随着电磁波技术的迅猛发展, 各种类型的电磁波越来越多地被应用于各个领域。电磁辐射已经被公认为继大气污染、水质污染和噪音污染之后的第四大公害。越来越多的实验证明:一定强度的电磁辐射可危害人类健康^[1]。人体如果长期暴露在超过安全范围的辐射剂量下, 会引发视力、听力和嗅觉能力下降, 出现头痛头晕、学习记忆能力下降、心情烦躁、食欲不振等症状, 并可导致男女不育不孕、胎儿先天畸形, 以及增加儿童肿瘤发生率等^[2]。

某部布有高功率雷达和大型计算机, 在抗电磁辐射损伤防护方面还十分欠缺, 急需采取切实有效的防护措施, 找到适合的物理防护方法及防护药物来解决这些必须面对的问题。因此, 进行高功率雷达微波的生物损伤效应及防护研究, 具有重要的现实意义和应用价值。

本研究以活体动物大鼠为对象, 研究微波辐射对机体血液生化指标影响, 探讨其损伤机制, 为进一步研究雷达辐射对官兵的损伤提供依据, 为微波辐射防护提供基础。

1 材料和方法 1.1 材料

① 高功率雷达微波源:某部测控站提供。②动物:雄性SD大鼠〔第四军医大学实验动物中心提供, 体质量(280± 16)g〕分为两个大组, 即单次微波辐照实验组和连续微波辐照实验组。每个大组按大鼠体质量随机分为对照组、微波辐照组、药物防护组和物理防护组, 每组10只。③辐照装置:大鼠置于塑料盒中, 自由体位。; ④安多霖胶囊(福州阿多拉制药有限公司提供)。⑤防电磁波辐射面料(陕西省纺织科学研究所提供)。⑥生化检测:深圳迈瑞BS-400全自动生化分析仪。

1.2 方法 1.2.1 动物处理

SD大鼠购买后, 实验室常规饲养7d。之后对药物防护组大鼠实施安多霖药物灌胃(4g·kg^-1体重), 每天一次, 连续10d。其余各组用纯净水灌胃, 用量与药物防护组相当。

1.2.2 辐照参数

高压15kV, 峰值功率1.2×10³kW, 平均功率8kW。①单次微波辐照实验组:每辐照30min, 休息15min, 每天累计辐照时间2h, 连续5d;②连续微波辐照实验组:每辐照30min, 休息15min, 一天内累计辐照时间6h。

1.2.3 辐照情况

装有大鼠的塑料盒位于天线主轴方向, 与天线距离200m。物理防护组塑料盒外面套有防电磁波辐射面料。对照组大鼠亦经同样处理但不进行辐照。辐照后1d, 各组大鼠采用左心室穿刺取血, 送解放军第五一八医院检验科进行外周血细胞测定。

1.2.4 计数

每鼠取3ml血液上深圳迈瑞BS-400全自动生化分析仪。

1.2.5 统计学处理

采用SPSS软件进行方差分析, P < 0.05为相差显著。

2 结果

高功率雷达微波辐照对大鼠生化指标的影响, 见表 1。

连续微波辐照实验组:与对照组相比, ①辐照组ALT显著升高(P < 0.05);②辐照组和药物防护组CK显著升高(P < 0.05);③辐照组BUN显著升高(P < 0.05);④辐照组LDH显著升高(P < 0.05)。

单次微波辐照实验组:与对照组相比, ①辐照组和药物防护组CK显著升高(P < 0.05);②辐照组BUN显著升高(P < 0.05);③辐照组LDH显著升高(P < 0.05)。

3 讨论

微波指波长在1m~1mm, 频率300MHz~300GHz的电磁波, 微波辐照属于非电离辐照, 微波对生物体的作用主要表现为热效应和非热效应, 当大剂量或者长期照射后能够影响中枢神经、心血管、生殖、造血、免疫系统等的功能障碍, 引起头痛、血压波动、心动过速、失眠、乏力、记忆力衰退等症状^[2-5]。这其中生化指标的变化是反映机体损伤敏感而且重要的参数。

国内相关研究显示, 小鼠在微波辐照后血液中乳酸含量显著增高, pH值下降, 提示其受辐照后疲劳能力下降, 运动耐力也随之降低。同时SOD含量的显著下降, 也影响了生物活体的自由基防御体系。LDH活性检测则提示了机体无氧代谢能力的强弱, 说明辐照对动物运动能力即抗疲劳能力有显著影响^[6]。有报道指出微波作业人员血液中脂类含量增多, 由于血脂升高及血粘度增加, 形成血细胞聚集和颗粒流, 造成了血管内皮细胞的继发损伤, 引起微血管通透性增加^[7]。

国外研究已经从胚胎学、组织学和细胞学等方面对微波辐照进行一系列研究。研究成果显示总蛋白、白蛋白和球蛋白均有所下降, 这与其他相关研究相符^[8-11]。但辐照是否加速了蛋白质的分解代谢还有待进一步研究。而有研究指出短期的微波照射后血浆蛋白具有可复性^[12], 但多次或者长期照射结果如何, 能否导致低蛋白血征还有待深入探讨。微波对心率的影响主要是由于微波的热效应所致。Jauchem等用38mWPcm²的350MHz微波照射大鼠后, 其心率显著增加^[13]。HPM辐照的大鼠心肌酶谱活性紊乱或下降, 以肌酸激酶的变化最为敏感, 本研究结果也证实了该结论, 而且这一效应不仅有早期效应, 也有持续和后期效应^[14]。另有学者发现微波照后短期内心脏组织一氧化氮合酶升高^[15], 并能引起心肌凝固性坏死和收缩带坏死, 心肌肌原纤维局灶性溶解、排列紊乱等心脏病理变化。

刘志昂等^[16]发现, 微波辐照调查中多数雷达官兵自觉症状明显, 生化指标观察显示辐照后ALT、GLU无明显差异, 而AST、BUN与对照组相比有明显差异, 并且AST、BUN在微波辐照与微波强度间的差异也有统计学意义, 提示有显著的心、肾等脏器损伤。另外, 细胞在电磁波作用下, 其酶活性降低或消失、蛋白质变性、激素形成异常、脂类等也会产生诸多病理生理效应, 并最终导致组织细胞损伤。微波辐照也可使细胞内磷酸酶、ATP酶、琥珀酸脱氢酶活性降低, 最终导致细胞凋亡。

本实验采用高功率雷达微波对SD大鼠进行辐照, 照后1d检测生化指标, 观察高功率雷达微波辐照对大鼠生化的影响以及一些防护措施(安多霖胶囊、防电磁波辐射面料)的防护效果。研究发现:在连续微波辐照实验中, 辐照组ALT显著升高(P < 0.05);辐照组和药物防护组CK显著升高(P < 0.05);辐照组BUN显著升高(P < 0.05);辐照组LDH显著升高(P < 0.05)。在单次微波辐照实验中, 与对照组相比, 辐照组和药物防护组CK显著升高(P < 0.05);辐照组BUN显著升高(P < 0.05);辐照组LDH显著升高(P < 0.05)。

结果表明, 在本实验参数的高功率雷达微波辐照的条件下, 大鼠生化指标出现了显著改变, 这说明高功率雷达微波辐照可对机体的心、肾等脏器系统造成一定程度的影响。

在本实验中, 药物安多霖胶囊和防电磁波辐射面料都表现出了较好的防护效果, 它有效地保护了机体生化指标没有出现显著改变。

根据以上分析, 我们认为:高功率雷达微波辐照能够对机体的心、肾等脏器系统造成一定程度的损伤, 具体表现为使机体部分生化项目浓度发生改变, 安多霖胶囊和防电磁波辐射面料均表现出了较好的防护效果。