现仅就直流电、低频交流电和恒定或低频旋转磁场范围，讨论它们对人体生理功能的影响。
1.强磁场对人体生理状态的影响
Vyalov最早调查了一些接触磁场(0.001~0.01T)的职业工人，发现他们之中有的患植物神经系统失调，但多数是暂时性功能变化。1981-1982年，中川正祥等报告，在磁场中长期暴露可引起中枢神经机能衰退和激素失调、脑电波中多发生慢波和棘波且频带偏低、表现出反应迟钝等现象。1982年，Milham报告，他对华盛顿州成年男性死亡者作了统计调查，发现接触电磁场的白血病人死亡率显着高于其他人。例如，电解铝操作工人中接触7500A(安培)产生的强恒磁场者，白血病发病率是其他人的2倍以上。1987年，国内发表了一份调查报告，对某食盐电解金属阳极工段操作工人的调查表明，在经常接触磁场强度0.008~0.02T、可能接触高达0.2T的情况下，工人主诉症状有：头晕、记忆力减退、失眠、情绪欠佳、易疲劳等。对反映植物神经功能的一些指标(如反映心搏间距变化的呼吸差和立卧差等)的测定表明，与其他人之间有显着差别。磁场对人体效应的影响因素很复杂(如阈值、磁场类型、作用时间等)，这种效应有明显的时间积累性和滞后性。中川恭一认为，磁生物效应首先从物理作用开始，然后发展到生物作用。如果相当长时间内固定了这种作用，其效应就会从可逆阶段发展到不可逆阶段。在早期，人本身往往还不能表现出主观感觉。
在放置6h后，经电子显微镜拍片发现细胞产生了明显的拉长现象，如图1.2所示。可以看出强磁场对人的危害是肯定的。
2.人体接触恒定磁场的安全标准问题
由于对磁场生物效应研究得尚不够充分，而且磁场也不像放射线对人体作用后果那样明确和显着，所以目前尚无公认的安全标准。国内外已有一些学者和研究机构提出一些安全标准的建议，但仅能作为参考。
1.2高频电磁波对人和生物体的影响
1.2.1微波的生热效应原理
高频电磁波这里主要是指微波段及以上信号。微波在生物体中传播时，与其他电磁波一样，也存在着反射、散射和吸收等现象。生物体内有大量的水、离子和极性大分子等电解质，对微波能量有较强的吸收功能。由于生物体是由多层电学特性不同的组织构成，微波通过组织界面时，有部分能量将被反射。生物体内不同尺度的界面还对微波这类频率的电磁波有显着的散射功能。
1.微波通过组织细胞时的等价电路
人体组织由细胞和细胞间质组成，对于与微波电磁场的相互作用而言，可以等效于不同数值的电阻、电容组成的等价电路，如图1.3(b)所示。细胞间质、细胞核内容物等，相当于电阻R5、R3和R1，细胞膜与核膜可等效为电阻和电容的并联单元，即R4、C4和R2、C2。当电场在某瞬间有如图1.3(a)中所示方向时，电流可有两条通路：一条是在细胞外的细胞间质中通过的是A路，另一条则穿过细胞形成的B路，电路A和B并联。
当交变电场频率较低时，细胞和核膜的电容小而呈现很大阻抗。以致R4和R2比R5大很多，故B通路基本没有电流。但当频率增高到微波段，细胞和核膜电容抗变成很小，因此B电路也能顺利通过电流。所以，微波对生物和人体的作用比低频电流更为均匀。
2.人体对微波的吸收
微波从空气进入人体表面后，场强、波长、传播方向、极化方向都会发生变化，当它穿过一定厚度的组织后，发生振幅衰减和位相变化。从能量方面考虑，假设微波射入人体的一均匀组织，经过厚度L，并且微波垂直入射到该组织表面，则微波强度的衰减可表示为微波能量在L厚度被吸收转化的热量，与吸收系数和该处的微波强度IL成正比：
表1.2列出了几种人体组织与不同频率相对应的电阻率ρ的数值，ρ的大小与有密切关系。例如，微波频率为3000MHz时，脂肪比肌肉的ρ大14倍，因此肌肉的要比脂肪大。
人体是由多层电学特性不同的组织构成的，微波通过两层组织界面时，有部分能量被反射，反射率大小与两组织的和ρ的差异有关。例如，脂肪与肌肉的和ρ差异较大，微波通过脂肪到达肌肉表面时，反射率可达30%。所以，界面附近脂肪由于同时吸收了入射和反射能量，温度显着升高。
微波作用于机体某一部位，所产生的热的分布，与中、短波的效果比较有以下特点：①主要产热部位比较受局限；②热分布较均匀；③热作用较深(4~5cm)。
处于不同深度的不同组织在微波照射下产热的多少与下述条件有关。作用条件：作用强度、时间和作用范围等。被照射处状态：组织的成分(特别是含水量的多少)和结构，供血和血循环状态、神经支配条件等，例如，富含水分的组织——肌肉、实质性器官、血液、淋巴液等吸收微波量多；皮下脂肪、骨等含水量少，离子传导性差，吸收微波量少。但实际上，微波从皮肤射入脂肪层-肌肉-骨的过程中，能量逐渐衰减，并且同时有吸收和反射现象。
1.2.2微波对人体的热效应
近年国内报道了一些用微波影响植物生长和改变性状的实验。例如，分别用9700MHz(100mW)和2450MHz(50mW)照射西红柿植株生长点与同样生长条件下的对照组比较，A组(9700MHz)均表现能促进植株生长发育(株高增加、花期提前、结果数增多等)及增加果实保鲜期的作用。B组(2450MHz)的植株生长有滞后作用，受照期表现抑制(叶片分化减少)，停照后又有明显促进作用(茎干生长快而粗)，个别植株果实有畸形。另一例用微波诱发小麦变异的实验报道，用9380MHz的脉冲微波照射小麦种子，时间分别为15s、25s、45s和60s。
其中照射45s的种子的性状有显着变异，种植结果表明，株高变矮、平均穗长增加，平均粒数和千粒重也增加等。这些优良性能可遗传并保持下去，有明显增产效果。研究者认为，微波育种，比放射线安全，比激光照射范围大，诱变的变异率也比激光高。
1.对神经系统和感官的影响
微波对神经系统的作用，可因照射方式、剂量、时间长短等有不同或相反的效应。用较强微波(25mW/cm2)一次照射动物头部3h，脑组织有典型的热作用现象，出现水肿、充血、小灶性坏死。用相同频率但较小剂量(3.5mW/cm2)照射，每天3h，历时3个月，可引起与代谢有关的组织形态学变化，如在脑白质和小脑的胶质细胞内有增殖反应，同时脑细胞中乙酰胆碱酯酶的活性降低。
微波对动物和人的神经系统和感官功能的影响因作用剂量不同而常有相反的效果。例如，用非破坏性的较大剂量直接照射头部，对植物神经调节功能影响的结果，能引起血液循环、呼吸频率、皮肤和直肠温度等的变化，同时能抑制大脑皮层的兴奋过程，降低视神经和嗅神经中枢的兴奋性等。而小剂量的照射能提高脑皮层的兴奋性和视神经的兴奋性，加强植物神经系统的迷走性功能。例如，用微波照射皮肤的神经感受器，可反射性地通过中枢神经系统，引起迷走神经兴奋性提高，出现心跳缓慢、血压降低、多汗等症状。近年来国内报道了微波照射对小白鼠Y-迷路学习记忆的影响实验，研究者用915MHz连续微波，功率密度20mW/cm2，每天照射小鼠20min，连续照射5d，与对照组比较，其错误率随照射时间延长而显着下降，表明这种微波条件下的刺激作用，似有促进中枢神经系统记忆强化的作用。近年有人研究用声频脉冲调制的微波照射可产生听觉效应，指出微波作用的最初部位是在耳蜗的远区。国内用此技术治疗突发性耳聋的实验证明，对药物治疗无效的患者，用2450MHz脉冲微波照射数次后即可恢复部分听觉，这种微波非热效应的机理尚不清楚，有待研究。
2.对心血管系统的影响
很大剂量微波照射心脏，可使心肌发生局部性坏死和细胞浸润，或肌束透明变性。中等或小剂量长期照射，出现心动过缓、低血压、房室传导障碍、心电图波幅降低。微波照射对血液循环有明显影响，如使动、静脉扩张，血流量随照射时间而增加。因此，对有机能性血液循环障碍(如血管痉挛)的组织器官，微波照射可缓解痉挛，促进血管张力的恢复，改善供血。但对正常的血管可发生主动性充血。实验动物的研究表明，用5mW/cm2的微波照射狗，经30min就出现心电图改变：QRS的间隔延长，心率变慢，但停照1h后，功能可恢复。
3.对消化系统的影响
用过大剂量的微波照射家兔腹部，可使胃黏膜大片充血坏死，同样条件照射肝时，引起肝细胞严重退行变性，胞浆内形成空泡，胞核模糊不清。用100mW/cm2、波长12.6cm的微波照射家兔上腹部10~15min，引起胃黏膜溃疡，但腹壁皮肤、皮下脂肪和肌肉都无损害。若从背后照射腹腔，则腹壁下的大肠和小肠段也发生黏膜溃疡，照射后立即测得胃内容物温度是41℃，但如用胃内灌入热水方法，引起黏膜溃疡的温度需60℃以上，因此胃黏膜溃疡并非全由微波的热效应引起。局部照射引起的神经营养障碍和血循环的变化可使黏膜对蛋白酶的抵抗力降低从而发生溃疡。用小剂量照射腹部时，可改善植物神经的功能，对胃及十二指肠溃疡患者的胃分泌、排空功能和紧张度有使之正常化作用，并可加强胃的吸收和扩散功能。
4.对生殖系统的影响
动物和人的睾丸组织对微波比较敏感，特别是用2450MHz(120cm)的微波照射，表现出显着的非热效应。例如，用该频率微波照射大鼠睾丸，使其温度由29℃上升到31℃~35℃时，约有半数睾丸变性，超过35℃则全部变性。但用红外线照射使温度升高到33℃~38℃时，对睾丸功能并无损伤。近年由于计划生育和防护的需要，国内对微波导致的生物效应进行了不少研究，下面举例略作介绍。例一，应用模型实验方法和数字化红外热像仪测定了平面波照射时及阴茎的SAR(平均比吸收率)的分布，并给出了不同电场方向的微波的分布差别。例二，用2450MHz，0~200W的微波作阴囊局部照射，使人阴囊皮肤温度升至39℃~40℃，观察了精子超微结构的变化，发现照射3天后排出的精子许多呈现蜕变，主要是质膜分离，顶体内陷、破碎甚至消失，顶体间隙扩张，顶体后致密膜崩解，尾部线粒体肿胀及局部缺失，纤维鞘及外致密纤维崩解等。以上说明微波对睾丸及附睾都有明显的即刻损伤及延迟损伤。例三，研究了微波对人睾丸生精作用的远期效应，研究者以接受微波节育照射者停照后与正常人比较，检查生精情况，前者与后者的对比是：脱落细胞占细胞总数4.08%∶1.16%，畸形精子占精子总数2.9%∶0.33%，在脱落细胞中最多的是精子细胞，其次是初级精母细胞，精原细胞较少。畸形精子包括双头、大头、蘑菇头样及双尾等类型。研究表明，初级精母细胞和早期精子细胞对微波最敏感。例四，对受试者用微波照射四次后，精子密度由1.1×108mL降到4×10mL，活精率由64%降到0%，但对血中睾丸酮含量的测定表明，微波照射前后无明显变化。例五，研究了小鼠孕期及子代用微波照射后对发育的影响，研究者用3mW/cm2能量照射21d，与对照组比较，照射组子鼠体重变化不大，但活动行为明显减弱，对听觉有推迟作用，胸腺重量减轻，提示该种强度微波对子代胸腺、发育及活动性行为有累积效应。例六，研究了微波照射大鼠睾丸对垂体促性腺激素分泌细胞的影响，研究者用2450MHz微波使鼠睾丸温度升到40.5℃持续15min，然后分别于1d、1周、2周和10周检查垂体促性腺细胞功能。结果表明，促卵泡激素(FSH)细胞和黄体生成素(LH)细胞的平均直径、核直径等无显着变化，但照射后1周和2周检查，垂体促性腺激素分泌细胞的PAS染色反应和细胞内粗面内质网(rER)有显着改变，细胞内线粒体膨大，嵴断裂和嵴间隙扩大。到第10周检查已无显着变化，提示功能的可恢复性。
5.对眼的影响
由于眼内液体较多，对微波的吸收强，血液循环较差，热调节性能不良，故易导致过热。一例研究报道，用脉冲波为150、100、50mW/cm2的强度分别照射家兔眼1h，眼球温度分别升高4.3℃、3.8℃、2.5℃，对晶状体上皮细胞和纤维细胞造成广泛损伤。在相同的功率密度和照射时间条件下，脉冲波比连续波造成的病变程度严重。当眼球温度达40℃以上，可发生白内障。观察1~30cm波长的微波对眼的损害，发现12cm的微波对兔眼损伤最大。用输出功率110W的2450MHz微波照射兔眼，发现引起白内障的功率密度与照射时间的平方根的乘积是一个常数，对2450MHz和10050MHz的微波，得到的临界功率密度P和照射时间t的关系为种种实验表明，微波照射引起的温度上升是导致白内障的必要条件。但是，用1000MHz以下微波照射一般不引起白内障，1000~3000MHz微波引起晶状体前部皮层白内障。所以，可以认为，微波导致白内障是由于热作用和非热作用的复合作用，前部皮层白内障的发生以热作用为主，后部白内障的发生以非热作用为主。
1.2.3微波的非热效应
大剂量的微波通过使生物组织产生热效应，从而引起各种物理、化学和生理的变化，是各国学者公认的。但是，有许多实验表明，在使用的微波剂量明显不到产生热效应条件下，仍能观察到机体一系列的反应。1973年，在华沙召开的“微波的生物学效应和健康危害”国际会议上，建议把微波强度分为三种：①10mW/cm2以上(有弱热效应和微弱特异性效应)；②1~10mW/cm2(有弱热效应和微弱特异性效应)；③1mW/cm2以下(基本上不产生热效应)。
这种低场强的微波照射，其作用途径大体是：首先刺激皮下、眼或内部器官的感受器，经过神经冲动，传到大脑皮质、下丘脑和脊髓，由下丘脑通过垂体和肾上腺，影响肾上腺激素分泌，进而对血液、心脏和神经调节等功能产生影响。传到脊髓的刺激作用可通过植物神经系统达到内脏，影响内脏的功能。
对微波非热效应的产生机制，目前研究得还很不充分，虽然已有了一些理论，如场力效应、半导体效应、介电泳力效应及量子共振吸收等，但均不成熟。下面分别作一些介绍。
