Анализ особенностей действия промышленных электромагнитных полей на организм человека в условиях Севера

Актуальность работы.

За последние 130 лет уровень техногенного воздействия электромагнитного излучения (ЭМИ) возрос в миллиарды раз и, в настоящее время, в космосе на большом расстоянии сравнительно небольшое космическое тело — Земля в радиодиапазоне значительно превышает излучение крупной звезды — Солнца.

В радиодиапазоне за период чуть больше одного столетия в нашей галактике возникло ярчайшее космическое тело, которое не только может составить загадку для сторонних исследователей в механизмах подобной вспышки, но и составляет величайшую проблему для прогноза эволюции человека и биосферы Земли в целом, которые находятся в условиях столь необычного физического воздействия.

Эта проблема является важнейшей проблемой биофизики, экологии человека, теории эволюции человека и биосферы. Будут ли последствия для человека и человечества от этих внешних физических воздействий, примут ли эти последствия катастрофический характер или проявятся некоторые компенсаторные свойства сложных биосистем — все это составляет круг фундаментальных вопросов современной биофизики сложных систем.

Возрастание электромагнитного фона за счет усиления техногенного воздействия — важнейшая проблема экологии человека, промышленной экологии, физиологии, медицины и биофизики сложных систем, которое призвано вскрывать механизмы и прогнозировать последствия действия электромагнитных полей (ЭМП) на человека.

В последнее время исследователями изучаются действия на человека ЭМП с низкой напряженностью. Было обнаружено, что это воздействие имеет кумулятивный характер и чаще всего проявляется в опосредованном через нервную систему влиянии на органы и системы человеческого организма. Исследователями изучались реакции людей на слабые поля в различном частотном диапазоне. При этом (в области 150 МГц) были выявлены заметные эффекты симпатического отдела нейро-вегетативной системы (НВС), а через него и изменения функции периферийных сосудов, выражающиеся в изменениях параметров периферического кровообращения, изменениях скорости ряда физиологических реакций [115, 120].

В ходе изучения действия ЭМП на организм человека было установлено, что, во-первых, нервная система человека (что проявляется в реакциях нервной системы) чувствительна к ЭМП [132], и, во-вторых, что ЭМП обладает определенными информационными эффектами при воздействии на человека в интенсивностях ниже пороговой величины теплового эффекта.

Особый научно-практический интерес представляет выявление механизмов действия ЭМП на нервную систему и тесно взаимосвязанную с ней сердечно-сосудистую систему (ССС), из-за особой биоэлектрической регуляции ССС. В целом, нейро-вегетативная система способна реагировать на внешнее воздействие электрических сигналов [11, 119].

Учитывая все сказанное, актуальность подобных исследований не вызывает сомнений не только у специалиста в области теоретической и экспериментальной биофизики, но и у физиологов, экологов, генетиков и эмбриологов, и целого ряда других специалистов в области биологии, а также теоретической и экспериментальной медицины.

Подобные вопросы затрагивают также важную проблему устойчивости биологических динамических систем (БДС) (в частности, функциональных систем организма) к возмущающим воздействиям внешней среды, к техногенным факторам, которые в окружающем нас мире, нарастают в геометрической прогрессии.

Цель исследования: выявить с использованием метода многомерных фазовых пространств системные механизмы действия ЭМП, как экологических и промышленных факторов на организм человека в условиях Севера.

Задачи исследования:

1. Выявить тендерные и возрастные различия в динамике поведения вектора состояния кардио-респираторной системы (КРС) человека при нейро-вегетативной регуляции сердечного ритма в условиях действия комплекса производственных факторов (включая и ЭМП) нефтегазового комплекса и без таковых.

2. Установить закономерности поведения вектора состояния организма (ВСО) работников ЗСК (завода по стабилизации газового конденсата ООО «Газпром-переработка»), находящихся в условиях электромагнитных воздействий (ЭМП промышленной частоты (ПЧ) — 50 Гц) и без таковых.

3. Изучить особенности параметров квазиаттракторов (КА) ВСО работников телерадиовещательной станции, подверженных действию высокочастотного ЭМИ в сравнении с работниками органов образования, которые не подвержены подобным физическим воздействиям, но находятся в одинаковых условиях (кроме ЭМИ) с первой группой обследуемых.

Научная новизна работы:

1. Выявлена чувствительность БДС к воздействию ЭМП искусственной этиологии с позиций биофизики сложных систем в рамках теории хаоса — самоорганизации.

2. Впервые проведены исследования биологических эффектов воздействия ЭМП ПЧ на работников предприятия нефтегазового комплекса в рамках периодического медицинского осмотра, проводимого на основании результатов аттестации рабочих мест по условиям труда.

3. Впервые проведен сравнительный анализ поведения вектора состояния КРС у тендерных и возрастных групп, состоящих из работников ЗСК, имеющих на своем рабочем месте вредный производственный фактор в виде ЭМИ и работников того же предприятия, по роду своей профессиональной деятельности не подверженных воздействию ЭМП.

4. Впервые проведен сравнительный биоинформационный анализ параметров КРС работников ЗСК и сотрудников ТРК (телерадиокомпании), подверженных воздействию ЭМП различного диапазона частот.

Теоретическое и практическое значение работы:

1. Используемые в исследовании методы экспресс-диагностики состояния КРС включены в программу периодических медицинских осмотров работников ЗСК.

2. Данные, полученные в результате экспресс-диагностики КРС сотрудников ЗСК, находящихся в условиях воздействия ЭМИ искусственной этиологии, рекомендованы к использованию при итоговой оценке функционального состояния организма (ФСО) работника, проходящего медицинский осмотр, а также при выдаче ему рекомендаций по предупреждению профессионального заболевания, которое может быть вызвано воздействием ЭМП.

3. Результаты исследования биологических эффектов действия ЭМП ПЧ на организм работников ЗСК рекомендованы к использованию при разработке плана мероприятий по улучшению и оздоровлению условий труда, а также при аттестации или переаттестации рабочих мест по условиям труда завода по стабилизации газового конденсата ООО «Газпром-Переработка».

4. В программы вводных, первичных и периодических инструктажей по охране труда завода по стабилизации газового конденсата ООО «Газпром-Переработка» рекомендовано включить блок информации, содержащий результаты исследования воздействия на организм работников ЗСК ЭМП как производственных факторов.

5. Экспресс-диагностика ССС работников ТРК методом пульсинтервалографии позволила выявить ряд отклонений основных параметров их КРС от нормы, о которых работники телерадиовещания были проинформированы.

6. Комплексное исследование условий труда и состояния здоровья работников ЗСК, подвергающихся сочетанному действию ЭМП различных частотных диапазонов и сопутствующих факторов производственной среды и трудового процесса ставит вопрос о необходимости дальнейшего совершенствования гигиенических регламентов производственного воздействия ЭМП.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. В результате сравнительного анализа параметров НВС работников нефтегазодобывающей отрасли с позиций сравнения двух подходов (методами классической статистики и теории хаоса — самоорганизации (ТХС)) установлено, что уровень адаптационных процессов организма работников ЗСК, в рамках трудового процесса не попадающих под действие ЭМП, находится в более стабильном режиме по сравнению с работниками ЗСК, организм которых подвержен воздействию неионизирующего излучения (НИ).

2. Используя современный метод биоинформационного анализа параметров организма сотрудников ЗСК с позиций детерминистско-стохастического подхода, установлены более явные и скоротечные возрастные изменения в параметрах нейро-вегетативной регуляции сердечного ритма КРС именно у работников, чьи рабочие места предусматривают наличие вредного производственного фактора в виде ЭМП ПЧ.

3. Анализ матриц межаттракторных расстояний параметров КА работников ЗСК, подверженных действию ЭМИ позволил установить, что наиболее уязвимым к воздействию ЭМП искусственной этиологии является организм женщин после 35 лет.

4. В результате проведенного сравнительного анализа параметров КРС работников ЗСК и сотрудников ТРК, подверженных воздействию ЭМП различного диапазона частот, установлены выраженные изменения в динамике поведения вектора состояния КРС у работников телерадиовещательной станции, на организм которых оказывает действие ЭМП РЧД, сравнительно с другими категориями обследуемых.

Внедрение результатов работы. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе ГБОУ ВПО «Сургутский государственный университет ХМАО — Югры» на кафедрах «Биофизики и нейрокибернетики» биологического факультета и «Безопасности жизнедеятельности в техносфере» на химико-технологическом факультете.

Данные о функциональном состоянии КРС сотрудников AHO ГТРК «ЛянторИнформ» и МБОУ «Лянторская средняя общеобразовательная школа № 6, полученные в рамках диссертационного исследования, позволили разработать комплекс эффективных мероприятий, направленных на повышение уровня работоспособности персонала ТРК и ЛСОШ № 6, о чем свидетельствуют акты о внедрении результатов диссертационной работы (см. Приложения, А и Б).

Декларация личного участия автора. Автор лично принимал участие в получении первичных материалов при обследовании ССС работников ЗСК и сотрудников AHO ГТРК «ЛянторИнформ» в рамках периодических медицинских осмотров. Автором самостоятельно выполнена статистическая обработка материалов, расчет параметров квазиаттракторов — КА, межаттракторных расстояний и их интерпретация, написание текста диссертации.

Апробация работы. Материалы диссертации представлены на двух международных, трех всероссийских и одной окружной научно-практических конференциях: VI научной конференции «Системный анализ в медицине» (Благовещенск, 2010), IX международной научно-практической конференции «Медицинская экология» (Пенза, 2010), VIII международной конференции «Синергетика природных, технических и социально-технологических систем» (Тольятти, 2010), всероссийской научной конференции «Современные проблемы биологических исследований в Западной Сибири и на сопредельных территориях (Cypiyr, 2011), V международной научной конференции «Системный анализ в медицине» (Благовещенск, 2011), XII конференции молодых ученых Ханты-Мансийского автономного округа — Югры «Наука и инновации XXI века» (Сургут, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, в том числе: 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, для соискания ученой степени кандидата биологических наук и 11 статей в различных научных журналах и материалах отечественных и международных конференций.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа изложена на 122 страницах машинописного текста. Она выполнена в традиционном стиле и состоит из введения, главы по анализу современного состояния проблемы, главы описания объектов и методов исследования, оригинальной главы, содержащей результаты собственных наблюдений, выводов, списка литературы, приложений. Работа содержит 12 рисунков и 20 таблиц. Список используемой литературы включает в себя 132 источника: 90 российских и 42 зарубежных.

ВЫВОДЫ.

По результатам анализа параметров НВС работников нефтегазового комплекса и средств телерадиовещания, находящихся в условиях хронического воздействия ЭМИ различного частотного диапазона, подтверждающими друг друга методами классической статистики и ТХС, сделаны следующие выводы:

1. Несмотря на более короткое рабочее время, установленное трудовым законодательством для женщин по сравнению с мужчинами и, соответственно, менее продолжительное время контакта с вредными производственными факторами, наиболее уязвимыми к воздействию ЭМП в условиях производства являются именно женщины, в особенности женщины в возрастном диапазоне старше 35 лет.

2. Более худшие основные показатели НВС такие как PAR, HR, SDNN и IBN, у женщин по сравнению с мужчинами свидетельствуют о менее стабильном состоянии ФСО представителей женской группы по сравнению с мужской в случае действия на их организм ЭМИ искусственной этиологии.

3. При анализе параметров квазиаттрактора ВСО сотрудников ТРК, подверженных действию ЭМП РЧД, и работников ЗСК, на организм которых в процессе трудовой деятельности оказывает действие ЭМП ПЧ (f=50 Гц), удалось установить наиболее ярко выраженные изменения в динамике поведения вектора состояния КРС у работников телерадиовещательной станции, т.к. наибольшее расстояние между геометрическими и стохастическими центрами (гХ) наблюдается в группе, состоящей из работников телерадиовещательной станции (гХ=65,1 у.е. — работники ТРК > гХ=62,4 у.е. — работники ЗСК), наибольший объем КА (vX) наблюдается также в группе, состоящей из работников ТРК (vX=57,9−106 у.е. — работники ТРК > vX=45,6−106 у.е. — работники ЗСК).

4. Выявлен ряд закономерностей в динамике поведения вектора состояния КРС работников ЗСК и ТРК при нейро-вегетативной регуляции сердечного ритма в условиях действия ЭМИ и без такового. Расчет матриц межаттракторных расстояний показал, что самое большое Ъ^ для хаотических (геометрических) центров квазиаттракторов поведения ВСО относительно других групп обследуемых, состоящих их работников ЗСК, наблюдается у работников ТРК, на организм которых оказывает хроническое воздействие ЭМИ РЧД. Минимальное расстояние 242=10,3 у.е. имеется между квазиаттракторами групп работников ЗСК и ТРК, которые не подвержены действию ЭМИ, а максимум Ху=59,1 у.е. имеем для сходных групп с ЭМИ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

ЭМП искусственной этиологии оказывают наибольшее негативное воздействие на состояние НВС у женщин (особенно женщин старше 35 лет), сопровождающееся снижением активности парасимпатического отдела НВС и суммарного эффекта вегетативной регуляции кровообращения, а также повышенной стресс-реакцией организма.

В условиях хронического воздействия ЭМП различия в основных показателях НВС между работниками ЗСК мужского и женского пола с возрастом только усиливаются. При этом наблюдается четко направленное действие аккумулирующего характера ЭМИ на НВС женщин, выражающееся в снижении активности парасимпатического отдела и усилению стресс-реакции организма, которое приводит дестабилизации ФСО в целом [79, 80].

Более худшие основные показатели НВС такие как РАЯ, НЫ, БОМЫ и 1ВК у женщин по сравнению с мужчинами свидетельствуют о менее стабильном ФСО представителей женской группы по сравнению с мужской в случае действия на их организм ЭМИ искусственной этиологии.

Проведенный биоинформационный анализ позволил изучить поведение основных составляющих НВС работников ЗСК, формирующих общее состояние ФСО, в условиях воздействия на их организм ЭМП в качестве производственного фактора.

Обработка данных на основе теории хаоса и синергетического анализа [87, 88] позволила также установить тендерные различия в динамике поведения вектора состояния КРС работников ЗСК при нейро-вегетативной регуляции сердечного ритма в условиях действия ЭМИ и без такового.

При сравнительном анализе параметров КА ВСО сотрудников ТРК, подверженных действию ЭМП РЧД в сравнении с работниками ЗСК, на организм которых в процессе трудовой деятельности оказывает действие ЭМП ПЧ (?=50 Гц), удалось установить наиболее ярко выраженные изменения в динамике поведения вектора состояния КРС у работников телерадиовещательной станции.

Использованные алгоритмы идентификации объемов КА состояния организма работников ЗСК, подверженных воздействию ЭМП, рекомендованы к применению в охране труда, промышленной санитарии, аттестации рабочих мест по условиям труда.

Метод расчета матриц межаттракторных расстояний целесообразно внедрять в работу научно-исследовательских медицинских учреждений и учреждений практического здравоохранения, ориентированных на донозалогическое выявление профессиональных патологий работников, подверженных действию ЭМП.

В целом, в результате проведенного синергетического анализа и синтеза данных по основным показателям НВС работников ЗСК в условиях действия на их организм ЭМП и без такового удалось выявить ряд закономерностей в динамике поведения вектора состояния КРС работников ЗСК и ТРК при нейро-вегетативной регуляции сердечного ритма в условиях действия ЭМИ и без такового.