基于亥姆霍兹线圈的风电磁场模拟及其对两种鱼类致死和生理的影响

发布时间：2020-04-17 16:38

【摘要】：随着人类生化水平的提高和电力的发展,电磁场也开始逐渐出现在生活中并无处不在。人类很早就接触到了电和磁的现象,但是真正去研究和利用它却只是近几十年的事。本文通过改造原有亥姆霍兹线圈,将其重新设计为电磁场的发生装置,便于产生人工可控电磁场,借此研究电磁场对鲫鱼(Carassius auratus)和褐菖湁(Sebastiscus marmoratus)的致死作用及生化指标变化的影响。本研究选取鲫鱼和褐菖湁为研究对象可以为后期研究电磁场对淡水水生生物与海水水生生物影响的比较提供参考。在电磁场对鲫鱼生理研究中选取了四项生化指标,分别为溶菌酶(LZM)活性、血液蛋白含量、碱性磷酸酶(AKP)活性和乙酰胆碱酯酶(ACh E)活性。溶菌酶因能够破坏致病菌细胞壁,起到消炎、抗菌、等功能,常常被用来作为判断生物机体是否健康的重要指标。蛋白质主要由肝细胞合成,是组成生物体一切细胞、组织的重要成分,在很大程度上能够反映肝脏器官或整个机体是否健康。AKP对机体生长发育具有一定影响,该酶主要分布在骨骼、肝胆等系统。ACh E是细胞发育和成熟的重要参与者,对神经系统构建有促进作用,所以其活性高低同样能反应机体健康状况。(1)亥姆霍兹线圈由两个共轴平行放置线圈组成,每个线圈的匝数和半径相同,两线圈之间的距离d与圆线圈半径R相等。该线圈产生的磁场包括均匀和非均匀两部分。根据毕奥-萨伐尔定律,对物理公式建立数学模型,使用MATALAB对亥姆霍兹线圈形成的磁场分布进行模拟,并对水环境中磁场进行实测模拟,模拟结果显示,不同电流输入情况下磁场分布基本一致,但其值的大小存在差异。不同环境中电磁场分布特点和值的大小无明显差异。模拟结果能够给电磁场对水生生物影响机制的研究提供一定的理论参考和技术支持。(2)电磁场辐射对鲫鱼AKP活性有不同程度影响。1、第2d开始,实验组AKP活性明显低于对照组(p0.05),在0~4d内AKP活性降幅较大,4~8d内AKP活性降幅有所减缓,8~10d内AKP活性趋于平稳。实验结束时,鲫鱼血液中AKP活性降至初始状态的63%~65%。因此,电磁场辐射时间越长,其对AKP活性的抑制程度越大,AKP活性与暴露时间成反比关系。2、与第0d对比,第2d开始各实验组AKP活性存在明显变化(p0.05)。其中,2m T实验组较其它实验组AKP活性下降幅度最大,活性最低。实验组AKP活性下降幅度:A_(2.0m T)A_(1.5m T)A_(1.0m T)A_(0.5m T)。实验组最终AKP活性:U_(2.0m T)U_(1.5m T)U_(1.0m T)U_(0.5m T)。因此在等辐射时间内,酶活性与电磁场强度成反比。(3)电磁场辐射对鲫鱼血液蛋白含量有不同程度影响。1、与对照组相比,在0~2d内1.5m T和2.0m T实验组血液蛋白含量下降明显(p0.05),而1.0m T和0.5m T实验组血液蛋白含量下降不明显(p0.05)。4~10d内各实验组血液蛋白含量均呈现出了明显的下降(p0.05)。实验结束时,实验组血液蛋白含量是初始状态的68.26%~74.87%。因此,血液蛋白含量与电磁场辐射时间成反比,辐射时间越久,含量越低。2、实验开始后,1.5m T和2.0m T强度电磁场对血液蛋白含量均有明显的抑制作用且抑制程度高于1.0m T和0.5m T强度(P0.05)。但1.5m T和2.0m T两实验组之间蛋白含量变化程度相近(p0.05)。各实验组对血液蛋白含量抑制幅度:U_(2.0m T)≈U_(1.5m T)U_(1.0m T)U_(0.5m T)。各实验组最终血液蛋白含量G_(2.0m T)G_(1.5m T)G_(1.0m T)G_(0.5m T)。(4)电磁场辐射对鲫鱼Ach E活性有不同程度影响。1、ACh E活性随着电磁场辐射时间的增加先增强后减弱。实验组酶活性在0~2d内出现较明显的增强趋势,但与对照组相比0.5m T实验组Ach E活性变化不明显(p0.05)。实验组Ach E活性在2~10d内逐渐减弱并最终下降至初始活性的85.98%~95.47%,对照组上升至初始活性的106.49%。2、在0~2d内,2.0m T和1.5m T实验组间Ach E活性增强程度无显著差异(p0.05),但均高于1.0m T和0.5m T实验组(p0.05)。在2~10d内2m T实验组Ach E活性下降明显高于其它实验组(p0.05)。实验过程中各实验组Ach E活性变化幅度:A_(2.0m T)A_(1.5m T)A_(1.0m T)A_(0.5m T)。各实验组最终Ach E活性:U_(0.5m T)U_(1.5m T)U_(1.0m T)U_(2.0m T)。(5)电磁场辐射对鲫鱼血液溶菌酶活性有不同程度影响。1、在实验过程中血液溶菌酶活性随辐射时间先增加后降低。在2~6d内各实验组溶菌酶活性明显高于对照组(p0.01);在第8d时1.0m T实验组溶菌酶活性仍然高于对照组(p0.01),0.5m T实验组溶菌酶活性下降至对照组水平(p0.05),1.5m T,2.0m T实验组溶菌酶活性低于对照组(p0.05);在第10d时,1.0m T实验组溶菌酶活性低于对照组(p0.05),其它实验组溶菌酶活性明显低于对照组(p0.01)。2、在第2d时各实验组之间溶菌酶活性变化存在差异性(p0.05),第4d时2.0m T实验组溶菌酶活性明显高于其它实验组(P0.05),在第6~10d时1.0m T实验组溶菌酶活性高于其它实验组(p0.05),在第10d时2.0m T实验组溶菌酶活性明显低于其它实验组(p0.05)。因此,不同强度电磁场辐射对鲫鱼血液内溶菌酶活性影响程度不同。实验中各实验组溶菌酶活性变化幅度:A_(2.0m T)A_(1.5m T)A_(1.0m T)A_(0.5m T)。各实验组最终溶菌酶活性:U_(0.5m T)≈U_(1.0m T)U_(1.5m T)U_(2.0m T)。(6)电磁场对鲫鱼有一定程度致死作用。不同强度电磁场辐射对鲫鱼幼鱼致死程度不同,在辐射0~2d(38h)内只有2m T实验组存在死亡情况,且仅死亡1尾。与对照组相比,实验组从第6d(151h~191h)开始累计死亡情况较为明显(p0.05)。10d(38h~197h)内2m T强度实验组死亡率明显高于对照组(P0.01),死亡率达到40%。(7)电磁场对褐菖湁有一定程度致死作用。不同强度电磁场辐射对褐菖湁致死程度不同,在实验0~2d内实验组开始出现死亡情况,但仅限于磁场强度较大实验组。从第4d(97h)开始各实验组均出现死亡情况,且在6~8d(145h~177h)内死亡率较高。随着磁场强度增大,褐菖湁幼鱼的死亡率逐渐增大,甚至在2m T磁场中达到66.67%。实验结束时1.0m T与2.0m T实验组褐菖湁死亡率明显高于对照组(p0.05)。
【图文】：

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他生物制造了一个电磁强度较强的电磁环境主要包括电场及磁场。到的电磁场为频率在 0~100Hz 之间的极低频 Electromagnetic Field，简称 ELF 场），是指，照射[10,11]。电磁场的利用在近几年得到发展，，验过程中，多数实验采用脉冲电磁场，仅少数能与电磁场不同频率以及本身的性质对生物活环境中恒定电磁场的存在。概况15 年，中国风电装机总量累计达到 145104MW仅 2015 年就达到了 30500MW，占市场份额下，2015 年全球风电产业新增装机 63013MW具体参数如下：

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况年，中国风电装机总量累计达到 145104MW仅 2015 年就达到了 30500MW，占市场份额 4下，2015 年全球风电产业新增装机 63013MW具体参数如下：图 1-1 2000-2015 年世界风电装机累计容量Fig.1-1 The global wind power installed capacity of 200
【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S917.4;O441.4

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