Биологические эффекты низкоинтенсивных радиочастотных полей и анализ риска для природных систем

Несмотря на то, что до сих существуют противоречивые мнения относительно ущерба от современных беспроводных технологий связи, большинство ученых сообщают о негативном биологическом действии низкоинтенсивных радиочастотных электромагнитных излучений на разных уровнях организации живой природы. Не вызывает сомнения необходимость не только санитарно-гигиенической оценки техногенного электромагнитного воздействия на человека, но экологической оценки для биоты.

Цель работы состоит в оценке потенциальной экологической опасности электромагнитного воздействия низкоинтенсивных излучений сантиметрового диапазона на природные системы. Исходными данными явились собственные результаты, а также опубликованные материалы отечественных и зарубежных исследователей в области радиобиологии неионизирующих излучений. Проанализированы биологические эффекты действия радиочастотных электромагнитных полей, выявленные у организмов разных систематических групп и уровней организации.

Научные исследования свидетельствуют о высокой чувствительности представителей биоты к низкоинтенсивным радиочастотным излучениям. Проанализированные в обзоре результаты указывают на необходимость учитывать особенность действия низкоинтенсивных электромагнитных полей, используемых в современных технологиях связи, т. к. они могут привести к нарушению гомеостаза природных экосистем.

1. озьмин Г.В., Eгорова Е.И. Устойчивость биоценозов в условиях изменяющихся электромагнитных свойств биосферы. Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2006; 3: 61–72.

2. Жаворонков Л.П., Петин В.Г. Влияние электромагнитных излучений сотовых телефонов на здоровье. Радиация и риск. 2016; 25(2): 43–56.

3. Sagar S., Dongus S., Schoeni A. et al. Radiofrequency Electromagnetic Field Exposure in Everyday Microenvironments in Europe: A Systematic Literature Review. J Expo Sci Environ Epidemiol. 2018; 28(2): 147–60. https://doi.org/10.1038/jes.2017.13

4. Belpomme D., Hardell L., Belyaev I. et al. Thermal and Non-Thermal Health Effects of Low Intensity Non-Ionizing Radiation: An International Perspective. Environ Pollut. 2018; 242(Pt A): 643–58. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2018.07.019

5. Григорьев Ю.Г. Мобильная связь и электромагнитная опасность для здоровья населения. Современная оценка риска — от электромагнитного смога до электромагнитного хаоса (обзор литературы). Вестник новых медицинских технологий. 2019; 26(2): 88-95.

6. Иголкина Ю.В., Егорова Е.И., Козьмин Г.В. и др. Влияние на Escherichia coli электромагнитного излучения нетепловой мощности в частотном диапазоне от 8820 до 10400 МГц. Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2004; 1-2: 88–92.

7. Егорова Е.И. Влияние низкоинтенсивного СВЧ-излучения на изменение численности и биомассы планктонных водорослей. Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2005; 11-12: 20–6.

8. Chen G., Lu D., Chiang H., Leszczynski D., Xu Z. Using Model Organism Saccharomyces cerevisiae to Evaluate the Effects of ELF-MF and RF-EMF Exposure on Global Gene Expression. Bioelectromagnetics. 2012; 33(7): 550-60. https://doi.org/10.1002/bem.21724

9. Xu S., Chen G., Chen Ch. et al. Cell Type-Dependent Induction of DNA Damage by 1800 MHz Radiofrequency Electromagnetic Fields Does Not Result in Significant Cellular Dysfunctions. PLoS One. 2013; 8(1): e54906. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0054906

10. Panagopoulos D.J. Chromosome Damage in Human Cells Induced by UMTS Mobile Telephony Radiation. Gen Physiol Biophys. 2019; 38(5): 445–54. https://doi.org/10.4149/gpb_2019032

11. Sarapultseva E.I., Igolkina J.V. Experimental Study of Relationship between Biological Hazards of Low-Dose Radiofrequency Exposure and Energy Flow Density in Spirostomum ambiguum Infusoria Exposed at a Mobile Connection Frequency (1 GHz). Bull Exp Biol Med. 2011; 151(4):477–80. https://doi.org/10.1007/s10517-011-1361-5

12. Сарапульцева Е.И. Спонтанная двигательная активность инфузорий Sp.ambiguum после γ-облучения в широком диапазоне доз как информативный методов биотестирования. Радиац. биология. Радиоэкология. 2008. 48(3): 346–8.

13. Sarapultseva E.I., Igolkina J.V., Tikhonov V.N. et al. The in Vivo Effects of Low-Intensity Radiofrequency Fields on the Motor Activity of Protozoa. Int J Radiat Biol. 2014; 90(3): 262–7. https://doi.org/10.3109/09553002.2014.868612

14. СанПин 2.2.4.1191-03. Электромагнитные поля в производственных условиях. М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России; 2003.

15. Uskalova D.V., Igolkina Y.V., Sarapultseva E.I. Intravital Computer Morphometry on Protozoa: A Method for Monitoring of the Morphofunctional Disorders in Cells Exposed in the Cell Phone Communication Electromagnetic Field. Bull Exp Biol Med. 2016; 161(4): 554-7. https://doi.org/10.1007/s10517-016-3459-2

16. Sarapultseva EI, Matchuk O., Uskalova D. et al. The effects of electromagnetic field and γ-radiation on cell proliferation and regeneration in planarian Schmidtea mediterranea. 2019. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 487 (1): 012018.

17. Ускалова Д.В., Сарапульцева Е.И. Снижение регенерации планарий в низкоинтенсивном радиочастотном поле за счет нарушения пролиферативной активности и метаболизма клеток. Биомедицинская радиоэлектроника. 2020. 23(1): 60-6.

18. Tkalec M., Stambuk A., Srut M. et al. Oxidative and Genotoxic Effects of 900 MHz Electromagnetic Fields in the Earthworm Eisenia Fetida. Ecotoxicol Environ Saf. 2013; 90: 7-12. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2012.12.005

19. Устенко К.В., Ускалова Д.В., Сарапульцева Е.И. Отдаленные биологические эффекты низкоинтенсивного радиочастотного облучения Daphnia magna в разные периоды онтогенеза. Биомедицинская радиоэлектроника. 2017.4: 34-41.

20. Устенко К.В., Ускалова Д.В., Сарапульцева Е.И. Изменение морфо-физиологических параметров D. magna при хроническом действии ЭМП базовых станций сотовой связи в условиях голодания. Актуальные проблемы экологии и природопользования. Матер. научно-практической конференции студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов, посвященной 75-летию победы в Великой отечественной войне. С-Пб: СПГАВМ; 2020.

21. Belyaev I. Dependence of non-thermal biological effects of microwaves on physical and biological variables: implications for reproducibility and safety standards. In: Guiliani L., Soffritti M. Ed. Non thermal effects and mechanisms of interaction between EMF and living matter. Bologna: National Institute for the Study and Control of Cancer and Environmental Diseases. 2010: 187–218.

22. Tkalec M., Malaric K., Pavlica M. et al. Effects of radiofrequency electromagnetic fields on seed germination and root meristematic cells of Allium cepa L. Mutat Res. 2009. 31; 672(2): 76–81. https://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2008.09.022

23. Pesnya D.S., Romanovsky A.V. Comparison of cytotoxic and genotoxic effects of plutonium-239 alpha particles and mobile phone GSM 900 radiation in the Allium cepa test. Mutat Res. 2013. 750(1–2): 27–33. https://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2012.08.010

24. Verschaeve L., Juutilainen J., Lagroye I. et al. In vitro and in vivo genotoxicity of radiofrequency fields. Mutat Res. 2010. 705(3): 252–68. https://doi.org/10.1016/j.mrrev.2010.10.001

25. Lerchl A., Krüger H., Niehaus M. et al. Effects of mobile phone electromagnetic fields at non thermal SAR values on melatonin and body weight of Djungarian hamsters (Phodopus sungorus). J Pineal Res. 2008; 44(3): 267–72. https://doi.org/10.1111/j.1600-079x.2007.00522.x

26. Meral I., Mert H., Mert N. et al. Effects of 900-MHz electromagnetic field emitted from cellular phone on brain oxidative stress and some vitamin levels of guinea pigs. Brain Res. 2007; 1169: 120–4. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2007.07.015

27. Barteri M., Diociaiuti M., Pala A.et al. Structural and kinetic effects of mobile phone microwaves on acetylcholinesterase activity. Biophys. Chem. 2004; 111(1): 35-42. https://doi.org/10.1016/j.bpc.2004.04.002

28. Velizarov S., Raskmark P., Kwee S. The Effects of Radiofrequency Fields on Cell Proliferation Are Non-Thermal. Bioelectrochem Bioenerg. 1999; 48(1): 177–80. https://doi.org/10.1016/s0302-4598(98)00238-4

29. Tkalec M., Malaric K., Pavlica M. et al. Effects of radiofrequency electromagnetic fields on seed germination and root meristematic cells of Allium cepa L. Mutat. Res. 2009; 672: 76-81.

30. Maskey D., Kim M., Aryal B. et al. Effect of 835MHz radiofrequency radiation exposure on calcium binding proteins in the hippocampus of the mouse brain. Brain Res. 2010. 1313: 232-41. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2009.11.079

31. Hung C.S., Anderson C., Horne J.A. et al. Mobile phone ‘talk-mode’ signal delays EEG-determined sleep onset. Neurosci. Lett. 2007. 421(1): 82–6. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2007.05.027

32. Divan H.A., Kheifets L., Obel C. et al. Prenatal and postnatal exposure to cell phone use and behavioral problems in children. Epidemiology. 2008. 19(4): 523–9. https://doi.org/10.1097/EDE.0b013e318175dd47

33. Desai N.R., Kesari K.K., Agarwal A. Pathophysiology of cell phone radiation: Oxidative stress and carcinogenesis with focus on male reproductive system. Reprod. Biol. Endocrinol. 2009; 7: 114. https://doi.org/10.1186/1477-7827-7-114

34. Kesari K.K., Kumar S., Nirala J. et al. Biophysical Evaluation of Radiofrequency Electromagnetic Field Effects on Male Reproductive Pattern. Cell Biochem Biophys. 2013; 65(2):85-96. https://doi.org/10.1007/s12013-012-9414-6

35. Ragy M.M. Effect of exposure and withdrawal of 900-MHz-electromagnetic waves on brain, kidney and liver oxidative stress and some biochemical parameters in male rats. Electromagn Biol Med. 2015; 34(4):279-84. https://doi.org/10.3109/15368378.2014.906446

36. Sokolovic D., Djindjic B., Nikolic J. et al. Melatonin reduced oxidative stress induce by chronic exposure of microwave radition from mobile phone in rat brain. J Radiat Res. 2008; 49(6): 579–86. https://doi.org/10.1269/jrr.07077

37. Ozguner F., Oktem F., Armagan A. et al. Comparative analysis of the protective effects of melatonin and caffeic acid phenethyl ester (CAPE) on mobile phone-induced renal impairment in rat. Mol. Cell. Biochem. 2005. 276(1–2): 31–7. https://doi.org/10.1007/s11010-005-2734-8

38. Irmak M.K., Fadillioglu E., Gulec M. et al. Effects of electromagnetic radiation from a cellular telephone on the oxidant and antioxidant levels in rabbits. Cell Biochem. Funct. 2002. 20(4): 283–9. https://doi.org/10.1002/cbf.976

39. Margaritis L.H., Manta A.K., Kokkaliaris K.D. et al. Drosophila as a bio-marker responding to EMF sources. Electromagn Biol Med. 2014; 33(3): 165–89. https://doi.org/10.3109/15368378.2013.800102