随着移动通信技术的发展,人类所处的电磁环境更为复杂,而电磁暴露的安全性也日益受到社会的关注。目前有关电磁暴露对认知能力与生殖功能影响的报告已有很多,其中大多数是基于限制动物的短期或急性暴露研究。而长时间非限制动物的研究中,由于现有的自由动物暴露系统存在操作繁琐、暴露环境不宜生活以及对自由动物暴露剂量表征不精确等问题,使得相关研究结果仍存在争议。本文的研究考察处于自由状态的大鼠在ICNIRP职业与公众安全限值条件下的单一与组合剂量全天电磁辐射对大鼠认知能力与生殖功能的影响。设计和研制一个可使大鼠处于自由状态进行不间断电磁暴露,并能够对精确控制大鼠电磁暴露剂量的暴露系统。该系统利用视频跟踪识别程序获取自由动物的行为方式。自由大鼠电磁暴露剂量用行为时间占比加权的方法计算,结果显示暴露剂量与体重呈负相关。为保证电磁暴露剂量恒定,系统可根据大鼠体重的变化,通过安装于手机与计算机上的软件调整暴露参数。同时,本文分析数值仿真与实验测量的不确定度,偏差主要来自大鼠组织电参数与电磁场不均匀性,系统总不确定度约为1.53 d B。暴露期间,系统内温湿度保持恒定（温度25±2℃,相对湿度55±5%）,噪音小于10 d B,动物可以自由饮水进食。辐照区域电磁场均匀性较好,电场最大偏差小于20%,暴露最大效率约为0.21（W/kg）/W,且仿真与实验测量的结果较为吻合。基于该系统,构建全天低剂量的电磁暴露环境,验证了暴露系统的可靠性,同时研究了单一（SAR=0.08 W/kg,24 h/d）与组合剂量（SAR=0.08 W/kg,16 h/d;SAR=0.4 W/kg,8 h/d;）电磁暴露对雄性发育期大鼠的生殖与学习认知能力的影响。暴露参数参考ICNIRP导则的职业与公众安全限值,以评估其潜在的健康风险。实验通过水迷宫实验、海马内神经递质和氧化应激水平的检测,以及其组织病理学观察来评估大鼠学习认知能力。生殖损伤评估则基于精子质量、血清睾酮水平与睾丸内氧化应激水平的检测。实验结果表明,单一剂量暴露下电磁辐射对大鼠的学习认知能力无明显影响,而组合剂量暴露后大鼠海马多巴胺（DA）、5-羟色胺（5-HT）以及脑源性营养因子（BDNF）含量上升,胆碱能相关指标出现显著变化,且这种变化于14 d内先后恢复至正常水平。然而水迷宫实验结果显示这种神经递质水平的变化未反映在学习记忆行为能力上。辐照后,海马组织形态与氧化应激水平未发生变化,说明电磁暴露可通过非损伤的方式影响神经系统活动。单一与组合剂量暴露均可影响生殖系统健康,其中单一暴露降低了精子质量,且可迅速恢复。而组合剂量暴露后睾丸组织中的SOD活性下降,MDA含量上升（p<0.05）,附睾中精子的活力、存活率与密度均下降,精子畸形率增加,直到30 d后各指标恢复。虽未发现组合暴露对器官重量和血清睾酮水平的影响,但组织形态观察结果显示睾丸组织已受到损伤。研究结果表明,尽管电磁暴露剂量均满足ICNIRP导则公共和职业安全限值,但将其组成8 h+16 h的组合剂量的全天不间断暴露后,可对自由状态下的大鼠学习记忆能力与生殖系统产生影响。