Биологическая безопасность

Вопрос о биологической безопасности сотовой связи является, вероятно, в каком-то смысле наиболее актуальным из всех вопросов, затрагиваемых в настоящей книге. Во всяком случае, он едва ли оставит абсолютно равнодушным хотя бы одного человека из тех, кому эта книга попадется на глаза. И это вполне естественно, поскольку в наше время всем известно, что электромагнитное излучение, особенно СВЧ, может быть далеко не безвредным, а радиопередатчик абонентского аппарата сотовой связи работает непосредственно около уха, в нескольких сантиметрах от головного мозга. Поэтому не приходится удивляться, что проблеме биологической безопасности уделяют внимание и средства массовой информации, и специалисты, ей посвящаются научные исследования, специальные публикации и тематические конференции.

Известная осторожность при пользовании сотовой связью, безусловно, необходима, по крайней мере в некоторых ситуациях. Например, излучение сотового телефона может нарушать работу электрокардиостимуляторов и слуховых аппаратов, сотовым телефоном нельзя пользоваться в самолетах, с большой осмотрительностью — на химических заводах и в местах проведения взрывных работ и т.п. Однако когда говорят о биологической безопасности сотовой связи, то в первую очередь все же имеют в виду влияние электромагнитного излучения телефона на организм обычного здорового человека, и именно об этом у нас пойдет речь ниже.

На сегодняшний день проблема биологической безопасности сотовой связи, в указанном выше смысле, изучена далеко не полностью, и интенсивные исследования в этой области продолжаются. Тем не менее уже имеющиеся данные позволяют с большой долей определенности утверждать, что сотовая связь практически безопасна для здоровья человека или, в более осторожных терминах, что нет конкретных оснований для заявлений, что сотовая связь может причинить здоровью вред. Подтверждением этому являются по крайней мере три следующие обстоятельства:

— За 15 лет достаточно широкого распространения сотовой связи, в том числе в Америке, Японии, Европе, не зафиксировано ни одного случая явного ущерба здоровью, непосредственно связанного с использованием сотовых телефонов. А в цивилизованных странах люди знают цену своему здоровью!

— Существуют четкие нормы биологической безопасности на допустимое электромагнитное излучение, которым должна соответствовать и аппаратура сотовой связи.

— Известны результаты специальных исследований, которые показывают, что практически допустимые нормы безоласно-сти выполняются в сотовой связи с хорошим запасом.

А теперь расскажем об этом подробнее, опираясь на имеющиеся результаты и публикации.

Начнем с норм безопасности на электромагнитное излучение. Такие нормы существуют во многих странах, и устанавливаются они в соответствии с одними и теми же соображениями: допустимый предел облучения должен быть с достаточно хорошим запасом (например, в 50 раз) ниже того порога, при превышении которого в организме человека происходят заметные изменения. В рамках этого единого методического подхода конкретные нормы могут различаться как по количественным характеристикам, так и по условиям применения или ситуациям, к которым они относятся, например нормы могут соответствовать:

— контролируемым условиям работы (нормы «для профессионалов») или неконтролируемым условиям (нормы «для населения») — по стандарту США допустимые пределы облучения в первом случае в 5 раз выше, чем во втором;

— различным интервалам усреднения при оценке допустимого среднего уровня облучения; при этом если время облучения больше интервала усреднения, то допустимый средний уровень не должен превышаться для любого интервала времени, равного интервалу усреднения, в пределах времени облучения; если же время облучения меньше интервала усреднения, то допустимый средний уровень облучения пропорционально увеличивается по отношению к заданному предельному;

— различным объемам ткани или телу человека в целом;

— нормы могут зависеть от частоты или могут относиться к различным физическим величинам.

Последний момент поясним чуть подробнее. Обычно нормы безопасности устанавливают предел для плотности потока мощности (Вт/см2 или мВт/см2), или для так называемого коэффициента удельного поглощения (Specific Absorption Rate — SAR, Вт/кг или мВт/г). SAR, по определению, — это производная по времени от энергии электромагнитного поля, поглощаемой единицей массы (или рассеиваемой в ней) в объеме ткани тела заданной формы и плотности.

Мы не будем перечислять всех характеристик имеющихся стандартов, а приведем по четырем стандартам выборочные данные, непосредственно относящиеся к сотовой связи (табл. 3.1).

Первое, что можно констатировать по данным приведенной таблицы, — это достаточная близость допусков разных стандартов. Сказанное справедливо не только для SAR, но и для плотности потока мощности, хотя последнее и может поначалу показаться не очевидным; однако если российскую норму 0,01 мВт/см2 пересчитать в соответствии с правилами, принятыми в стандарте США, на интервал усреднения 30 минут, что более соответствует условиям применения сотовой связи, то получим 0,4 мВт/см2, а это практически совпадает с 0,5…0,6 мВт/см2 стандарта США для диапазона 800…900 МГц.

Второй вывод из данных таблицы: если в российском стандарте задан только предел для плотности потока мощности, то в остальных стандартах основной является норма для SAR. И это весьма существенно, поскольку относительно простое измерение плотности потока мощности возможно лишь в дальней зоне антенны, на расстоянии не менее длины волны от нее, а попытки опереться на результаты некорректно выполненных измерений в ближней зоне приводят к количественно неверным и даже абсурдным результатам. Поэтому, хотя измерения SAR тоже очень непросты, проверка биологической безопасности сотовых телефонов основывается именно на них.

И тут мы переходим к следующему вопросу: каким образом практически оценивается SAR — коэффициент удельного поглощения энергии электромагнитного поля в теле человека? Оценка SAR производится с использованием моделей тела человека — математических и физических. Эти модели достаточно детально воспроизводят тело человека, с учетом составляющих его тканей (мышцы, кости, мозг, кровь, печень и т.п.) и характерных параметров последних (диэлектрическая проницаемость, проводимость); в некоторых исследованиях модель непосредственно воспроизводит тело подопытного добровольца. При использовании математической модели SAR оценивается расчетным путем, в результате чего получается картина пространственного распределения SAR, по которой находятся участки с максимумами, а также среднее значение SAR для тела в целом. В физической модели, создаваемой из материалов с соответствующими характеристиками и воспроизводящей тело человека или его часть в натуральную величину, производятся прямые измерения напряженности электрического поля в малой полости, которая создается в выбранном месте модели и в которую помещается датчик измерительного прибора. В таких экспериментах используются реальные абонентские аппараты, работающие в обычном режиме и размещаемые в нужном ракурсе непосредственно около уха модели. Опыт показывает, что результаты, получаемые на математических и физических моделях, хорошо согласуются между собой.

Таблица 3.1. Нормы безопасности на электромагнитное излучение по четырем основным стандартам

Страна или регион (стандарт)	Плотность потока мощности, мВт/см2	SAR, мВт/г
США 1 (ANSI/IEEE С95.1-1992)	f (МГц)/1500	1,6
Западная Европа 2 (ENVSO 166-2 — проект, 1995)	—	2
Япония 3	—	8
Россия 4 (ЭМИ РЧ. Сан. правила и нормы. 1996)	0,01	—
Примечания. 1.       Для диапазона частот 300…3000 МГц; неконтролируемые условия; ин­тервал усреднения 30 минут; предел для SAR относится к локальному простран­ственному максимуму при усреднении по 1 г ткани в форме куба; предел для плотности потока мощности зависит от частоты, и в диапазоне 800…900 МГц составляет 0,5…0,6 мВт/см2. 2.       Для диапазона частот 30…6000 МГц, нормы для населения; интервал усреднения 6 минут, усреднение по любым 10 граммам ткани в форме куба. 3.         Интервал усреднения 6 мин; усреднение по 1 г ткани. 4.         Интервал усреднения 20 час.

Мы переходим к следующему вопросу: каким образом практически оценивается SAR — коэффициент удельного поглощения энергии электромагнитного поля в теле человека? Оценка SAR производится с использованием моделей тела человека — математических и физических. Эти модели достаточно детально воспроизводят тело человека, с учетом составляющих его тканей (мышцы, кости, мозг, кровь, печень и т.п.) и характерных параметров последних (диэлектрическая проницаемость, проводимость); в некоторых исследованиях модель непосредственно воспроизводит тело подопытного добровольца. При использовании математической модели SAR оценивается расчетным путем, в результате чего получается картина пространственного распределения SAR, по которой находятся участки с максимумами, а также среднее значение SAR для тела в целом. В физической модели, создаваемой из материалов с соответствующими характеристиками и воспроизводящей тело человека или его часть в натуральную величину, производятся прямые измерения напряженности электрического поля в малой полости, которая создается в выбранном месте модели и в которую помещается датчик измерительного прибора. В таких экспериментах используются реальные абонентские аппараты, работающие в обычном режиме и размещаемые в нужном ракурсе непосредственно около уха модели. Опыт показывает, что результаты, получаемые на математических и физических моделях, хорошо согласуются между собой.

В качестве примера в табл. 3.2 и на рис. 3.4 мы приводим некоторые результаты измерений, выполненных на физических моделях. Следует отметить, что все эти результаты относятся к выходной мощности аппарата 600 мВт при непрерывном излучении (аналоговый стандарт AMPS). При работе в цифровом стандарте D-AMPS, как это следует из сказанного в разд. 2, средняя излучаемая мощность снижается втрое. Кроме того, абонент практически никогда не говорит полчаса подряд — максимум 5… 10 минут, обычно даже меньше. Наконец, поскольку мощность излучения абонентского аппарата регулируется в ходе сеанса связи, он редко работает с максимальной мощностью, как правило, его мощность меньше максимальной в 3…5 раз или более. Поэтому в среднем существует еще более чем десятикратный запас по сравнению с результатами, приведенными в табл. 3.2 и на рис. 3.4.

Таким образом, нормы безопасности, устанавливаемые существующими стандартами, в частности, стандартом США [86] и учитывающие практически все виды влияния электромагнитного излучения на человека (термическое, канцерогенное, нейрофизиологическое, влияние на слух, кровь и др.), существующими аппаратами сотовой связи выполняются. Поэтому мы не можем не присоединиться к общему выводу обзорного доклада на специализированной конференции по биологической безопасности сотовой связи — выводу предельно дипломатичному, но абсолютно недвусмысленному [135]: «С учетом неопределенностей, а также того факта, что пороги являются консервативными оценками для минимальных биологических воздействий, соответствующих рассматриваемым значениям SAR, имеющиеся данные не представляют прямых доводов в отношении надвигающейся угрозы здоровью людей со стороны спорадического или кратковременного маломощного радиочастотного или СВЧ облучения».

Таблица 3.2. Значения SAR, полученные из измерений на физических моделях головы человека (выходная мощность аппарата 600 мВт)

Частота, МГц	Максимум SAR, мВт/г	Область рас­положения максимума	Авторы (год)
815 . 855	1,0 ..2,1	Мозг	Cleveland, Atliey (1989)
900	3,6	Мозг	Kuster, Balzano (1992)
835	1,1…1,8	Ухо	Balzano et al. (1995)
835	0,4.. 0,8	Мозг	Anderson, Jouner (1995)

Исчерпав по существу изложенным основное содержание проблемы биологической безопасности сотовой связи, по крайней мере в том приближении, которое принято нами в рамках этой книги, остановимся еще на вопросе отношения общества к сотовому телефону в связи с возможным риском при использовании последнего. Этот вопрос в числе прочих также был предметом обсуждения на упоминавшейся конференции по биологической безопасности сотовой связи, и изложенный там опыт США представляется небезынтересным. Этот опыт, если говорить коротко, сводится к тому, что, судя по многим публикациям в средствах массовой информации и по результатам опросов общественного мнения, риск от регулярного пользования сотовым телефоном нередко преувеличивается. В связи с этим предлагаются такие конкретные шаги:
— продолжение многосторонних исследований по биологической безопасности сотовой связи как в естественных
условиях (in vivo — буквально в жизни, в теле), так и в лабораторных (in vitro — в пробирке, в колбе);
— широкая объективная информация для населения, в том числе в средствах массовой информации;
— разработка критериев сопоставления риска от сотовых телефонов с риском от других атрибутов современной жизни, более привычных и более доступных для большей части населения.
Последнее, о чем мы считаем нужным упомянуть в этом разделе и что не связано с опасностью (или безопасностью) электромагнитного излучения, но нередко рассматривается в публикациях под характерными заголовками типа: «Осторожно: сотовый телефон!», — это опасность ведения разговора по сотовому телефону за рулем. Эта опасность всем очевидна, предупреждения о ней включаются практически во все инструкции к абонентским аппаратам, тем не менее она остается настолько серьезной, что в некоторых случаях ее сравнивают с воздействием алкогольного опьянения. Можно спорить, достаточны ли основания для постановки вопроса о запрете использования сотовой связи за рулем, но бесспорно, что это как раз тот случай, когда строгое соблюдение элементарных правил безопасности (использование комплекта «свободные руки», остановка на обочине на время разговора) вполне себя оправдывает.