Экология. Рациональное природопользование и безопасность жизнедеятельности. Часть 2
Средняя интенсив-
ность других упомянутых источников излучений, как правило, на
несколько порядков ниже, чем солнечная радиация.
СВЧ-излучение, в отличие от низкочастотного радиодиапазо-
на, распространяется в пределах прямой видимости. На его рас-
пространение заметное влияние оказывает тропосфера, состоя-
щая из смеси газов и паров воды. Дециметровые волны поглоща-
ются в тропосфере слабо, а в сантиметровом и миллиметровом
Диапазонах наблюдаются значительные потери СВЧ-энергии
вследствие резонансного поглощения в парах воды на длинах волн
1>35; 1,5 и 0,75 см и в кислороде — на 0,5 и 0,25 см. Интенсивность
естественных радиоизлучений зависит от суточного вращения
Земли: она максимальна в утренние часы и минимальна в ночные.
К искусственным источникам биологически активного СВЧ-из-
лУчения в основном относятся радиопередающие устройства с
Различными излучающими антеннами, характеризующимися
сВоими диаграммами направленности, а также отдельные элементы
электронной аппаратуры (технической, бытовой, медицинской).
Количественной характеристикой СВЧ-облучения является
^Лотность потока мощности излучения с единицами измерения
т/м2, мВт/см2, мкВт/см2. Если облучение проводится в СВЧ-трак-
е> его интенсивность определяется удельной поглощательной
°Щностью в единице объема или массы объекта и выражается в
127
Вт/м3 или Вт/кг. Дозу поглощения выражают через энергию и
роволн, которая поглощается единицей массы объекта (Дж/кг).
Доля поглощенной СВЧ-энергии и ее относительное распре
деление в различных тканях и органах зависят от формы и разме-
ров объекта, его ориентации в поле, длины волны, электрических
свойств тканей. В микроволновом диапазоне линейные размер^
облучаемого объекта сравнимы с длиной волны или превышают
ее. Количественной мерой поглощения служит отношение погло-
щенной в объекте мощности к общей мощности, падающей на его
поперечное сечение в плоскости, перпендикулярной направле-
нию распространения волны. В связи с тем что различные ткани
организма обладают разной толщиной, диэлектрической прони-
цаемостью и проводимостью, максимумы поглощения могут воз-
никать и внутри объекта. Например, на частоте 918 МГц максимум
поглощения для головы человека локализован в центральной об-
ласти головы и составляет 0,458 мВт/см3 при плотности потока
мощности облучения 1 мВт/см2.
В общем виде поглощенную мощность СВЧ-облучения Рп
можно оценить по формуле
Р. =
1-
где ек — диэлектрическая проницаемость объекта; По — плот-
ность потока мощности у поверхности объекта, мВт/см2; S — пло-
щадь сечения объекта, см .
Поглощенная мощность убывает с глубиной проникновения
по экспоненциальному закону. Так, для электрической состав-
ляющей ЭМИ поглощенная мощность связана с глубиной про\"
никновения соотношением:
Рп = (а/2)?2ехр(- 2г/6с),
где г — расстояние от поверхности, м; 8С — глубина проникнове-
ния, м; Е — напряженность электрической составляющей ЭМИ.
В/м; а — проводимость ткани, (Ом • м).
Распространение ЭМИ в конкретных тканях сопровождаете
определенным затуханием, при этом амплитуды обеих KOMnoHff
ЭМ
поля уменьшаются в е раз, поэтому глубина проникновеня
ткань (Sc) в модельном варианте может достигать значительных6
личин и оцениваться по формуле
128
B.22)
д6 ]с — комплексное значение волнового вектора; е, — статиче-
ская диэлектрическая проницаемость; а — проводимость ткани,
(Ом • м); ю — круговая частота, с; с = 3 • 108 м ¦ с — скорость
света в вакууме; е0 = 8,85 • 1СГ12 Ф • м — электрическая посто-
янная вакуума. \\
В табл. 2.5 приведены некоторые данные по глубине проник-*
новения СВЧ-энергии в различные ткани.
Традиционно многие исследователи объясняли биологическое
действие микроволн только наличием тепловых эффектов, кото-
рые возникают при интенсивности более 10 мВт/см2. Однако в по-
следнее время обнаружено отчетливое действие на организм
СВЧ-излучений меньшей интенсивности, когда температура по-
вышается несущественно. При этом важным является обнаруже-
ние частотных и энергетических окон при воздействии низкоин-
тенсивных модулированных электромагнитных полей на голов-
ной мозг. Наиболее отчетливые реакции клеток в мозговой ткани
наблюдаются в случае модулирования СВЧ-полей диапазона
150—450 МГц частотами 1—20 Гц при интенсивности микроволн
0,1—1 мВт/см2, что соответствует наведенной в ткани мозга напря-
женности электрической составляющей 1—10 В/м. Одновременно
обнаружен выход ионов кальция из мозговой ткани под влиянием
Модулированных микроволн.
Таблица 2.5
Глубина проникновения СВЧ ЭМИ в различные ткани, см
Ткань
Костный мозг
Головной мозг
Хрусталик глаза
Кровь
№ьщщы
^ржа
Частота, МГц
100
22,90
3,55
9,42
2,86
3,45
3,76
200
20,66
4,13
4,39
2,15
2,32
2,78
400
18,37
2,07
4,23
1,79
1,84
2,18
1000
11,90
1,93
2,91
1,40
1,46
1,64
3000
9,92
0,47
0,50
0,78
—
0,64
10 000
0,34
0,16
0,17
0,14
0,31
0,18
1980 г. обнаружено, что СВЧ-облучение эритроцитов крови
ека с расстояния 5,7 мм при 30 °С вызывает утечку из клеток
^°глобина. Величина эффекта определяется плотностью потока
излучения и длительностью воздействия. Обычное повыше^
температуры до 35 °С контрольных эритроцитов без СВЧ-облуче5
ния не вызывает утечки гемоглобина. Отечественными учены%
(Н.Д. Девятковым, М.Б. Голантом, Б.Н. Тарусовым, А.С. Перс_
маном и др.) убедительно доказано, что действие различного час-
тотного СВЧ-диапазона и интенсивности влияет на жизнедея,
тельность практически всех органов человека, где происходи
синтез и обмен химических элементов
Разумное использование СВЧ-облучения дает уникальные лечеб-
ные эффекты, которые не достигаются приемом даже сильнодейст-
вующих лекарств. Например, показано, что под действием микро-
волн сантиметрового диапазона мощностью 20—45 Вт (установки
«Луч-58») и дециметрового диапазона мощностью 15—45 Вт (уста-
новка «Волна-2») у больных гипертонией первой и второй стадий (ис-
следовалось 170 человек) практически исчезли: головные боли, голово-
кружение, боли в области сердца, одышка. Максимальное давление
снизилось на 27± Зммрт. ст., аминимальное — на 13 ± 2ммрт. ст.
Одновременно отмечена четкая тенденция к нормализации деятель-
ности сердца, исчезли признаки гипертрофии левого желудочка, из-
менения внутрижелудочковой проводимости и нарушения коронарно-
го кровообращения. Облучение благоприятно отразилось на сократи-
тельной функции миокарда.
Очень малая энергия ЭМИ, необходимая для оказания сущест-
венного влияния на функционирование организмов, свидетельст-
вует о том, что ЭМИ не случайный для живых организмов фактор,
что сигналы ЭМИ вырабатываются и используются в определен-
ных целях самим организмом, а внешнее облучение лишь имити-
рует вырабатываемые организмом сигналы. Проникая в организм,
внешние излучения на определенных (резонансных) частотах
трансформируются в информационные сигналы, осуществляю-
щие управление и регулирование восстановительными или при-
способительными процессами в организме.
Следует учитывать, что приспособительным может являтся не
только лечебный процесс, но и развитие начавшегося заболева\'
ния. Само ЭМИ не вызывает каких-либо нарушений в тканях, ибо
кванты его на два порядка меньше энергии слабых водороянЫ*
связей, а его действие решающим образом зависит от исходно1\'*\'
состояния организма. Если в исходном состоянии некотор^
функция организма ослаблена в несколько раз по сравнению
нормой, то облучением ее можно поднять приблизительно в то #
число раз. На функционирование здорового организма то же с *
мое облучение практически не действует (по принципу поЛй0
— вливанием полнее ее не сделаешь). Специфика биологи-
\" сКих систем заключается в том, что их различные подструктуры
, алример, белковые агрегаты), фиксирующие определенный вид
обственных колебаний, строятся под влиянием соответствующе-
0 сигнала ЭМИ. Вполне возможно, что действие ЭМИ может со-
действовать генным перестройкам, изменяя характер прикрепле-
ния ДНК к мембране и ассоциациям белков.
Внешние ЭМП радиодиапазона, и в частности СВЧ-излуче-
дие, помимо упомянутых выше информационных функций, дей-
ствуют значительно эффективнее, чем тепловая энергия в тканях
с большим содержанием воды (кровь, тканевая жидкость, мозг),
лзменяя различные стадии структурных перестроек биотканей.
ность других упомянутых источников излучений, как правило, на
несколько порядков ниже, чем солнечная радиация.
СВЧ-излучение, в отличие от низкочастотного радиодиапазо-
на, распространяется в пределах прямой видимости. На его рас-
пространение заметное влияние оказывает тропосфера, состоя-
щая из смеси газов и паров воды. Дециметровые волны поглоща-
ются в тропосфере слабо, а в сантиметровом и миллиметровом
Диапазонах наблюдаются значительные потери СВЧ-энергии
вследствие резонансного поглощения в парах воды на длинах волн
1>35; 1,5 и 0,75 см и в кислороде — на 0,5 и 0,25 см. Интенсивность
естественных радиоизлучений зависит от суточного вращения
Земли: она максимальна в утренние часы и минимальна в ночные.
К искусственным источникам биологически активного СВЧ-из-
лУчения в основном относятся радиопередающие устройства с
Различными излучающими антеннами, характеризующимися
сВоими диаграммами направленности, а также отдельные элементы
электронной аппаратуры (технической, бытовой, медицинской).
Количественной характеристикой СВЧ-облучения является
^Лотность потока мощности излучения с единицами измерения
т/м2, мВт/см2, мкВт/см2. Если облучение проводится в СВЧ-трак-
е> его интенсивность определяется удельной поглощательной
°Щностью в единице объема или массы объекта и выражается в
127
Вт/м3 или Вт/кг. Дозу поглощения выражают через энергию и
роволн, которая поглощается единицей массы объекта (Дж/кг).
Доля поглощенной СВЧ-энергии и ее относительное распре
деление в различных тканях и органах зависят от формы и разме-
ров объекта, его ориентации в поле, длины волны, электрических
свойств тканей. В микроволновом диапазоне линейные размер^
облучаемого объекта сравнимы с длиной волны или превышают
ее. Количественной мерой поглощения служит отношение погло-
щенной в объекте мощности к общей мощности, падающей на его
поперечное сечение в плоскости, перпендикулярной направле-
нию распространения волны. В связи с тем что различные ткани
организма обладают разной толщиной, диэлектрической прони-
цаемостью и проводимостью, максимумы поглощения могут воз-
никать и внутри объекта. Например, на частоте 918 МГц максимум
поглощения для головы человека локализован в центральной об-
ласти головы и составляет 0,458 мВт/см3 при плотности потока
мощности облучения 1 мВт/см2.
В общем виде поглощенную мощность СВЧ-облучения Рп
можно оценить по формуле
Р. =
1-
где ек — диэлектрическая проницаемость объекта; По — плот-
ность потока мощности у поверхности объекта, мВт/см2; S — пло-
щадь сечения объекта, см .
Поглощенная мощность убывает с глубиной проникновения
по экспоненциальному закону. Так, для электрической состав-
ляющей ЭМИ поглощенная мощность связана с глубиной про\"
никновения соотношением:
Рп = (а/2)?2ехр(- 2г/6с),
где г — расстояние от поверхности, м; 8С — глубина проникнове-
ния, м; Е — напряженность электрической составляющей ЭМИ.
В/м; а — проводимость ткани, (Ом • м).
Распространение ЭМИ в конкретных тканях сопровождаете
определенным затуханием, при этом амплитуды обеих KOMnoHff
ЭМ
поля уменьшаются в е раз, поэтому глубина проникновеня
ткань (Sc) в модельном варианте может достигать значительных6
личин и оцениваться по формуле
128
B.22)
д6 ]с — комплексное значение волнового вектора; е, — статиче-
ская диэлектрическая проницаемость; а — проводимость ткани,
(Ом • м); ю — круговая частота, с; с = 3 • 108 м ¦ с — скорость
света в вакууме; е0 = 8,85 • 1СГ12 Ф • м — электрическая посто-
янная вакуума. \\
В табл. 2.5 приведены некоторые данные по глубине проник-*
новения СВЧ-энергии в различные ткани.
Традиционно многие исследователи объясняли биологическое
действие микроволн только наличием тепловых эффектов, кото-
рые возникают при интенсивности более 10 мВт/см2. Однако в по-
следнее время обнаружено отчетливое действие на организм
СВЧ-излучений меньшей интенсивности, когда температура по-
вышается несущественно. При этом важным является обнаруже-
ние частотных и энергетических окон при воздействии низкоин-
тенсивных модулированных электромагнитных полей на голов-
ной мозг. Наиболее отчетливые реакции клеток в мозговой ткани
наблюдаются в случае модулирования СВЧ-полей диапазона
150—450 МГц частотами 1—20 Гц при интенсивности микроволн
0,1—1 мВт/см2, что соответствует наведенной в ткани мозга напря-
женности электрической составляющей 1—10 В/м. Одновременно
обнаружен выход ионов кальция из мозговой ткани под влиянием
Модулированных микроволн.
Таблица 2.5
Глубина проникновения СВЧ ЭМИ в различные ткани, см
Ткань
Костный мозг
Головной мозг
Хрусталик глаза
Кровь
№ьщщы
^ржа
Частота, МГц
100
22,90
3,55
9,42
2,86
3,45
3,76
200
20,66
4,13
4,39
2,15
2,32
2,78
400
18,37
2,07
4,23
1,79
1,84
2,18
1000
11,90
1,93
2,91
1,40
1,46
1,64
3000
9,92
0,47
0,50
0,78
—
0,64
10 000
0,34
0,16
0,17
0,14
0,31
0,18
1980 г. обнаружено, что СВЧ-облучение эритроцитов крови
ека с расстояния 5,7 мм при 30 °С вызывает утечку из клеток
^°глобина. Величина эффекта определяется плотностью потока
излучения и длительностью воздействия. Обычное повыше^
температуры до 35 °С контрольных эритроцитов без СВЧ-облуче5
ния не вызывает утечки гемоглобина. Отечественными учены%
(Н.Д. Девятковым, М.Б. Голантом, Б.Н. Тарусовым, А.С. Перс_
маном и др.) убедительно доказано, что действие различного час-
тотного СВЧ-диапазона и интенсивности влияет на жизнедея,
тельность практически всех органов человека, где происходи
синтез и обмен химических элементов
Разумное использование СВЧ-облучения дает уникальные лечеб-
ные эффекты, которые не достигаются приемом даже сильнодейст-
вующих лекарств. Например, показано, что под действием микро-
волн сантиметрового диапазона мощностью 20—45 Вт (установки
«Луч-58») и дециметрового диапазона мощностью 15—45 Вт (уста-
новка «Волна-2») у больных гипертонией первой и второй стадий (ис-
следовалось 170 человек) практически исчезли: головные боли, голово-
кружение, боли в области сердца, одышка. Максимальное давление
снизилось на 27± Зммрт. ст., аминимальное — на 13 ± 2ммрт. ст.
Одновременно отмечена четкая тенденция к нормализации деятель-
ности сердца, исчезли признаки гипертрофии левого желудочка, из-
менения внутрижелудочковой проводимости и нарушения коронарно-
го кровообращения. Облучение благоприятно отразилось на сократи-
тельной функции миокарда.
Очень малая энергия ЭМИ, необходимая для оказания сущест-
венного влияния на функционирование организмов, свидетельст-
вует о том, что ЭМИ не случайный для живых организмов фактор,
что сигналы ЭМИ вырабатываются и используются в определен-
ных целях самим организмом, а внешнее облучение лишь имити-
рует вырабатываемые организмом сигналы. Проникая в организм,
внешние излучения на определенных (резонансных) частотах
трансформируются в информационные сигналы, осуществляю-
щие управление и регулирование восстановительными или при-
способительными процессами в организме.
Следует учитывать, что приспособительным может являтся не
только лечебный процесс, но и развитие начавшегося заболева\'
ния. Само ЭМИ не вызывает каких-либо нарушений в тканях, ибо
кванты его на два порядка меньше энергии слабых водороянЫ*
связей, а его действие решающим образом зависит от исходно1\'*\'
состояния организма. Если в исходном состоянии некотор^
функция организма ослаблена в несколько раз по сравнению
нормой, то облучением ее можно поднять приблизительно в то #
число раз. На функционирование здорового организма то же с *
мое облучение практически не действует (по принципу поЛй0
— вливанием полнее ее не сделаешь). Специфика биологи-
\" сКих систем заключается в том, что их различные подструктуры
, алример, белковые агрегаты), фиксирующие определенный вид
обственных колебаний, строятся под влиянием соответствующе-
0 сигнала ЭМИ. Вполне возможно, что действие ЭМИ может со-
действовать генным перестройкам, изменяя характер прикрепле-
ния ДНК к мембране и ассоциациям белков.
Внешние ЭМП радиодиапазона, и в частности СВЧ-излуче-
дие, помимо упомянутых выше информационных функций, дей-
ствуют значительно эффективнее, чем тепловая энергия в тканях
с большим содержанием воды (кровь, тканевая жидкость, мозг),
лзменяя различные стадии структурных перестроек биотканей.
