Воздействие электромагнитного излучения на водные растворы и биологические системы Гапочка, Михаил Германович

Введение к работе

Актуальность темы. Развитие жизни на земле происходит на фоне электромагнитного излучения (ЭМИ) как космического, так и земного происхождения. С начала двадцатого века стали создаваться мощные источники когерентного ЭМИ для радиосвязи, локации, различных применений в промышленности, медицине, быту.

К такому излучению растительный и животный мир, а также сам человек не смогли адаптироваться за столь короткий период времени (с момента появления источников ЭМИ), исчисляемый несколькими десятилетиями. Все это привело к тому, что ЭМИ искусственного происхождения стало биосферным фактором, существенно изменяющим экологическую обстановку на нашей планете, оказывающим воздействие на живые объекты и сферу их обитания.

Последние три десятилетия широко ведутся исследования по изучению воздействия низкоинтенсивных (плотность потока мощности меньше 10 мВт/см²) ЭМИ различных диапазонов волн на биологические объекты разной степени организации. Такое воздействие иногда называют нетепловым, так как нагрев исследуемой биосферы не превышает 0,1 К. Последовательность работ в изучении этой проблемы можно представить в виде двух основных периодов: первый - с середины семидесятых по конец восьмидесятых годов - включает эксперименты с микроорганизмами и животными, второй - с 1978 года, когда экспериментальные данные легли в основу клинического применения.

Как показывает накопленный экспериментальный материал, последствия воздействия низкоинтенсивного ЭМИ оказываются более существенными, чем теплового. Важным является и то, что порог мощности низкоинтенсивного ЭМИ, при котором уже наблюдаются эффекты его воздействия, едва превышает уровень естественного электромагнитного фона (10"¹⁹ - 10^_21Вт/ М² Тц).

Несмотря на проводимые исследования механизмов воздействия нетеплового ЭМИ на биологические системы разного уровня организации, имеющийся экспериментальный и теоретический материал не дает подробной биофизической информации о механизмах взаимодействия микроволнового излучения с биологическими системами. Эта проблема включает в себя комплекс радиофизических, технических и физико-математических задач.

Поэтому исследование влияния и механизмов действия ЭМИ искусственного происхождения на биологические объекты является важной задачей, решение которой может существенно отразиться на эволюции биосферы.

Цель работы состояла в изучении механизмов действия нетеплового ЭМИ на водные растворы и биологические объекты.

В соответствии с поставленной целью было намечено решение следующих задач:

1. Исследование влияния ЭМИ на некоторые физические свойства водных растворов (оптическая плотность, оптическая активность, спектры ЯМР Н и время спин-решеточной релаксации Т, КР - спектры, спектры флюоресценции).

2. Изучение влияния ЭМИ на токсичность водной среды для гидробионтов.

3. Иммунологическая оценка КВЧ-терапии.

4. Исследование комбинированного действия ЭМИ оптического и миллиметрового диапазонов на рост одноклеточных организмов.

і/пкіііілл ІІЛЛІІІЦЛ ПЛЙ/1ІМІ.І ЛИІ'ІІІМ'І' >»l/(/«*t/l»u J/l«l/l/l>tV>-

1. В работе определены и исследованы некоторые физические свойства
жидкой воды и водных растворов, изменяющиеся после воздействия ЭМИ, такие
как оптическая плотность, спектры ЯМР Н и время спин-решеточной
релаксации Т,

2. Выявлено снижение токсичности растворов фенола, меди и кадмия при их
облучении ЭМИ для гидробионтов.

5. Определен один из механизмов действия КВЧ-терапии на иммунную систему.

6. Обнаружено взаимодействие ИК лазерного облучения (ЛО) и КВЧ-облучения при их совместном действии на развитие одноклеточных организмов. Показано определяющее значение последовательности облучения и ЛО по отношению к КВЧ-облучению.

7. Предложен единый механизм действия ЭМИ для выявленных эффектов, состоящий в одновременном процессе образования и распада кластерных и клатратных структур водных растворов.

Практическое значение работы. Полученные данные о снижении в результате КВЧ-облучения токсичности растворов воды с различными токсикантами (например, медь, фенол, кадмий) могут быть положены в основу применения ЭМИ для уменьшения токсичности сточных вод.

КВЧ-облучение может найти применение для стимулирования выделения гормонов, необходимых для работы иммунной системы. КВЧ и лазерная терапия, обладающая иммуннокорректирующим эффектом, может быть использована для лечения ряда заболеваний, обусловленных плохой экологической обстановкой (например, аллергия). Использование ЭМИ дает возможность получить определенные свойства воды (КВЧ-облученная вода повышает иммунный статус у мышей).

Воздействие ЭМИ на биологические объекты может уменьшить или исключить вредное последствие ЭМИ другого диапазона длин волн.

ЭМИ позволяет менять скорость роста культуры клеток (это важно, например, при лечении опухолевых процессов).

Апробация работы. Материалы, вошедшие в диссертацию, обсуждались на Всесоюзной конференции «Физика и конверсия» (Калининград, 1991 г.), Всесоюзной научно-практической конференции «Применение СВЧ-энергии в технологических процессах и научных исследованиях» (Саратов, 1991 г.), на 1-м съезде фтизиатров и пульмонологов Украины (Киев, 1993 г.), Научной конференции «Сверхслабые взаимодействия в природе, технике, обществе» (Москва, 1993 г.), Всероссийской конференции «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва, 1994 г.), Европейской микроволновой конференции (Болонья, 1995 г.), Международной конференции по лазерным методам в биологии (Ираклион, 1996 г.), V и VI Всероссийской школе-семинаре

«Физика и применение микроволн» (Красновидово, 1995 и 1997 гг.).

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 21 печатная работа.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, выводов и списка литературы. Диссертация изложена на 146 страницах, содержит 35 рисунков, 11 таблиц, список литературы содержит 94 библиографических ссылки.