Ознакомительная версия.
При нетепловом действии (нетепловая концепция) биологическую реакцию вызывает не энергия ЭМИ. В этом типе взаимодействий ответная реакция осуществляется за счет собственных энергетических ресурсов организма, а ЭМИ является только инициирующим сигналом. Нетепловое действие для ЭМИ радиочастотных и микроволновых диапазонов (РЧ- и МКВ-диапазонов) начинается с величины ППЭ ~ 10–12 Вт/м2, которая является минимальным порогом чувствительности для многих биологических объектов. Тепловые взаимодействия для ЭМИ РЧ- и МКВ-диапазонов наблюдаются на всех уровнях биологической организации – от организма до молекул, тогда как нетепловые, несмотря на крайне низкие интенсивности, проявляются преимущественно на уровне целого организма [2].
Функциональные изменения в организме под действием ЭМП могут накапливаться, но являются обратимыми до достижения определенных величин, если это излучение прекращается. Биологические эффекты ЭМП в условиях длительного многолетнего воздействия накапливаются с возможным развитием отдаленных последствий, включая дегенеративные процессы, нарушения регуляторных процессов в нейроэндокринной системе.
Критическими органами и системами для электромагнитного воздействия являются головной мозг, нервная, репродуктивная, иммунная системы, глаза [1, 2, 18, 27]. Отмечается более высокая чувствительность развивающегося организма к ЭМП. Получены также данные об изменениях кроветворной, сердечно-сосудистой, репродуктивной и нейроэндокринной систем, иммунитета, обменных процессов, сообщается об индуцирующем влиянии ЭМИ на процессы канцерогенеза [1, 10, 12, 17, 24, 27, 46–48].
ЭМП характеризуются не только негативными эффектами на организм. Установлено, что определенные частоты ЭМИ диапазона радиочастот (РЧ) и микроволн (МКВ) оказывают терапевтическое действие. Эти свойства некоторых частот ЭМП с успехом применяются в лечебной практике [31, 49]. Основной лечебный эффект при применении в терапии ЭМИ РЧ- и МКВ-диапазонов заключается в образовании в облучаемых тканях и органах тепла и сопровождается усилением кровотока, увеличением скорости биохимических реакций, интенсификацией метаболизма и т. д., что является причиной возникновения в результате облучения терапевтического эффекта [2]. Кроме того, электромагнитные излучения нашли применение в медицинской диагностике, в том числе в РЧ- и МКВ-плетизмографии – регистрации объемных изменений кровенаполнения органов и томографии, позволяющей получить реальное изображение внутренних органов, включая их отдельные сечения и слои.
1.2. Распространение мобильной (сотовой) связи и физические характеристики ЭМП базовых станций и сотовых (мобильных) телефонов
Первый прототип мобильного телефона Motorola DynaTAC был создан в 1973 г. Мартином Купером. Этот телефон весил около 1,15 кг и имел размер 22,5×12,5×3,75 см. Однако первый коммерческий сотовый телефон появился на рынке только через десять лет в марте 1983 г. Он весил гораздо меньше прототипа – всего полкилограмма – и продавался за три с половиной тысячи долларов. А вскоре компания Motorola первой начала массовый выпуск мобильных телефонов и длительный период времени определяла развитие в мире беспроводной телефонной связи. Количество мобильных телефонов в мире начало стремительно увеличиваться. В 1983 г. число пользователей сотовых телефонов достигло 1 млн, а в 1990 г. – 11 млн. Распространение сотовых технологий сделало этот сервис все более дешевым, качественным и доступным. Уже в 2000 г. во всем мире насчитывалось 720 млн владельцев сотовых телефонов, а в 2010 г. их число превысило 5 млрд [50, 51]. В конце 2012 г. во всем мире насчитывалось около 6 млрд подписчиков мобильной сотовой связи, т. е. 86 абонентов на 100 жителей планеты. В настоящее время (2014 г.) эта величина превышает более 7 млрд. Что касается Интернета, то к концу 2013 г. в глобальной сети насчитывалось 2,7 млрд человек, что составляет 40 % населения мира [52].
В табл. 1.5 приводятся данные о количестве мобильных телефонов в некоторых странах мира и абонентов мобильной связи на 100 человек [53].
Республика Беларусь по обеспеченности услугами мобильной связи находится на достаточно высоком уровне, где количество зарегистрированных пользователей в настоящее время превышает население республики. Количество абонентов, подключенных к сетям сотовой подвижной электросвязи, к концу 2012 г. достигло 10676,5 тыс., в том числе стандарта GSM – 10 668,3 тыс. и IМТ-МС-450 – 8,2 тыс. Проникновение сотовой связи в Беларуси достигало 108 %. Связь обеспечивают 15 042 базовые станции сотовых операторов. Услуги сотовой подвижной электросвязи охватывают 98,1 % территории республики, на которой проживает 99,7 % населения. По количеству сотовых телефонов Беларусь превышает или практически находится на одном уровне с развитыми странами мира. Беларусь по Индексу развития информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) в мире занимала в 2013 г. итоговое 41-е место со значением индекса, равным 6,11, а среди стран СНГ она уступала только России [52].
ЭМП, генерируемые мобильными (сотовыми) телефонами, относятся к диапазону ультравысоких частот, дециметровым волнам. Основные элементы системы мобильной связи – базовые станции и мобильные (сотовые) радиотелефоны. Базовые станции поддерживают радиосвязь с мобильными радиотелефонами, вследствие чего они являются источниками электромагнитного излучения в УВЧ-диапазоне.
Базовые станции являются источниками излучений в диапазоне 463–1880 МГц. Антенны базовых станций устанавливают на высоте 15–100 м от поверхности Земли, на уже существующие постройки или на специально сооруженных мачтах. Они излучают ежедневно и круглосуточно (в ночное время мощность изучения, как правило, снижается) ЭМП радиочастот, на протяжении уже почти 15 лет постоянно подвергают облучению все население (детей, подростков, взрослых и пожилых людей, беременных и развивающийся плод, больных и гиперчувствительных лиц). Это облучение приобрело детерминирующий характер, т. е. объективную закономерность. ЭМП базовых станций мобильной связи осуществляют тотальное облучение всего организма.
Таблица 1.5. Количество мобильных телефонов и % охвата населения мобильной связью в некоторых странах мира [53]
С каждым годом число базовых станций увеличивается, так как каждый оператор сети радиосвязи старается предоставить населению все более усовершенствованные условия для связи, а в результате суммарный фон ЭМП в окружающей среде повышается. Одновременно используются несколько технологий и стандартов беспроводной связи, что приводит к возникновению многочисленных источников ЭМП, максимально приближенных к населению, но излучающих ЭМП значительно меньшей интенсивности, чем «традиционные источники» радиочастотного диапазона, как теле- и радиостанции, для которых и разрабатывались ныне действующие гигиенические нормативы. Однако в современных условиях радиочастотный диапазон задействован максимально, и каждый городской житель гарантированно находится под воздействием ЭМП радиочастот нескольких источников [54]. Среди установленных в одном месте антенн базовых станций имеются как передающие (или приемопередающие), так и приемные антенны, которые не являются источниками ЭМП. Измеренные значения ППЭ ЭМП вблизи базовых станций сотовой связи в местах возможного доступа людей (населения) составляют от 0,17 до 471 мкВт/см2. Максимально измеренные значения фиксируются на кровле зданий, на которых размещены антенны базовых станций. Значения, превышающие 10 мкВт/см2, фиксировались также в помещениях зданий, удаленных не далее 100 м от антенны и расположенных по азимуту проекции главных лучей диаграммы направленности антенны. На территории жилой застройки при измерениях на высоте 2 м от уровня земли не зафиксировано превышения значения 10 мкВт/см2 ни в одной из точек. Тем не менее максимальные измеренные значения могут достигать нескольких сотен мкВт/см2 [27].
Мобильный (сотовый) радиотелефон представляет собой малогабаритный приемопередатчик. В зависимости от стандарта телефона передача ведется в широком диапазоне частот в пределах 450-1785 МГц до 2,0 ГГц. Мощность излучения сотового телефона является величиной переменной, в значительной степени зависящей от состояния канала связи «мобильный радиотелефон – базовая станция», т. е. чем выше уровень сигнала базовой станции в месте приема, тем меньше мощность излучения сотового телефона. Максимальная мощность находится в границах 0,125-1,0 Вт, однако в реальной обстановке она обычно не превышает 0,05-0,2 Вт. Наибольшей выходной мощностью сотовый телефон обладает при максимальном удалении от базовой станции или при уменьшении сигнала в результате эффекта экранирования [32].
В последнее время широкое распространение получили также смартфоны (англ. smartphone – умный телефон) – мобильные телефоны, дополненные функциональностью карманного персонального компьютера. Смартфоны отличаются от обычных мобильных телефонов наличием достаточно развитой операционной системы, открытой для разработки программного обеспечения сторонними разработчиками (операционная система обычных мобильных телефонов закрыта для сторонних разработчиков). Установка дополнительных приложений позволяет значительно улучшить функциональность смартфонов по сравнению с обычными мобильными телефонами. Сейчас граница между «обычными» мобильными телефонами и смартфонами все больше стирается, новые телефоны (за исключением самых дешевых моделей) давно обзавелись функциональностью, некогда присущей только смартфонам.
Ознакомительная версия.
