关于电磁场的生物效应的相关探讨

关于电磁场的生物效应的相关探讨

李雪

广东省广州市中山大学生命科学学院09级逸仙班，510000

摘要：生物电磁学是多个学科密切相关，交叠在一起而形成的新的学科。本文主要讨论电磁场热效应、非热效应和累积效应及其生物机理，并分析总结了其对机体的主要危害以及预防措施。

关键词：热效应、非热效应、累积效应

引言

生物电磁学（Bioelectromagnetism）是研究生物体电现象和磁现象以及生物电磁应用的一门学科，是与生物物理学和生物医学工程学等密切相关的多学科交叉性的学科，是建立在膜生物物理学基础之上的侧重于宏观角度研究生物电现象和生物磁现象[1]。从生物化学角度看，人体是由有机和无机分子组成的；而电子加速运动就会产生电磁波，所以从生物物理的角度看，人体又是由无数电磁波组成的“电磁体”，电磁波和电磁场现象普遍存在于人体细胞中，通过生物电人们可以诊断和治疗多种疾病。随着人们对于生物电磁学研究的不断深入，现代生物电磁学在很多方面都已深入到细胞级甚至是分子级的研究水平[2]。研究生物电磁学，对促进社会医疗保健水平，提高人类生活质量，有着重要的意义。本文着重介绍电磁场的生物效应及其生物机理。

电磁场的生物效应可以分为热效应、非热效应以及累积效应[3, 4]。对电磁场生物效应的研究最初起于对电磁辐射的研究。根据不同频率电磁场与生物组织相互作用机制的不同，通常将其分为三个频段：静电场（0Hz）和极低频（ELF,0~300Hz）、中频（300Hz~10MHz）和无线电频率（RF,10MHz~300GHz）。RF辐射，特别是高强度的辐射，可使机体产热，即热效应，所造成的危害是肯定的。机体在反复接触低强度RF辐射后，体温虽无上升，但会发生机体结构改变和功能紊乱等现象，即非热效应[5]。

1 热效应

电磁场的热效应首先体现在太阳的可见光照、红外线取暖设备及微波炉食品加热等日常生活中，其它的包括X射线、γ射线等放射线和手机等高频辐射[6-8]。射频电磁通过对水的影响进而影响全身多个器官系统，对人体健康的影响主要包括神经、心脑血管、血液、免疫、内分泌和消化等系统。

生物体可以简单看作一个具有电阻、电容的装满生理盐水的大容器，人体70%以上是水。水在生命体中是大量存在的，它是维持生命的必要物质。它能促进细胞的繁殖和血液的循环，促进和参与生物化学反映，为生物大分子的功能发挥提供适当条件。由于它是具有一定偶极矩的微观小分子，其转动频率是处在微波范围内，所以它可以吸收一定频率和强度的微波，并将其转化为水分子无规则运动的热能，水温升高。同时生物组织内的离子在电磁场作用下产生迁移而引起传导电流。该传导电流通过一定点组织的组织时产生热量，使机体升温。由于电磁波是穿透生物表层直接对内部加热，由热效应引起的机体升温，往往机体表面看不出什么，而内部组织却已受损。应当注意高强度微波辐射，它会诱发癌症发病、眼睛失明、体温高、心率加快、血压升高、喘气、出汗等症状[9]。

2 非热效应

近年来，人们常用“微波特殊效应”或者“微波非热效应”来描述除微波热效应以外

的其他效应，甚至有很多文献中把特殊效应与非热效应等同起来。其实，特殊效应是微波所特有的效应，非热效应和特殊效应有着本质的差别，两者的区别在于特殊效应并不排除与温度的相关性，可以用温度变化解释的特殊效应仍然是热效应，而非热效应则是一种无法用温度变化来解释的特殊效应[10]。

人体的器官和组织都存在微弱的电磁场，它们是稳定和有序的，一旦受到外界电磁场的干扰，处于平衡状态的微弱电磁场即将遭到破坏，这是低频波产生的影响，即人体被电磁波辐射后,体温并未明显提高,但已经干扰了人体的固有微弱电磁场，即非热效应,使血液、淋巴和细胞原生质发生改变,造成细胞内的脱氧核酸受损和遗传基因发生突变畸形,进而诱发白血病和肿瘤,还会引起胚胎染色体改变,并导致婴儿的畸形或孕妇的自然流产。电磁辐射作用于神经系统,影响新陈代谢及脑电流,使人的行为发生变化及相关器官发生变化,进而影响人体的循环系统、免疫及生殖和代谢功能,严重的甚至会诱发癌症。

非热效应有三个主要特点: （1）相干性,即只有电磁波参数与生物系统内靶目标的固定参数间满足某一确定性关系时才能产生生物学效应;（2）窗特性,分为频率窗和强度窗。前者指生物系统内的靶目标只对某些个离散的、频率区间极窄的电磁波才产生的效应,后者指生物系统内的靶目标只对某些个离散的、场强范围极窄的电磁波才产生的生物学效应;（3）协同性,即弱的电磁场与由它触发的生物系统的新陈代谢能协同激发出极强的生物学效应[11]。

3 累积效应

热效应和非热效应对人体造成伤害后，若在人体尚未来得及自我修复之前,再次受到电磁辐射的话,其伤害程度就会发生累积,久之会成为永久性病态。对于长期接触电磁辐射的群体,即使功率很小,频率很低,应引起警惕。

多种频率电磁波特别是高频波和较强的电磁场作用人体的直接后果是在不知不觉中导致人的精力和体力减退,容易产生白内障、白血病、脑肿瘤,心血管疾病、大脑机能障碍以及妇女流产和不孕等,甚至导致人类免疫机能的低下,从而引起癌症等病变。具资料统计数字表明:经常在显示器前工作的人群中,上述疾病的发病率明显高于普通人群。电磁辐射是主要原因之一。

所以微波辐射的影响, 特别是低剂量的长期辐射问题, 还远没有完全解决。因此, 有关国际组织建议, 人们虽然不必马上抛弃移动电话不使用, 但是建议通话时间尽量短, 或者采取一些减少微波照射的措施, 如手机离开脑部远一些, 或者用耳机。

结语

电磁波的三种生物效应对人体都有不同程度的伤害，且作用时间长，恢复缓慢。所以，人类在日常生活中应当注意避免各种电磁波的辐射。虽然电磁场对人体健康会造成一定的伤害，但是它在医学方面的优势也不能忽略，特别是核磁共振成像技术和磁疗技术，对于诊断疾病都是非常有效的方法。所以对于电磁场，我们必须采取一定的措施来降低它对人体健康的影响。目前，对于电磁场的危害和应用，国内外的研究都已经取得一定的成果，但随着经济越来越发达，人们生存环境受到的电磁辐射会越来越大，所以今后的研究应该在尽量减少电磁辐射的危害的前提下进行。

参考文献

[1] 刘克杰. 心脏电磁学的研究进展[J]. 包头医学院学报,2006(3):344-346.