空气中发生高压放电时有低能X射线、臭氧、氮氧化物、噪音、剧烈的电磁场变化、电磁脉冲等有害物理和化学因素产生, 将对环境造成污染, 对工作人员的健康会带来一定的危害。为对高压放电试验现场的工作环境作出卫生学评价, 制定卫生和防护标准, 防治职业性危害, 我们开展了高压放电对人体影响的研究工作。

一 机理分祈及现场测试

空气间隙放电时, 产生强烈游离, 可使原子处于受激状态^[1]。原子核外的电子分别处于K、L、M、N等电子壳层中。如果各层电子吸收了外界能量, 它将跃迁到外层轨道形成激励状态。在极短时间内又将回到基态, 并以光的形式辐射出所吸收的能量, 吸收的能量越多, 辐射光的波长越短, 另一方面, 如K层电子发生游离后, 外层电子立即跃迁到能级较低的内层轨道上填补空位, 也要放出量子化能量(hv)。当空气发生游离以及用铜、铁、侣铝等金属作电极时, 只要发生K系或L系辐射, 其辐射出的射线波一长在1.392~31.603Å范围内, 而X射线波长范围是0.1~10Å, 以上射线正在X射线范围内。故当空气间隙放电时完全能产生x射线, 它不只是某一特定波长的x射线, 而是各种波长均有的X射线。当外加电压增高, 电压形式不同或环境条件变化时, 激发出同波长的X射线剂量将不同; 又由于要激发出K层或L层电于的可能性是一个随机过程, 因此产生的x射线也是一个随机量。

在冲击电压作用下, 电极由于高速电子的入射, 辐射出X射线, 其最短波长可达4Å左右; 电极材料的不同会导致辐射能量的不同, 且电压越高, 辐射能量越大, 空气中的照射量与电子入射角有关系, 在棒极下方90°~10°之间辐射能量最大。

用热释光剂量计测量方法对高压放电环境进行了抽样监测^[2]。结果表明:高压放电时, 确有低能X射线产生, 其照射量与放电型式、放电距离、电极材料、放电电压及放电次数等因素有关。每次试验中, 在高压放电场中的照射量平均在1.39~2.37×10^-7C·kg^-1范围。

二 生物效应检测结果

高电压实验室的工作人员在连续进行高压放电试验后, 都普遍感觉非常疲劳、食欲不振, 有时表现有低血压、眼睑膜红肿、眼球及胸部有刺痛感等某些主观症状和体征。上述症状是否与放电产生的有害因素有关, 为进行系统研究, 我们对部分高压放电工作者进行了生物效应的观察。

1.外周血细胞效应的观察

电离辐射作用于机体后, 出现形态变化最早的是在造血血液系统, 其损伤程度和机能状态, 都直接关系到机体的预后。对从未接触过高压放电试验.为重庆大学学生74例, 在进行高压放电实验前、后进行了动态观察, 检查结果见表 1。

2.外周血淋巴细胞微核率

对各类高电压工作者191例(男137, 女54), 对照者26例(男21, 女5)进行了检查。采用M、C法浓集外周血淋巴细胞wirght-Giemsa染色, 每份标本油镜下计数2000个胞体完整的淋巴细胞, 按全国统标准判定微核, 结果见表 2、表 3。

3.外周血淋巴细胞染色体崎变

生物细胞染色体对辐射具有高度的敏感性, 当人体受到电离辐射时, 染色体就会发生畸变。由于染色体畸变中的一次击中产物末端缺失(即断片)和二次击中产物双着丝点体和环能反映剂量一效应动力学方面的关系, 所以染色体畸变是目前比较准确地反映电离辐射对人体造成损伤的指标, 可以用于察觉早期的放射损伤, 在排除其他已知有害因素的情况下, 畸变率越高, 表示放射损伤越严重。因此, 染色体畸变可以作为估算受照剂量的“生物剂量计”。高压放电工作者57例染色体畸变观察结果见表 4。

4.外周血林巴细胞姐妹染色单体互换

应用5一溴脱氧尿喀陡核苷标记方法, 能够诱发姐妹染色单体互换(SCE), 作为指示细胞DNA损伤与效应的一种敏感方法, 已广泛应用于职业损伤及毒理学的研究中。据1978年的研究证实, SCE频率不受年龄性别的影响, 而对环境致畸物反应敏感, 即使是低剂量浓度的致畸变物也能诱发较高的SCE频率, 并且呈良好的剂量一效应关系, 成为最有价值的生物剂量检测手段。SCE与染色体畸变的测定能反映遗传物质的损伤情况, 一般认为它们之间呈互补关系。根据1981年研究表明, SCE与染色体畸变两种遗传学效应, 多数也呈一致关系, 各有其特点, 两者结合应用可使假阳性降低到最低限度。高压放电工作者的外周血淋巴细胞姐妹染色学体互换检验结果见表 5。

5.血清免疫球蛋白指标的观察

我们对117例高压放电工作者(放电组)、38例110~220kV线路带电作业人员(带电组), 共计15例(统称实验组)高电压工作人员的血清免疫球蛋白(IgG、IgA、IgM)作了检测, 结果见表 6、表 7。

6.脑电图的观察

对91例从未接触过高压放电实验的重庆大学学生, 在进行高电压技术课教学实验前、后的脑电图及脑血流图变化进行了观察, 结果见表 8、表 9。

三 离体血细胞遗传学指标观察

除对工作人员的外周血淋巴细胞遗传学指标进行观察外, 我们还对离体血细胞遗传学指标一染色体畸变及SCE进行了观察, 结果见表 10、表 11。

四 讨论

根据对高压放电所进行的机理分析及放电现场的监测, 确有低能X射线及其他有害的物理和化学因素产生, 这些因素的存在将会影响工作人员的健康。

根据对高压放电工作者所进行的六项生物学指标的观察, 特别是细胞遗传学指标微核、染色体畸变及SCE的观察发现, 各项指标与对照组相比均有显著意义, 说明高压放电工作者的生物效应非常显著。高压放电时产生电离辐射的最短波长在4 Å左右, 属软X射线范围。电离辐射对分子作用主要是引起电离和激发, 细胞内的分子种类很多, 其结构和功能的复杂程度不一。从放射生物学的角度来看, 生物大分子如蛋白质(包括酶)、核酸等, 对于细胞的生活功能与生物遗传甚为重要, 蛋白质和核酸的功能又是紧密相联, 彼此制约的。辐射可以作用于细胞内生物大分子并引起损伤。而细胞内的生物大分子又存在于大量水分子的环境中, 辐射作用于水分子时, 水分子被电离形成电离的分子和羟基自由基^[3]。在水中产生的羟基自由基是强氧化剂, 可直接损伤DNA。胞核或染色体的主要成分为DNA, DNA对射线是高度敏感的, DNA的损伤影响它的复制, 使染色体复制和细胞分裂也受到影响, 最终导致染色体畸变。硬X射线主要穿透机体, 而软X射线主要被机体所吸收, 在人体组织中含水量一般为75~80%。因此, 吸收软X射线后非常容易形成羟基自由基。在高压放电环境中所产生的X射线剂量相对很微弱, 但工作人员的生物效应却很显著, 其主要原因有待于进一步探讨。

从表 6中看出, 高压工作者(实验组)血清珑含量的变化以IgG、IgM差别为明显。我们认为高电压工作者在复杂的高电压环境中免疫调节机能会受到一定的影响(或危害), 测定高电压工作者IgM含量在临床上也可能有其重要意义。从表 8、表 9中也可看出91例学生在做高压放电实验后脑电图及脑血流各异常的例数均比实验前有所增加, 充分说明高压放电对工作人员脑电图及脑血流图有一定影响。

离体血细胞遗传学效应的观察更进一步说明高压放电所产生的有害因素对血细胞的损伤效应。由于细胞培养物是密封在玻璃瓶内, 放电产生的化学因素几乎不起作用, 离体血细胞染色体畸变频率的增高应归咎于放电时所产生的低能X射线所致, 另一方面也证实放电产生的X射线有使SCE值增高的可能。这现象的发现, 有助于进一步探讨SCE产生机理。虽然离体血细胞效应与人体内.血细胞效应有较大的差异, 特别在细胞的代谢作用、自我调节能力、自恢复能力等方面都存在着不同。但只要在短时间内完成观系, 在人体外时细胞功能的丢失不会很多, 并在血培养物中增加适当的酶, 使其尽量接近体内环境, 可收到较好的效果。离体血试验所得的结果与我们对高压放电工作者所做的细胞遗传学效应观察结果相吻合, 因此, 采用此方法与动物实验相结合再外推到人, 可以得到更为准确的结论。

综上所述, 在高压放电环境中将有低能X射线、电磁脉冲、臭氧、氮氧化物、噪声、剧烈的电磁场变化等有害物理、化学因素产生, 它们对工作人员健康的影响已充分显示出了, 应当引起足够的重视, 以采取一些必要的防护措施, 把影响程度降低到最低水平, 防止造成职业性危害。由于此研究工作难度很大, 还有许多深入细致的工作留待今后工作中解决。