随着特高压直流输电技术的快速发展,直流输电电压等级不断升高,输电线路周围的环境静电场水平也随之升高,静电场是否会对人体产生不利影响备受公众关注。由于目前尚无国家或国际标准给出静电场暴露标准限值,相关环境问题投诉处理工作困难重重。考虑到中国在特高压直流输电方面工程体量大、技术水平高,国际电工委员会(IEC)、世界卫生组织(WHO)等机构多次倡议由我国主导开展特高压直流输电线路静电场暴露标准限值研究。根据电磁环境标准制定相关准则,动物实验依据是制定静电场标准限值必不可少的依据之一,然而目前静电场非热效应相关的动物实验研究较为缺乏,为推进静电场标准限值制定工作,亟需深入开展相关动物实验研究。本研究分别在已建成投运的±800kV特高压直流输电线路下以及实验室可控条件下开展静电场暴露非热效应动物实验,根据静电场暴露特性以及不同环境特点,分别研究建立了实际输电线下和实验室可控条件下静电场非热效应动物实验造模方法,从方法学角度为今后静电场暴露动物实验研究提供实验设计参考。在确定造模方法基础上,分别在以上两种环境下开展动物实验,并以实验室研究为重点,研究不同暴露强度(名义80kV/m、50kV/m、40kV/m)和暴露时间(7d、14d、21d、35d、49d)下静电场对实验动物生长、行为、血液、肝脏、肾脏、生殖功能等方面的影响,探索静电场潜在的非热效应,同时进一步通过转录组测序技术,从分子生物学水平探究静电场非热效应的生物作用机制,主要研究结论如下:(1)血液方面影响研究结果表明,名义80kV/m(实际55.3±2.7kV/m)静电场暴露可导致小鼠白细胞数量显著降低,从而影响小鼠免疫功能,其机制可能与长期应激导致的神经内分泌功能异常有关。静电场作为一种外环境异常胁迫因子,可能引起小鼠应激反应,导致下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA轴)激活,皮质酮等应激激素分泌增加,而皮质酮可引起淋巴细胞凋亡,最终导致白细胞数量减少。此外,名义50kV/m、40kV/m(实际34.1 ±1.7kV/m、27.1 ±1.4kV/m)静电场暴露对小鼠白细胞数无显著影响,表明静电场对受体免疫功能的影响与暴露强度密切相关。(2)肝脏影响研究结果表明,短期静电场暴露会导致小鼠肝脏受损,且与暴露强度密切相关,主要表现为个别肝功能指标显著升高,伴随肝脏氧化应激指标异常,说明破坏氧化还原体内平衡可能是静电场非热效应的机理之一。随着暴露时间的增加,肝脏损伤可逐渐恢复,表明一定时间后小鼠可对外界静电场产生适应,这可能与机体的自我调节机制有关。(3)肾脏影响研究结果表明,名义80kV/m静电场暴露会影响小鼠肾脏功能,表现为暴露35d后,小鼠血清肌酐(CREA)含量显著升高,暴露结束后电镜结果显示实验组小鼠肾小球部分足突融合成片状,偶见基底膜增生,表明较高强度静电场暴露可能会对小鼠肾小球的滤过作用产生影响。(4)雄性生殖影响研究结果表明,名义80kV/m静电场暴露可造成小鼠睾丸生精细胞内线粒体脊缺失,呈现空泡化,但这一改变并不影响小鼠精子的运动能力,其原因可能与支持精子运动的大部分能量来自于细胞质中的糖酵解过程而非线粒体的呼吸作用有关。(5)转录组测序研究结果表明,名义80kV/m静电场暴露49天后,和对照组小鼠相比,实验组小鼠肝脏和睾丸分别有198、174个基因表达量发生了显著变化,其中有20个基因在肝脏和睾丸中表达均发生了显著变化,表明这些基因可能普遍参与了静电场非热效应的发生过程。KEGG分析结果表明,对囊泡循环相关的物质传递过程的影响和对MHC分子介导的免疫应答过程的影响可能是静电场非热效应的两大内在生物作用机制,可一定程度上解释静电场作用下受体白细胞数量下降这一实验结果。本研究立足于国内外特高压直流输电技术快速发展,但尚未制定静电场暴露限值相关国际或国家标准这一实际,对静电场长期暴露非热效应及其作用机制展开研究,研究成果可从动物实验依据角度为直流输电线路静电场暴露标准制定提供科学支撑。