强电磁辐射环境长期暴露对作业人员外周血全血细胞的影响

吴琼，王观筠，姜云升，吴阳勋，王子乾，孟萃，姚树林，尹彤*

1解放军总医院卫勤部，北京 100853；2解放军总医院第一医学中心核医学科，北京 100853；3清华大学工程物理系，北京 100084；4教育部粒子技术与辐射成像重点实验室，北京 100084；5解放军总医院第一医学中心心血管内科，北京 100853

现代生活中电子设备的应用越来越多，形成了不同强度及形式的电磁辐射环境，致使人群越来越多地接触到高强度的电磁辐射。在特定状态下，相对集中的区域通常会出现多达数十个电磁辐射源，高辐射设备在短期内集中或同时使用，其工作频率覆盖广泛，使区域内的作业环境充满强度高、密度高、频谱宽泛的电磁辐射[1]。高强度的电磁辐射可影响设备的正常运行，同时可对人体造成损伤[2]，但是长期暴露于高强度电磁场对全血细胞的影响尚不确定。因此，本研究通过对长期暴露于高强度电磁环境中的相关作业人员的血常规指标进行检测，评估高强度电磁环境对人体全血细胞的影响，为高强度电磁环境中作业人员的健康风险评估和预防干预提供科学依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象与设计 2019年4-10月连续募集某地从事强电磁辐射工作至少1年的人员入暴露组(n=239)，并选取该单位不接触强电磁辐射装备的人员作为非暴露组(n=203)，所有入选者均为男性。两组均排除有严重肝肾疾病、自身免疫系统疾病或遗传性疾病史，有毒物质接触史，近1周内患有感染性疾病者并服用相关抗炎药物者。记录入选者的年龄、工作年限、体重指数(BMI)，所有入选者均签署知情同意书。根据强电磁环境暴露和非暴露工作时间，分别将暴露组和非暴露组划分为1～3年(n=79vs.n=40)、4～6年(n=45vs.n=26)、7～9年(n=32vs.n=14)、10～12年(n=28vs.n=28)、13～20年(n=34vs.n=51)以及>20年(n=30vs.n=35)，共6个工作年限时间段进行匹配，以分析作业人员血常规指标随暴露时间的变化趋势。

1.2 强电磁辐射环境的辐射剂量检测 以工作区域的强电磁场环境为中心，根据暴露环境分为开放区域与屏蔽区域；以工作区域的强电磁场环境为中心进行检测，检测地点包括存在屏蔽的2个检测点及开放区域的6个检测点，每个检测点连续测量2或3次。参考IEEE Std C 93.5对等效平面波功率密度进行计算。使用清华大学自主研制的D-Dot传感器(频率带宽为1 MHz～2 GHz，电场强度动态范围为10～50 kV/m)对电磁辐射作业区进行多点测定。依照标准GB8702-2014《电磁环境控制限值》[3]对电磁辐射强度进行评价。测量之前，在位于清华大学的电磁脉冲(EMP)环境及效应实验室对传感器进行校准，测量不确定度校准为0.3 dB。

1.3 作业人员外周血血常规检测 收集所有研究对象3 ml空腹外周静脉血于EDTA管(VACUETTE® 真空采血管)中，立刻离心后冷藏保存，在24 h内完成血液样本分析。应用迈瑞BC-6600 Plus全自动血液细胞分析仪(深圳市迈瑞生物医疗电子有限公司)检测血液指标，包括白细胞(WBC)、中性粒细胞(NEUT)、中性粒细胞百分比(NEUT%)、淋巴细胞(LYMPH)、淋巴细胞百分比(LYMPH%)、红细胞(RBC)、血红蛋白(Hb)、血细胞比容(HCT)、平均红细胞血红蛋白含量(MCH)、平均红细胞血红蛋白浓度(MCHC)、平均红细胞体积(MCV)、红细胞分布宽度变异系数(RDW-CV)、血小板(PLT)、血小板压积(PCT)、平均血小板体积(MPV)及血小板分布宽度(PDW)。检测试剂为迈瑞BC-6600 Plus全自动血液细胞分析仪的原厂试剂，所有操作均严格按照标准进行。

1.4 人群基本特征、血液学指标及血常规指标变化趋势分析 比较暴露组与非暴露组人群基本特征和血液学指标之间的差异，以及各年龄亚组的作业人员血常规指标随暴露时间的变化趋势。

1.5 统计学处理 采用SPSS 25.0软件进行统计分析。计量资料以x±s表示，两组间比较采用配对t检验及Mann-WhitneyU检验。计数资料以频数(%)表示，组间比较采用χ2检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 人群基本特征 暴露组与非暴露组的年龄、工作年限及BMI差异均无统计学意义(P＞0.05，表1)。

2.2 电磁场环境辐射频率及强度 作业人员所处的电磁环境频段为5.5～2000 MHz，包含短波、超短波以及微波，属于射频电磁场，但仍以微波辐射为主。在屏蔽点内的功率密度最低小于1.15×10-4W/m2， 最高可达14.00 W/m2；在设备附近开放区域的功率密度最低为1.82 W/m2，最高可达535.17 W/m2。开放及部分屏蔽区域功率密度均高于《电磁环境控制限值》(GB8702-2014)的标准值0.40 W/m2。

2.3 暴露组及非暴露组人员血常规检测结果

表1 暴露组与非暴露组人群基本特征比较Tab.1 Comparison of demographic characteristics between exposed group and non-exposed group

暴露组人员的RBC、HCT明显低于非暴露组(P＜0.05)，MCH、MCHC、MPV明显高于非暴露组(P＜0.05)，其他血常规指标两组间比较差异无统计学意义(表2)。

表2 暴露组与非暴露组人员血常规指标比较 (x±s)Tab.2 Comparison of blood routine indexes between exposed group and non-exposed group (x±s)

2.4 作业人员血常规指标随暴露时间的变化趋势 暴露组和非暴露组血常规指标随暴露时间的变化趋势图显示，两组RBC及HCT随工作年限的增加相对平稳，MCH、MCHC及MPV均随着工作年限的增加呈现下降趋势，其中暴露组的MCH及MCHC下降速度更快，但差异无统计学意义(图1A-E)。

3 讨 论

伴随着科技的发展，电磁设备不断更新换代，电磁辐射强度也在不断增加，因此，相关作业人员不可避免地暴露在一些高强度电磁辐射环境中。但目前关于高强度电磁场对人体血常规指标影响的研究结果存在争议，且尚未见血常规指标随暴露时间延长的动态变化研究。本研究通过观察长期在高强度电磁场环境中工作的相关作业人员与对照组人员血常规指标的差异发现，长期暴露在高强度电磁场下可能导致红细胞、血红蛋白、血小板相关指标的变化，并且随暴露时间的延长呈现动态变化，提示长期暴露于强电磁环境下可能影响机体的造血 功能。

本研究功率密度监测结果显示，作业区域屏蔽区和非屏蔽区的电磁功率密度较高，在该环境下高强度电磁辐射主要影响血常规中红细胞系水平，包括RBC、HCT的增加，MCH、MCHC的降低。前期对于电磁辐射影响人体红细胞系的相关研究结果存在争议[4-6]。有研究发现，长期(≥2年)暴露于极低频电磁场(ELF-EMFs，3～3000 Hz)会导致人群的红细胞计数及平均红细胞体积均升高[7]；也有研究发现，长期暴露于强电磁辐射会引起暴露人群血红蛋白含量下降，且累积暴露剂量越大，下降越明显[8]。 另外，也有研究发现电磁辐射对人体的红细胞系指标并无明显影响[9-10]。造成各项研究结果不同的原因可能与电磁磁场的类型、暴露强度及暴露时间不同有关；同时，环境因素及个体差异性也是不可忽视的因素，需要对研究人群样本结果进行综合考虑。本研究结果提示可能是红细胞的减少调动了机体的代偿机制，进而通过增加红细胞内血红蛋白的含量及浓度提高了红细胞的携氧能力；随着暴露时间的延长，暴露组红细胞系水平的波动较非暴露组更明显。强电磁环境的暴露时间及机体的代偿机制关系密切，长期接触高强度电磁辐射的人群可能会因为红细胞数量的降低及血红蛋白含量的失代偿，更容易出现缺氧所致的病理生理改变。

本研究还发现，暴露组的MPV明显高于非暴露组。前期关于电磁辐射对血小板影响的研究结果并不一致[7,10,11]。尽管如此，血小板单一指标异常并不能说明高强度电磁辐射对机体凝血功能存在影响；另外，红细胞及血小板均来自骨髓的巨核-红细胞前体细胞(MEP)，高强度电磁辐射是否通过影响骨髓造血系统中的特定成分而引起红细胞及血小板相关指标的异常需要更深入的研究。本研究并未发现高强度电磁辐射对白细胞、中性粒细胞及淋巴细胞的影响，这与前期马菲等[8]的研究结果一致。但是，关于电磁辐射对白细胞指标的影响仍存在争议。黄昌亮等[12]的研究发现，高强度微波从业人员的外周血白细胞较低强度暴露组低；时春兰等[9]发现高强度电磁辐射组单核细胞数量、中性粒细胞数量、中性粒细胞百分比、白细胞计数均低于对照组。上述各个研究结果不同可能与磁场环境的特征及暴露工作年限的差异有关。

图1 作业人员血常规指标随暴露年限的变化趋势Fig.1 Variation trend of blood routine indexes in operators with the working years of exposure

本研究数据来源于长期暴露于强电磁环境下的相关作业人员，且涵盖了不同的暴露时间，因此对于探索强电磁辐射暴露对健康的影响很有意义。然而，本研究仅依据暴露年限进行分组，未考虑所从事的工作类型对结果的影响。尽管暴露组与非暴露组的基本特征无明显差异，但是仍不能排除其他影响因素差异导致的偏倚。另外，由于缺乏对骨髓造血细胞变化的观察，关于强电磁辐射导致血常规指标变化的原因尚需进一步证实。后期有必要进一步扩大样本量，并对研究人群进行更明确的分组及随访调查。

综上所述，本研究结果证实，长期暴露于强电磁环境可能导致相关作业人员红细胞水平降低，携氧能力可能通过血红蛋白早期升高得以代偿，但是随着暴露时间的延长，血红蛋白减少，代偿能力降低。因此，对于长期在高强度电磁辐射环境中的工作人员来说，必要的体检及适当的防护对于减少高强度电磁辐射带来的损伤是十分必要的。