Hirsh（1952）首次报道一名雷达工作人员，在1500 ~ 3000兆赫（MHz）频段、100毫瓦（mW）/平方厘米（cm²）功率密度微波辐射下，一年以后产生了双眼白内障。从那以后，微波的生物效应研究受到了广泛的重视。同时，许多研究者的生物效应实验，常获得各自不同的结果，长期存在着分歧与争论。本文对当前存在的主要问题，作一简要的整理和分析。

一、微波致热效应的治疗作用和损伤作用

毕克（Bick）等（1984）以家兔作实验，观察到动物置于12 mW/cm²的连续微波辐射下，体温可升高VC；50 mW/cm²下可引起50%的动物死亡；胃肠、胆囊和眼水晶体等含水量大、血管少的组织首先受损害。家兔在100 mW/cm²功率密度微波照射下，一小时后眼部温度可上升到110 °F，—星期后也产生了白内障，说明眼晶体对微波致热更为敏感。Zaret研究过42例微波白内障患者，他认为微波是先使晶体后极的温度升高，影响后囊的代谢而致后囊变粗、增厚和混浊而产生白内障的。

美国科研人员曾用200只雄鼠每天放在空军雷达发射机的强微波下，发现有40%的鼠生殖机能退化；35%的鼠血液中癌细胞有所发展。还有微波引起神经衰弱，心血管功能紊乱，体温调节、内分泌系统、造血系统、脑电图和心电图等各种生理生化改变的报道。苏联人将这些表现称为“微波症”，德柔几切娜（Дрогoичинa）等并进一步将微波症分为三个期，提出了诊治的方法。

微波造成机体损害的机制，已经证明是致热效应的结果。生物机体可看作由电容电阻组成的复杂系统，微波的电磁性使它对任何带电粒子及其组成的分子、系统具有场力作用。在交变电磁场的快速变换下，机体系统中的电子、分子、离子亦随之作强迫地振动、移动和取向转动而产生热。如产生的热量大于机体的散热能力就会引起体温升高，对热敏感的组织器官如眼晶体等将首先被侵犯。实验证明10 mW/cm²以上的功率密度微波才会引起体温明显升高，动物在2450 MHz频率2.5 ~ 10 mW/cm²微波作用下机体的代谢产热还会相应减少。

大量健康检查结果也指出，经常在10 mW/cm²以上活动的工人，有一定比例（42/1000）的白内障患者发生；在接触10 mW/cm²以下的人群中，未见有白内障患者出现。美国国家标准协会（ANSI）和美国职业安全与健康法（OSHA）在1966 ~ 1974年间，相继确认10 mW/cm²功率密度为微波的卫生学标准。即在暴露时间大于6分钟时，任何连续的6分钟时间内的微波平均功率密度，不得超过10 mW/cm²的水平。ANSI在1980年修订过一次标准，将10 mW/cm²降低到5 mW/cm²（1500 MHz以上），但仍是以防护致热效应为目标。加拿大、法国、联邦德国、瑞典等国基本采用美国标准，或自己制定的类似标准。

微波有穿透组织、加热迅速均匀等优点，临床上又用它来治疗人体的多种疾病，称为透热疗法。多用2450 MHz频率的微波作局部照射，使机体产生温热感、小血管扩张血循环增强，提高局部组织的新陈代谢，并诱导产生一系列的物理化学变化。而达到解痉镇痛、抗炎脱敏、促进生长等作用，广泛用于治疗骨折、创伤、炎症、小儿肺部疾患、胰腺疾病等。苏联对透热疗法研究较深入用得较多，美英、日本和我国都在积极开展微波理疗的应用。

微波的致热作用既能治病、又能致病，关键在微波强度（包括频率）、辐射时间、作用条件三个因素的如何组成。可惜这方面的深入研究还不多、引致机体损伤的阈剂量说法不一。理疗研究者侧重观察治疗效果，强调局部微波辐射的安全性多；环境卫生科技人员侧重研究损伤效应，强调微波的危害性多。如能系统地比较研究不同剂量微波对机体的不同影响，弄清致热效应从有利到有害的移行规律与转化条件，对今后微波技术的发展应用，扬长抑短保障人体安全将是大有裨益的。

二、关于非致热效应的分歧

苏联和东欧国家对低强度微波效应研究较多，他们曾用2375 MHz，0.5 mW/cm²微波照射家兔和大鼠，每天7小时连续30天，发现动物的活动能力下降，对电刺激的敏感性降低。用2450 MHz，0.5 mW/cm²微波每天7小时照射大鼠连续三个月，大鼠的足颤阈值提高、活动能力减弱、防御反应能力下降。对接触小于10 mW/cm²微波的工人作流行病学调查也发现、工龄三个月以上有头痛、头昏、疲劳症状由现、半年以上症状加重、五年以上的工人有明显的植物神经功能紊乱和脑电图、心电图的改变。由于功率密度微波作用下，机体未见明显的温度变化，据此他们提出了“非致热效应”的概念，苏联的卫生学家正是在非致热效应的基础上，制定出10微瓦/平方厘米（10 μW/cm²）卫生标准的，这是美国初期标准（10 mW/cm²）的1/1000。苏联标准是按时间分级、工作日内接触微波不超过两小时容许达到100 μW/cm²；不超过20分钟可到1 mW/cm²的水平。东欧国家多具有相同的看法和类似的标准。我国根据自己的工作制定的微波辐射暂行卫生标准是50 μW/cm²（每日以6小时接触计）；一日的最大容许限值为300微瓦 · 小时/平方厘米（μW · h/cm²）；最大辐射强度不得超过5 mW/cm²的水平。

美国环保局（EPA）曾在数十个城市调查电磁辐射效应，发现小于4瓦/公斤（W/kg）的组织比吸收率的微波强度下（相当于10 mW/cm²功率密度）仍可产生明显的生物效应。家兔和小鼠在10 mW/cm²以下的微波辐射下，体温有所升高，并有血液、免疫和内分泌系统的改变，脑组织中的钙离子浓度变化等。EPA在其500页的调查报告中提出，应将微波的标准降低到100 μW/cm²，才能防护微波对健康的影响。美国环保局的意见仍是以防护微波的致热效应为基础，和苏联等国家的非致热效应概念是显然不同的。

联邦德国的Kremer，曾将一种昆虫的唾液腺暴露在64 ~ 69 kMHz的电磁辐射下达两小时，功率密度为6 mW/cm²，观察到腺体的染色体有显著变化。他将另—组腺体加热到超过实验组温度2.5℃（比实验微波感应温度上升0.3°C高八倍），未见到染色体有类似改变。他认为引起染色体改变，是微波的非致热效应。Swicord进一步提出假说：非致热效应是遗传基因（DNA）能共振吸收微波辐射而产生的。他说就像士兵在桥上密集行军、谐振可破坏桥梁一样，一个DNA分子吸收许多光量子的能量。这种能量与总热量相比是极其微小的，但足以影响到它的功能、当全都处在一种持续振动模式下就更加如此。许多实验都证实了低强度微波（小于10 mW/cm²）下的生物效应，越来越多的研究者倾向于非致热效应的看法。

不同的意见也常有人提出，美国罗彻斯特医学和牙科培训学院的辐射专家们认为，至今尚无确切的证据说明非致热效应存在。他们的实验得出，培养中的人类白细胞在微波作用下，能保留抵抗感冒病毒的能力，微波引起体温升高和白细胞增加等反应，是可逆的而不是累积的。我国的章静波用WB-1型微波发生器（输出功率14kW）照射培养中的人体恶性肿瘤细胞系，发现微波处理引起的细胞结构改变，和加热处理的改变是相同的。Wachtel等的工作还说明，动物在脉冲微波辐射下，机体温度上升的速率甚为重要，每秒上升1 ~ 10°C的速率足以触发明显的影响，因为温度的快速变化和流经细胞膜的电流、细胞膜的电压偏移是密切相关的。

从大量的实验报告可以推论，在这些结果中微波的致热效应和非致热效应是重迭在一起的。大强度短时间的微波辐射下，致热效应的影响占显著优势，非致热效应处在潜在和被掩盖的状态；低强度长时间的微波辐射下，温度升高不明显，非致热效应的影响才相对明显地显露出来。对这种现象有两种可能的解释：一是微波有致热和非致热两种不同的效应；二是微波热效应对机体有急性和慢性两种不同的作用反应。只有从实验结果中，将两种效应或反应区分开来才有无可置疑的说服力，从而结束致热和非致热效应的争论。

三、三致作用的探索

Prausnitz等（1962）曾报道小鼠慢性照射微波后白细胞肿瘤较对照组增多，但对鼠的寿命无影响，这一结论曾被许多人引用。Roberta（1983）复查了该实验资料后指出：Prausnitz等人的实验用小鼠，种系白细胞肿瘤的本底水平不清，实验因间质性肺炎流行而发生大量动物死亡（68/200），对死亡动物又未作病理解剖，因此所得结果受到种种因素干扰，不能说明微波照射和肿瘤发生间的关系。Robinette等对美国海军的19965名微波技术人员，和20726名不接触微波的人体检结果比较，发现胃肠、血液和呼吸道癌的病死率，前者虽然高于后者但无统计学意义。

Yao（1982）用袋鼠细胞株（potorous tridactylis）作体外培养实验，以2450 MHz频率15.2±1.82 mW/cm²微波照射培养基。培养箱温度35-37 ℃培养320天共传50代，停照以后继续培养30代。结果显示微波辐可致细胞生长缓慢、倍加时间延长；从20代起染色体发生畸变，但微波致畸作用比X线、紫外线的作用更低效和缓慢。Ranald（1983）用妊娠大鼠75只分成三组，实验组（12只）在孕期中每天照射2450 MHz、20 mW/cm²的微波；基础对照组（59只）在实验环境外饲养；共存对照组（4只）除不照微波外其余和实验组同。结果三个组动物的器官重量、畸胎数、胚胎重量未见明显差异。作者认为在此种低强微波作用下，动物体温无明显变化，亦不会有致畸的影响。

Goud等（1982）用2450 MHz连续微波170 mW/cm²的功率密度照射25只雌性小鼠（8周令）70秒种。然后每只雄鼠与三只雄鼠（未交配过的）同笼喂养，到第16天解剖观察。结果是微波照射使小鼠生殖系数减低，着床损失率提高，并引起精子在减数分裂后期的致死性突变和形态异常。但有人用195、2450、9400 MHz不同频率微波照射雄性小鼠，亦观察到受照鼠有4 ~ 12%的精原细胞内有染色体缺陷，由此造成的胎死率达20%，比对照组高三倍。章静波用微波发生器照射健康人的外周血，输出功率14. 8 kW，实验分照射0.1、0.3、0.5、0.7秒及对照组。经淋巴细胞培养、染色体畸变分析和SCE频率计数结果，微波对染色体数目和结构未见有意义的影响，但可引起淋巴细胞染色体畸变及SCE频率的改变。

微波致癌、致畸、致突变方面的研究日渐增多，结果也不尽一致，但已初步显示出三致作用的端倪，受到广泛的关注与重视。

四、问题和前景

关于微波生物效应，已积累了不少观察资料，但深入研究的进展比较缓慢。作用机制仍不甚清楚，致热与非致热效应的分歧仍未解决，造成这种形势的主要原因有：

1.微波照射条件不易控制：微波具有光的反射、折射和散射等特点，生物体吸收微波能量的多少，不仅和微波的频率、功率、射角、时间有关；和生物体的尺寸大小、姿态、受照部位、环境温湿度、气流速度都密切相关。小鼠在980兆赫频率、150 mW/cm²固定功率密度微波照射下，鼠的躯干顺着电场矢量方向照射9分钟就可出现痉挛；鼠的躯干顺着磁场矢量方向照射1小时未见影响。可见如不严格控制实验条件，将会严重地影响结果的稳定与价值。而微波辐照条件的控制技术，本身就是一个有待深入研究的课题。

2.微波研究中的测量技术尚不够精密：生物机体中含水量多的组织（肌肉、眼晶体等）吸收微波能量大；含水量少的组织（脂肪、骨骼）吸收微波能量少。微波进入机体后，还会在不同组织界面产生反射波和入射波。体内各种组织吸收的电磁功率和功率分布，至今尚无有效手段测定和计量。一般是用热像仪或特种温度计测量体内温度分布，从而换算出相应的电磁功率分布。非创伤性地测量出体内的温度分布，在技术上亦不易实现，常借助模拟生物组织模型，来推算一定功率密度微波照射下的温度变化。当前研究中的模型制作、仪器精度和测量技术的先进性，都与说明问题的要求相距甚远。

3.综合实验多单因素研究少：为阐明微波的生物效应、个体主诉、功能观察、活动状况、流行病学调查都是必要的内容。但深入的探索机制，则需细胞的、亚细胞的和分子水平的研究、因条件单一才易于控制与揭示变化的实质。现有研究报告是综合观察多、单一研究较少。如能在较好控制的单一条件下，系统地研究微波的剂量反应关系、各种环境背景条件下的效应比较研究。对揭示机制加深认识，是会有所促进的。

综上所述可以预测，只有在微波实验技术上有所改进，才能促使生物效应研究的突破；如欲达此目的，看来首先应集中改进微波研究的技术和条件。