Баран Б.А., Голонжка В.М., Драпак З.Т., Дроздовський В.Б.

АНТРОПОГЕННІ ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ПОЛЯ ТА ДОВКІЛЛЯ

Еволюція живої природи, як відомо, проходила у взаємодії з багатьма фізичними факторами, в тім числі і з геомагнітним полем. Однак, науково-технічний прогрес суттєво змінює довкілля, зокрема це стосується електромагнітного фону. З кожним роком у всіх країнах світу зростають енергопотужності, внаслідок чого електромагнітне поле (ЕМП) антропогенного походження стало значимим екологічним фактором з високою біологічною активністю. ЕМП антропогенного походження мають інші характеристики, ніж геомагнітне поле і призводять до десинхронізації міжклітинних та міжорганних взаємодій в біологічній системі, яка налаштована в унісон з природним електромагнітним фоном. На діяльність клітин, окремих органів та перебіг біохімічних реакцій виявляють значний вплив ЕМП як надвисокочастотного, так і інфранизькочастотного діапазонів

     В переважній більшості робіт, присв’ячених цій темі, розглядається дія монохроматичних ЕМП на біологічні об’єкти, однак це швидше виняток, ніж правило. Системи передачі та розподілу електроенергії (ЛЕП, трансформаторні підстанції) та прилади, котрі їх споживають (електроплити, холодильники, телевізори тощо) разом з природними полями Землі і Космосу створюють складну та змінну електромагнітну обстановку. Тому найчастіше організм піддається дії імпульсних та модульованих ЕМП. Модуляція може бути різною: від амплітудної, частотної і фазової модуляції, до складної. Це зумовило постановку дослідів з одночасної дії електромагнітного та електричного полів на воду.,

Дистильована вода за допомогою поршневого дозатора А-2 циркулювала поміж двома електродами та через електромагнітний пристрій протягом двох годин. На електромагнітні котушки від генератора подавали струм певної частоти з індукцією 50 мТл, а на електроди – напругу 100 В постійного або змінного струму. Згідно роботи [1] в середовищі води, яка пройшла магнітну обробку, швидкість окисно-відновних реакцій зростає. Однією з причин збільшення швидкості хімічних реакцій у воді після дії на неї фізичних полів є зростання “структурної температури” розчину. Це може бути наслідком зменшення енергії водневих зв’язків між молекулами води. Тому для оцінки змін в структурі води після дії на неї фізичних полів в середовищі такої води проводили біохімічну реакцію (окиснення тіоктової кислоти йодом). За перебігом реакції слідкували фотометричним методом. Ефективні константи швидкості реакції визначали за методикою, наведеною в роботі [2]. Результати  дослідів показали (рис.1), що при різних частотах електромагнітного поля ефект його дії на воду не однаковий, що неодноразово було відзначено в літературі [3] (k' – ефективна константа швидкості реакції після дії поля, k - ефективна константа швидкості реакції в контрольному розчині).


Рис.1.  Залежність відносної швидкості реакції від частоти  електромагнітного поля при дії його на воду

□ – дія самого електромагнітного поля; ■,◍ – відповідно, при одночасній дії постійного та змінного електричного поля з напругою 100 В

 

Додаткова дія електричного поля суттєво змінює загальну картину, тобто, сумісна дія таких полів істотно впливає на кінетику даної реакції. До того  ж  дія  постійного  електричного поля  по-іншому  впливає  на  перебіг реакції, ніж дія змінного електричного поля промислової частоти 50 Гц. В одних випадках електричне поле підсилює дію електромагнітного, в інших – нівелює. Це може свідчити про різні механізми елементарних актів впливу магнітного (електромагнітного) та електричного полів на воду.

Якісно аналогічна картина спостерігається і при середніх та вищих частотах (рис.2 - 4).

Рис.2.  Залежність відносної швидкості реакції від частоти  електромагнітного поля при дії його на воду

□ – дія самого електромагнітного поля; ■,◍ – відповідно, при одночасній дії постійного та змінного електричного поля з напругою 100 В

 

Рис.3.  Залежність відносної швидкості реакції від частоти  електромагнітного поля при дії його на воду

□ – дія самого електромагнітного поля; ■,◍ – відповідно, при одночасній дії постійного та змінного електричного поля з напругою 100 В

 

Рис.4.  Залежність відносної швидкості реакції від частоти  електромагнітного поля при дії його на воду

□ – дія самого електромагнітного поля; ■,◍ – відповідно, при одночасній дії постійного та змінного електричного поля з напругою 100 В

 

         Нами було досліджено дію на воду самого електромагнітного поля з частотою 50 Гц (індукція 70 мТл) та при одночасній дії електричних полів з напругою 100 В – постійного і змінного. Виявилося, що після 2-х годинної дії електромагнітного поля збільшення швидкості окисно-відновної реакції становить  k'/k = 1.40, при одночасній дії електромагнітного та змінного електричного полів k'/k = 1.3, а при  одночасній дії електромагнітного та постійного електричного полів     k'/k = 2.1.

         При дії електромагнітного поля на воду вартий уваги є факт наявності так званих амплітудних і частотних “вікон”: існують такі інтервали частот та  амплітуд, при яких ефекти чітко проявляються, в той час як поза цими  “вікнами” вони можуть бути відсутні. Частота, як незалежний параметр впливу, може в певному смислі відігравати роль “дози”: при зміні частоти величина ефекту змінюється і може навіть поміняти знак. Все це наводить на думку про резонансний характер дії магнітного поля на воду та водні системи. Можна допустити, що існують квантові метастабільні стани рідкої води, природа яких пов’язана зі спіновим порядком підсистеми протонів.  У воді реалізуються умови, які сприяють переходу всього зразку з одного квантового стану в інший. Підтвердженням цього можуть бути такі експериментальні дані: після магнітної обробки води зростає константа її дисоціації [4], а також збільшується напруга електролітичного розкладу води  [5]. Хоча в даних дослідах безпосереднього контакту електродів з водою  немає і не може йти мови про електроліз, однак вплив електричного поля призводить до посилення поляризації молекули Н2О  (наведені диполі) і особливо сильно позначається на процесах, в яких відбувається самодисоціація молекул води. Однією з причин збільшення швидкості хімічних реакцій у воді після дії на неї фізичних полів є зростання “структурної температури” розчину. Це може бути наслідком зменшення енергії водневих зв’язків між молекулами води. Однак, слід гадати, що механізми елементарних актів дії магнітного та електричного полів на воду суттєво відрізняються один від одного і при їх сумісній дії взаємно компенсують одне одного.     

     На підставі використання розробленого авторами методу молекулярного флуктуаційного світлорозсіювання [6] .встановлено, що наведений динамічний стан води (наприклад, при хлоруванні) не зникає при фільтрування і навіть при кип'ятінні. Це відбувається внаслідок того, що в структурно-динамічних параметрах водного середовища (що мають специфічну біологічну активність) залишається інформація про попередні впливи, в тім числі дії самих водоочисних процесів. При цьому важливе значення має думка, висловлена в роботах С.В. Зеніна стосовно дії гомеопатичних препаратів про те, що слід розрізняти первинну пам'ять води у вигляді перетвореної матриці структурних елементів в комірці з виведенням на поверхню комірки граней, що відображають малюнок заряду сполуки, яка впливає на воду і довготривалий «слід» впливу речовини на структурований стан води, коли після багаторазового узгодження інформаційної передачі між речовиною і водою встановлюється остаточно перетворена матриця структурних елементів в комірці води. В зв’язку з цим окремі досліди було видозмінено. Циркуляція води відбувалася в такій послідовності: дистильована вода спочатку проходила через електромагнітне поле, а потім поміж електродами. В результаті цього після 2-х годинної обробки при частоті електромагнітного поля 180 КГц та напрузі постійного струму на електродах  100 В співвідношення k'/k = 1.3, а при протилежному протіканні води (спочатку електричне, а потім електромагнітне поле) ця величина дорівнювала 1,7. При напрузі змінного струму на електродах  100 В ефект сумісної дії полів виявився нульовим.

     Окрім того, дистильовану воду опромінювали змінним електричним полем з частотою 100 КГц при напрузі 20 КВ (холодна плазма) протягом 2-х годин, після чого в середовищі такої води проводили реакцію окиснення тіоктової кислоти йодом. Співвідношення k'/k = 2.2. Якщо ж дистильована вода протягом цього ж часу циркулювала в системі: електричне поле 100 КГц 20 КВ → змінне електричне поле 50 Гц 100 В, то k'/k = 1.4, а в зворотному напрямку k'/k = 1.0. Так само нерівнозначні результати і після циркуляції води через високочастотне та постійне електричне поле при напрузі 100 В в прямому і зворотному напрямку (k'/k становить відповідно 1.3 та 1.4).

     Було також досліджено дію на воду зразу трьох фізичних факторів – електромагнітного, високочастотного та “звичайного” електричного поля. Після циркуляції води в такій послідовності: електромагнітне поле (180 КГц) → холодна плазма → змінне електричне поле (100 В) k'/k = 1.0, а після циркуляції води в зворотному напрямку k'/k = 1.3. Після циркуляції води в  послідовності: електромагнітне поле (180 КГц) → холодна плазма → постійне електричне поле (100 В) k'/k = 1.4, а після циркуляції води в зворотному напрямку k'/k = 1.1.    Все це вказує на те, що вода “запам’ятовує ” дію попереднього чинника.

     Дуже важливим, але важким для сприйняття, є поняття інформаційних властивостей води. Інформацію в кількісному смислі слід розцінювати, як міру організації, притаманній матеріальним об’єктам. При цьому поняття «інформація» розглядається як міра організованості руху (взаємодії та переміщення) частинок в системі.

В деяких роботах для розуміння процесу сприйняття і запам'ятовування водою навколишньої інформації висунута така версія: це можуть бути, наприклад, групи молекул, віддалені один від одного на відстані не більше 33 нанометрів, які утворюють так звані "біфуркатні зв'язки", що знаходяться в нестійкому стані. Ці групи визначають шляхи розвитку структур кристалічної будови води під дією зовнішніх впливів. При певних умовах (дія слабких  фізичних полів) дисипативні структури переходять в інший динамічний режим [7] за рахунок багатокаскадного підсилення в системах з внутрішніми зворотніми зв’язками. Це може бути пов’язано з тим, що магнітні поля не виявляють силового впливу на молекули води. Великі амплітуди магнітного поля призводять до великих частот зсуву фаз, які не співпадають за порядком величини з природними частотами іонів і молекул в геомагнітному полі. Локальна когерентна динаміка  Н-зв’язків у воді, яка проявляється при певних температурах [8], свідчить про утворення “мікрогетерогенних” надмолекулярних структур та про високу чутливість рідкої води до слабких впливів фізичних факторів.  

На даний час гранично-допустимі умови (ГДУ) для оцінки впливу ЕМП на довкілля на загал не розроблені в жодній країні. Є лише результати окремих досліджень дії ЕМП на компоненти екосистем. Найбільш опрацьованими і впровадженими в багатьох країнах є ГДУ для людини. Однак, ці стандарти в різних країнах дуже відрізняються один від одного. Це зумовлено вибором критеріїв, за якими можна судити про ступінь шкідливості ЕМП певного рівня. За ГДУ повинні прийматися біологічно зумовлені рівні, виявлені в результаті фізіологічних, клінічних, біохімічних та інших досліджень на біологічних об’єктах. Санітарні норми і правила, котрі діють на сьогоднішній день, не відповідають знанням про небезпеку ЕМП, одержаним дослідниками за останній час, хоча такі ЕМП є дуже відчутним фактором для всіх елементів біоекосистем від людини до найпростіших організмів. Розробка і втілення в практику нормативно-правових економічних регуляторів електромагнітного забруднення дозволить попередити деградацію довкілля та скорочення видового біорозмаїття. Це комплексна задача, яка зачіпає соціальні та економічні інтереси різних галузей і відомств і вимагає залучення фахівців різного профілю.

Ці обставини зумовлюють необхідність звести до мінімуму вплив ЕМП на населення, забезпечити випуск повністю захищених промислових  та побутових електроприладів, строго виконувати  профілактичні та гігієнічні вимоги.

Література

1. Баран Б.А. Влияние магнитного поля на кинетику химических реакций            // Укр. хим. журнал. – 1998. – Т.64, №4. – С. 26-29.

2. Яцимирский К.Б. Кинетические методы анализа. – М.: Химия, 1967.– 200 с.

3. Петросян В.И., Синицын Н.И., Елкин В.А., Башкатов О.В. Взаимодействие водосодержащих сред с магнитным полем. //Биомедицинская радиоэлектроника. – 2000. - №2. – С.10 – 17.

4.Миненко В.И. Магнитная обработка водно-дисперсных систем. – К.: Техника, 1970. – 168 с.

5. Baran B., Berezyuk O. The Influence of Magnetic Field on Overvoltage of Water Decomposition. // Chemine technologija.-2003.-№2(28).- P.51-55.

6. Черников Ф.Р., Бахир В.М., Дмитриев Н.Н., Кожемякин А.М. Физические способы коррекции динамической структуры воды / Третий Международный симпозиум "Электрохимическая активация"//  Доклады и краткие сообщения. М.- 2001. С.46-50.

7.  Иваницкий Г.Р., Кринский В.И., Сельков Е.Е. Математическая биофизика клетки. – М.: Наука, 1978. – 257 с.   

8.Холмогоров В.Е., Халоимов А.И., Лехтлан-Тыниссон Н.П. Появление в ИК спектрах поглощения и длинноволновом излучении метастабильных состояний ассоциатов воды, индуцированных низкочастотным магнитным полем. Оптический журнал. – 2005. – Т.72. - №11. – С.21 – 30.