Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

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

ВАК РФ 03.01.02, Биофизика

Автореферат диссертации по теме "Анализ особенностей действия промышленных электромагнитных полей на организм человека в условиях Севера"

ГАЗЯ Геннадий Владимирович

АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ДЕЙСТВИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА

03.01.02- биофизика (биологические науки)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

6 ДЕК 2012

Сургут-2012

005056506

005056506

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте биофизики и медицинской кибернетики при Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сургутский государственный университет Ханты-Мансийского автономного округа - Югры»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор физико-математических наук, доктор биологических наук, профессор Еськов Валерий Матвеевич

Ковалев Игорь Викторович,

доктор медицинских наук, профессор ГБОУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет» Минздравсоцразви-тия России, профессор кафедра биофизики и функциональной диагностики

Климов Олег Викторович,

кандидат биологических наук, доцент, ГБОУ ВПО «Сургутский государственный университет Ханты-Мансийского автономного округа - Югры», доцент кафедра физической культуры

ФГБУН «Институт экологии Волжского бассейна РАН», г. Тольятти

Защита состоится «11» декабря 2012 г. в 11:00 часов на заседании диссертационного совета Д 800.005.02 при ГБОУ ВПО «Сургутский государст-

а^ГйТпТ61 Ханты-Мансийского автономного округа - Югры» по адресу. 628412, Тюменская область, г. Сургут, пр-т Ленина, 1.

п™С.ДИССерТЗЦИеЙ М0ЖН0 ознак°миться в научной библиотеке ГБОУ ВПО «Сургутский государственный университет Ханты-Мансийского автономного округа - Югры» по адресу: 628412, г. Сургут, пр-т Ленина, 1.

Автореферат разослан «10» ноября 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Майстренко Елена Викторовна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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 маленькое 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 (В.М. Еськов, 2011).

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.М. Еськов, Ю.Г. Бурыкин, 2009).

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 частотой порядка 150 МГц. При этом были выявлены заметные воздействия на симпатический отдел вегетативной нервной системы (ВНС), а через него - на изменение функции периферийных сосудов, выражающиеся в перестройке состояния периферического кровообращения, изменении скорости некоторых физиологических реакции.

В ходе изучения действия ЭМП на организм человека было установлено, что во-первых, нервная система человека (особенно высшая нервная деятельное^) чувствительна к ЭМП, и, во-вторых, что ЭМП обладает т.н. информационным действием при воздействии на человека в интенсивности ниже пороговой величины теплового эффекта (H.A. Агаджанян, 2009).

Особый научно-практический интерес представляет выявление механизмов действия ЭМП на нервную систему и тесно взаимосвязанную с ней сердечнососудистую систему (ССС), представляющих собой биоэлектрические системы,, способные реагировать на внешнее воздействие электрических сигналов.

Учитывая все сказанное актуальность подобных исследовании не вызывает сомнений не только у специалиста в области теоретической и эксперименталь-

НОИ 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 нарастают в геометрической прогрессии.

Цель исследования: выявить с использованием метода многомерных фазовых пространств особенности механизмов действия ЭМП, как производственных факторов, на организм человека в условиях Севера.

Задачи исследования:

1. Выявить тендерные и возрастные различия в динамике поведения вектора состояния кардиоресператорной системы (КРС) человека при нейровегетатив-нои регуляции сердечного ритма в условиях действия производственных факторов 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 квазиатгракторов (КА) ВСО работников телерадиовещательной станции, подвергающихся действию ЭМИ в сравнении с работниками органов образования, которые не подвержены подобным физическим воздействиям.

Научная новизна работы:

1. Выявлена чувствительность БДС к воздействию ЭМП искусственной этио-логии с позиций системного анализа в рамках теории хаоса и синергетики. ^штЛСРШе 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 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, 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

' находящихся в условиях воздействия ЭМИ искусственной этиологии, рекомендованы к использованию при итоговой оценке функционального состояния организма (ФСО) работника, проходящего медицинский осмотр, а также при вы-

4

даче рекомендаций по „ред -пр=»дек»к, профессональиого «ол,™и,_ М"Тк1„ле,с„„е „сел«™ У=»о»»П

==25яЗщ=|г=з==

гиенических регламентов производственного воздействия ЭМП.

Основные положения, выносимые на защиту: паботНиков неф-

Гп п™„ште соавнительного анализа параметров ВНС работников неФ

ботников ЗСК и сотрудников Г1Ч>н пмпяженные изменения в динамике на организм которых оказывает действие ЭМ11 НЧД.

Внедрение результатов работы. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе ГБОУ ВПО «Сургутского государственный университет ХМАО - Югры» на кафедрах Биофизики и нейрокибернегики Биологического факультета и Безопасности жизнедеятельности в техносфере Химико-техно-логического факультета.

Данные о функциональном состоянии КРС сотрудников AHO ГТРК «Лян-торИнформ», полученные в рамках диссертационного исследования, позволили разработать комплекс эффективных мероприятий, направленных на повышние уровня работоспособности персонала ТРК.

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 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 Международная научно-практическая конференция «Медицинская экология» (Пенза, 2010), VÍII Международная конференция «Синергетика природных, технических и социально-технологических систем» (Тольятти, 2010), Всероссийская научная конференция «Современные проблемы биологических исследований в Западной Сибири и на сопредельных территориях (Сургут, 2011), V Международная научная конференция «Системный анализ в медицине» (Благовещенск,

2011), XII Конференция молодых ученых Ханты-Мансий-ского автономного округа-Югры «Наука и инновации XXI века» (Сургут, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе: 3 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 108 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 17 таблиц. Список используемой литературы включает в себя 132 источника: 112 российских и 20 зарубежных.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Производилось обследование параметров ССС работников ЗСК. Данные регистрировались в весеннее время года на базе городской поликлиники №1 г. Сургута в рамках периодического медицинского осмотра.

Всего было обследовано 240 человек, из которых 120 работников в возрастном диапазоне от 19 до 54 лет, согласно п.п. 3.2.2.1-3.2.2.4 Приложения 1 к при-

— "оГ—Т^'ере»»,« »озр,СТ —„х »с-тавлял 34,93±1,75 лет. „пртмНие параметров ССС идентичной по

О»"0.р=»енно=ди„ось И4ЯИ- сося-

группе составлял 34,56± 1,72 лет. тстояние КРС сотрудников теле-

20

радиопередающих одНГРеме„„о работали пять переда-пшков в

обследуемых составлял 32,1 ±2,2 лет. идни н

метровом и дециметровом диапазонах длимвапн. общеобразовательных

^В контрольную группу^^—^опо,^ на удалении школ г. Лянтора №4 и №6 (ЛСОШ),терр P количестве 20 человек (10

примерно 1000-1500 метров °Т,переД"™ы х С0СТавлял 31,6±2,6 лет. Мужчин и 10 женшин). ВСО работников

Кроме того, исследовалась су™ » " ЭМИ. Регистрирова-

телерадиовещательной ' Х^Гков ТРК вначале и по окончанию

лись основные параметры KPL у zu

рабочей смены. 240 работНиков ЗСК 1-го и 2-го

В первый блок деятельности подвер-

периода зрелого возраста по роду своей iW подгруппа , „мужчины до

женных

воздействию ЭМП, поденные « о .• — а 3 _женщинь,

35 лег (п=30), подгруппа 2лет (п-30), а также работники до 35 лет (п=30) и подФУппа 4 ^женишны поДгруппа 5 - мужчины

мых: SIM, PAR, HR, SDNN, IBK gQ обследуемых, поде-

Второй блок исследования (рис. 2) шшочал подвержеНные воздействию

ленных на 4 группы: группа 1 - ^ зсГ е .юдаерже жые воздействию ЭМП ЭМП ПЧ (п=20), группа 2 - подверженные воздействию ЭМП

ПЧ (п=20), группа 3 - группа подверженные воздействию ЭМП

РЧД (п=20), группа 4 - работники ЛСОШ неподв Р ых: S1M, PAR,

РЧД п=20). Исследовались следующие показатели ВСК

HR, SDNN, IBN.

7

Рис. 1. Дизайн первого блока исследований

Рис. 2. Дизайн первого блока исследований

Систематизация материала и представление результатов расчетов выполнялись с применением программного пакета электронных таблиц Microsoft Excel статистические расчеты проводились с помощью программного продукта Statistica version 6.1 (рис. 3). Для оценки значимости различия показателей ВНС обследуемых применялся критерий Стьюдента, за достоверно значимые принимали различия при значениях р<0,05.

Анализ результатов параметров вазиатгракторов (КА) поведения ВСО работников ЗСК, сотрудников ТРК и педагогического состава ЛСОШ производил-

Рис 3. Схема методов обработки дачных вар,,«™ одного= ЗЗЙЖГ^Ж^Ж ЗАО Л й- ПрибоРЬ,,

г ^ иГк-гает ски» |',Л1.Ес1.ков.2002-2010!1!|.и6орс,|абже,1г,рпгР.м-

ШШШЁ

дов индекс „апр„»«М по

оксигемоглобшюм^1^и испь^емь^х (БрО^ вариабельно-

—<тои1 ^

» п,1рно„ фазовом „ростр« — специально

для обеспечения идентификации параметров КА движения вектора состояния БДС в ш-мерном фазовом пространстве состояний (ФПС), и предназначена для исследования систем с хаотической организацией. С помощью данной программы была смоделирована динамика ВСО работников ЗСК по параметрам ВСР с учетом возраста, пола и присутствия вредного производственного фактора. Значения показателя асимметрии (General asymmetry value (гХ)) и общего объема многомерного параллелепипеда (General V value (vX)) получены в результате обработки статистических данных в программе «Identity». Графики, отражающие положение КА ВСО человека, получены в 3-хмерном ФПС по трем параметрам (SIM, PAR, HR)

Производился расчет координат граней, их длины и объема 5-тимерного параллелепипеда, ограничивающего КА поведения В СО обследуемых хаотиче-скии и стохастический центры, а также коэффициент асимметрии стохастического и хаотического центров. Этот метод позволил осуществить ранжирование параметров различных кластеров, представляющих ФСО. К этим кластерам могут относиться одни и те же ФСО, но находящиеся в разных экологических условиях (например, динамика ВСО работников ЗСК при воздействии на их организм ЭМП и без такового).

Кроме того, производился расчет матриц межаттракторных расстояний между стохастическими и хаотическими центрами КА ВСО работников ЗСК.

Диагностика проводилась по следующим параметрам ВСО х=(х, х2 х /■ активность симпатического отдела ВНС (SIM - xi), активность парасимпатического отдела ВНС (PAR - х2), частота сердечных сокращений (HR-хД стандарт отклонения вегетативной регуляции кровообращения (SDNN - х4) индекс напряжения по P.M. Баевскому (IBN - х5). Указанные параметры вегетативной регуляции сердечной деятельности в рамках многопараметрического анализа позволяют интегративно и с большей точностью идентифицировать адаптационные возможности ВНС всех обследуемых в пятимерном ФПС.

Построение матрицы межаттракторных расстояний производилось с помощью оригинальной компьютерной программы по указанным параметрам ВСО. Каждая группа обследуемых, находящаяся в определенном состоянии образует некоторое «облако» (квазиатгракгор) в ФПС, которое имеет геометриче-скии и стохастический центры. Между этими центрами определяются расстояния zkf, где к и/- номера групп обследуемых, которые формируют матрицу Z межаттракторных расстояний. Каждый КА имеет свои параметры: объем ¿-го КА

m

К' = Ш 5 координаты геометрического центра ¿-го КА хк = (xf хк хк V

s j с у к ' 2( -тс/ >

ГТТ(, _ (Х/стах+ЛГ;стш) t X*-

I де xlc----, координаты стохастического центра X = У —- где

к т ' хи -значение величины диагностического признака дляу-го обследуемого

по /-ой координате из кластера к обследуемых групп) и свое положение в

ФПС. Все р объемов (к=1, 2,..., р) всех КА образуют вектор объемов КА

V = У , где р - число кластеров (групп обследуемых), для ко-

й * Я Й й ' <1

торых (объемов КА) рассчитывается матрица расстояний 2 = /=1 рмеж"

ду центрами хаотических КА (между к-м и/-м КА в ФПС) по формуле 2 _ ^^(х* -х') ■ Матрица 2расстояний между стохастическими центрами (статистическими математическими ожиданиями) рассчитывались по

I т 2

формуле ■

Полученные расстояния между центрами к-го и /-го КА или стохастическими центрами (статистическими математическими ожиданиями) количественно представляют степень близости (или, наоборот, удаленности) этих сравниваемых КА в фазовом пространстве состояний, что является интегративнои мерой оценки состояния ВНС групп обследуемых.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Методом классической статистики проведен сравнительный анализ параметров регуляции сердечной деятельности работников ЗСК, находящихся в условиях промышленных электромагнитных воздействий и без таковых. В большинстве сл-учаев были получены достоверные различия (а<0,05) для таких параметров ВСО организма обследуемых (ВСО), как SIM, PAR, HR, SDNN, IBN (таол. 1).

Таблица 1

Статистические параметры ВНС работников ЗСК в пятимерном фазовом пространстве состояний (M±SD)

№ группы Пол Исследуемая подгруппа Параметры ВНС

SIM* PAR* HR* SDNN* IBN*

lip. М 1 подгр. 3,07±0,82 13,73±2,25 79,57±4,70 59,17±11,44 40,0718,91

2 подгр. 5,23±1,18 10,97±2,09 77,57±3,93 50,97±П,98 52,70±12,71

Ж 3 подгр. 4,67±1,27 11,33±1,75 87,37±4,25 46,37±7,63 65,27±18,23

4 подгр. 7,20±0,92 7,80±0,72 84,27±2,33 32,73±1,97 102,53±15,12

II гр. М 5 подгр. 3,87±0,85 12,73±1,79 80,27±3,42 52,10±6,78 44,47± 10,24

6 подгр. 4,53±0,98 П,77±1,97 72,47±3,36 48,57±8,07 45,53±10,74

Ж 7 подгр. 4,№1,07 И,30±1,54 83,07±4,35 47,20±5,28 55,73±14,34

8 подгр. 5,20±1,48 10,63±1,62 79,57±4,04 42,63±5,09 62,20± 19,27

Примечания: I гр. - группа наблюдения; II гр. - контрольная группа; Мужчины (М): 1 подгр. - мужчины до 35 лет (с ЭМП); 2 подгр. - мужчины после 35 лет (с ЭМП); 5 подгр. - мужчины до 35 лет (без ЭМП); 6 подгр. - мужчины после 35 лет (без ЭМП)' Женщины (Ж): 3 подгр. - женщины до 35 лет (с ЭМП); 4 подгр. - женщины после 35 лет (с ЭМП); 7 подгр. - женщины до 35 лет (без ЭМП), 8 подгр. - женщины после 35 лет (без ЭМП), *значение статистической значимости р<0,05.

При сравнении параметров ВНС между 4-й и 8-й подгруппами работников ЗСК, идентичными по половому и возрастному признакам, но отличающимися по наличию (или отсутствию) действия вредного производственного фактора на рабочем месте в виде ЭМИ, установлены статистически достоверные различия (р>0,95) сразу по трем показателям ВНС: PAR, SDNN и IBN.

Показатель PAR у женщин, подверженных воздействию ЭМИ меньше, чем у женщин, не имеющих контакт по роду своей трудовой деятельности с НИ (7,80±0,72 < 10,63±1,62, при а<0,05), это закономерно отражается на показателе SDNN (32,73±1,97 < 42,63±5,09, при с«0,05). Полученные данные также подтверждает различие в сопоставляемых подгруппах параметра IBN, величина которого у женщин подверженных воздействию ЭМП почти в 2 раза больше, чем у женщин, рабочее место которых, не характеризуется наличием данного производственного фактора (102,53±15,12 < 62,20±19,27, при <х<0,05) (табл. 1).

При аналогичном сопоставлении параметров НВС (нейровегетативной системы) других групп обследуемых статистически достоверных различий выявлено не было.

Полученные результаты позволяют выдвинуть предположение о том, что ЭМП искусственной этиологии оказывают наибольшее негативное воздействие на состояние НВС женщин (особенно женщин старше 35 лет), сопровождающееся снижением активности парасимпатического отдела ВНС и суммарного эффекта вегетативной регуляции кровообращения, а также повышенной стресс-реакцией организма.

При сравнении параметров ВНС работников ЗСК схожих по половой принадлежности и наличию (или отсутствию) действия ЭМП, но отличающихся по возрасту, выявлен ряд особенностей возрастных изменений показателей ВСР.

Установлены статистически достоверные различия в мужской группе, подверженной воздействию ЭМП по одному параметру ВНС. В подгруппе 1 показатель PAR больше, чем у мужчин подгруппы 2 (13,73±2,25 > 10,97±2,09, при сс<0,05). На фоне хронического воздействия ЭМП отчетливо видно общее' снижение активности парасимпатического отдела ВНС в обоих обследуемых подгруппах. Здесь большая величина индекса активности парасимпатического отдела ВНС у подгруппы 1 свидетельствует о том, что наиболее лучшими адаптационными способностями ФСО к воздействию вредных производственных факторов обладают мужчины моложе 35 лет (табл. I).

При сравнении параметров ВНС мужчин до 35 лет и после 35 лет, не подверженных влиянию ЭМП на производстве, выявлено статистически достоверное различие по показателю HR, величина которого у мужчин подгруппы 5 оказалась больше, чем у подгруппы 6 (80,27±3,42 > 72,47±3,36, при а<0,05).

12

В отличие от мужчин, в условиях воздействия ЭМИ, между 3-й и 4-й подгруппами женщин выявлены статистически достоверные различия сразу по 4 параметрам ВНС: SIM, PAR, SDNN и IBN (табл.1). Так, показатель SIM у женщин подгруппы 3 в 1,5 раза ниже, чем у женщин подгруппы 4 (4,67±1,27 < 7,20±0,92, при а<0,05), обратная ситуация наблюдается с показателем PAR (11,33±1,75 > 7,80±0,72, при а<0,05), это закономерно отражается на показателе SDNN (46,37±7,63 > 32,73±1,97, при а<0,05). Также, следует отметить статистически достоверные различия между возрастными подгруппами женщин в параметре IBN, величина которого в подгруппе 3 в 1,5 раза меньше, чем в подгруппе 4 (5,27± 18,23 < 102,53±15,12, при а<0,05).

При сравнении параметров ВНС между подгруппами женщин до 35 лет и после 35 лет, которые в процессе своей трудовой деятельности не подвержены влиянию ЭМГТ, статистически достоверных различий выявлено не было.

Удалось установить, что в условиях постоянно действующего ЭМИ, в качестве вредного производственного фактора, наиболее ярко выраженные возрастные изменения основных показателей НВС наблюдаются у женщин. Если действие НИ на ВНС мужчин с возрастом выражается в снижении активности парасимпатического отдела, то следствием действия ЭМП искусственной этиологии на женщин с течением возраста - является повышение активности симпатического и снижение активности парасимпатического отделов ВНС, что закономерно отражается на суммарном эффекте вегетативной регуляции кровообращения. Но наиболее заметным возрастным изменением состояния ВНС женщин, на фоне воздействия ЭМП, является резкое повышение индекса напряжения по P.M. Баевскому, свидетельствующее об ухудшении ФСО в целом.

При сравнении параметров ВНС работников ЗСК схожих по возрасту и наличию (или отсутствию) действия ЭМП, но отличных по половой принадлежности, определена степень различия основных показателе НВС тендерных групп.

При сравнении основных параметров ВНС мужчин до 35 лет (подгруппа 1) и женской возрастной группы в возрасте до 35 лет (подгруппа 3), находящихся в условиях действия ЭМП, выявлено три статистически достоверных различия по показателям: SIM, HR и IBN. В подгруппе 1 показатель SIM оказался меньше, чем у женщин подгруппы 3 (3,07±0,82 < 4,67±1,27, при а<0,05), средний показатель HR представителей мужской группы младше 35 лет является также меньше, чем у женской (79,57±4,70 < 87,37±4,25, при а<0,05), что закономерно отражается на показателе IBN (40,07±8,91 < 65,27±18,23, при а<0,05) (табл. 1).

Несмотря на более низкую активность парасимпатического отдела ВНС у мужчин подгруппы 1, более высокие показатели частоты сердечных сокращений и индекса напряжения по P.M. Баевскому у женщин подгруппы 3 свидетельствуют о менее стабильном ФСО на фоне воздействия ЭМИ именно у представителей женской группы.

При сравнении основных параметров ВНС мужчин подгруппы 2 и женщин подгруппы 4, подверженных хроническому воздействию ЭМП, выявлено уже че-

тыре статистически достоверных различия по показателям: PAR, HR, SDNN и FBN. У мужчин старше 35 лет показатель PAR больше чем у женщин (10,97±2,09 > 7,80±0,72, при а<0,05), что закономерно отражается на показателе SDNN (50,97±11,98 > 32,73±1,97, при а<0,05). Меньшая величина показателя HR у мужчин подгруппы 2 по сравнению с женщинами подгруппы 4 (77,57±3,93 < 84,27±2,33, при а<0,05) является следствием меньшей величины показателя IBN мужской группы по сравнению с женской (52,70± 12,71 < 102,53± 15,21, при а<0,05).

При аналогичном сравнении параметров ВНС других групп обследуемых, в частности групп состоящих из работников ЗСК не испытывающих на себе воздействия ЭМП, статистически достоверных различий выявлено не было.

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 ВНС женщин, выражающееся в снижении активности парасимпатического отдела и усилению стресс-реакции организма, которое приводит дестабилизации ФСО в целом.

Подводя итоги статистической обработки (при а<0,05) основных параметров ВНС работников ЗСК (табл. 1) можно с уверенностью сказать, что 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 возрастном диапазоне после 35 лет. Наиболее значимые возрастные изменения негативного характера НВС в условиях хронического действия ЭМИ производственной этиологии наблюдается также у женщин.

Отметим, что более худшие основные показатели ВНС такие как PAR, HR, SDNN и IBN 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 статистический анализ позволил изучить поведение основных составляющих НВС работников ЗСК, формирующих общее состояние ФСО, в условиях воздействия на их организм ЭМП в качестве производственного фактора. С помощью алгоритма параллельной идентификации параметров квазиаттракторов ВСО работников нафтегазового комплекса удалось подтвердить результаты статистической обработки основных параметров ВНС сотруднков ЗСК (табл. 2.).

Получены данные, которые могут выделить параметры порядка, используемые для идентификации критериев, обладающих существенной значимостью при сравнительном биоинформационном анализе показателей ВСР работников ЗСК. Используя компьютерные программы, было установлено, что наиболее существенными диагностическими показателями состояния НВС в сравнении со

всеми подгруппами обследуемых, состоящих из работников ЗСК, обладают женщины после 35 лет.

При общем и поочередном исключениях диагностических признаков состояния ВНС, в сравнении с другими подгруппами обследуемых, наибольшее расстояние между центрами КА наблюдалось именно у женщин в возрастном диапазоне после 35 лет по следующим параметрам НВС: SIM, PAR, HR, SDNN.

Таблица 2

Идентификация параметров порядка вектора состояния организма работников ЗСК

№ п/п Сравниваемые подгруппы ТА Z1 12 Z3 ТА

1. Ры 68,4 68,3 68,1 68,2 63,1

2. Р24 53,6 53,6 53,5 53,2 50,4

3. Р34 40,0 40,0 39,9 39,9 37,6

4. Р« 61,6 61,5 61,4 61,5 58,5

5. Рб4 60,5 60,5 60,4 59,4 58,4

6. Р7-4 49,2 49,1 49,1 49,2 47,0

7. Р8-4 41,9 41,9 41,8 41,7 40,7

Примечания: Рм - сравнение между подгруппой 1 и подгруппой 4; Pw - сравнение между подгруппой 2 и подгруппой 4; - сравнение между подгруппой 3 и подгруппой 4; Р54 - сравнение между подгруппой 5 и подгруппой 4; Рм - сравнение между подгруппой б и подгруппой 4; Р74 - сравнение между подгруппой 7 и подгруппой 4; Рм - сравнение между подгруппой 8 и подгруппой 4; подгруппа 1 - мужчины до 35 лет (с ЭМП); подгруппа 2 - мужчины после 35 лет (с ЭМП); подгруппа 3 - женщины до 35 лет (с ЭМП); подгруппа 4 - женщины после 35 лет (с ЭМП); подгруппа 5 - мужчины до 35 лет (без ЭМП); подгруппа 6 - мужчины после 35 лет (без ЭМП); 7 подгр. - женщины до 35 лет (без ЭМП); 8 подгр. - женщины после 35 лет (без ЭМП); Z0 - расстояние между центрами двух квазиатгракторов без исключения признака; Z1 - при исключении SIM; Z2 - при исключении PAR; Z3 - при исключении HR; Z4 - при исключении SDNN.

В рамках системного синтеза нами также производился расчет матриц меж-атгракторных расстояний параметров физиологических функций работников ЗСК.

Расчет матриц в рамках гипотезы о хаотической динамике поведения ВСО обследуемых позволил нам выявить ряд важных заключений:

1. Самое большое межаттракторное расстояние между стохастическими (статистическими) центрами КА поведения ВСО женщин после 35 лет, подверженных действию ЭМП, относительно других групп обследуемых, поделенных по тендерному, возрастному и факторному (действию ЭМП) признакам подтверждает результаты статистической обработки, согласно которым наиболее уязвимыми к воздействию ЭМП в условиях производства являются женщины в возрастном диапазоне от 35 лет (табл. 3). Также подтвердилось предположение, вы-

двинутое по результатам статистической обработки о том, что наиболее значимые возрастные изменения негативного характера НВС в условиях хронического действия ЭМИ производственной этиологии наблюдается именно у женщин.

2. Приведенные выше вывод подтверждает самое большое расстояние между хаотическими (геометрическими) центрами КА поведения ВСО женщин после 35 лет, подверженных действию ЭМТ1 и женщин старше 35 лет, не испытывающих на своем организме влияния ЭМП (70 усл. ед.), в сравнении с расстояниями между центрами КА других аналогично сравниваемых групп (табл. 4).

3. Наиболее ярко выраженные возрастные изменения в условиях воздействия ЭМП наблюдаются в группе женщин, имеющих самое большое расстояние между хаотическими (геометрическими) центрами КА ВСО групп женщин до 35 лет и после 35 лет, равное 79,4 усл. ед.

В целом разрабатываемый метод позволяет получить интегративные количественные результаты и выявить существенные различия в ФСО работников предприятия нефтегазового комплекса, работающих в условиях негативного воздействия производственных факторов и без таковых. Это в свою очередь может выработать научно обоснованные гигиенические стандарты для оценки условий труда людей, работающих в условиях Крайнего Севера и приравненных к нему территорий.

Таблица 3

Матрица расстояний между стохастическими (статистическими) центрами восьми изучаемых квазиаттракторов, в которых движется вектор состояния квазиаттракторов (т~5) работников ЗСК

1гр. Игр.

М Ж М Ж

1 2 3 4 5 6 7 8

М 1 0 15,6 29,5 68,4 8,5 14,1 20,2 27,9

1гр. 2 15,6 0 16,6 53,6 9,0 9,2 7,4 12,8

3 29,5 16,6 0 40,0 22,8 24,8 10,5 9,2

Ж 4 68,4 53,6 40,0 0 61,6 60,5 49,2 41,9

5 8,5 9,0 22,8 61,6 0 8,7 12,7 20,3

Игр. м 6 14,1 9,2 24,8 603 8,7 0 14,8 19,1

7 20,2 7,4 10,5 49,2 12,7 14,8 0 8,7

ж 8 27,9 12,8 9,2 41,9 20,3 19,1 8,7 0

Примечания: I гр. - группа наблюдения; II гр. - контрольная группа; Мужчины (М): 1 - подгруппа мужчин до 35 лет (с ЭМП); 2 - подгруппа мужчин после 35 лет (с ЭМП); 5 - подгруппа мужчин до 35 лет (без ЭМП); 6 - подгруппа мужчин после 35 лет (без ЭМП); Женщины (Ж): 3 - подгруппа женщин до 35 лет (с ЭМП); 4 - подгруппа женщин после 35 лет (с ЭМП); 7 - подгруппа женщин до 35 лет (без ЭМП), 8 - подгруппа женщин после 35 лет (без ЭМП).

В результате сравнительного анализа параметров ВНС у работников нефтегазодобывающей отрасли с целью сравнения эффективности методов классической статистики и ТХС, удалось установить, что степень напряжения вегетативных функций в организме 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 НИ.

Таблица 4

Матрица расстояний 2<",шт между хаотическими (геометрическими) центрами восьми изучаемых квазиаттракторов, в которых движется вектор состояния квазиаттракторов (ш=5) работников ЗСК

1гр. Игр.

М Ж М Ж

1 2 3 4 5 6 7 8

М I 0 44,0 86,2 165,2 45,0 43,2 67,2 100,3

1гр. 2 44,0 0 57,1 134,2 53,6 42,2 61,2 80,2

3 86,2 57,1 0 79,4 57,8 51,0 40,1 28,8

Ж 4 165,2 134,2 79,4 0 130,8 126,2 107,4 70,0

5 45,0 53,6 57,8 130,8 0 18,4 25,4 62,0

Игр. м 6 43,2 42,2 51,0 126,2 18,4 0 31,7 58,8

7 67,2 61,2 40,1 107,4 25,4 31,7 0 40,1

ж 8 100,3 80,2 28,8 70,0 62,0 58,8 40,1 0

Примечания: I гр. - группа наблюдения; II гр. - контрольная группа; Мужчины (М): 1 - подгруппа мужчин до 35 лет (с ЭМП); 2 - подгруппа мужчин после 35 лет (с ЭМП); 5 - подгруппа мужчин до 35 лет (без ЭМП); 6 - подгруппа мужчин после 35 лет (без ЭМП); Женщины (Ж): 3 - подфуппа женщин до 35 лет (с ЭМП); 4 - подгруппа женщин после 35 лет (с ЭМП); 7 - подгруппа женщин до 35 лет (без ЭМП), 8 - подгруппа женщин после 35 лет (без ЭМП).

При сравнении параметров вегетативной регуляции сердечной деятельности ВСО сотрудников телерадиокомпании, подверженных действию ЭМИ и работников ЛСОШ, которые не подвержены подобным физическим воздействиям методом классической статистики достоверных различий выявлено не было.

В свою очередь, при изучении параметров КА ВСО работников ТРК, в сравнении с работниками ЛСОШ, методом ТХС удалось установить, что несмотря на наибольшее расстояние между геометрическими и стохастическими центрами КА состояния организма сотрудников телерадиовещательной станции, подвергающихся действию ЭМИ (гХ=65,1 усл. ед. - сотрудники ТРК > гХ=55,7 усл. ед. - работники СОШ), наибольший объем КА (уХ) наблюдается у работников школ (уХ=57,9-106 усл. ед. - сотрудники ТРК < уХ=71,9 усл. ед. - работники СОШ), в связи с повышенной стресс-реакцией организма, связанной с образовательным процессом (рис. 4).

Сотрудники ТРК (п=20)

Работники ЛСОШ (п=20)

General asymmetry value rX = 65,1 General asymmetry value rX - 55,7 General V value vX = 57,9-106 General V value vX = 71,9-106

Рис. 4. Положение квазиаттракпгоров ВСО сотрудников ТРК и работников ЛСОШ в 3-х мерном фазовом пространстве состояний (х, - SIM, х2 - PAR, \3 - SDNN)

При изучении динамики поведения ВСО сотрудников телерадиовещательной станции в течении рабочего дня в условиях постоянного действия ЭМП РЧД методом классической статистики выявлены достоверные различия (а<0,05) для

SIM, PAR, HR, SDNN, IBN (табл. 5).

В конце рабочего дня у работников ТРК наблюдается увеличение показателя симпатического отдела ВНС - SIM (2,90±0,99 - вначале рабочего дня >

4 95±1,44 - в конце рабочего дня, а<0,05).

В свою очередь, показатель PAR по истечении рабочего дня у сотрудников ТРК уменьшается (14,35±1,99 - вначале рабочего дня < 10,85*1,78--вконцеФабоч^ го дня, при а<0,05), это закономерно отражается на показателе SDNN (55,6U±8,48 <■

43,70±5,28, при а<0,05).

Полученные данные также подтверждает различие в параметре IBN iвеличина которого у сотрудников ТРК (33,70±9,42 - вначале рабочего дня < 57,20±14,27 - в конце рабочего дня, при а<0,05). Как следствие, в конце рабочего дня наблюдается увеличение частоты сердечных сокращений - HR (74,50±4,52 - вначале рабочего дня < 82,25±5,16 - в конце рабочего дня, при а<0,05).

Таблица 5

Статистические параметры ВНС работников ТРК в пятимерном фазовом пространстве состояний (M±SD)

Сотрудники ТРК Параметры ВНС

SIM* PAR* HR* SDNN* IBN*

Вначапе рабочего дня 2,90±0,99 14,35±1,99 74,50±4,52 55,60±8,48 33,70^9,42

В конце рабочего дня 4,95±1,44 10,85±1,78 82,25±5,16 43,70±5,28 57,20±14,27

Примечание: *значение статистической значимости р<0,05.

Наличие достоверных различий по всем пяти статистическим показателям ВНС свидетельствует, прежде всего, об обшей утомляемости сотрудников Л РК. Причиной общего утомления обследуемых является напряженность трудового процесса, особенно в т.н. «эфирные дни», во время которых увеличивается общая

ПР°Д=^и^™ает исследование в виде сравнительного анализа динамики поведения ВСО в фазовом пространстве состоянии Работников ЗСК, подверженных воздействию ЭМП ПЧ (Г=50 Гц) и сотрудников ТРК, нахо-

ттяпшхея в условиях хронического действия ЭМП РЧД.

В результате проведенного сравнительного биоинформационного анализа параметров КРС работников ЗСК и сотрудников ТРК, подверженных воздействию ЭШ1рщличного диапазона частот удалось рассчитать в ФПС с выбранными фазовыми координатами параметры КА состояния динамических систем (табл. 6)

В результате построения КА ВСОЧ в фазовом пространстве состоянии работников ЗСК и сотрудников ТРК установлено, что наибольшее расстояние меж-д ™ грическимЛ стохастическими центрами (гХ) "абл-одаетея в т у^е состоящей из работников телерадиовещательной станции (гХ-65,1 усл. ед. -- работ шки ТРК > гХ=62,4 усл. ед. - работники ЗСК). Наибольшие^бъемнаблюдается также в группе, состоящией из работников ТРК (уХ-57,9 10 усл. ед. работники ТРК>уХ=45,6-106 усл. ед. - работники ЗСК). ^^ ^

Параметры вектора состояния организма работников ЗСК и ТРК,

Параметры ВСО работников ЗСК Параметры ВСО работников ТРК

Количество измерений N = 20; Размерность ФП = 5

IntervalX0=9,0 Interva!XM3,0 lntervalX2=54,0 lntervalX3=46,0 I nterva 1 X4= 15 7,0 AsymmetryXO=0,l AsymmetryXl=0,3 Asymmetry X2= 1,0 AsymmetryX3=0,4 AsymmetryX4=0,l IntervalX0=12,0 IntervalX 1=20,0 intervalX2=39,0 IntervalX3=52,0 IntervalX4=l 19,0 AsymmetryX0=0,l AsymmetryXl=0,l AsymmetryX2=l,6 AsymmetryX3=0,3 AsymmetryX4=0,l

General asymmetry value rX=62,4 General asymmetry'value rX=65,l

General V value vX=45,6-10° General V value vX=57,9-104

На основании результатов проведенного биоинформационного анализа установлено что наиболее ярко выраженные изменения в динамике поведения век-гооа состояшя КРС наблюдаются у работников ТРК, на организм которых оказывает^ действие ЭМП РЧД В рамках системного синтеза производился расчет м"ртЦ м"а^орных расстояний параметров физиологических функций 4-х

ГРУППВбг^еГГо^а1™ик„ ЗСК, подверженные на своем рабочем месте воздействию ЭМП ПЧ (Г=50 Гц). Группу 2

которых в процессе работы не оказывало действие ЭМИ. Группа , состояла из

работников ТРК, на которых оказывает хроническое (на протяжении рабочего дня) воздействие ЭМИ. В группу 4 была сформирована из работников ЛСОШ, не подверженных воздействию ЭМП.

Таблица 7

Матрица расстояний между стохастическими (статистическими) центрами четырех изучаемых квазиатгракторов, в которых движется вектор состояния квазиаттракторов (т=5) работников ЗСК и ТРК

Группа I Группа 2 Группа 3 Группа 4

Группа 1 0 3,8 26,9 16,4

Группа 2 3,8 0 23,6 12,9

Группа 3 26,9 23,6 0 11,7

Группа 4 16,4 12,9 11,7 0

Примечания: группа I - работники ЗСК, подверженные воздействию ЭМП ПЧ (^=50 Гц); группа 2 - работники ЗСК не подверженные воздействию ЭМП ПЧ (^=50 Гц); группа 3 -работники ТРК, подверженные воздействию ЭМП РЧД и группа 4 - работники ЛСОШ, не подверженные воздействию ЭМП.

Таблица 8

Матрица расстояний 2СМат между хаотическими (геометрическими) центрами восьми изучаемых квазиаттракторов, в которых движется вектор состояния квазиаттракторов (т=5) работников ЗСК

Группа 1 Группа 2 Группа 3 Группа 4

Группа 1 0 22,8 59,7 29,7

Группа 2 22,8 0 39,4 10,3

Группа 3 59,7 39,4 0 30,7

Группа 4 29,7 10,3 30,7 0

Примечания: группа 1 - работники ЗСК, подверженные воздействию ЭМП ПЧ ((^50 Гц); группа 2 - работники ЗСК не подверженные воздействию ЭМП ПЧ (Г=50 Гц); группа 3 - работники ТРК, подверженные воздействию ЭМП РЧД и группа 4 - работники ЛСОШ, не подверженные воздействию ЭМП.

Расчет матриц в рамках гипотезы о хаотической динамике поведения ВСО обследуемых позволил нам выявить ряд важных заключений:

Самое большое межаттракторное расстояние между стохастическими (статистическими) и хаотическими (геометрическмими) центрами КА поведения ВСО наблюдается у представителей группы 3 относительно других групп обследуемых (групп 1,2), состоящих из работников ЗСК (см. табл. 7,8).

Данный факт подтверждает результаты проведенного сравнительного биоинформационного анализа параметров КРС работников ЗСК и сотрудников ТРК, подверженных воздействию ЭМП различного диапазона частот (табл. 6).

выводы

По результатам сравнительного анализа параметров ВНС работников ЗСК, подверженных воздействию ЭМП и работников ЗСК, на чьих рабочих местах отсутствует производственный фактор в виде ЭМП, 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 ВНС такие как PAR, HR, SDNN и TBN, 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 сравнительном анализе параметров квазиатграктора ВСО сотрудников ТРК, подверженных действию ЭМП РЧД в сравнении с работниками 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 усл. ед. - работники ТРК > гХ=62,4 усл. ед. - работники ЗСК), наибольший объем КА (vX) наблюдается также в группе, состоящией из работников ТРК (vX=57,9-106 усл. ед. - работники ТРК > vX=45,6-106усл. ед. - работники ЗСК).

4. В результате проведенного синергетического анализа и синтеза данных по основным показателям ВНС 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 нейровегетативной регуляции сердечного ритма в условиях действия ЭМИ и без такового. Расчет матриц межаттракторных расстояний (Z.,) показал, что самое большое Z4 для хаотических (геометрических) центров квазиатгракторов поведения ВСО относительно других групп обследуемых, состоящих их работников ЗСК, наблюдается у работников ТРК, на которых оказывает хроническое воздействие ЭМИ. Минимальное расстояние Z42=10,3 усл. ед. имеется между квазиаттракторами групп работников ЗСК и ТРК, которые не подвержены действию ЭМИ, а максимум Zi3=59,7 усл. ед. имеем для сходных групп с ЭМИ.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. 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.

2. 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 ЭМГТ.

Статьи, опубликованные в периодических научных изданиях, рекомендованных ВАК при соискании ученой степени кандидата наук:

1. Газя Г.В. Сравнительная оценка эффективности методов проекций многомерного квазиаттрактора в фазовом пространстве состояний / Г.В. Газя, М.Я. Брагинский, Ан.А. Устименко, Ал.А. Устименко и др. // Информатика и системы управления - № 2 (24). - 2010. - С. 13-16.

2. Газя Г.В. Матрицы межаттракторных расстояний параметров физиологических функций коренного населения ханты / Г.В. Газя, Ю.В. Добрынин, A.A. Соколова, О.И. Химикова // Современные наукоемкие технологии. № 12. - 2010. - С. 26-28.

3. Газя Г.В. Сравнительный анализ стохастических и хаотических матриц квазиаттракторов поведения вектора состояния организма коренного и пришлого населения / В.М. Еськов, Г.В. Газя, A.A. Соколова, А.Ю. Васильева // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. - Т. 11, № 3. - 2012. - С. 586-591.

4. Газя Г.В. Анализ и синтез параметров вектора состояния вегетативной нервной системы работников нефтегазовой отрасли / Г.В. Газя, A.A. Соколова, А.Е. Баженова, В.Н. Ярмухаметова // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. - Т. 11, № 4. - 2012. - С. 886-892.

Статьи, опубликованные в других журналах, научных сборниках:

1. Газя Г.В. Анализ параметров аттракторов состояния кардиореспираторной системы (КРС) сотрудников лянторской телерадиовещательной компании в двухмерной проекции фазового пространства состояний / Брагинский М.Я., Бурыкин Ю.Г., Газя Г.В., Полухин В.В. // Экологический вестник Югории. - 2009. - Т. VI, № 1-С. 20-25.

2. Газя Г.В. Системные методы изучения биологических эффектов слабых электромагнитных полей в экологии человека / Бурыкин Ю.Г., Буров И.В., Газя Г.В., Шумилов С.П. // Экологический вестник Югории. - 2009. - Т. VI, № 3 - С. 64-68.

3. Газя Г.В. Изучение возможностей использования подпорогового зрительного восприятия в частичной реабилитации слабовидящих жителей Югры / Бурыкин Ю.Г., Буров И.В., Газя Г.В., Максименя А.Ю. // Экологический вестник Югории. - 2009. - Т. VI, № 3 - С. 69-73.

4. Газя Г.В. Физиологические параметры сердечно-сосудистой системы взрослого населения народа ханты в рамках синергетической парадигмы / Газя Г.В., Соколова A.A., Филатова O.E., Химикова О.И. // Экологический вестник Югории. -2010. - Т. VI, № 1 - С. 20-25.

5. Газя Г.В. О роли естественных электромагнитных излучений видимой области спектра в регуляции непроизвольных движений человека / Бурыкин Ю.Г., Газя Г.В., Карпин В.А., Соколова А.А. // Медицинская экология. — 2010. —С. 12-14.

6. Газя Г.В. Экологическая оценка состояния физиологических параметров сердечно-сосудистой системы у представителей народа ханты / Соколова A.A., Газя Г.ВДроздович Е.А., Еськов В.М. // Медицинская экология. - 2010. - С. 74-76.

7. Газя Г.В. Системный анализ и синтез ряда физиологических параметров мужского и женского населения ханты / Газя Г.В., Соколова A.A., Филатова Д.Ю., Химикова О.И. // Физиологические механизмы адаптации человека. - 2010. - С. 169-172.

8. Газя Г.В. Синергетические особенности регуляции сердечной деятельности организма у представителей коренногонаселения Югры / Баженова А.Е., Газя Г.В., Соколова A.A., Химикова О.И. // Синергетика природных, технических и социально-экономических систем: сборник статей VIII Международной конференции. - 2010. - С. 70-77.

9. Газя Г.В. Особенности регуляции сердечной деятельности организма у представителей коренного населения Югры - ханты / Г.В. Газя, Г.С. Козупица, A.A. Соколова//Вестникугроведения.-2011.-№3 (6).-С.147-152.

10. Газя Г.В. Системный анализ и синтез показателей биоэлектрической активности сердца у представителей коренного населения Югры / Г.В. Газя, Г.С. Козупица, A.A. Соколова, Э.Д. Умаров // Современные проблемы биологических исследований в Западной Сибири и на сопредельных территориях: материалы материалы Всероссийской научной конференции, посвященной 15-летию биологического факультета Сургутского государственного университета. - 2011. - С. 140-145.

11. Газя Г.В. Оценка состояния функций сосудистого эндотелия у работников нефтегазового комплекса методом определения межаттракторных расстояний / Н.М. Альбекова, Ю.Г. Бурыкин, Г.В. Газя И Материалы V Международной научной конференции «Системный анализ в медицине». - 2011 г. - С.94-96.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

БДС - биологические динамические системы

вне -вегетативная нервная система

всо - вектор состояния организма

ВСР - вариабельность

зек - Завод по стабилизации газового конденсата ООО «Газпром-переработка»

КА - квазиаттрактор

ки - кардиоинтервал

КРС - кардиореспираторная система

нве - иейровегетативная система

ПЧ - промышленная частота

РЧД - радиочастотный диапазон

ССС - сердечно-сосудистая система

ТРК - телерадиокомпания

тхе - теория хаоса - самоорганизации

ФПС - фазовые пространства состояний

ФСО - функциональные системы организма

ЭМИ - электромагнитное излучение

ЭМП - электромагнитные поля

Геннадий Владимирович Газя АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ДЕЙСТВИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА Автореферат

Сдано в печать 09.11.2012 Формат 62x84/16 Гарнитура «Times New Roman» Объем 0,97уч.-изд л. Тираж ЮОэкз. Заказ № 12-20

Издательско-печатныП дом «Дефис» 628403, Россия, Ханты-Мансийский автономный округ- Югра, г. Сургут, ул. 30 лет Победы, 45/2 Тел./факс (3462) 606-606; моб. 8-9-224-013-124 E-mail: karailiaamail.ru

Лицензия на издательскую деятельность №066050 от 10.08.98 г

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Газя, Геннадий Владимирович

Введение

Глава 1. Возрастание электромагнитного фона за счет усиления техногенного воздействия - важнейшая проблема биофизики и экологии человека

1.1. Источники и физические характеристики наиболее распространенных электромагнитных полей в урбанизированных экосистемах и промышленных объектах Севера РФ

1.2. Возможные механизмы действия электромагнитных полей на молекулярном, клеточном и функциональном уровне

Глава 2. Объект и методы исследований

2.1. Традиционные статистические методы исследования, использованные в работе

2.2. Метод расчета матриц межаттракторных расстояний при внутригрупповом и межгрупповом сравнении

Глава 3. Результаты собственных исследований и их обсуждение

3.1. Возрастные и персонифицированные различия в динамике поведения вектора состояния кардио-респираторной системы работников завода по стабилизации газового конденсата, находящихся в условиях промышленных (низкочастотных) электромагнитных воздействий и без таковых \ 1 •

3.2. Поведения вектора состояния организма работников, находящихся в условиях высокочастотных электромагнитных полей

3.3. Сравнительная оценка матриц межаттракторных расстояний параметров кардио-респираторной системы для групп обследуемых, находящихся в условиях воздействий высокочастотных и низкочастотных электромагнитных полей

Введение Диссертация по биологии, на тему "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.

Заключение Диссертация по теме "Биофизика", Газя, Геннадий Владимирович

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 Х\у=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.