电磁场生物效应

1、姓名：王文娟 学号：2015202140002 专业：理论生物物理 指导老师：李凤敏电磁场生物效应LoremLoremLorem一、生物体的电特性 物质是由分子和原子组成，生物体也是有分子和原子组成的，分子和原子中包含带正电的质子和带负电的电子，生物体本身含有大量的水分子，水分子具有极强的电偶极作用，而且生物体内还存在Na+、K+、Ca+、Fe+、Mg+、Cl-等大量的无机离子，组成蛋白质的20种氨基酸，DNA大分子中的碱基和磷酸酯也存在离子团和偶极性，由此可知，生物体本身具有电的特性。1、生物水的电特性 (1)、电偶极子：在物理学中我们已经知道，两个大小相等的电荷+q和-q，当两者之间的距离

2、和讨论中的场点到他们的距离相比小的多时，这样一对等值异号电荷所组成的系统就成为电偶极子。 电偶极子具有电偶极距P:P=ql，电偶极距是表征电偶极子性质的重要物理量。 在静止的电偶极子周围存在着静电场。电偶极子示意图LOREMIPSUM(2)、水分子及氢键 氢键：一个分子中的氢原子和另一个分子中的氧原子以一种特定的方式作用，这种相互作用就成为氢键。 结构水：水分子能与其他水分子、离子或生物大分子的极性基团之间形成氢键；水分子也可以与其他离子或生物大分子之间以氢键相联系形成某种结构，这种状态的水称为结构水，在生物体中有相当比例的水以结构水的形式存在。2、生物电阻抗 生物体的生命活动中所呈现的电生理

3、现象也体现在它具有电阻、电容、及电位的特性。不同生物体这些电学参数均不相同，同一生物体在静息状态与活动状态也不相同。 细胞膜是以脂质双分子层为基本框架，根据对细胞膜结构的研究发现，细胞膜具有电阻和电容的双重特性！(1)、膜阻抗 如果细胞膜表面积用S(cm2)来表示，则其内外实际输入电阻为 Rinp=Rm/S Rm（膜电阻）的大小与细胞环境、生理状态、代谢水平及功能特性等有关。 膜电阻大小可以体现离子穿透生物膜的难易程度。其电阻值很高，可达105cm2。各种组织的电阻率和电导率 人体组织和器官的电阻抗差异很大。对于同一组织在不同的条件下，它的电阻率也是不同的。(2)(2)、膜电容、膜电容 膜外液

4、（导体）、细胞膜（绝缘体）、膜内液（导体）三者可以形成一个电容器。由于膜非常薄(810nm)，与细胞的直径相比导体间的距离很小，所以细胞膜可近似的看作是一种平行板电容器（Cm）。 膜电容的大小可由下式确定：Cm= m/4x（F-2）式中，m 为膜的介电常数，x为膜的双分子层厚度。 LOREM IPSUM 不同组织的电容值不同。 膜电容值能够反映膜积聚电荷能力的大小，膜电容不仅具有储存能量的静态电容的作用，还具有极化电容的性质。细胞膜电容在充放电过程中，能够消耗能量变为热能。注：Cm为单位面积膜电容(F-2)，Bm为单位面积膜的相角(度)；rm为单位面积膜电阻(2)，ri为单位面积细胞质电阻(2

5、)，为特征频率(Khz)，它是阻抗最大时的频率。某些细胞的电学性质二、生物的磁效应 处在磁场中的磁介质，由于磁场的作用处于一种特殊的状态，称为磁化状态。所有的物质都能被磁化，但是不同的物质磁化的程度不同。 由于电子的运动，每个磁介质分子（或原子）相当于一个环形电流，叫做分子电流（或束缚电流）。分子电流的磁矩叫做分子磁矩。（1）、自由基的磁矩 自由基是具有非偶电子的基团或分子，它具有磁矩和高化学反应活性两个主要特征。（2）、生物分子的顺磁性 与生物大分子含有过渡族金属元素有关。人体含有的13种微量金属元素中，就有8种为3d或4d过渡族元素。（3）、生物分子的抗磁性 生物分子显示的抗磁性表明他们的

6、固有分子磁矩为零，可利用光学方法检测生物分子的取向反应，验证它是否具有抗磁性！生物体的磁性生物体的磁性 生物体磁场产生的原因主要有两方面： 一是与生物组织成分结构有关。 二是在生物体的新陈代谢过程中物质的运输（如离子的跨膜运输）、能量转换（呼吸链中的电子转移传递）和信息传递（动作电位、钙流）等，都有电子转移和离子电流的参与。三、磁场生物效应的相关问题 极低频磁场的生物效应由于极低频磁场普遍存主在于人们的日常生活的环境中，因此这节主要介绍极低频磁场。 极低频磁场主要有：极低频磁场主要有： 电力设施 电力传输线（ （配电所、电灯、电线等） 家用电器电视机、洗衣机、微波炉、电吹风、计算机等）等频率低

7、于300Hz的磁场。 目前认为，极低频电磁场对生物体产生的效应主要表现为非热效应。1、低频生物效应静态场的健康效应 大多数人而言，能感觉到的恼人的体表带电对身体表面有直接作用，静电场强度25KV/m,长期暴露大于200mT的磁通量密度对健康产生不良影响。交变磁场 根据频率和机体组织的传导率而产生感应涡流短期效应 刺激反应（常规情况）长期效应 癌症危险度的升高？（尚不完全清楚其基理） 分泌系统失调 电磁生物效应的研究充分考虑决定生物效应的物理量场强暴露时间频率生物体暴露物理长度（局部或整体）调制或脉冲场的类型（电场或磁场）频率为100Khz300Ghz场的健康效应热效应和非热效应并存，频率越高热

8、效应越明显射频（RF）从内部加热 生物体内部无调节功能 生物受热通常从皮肤开始 生物体不能及时作出反应整体暴露于4W/Kg 30分钟加热升高1度电磁加热的潜在危害电磁场： 直接加热：从内向外 体温调节：机体感觉迟缓 共振效应微波加热从内向外同时发生皮肤可对热产生反应，进行自我保护共振效应 HF/RF：机体吸收曲线与频率f的关系在0.752m高度范围，身体整体或局部类似耗损天线。电磁辐射对机体的穿透深度 与机体组织类型及频率有关穿透深度随频率升高而减小10Ghz以上：表面吸收（无穿透）身体暴露Lorem ipsum dolorLoremLorem 1、 对中枢神经系统的危害 神经系统对电磁辐射的

9、作用很敏感，中枢神经如果反复受到其 影响就可能出现神经衰弱症候群，主要表现有头痛，头晕，无力 ，记忆力减退，睡眠障碍，白天打瞌睡，易激动，多汗，心悸， 胸闷，脱发等。 2 、对机体免疫功能的危害 实验表明，人体在受到电磁波辐射的情况下，白血球吞噬细菌 的百分率和吞噬的细菌数均下降，进而导致人体抵抗力下降。此 外受电磁辐射长期作用的人，其抗体形成也受到明显抑制。 电磁波辐射引发的病变 电磁波辐射引发的疾病 3 、对心血管系统的影响 受电磁辐射作用的人，常发生血液动力学失调，血管通透性和张力降低。由 于神经调节功能受到影响，人们多以心动过缓症状出现，少数呈现心动过速 。此外，长期受电磁辐射作用的人

10、，会更早更容易发生心脑血管疾病。 4 、对血液系统的影响 白血球在电磁辐射的作用下，会出现数量下降倾向。白血球一旦减少，红血 球的生成也将受到抑制，继而出现网状红血球减少，血液系统受到明显的伤 害。 5 、对生殖系统和遗传的影响 长期受电磁波辐射影响的人，可能出现男性性功能下降，而女性则出现月经 周期紊乱。进而影响生育,甚争失去生育能力。高强度的电磁辐射可以产生遗 传效应，使睾丸染色体出现畸变和有丝分裂异常，其子代可能出现先天性出 生缺陷。 6 、对视觉系统的影响 眼组织含有大量的水份，因此在电磁辐射作用下，眼球的温度易升高，进而 诱发白内障。 7 、电磁辐射的致癌和致癌作用 实验表明人体内的

11、遗传基因在电磁波辐射的作用下，发生突变和有丝分裂异 常，而使某些组织出现病理性增生过程，从而引发癌变。 如何防护电磁波的生物效应 如何防护电磁波的生物效应LoremLorem1、提高自我保护意识，了解有关电磁辐射的常识，学会自我防范。2、尽量丌要把家用电器摆放得过于集中，电视、电脑、冰箱等电器更丌宜集 中摆放在卧宅里。3、避免长时间操作各种家用电器、办公设备，戒长时间使用移动电话。 4、使用各种电器时，应保持一定的安全距离。例如看电视时，视线不荧光屏 的距离，一般为荧光屏宽度的5倍左右；使用微波炉时要离开至少l米远； 手机在使用时，最好在手机响过一两秒后戒电话两次铃声间歇中再接听电 话。 5、电视、电脑等电器的屏幕产生的辐射会导致人体皮肤干燥缺水，加速皮肤 老化，严重的会导致皮肤癌，因此，在使用完上