НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Марзеева
