普达措门票多少钱:生物静电效应的研究与开发

    随着社会的进步与发展，人们越来越注重生活质量的提高和生存环境的保护。人类的生活需要使得古老而又成熟的经典电磁理论焕发了青春，静电理论和技术的开发、应用成为新倔起的边缘学科，受到了世界性的关注，成为许多专家学者的研究热点。取得了举世瞩目的成果，同时也还有许多课题需要我们更加广泛深入的研究。其中生物静电效应就是一个具有巨大潜力的研究领域。

1  生物与静电场

    大自然造就了人类和一切有生命机体的适宜生存环境，人类赖以生存的地球既是一个大磁体，也是一个带电体。在一般情况下，大气电离层相对于地面有大约360kv的正电压，地球表面存在着电场强度约为130v／m的电场，大气中含有约100—500个/m3的空气离子。在地球上生存繁衍的人类及各种生物就是生活在静电场与磁场、重力场、引力场等共存的环境中，当地球环境中的某一因素变化时，会给人类及生物体的正常生活和生长带来影响

，造成某些方面的不适应，并可能诱发种种疾病或变异。

    各种生物体本身也会产生电磁现象，如人体器官和组织就有脑电、心电、肌电等，并且人们早已知道通过这些生物电的测量可以判断一个人的身体健康状况如何。人们测定出生物体细胞膜内外有约70—80mv的电位差，这个电位差是细胞膜进行新陈代谢不可缺少的条件之一。任何一个生物体在运动过程都有生物电产生，在活动部位由于压电效应而产生一个电位差，这个电位差是生命正常代谢所必需的，长期缺乏体育运动的人由于产生这种电位差的不足，容易患骨质疏松等疾病。

    自然静电现象是人类及各种生物体生命过程中必不可少的基因之一，但是自然静电也有负效应。雷击是最常见的自然现象，雷击对生物机体的损伤是人所共知的，而自然静电对生物体的损害决不仅仅表现为雷击的瞬时效应，许多事实说明过强的静电场会诱导生物体产生畸变，导致不良后果。我国历史文献上有许多这方面情况的记载。当地球附近出现火、光、怪风、雷电等现象时，即有明显静电异常情况，会引起某些生物体的机能、机体损伤、变异乃至行为异常。因此，在开发利用生物静电效应为人类服务时，必需注意防止它的负效应。

    自然静电现象是大自然的恩赐，生物具有静电效应是不容置疑的。需要深入研究、开发利用的是：根据生物静电效应的客观机理，在自然静电场的作用下，再创造一种人为的、更加适宜于生物体生命过程需要的附加静电场，用以激活和提高生命过程质量。

2  植物静电效应的利用

    静电场是植物生长发育必不可少的环境因素之一。如果用接地的金属网将生长期的植物罩起来，将自然静电场屏蔽，结果导致植物的光合作用受滞，新陈代谢作用显著降低，生长变慢，抗病抗逆能力下降。

    植物种子是有生命的生物体，以适当方式提高种子活力是提高农作物产量的重要措施之一。实验证明，用适当剂量的静电场处理植物种子可以起到提高种子活力的作用。种子在播种前处于休眠状态，用人工静电场处理休眠状态种子的原理示意如图1所示。

    该电场由电晕线与金属板组成正负两极产生，在极板之间的空间形成一定强度的电场，并有离子雾产生。将种子平放在金属板极上，经过一定时间的“照射”处理，即可起到极化提高种子活力的作用。    根据不同植物种子对电场敏感程度的差异可以设计不同类型和强度的静电场。一般用以处理种子的静电场有均匀场与非均匀场、正电场与负电场等类别。由电晕线与金属板组成极板产生的是一种非均匀电场，这种电场由于电晕放电作用还会产生臭氧，这种强氧化剂对植物种子有消毒杀菌作用。如果用两块平行金属板组成电极产生的就是一种均匀电场(忽略边缘效应)均匀电场的特点是计算简单、设计方便。还可以根据处理种子的需要，按负极接地或正极接地设计为正电场或负电场。

    实际电场的设计是将市电经过控制系统进行调压控制加到高压发生器，把市电200v的电压升高、整流。一般使其电压升到40—400kv，输出电流在2—20mA。再通过高压电缆、保护电阻等加到电晕线或金属板上。电晕线与金属板或平行金属板之间的距离是可调的，通过它们之间距离的调整控制电场的强弱。电晕线由数根0.6mm左右粗细的不锈钢或钨合金线等架设在金属极板上20—40cm处组成。金属板则可用铜、钨及其合金或特种半导体、导

体材料制成。控制器应有十分灵敏、可靠的调压、控制性能，最好具有输出理想恒压、恒流外特性，可以提供一个理想、安全的适宜静电场。高压电源可由组合一体化元器件组装成整体。

    不同植物种子选择场形(匀强与非均强)和剂量(电场强度与处理时间)适宜的静电场进行”照射”处理，均可起到提高产量与抗病虫害，抗温变能力的作用。但是，要想达到预期的目的，还有几点是需要注意的：

    1)场向效应  静电场对植物种子的影响与电场强度的方向有关系，称之为场向效应。实验表明正电场可以促进植物根系的生长；负电场对水稻种子脱氢酶活性的影响优于正电场；而负电场处理几种玉米种子提高活力的作用不及正电场……。场向效应表明外加电场的作用与植物体内荷电物质的性质有关。

    2)临界效应  静电场对种子的影响与电场强度有关，随场强大小的变化可能表现为隐性、促进、抑制乃至致死作用，称之为临界效应。从隐性作用到促进作用，有一个临界场强，称为阈值，从促进作用到抑制作用，有另一个临界场强，是第二个阈值；两个阈值之间是我们寻求的静电场正效应作用区域。如试验表明对一般蔬菜种子处理的阈值范围为100—400kV／m的电场强度。

    3)时间效应  在临界场强范围内，静电场对植物种子的影响还与作用时间有关，称之为时间效应。静电场处理植物种子时间短了不行，但也并非时间越长越好。一般而言，对某种植物种子总是有一最佳作用时间，效果最好。如对蕃茄、青椒等蔬菜种子的处理时间为5—10m，对水稻种子则为5一15m等。

    4)消退效应  植物种子经适宜静电场处理后，性质优化，效果显著，但是随着时间推移，影响会逐渐减弱乃至消失，称之为消退效应。因此，经静电场处理后的种子一般需在3天内播种，否则效果会变差。

    此外，为了获得好的效果，植物种子在静电场中处理时宜单层铺放在电极上，以使作用均匀而充分。    植物种子中蛋白质含量、酶活性高低，ATP的水平及自由基的活动状况等，都直接影响今后植物的生长。生理生化实验表明，用静电场处理植物种子，能影响植株的蛋白质、酶活性、ATP和自由基的活动与分布，适当剂量的静电场处理提高了以上诸因素的活力指数，因此，可以通过这些因素的检测，确定提高种子活力的适宜静电场。

    植物的生长发育是自然静电场与磁场、引力场及阳光、空气、水分等诸多环境因素共同作用的结果，缺一不可。而外加静电场对植物生长的影响也有一定的规律，总趋势是在低场强电场作用下无明显作用，随着场强的增大呈现一定的促进作用，当场强继续增强时，则会产生抑制、变异乃至致死作用。而且对不同的植物以及同一种植物的不同生长期，起促进作用场强的阈值是不同的。

    处理植株静电场的设计是在试验区地面上空架设金属线材的电晕线，高度一般在0．5—2m之间，视植株而定，注意与植株高处保持一定距离，以免烧坏植株顶部枝叶，由直流高压发生器供给电晕线一定强度的电压，如10—40kv等，从而在电晕线与地面之间形成一外加静电场，每天供电几小时，植株就生长在变化的静电场中。

    几点结论：

    1)植物静电效应的利用从目前和发展趋势来看．处理种子比较方便，且效果明显，是今后发展的主要方向。

    2)静电场对植株生长有促进作用的是正电场还是负电场，或者对不同植物有不同极性电场需要进一步的试验。

    3)对植株生长有促进作用的适宜静电场，主要包括静电场强大小，每天施加时间长短以及供电方式选择等；而且随着植株不同生长期要加以调整变化，不能一成不变。

3  动物静电效应的利用

    自然界中的所有生物体都要受到大气电场的作用，静电场对生物体的生命过程有着极其重要的影响。植物的种子或植株经外电场处理后提高了活力．促进了营养吸收，加速其生长，起到了提高抗病虫害、抗严寒的能力和提高产量的作用。而动物或其胚胎经外电场处理后也会改变性状。另一方面。一切生物体的生命活动都伴有自身的电磁现象，而动物比植物有更显现的生物电流和生物电场产生，如动物在运动中由于压电效应会在骨骸间产生电位差；细胞与组织恶性增生会造成一种高负电位，引发癌症。江河湖海中生活着五百多种有明显放电现象的鱼，如刀鱼头尾之间有几伏特的电位差，并能周期性放电，使其周围形成脉冲电场。同时，动物体内的生物电流及其周围的生物电场也会受到各种环境因素的影响、外加电场通过这种影响来改变动物体内的生理生化过程。利用静电场处理动物精液、卵子、胚胎以及活体动物，寻求适宜的静电场处理条件，已取得了一定的成果。但是由于动物个体差异大、成份复杂。受遗传基因、环境因素影响成份多，因此研究难度也大，尚未解决的问题还很多，研究的广度和深度都待于我们去拓展。

    图2表示了人工静电场处理鸡胚胎的装置和处理过程，试验表明，在种蛋孵化的第5—10天内用80—150kV／m的电场处理5—10min效果较好，也可以先后处理两次。鸡胚胎经外加静电场处理后，检测结果表明其影响主要是：提高了胚胎中蛋白质的含量、增加了胚胎中的维生素B12，提高了孵化率。

    静电场对动物精液有积极和消极两方面的影响，一方面对精于具有激活作用，增强了精于的存活力和活力，但同时也有损伤和致畸作用，需要认真对待和深入研究。对淡水鱼类的鲫鱼、草鱼、鲢鱼和团头鲂“四大家鱼”的胚胎进行高压电场处理．用20Kv的高压脉冲电压在极隙为20m的电极板间激发电场强度为10Kv/m的电场，极扳间放置一个可以存放1kg左右鱼胚胎的圆盘，接受约3min的电场刺激.结果鱼卵孵化率大大提高、成活率也得到提高、孵化的鱼苗生长明显加快，而对海洋鱼类如鲍鱼卵进行电场处理后的试验表明要想达到理想的目的，尚须在作用场的类型(均强场、电晕场、脉冲场等)、场强大小、作用时间长短等方面作进一步的试验研究。

    人类本身应该说也是一种动物，只是一种具有更高智力的特殊的高级动物.人体静电效应的开发利用由于直接与人有关更具有特殊的意义.人体静电现象的研究起源于人类对静电危害防治的实际需要。一方面是人体自身的静电现象。如人体本身的生物电流、生物电场、心电、脑电等等，多种电现象产生的原因、检测、对人体影响的好坏;另一方面是外界静电对人体的影响及其危害的防治.

    人体静电效应的研究尤其侧重于静电场对人体的医疗保健作用。根据压电效应对人体的骨骸、牙齿到肌肉、皮肤、韧带甚至血管进行研究。目前在治疗骨折、矫正牙齿，恢复损伤韧带等方面几乎都离不开电场理疗方法。我国盛行一时的“周琳频谱仪”、四川神灯等理疗器械也都是生物静电效应的开发应用。

4  静电保鲜

    静电保鲜是利用静电效应又一个十分引入注目的课题：由于果品、蔬菜、鱼肉、禽蛋等都是含有多种营养素的物质，是人类必须的各种维生素、矿物质和有机酸的重要来源。因此也是人们不可缺少的食品。随着人民生活水平的提高。对其需求的数量越来越大、质量要求越来越高；同时由于农业生产力的发展，产品也越来越多。但其生产又有季节性；因此如何保持成品的鲜度和品质也就越来越受到人们的关注。

    新鲜的果品蔬菜及鱼肉禽蛋都是有一定生物活性的食品，要保持良好品质和新鲜程度，就要抑制其本身的生理生化活动及微生物的繁殖，同时还要防止外来的污染。这就是食品保鲜所要解决的问题。

    目前已可以用多种方法保鲜。常用的有低温冷冻保鲜、放射线照射保鲜、化学保鲜、涂膜或气调保鲜、低压保鲜方法等。形式多样的保鲜法，各有各的优缺点，而静电保鲜及磁场保鲜则是处于试验、发展中的新技术。由于静电保鲜技术具有设备简单、成本低廉、能耗少及保鲜程度高等优点，使其有着极好的发展前景。

    食品保存一般总是希望环境温度愈低愈好，因此静电保鲜总是选择在温度较低、避光、避风的室内或地窑中进行。静电场一般设计成非均匀的电晕电场形式．即用O．5一l mm粗细的金属导线架设在保鲜食品上方一定高度处，与接地极之间形成一定强度的电晕电场。也可采用网状分布电晕线的方式，供电电压则依保鲜食品不同由50一200 kv之间供电，从机理上分析，负高压供电效果应该好一些，每天供电时间则视食品品种及状况而定，需要通过试验确定最佳通电时间。

    通过许多开拓性研究试验，静电保鲜已经取得了较好的成效，但发现静电保鲜对无外皮或已切开外皮的果蔬保鲜不如有外壳(皮)果蔬的效果显著，对鱼肉动物性食品不如植物性食品效果好。静电保鲜电场一般设计为负高压电晕电场形式，但用正高压甚至交变高压电场，亦有一定保鲜作用，正离子等的作用有持进一步研究。静电保鲜处理是一种物理过程，不残留余毒，不会造成二次环境污染，因此特别适用于大规模推广，要解决的主要问题是大规模工艺流程的问题。

5  展望

    人类对于生物静电现象的认识和了解可以追溯到远古时代，但是，人们以特定的视角来审视、研究生物静电效应却只有不到半个世纪的历程，也就是说涉及到生物物理、生物化学、生物工程乃至生命科学、医药科学、保健科学、环境科学等的生物静电效应的开发、利用只有几十年的过程。因此，可以说生物静电效应是一门处于起步、发展中的新兴边缘学科。但是，一方面由于物理学中静电理论的如此古老、成熟甚至于简单，使其与生物工程结合起来，立即产生很大的效益，同时又因为生物静电效应所涉及到的领域与提高人类生活质量、改善生存环境有着那么多密切的关系，这就足以便其一开始就成为人们广泛关注的热点。另一方面则由于研究活体有机物的生物学、生命科学的多元性、复杂性、艰苦性，加上生物与静电这样跨学科性质的研究起步晚、研究人员原有知识结构的局限性，使生物静电效应这块沃土的研究还仅仅是开始。

    生物静电效应是一个蕴藏着内容十分丰富、精彩的领域，人们研究的历史不长，但发展迅速、成果显著，前景更是无限美好，需要更多的人去探索开拓：

1)生物静电效应的理论有待深化

    没有理论指导的实践是盲目的实践。在强调生物静电效应实践性特别强的同时，也绝对不可忽视对其理论基础的深入探索。目前在静电场对植物种子、植株及动物胚胎作用的机制方面已有了较强说服力的理论解释，但认识的深度一般也都只在细胞组织水平上，更深入层次的认识，如微观领域，分子、量子化分析还有待于我们去探索。生物静电效应的研究已经有过几次高潮：开始起源于物理学工作者对静电应用技术的开发，出发点是静电理论的应用，很快有了初步成效，掀起了第一轮研究热潮，称之为“静电生物效应”．但毕竟视角仅限于物理学的静电理论应用。第二轮研究高潮可以说是由生物学工作者的参与而引起，出发点是把“静电育种”作为“生物育种”的一种新方法．观察静电场处理农作物种子后对其发芽率、发芽势的影响，得到与其他生物育种比较的优缺点结论，其视角是生物学的。对生物静电效应的进一步研究必须由物理学、生物学以及化学、医学等多学科工作者更密切的结合、扩大其视角来进行，尤其是其理论的建立更需如此，这应该是我们期待的又一次研究高潮。

    总之，目前生物静电效应的研究还只能说是处于通过试验积累经验、弄清事实、探索规律和机理的阶段。生物静电效应的研究有待深化，生物静电效应系统理论的建立尚须我们作出更大努力。

2)生物静电效应的研究范围有待拓宽

   凡是有一定活力的有机体都是生物，是生物就会有静电效应的问题。生物包括植物、动物、微生物及特殊高级动物的人体自身，目前生物静电效应的研究对植物、持别是植物种子和人体静电效应的研究较为广泛，成果也较显著，而对需要更大投入的动物、微生物静电效应的研究尚还不太普遍，许多问题还没有解决，认识也未达到一致，其基本规律和机理都有待于我们去揭示。

   研究范围拓宽的另一个方面是：已经取得较为显著成效的生物静电效应应用成果，加静电育种、人体静电保健、静电保鲜等应着力于转化为生产力，设计出最佳工艺流程，尽快变成商品，占领市场。

3)生物静电效应的检测手段有待精细

    比较研究是一种常用的有效研究方法，生物静电效应的研究通常也采用这种研究方法。即通过建立一定的静电场对某一品种的生物体，如植物种子、动物胚胎等进行“照射”处理，然后将其与未经静电处理的同一品种生物体进行性状比较，得出结论。如根据生物静电效应得到的比较成熟的“静电育种法”，就是将用几种不同剂量静电场处理过的几组农作物种子与一组未经处理过的种子播种以后，观察它们的发芽串、发芽势及生长期、抗温变、抗病虫害的能力、最后是产品的量和质进行对比，反复几次，其中也会用到随机抽样、统计规律，得出结论应该是可靠的。但是这种方法并不是唯一的，并且也有缺点，发现问题，总结规律不及时；也不能深层次的揭示生物静电效应的理论机制。因此，我们还须寻求更为科学的检测手段。

    由于生物静电效应涉及到物理的、生物的、化学的等等多种生化生理过程，其检测手段当然也涉及到许多方面，目前已经用到相对电导率测定、酶活性、ATP含量测定、EPR仪测定自由基等方法，但总的来说．这是生物静电效应研究者需要开拓的另一个十分重要的方面。

4)生物静电效应内含的扩展

    本来意义的生物静电效应顾名思义是生物体对静电场作用的反应，而静电场是惯性系中相对于观察者静止的带电体所激发的电场，这种电场是不随时间发生变化的。为了达到激活促进动植物生长或者抑制其活性(保鲜过程)，我们已经不仅仅利用静电场来处理生物体，有时就用到了交变电场、脉冲电场等，而且也已取得到了一定的成效。所以也是今后生物静电效应研究者可以开拓的一个方面。

    另一个与生物静电效应相关联的是磁场效应。特别是有益人体医疗保健作用的滋疗仪、磁疗鞋等层出不穷、方兴未艾，也有着广阔的前景。其动向是“电场”与“磁场”的结合，值得我们去深入探索。