CC BY
11
УДК 613.167.4:613.047
М. Г. Шандала, Ю. Д. Думанский, Л. А. Томашевская, В. Н. Солдатченков
ГИГИЕНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ ИМПУЛЬСНО-ПРЕРЫВИСТОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ СВЕРХВЫСОКОЙ (2750 МГц) ЧАСТОТЫ В ОКРУЖАЮЩЕЙ
СРЕДЕ
Кисвскнй НИИ обшей и коммунальной гигиены им. А. Н Марзеева
Среди многочисленных факторов окружающей среды, включая те, которые сопровождали эволюцию живой природы, особое значение в плане гигиенического нормирования приобретают физические факторы — электрические и электромагнитные. Это обусловлено все более широким применением во всех странах для различных целей энергии электромагнитных полей, в том числе сверхвысокой частоты, источниками которой прежде всего являются радиолокационные средства.
В связи с этим правомерно возник вопрос о необходимости всестороннего изучения биологического действия электромагнитных полей (ЭМП), создаваемых радиолокационными средствами. Для его решения была разработана программа, включающая разработку системы, позволяющей моделировать в медико-биологическом эксперименте картину распределения им-пульсно-прерывистого электромагнитного поля 2750 МГц, и изучение влияния на белых крыс данного импульсно-прсрывистого электромагнитного поля по физиологическим, гематологическим, иммунологическим, биохимическим и репродуктивным показателям.
Основной задачей при гигиеническом нормировании электромагнитной энергии (ЭМЭ) в окружающей среде является установление зависимости уровень — время — эффект. Эта задача решалась нами с помощью методов математического планирования биологических экспериментов, позволяющих получить уравнения регрессии второго порядка, которые с достаточной точностью описывают течение биологических реакций при воздействии исследуемого фактора. Для выполнения этого в эксперименте было применено ортогональное центральное композиционное планирование.
Исходя из реально существующего динамического диапазона фактора в окружающей среде, а также с учетом требований выбранного плана эксперимента и возможностей технической базы, биологические эффекты импульсно-прерывистого ЭМП изучали при следующих уровнях плотности потока энергии: 0 (мнимое воздействие), 100, 500, 25000 мкВт/см2 при 16-часовом ежедневном воздействии в течение 4 мес. В связи с тем что регрессионный анализ проводился на основании экспериментальных данных, полученных в 3 точках времени воздействия фактора (0, 2, и 4 мес),
а также с целью повышения достоверности результатов исследований эксперименты в этих точках дублировались.
Животных облучали в безэховых камерах из радиопоглощающего материала. В качестве источника ЭМЭ использовали электромагнитный комплекс с регулируемым выходом мощности, работающий на частоте 2750 МГц с частотой посылок импульсов 400 Гц, с длительностью «пачки» импульсов (имитация вращения антенны радиолокатора при 3 об/мин) 40 мС за 20 с (16 импульсов).
В эксперименте использован верхний способ облучения, при котором излучающие антенны находились на потолке безэховых камер, а радиопрозрачные емкости с экспериментальными животными — на полу. Неравномерность распреА деления ЭМЭ в местах облучения не превышал^ Ю %.
Общий уровень подаваемой в камеры ЭМЭ постоянно контролировался с помощью датчика мощности ЭМЭ, установленного в начале волно-водного тракта. Кроме этого, через 10 дней проводили контрольные измерения плотности потока энергии (ППЭ) в местах облучения животных с помощью прибора ПЗ-9.
Биологическое действие указанных уровней изучали на 700 белых беспородных крысах (640 самках и 60 самцах). Проведены 2 серии экспериментов: в I серии на 220 животных (160 самках и 60 самцах) при 2-месячном воздействии изучали состояние генеративной функции организма, во II серии на 480 самках при 4-месячном воздействии фактора исследовали физиологические, биохимические и иммунологические показатели функционального состояний организма. Биологическое действие ЭМЭ оценивали по 26 показателям (динамике массы; порогу электрокожного раздражения, двигательной и исследовательской активности по тестам «лабиринт» и «открытое поле», содержанию мочевины и остаточного азота в сыворотке крови, глюкозы и крови, гликогена в тканях печени и головного мозга, активности СДГ и цитохромоксидазы в митохондриях печени и головного мозга, холин-эстеразы в крови, церулоплазмина и трансфер-рина в сыворотке крови, морфологическому составу крови, титру комплемента и лизоцима в сыворотке крови, реакции дегрануляции базофи-лов, количеству бляшкообразующих клеток, ило-
Влияние импульсио-прерывисто го ЭМП 2750 МГц на показатели функционального состояния
животных (М-±т)
Г _ Показатель ППЭ 250« мкВт/см' ППЭ 500 мкВт/сн'
срок от начала опыта« днн
30 60 90 120 30 60
Порог электрокожного 43,75±2,07*
раздражения 48,45±2,27 49,9± 1,92 53,05±2,86* 59±2,51* 42,2± 1,98
Комплементарная актив-
ность сыворотки крови 0,151±0,011* 0,137±0,011* 0,11±0,005 0,112±0,006 0,14± 0,009* 0,115±0,007*
Глюкоза в крови, ммоль/л 3,66±0,1 7,03± 1,45* 3,25±0,3* 2,08±0,2 3,47±0.11 6,86± 1,39*
Гликоген в печени.
ммоль/л 99.03± 16,14 57,01 ±4,77* 80,05± 10,92 59,06±4,73* 72,16± 1,9 80,52±9,71*
Мочевина в сыворотке
крови, ммоль/л 4,54±0,35 5,22±0,44 6,22±0,47 6,55±0,31 5,72±0,34 6.65±0.88
Активность церулоплаз-
мина в сыворотке кро-
ви 0,53±0,037 0,67± 0,038* 0,59±0,06* 0.74± 0.023* 0,53± 0,026 0,62± 0,034*
Активность цитохромо-
ксидазы в митохондри-
ях головного мозга 1,5±0,039 1,31±0,06* 1,4±0,04 1,27±0,036* 1,49± 0,032 1,44±0,038
Активность СДГ в мито-
хондриях печени 1,64±0,086 1,26± 0,085* 1,47±0,047* 1,43±0,049* 1,72±0,096 1,57±0,08
Продолжение
Показатель » ППЭ 500 ыкВт/см» ППЭ 100 мкВт/см"
срок от начала опыта, дни
90 120 30 60 90 120
Порог электрокожного
раздражения 47,95±2,24* 44,8± 1,81 * 45.85±2,02* 44,25± 1,96* 45,45± 1,72* 54,25±4,04
Комплементарная актив-
ность сыворотки крови 0,116±0,006 0,118±0,005 0,127± 0,008* 0,103±0,012 0,11±0,006 0,107±0,005
Глюкоза в крови, ммоль/л 4,59±0,37 2,41±0,33 3,33±0,12 5,05± 1,27 3,49±0,27* 2,01±0.1
Гликоген в печени.
ммоль)л 72,16±3,92* 94,9± 11,2 85,37±9,33 124,9± 13,16 137,22± 13,29 103,68± 10,36
Мочевина в сыворотке
крови, ммоль/л 5.47±0,36 5,64±0,57 6,22±0,27* 7,91±0,35* 5,36±0,42 6,69±0,58
Активность церулоплаз-
мина в сыворотке кро-
ви 0,51±0.022* 0,58±0,038 0,47±0,019 0,53±0,046 0,46±0,02 0,53±0,027
Активность цитохромо-
кендазы в митохондри-
ях головного мозга 1,39±0,03 1,4±0,048 1.5±0.04 1,37±0,059 1,5±0.09 1.46±0,024
Активность СДГ в мито-
хондриях печени 1,56±0,1 1.52±0,052* 1,65±0,11 1,55±0,102 1.72±0,087 1,64±0,073
* Различия с контролем достоверны (Р<0,05).
довитости подопытных самок, морфологическому строению гонад, постнатальному развитию потомства, влиянию физической нагрузки на потомство по плавательной пробе, эмбриональному развитию, сперматогенезу и морфологическому составу спермы).
Полученные результаты прежде всего показали отсутствие достоверных различий в динамике прироста массы тела за весь период воздействия ЭМЭ. Наряду с этим у животных были выявлены изменения со стороны ЦНС. Данные этих исследований позволили установить, что им-пульсно-прерывистое ЭМП (2750 мГц) при плотности потока энергии от 100 до 2500 мкВт/см2
вызывает повышение электрокожнои чувствительности (см. таблицу) и изменения показателей оборонительных условных рефлексов, выраженность которых зависит от уровня ППЭ и времени действия фактора.
Вместе с тем гематологические исследования не выявили существенных изменений морфологического состава крови у животных. По ряду показателей изменения носили достоверный характер по отношению к контролю, но при этом находились в пределах физиологической нормы, что позволяет рассматривать их только как ориентировочные, указывающие на наметившуюся тенденцию к нарушению состава белой крови.
При изучения иммунной резистентности организма у животных, подвергавшихся воздействию ППЭ 2500 мкВт/смг, установлены изменения реакции базофилов при контакте с тканевым специфическим антигеном в непрямой реакции Шелли.
Эти изменения могут свидетельствовать о накоплении специфических реагинов и сенсибилизирующем действии фактора. Начиная со второго месяца воздействия фактора в периферической крови этих же животных появлялись антителообразующие клетки, что позволяет предполагать развитие аутоаллергенных процессов. Снижение комплементарной активности (ППЭ 2500 мкВт/см2) в первые месяцы воздействия, очевидно, может отражать напряжение гуморального звена естественного иммунитета. Установлено также, что при действии ППЭ 500 и 100 мкВт/см2 на первом месяце у животных уменьшается титр комплемента в сыворотке крови, что может быть расценено как адаптационно-компенсаторная реакция организма на действие изучаемого фактора.
Результаты биохимических исследований показали, что импульсно-прерывистое ЭМП (2750 МГц) оказывает выраженное влияние на углеводный, белковый и энергетический обмен. Так, наблюдалось повышение в сыворотке крови содержания низкомолекулярных азотистых соединений мочевины и остаточного азота — конечных продуктов белкового метаболизма. Подобные сдвиги могут свидетельствовать о превалировании процессов катаболизма белков в организме. В то же время отмечено снижение количества углеводов — глюкозы в крови и гликогена в печени и головном мозге, что может быть обусловлено интенсификацией их утилизации в органах и тканях на фоне нарушения процессов оксидоредукции. В частности, наблюдалось угнетение активности СДГ и цитохромоксидазы в митохондриях печени и головного мозга крыс. Наряду с этим была повышена активность церу-лоплазмина и трансферрнна в сыворотке крови. Дискоордннацни активности изученных ферментов, возможно, связана с нарушением проницаемости бномембран для ионов, коферментов и других метаболитов. Мембраноповреждающий эффект может приводить к замедлению транспорта электронов по дыхательной цепи, о чем говорило угнетение активности цитохромоксидазы и СДГ, и тем самым снижать интенсивность процессов окислительного энергообразования. Сопутствующее же усиление анаэробного гликоге-иолиза следует рассматривать в качестве компенсаторно-приспособительной реакции при воздействии ЭМП. Однако выявленные нарушения метаболизма могли быть также обусловлены и изменениями со стороны высших регуляторных систем. В частности, об определенном неблагополучии в отношении метаболизма и функционального состояния ЦНС свидетельствовало из-
менение активности холинэстеразы в крови, указывающее на подверженность холинергических процессов влиянию ЭМП.
Анализируя результаты биохимических исслё"^ дований, следует отметить, что степень выраженности дискоординации метаболических эффектов в различных биологических субстратах зависела от интенсивности и продолжительности воздействия. Исследования показали также, что ЭМП изученных уровней ППЭ оказывало неблагоприятное влияние на отдельные показатели репродуктивной функции. При скрещивании подопытных самок с интактными самцами потомство было получено от всех самок. Однако в группе, где ППЭ была 2500 мкВт/см2, обнаружено удлинение срока от дня подсадки самок к самцам до родов. При этом число крысят в помете было увеличено, но потомство характеризовалось пониженной жизнеспособностью. При действии ППЭ 100—2500 мкВт/см2 выявлены изменения массы и размеров плодов при рождении и в пост-натальном периоде. Отклонения в развитии потомства выражались в отставании прироста массы и длины туловища, замедлении развития шерстного покрова и открытия глаз. Снижение жизнеспособности крысят проявилось значительным уменьшением времени плавания при прове^ дении функциональной пробы. Щ
Поскольку воздействие фактора осуществлялось в период созревания яйцеклеток, по уровню смертности эмбрионов можно было судить о полноценности этих созревших яйцеклеток. Установлено, что ЭМП оказывает неблагоприятное действие на функцию гонад: возрастает эмбриональная смертность и снижается жизнедеятельность потомства, развившегося из этих яйцеклеток. Таким образом, эксперимент показал, что длительное воздействие изученных уровней Г1ПЭ ЭМП 2750 МГц вызывает у животных нарушения репродуктивной функции, выраженность которых зависит от ППЭ.
После окончания биологического эксперимента показатели, которые статистически достоверно отличались от контроля, были обработаны методом регрессионного анализа. Оказалось, что 50±Ю мкВт/см2 не вызвали статистически дО||. стоверных изменений ни по одному из использованных тестов. Следовательно, по нашим данным, максимальным недействующим уровнем импульсно-прерывистого ЭМП 2750 МГц является 50 мкВт/см2.
Однако рекомендовать данный уровень в качестве гигиенического норматива для населения было бы неправомерно, так как он не может обеспечить безопасность для здоровья наиболее ранимых групп населения (дети, пожилые и больные люди). Доказательством этого служит то, что чувствительность организма к действию факторов окружающей среды зависит от возраста и функционального состояния организма. Например, установлено, что белые крысы в пубер-
татном и старом возрасте в 2,4±0,31 раза более чувствительны к действию факторов окружающей среды, чем половозрелые животные. Такой Корядок различий чувствительности наблюдается и у людей, а к отдельным загрязнителям среды дети в 3—4 раза более чувствительны, чем
взрослые С учетом коэффициента запаса норма тивный уровень воздействия импульсно-прерыви-стой ЭМЭ на население составит 15 мкВт/см2. Данная величина утверждена Минздравом СССР в качестве гигиенического норматива для населения.
Поступила 10.09.34
УДК 613.646:614.895.5-07:1612.521.1:612.882
И. И. Малкиман, М. Л. Разран, Г. Г. Тер-Акопян
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ И ТЕПЛООЩУЩЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА
Институт биофизики Минздрава СССР, Москва
Производительная работа и полноценный отдых во время пребывания в условиях низких температур окружающей среды возможны только при сохранении показателей теплового состояния человека в ограниченных пределах.
Обычно нормативные документы отражают интервалы основных физиологических показателей для определенной продолжительности нахождения людей в дискомфортных условиях. Однако прекращение пребывания в условиях охлаждения или прекращение работы, когда это позволяет ситуация, происходят только на основании субъективных ощущений человека. Часто субъективная оценка и при измерениях объективная оценка теплового состояния могут не совпадать, а иногда быть противоположными. Высказывается предположение, что субъективная оценка теплоощущений определяется не столько неумением подобрать адекватное тепловому состоянию словесное выражение, сколько различными привычками и адаптацией к тепловлажностным условиям окружающей среды [1].
Ввиду важности субъективной оценки теплового состояния в практике гигиенического нормирования, а также значения ее в общей теории терморегуляции организма, представляется, что в ходе физиолого-гигиенических исследований ^вязи субъективной оценки теплоощущений с объективными показателями должно уделяться большое внимание.
Задача осложняется тем, что субъективная оценка теплоощущений может быть неразвита или нарушена, как это бывает у больных или детей. Даже у практически здоровых взрослых людей оценка теплоощущений может иметь значительные по диапазону индивидуальные различия. Поэтому определенный интерес представляет предпринятое нами изучение зависимости теплоощущений человека от изменений теплозащитных свойств снаряжения.
В нашей работе в качестве теплозащитного снаряжения применялись однослойные сналыше. мешки > (СМ), которые могли быть вложены
один в другой с образованием многослойного пакета.
В ходе исследований определяли величину конвективных теплопотерь (KT) организма с помощью прямого измерения теплопотерь естественной конвекцией [2]. Кроме того, определяли показатели температурного режима человека: температуру тела (ректальную — Тр) и кожи (в 5 точках). По результатам измерений рассчитывали средневзвешенную температуру кожи — СВТ„ (по Н. К. Витте) и среднюю температуру тела — СТТ (по А. Бартону). Теплоощу-щения оценивали по девятиступенчатой шкале: «очень холодно», «холодно», «прохладно», «прохладный комфорт», «комфорт», «теплый комфорт», «тепло», «очень тепло», «жарко». Всего проведено 16 экспериментов с участием 6 испытуемых в возрасте от 24 до 32 лет.
Порядок проведения экспериментов был следующий. Обнаженный человек входил в климатическую камеру при температуре воздуха в ней примерно 3 °С, имея при себе четыре СМ, вложенных один в другой, и уже в камере размещался внутри этого комплекта на медицинской кушетке, лежа на спине. Изменение теплозащитной эффективности снаряжения достигалось тем, что через каждые 30 мин обследуемый по команде экспериментатора снимал с себя один мешок. Таким образом, через 2 ч после начала эксперимента он оказывался обнаженным и находился в камере еще 30 мин. Эксперимент продолжался 2,5 ч.
В других экспериментах процедура изменения теплозащитных свойств снаряжения осуществлялась в обратном порядке, т. е. человек сначала оставался обнаженным в течение 30 мин, затем надевал на себя один СМ, еще через 30 мин — поверх первого второй и т. д. Последние 30 мин на обследуемом было четыре СМ. Общая про-
1 В кн.: Итоги науки н техники. Сер. Фармакология.
Химиотерапевтнческие средства. Токсикология. М.. 1974. т. 6. с. 15—18.
