Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Влияния гелиогеомагнитных и электромагнитных излучений на организм человека (обзор литературных источников)
1.1. История проблемы 9
1.2. Влияние геомагнитных полей на биологические объекты 14
1.3. Современные исследования гелиогеомагнитных излучений и их влияние на функциональное состояние организма человека 26
Глава 2.Рзйон исследований, материал, методика
2.1. Природно-климатические условия Восточного Забайкалья 37
2.2. Материал и методы исследования 40
Глава 3. Воздействие солнечной активности на организм человека в условиях Восточного Забайкалья
3.1. Особенности гелиогеомагнитных условий в Восточном Забайкалье. 47
3.2. Влияние солнечной активности (числа Вольфа) на сердечнососудистую систему человека 51
3.3. Влияние солнечной активности (Bz-компонента) на сердечнососудистую систему человека в условиях Восточного Забайкалья 53
3.4. Влияние солнечной активности (Кр-индекса) на сердечно-сосудистую систему человека Восточного Забайкалья 66
3.5. Влияние солнечной активности (Dst-индекса) на сердечно-сосудистую систему человека Восточного Забайкалья 69
3.6. Общие закономерности влияния солнечной активности на сердечнососудистую систему человека и их зависимость от сезона года 75
Глава 4. Влияние электромагнитного излучения техногенного происхождения на сердечно-сосудистую систему и психофизиологические особенности детей 15-16 лет в услоенлх г. Читы
4.1. Краткая характеристика ЭМИ антропогенного происхождения в Восточном Забайкалье 79
4.1.1. Классификация источников ЭМИ и их характеристика 81
4.1.2. Электромагнитная обстановка и санитарно-гигиенические условия в модельных школах г. Читы 89
4.2. Воздействие ЭМИ техногенного происхождения на сердечно-сосудистую систему детей
4.2.1.Физиологические показатели сердечно-сосудистой системы юношей 91
4.2.2. Физиологические показатели сердечно-сосудистой системы девушек 94
4.3. Воздействие ЭМИ техногенного происхождения на функциональное состояние организма детей
4.3.1.Психофизиологические показатели детей в зависимости от удаленности от источников ЭМИ 96
4.3.2.Психофизиологические показатели юношей в зависимости от влияния ЭМИ техногенного происхождения 103
4.3.3. Психофизиологические показатели девушек в зависимости от влияния ЭМИ техногенного происхождения 106
Глава 5. Особенности влияния солнечной активности и ЭМИ техногенного происхождения на организм человека в условиях Забайкалья 113
Выводы 119
Список литературы 121
Приложения 146
- История проблемы
- Природно-климатические условия Восточного Забайкалья
- Особенности гелиогеомагнитных условий в Восточном Забайкалье.
Введение к работе
Актуальность
Адаптация к условиям существования - один из основополагающих компонентов жизни организмов. С момента рождения организм попадает в изменяющиеся условия, поэтому необходимо его психофизиологическое приспособление. В ходе индивидуального развития факторы приобретают новые свойства, качества, силу, что постоянно требует от организма функциональных перестроек.
Таким образом, процесс адаптации организма к природным (климато-географическим, гелиогеофизическим) и антропогенным условиям (производственным и социальным) представляет собой универсальное явление. Проблемам процесса адаптации человека в различных климато-географических условиях посвящен обширный научно-исследовательский материал. Факторы окружающей среды (солнечная активность, геомагнитные возмущения, метеорологические факторы) действуют на различные органы и затрагивают состояние физиологических систем - сердечно-сосудистой, нервной, эндокринной и др. (Боенко, Козлов, 1959; Деряпа, 1978; Андронова, 1979; Гневышев, Оль, 1971-1982; Казначеев, 1978-1980; Темурьянц, Сидякин, 1983; Мизун, Хаснулин, 1991; Комаров, 1994; Гурфинкель, 1998; Ораевский, Агаджанян, 1995-2003; Макарова, 2001; Бреус, Рапопорт, 2003; Гомбоева, 2005, Mestan, Krol, Horni, 1956., Rudder, 1952; Reiler, 1960., Yellon, 1994; Zoeger,Punn, Fuller, 1981).
Земля с момента своего существования подвергалась воздействию электромагнитного излучения Солнца и Космоса. В процессе эволюционного развития живые организмы в какой-то степени адаптировались к естественному фону электромагнитных полей (Дорофеев, 1967; Гневышев, 1982; Мизун, Хаснулин, 1991; Григорьев, 1996; Владимирский, 2000; Ельчинов, 2002; Fridman., Весгег., Bachman, 1963, Persinger, 1995, Tenford, Kaune, 1987; Tucker, Randy, Arneson, 1987).
Из всего богатейшего излучения Солнца наша планета получает только 1200 миллиардную долю энергии, источаемой им (Аксофу, 1975). Однако этого количества энергии достаточно для того, чтобы наполнить Землю всевозможными проявлениями деятельности. Л.Н. Гумилев, изучая проблему этногенеза, пришел к выводу, что народы, цивилизации могут возникать и существовать под воздействием 3 видов энергии: солнечной, внутриземной, космической. В данной триаде солнечная энергия играет ведущую роль. Эта энергия проявляется в формах, которые должны быть разделены на две основные категории. К первой категории принадлежат электромагнитные колебания, распространяющиеся в космическом пространстве. В этом отношении солнце является вибратором электромагнитных колебаний. Второй - корпускулярные радиации: электронные, ионные, протонные и пылевые потоки, движущиеся от поверхности Солнца в виде конусообразных пучков.
Влияние изменений космической погоды на все оболочки Земли, включая атмосферу и биосферу, доказывается во многих работах исследователей (Деряпа, 1978; Моисеева, 1986; Омарова, 1989; Будяшова, 1990; Комаров, 1994; Владимирский, 2000; Ораевский, Канониди, 2001; Макарова, Агаджанян, 2001; Бреус, Чибисов, 2002; Рагульская, Хабарова, Рапопорт, 2003; Peters, 1980; Walker, 1989).
Человек, как любой другой живой организм, в процессе длительной эволюции вынужден был приспосабливаться ко всему многообразию внешних факторов. Но в результате научно-технического прогресса естественный электромагнитный фон Земли изменился, приобрел качественные и количественные изменения. Также увеличился фон антропогенного происхождения: бытовые приборы, радиолокационные станции, радиотехнические объекты, высоковольтные линии электропередач промышленной частоты и т.п. Спектральная интенсивность техногенных источников электромагнитных полей отличается от эволюционно сложившегося естественного электромагнитного фона, к которому адаптировался человек и другие живые организмы биосферы (Пресман, 1974, 1968; Мухарский, 1975; Воронин, 1997; Аристархов, Лызурян, 1978; Акименко; Будяшова, 1990; Боткин, 1990; Загорская, 1990; Алайцева, 2001; Кольчугин, 2002).
Лабораторные эксперименты и натурные наблюдения показывают, что живые организмы, в том числе и человек, острее всего реагируют на «быстрое» (т.е. превышающее скорость адаптации данного организма) изменение физического поля. В этом случае вполне вероятны неблагоприятные эффекты, могущие серьезным образом расстроить функциональный аппарат живых организмов (Яковлева, 1973; Сердюк, 1977; Шандала, 1987; Петричук, 1996; Гурфинкель, 2001; Павлов, 2002; Жигалин, 2002; Кольчугин, 2002).
Следует учитывать комплексное влияние электромагнитного излучения Солнца и источников антропогенного происхождения, которые оказывают отрицательное воздействие на живой организм, вызывая функциональные сдвиги: изменения в центральной нервной системе, сердечно-сосудистой и других функциональных системах организма (Боенко, Козлов, 1959; Бокина, Богуцкий, 1980; Мизун, 1991; Агаджанян, 2001; Вишневский, 2003, McLeod, 1987; Liboff, Sastre, 1998).
В литературе еще недостаточно работ, посвященных влиянию электромагнитного излучения (ЭМИ) на организм человека. Мало проводятся подобные исследования в условиях Сибири и, в частности, в Восточном Забайкалье.
Цель: оценка влияния изменений гелиогеомагнитного и электромагнитного излучений техногенного происхождения на организм человека в условиях Восточного Забайкалья.
Задачи:
1) дать характеристику гелиогеомагнитных возмущений и электромагнитных излучений техногенного происхождения в Восточном Забайкалье;
2) выявить влияние вариаций (чисел Вольфа, Bz-компонента, Кр- и Dst- индексов) гелиогеомагнитных излучений на сердечно-сосудистую систему человека в условиях Восточного Забайкалья;
3) установить влияние электромагнитных излучений техногенного происхождения на функциональное состояние высшей нервной деятельности и сердечно-сосудистую систему детей 15-16 лет;
4) выявить общие особенности влияния солнечной активности и ЭМИ на организм человека в условиях Забайкалья.
Научная новизна исследования. Впервые в условиях Забайкалья выявлено влияние гелиогеомагнитного и электромагнитного излучений на состояние организма человека. Установлены особенности реакции сердечнососудистой системы на изменения вариаций солнечной активности в регионе. Установлена закономерная связь между критически неблагоприятными днями, связанные с усилением геомагнитных излучений, и ростом числа патологических проявлений сердечно-сосудистой системы человека. Доказано негативное влияние ЭМИ на психофизиологическое состояние людей (в данном случае на детей), живущих в районе телепередающих станций.
Практическая значимость исследования. Результаты данной работы могут служить теоретической базой для прогноза динамики заболеваний сердечно-сосудистой системы в регионе в зависимости от изменений гелиогеомагнитной активности, а также для проведения профилактических мероприятий, предупреждающих развитие метеопатических реакций. При застройке города необходимо учитывать электромагнитный фон телерадиопередающих станций для снижения их вредного влияния на организм человека.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. В условиях Забайкалья, отличающихся повышенной солнечной инсоляцией, наиболее биотропными в отношении влияния гелиогеомагнитного излучения на организм человека являются Bz-компонент ММП, Кр-индекс и Dst-индекс, а числа Вольфа в этом отношении наименее показательны.
2. Электромагнитные излучения, исходящие от телепередающих станций Читинской области, оказывают негативное влияние на организм населения, постоянно проживающих в радиусе до 1 км.
Апробация диссертации. Полученные результаты докладывались на академическом форуме «Молодежь и наука Сибири» (2003 г.), на научной сессии естественно-географического факультета ЗабГПТУ им. Н.Г. Чернышевского (Чита, 2006), на заседаниях лаборатории «Эколого-физиологические проблемы адаптации», Всероссийской научно-практической конференции «Безопасность в современном мире: теория и практика», 2006.
Публикации: по теме диссертации опубликовано 11 работ.
Структура и объем работы: диссертация изложена на 162 страницах машинописного текста, иллюстрирована 44 рисунками, 22 таблицами. Состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, 3 глав собственных исследований и их обсуждения, библиографического списка, в котором 198 отечественных и 25 иностранных источников.
Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю д.м.н. М.И. Сердцеву за помощь и поддержку при подготовке материалов и обсуждении результатов диссертации. Особая признательность учителям физической культуры за помощь в проведении эксперимента Е.В. Митуповой (школа №51), А.Р. Иванову (школа №40). Выражаю благодарность за ценные критические замечания и методическую поддержку к.м.н. Т.Т. Семеновой.
История проблемы
Проблема изучения воздействия солнечной активности (СА) на биосферу имеет достаточно продолжительную историю. Например, на итальянских предприятиях вырабатывающих искусственные ткани, в некоторые дни работа прерывалась без видимой причины, хотя все механизмы работали исправно. Просто вискоза, как по волшебству, вдруг переставала проходить через дозы (сопла) прядильных машин, образуя комки. Казалось бы, какое отношение это досадное производственное явление имеет к процессам, происходящим далеко на Солнце? Как это ни странно, оказалось, что самое непосредственное. Доказал это профессор Джорджио Пиккарди (1967).
Много лет, начиная с 1935 г., Пиккарди занимался исследованием жидких коллоидных сред, близких по характеру к протоплазме. Он работал с водными растворами хлористого висмута, а позднее - с акрилонитроловыми средами. Эти растворы, в которых частички вещества несут электрические заряды, создающие вокруг себя оболочки из молекул воды, содержались им как будто в идеальных условиях: при постоянном и одинаковом освещении, в полной неподвижности, в помещении, где поддерживается одна и та же температура, давление и влажность воздуха. Несмотря на это, растворы вели себя коварно и капризно: они вдруг мутнели, образовывали хлопья, выпадали в осадок. Джорджио Пиккарди удалось установить, что они, как и вискоза на предприятиях, реагируют на изменения электрического и магнитного полей Земли, которые связаны с циклически протекающими процессами на Солнце.
Дальнейшие работы этого ученого позволили издать в 1964 г. книгу «Химические основы медицинской климатологии». Многие исследования, в том числе Ф.Р. Шведова, сочинского врача-гематолога Н.А. Шульца, а также энтомолога Н.С. Щербиновского, говорят о связи жизненно важных процессов в организмах растений, животных и человека с периодически изменяющейся солнечной деятельностью.
В понятие солнечной активности входят процессы, происходящие в различных ее сферах. Часть биофизиков в нашей стране и за рубежом особенно большое значение во влиянии на живые организмы придают солнечным пятнам, которые были открыты несколькими учеными в конце XVI - начале XVII в.в. Впервые эти загадочные темные пятна на Солнце увидел Галилео Галилей в изготовленный им телескоп, за что он, как и Джорджано Бруно, подвергся преследованиям святой инквизиции, усмотревшей в этом открытии оскорбление божественного светила, считавшегося неизменным и «незапятнанным». Выражение «и на солнце есть пятна» бытует с тех пор.
В 1843 г. немецкий аптекарь из города Дессау, большой любитель астрономии, сделал открытие, что количество солнечных пятен изменяется, притом циклично. ( Данилова, 1977).
Серия статистических исследований в 30-50-е гг. XX в. привела к качественно новым представлениям. Исследование длинных рядов различных биологических и медицинских показателей и территорий их распределения вьювило наличие синхронных вариаций в больших регионах земного шара. К классическим работам этого времени относится обнаружение А.Л. Чижевским синхронных изменений в возникновении эпидемий, а также ритмических изменений общей смертности населения земного шара за период от V в. до первой четверти XX столетия. Некоторые другие биологические показатели (скорость роста деревьев, миграция рыб, массовое размножение микроорганизмов и др.) так же свидетельствовали о существовании факторов воздействия, по-видимому, связанных со свойствами околоземного пространства в целом и процессами на Солнце, вызывающими глобальные изменения в биосфере.
После пионерских работ А.Л. Чижевского исследования биотропности факторов СА продолжались. Был накоплен обширный материал по поиску корреляций различных проявлений СА с функциональными и морфологическими характеристиками биологических систем на всех структурных уровнях биологических объектов: на уровне физико-химических процессов, на клеточном уровне, системном и организменном, а также на популяционном (Аксофу, 1975; Акопян, 1980). Исследователями проводились сопоставления биологических показателей с индексами СА, характеризующими ее проявление как в электромагнитном излучении (в качестве индекса брался поток радиоизлучения на волне 10,7 см - F10,7), так и в корпускулярном излучении (с вариациями геомагнитного поля, характеризующимися индексами Кр, К, Ар, А, С), а также с интегральными характеристиками СА (числами Вольфа) и вспышечной активностью.
Обилие работ отечественных авторов, посвященных воздействию СА на человека, свидетельствовало о наличии научной проблемы в этой области и значительного интереса к ней. Была создана специальная подкомиссия при Научном совете по геомагнетизму в Академии наук, руководимая академиком А.Н. Казначеевым и курируемая от академического совета по геомагнетизму д. ф. м.н. В.А. Троицкой. Им предписывалось координировать и осуществлять экспертизу по этой проблеме. Всерьез обсуждалась также возможность открытия отделения по гелиобиологии в Академии наук ( Бреус, Рапопорт, 2003). В настоящее время имеется много фактов, на основании которых можно судить о влиянии изменений солнечной активности на растения, микроорганизмы, животных и человека. Еще в 60-х гг. XIX в. Ламон (цит. по Л.В. Голованову) в Мюнхене указал на возможную связь между эпидемиями и пертурбациями в электрическом и магнитном поле Земли. Однако в то время не удалось обнаружить каких-либо постоянных закономерностей между этими явлениями.
Природно-климатические условия Восточного Забайкалья
Забайкалье занимает внутриконтинентальное положение и удалена от океанов. Она простирается от озера Байкал на западе до Амурской области и Якутии (Республика Саха) на востоке, от правобережья Лены на севере до границ России с Монголией и Китаем на юге. Западную часть занимает республика Бурятии, а восточную - Читинская область и Агинский Бурятский автономный округ. Именно поэтому восточную территорию нередко называют Восточным Забайкальем.
Здоровье населения зависит от различных причин - наследственно приобретенных, социально - экономических, образа жизни, природноклиматических и других факторов (Агаджанян, Гомбоева, 2005). Восточное Забайкалье отличается сложностью и разнообразием земной поверхности, экологическими условиями, климатогеографическими, что отражается на состоянии здоровья населения. Климат региона резко континентальный, с отрицательными среднегодовыми температурами воздуха. Значительную часть года господствует антициклональное состояние атмосферы, что определяет большое число солнечных дней. Важной составной частью солнечной радиации, воздействующей на живые организмы, является УФ-эритемная радиация, которая имеет профилактическое значение предупреждает рахит, способствует повышению жизненного тонуса, но при интенсивном облучении способствует росту опухолей на коже человека. Атмосферная циркуляция оказывает большое влияние на самочувствие человека. При установлении циклона в сочетании с теплым атмосферным фронтом количество кислорода может снизиться на 25-30 г/м, что может быть причиной патологических реакций, связанных с гипоксическими явлениями и гипотонией (Агаджанян, Гомбоева, 2005).
При взаимодействии солнечной радиации, подстилающей поверхности, атмосферной циркуляции возникает многолетний режим, погоды, который складывается в данной местности и оказывает влияние на физиологическое состояние организма человека. Велико влияние рельефа на режим погод, горно-котловинный рельеф с антициклональным состоянием атмосферы, создает температурные инверсии. Происходит застой холодного воздуха, что повышает ее загрязнение, способствует распространению инфекционных заболеваний, В котловинах устанавливаются погоды повышенной морозности.
Зима характеризуется отрицательным радиационным балансом, выпадением наименьшего количества осадков и невысокими скоростями ветра. Средняя температура января колеблется от -24,1 до 31,9С. Суровость погод (по шкале Бодмана) изменяется от умеренно сурового до сурового. В зимнее время высока устойчивость погод, один и тот же класс погоды
удерживается несколько дней. При устойчивых погодах не возникают метеопатические реакции. Зимний сезон благоприятен для практически здоровых людей (Гомбоева, 2001). Но низкие температуры воздуха вызывают спазм сосудов, резкое повышение атмосферного давления сопровождается повышением кровяного давления (Живило, 1969). Более 70% гипертонических кризов возникают в холодное время года. Для практически здоровых людей климат благоприятен. Солнечные дни без ветра создают мажорное настроение, благоприятны для прогулок.
Весенний сезон характеризуется: наименьшей относительной влажностью воздуха, более высокой скоростью ветра, большими суточными температурными амплитудами воздуха, атмосферного давления и высокой контрастностью погод. Большая изменчивость погодного режима в весенней время года влечет рост числа скоропостижных смертей от сердечнососудистых заболеваний (Андронова и лр 1982).
Весной преобладают погоды VIII и IX классов. Погоды VIII класса, нередко с осадками и ветром, возникают при прохождении атмосферных фронтов, что может привести к отрицательным реакциям в организме человека. При солнечной погоде IX класса, которая устанавливается при антициклоне, климатолечение протекает более благоприятно (Агаджанян, Гомбоева, 2005).
Особенности гелиогеомагнитных условий в Восточном Забайкалье
Забайкалье — это край солнца. Солнечное сияние представляет очень важный элемент, отражающийся на характере растительности и всего живого мира. Сумма годовых часов солнечного сияния в Чите значительно больше (2628ч.), чем в любом другом месте России. Январское солнцесияние в Чите по среднему числу часов (4,5 ч.) превосходит Иркутск, Пятигорск, Абас-Тумани, все местности Европейской части России и Западной Европы, лишь незначительно уступая Мадриду (5,1 часа) и Сан-Фернандо (5,4 часа) в Испании, а также Байрам-Али в Средней Азии. В феврале это превосходство Читы становится еще выше. В марте и апреле тоже. В мае лишь Ай-Петри в Крыму немного превосходит Читу по количеству часов солнцесияния. В июне превосходство опять остается за Читой. В июле и августе количество часов солнцесияния выравнивается с рядом пунктов юга Европейской части России. Обусловлено это тем, что именно в июле и августе в Чите наибольшее количество дождливых дней. Но уже в сентябре Чита снова нагоняет по количеству часов солнцесияния почти все эти пункты, а в ноябре и декабре значительно превосходит их (Боенко, Козлов, 1959 ).
Забайкалье, как никакое другое место России (за исключением Байрам-Али в Средней Азии), богато ясными днями. В Чите количество ясных дней превышает 100, а пасмурных всего около 70. В то же время в Пятигорске наблюдается обратная картина: ясных дней всего 60, пасмурных же — 151. Сравнение, конечно, не в пользу прославленного кавказского курорта, куда так часто стремятся забайкальцы «за солнышком» (Боенко, Козлов, 1959).
Забайкалье расположено на крайнем юго-востоке Сибири, в условиях резко континентального климата. Большую часть года над Забайкальем господствует антициклональное состояние атмосферы, что определяет большое число часов солнечного сияния. Фактическая продолжительность солнечного сияния в Чите - 2353 ч., в Улан-Удэ - 2472 ч. Возможное годовое число часов солнечного сияния в Чите и Улан-Удэ одинаково — 4482 ч. (Климат Читы, 1982; Климат Улан-Удэ, 1983). Снижение возможной продолжительности солнечного сияния обусловлено облачностью.
Уменьшение числа часов солнечного сияния объясняется небольшой продолжительностью дня и малой прозрачностью атмосферы. Максимальная непрерывная продолжительность солнечного сияния составляет 16 часов и наблюдается в мае-июле, что дает возможность сочетания гелиотерапии с прогулками. Одним из показателей солнечного сияния является суммарная радиация. Её максимальные величины достигают на юге Забайкалья 4598 -5016 мДж/м (Щербакова, 1961). Доля рассеянной радиации в суммарной по месяцам года в Чите изменяется от 41% (сентябрь) до 55% (декабрь); в Улан-Удэ - от 39% (июнь) до 67% (декабрь). С марта по ноябрь приход прямой радиации превышает приход рассеянной.
Интенсивность рассеянной радиации летом невелика, но благодаря относительному обилию в ней УФ лучей, она является ценным лечебным фактором. Максимум потока солнечной радиации при наличии облачности или при ясном небе наблюдается в полдень. На суточный ход радиации оказывает влияние и прозрачность атмосферы, особенно в условиях ясного неба. Летом в первой половине дня атмосфера более прозрачна, чем во второй. Это связано с увеличением абсолютной влажности воздуха и запыленностью атмосферы вследствие конвекции.
Наряду с суммарной радиацией одной из основных величин, определяющих термический режим местности, является радиационный баланс. Годовые величины радиационного баланса в Чите составляют 1575,9 мДж/м , в Улан-Удэ - 1638,6 мДж/м (Климат Читы, 1982, с. 47; Климат Улан-Удэ, 1983, с. 49). Начиная с ноября, радиационный баланс в Забайкалье имеет отрицательное значение. Наибольшие отрицательные величины радиационного баланса отмечаются в декабре. В марте радиационный баланс имеет положительное значение, в июне достигает наибольшей величины. Период с положительным радиационным балансом составляет восемь месяцев в году.
В суточном ходе он достигает максимума в полдень или часы, близкие к полудню. Максимальная интенсивность его наблюдается в среднем в июне и равна 29,3 мДж/м (Климат Улан-Удэ, 1983, с. 49). При повышенной интенсивности радиационного баланса возрастает возможность получения теплового удара, поэтому гелио- и аэротерапию строго дозируют.
Важной составной частью солнечной радиации, воздействующей на живые организмы, является ультрафиолетовая эритемная радиация. Её действие оказывает двоякий характер: первый - разрушающий (деструктивный), проявляется в губительном воздействии на бактерии, разрушении красных кровяных телец, денатурации белка; второй - действие фотохимического характера, образование витамина Д при ультрафиолетовом облучении, фотоэритемы и др.
