CC BY
38Парниковый озон и здоровье человека
Октябрьский Валерий Павлович,
к.ф.-м.наук, доцент, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Высшая школа биомедицинских систем и технологий E-mail: vokt@yandex.ru
Рязанцева Лариса Тихоновна,
к.б.наук, доцент,Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Высшая школа биомедицинских систем и технологий E-mail: ryazancevalt@mail.ru
Данное исследование посвящено оценке влияния парникового озона (ПО) на генетическую активность человека, его здоровье. В результате предложена модель для расчета воздействия, оказываемое на нее со стороны природного оптического ИК излучения: атмосферного ПО. Составляющие клеток человека, содержащие ДНК, в зависимости от структурного уровня организации хромосом, имеют различные резонансные частоты, лежащие, в т.ч., в ИК диапазоне. Оказалось, что, например, одна из резонансных частот для митохондриальной ДНК (МДНК) клетки печени совпадает с частотой невырожденного колебания (100) ПО в ИК спектре излучения. Аналогично наблюдалось совпадение (по порядку величины) у соответствующих мощностей оптического излучения ПО и поглощаемой всеми МДНК печени человека. В этом случае мощность рассчитывали в дипольном приближении с учетом количества МДНК в клетке и всех клеток печени. Из-за сравнимых оптических мощностей (по порядку величины), падающих на человека благодаря ПЭ, и излучаемых (поглощаемых) его геномом на той же самой частоте, возможен резонанс, а, поэтому, и влияние на генетическую активность, его здоровье. Оно происходит вследствие «парникового эффекта» (ПЭ), и может осуществляется, например, через аккупунктурные точки человека.
Ключевые слова: парниковый эффект, парниковый озон, мощность поглощения (излучения), спектр излучения, генетическая активность
Состояние атмосферы Земли волнует практически всех людей на планете из-за воздействия на свое здоровье. Геном человека (ГЧ), как известно, представляет собой совокупность наследственного материала, содержащегося в его клетке. ГЧ находится в молекулах ДНК в митохондриях клетки и в ее ядре, и поэтому ДНК называется соответственно митохондриальной (МДНК) и ядерной. У них разные линейные размеры, и, следовательно, они имеют разные резонансные частоты [1]. Интересно отметить, что одна из этих частот 1061 см-1 для МДНК клетки печени, рассчитанная из модельных представлений, совпадает с частотой одного из максимумов интенсивности в ИК спектре поглощения ДНК [2].
Поэтому возникает вопрос: есть ли природные ИК источники в этой области, которые могли бы оказать влияние на активность МДНК. Под ней будем понимать такое ее состояние, когда частота падающего излучения совпадает с частотой ее поглощения, а соответствующие мощности сравнимы. Таким образом, в этом случае имеем резонанс: настройку приемника на частоту.
Интересно отметить, что частота колебаний для МДНК находится в средней ИК области спектров поглощения парниковых газов Земли. Мы будем использовать традиционные термины «парниковый газ» (ПГ) и «парниковый эффект» (ПЭ), хотя они не соответствуют реальным процессам происходящим в атмосфере [3], употребляя их в том смысле, что в рассматриваемой ИК области происходит излучение атмосферными газами поглощенной тепловой радиации Земли.
Далее, обратим внимание на ПГ, которые наиболее распространены в атмосфере и спектры поглощения (испускания) которых находятся в исследуемом нами оптическом ИК диапазоне: атмосферные пары воды (ПВ), диоксид углерода и озон. У первых двух ПГ активные частоты колебаний находятся далеко от интересующей нас области 1061 см-1. Поэтому рассмотрим парниковый озон.Хотя его процентное содержание в атмосфере Земли от общего объема в тропосфере составляет менее 0,0001% [4], однако, надо учесть экспоненциальный закон поглощения Бугера-Ламберта-Бэра, причем, эффективный поглощающий слой тропосферы составляет примерно 10 км (он стоит под экспонентой). Итак, рассмотрим молекулу ПО более подробно.
Молекула озона относится к точечной группе симметрии ^^ и поэтому имеет дипольный момент. Причем, при колебаниях молекулы этот ди-польный момент меняется, вследствие чего ПО имеет активные частоты колебаний в ИК спектре (Табл. 1). Помимо этого, одна колебательная поло-
сз о
о Л о
о сз о в
са состоит из сотен вращательных (так называемая, колебательно-вращательная полоса). При изменении вращательного квантового числа J (принимает значения: -1,0,+1) имеем соответственно ветви Р, Q и R с симметрией А1 и В2 (параллельные и перпендикулярные полосы: зависит от того, как направлен дипольный момент по отношению к оси молекулы).
Таблица 1. Активные моды озона в ИК диапазоне
Основные моды Волновое число, см-1 Параллельные (1) и перпендикулярные полосы (2) Тип симметрии
V (100) 1042 P, R (1) Л
v2 (010) 704 P, R (1) Л
V3 (001) 2105 P, Q, R (2) B2
Таким образом, цель настоящей работы заключается в разработке расчетной модели для определения мощности излучения ПО, действующей на человека благодаря ПЭ, мощности излучения всеми МДНК клеток печени на частоте колебания 1042 см-1, а также численного сравнение этих мощностей с оценкой возможного влияния на генетическую активность и здоровье человека.
Мощность излучения для МДНК клетки печени вычислялись на единицу площади (2 м2), единицу частотного интервала (в волновых числах) и единицу телесного угла. Расчет производился в ди-польном приближении [5]. В этой классической формуле фигурирует дипольный момент (вторая степень), равный 1015 Дб [6]), а также резонансная частота молекулы МДНК (четвертая степень). С учетом численности всех МДНК в клетке и всех клеток печени человека определялась суммарная мощность излучения. Мощность излучения ПО определялась с учетом мощности излучения в его модельном спектре и коэффициента, соответствующего отношению интегральных интенсивностей наблюдаемого спектра и спектра по модельным представлениям из работы [7]. Вычислялось также тепловое излучение человека (рассматривалось, как излучение абсолютно черного тела [8]) на частоте ПО и МДНК клетки печени.
Полученные таким образом результаты приведены в таблице 2. В ней представлены также волновые числа излучения ПО [7] и МДНК клетки печени по модельным представлениям [1]. Погрешность частоты мДнк клетки печени определялась погрешностью рентгеноструктурно-го анализа при определении соответствующих линейных размеров, которая составляет 5% [9]. В таблице с погрешностью (ДР), найденной по формуле косвенных измерений, представлена также оп-^ тическая мощность излучения (Р) ПО и мощность, § излучаемая всеми МДНК клеток печени. И В результате (см. таблицу 2) было получено, | что в пределах погрешности соответствующие ~ частоты для ПО и мДнк клеток печени человека ^ совпадают, а оптические мощности излучения со-
впадают по порядку величины. Причем, соответствующие тепловые мощности излучения человека оказались почти на порядок величины меньше.
Таблица 2. Частоты и мощности излучения для МДНК всех клеток печени и ПО
F, AF, P, вт/ AP,
см-1 см-1 (м2см-1ст) вт/(м2см-1ст)
Парниковый озон 1042 50 0.02 0.01
Митохондриальные 1061 53 0.16-0.33 0.01
ДНК всей печени (323K)
человека
Исходя из вышеизложенного, можно сделать следующие заключения:
1. Частота невырожденных валентных колебаний ПО совпадает с резонансной частотой (по модельным представлениям) МДНК клетки печени.
2. Мощности поглощения (излучения) МДНК всех клеток печени человека и ПО совпадают (по порядку величины), и они превосходят на порядок величины соответствующие тепловые мощности человека.
3. Из заключений в пунктах 1 и 2: совпадения оптических мощностей излучения (поглощения) ПО и МДНК на одной и той же частоте может наступить резонанс. Это аналогично «детским качелям» [1] или настройке приемника. В этом случае возможно влияние на генетическую активность.
4. Это влияние (п. 3) оказывается вследствие ПЭ. Непосредственное воздействие на человека может осуществляться, например, через аккупун-ктурные точки [1].
Итак, из-за совпадения оптических мощностей, падающих на человека вследствие ПЭ и поглощаемой всеми МДНК человека на той же самой частоте, возможен резонанс, а, следовательно, влияние на генетическую активность и здоровье человека.
Литература
1. Чиркова Э.Н. Волновая природа регуляции генной активности. Живая клетка как фотонная вычислительная машина.1992. Русская мысль. № 2. 29-41.
2. Тымченко Е.Е., Поляничко А.М. ИК спектроскопия водных растворов ДНК в присутствии ионов металлов. Вестник СПбГУ. Физика и химия. 2017. Вып.2. т. 4. с. 153-162.
3. Oktyabrskiy V.P. A new opinion of the greenhouse effect. St. Petersburg Polytechnical University Journal: Physics and Mathematics. 2016. no. 2. P. 124-126.
4. The concentration of ozone in the atmosphere. The borders of the ozone layer [www. wondeful-planet.ru], URL 06.06. 2020.
5. Ельяшевич М.А. Молекулярная спектроскопия. М.: ЛЕНАНД. 2015. 528 с.
6. Кабанов А.В., Комаров В.М. Внутренний механизм генерации значительного дипольного мо-
мента молекулы ДНК. Квантово-химический анализ. URL: http://www.ivtn.ru/2005/ biomedchem/enter/t_pdf/db05_37.pdf (дата обращения: 25.01.2020).
7. Борисов С.Ф. Исследование характеристик парниковых газов на основе солнечной ИК Фурье-спектрометрии и построение физических моделей процессов тепломассопереноса в атмосфере. Научно-технический отчет. Екат. 2011. 175 с.
8. Characteristics and Use of Infrared Detectors. URL: http://www.hamamatsu.com/ jp/en/index. html (дата обращения: 26.04.2020).
9. www.chem21.info/info/1776641/ Structural error analysis. URL 06.05.20.
GREENHOUSE OZONE AND HUMAN HEALTH
Oktyabrsky V.P., Riazantseva L.T.
Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, Higher school of biomedical systems and technologies
This study is dedicated to assessing the impact of greenhouse ozone (GO) on human genetic activity and health. As a result, a model is proposed for calculating the impact of natural optical IR radiation: atmospheric GO. The components of human cells containing DNA, depending on the structural level of chromosome organization, have different resonant frequencies, including those in the IR range. It turned out that, for example, one of the resonant frequencies for the mitochondrial DNA (MDNA) of a liver cell coincides with the frequency of a non-degenerate oscillation (100) in the IR radiation spectrum. Similarly, there was a match (in order of magnitude) the corresponding optical radiation power of the human liver and absorbed by all MDNA. In this case, the power was calculated in the dipole approximation, taking into account the amount of DNA in
the cell and all liver cells. Because of the comparable optical powers (in order of magnitude) that fall on a person due to GE, and are radiated (absorbed) by his genome at the same frequency, resonance is possible, and, therefore, influence on genetic activity and his health. It occurs due to the GE, and can be carried out, for example, through human acupuncture points.
Keywords: greenhouse effect, greenhouse ozone, absorption power (radiation), radiation spectrum, genetic activity
References
1. Chirkova E.N. The wave nature of regulation of gene activity: Living cell as photonic computing machine. - Russian mysl, 1992, 2, 29-41.
2. Tymchenko E. E., Polyanichko A.M., IR spectroscopy of aqueous DNA solutions in the presence of metal ions. - Vestnik SP-BU. Physics and chemistry, 2017, 4 (2), 153-162.
3. Oktyabrskiy V.P. A new opinion of the greenhouse effect. St. Petersburg Polytechnical University Journal: Physics and Mathematics. 2016. no. 2. P. 124-126.
4. The concentration of ozone in the atmosphere. The borders of the ozone layer [www. wondeful-planet.ru], URL 06.06. 2020.
5. Elyashevich M. A. (2015) Molecular spectroscopy. - Moscow, LENAND.
6. http://www.ivtn.ru /2005/ biomedchem/ enter/t_pdf/tb05_37.pdf Kabanov A.V., Komarov V.M. Internal mechanism for the generation of a significant dipole moment of DNA molecule. Quantum-mechanical analysis. URL 06.05.19.
7. Borisov S.F (2011) Study of the characteristics of greenhouse gases, based on solar IR Furye spectroscopy and the construction of physical models of heat and mass transfer processes in the atmosphere. Technical.Report, Yekat., 175 p.
8. Characteristics and Use of Infrared Detectors. URL: http:// www.hamamatsu.com/ jp/en/index.html (дата обращения: 26.04.2020).
9. www.chem21.info/info/1776641/ Structural error analysis. URL 06.05.20.
