电力互联互通是“一带一路”设施联通的重要组成部分,它以特高压电网为骨干网架构建全球能源互联网,统筹沿线国家能源的开发、输送和利用。特高压直流输电技术作为构建全球能源互联网的重要技术,近年来发展迅速,我国相继建成世界上电压等级最高的±800 kV、±1100 kV特高压直流输电线路,相应地线路附近静电场强度屡创新高,静电场潜在的健康影响备受公众关注。然而,目前尚无静电场暴露限值的国际标准,我国除电力行业标准外,也尚无相关国家标准,造成处理相关环境投诉困难重重。世界卫生组织、国际电工委、英国国家辐射保护局等均指出当前关于静电场生物效应的研究较少,相关研究特别是动物实验研究亟需加强,以便进行健康风险评估进而制定暴露限值。中国作为国际上特高压直流输电工程技术的领先者,应为静电场标准制定开展更多系统研究。神经系统作为电磁场的重要靶位,是静电场生物效应研究的重点。考虑到特高压直流输电线路附近电磁环境特点,本研究分别在已投运的±800 kV特高压直流输电线下和实验室静电场模拟装置中开展动物实验,研究不同暴露强度和剂量静电场对小鼠行为表现、海马区神经递质含量、氧化应激水平、蛋白表达水平、尼式体含量、组织病理形态和神经细胞超微结构等方面的影响,探索静电场对小鼠学习记忆能力的影响及其机制。同时,运用转录组深度测序技术,从分子生物学水平进一步探寻静电场暴露对神经系统的潜在影响及其机理。最后,根据本研究结果和相关研究文献,采用国际上电磁场健康风险评估方法,提出了静电场暴露限值建议。主要研究结论如下:(1)实验室研究中Morris水迷宫行为实验结果显示,理论值为80 kV/m(实际值55.3±2.7 kV/m)静电场短期(7 d)暴露后,与对照组相比,实验组小鼠潜伏期显著延长,穿台次数和目标象限停留时间百分比显著降低;更长时期(14 d、21 d、35 d和49 d)暴露后,上述行为指标均无显著差异。可见,该强度静电场短期暴露可造成小鼠学习记忆能力下降;更长时期暴露,通过生物体的自我修复机制,学习记忆能力恢复正常。神经递质含量测定结果显示,该强度静电场短期暴露后,海马区谷氨酸与γ-氨基丁酸含量的比值显著降低,五羟色胺含量显著升高;氧化应激指标测定结果表明,该强度静电场短期暴露后,海马区丙二醛含量及谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活性显著升高,超氧化物歧化酶(SOD)活性显著降低。可见,海马区神经递质含量异常及海马区氧化损伤是导致学习记忆能力下降的重要原因。理论值为50 kV/m和40 kV/m(实际值分别为34.1±1.7 kV/m、27.1±1.4 kV/m)的静电场暴露则对小鼠在Morris水迷宫中行为表现、海马区各神经递质含量等相关检测指标均无显著影响。实验结果符合剂量-效应关系。(2)生物体自我修复机制研究结果表明,小鼠可通过激活Nrf2-Keap1信号通路,使80 kV/m静电场暴露引起的氧化损伤和学习记忆能力下降得到修复。具体表现为静电场暴露可提高海马区胞核中Nrf2蛋白水平,上调该信号通路下游GSH-PX1和SOD2等抗氧化基因表达,从而提高GSH-PX和SOD活力,以对抗短期暴露引起的氧化损伤;该信号通路被抑制后,可阻断静电场暴露下海马区中该信号通路被激活,使海马区抗氧化能力下降,学习记忆能力无法恢复正常。(3)转录组测序研究结果表明,理论值为80 kV/m的静电场暴露49 d可引起小鼠大脑组织73个基因表达显著变化。结合本课题组该强度静电场暴露实验中其他器官转录组测序结果,发现有6个基因在大脑、肝脏和睾丸中表达均显著上调,表明这6个基因为对静电场敏感基因。KEGG生物通路分析结果表明,静电场暴露后小鼠大脑中差异基因所富集的8条生物学通路均涉及主要组织相容性复合体Ⅰ(MHC I)分子介导的免疫应答过程。鉴于MHC I分子介导的免疫异常参与了帕金森综合征和多发性硬化症等神经系统疾病的病理过程,静电场长期暴露对上述神经系统疾病的影响值得进一步研究。(4)实际输电线下实验结果显示,线下电场强度随天气变化波动较大,9.20~21.85 kV/m静电场暴露35 d可引起小鼠学习记忆能力下降、海马区五羟色胺含量异常、神经细胞超微结构出现空泡化。由于实际输电线下自然环境复杂多变,难以满足实验动物合适的饲养条件,实验结果除受电场暴露影响外,还受蚊虫叮咬等其他偏移性因素影响,因此该结果仅可作为参考,应以实验室结果为准。(5)静电场暴露限值研究结果表明,宜将30 kV/m作为静电场暴露限值。鉴于目前尚无确凿证据表明25 kV/m静电场暴露会产生确定的健康危害,建议在制定国家或国际标准时,将我国现有电力行业标准中线路临近民房处地面合成场强限值25 kV/m作为推荐性标准,而非强制性标准。