射频电磁辐射的生物学作用

交流电的频率达到每秒十万次以上时，它的周围形成了射频电磁场。射频电磁场按波长和频率可分为高频、超高频和特高频三类（见表）。射频电磁辐射的生物学作

各波段射频电磁场的频率与波长

波段名称	特 高 频			超高频		高 频
	毫米波	厘米波	分米波	超短波	短波	中波	长波
频率范围 (Hz) 波 长	3·1011 ～3·1010 1～10mm	3·1010 ～3·109 1～10cm	3·109 ～3·108 0.1～1m	3·108 ～3·107 1～10m	3·107 ～3·106 10～100m	3·106 ～3·105 0.1～1km	3·105 ～105 1～3km

用，以微波（厘米波）的作用最大，随着波长的增加，生物学作用减小。生物组织和空气比较，其介质特性不同，当微波传至生物体表时发生反射、散射和吸收；微波进入生物体引起场强、波长、传播方向和极化方向的变动。射频电磁辐射的生物效应与生物体吸收的功率密度有关。射频电磁辐射的生物效应 假设生物体为一单层的材料，微波穿透时，能量衰减，波形的振幅下降和位相变化。以α表示穿透一定深度的衰减数，β表示穿透一定深度的位相差，即得：

式中：ω为角频率，ε′为介质的介电通透常数，σ为电导率，μ为通透性。
由此可见，微波在生物体内衰减和位相转移的大小取决于生物体的介质特性。知道衰减系数α，就可以确定微波在组织内的穿透深度d(d=1/α)。生物体吸收的功率密度(P)取决于电场强度E和介质的电导率，用下式表示：

在d这个深度内，已有87%的微波能量被消耗掉。波长愈长穿透愈深，例如2450MHz对含水量高的组织穿透1.7cm。915MHz穿透3.04cm。由于含水量多的组织比含水量少的组织的传导率高得多，因此，含水量多的组织其微波吸收率比含水量少的组织也大得多。如果微波从含水量低的组织（如脂肪）向含水量多的组织（如肌肉）传播时，它的反射波和入射波将有180°的位相差。射频电磁辐射对生物体的作用机理有热作用和非热作用二类。当辐射场强度大时，射频电磁场对生物体产生热作用。但当场强很低而不足以引起机体产热时所引起的生物效应——非热作用则尚有争论。
(1) 热效应： 微波作用于生物体，只有部分的能量被吸收转变为热能。被组织吸收的微波功率及微波穿透深度和各层的介质常数、电导率、厚度和微波频率有关。波长愈短，对组织的穿透也愈少。波长愈长穿透愈深。微波辐射的热作用主要表现在皮下温度升高，呼吸、心率加快。其中以呼吸加快最显著。脉冲波和连续波的加热反应没有明显区别。如微波功率过大，组织产热大于组织散热能力，体温调节失去平衡，最终可导致死亡。微波辐射致死阈和辐射强度、时间、环境温湿度有关。暴露在功率密度为100mw/cm²的微波下可引起可逆的或不可逆的病理变化；低于这个数值，对大动物不产生病理变化或只有较微弱的病理变化。热作用原理是由于机体处在射频电磁场的作用下，引起人体内分子重新排列，分子间的碰撞摩擦，消耗的电能转化为热能，离子移动使电介质变热，引起热作用。
(2) 微波的非热效应： 微波的非热效应是指那些与微波引起组织温度增高没有直接关系的效应。1973年华沙国际会议上提出1mw/cm²以下的场强引起的效应是非热效应的意见。低强度微波作用于机体的外感受器和内感受器，所引起的神经冲动传入到皮质下结构，在那里形成了大量锥体外路的条件反射。冲动从那里传到大脑皮质、下丘脑和脊髓。下丘脑通过垂体和肾上腺而起作用，而肾上腺的激素对血液成分、内脏、神经系统等起调节作用。传入脊髓的冲动通过植物神经系统而达到内脏，影响内脏功能。
射频电磁辐射对组织器官的作用 (1) 对心血管系统的影响： 长期在射频电磁场作用下的人，心尖区第一心音常减弱同时伴有收缩期杂音。接触大强度微波者有心音压低、心界移位、心动过缓、心动过速、心律不齐等症状。少数人有房性、室性过早搏动。心电图检查可发现T波压低，ST段下降，心房和心室传导时间延长。极少数人有房室传导阻滞。不少微波作业的人呈现控制植物神经——血管反应的迷走神经紧张度增高，血压下降，肾上腺素和正肾上腺素排出量增加。
(2) 射频电磁场对中枢神经系统的影响： 功能障碍表现为： 头痛头昏、全身无力、易疲劳、睡眠障碍、记忆力减退、易激动。脑电图检查慢波增多。有人认为慢波的出现是神经系统抑制过程的表现。用强度为5mw/cm²的微波对白鼠进行辐射，分别在1～7天和1、5个月观察脑电图表明，微波能引起脑电图的改变，而且脑内胆碱酯酶和3²P含量下降。甚至微波诱发动物脑电图的癫痫样发作，自发电位中出现明显的Q波。停照后48～72h才恢复正常。如果场强>20mw/cm2，在下丘脑、底丘脑处出现空泡，视交叉有退变纤维。
(3) 射频电磁场对周围血象的影响： 表现为轻度的白细胞减少，红细胞增多，网织红细胞增多，轻度血小板减少，淋巴细胞相对增多，嗜酸性细胞增多，并出现带嗜碱性颗粒的红细胞。用0.5mw/cm²的微波照射动物，六周后出现造血系统和淋巴系统功能下降。停照二月后恢复。长期微波照射，血清总蛋白和球蛋白升高，白蛋白和球蛋白的比值下降，胆固醇升高(260～410mg%)，血中氯化物含量下降，尿中氯化钠排出量增加，组织胺含量高出正常值1.5～2倍。白细胞碱性磷酸酶活性明显升高。血液游离氨基酸含量升高。血液和组织器官中铁、铜、钴、锌、钙、镁等离子及含金属蛋白质显著变化。
(4) 射频电磁场对内分泌的影响： 在射频电磁场作业的人常有月经紊乱，性欲减退等机能低下。少数患者甲状腺功能亢进，手足发绀，妇女乳汁分泌功能下降，糖代谢内分泌紊乱，造成血糖及血磷显著变低。用小强度微波照射使得动物丘脑——垂体——肾上腺功能紊乱。(5) 微波对眼的作用： 用功率为100W左右的2450MHz微波照射，可使狗眼发生白内障，照射时狗眼内温度上升3℃，照射后24h内发生晶状体前部皮层白内障，以后逐渐消退而出现后极皮层白内障。2450MHz微波照射兔眼，引起白内障的功率密度与照射时间的平方根的乘积是一个常数，功率密度愈大，引起白内障所需照射时间愈短。一次照射不引起晶状体混浊的功率密度在重复照射后也有致白内障作用。
射频电磁场对生物机体的影响是明显的，但其作用机理还有待进一步研究。