大千世界里，生物体(包含人)和维持世界现代生活运转的大量工具、设备构成了现代社会。随着现代社会中电气、电子设备和系统的广泛应用，它们在运行中伴随着电磁能量的转换，导致大量宽频谱的电磁信号充满整个人类生存空间，构成了极其复杂的电磁环境，对人类生存的环境也造成了新的影响。这就使得人们不得不考虑这样一个问题：电磁环境越来越复杂，如何保证我们在这个复杂的电磁环境下身体机能不会受到危害；如何才能提高现代电子、电气设备和系统在其中的适应能力，使其能相互正常工作而不导致性能降低。这就出现了所谓的电磁兼容问题。电磁兼容是指生物体、设备或系统在其所处的电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。而电磁干扰是指任何可能引起装置、设备或系统性能降低或者对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。电磁现象是伴随着我们现代生活的一种无法回避的事实，由此，电磁干扰也是普遍存在的；但是，这种干扰一旦引起装置、设备或系统性能降低或者对有生命或无生命物质产生损害作用，就必须引起我们高度重视，并加以研究。
由此，分析和解决电磁兼容问题，其本质乃须了解电磁干扰发生的类型及特点，然后才能采取合理的、有针对性的措施来达到电磁兼容的目的。本书首先要介绍的就是生物和电气设备的一些电磁兼容性基础知识。
1.1磁场对人与生物的影响
磁场生物效应的研究，近年来在国内外得到蓬勃发展。从目前已有的实验资料看，磁场的生物效应种类繁多，性质各异。电磁场在频率较低时可以分为电场与磁场。电场对人与生物的影响主要集中在超、特高压设备四周，在后面有专门的讨论，本节主要讨论磁场对人和生物的影响。磁场可以分为强磁场与弱磁场，弱磁场主要是地磁场。
1.1.1地磁场的生物效应
地磁场是地球上始终存在的一种生物和人的环境物理因素。在生物长期演化过程中，已经适应了这一环境因素的影响，有些生物还利用地磁场发挥一定的生理功能。但当地磁场发生剧烈变化时，人、动物及植物会出现生理状态的改变。
1.生物的向磁性和导航作用
一些生物体内存在着能感知地磁场的器官。如鸽子、猴、鳗鱼和蜗牛等，它们可借助地磁场进行定向和导航。1981年，Wiltschko等的实验表明，地磁场是鸽子“认家”的第一定向源；而太阳则是有经验的鸽子“认家”的第二定向源。科学研究发现，在蜜蜂、鸽子和海豚体内有Fe3O4颗粒。如太平洋海豚头部硬脑膜组织中发现强磁性物质，其天然剩磁矩达2×10-9T/cm3，并能容易退磁，具有软磁特性。经初步研究认为，Fe3O4可能是导航磁传感器，其磁矩与地磁作用后会发生相互作用。再如发现蜜蜂蜂腹部含铁颗粒和铁蛋白，以非晶氧化铁状态存在。每只蜜蜂的感生磁矩约2×10-6emu单位，相当于2.2×10-8g的Fe3O4。
一些细菌具有沿地磁方向游动的本领，即向磁性。1975年，科学家发现一些海水中的细菌群体有“磁列”，在电镜下可看到两列不透明的晶体，每列长约500nm。近年来研究又确定了这些磁性颗粒是Fe3O4，微粒尺寸约50nm，正好大于超顺磁性临界尺寸，而小于多磁畴的临界尺寸(80~120nm)，所以可构成单畴永磁体，适应它们的厌氧性或微氧性要求。这种分析已被在美国(北半球)、新西兰(南半球)和赤道区的细菌游动方向所证实。
研究细菌的向磁性有以下意义：可以从研究磁与生物作用阐明某些生物行为；可利用细菌制造单畴磁粉；用细菌回收铁可比化学方法提高效率2万~4万倍。近年来，在人体中也发现有强磁物质富集处。经电镜和磁测量确定，在人鼻窦壁有一层铁质层。它并非来源于环境污染，据推测可能有三种功能：①是人体内存储铁的组织；②与人体进化中逐步消退的磁感觉有关；③有助于骨的生长和复原。
2.地磁场变化引起的生物效应
地磁场具有周期性的变化，受太阳黑子活动(磁暴)的强烈影响，这些变化对生物和人体的生理状态有一定作用。在不同地区的研究者都发现，一些生物和人的生理节律多呈现与地磁场有协调和同步的相关性。例如，有人发现雌性鼠肝中糖元的周日变化与地磁倾角变化D有正相关性。不少研究发现，在太阳发生磁暴期间，由于地磁场有较强烈变化，对人的精神和生理、病理有一定影响。例如，德国一城市对5年中68次强磁暴期间的死亡率、发病率和神经错乱症的统计学研究表明，二者之间有较明显的相关性。我国在对原发性高血压患者血压受磁暴影响的研究中，研究者观测了230例高血压患者，发现：在烈性磁暴期间，停药或治疗组的收缩压、舒张压和平均压都逐日下降；但低磁暴和静磁日无明显变化和差异。此外，地磁场的年周期变化中，每年3-4月和9-10月是地磁变化的峰值期。该期间，包括血压在内的人体生理、神经和体液的变化规律也与此相似。
1.1.2极弱磁场的生物效应
在航天飞行和宇宙空间研究中，由于人类生活在地球磁场中，但人要进入的宇宙空间环境磁场比地磁场的强度还要弱得多。如行星际磁场约为5×10-9T，月球和一些行星表面磁场也在10-9~10-7T范围内，研究极弱磁场的生物效应是宇宙医学的一个内容。在高质量的磁屏蔽室内，用特殊设计亥姆霍兹(Helmholtz)型磁场线圈系统和电子伺服系统，可制造模拟空间磁场的环境。
各种生物或生物组织的极弱磁场效应很不相同。例如，把鸡的胚胎组织放在约5×10-9T磁场中培养4d后，对胚胎大小和发育都未见影响；但把小白鼠放在约(1.0±0.5)×10-7T磁场中饲养一年后，小白鼠的寿命缩短6个月，而且不能再生育。实验观察到，海军人员在极弱磁场中(5×10-8T)的反应，在14d中未观测到生理和心理上的明显变化，但视觉的临界闪光融合频率(即此频率的闪光，人眼看来觉得是一种稳定的光)有所下降。
1.1.3恒定强磁场的生物效应
强磁场一般指0.01T以上的磁场。它可分为恒定均匀强磁场和梯度磁场两种类型。研究恒定强磁场的生物效应，必须同时考虑磁场强度、梯度和作用时间等诸因素。
1.恒定均匀强磁场的生物效应
实验报道，把细菌放置于强度高于1.4T的恒定均匀磁场中，能抑制其生长。把海胆卵放在10~14T的超导体强磁场中，经过2h，观察到其早期分裂受到显着的延迟。把果蝇放在不同强度的均匀恒定磁场中，当强度为0.01~0.15T时，形态上的畸变不显着；强度增加到0.3~0.4T时，畸变率就迅速增加。这表明，对某种生物要引起明显的某种效应，需要一定的临界场强——阈场。把小白鼠长期饲养在约0.4T均匀磁场中，其肝脏氧化酶活性变化，尿中Na和K含量显着增加，肾上腺也发生病理变化；但如放在10~14T的更强磁场中1h，却没有明显的异常变化。这表明，生物效应不但与场强有关，而且与作用时间长短有关。故采用磁场强度与时间乘积——磁场作用剂量，来表示对生物的影响(单位用Gh或Th)。对人的血凝速率的研究表明，把红细胞分别置于0.005T、0.04T、0.5T磁场中，其凝集速率分别增加了21%、25%和30%。
2.恒定梯度磁场的生物效应
梯度场对生物的影响更为显着。例如，把果蝇放在10~14T均匀磁场中1~2h未见显着变化，但把果蝇的蛹或虫放在梯度约为0.9T/mm、强度为2.2T的不均匀场中，1小时龄的果蝇蛹几分钟后便死亡，5%~10%的成虫呈现严重的羽翅反常和体态畸变。实验报道，把移植有肿瘤的小白鼠放在梯度约0.1T/cm、强度0.24~0.45T不均匀磁场中饲养，肿瘤增长缓慢，到15天后便停止增长，到第22天肿瘤开始缩小(这时未加磁场处理的小白鼠却因肿瘤长大而死亡)，到第27天，肿瘤便完全消失。这一有意义的实验为医治肿瘤提供了另一种物理治疗方法的可能性。
1.1.4交变磁场的生物效应
交变磁场比恒定磁场的生物效应要复杂得多，因为生物体电磁感应发生了附加涡电流效应，该涡电流则会产生一系列的附加物理效应，比如热和粒子流的改变。
在交变磁场中，人会发生磁闪光效应，即人头部或眼睛受到0.01T以上磁场刺激时，或恒定磁场电流接通和断路的瞬间，人眼会产生光感觉现象。磁闪光强度和特性，与交变磁场频率有关。当频率在20~30Hz时，闪光效应最显着。研究提示，这是由于视网膜受交变磁场作用，进而产生生物电流所引起的。用青蛙视网膜做实验，在0.02T以上、频率20Hz的交变磁场中，用微电极可记录到视网膜神经节的电活动，发生电位变化对磁场变化的延迟时间是5ms，而对光刺激的延迟时间是85ms(Lovsund，1981)，所以应用交变磁场刺激视网膜较光刺激反应时间更短。交变磁场可抑制大肠杆菌的生长。把培养在0℃磷酸盐缓冲液中的大肠杆菌分别放置于60Hz、0.002T和600Hz、0.002T的交变磁场中，再用电镜观察，显示一些细菌的细胞壁破裂，这可能是由于鞭毛在交变电磁力作用下断裂引起的(Raman，1981)。将YC-8淋巴瘤细胞放置在200Hz振荡磁场中，发现其生长加快；但将它们放在60Hz的旋转磁场中，生长却变慢了；在50Hz、0.02T的交变磁场中，生长也变慢了，其机理尚不清楚。在50Hz、0.02T的交变磁场中，能增加小鼠和大鼠对感染的抵抗力，表现为血中的类固醇提高和白细胞数目增加。把豚鼠饲养在50Hz、0.02T的交变磁场中数周，发现许多器官的生理功能有改变，但在一个多月后，这些变化可以复原。
1.1.5磁场对生物组织和器官的效应
1.磁场对心血管系统的作用
1984年，国内报道了磁场对正常人血及凝血系统的影响研究，研究者从磁场对治疗血小板减少性紫癜、再生障碍性贫血有一定疗效出发，为探索其机理，分别用正常人全血样品置于0.05T的恒定和交变磁场中30min，然后测定白陶土部分凝血活酶时间(KPTT)、凝血酶原时间(PT)、凝血酶时间(TT)和红细胞压积、全血黏度。结果表明，恒定和交变磁场作用后均能使KPTT明显缩短。研究者认为磁场有增强内源凝血第一阶段某些酶的活性，促进凝血因子活化，加强凝血因子复合物凝血活性的功能，所以外加磁场对内源凝血系统有影响，但不会引起凝血障碍和发生凝血等现象。1987年，另一实验研究了旋转磁场对全血黏度的影响。从实验结果出发，研究者认为旋转磁场对血液黏度有降低效果，而且比一些常用活血化淤药效果更加显着。
国外学者将成年鼠放置在1.5T的磁场中5h后，心电图各波并未发现反常。1987年国内有一例关于磁场对蟾蜍心功能影响的报告。研究者用旋转磁场分别作用于相当于人的足三里等穴位处，结果表明，心率无明显变化，但心搏幅度有显着改变，磁场作用于足三里和曲池穴处使心搏幅度增大，作用于内关处使心搏幅度减小。用旋转磁场作用于离体心脏时，使心搏幅度和心输出量减小。为了解一些诊断和治疗用磁场对心脏功能有无伤害作用，1982年，Polson报道，用上升时间很短的磁场作用于小鼠，从心电图中未发现明显变化。研究者认为用核磁共振磁场对心脏不能产生直接的损害作用。1984年国内报道了旋转磁场和振动对大鼠心率和药物麻醉作用影响的实验。研究者分析结果认为，所用旋转磁场对心电频率及药物麻醉作用未见有显着影响，但振动却使药麻作用时间延长并加快麻醉作用。
2.磁场对消化器官的作用
近年来国内报道了一些磁场对胃肠功能影响的实验。1984年，报道了对家兔小肠运动影响的观测：研究者用旋转磁场(平均强度0.08~0.1T)在距动物腹壁0.2cm处作用，结果表明，家兔小肠的运动振幅和频率都受到明显的抑制。1987年，报道了磁场对鼠肠蠕动和吸收功能影响的观测，研究者用旋转磁场(0.15T)在动物腹部处理20min，发现能明显地增快小鼠小肠和豚鼠结肠的蠕动；但过快的蠕动会在药物作用下减慢，并可促进肠管对水和盐的吸收。1985年，报道了用磁化的口服补液盐(MORS)对鼠胃肠推进功能影响的观测，结果表明，口服磁化补液盐具有抑制胃肠推进运动的作用。研究者认为，可能是磁化补液盐深液酸碱度变化和游离钙离子的减少，使胃肠平滑肌活动减弱。
3.磁场对其他器官和系统的作用
磁场是否有明显的镇痛作用？1983年国内报道了磁场对小鼠实验性疼痛反应的影响。
研究者用永磁片(0.15~0.25T)贴敷于小鼠大腿外侧，分别用热饭、热烫、醋酸和电刺激引起疼痛，再测量疼痛的反应时间，结果发现，磁场对上述刺激引发的疼痛有镇痛效果，且随着磁场强度增大而效果增强。研究者认为，镇痛主要对慢性钝痛有效。其机制可能是磁场降低了感觉神经末梢对外界刺激的感应性，减小了感觉神经冲动的传导。1987年，国内有人进行了磁场对脑电波影响的观测。研究者选择神经衰弱症状者为对象，用0.18T的永磁片置于受试者脑部，通过检测脑电波发现，安放磁片后，有典型的慢活动的脱电波出现，而波和节律消失。研究者认为，这反映了磁场能促进入睡，并且有镇静作用。为了了解磁场是否确有消炎作用及其消炎机理，1987年国内报道了磁场对炎症介质致炎作用影响的研究结果。研究者选用了四种能促进渗出同时又强烈致痛的炎症介质，将其注入大鼠足皮下，以排水容积法测定其肿胀水平指标，用旋转磁场(平均强度0.13T)处理其足部。实验结果表明，旋转磁场有非常明显的降低炎症介质的致炎作用，对徐缓激肽、前列腺素E2、组织胺和五羟色胺介质的致炎作用，其消肿效率分别为-62.5%、-54%、-55%和-54%。研究者认为，磁场作用表现在能阻御急性渗出过程和促进肿胀吸收过程。
1.1.6关于人体接触磁场的安全问题
随着科学技术和生产的发展，人们接触磁场的机会日益增多，强度也越来越大。例如，磁性材料的生产，磁仪器的生产和使用，在强电流条件下工作，以及加速器、超导磁铁等的使用，都属强磁场范围。
