ВЛИЯНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА ХАОТИЧЕСКУЮ ДИНАМИКУ ПАРАМЕТРОВ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ РАБОТНИКОВ НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ

Полный текст

Уровень здоровья любой популяции имеет региональную специфику, которая обусловлена особенностями взаимоотношения человека и окружающей среды [12, 13, 15, 17]. Погодно-климатические изменения в настоящее время рассматриваются как факторы высокого риска возникновения многих заболеваний человека, проживающего в северных регионах РФ [6, 7, 11, 14]. Жители Ханты-Мансийского автономного округа хорошо знакомы с резкой сменой погоды. Климат в этом северном регионе России суров и непостоянен. Одновременно с хаотическим характером изменений метеофакторов наблюдаются изменения показателей концентрации химических поллютантов на территории города, которые сильно зависят от направления и скорости ветра, температуры, атмосферного давления, влажности. Все эти факторы существенно влияют на функциональные системы организма человека, и в первую очередь на сердечно-сосудистую (ССС) и нервно-мышечную. 3 Экология труда Экология человека 2017.08 Помимо неблагоприятных климатических условий негативное воздействие на человека могут оказывать и факторы производственной среды на рабочем месте. Одним из них является электромагнитное поле (ЭМП) промышленной частоты (ПЧ). На Сургутском заводе стабилизации конденсата, к примеру, источниками ЭМП ПЧ являются различные теплообменники, электропроводка и оборудование, обеспечивающее работу ректификационных колонн. Всемирная организация здравоохранения рассматривает ЭМП ПЧ техногенного происхождения как один из опасных и значимых для здоровья населения факторов, характеризующихся активным биологическим действием. Ранее считалось, что слабые низкочастотные магнитные поля нетепловой интенсивности безопасны для человека, биологическое действие таких полей казалось невозможным с точки зрения физики. Со временем были накоплены опытные данные, показавшие потенциальную опасность этих полей и излучений, скрытый характер их действия. В связи с этим сейчас экологическая значимость ЭМП становится предметом специального изучения, особенно в аспекте влияния на ССС [3, 4]. На сегодняшний день в РФ для рабочих мест приняты единые значения предельно допустимых уровней (ПДУ) напряженности ЭМП ПЧ вне зависимости от региона. Однако в совокупности с другими факторами среды ЭМП ПЧ с напряженностями ниже ПДУ также может оказывать воздействие на организм человека. Целью настоящего исследования был анализ действия ЭМП ПЧ на параметры ССС работников-женщин Сургутского завода стабилизации конденсата. Методы Для анализа влияния ЭМП на женский организм методом вариационной пульсоинтервалографии в рамках периодического медицинского осмотра было обследовано 100 человек. Все обследуемые были поделены на группы: 1-я - женщины до 35 лет, на рабочем месте которых отсутствуют источники ЭМП; 2-я - женщины старше 35 лет, на рабочем месте которых также отсутствуют источники ЭМП; 3-я - женщины до 35 лет, на рабочем месте которых есть источники ЭМП; 4-я - женщины старше 35 лет, на их рабочем месте также есть источники ЭМП. Все наблюдаемые были без патологий и жалоб на здоровье, согласно Хельсинкской декларации дали добровольное согласие на обследование. Измерения проводились с помощью пульсоксиметра «ЭЛОКС-01С2», разработанного и изготовленного ЗАО ИМЦ «Новые Приборы», г. Самара, вместе с зарегистрированным программным продуктом (Л.И. Калакутский, В. М. Еськов, 2002-2010 гг.), который обеспечивает расчёт параметров квазиаттракторов (КА) как в пятнадцатимерном фазовом пространстве состояний (ФПС), так и в двухмерном ФПС по отдельным координатам xj (в частности, по параметрам кардиоинтервалов (КИ)). Прибор снабжен программным продуктом «Eg3». С помощью этого прибора реги стрировали пульсовую волну с одного из пальцев кисти руки в положении обследуемых сидя, в относительно комфортных условиях. Состояние функциональных систем организма женщин оценивалось в рамках традиционных методов оценки симпатического (показатель SIM) и парасимпатического (показатель РAR) звена нейровегетативной системы (НВС). Кроме этого определялись: индекс напряжения по Р. М. Баевскому (IBN), частота сердечных сокращений (HR), уровень насыщения оксигемоглобином крови испытуемых ^р02, в % оценивается количество оксигемоглобина), мощность спектра сверхнизкочастотного компонента вариабельности (VLF, в % от суммарной мощности колебаний), мощность спектра низкочастотного компонента вариабельности (LF), мощность спектра высокочастотного компонента вариабельности (HF), общая спектральная мощность (Total power), стандартное отклонение полного массива КИ (SDNN). Статистические расчёты проводились с помощью программного продукта Statistica version 6.1. Для оценки значимости различия показателей НВС обследуемых применялся критерий Манна - Уитни, за статистически значимые принимали различия при р < 0,05. В итоговом варианте дизайна исследования диагностика осуществлялась по таким параметрам вектора состояния организма человека х = (х1, х2, ..., х5)?: активность симпатического отдела НВС (SIM - x1), активность парасимпатического отдела НВС (PAR - x2), частота сердечных сокращений (HR - x3), стандарт отклонения вегетативной регуляции кровообращения (SDNN - x4), индекс напряжения по Р. М. Баевскому (IBN - x5) и по КИ (NN). Матрица межаттракторных расстояний строилась с помощью оригинальной компьютерной программы по указанным параметрам ВСОЧ. Каждая группа обследуемых, находящаяся в определенном состоянии, образует некоторое «облако» (КА) в ФПС, которое имеет геометрический и стохастический центры [2-11]. Расстояния, рассчитанные между хаотическими центрами k-го и f-го КА или между стохастическими центрами (статистическими математическими ожиданиями), количественно представляют степень близости/удаленности этих сравниваемых КА в ФПС. Это является интегративной мерой оценки состояния НВС групп обследуемых. Результаты В самом начале статистического анализа была произведена проверка на нормальность распределения значений с помощью критерия Шапиро - Уилка. Проверка показала, что в каждой группе имеется ненормальное распределение значений параметров кардиоритма. Из пяти выбранных нами параметров х. только в одном наблюдается нормальное распределение. В ряде случаев для сравнения выборок с нормальным распределением на различия допускается применять 4 Экология человека 2017.08 Экология труда непараметрические критерии. Поэтому для попарного сравнения групп по всем пяти параметрам нами использовался непараметрический U критерий Манна - Уитни (табл. 1). Таблица 1 Результаты попарного сравнения средних значений рангов допустимого уровня значимости параметров вариабельности сердечного ритма обследованных 1-4 групп с помощью непараметрического U критерия Манна - Уитни Параметр Величина р при попарном сравнении групп 1-2 1-3 1-4 2-3 2-4 3-4 SIM 0,052 0,045* 0,000* 0,778 0,001* 0,005* PAR 0,304 0,793 0,000* 0,516 0,003* 0,001* SSS 0,352 0,109 0,749 0,023* 0,224 0,202 SDNN 0,084 0,050 0,000* 0,655 0,037* 0,108 IBN 0,107 0,084 0,000* 0,808 0,001* 0,007* Примечания: 1 - женщины до 35 лет без воздействия источников ЭМП, 2 - женщины после 35 лет без воздействия источников ЭМП, 3 - женщины до 35 лет под воздействием источников ЭМП, 4 - женщины после 35 лет под воздействием источников ЭМП; р - достигнутый уровень значимости (при критическом уровне < 0,05); * - группы статистически принадлежат к разным генеральным совокупностям. Из табл. 1 видно, что показатели женщин 1-й и 2-й групп статистически не различаются; данные обследуемых 1-й и 3-й групп отличны по SIM; показатели женщин 1-й и 4-й групп статистически различаются по параметрам SIM, PAR, SDNN, IBN; данные обследуемых 2-й и 3-й групп различаются только по параметру SSS; показатели женщин 2-й и 4-й групп статистически различаются по параметрам SIM, PAR, SDNN, IBN; данные обследуемых 3-й и 4-й групп различаются по параметрам SIM, PAR, IBN. Методом расчёта КА в пятимерном ФПС были рассчитаны объёмы V и расстояния между стохастическим и хаотическим центрами rX квазиаттракторов (табл. 2). Отдельно произведено попарное сравнение групп по этим показателям. Таблица 2 Результаты обработки в пятимерном фазовом пространстве данных квазиаттракторов по параметрам сердечнососудистой системы у обследованных 1-4 групп 1-я группа 2-я группа Phase space with order m = 5 value V, = 9,2 ■ 106 Phase space with order m = 5 value V2 = 24 ■ 106 3-я группа 4-я группа Phase space with order m = 5 value V3= 57,8 ■ 106 Phase space with order m = 5 value V4 = 39,8 ■ 106 Примечания: 1 - женщины до 35 лет без воздействия источников ЭМП, 2 - женщины после 35 лет без воздействия источников ЭМП, 3 - женщины до 35 лет под воздействием источников ЭМП, 4 - женщины после 35 лет под воздействием источников ЭМП Из табл. 2 видно, что разница объёмов КА в пятимерном ФПС в 1-й и 3-й группах женщин максимальна (шестикратное увеличение V3 сравнительно с V1). Существенно, что расстояние между стохасти ческим и хаотическим центрами КА в группе женщин после 35 лет, не подверженных ЭМП ПЧ на рабочем месте, меньше, чем в младшей группе, в 2,3 раза. Для наглядности различий параметров кардиоритма испытуемых в разных группах на рис. 1 приведены примеры КИ и их фазовых портретов. Рис. 1. Примеры кардиоинтервалов и фазовых портретов: А - функции кардиоинтервалов; В - фазовые портреты для кардиоинтервалов, описывающие площадь их квазиаттрактора; I - женщина 28 лет, подвергающаяся воздействию ЭМП на рабочем месте; II - женщина 39 лет, подвергающаяся воздействию ЭМП на рабочем месте. Из рис. 1 видим, что площади S КА (группа В) для КИ существенно (почти в 3 раза) уменьшаются в условиях воздействия внешних ЭМП (сравните масштабы рис. IB и рис. IIB). Более того, уже само действие ЭМП дает резкое уменьшение S для КИ в одинаковых возрастных группах. Для каждой из испытуемых была рассчитана площадь КА по значениям КИ. Значения медиан площадей этих КА приведены на рис. 2. Площадь КА 2 на рис. 2 почти равна площади 3, что показывает равное её уменьшение у женщин до 35 лет в условиях действия ЭМП и женщин старше 35 лет, на рабочем месте которых отсутствуют источники ЭМП. 5 Экология труда Экология человека 2017.08 SN№ )i.e. 80000 60000 40000 20000 О 12 3 4 Рис. 2. Значения медиан площадей квазиаттракторов SNN кардиоинтервалов для обследованных 1-4 групп: 1 - женщины до 35 лет под воздействием источников ЭМП, 2 - женщины после 35 лет без такового, 3 - женщины до 35 лет под воздействием источников ЭМП, 4 - женщины после 35 лет без такового Обсуждение результатов Из табл. 2 и рис. 1 видно, что площадь КА в пятимерном ФПС возрастает при действии ЭМП. Переход в старшую возрастную группу (без действия ЭМП) привел почти к трехкратному увеличению S для КИ в пятимерном ФПС (с 9,2-106 до 26-106 у. е.). Однако ЭМП является более сильным фактором, чем возраст: у женщин младше 35 лет показатель S = 58,8-106 у. е., что почти в 6 раз больше S такой же группы (до 35 лет), но без воздействия ЭМП. Ещё более разительные результаты мы имели в двухмерном ФПС для одних только КИ, что представлено на рис. 2. Здесь значения площадей КА женщин старшей возрастной группы, на рабочем месте которых нет воздействия ЭМП, были сходны с аналогичными показателями молодых женщин с действием ЭМП. Очевидно, что ЭМП является в этом случае стресс-агентом, который вызывает изменение возрастных параметров для КИ. Это весьма настораживающий факт для работающих в условиях северного производства [1, 9, 15]. Хорошо известно, что в роли индикатора состояния целостного организма выступают именно функциональные показатели деятельности ССС [1, 5, 16, 18]. Согласно данным Р. М. Баевского, математический анализ ритма сердца - наиболее простой и доступный метод, выявляющий нарушения, свидетельствующие о вегетативном дисбалансе, и позволяющий осуществлять непрерывный динамический контроль [2, 16]. Общая динамика параметров КА показывает уменьшение площадей с возрастом, что соответствует нормальному старению. Однако у женщин, подвергающихся действию ЭМП, уже в молодом возрасте почти такой же показатель площади КА, что и у женщин старшего возраста без влияния ЭМП (56 668 у. е. у обследуемых старше 35 лет без воздействия ЭМП и 61 824 у. е. - у обследуемых до 35 лет с ЭМП). С возрастом площадь КА у женщин, подвергающихся воздействию ЭМП на рабочем месте, более чем двукратно уменьшается (61 824 у. е. до 35 лет и 29 928 у. е. после 35 лет), что уже можно характеризовать с позиции теории хаоса - самоорганизации как эволюцию организма [12]. Список литературы

Об авторах

Артём Владимирович Болтаев

Сургутский государственный университет

Email: che-star@yandex.ru
аспирант кафедры биофизики и нейрокибернетики Института естественных и технических наук 628405, Тюменская область, Ханты-Мансийский автономный округ - Югра, г. Сургут, пр. Ленина, д. 1

Г В Газя

Тульский государственный университет

г. Тула

А А Хадарцев

Сургутский государственный университет

г. Сургут

Д В Синенко

Сургутский государственный университет

г. Сургут

Список литературы

Дополнительные файлы