CC BY
26
ЛИТЕРАТУРА
Данишевский С. Л., Фармакол. токсикол., 1949, т. XII, № 3, стр. 57—60; 1950, т. XIII, № 3, стр. 16—17. — Он ж е, в кн.: Труды Ленннгр. сан-гигиен, мед. ин-та, т. X, стр 202—209, М., 1951. — Казарновский С. Н. и Кузнецов Л. А., Синтетическая уксусная кислота, М.—Л., 1946. — Куприц Е. Н., Гигиена труда, 1925, № 1, стр. 80—83. — Мишенин И. Д., в кн.: Сборник работ по токсикологии, ч. 2, стр. 47—-54.—Ростов н/Д, 1935; Синтезы органических препаратов. Перевод с англ., Сборник 3, стр. 180, М., 1952.—Соколова Т. А., в кн.: Сборник работ Гос. ин-та прикладной химии, в. 38, стр. 129—-139, Л., 1947. — Сухов П. М., в кн.: Сборник работ по токсикологии, ч. 2, стр. 55—57, Ростов н/Д, 1935. — Шендер Б. С., Профессиональные болезни уха, носа и горла, Л., 1926. — Якубович А. Я-, Успехи химии, т. XIV, в. 4, стр. 301—329. — Американский патент 2, 019, 983, Chem. Abstracts, 1936, v. 30, p. 487.— Вое se A., Indust. a. Eng Chem., indust. edition, 1910. v. 32, N. 1, p 16.—Cameron G. R. a. Neu berger A., J. Path. a. Bact., 1937, v. 45, p. 653—660. — Haggard H. W.. Greenberp L. A. a Turner J. M., J. Indust., Hyg. a. Toxicol., 1944, v. 26, p. 133—151. — W о о s t e r H. A., L u s h b a u g h С. C. a. Redemann С. E.. J. Indust. Hyg. a. Toxicol., 1947, v. 29, N. 1, p. 56—57.
Поступила 6/VI 1955 r.
Ъ Я -йг
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ КАК ГИГИЕНИЧЕСКИЙ ФАКТОР
А. С. Пресман
Из физико-гигиенической лаборатории Института гигиены труда и профессиональных заболезаний АМН СССР
Генераторы разных диапазонов радиочастот широко применяются в различных областях науки и техники. Высокочастотные генераторы используются в радиосвязи, при высокочастотной плавке металлов, поверхностной закалке металлов, сушке и склейке древесины, вакуумной плавке и пайке, нагреве пластмасс и т. д. Ультравысокочастотные генераторы применяются в телевидении, ультракоротковолновой связи, физиотерапии, при нагреве диэлектриков и т. д.; сверхвысокочастотные генераторы находят применение в радиолокации, радионавигации, радиоспектроскопии, ядерной физике и т. д.
За последние годы проведен ряд работ (Ю. А. Осипов, А. А. Кевор-кьян и др.) по исследованию условий труда и состояния здоровья людей, работающих с генераторами радиочастот. Установлено, что систематическое воздействие на человека электромагнитных полей различных частот может привести к некоторым функциональным изменениям в организме. Однако основные гигиенические 'задачи — установление предельно допустимых норм и разработка средств защиты — еще не выполнены. Для решения этих задач необходима всесторонняя физико-гигиеническая оценка электромагнитных полей как фактора, воздействующего на организм человека. Эта оценка должна охватывать следующие вопросы: 1) механизм поглощения энергии электромагнитных полей различных частот в тканях тела животного и человека; 2) физические величины, могущие служить мерой действующего значения энергии электромагнитах полей разных частот; 3) особенности распределения электромагнитных полей вблизи генераторов различных диапазонов частот; 4) методы измерения действующего значения энергии электромагнитах полей; 5) методы разработки средств защиты от действия электромагнитных полей; 6) методы экспериментального' воздействия электромагнитными полями на животных.
В данной статье кратко излагаются современные представления о механизме поглощения энергии полей в тканях тела животного и человека, а также рассматриваются методы количественной оценки действующей энергии полей.
Прежде чем перейти к рассмотрению этих вопросов, следует несколько уточнить связанную с ними терминологию.
Для определения электромагнитных полей радиочастот как воздействующего фактора в гигиенической практике применяются весьма разнохарактерные термины. Так, например, этот фактор называют волнами (КВ, УКВ), частотами (ВЧ, УВЧ, СВЧ), токами (ТВЧ) и даже таким неопределенным обозначением, как УКВЧ (ультракоротковолновые частоты) .
Очевидно, что для унификации терминологии в гигиенической практике следует пользоваться таблицей спектра радиоволн — радиочастот, принятой в радиотехнике (табл. 1).
Таблица 1
Спектр радиочастот
Сверхвысокие частоты Ультравысокие частоты Высокие частоты
Наименование диапазонов миллиметровые волны сантиметровые волны дециметровые волны ультракороткие волны короткие волны средние волны длинные волны
Значения частот в диапазонах 3 • 10" —3 • 1010 ' 3 • 10»° —3 • 10» 3 • 10» —3 ■ 108 3 • 108 —3 • 10' 3 • 10' —3 • 10° 3 • 10в -3 • 105 3 • 105 —10»
Значения длин волн 1—10 мм 1—10 см 0,1 — 1 м 1—10 м 10—100 м 0,1—1 км 1—3 км
Принципиально можно применять оба обозначения — волны и частоты, величины которых связаны известным соотношением:
3-108
, (1)
где X — длина волны в метрах; /— частота в герцах1.
Однако представляется целесообразным применять эта обозначения в соответствии с диапазонами длин волн или частот. При оценке условий у генераторов сверхвысоких частот следует пользоваться обозначением «волны» (миллиметровые, сантиметровые, дециметровые), а для соответствующей характеристики у генераторов более низких частот — обозначением «электромагнитные поля» (ультравысокой, либо высокой частоты) .
Как будет показано в последующем, такие обозначения соответствуют особенностям воздействия электромагнитных полей сверхвысоких и более низких частот и условиям распределения полей на рабочих местах, вблизи соответствующих генераторов.
Ряд советских и зарубежных ученых (В. И. Романов, А. М. Кугу-шев, I. Roberts and. Н. Cook и др.) показал, что основными физическими процессами, связанными с поглощением энергии электромагнитных полей радиочастот в тканях тела животного и человека, являются: а) индуцирование ионных токов з тканях — это потери энергии за счет проводимости; б) колебания дипольных молекул тканей — диэлектрические потери энергии; в) резонансное поглощение энергии молекулами тканей.
Рассмотрим основные черты этих процессов.
Под дейстЕием высокочастотных электромагнитных полей ионы, содержащиеся б тканях, приходят в колебательное движение, т. е. в тканях
1 Частота выражается и в других единицах: килогерц — 1000 герц; мега-
герц =1000 ООО герц.
3 Гигиена и санитария, X« 9
33
возникают высокочастотные токи, сопровождающиеся некоторым тепловым эффектом, а следовательно, поглощением энергии полей.
Полярные молекулы тканей (в основном молекулы воды) под действием высокочастотного электромагнитного поля испытывают колебания, следуя за периодическими изменениями поля. В процессе таких колебаний дипольные молекулы сталкиваются с окружающими молекулами, преобразуя, таким образом, приобретенную за счет поля энергию в тепловую. Если частоты действующих полей совпадают с собственными частотами возбуждения молекул, то возможно полное резонансное поглощение энергии полей, затрачиваемой на возбуждение молекул. Возбужденные молекулы при столкновении с невозбужденными могут передавать им приобретенную энергию, которая расходуется на химическое преобразование последних, на процессы каталического характера и др.
Из ряда теоретических и экспериментальных работ (Н. Н. Малов, Н. Schwan, Н. Cook, J. Pätzold, Т. England и др.) следует, что характер
механизма поглощения энергии электромагнитного поля в тканях зависит от частоты действующего поля.
В диапазоне частот от сотен килогерц до 100—300 мегагерц основной причиной поглощения энергии полей в тканях является возникновение ионных токов, пропорциональных удельной проводимости тканей Величина проводимости тканей зависит от содержания в них тканевой жидкости. Наибольшую проводимость имеют поэтому кровь, мышцы, кожа, а наименьшую — жировые ткани. С возрастанием частоты поля проводимость ткани увеличивается (рис. 1).
Причина увеличения проводимости зависит от того, что при сравни-проводимости принимает участие только межвнутриклеточная отделена от последней большое сопротивление
о.з / з ю 30 Частота (в иегагериах)
Рис. 1. Зависимость удельной проводимости тканей тела от частоты.
тельно низких частотах в клеточная жидкость, так как непроводящими оболочками, представляющими ионным токам низкой частоты. Однако с возрастанием частоты сопротивление этих оболочек уменьшается и внутриклеточная жидкость принимает все большее участие в проводимости тканей.
При гигиенической оценке этих диапазонов правильнее считать, что тело человека находится в зоне действия высокочастотного электромагнитного поля, которое следует характеризовать величинами напряженности электрического (£) и магнитного (Я) поля в У/м и А/м соответственно.
Величины плотности потока мощности или напряженности полей, количественно выражающие условия облучения на обследуемом рабочем участке, мы называем интенсивностью облучения (Р). Однако в гигиенической практике нас интересует не только условие облучения человека, но и действующее значение облучающего электромагнитного поля. Очевидно, что действующее значение обусловливается энергией, поглощаемой в тканях тела, которую следует назвать действующей интенсивностью (К).
Эффективность поглощения изменяется в зависимости от частоты действующих полей. Поэтому при одинаковой интенсивности облучения
1 Удельная проводимость — величина, обратная удельному сопротивлению, — сопротивлению 1 см5 вещества.
величина действующей интенсивности будет различной для разных
частот.
В высокочастотном электрическом поле с частотой до 100—300 мегагерц энергия, поглощаемая в 1 см3 гомогенной ткани (т. е. действующая интенсивность К на 1 см3), будет .определяться соотношением:
А = о Е2т, (2)
где о — удельная проводимость ткани; £> — напряженность электрического поля внутри ткани.
Напряженность поля Ет внутри ткани меньше, чем напряженность поля Е во внешнем пространстве. Степень уменьшения зависит от вели^ чины диэлектрической проницаемости ткани г (емкость -1 см3 ткани) и ее проводимость а. Как уже указывалось, проводимость тканей увеличивается с возрастанием частоты до 100—300 мегагерц. Диэлектрическая проницаемость, наоборот, уменьшается с возрастанием частоты.
Строгую количественную зависимость поглощения в тканях энергии поля от частоты установить весьма затруднительно.
С гигиенической точки зрения важен тот факт, что при одной и той же напряженности воздействующего высокочастотного электрического поля действующая интенсивность будет тем больше, чем выше частота поля. Однако тело человека состоит из тканей, имеющих различную проводимость и диэлектрическую проницаемость. Поэтому при данной напряженности воздействующего поля поглощение энергии в различных тканях будет неодинаковым. Так, в подкожном жировом слое поглощается большая доля энергии, чем в мышечных тканях. Это различие в поглощении несколько уменьшается с возрастанием частоты действующего поля. Очевидно, при гигиенической оценке высокочастотного электрического поля необходимо учитывать такую неоднородность его воздействия на различные ткани тела.
В высокочастотном магнитном поле с частотами до 100—300 мегагерц энергия, поглощаемая в 1 см3 гемогенной ткани, определяется соотношением:
К — орН2т, (3)
где/ — частота поля; Нт— напряженность магнитного поля внутри ткани.
Напряженность магнитного поля в тканях зависит от их магнитной проницаемости . Однако практически величина ^ для всех тканей тела человека не отличается от ее значения для воздуха. Поэтому напряженность магнитного поля внутри любой ткани тела будет такой же, как и в окружающем пространстве. Действующая интенсивность и в этом случае будет тем больше, чем выше частота поля. Однако зависимость от частоты более сильная, чем для электрического поля.
При гигиенической оценке высокочастотного магнитного поля следует учитывать и тот факт, что высокочастотные ионные токи, создаваемые в тканях тела полем, возникают в поверхностных слоях тела. При этом по мере возрастания частоты поля токи создаются во все более тонком поверхностном слое.
В диапазоне частот от 300 до 1000 мегагерц механизм поглощения энергии высокочастотного электрического и магнитного поля в основном аналогичен описанному выше. Однако в этом диапазоне удельная проводимость и диэлектрическая проницаемость тканей практически не зависят от частоты.
В диапазоне дециметровых и сантиметровых волн (частота выше 1000 мегагерц) соотношение между интенсивностью облучения и дей-
3*
35
ствующей интенсивностью имеет иной характер. Известно, что значительная доля энергии сантиметровых волн, падающих на поверхность тела человека, отражается, а поглощаемая энергия рассеивается в поверхностных тканях до глубины 2—3 см. Таким образом, поглощаемая энергия сантиметровых волн (действующая интенсивность) равна разности
между падающей энергией
43'\---- (интенсивностью облучения) и
отраженной. Степень отражения определяется обычно коэ-фициентом отражения р— \ / 1 \___ отношением отраженной энергии к падающей. Из сказанного видно, что соотношение между интенсивностью облучения (Р) и действующей интенсивностью (К) может быть выражено:
I
о
S
I
к 35'
Жир —Мышцы-
К= Р—ьР.
(4)
Глубина тнани (Й см)
Рис. 2. Распределение температуры в тканях Пр'нь пт'пяжрнияТштн пт ппдрпy тела hdh облучении волнами >. -12,25 см. ПвНЬ 0ТРажения волн от ПОверх-
Г. Шван и Г. Пирсоль, рассматривая вопрос об оптимальном поглощении дециметровых волн в тканях при физиотерапии, показывают, что сте-
тела при облучении волнами ______
ности тела человека зависит от толщины жирового слоя в облучаемом участке. В гигиенической практике облучению подвергается значительная часть тела (чаще всего верхняя половина). Поэтому дифе-ренциация отражения от различных участков тела практически не имеет смысла. Вместе с тем такие важные с точки зрения воздействия волн органы, как головной и спинной мозг, имеют незначительный жировой покров, а глаза не имеют его совсем. Поэтому расчет коэфициента отражения производился нами, исходя из экспериментально определенных (Т. England) значений фактора и потерь в"1 и диэлектрической проницаемости е' кожи.
Таблица 2
Расчетные значения коэфициента отражения сантиметровых волн от поверхности тела человека
Длина волны в см е' е* Коэфициент отражения
10 43,5 16,5 0,56
3,18 35,5 16 0,53
1,27 16,5 13 0,44
В табл. 2 приведены данные расчета для некоторых волн. Наряду с расчетом, нами был экспериментально определен коэфициент отражения для волк 10-сантиметровото диапазона. Экспериментальные значения (0,61—0,63) близки к расчетным для этого диапазона.
Распределение поглощенной энергии сантиметровых волн в различных тканях показано на рис. 2 (по X. Куку).
1 е"— величина, пропорциональная проводимости.
ЛИТЕРАТУРА
Кеворкьян А. А., Гигиена и санитария, 1948, № 4, стр. 26—30. — К у г у-ш е б А. М., в кн.: Биологическое действие ультравысокой частоты ультракоротких волн, М.—Л., 1937, стр. 26—50. — Малов Н. Н., в кн.: Труды Гос. науч.-иссл. ин-та физиотерапии, ч. 2, в. 6, стр. 349—35¡, М., 1940.— Осипов Ю. А., Гигиена и санитария, 1952, № 6, стр. 22-23; 1953, № 8, стр. 39—42. — П р е с м а н А. С., Успехи оовр. биол., 1956, т. 41, в. I, стр. 40. — Романов В. И. в кн.: Труды 1-го Всесоюзн. совещания врачей, биологов и физиологов по вопросам применения коротких и ультракоротких волн в медицине (ВЧ и УВЧ), стр. 3—12, М.—Л., 1940. — Cook Н. F., Brit. j. appl. physics, 1951, v. 2, p. 295—300. — Dryden J. S. a. Jackson W., Nature, 1948, v. 162, N. 4121, p. 656. — E n g 1 a n d T. S., Nature, 1950, v. 166, p. 480—481. — Pätzold J., Strahlentherapie, 1953, Bd. 92, H. 2, S. 308. — Roberts I. a. Cook H„ Brit. j. appl. physics, 1952, v. 3, N. 2, p. 1. — Schwan H. P. a. P i er sol G. M., Am. j. physical, med., 1954, v. 33, N. 6, p. 371—404.
Поступила 14/1 1966 г.
-й- * -ir
ИЗМЕНЕНИЯ В КЛЕТКАХ НЕКОТОРЫХ ОРГАНОВ ХОЛОДНОКРОВНЫХ ЖИВОТНЫХ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ВИБРАЦИИ
Студенты V курса И. Шевц, Н. Г. Кузьмина
Из кафедры гигиены труда и общей биологии Ленинградского санитарно-гигиенического медицинского института
Одним из характерных проявлений вредного действия вибрации является расстройство функции центральной нервной системы, которое выражается в изменении возбудимости, в быстрой утомляемости, нарушении нормального сна и т. д. Воздействие вибрации на организм осуществляется через комплекс рецепторов, заложенных в кожном покрове, в мышечной и костной ткани, в суставных поверхностях и внутренних органах с последующим проведением возбуждения в высшие отделы центральной нервной системы. Кроме того, вибрация может оказывать и механическое действие — вызывать смещение тела, органов, клеток, внутриклеточных элементов.
Механическое влияние вибрации лучше всего изучено на одноклеточных организмах. Кондратьева (1934) подвергла вибрации дрожжевые грибки и наблюдала в них изменения, которые сводились к нарушению структуры клетки — появлению большей вакуолизации, пикнозу ядра, его децентрализации и изменению гомогенности протоплазмы. Размеры и формы клеток не менялись. Вибрация угнетает и размножение клеток. При небольшом времени и небольшой амплитуде вибрации все изменения в клетках обратимы и исчезают тем скорее, чем менее длительно она действовала.
Возможно, что изменения, аналогичные тем, которые были обнаружены на простейших организмах, могут иметь место и в клетках более высокоорганизованных организмов.
Мы начали свои наблюдения на мелких животных и провели первую серию опытов на клетках органоз самцов лягушек, использовав метод прижизненной окраски, разработанный Д. Н. Насоновым. В основе его лежит тот факт, что неповрежденное, «полноценное» живое вещество прижизненно не окрашивается. В неповрежденной клетке краска концентрируется в виде гранул на особых белковых структурах, образующихся в клетке при проникновении в нее какого-либо чужеродного вещества, каким в данном случае является краска. Эта своеобразная способность клеток локализовать в гранулах краску является только частным проявлением процесса, протекающего в условиях нормального су-
