靜電對(duì)人體及動(dòng)物機(jī)體的效應(yīng)的研究

王冠凱

摘 要：靜電是一種處于靜止?fàn)顟B(tài)的電荷，在日常生活中是一種常見(jiàn)的現(xiàn)象，干燥多風(fēng)的秋天尤為明顯。靜電并不是靜止的電，是宏觀上暫時(shí)停留在某處的電，人在地毯或沙發(fā)上起立時(shí)，人體電壓可達(dá)到一萬(wàn)多伏，而橡膠和塑料薄膜行業(yè)的靜電更是可高達(dá)十多萬(wàn)伏。但靜電產(chǎn)生的電流卻很微小，人體只是產(chǎn)生些許的不適感。靜電對(duì)人體到底有哪些影響呢？本文將對(duì)此進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：靜電 人體 生物效應(yīng)

中圖分類號(hào)：O4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2019）01-0-01

一、課題研究的背景

靜電作為一種自然物理現(xiàn)象引起了人類的注意，脫衣服時(shí)噼里啪啦的聲響，梳頭時(shí)頭發(fā)隨梳子“立”起來(lái)，干燥的天氣經(jīng)常在觸摸門(mén)把手等物體時(shí)感到刺痛，這些都是靜電在自然生活環(huán)境中的表現(xiàn)，人們通過(guò)對(duì)這些現(xiàn)象的研究打開(kāi)了電世界的大門(mén)。

電對(duì)人體有什么樣的影響呢？首先人體是一個(gè)活的有機(jī)整體，細(xì)胞中的信息傳遞也和電信號(hào)有關(guān)，人體是可通電的導(dǎo)體，在碰到220V50Hz的電時(shí)，人體將受到巨大的損傷，極有可能觸電身亡，但人體自身卻帶著成千上萬(wàn)伏的靜電卻仍舊安然無(wú)事。這是因?yàn)殡妼?duì)人體的影響主要是在于電流的強(qiáng)度和電能量的多少。以帶10KV靜電的人來(lái)說(shuō)，與大地絕緣，人體對(duì)地面的電容為50-70Pf，通過(guò)能量公式E=1/2·cv2計(jì)算出能量約為10mJ。但根據(jù)研究表明，一個(gè)體重為60Kg的人，靜坐時(shí)每秒鐘約消耗能量為1000J，和10mJ相比要大五個(gè)數(shù)量級(jí)，所以靜電只要在短時(shí)間內(nèi)并不會(huì)對(duì)人體造成影響，甚至人體都感覺(jué)不到部分靜電。

但如果長(zhǎng)時(shí)間微量的靜電會(huì)不會(huì)對(duì)人體或動(dòng)物體造成傷害呢？靜電對(duì)人體或動(dòng)物體到底有沒(méi)有幫助呢？這是我們要研究的問(wèn)題。

二、課題研究的目的和意義

本文將對(duì)靜電進(jìn)行學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)，將從靜電的形成、靜電的生物效應(yīng)研究、靜電的實(shí)際應(yīng)用等方面進(jìn)行討論，并通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷來(lái)收集人們對(duì)靜電的認(rèn)識(shí)和看法，這樣可以對(duì)靜電進(jìn)行深入地了解和運(yùn)用。

三、課題研究的方法

本次課題的研究方法有收集文獻(xiàn)法和調(diào)查法，運(yùn)用收集文獻(xiàn)法對(duì)靜電的形成、靜電的生物效應(yīng)、靜電的實(shí)際運(yùn)用進(jìn)行了解；運(yùn)用調(diào)查法來(lái)收集總結(jié)人們對(duì)靜電的認(rèn)識(shí)。

四、課題研究的成果

1.靜電與人體的聯(lián)系

地球本身就是一個(gè)巨大的帶電體，靜電現(xiàn)象十分常見(jiàn)，如閃電和打雷，就是空氣中電荷的摩擦而形成的。同樣的，人體也可看做一個(gè)帶電體，每一個(gè)細(xì)胞都能被稱作微型電池。靜電中的“靜”字并不是指絕對(duì)的“靜”，而是相對(duì)的“靜”，絕對(duì)靜止的電荷以及其產(chǎn)生的電場(chǎng)對(duì)人體并沒(méi)有什么影響，電荷移動(dòng)起來(lái)就是靜電放電的過(guò)程。靜電放電一般為火花放電的形式，能量的釋放在時(shí)間上近于微秒量級(jí)，在空間上集中在很小的放電通道內(nèi)，會(huì)給人以強(qiáng)烈的電擊感，使人產(chǎn)生不舒服的感覺(jué)，甚至有些人會(huì)感到害怕。

這種外加電場(chǎng)對(duì)人體的影響是必然的。以細(xì)胞傳遞信息的過(guò)程為例，細(xì)胞膜內(nèi)的K+離子向膜外擴(kuò)散，達(dá)到動(dòng)平衡狀態(tài)時(shí)的穩(wěn)定電位差，叫做靜息電位，此時(shí)細(xì)胞膜外為正電，膜內(nèi)為負(fù)電；神經(jīng)纖維受到刺激時(shí)，細(xì)胞就會(huì)調(diào)整成只有Na+離子向膜外擴(kuò)散，此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生與之前靜息電位不同的電位差，即為動(dòng)作電位。當(dāng)動(dòng)作電位經(jīng)神經(jīng)纖維傳導(dǎo)產(chǎn)生局部電流，機(jī)體的動(dòng)作信號(hào)就會(huì)被實(shí)現(xiàn)成相應(yīng)的動(dòng)作。這一過(guò)程若受到強(qiáng)電場(chǎng)的干擾，就極有可能對(duì)電信號(hào)的產(chǎn)生造成影響，有可能會(huì)使神經(jīng)系統(tǒng)紊亂，動(dòng)作反應(yīng)遲鈍等。

目前國(guó)際上有兩種論點(diǎn)，一種認(rèn)為高頻電磁輻射能引起生物細(xì)胞膜共振，從而影響細(xì)胞組織功能；另一種認(rèn)為高壓電場(chǎng)主要作用為生物電干擾波，干擾生物體內(nèi)生物電的正常活動(dòng)[1]。

2.靜電的應(yīng)用

靜電在醫(yī)療方面的應(yīng)用是目前研究的熱門(mén)，高壓靜電療法就是其中的一項(xiàng)應(yīng)用。

高壓靜電療法又稱為高電位療法，已知靜電場(chǎng)可以從以下幾個(gè)方面對(duì)生物的機(jī)體造成影響，一是通過(guò)改變酶的活性從而對(duì)生物體產(chǎn)生影響，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度低于10Kvm-1時(shí)，過(guò)氧化氫酶活力不受影響，電場(chǎng)強(qiáng)度為20～30 Kvm-1過(guò)氧化氫酶將會(huì)不同程度地激活，最高可提高32%；二是通過(guò)改變細(xì)胞膜的通透性來(lái)對(duì)生物體產(chǎn)生影響，可以提高機(jī)體抵抗自由基損傷的能力，加速疲勞機(jī)體的恢復(fù)；三是通過(guò)火花放電引起生物體的變化，可以達(dá)到消腫、止痛和改善代謝的作用[2]。

低壓靜電療法可以對(duì)人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和治療，空軍總醫(yī)院就曾用200～600V負(fù)直流低壓治療神經(jīng)衰弱。除此之外，靜電還被國(guó)內(nèi)外應(yīng)用于牙齒整形、骨傷的治療以及軟組織損傷的恢復(fù)等方面。

靜電的應(yīng)用在于對(duì)靜電強(qiáng)度的控制，適量的靜電刺激可以達(dá)到人們需要的結(jié)果，過(guò)量的話就會(huì)造成一定的損傷。靜電的應(yīng)用還十分廣泛，值得我們對(duì)其進(jìn)行不斷研究。

3.問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果

本次問(wèn)卷調(diào)查有效反饋為289份，其中調(diào)查對(duì)象為20歲以下的有102人，20—30歲的有128人，30歲以上的有59人。所有問(wèn)卷調(diào)查對(duì)象均認(rèn)為生活中會(huì)有靜電現(xiàn)象；4%的調(diào)查對(duì)象認(rèn)為靜電已經(jīng)對(duì)自己的日常生活造成了影響；約24%的調(diào)查對(duì)象對(duì)靜電的原理產(chǎn)生過(guò)疑問(wèn)，但只有約19%的調(diào)查對(duì)象對(duì)靜電的原理進(jìn)行了了解；約2%的調(diào)查對(duì)象可以舉出相應(yīng)的靜電應(yīng)用。

結(jié)果表明人們對(duì)靜電的認(rèn)識(shí)僅處于“見(jiàn)過(guò)但并不深知”的情況，對(duì)靜電的危害和應(yīng)用并沒(méi)有很大的興趣，認(rèn)為靜電只是生活中很小的一個(gè)自然現(xiàn)象。

五、總結(jié)體會(huì)和反思

靜電是人們生活中常見(jiàn)的自然現(xiàn)象，對(duì)靜電進(jìn)行一定的認(rèn)識(shí)后發(fā)現(xiàn)靜電可以對(duì)人體、動(dòng)物體甚至植物體有一定的影響，控制好靜電的量還可以達(dá)到人類對(duì)某些目的的需求，靜電是一項(xiàng)十分值得研究的事物。

本文的分析十分淺顯，參考文獻(xiàn)有限，做出的結(jié)論還不夠嚴(yán)謹(jǐn)；問(wèn)卷調(diào)查設(shè)計(jì)的問(wèn)題也還不夠精準(zhǔn)，調(diào)查樣本略少，結(jié)論有待仔細(xì)推敲。十分感謝各位老師對(duì)我的幫助，望各位對(duì)本文進(jìn)行批評(píng)和建議。

參考文獻(xiàn)

[1]張振球.國(guó)內(nèi)靜電生物效應(yīng)研究進(jìn)展[J].靜電，1992（1）：8-15.

[2]尚經(jīng)軒.高壓靜電療法的研究現(xiàn)狀[J]黑龍江科技信息，2016（29）：151-151.