电磁污染

表 31 中国放射卫生防护标准*

分 类

受 照 部 位

年 限 制 剂 量 当 量

职业工作

人员

眼晶体

其他单个器官

< 150 毫希沃特

< 500 毫希沃特

全身均匀照射

< 50 毫希沃特

居 民

全 身任何单个器官

< 5 毫希沃特

< 50 毫希沃特

* 4792 — 84 放射卫生防护基本标准( 1984 )

自从 18 世纪人们了解到电与磁的相互关系后,关于电磁场的理论和电磁技术应用都得到突飞猛进的发展,创造了巨大的物质文明,与此同时,地球上空各种人为的电磁波也急剧增加,影响地球的生态系统带来了日益严重的电磁污染。

电磁辐射就是电磁辐射源(电磁振荡电路)以波的形式向外辐射出交变的电场和磁场的过程。这种交变的电场和磁场也称为电磁波,是物质的一种

形式,具有能量和质量,在真空中或空气中它的传播速度约为每秒钟 30 万千米,可以用波长和频率描述其运动特征。无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ射线、宇宙射线等都是电磁波,如果按波长(或频率)把这些电磁波排列起来,就构成电磁波谱,如图 22 所示。

当辐射源向外辐射出电磁波时,根据波粒二象性的理论,可以看成是向外辐射出无数的光量子,光量子的能量与电磁波的频率成正比(E=hv),能量越大,生物效应越强。按电磁辐射对生物的作用,可分为电离辐射和非电离辐射两种类型。电离辐射的情况在放射性污染中已叙述过,非电离辐射是电磁辐射中能量较小,波长较长的一部分电磁波。我们所讲的电磁污染,主要指的是无线电波、微波的射频段和电力工业的频段的电磁波造成的环境污染。这一频段的电磁波源有天然和人工的两种,天然辐射源包括太阳、宇宙空间、地球上的一些自然现象(如雷电、地震等)。人工的电磁波源有工业上用的高频加热设备、电力设备、无线电广播设备、微波通讯设备、汽车点火装置等,家庭用的各种家用电器如微波炉、电视、电话、电子游戏机等在使用时,也都产生一定频率和波长的电磁波。人为电磁辐射的产生,是因为人们需要它,它能给人们带来方便,但同时也给环境和人类带来了污染。

①电磁波造成的污染

由于电磁技术的广泛应用,在各个行业,各个领域中都有大量的电子设备,空间传播的电磁波被这些电子设备接受时,会对这些电子设备的正常工作产生干扰。例如楼外的汽车在点火发动时,就会产生高频的电磁波,影响楼内电视机的接受效果。一些精密仪器,受到电磁波干扰时会影响其精度, 不能正常工作。一些机械设备、机器人、汽车、飞机等是由无线电遥控操作的,如果受到不正确的讯号,就会产生不正确的动作,造成事故。一些强度大的电磁辐射可能诱发易燃、易爆物质的燃烧和爆炸。现代战争中的电子对抗技术,实际就是利用电磁波来干扰和损坏对方的战争机器。当太阳黑子爆发时,产生的强烈辐射会使全球通讯系统暂时中断。

电磁辐射被生物体所吸收时,会产生一系列的生理影响,叫做电磁波的生物效应,其中包括致热效应和非致热效应两种形式。吸收了辐射的电磁能量,使体内的组织器官温度升高,引起生理或病理变化的叫致热效应。吸收了辐射的电磁能量,体内温度没有升高,但引起生物状态改变的叫做非致热效应。

电磁波能对人体造成多种危害。

影响人的中枢神经系统,使人疲劳或兴奋、失眠、记忆力衰退,频繁辐射时,会使人精神恍惚,动作迟缓、身体协调动作差、视觉反应慢,身体虚弱。

影响人的感觉器官,如影响人的视觉系统、听觉系统和对温度的感受, 使人的嗅觉、痛域发生变化,严重的辐射会使感官发生病变。

影响人的心血管和血液系统,如使人的心动过速或迟缓、血压过高或过低,血小板下降等。

影响人的生殖系统,使精子活力不足,卵细胞变形和性机能的下降,造成婴儿的先天性愚型或畸型。

长时期高强度的电磁辐射,对胎儿和儿童的健康成长有极不利的影响, 对成人也会诱发各种疾病,如使细胞发生癌变等。

由于人体素质的差异很大,同时受其它多种因素的影响,所以电磁波对

人体的影响没有定量的分析结果。电磁辐射对生物体的影响与辐射强度、辐射时间(或频率)有关系。辐射越强、时间越长,对生物体影响越大;在强度和时间一定时,脉冲波比连续波对生物体的影响大;波长越短(或频率越高),对生物体的影响越大。一般的电力工业频率是在 50—60 赫兹之间,低压情况下,对人体的影响可以忽略不计,如果长时期在高压输电线下生活, 仍然可能会出现上述病状。这也是高压输电线下不准人居住的原因之一。

②对电磁污染的控制

为了防止电磁污染危害人体健康,世界上很多国家都制定了职业工作人员和公众的电磁辐射安全标准。表 32 是国际辐射防护

表 32 射频照射防护限值推荐标准

分 类

频 率 范 围

标 准 限 值

职业工作人员

( Hz )

毫瓦每平方厘米

电场分量

磁场分量

105 — 106

107 — 4 × 108

2 × 109 — 3 × 1011

10

1

5

194 伏每米

61 伏每米

0.51 安每米

0.16 安每米

105 — 4 × 106

2

87 伏每米

0.23 安每米

公众

107 — 4 × 108

0.2

27.5 伏每米

0.073 安每米

2 × 109 — 3 × 1011

1

协会 1984 年发表的 105 赫兹—3×1011 赫兹间射频电磁辐射限值推荐标准, 许多国家在制定本国电磁辐射安全卫生标准时都参考了这个推荐标准。

表 33 是我国和世界上几个主要国家采用的射频段电磁辐射安全卫生标准。

表 33 电磁辐射安全卫生标准

国家或组织

频 率 范 围

标 准 限 值

备 注

美国国家标准协会

107 — 1011 赫兹

10 毫瓦每平方厘米

1 毫瓦每平方厘米

任何 0.1 小时以内

任何 0.1 小时以内平均值

英 国

3 × 107 — 1011 赫兹

10 毫瓦每平方厘米

连续 8 小时作用平均值

德 国

全频段

10 毫瓦每平方厘米

苏 联

105 — 3 × 107 赫兹

3 × 107 — 3 × 108 赫兹

> 3 × 108 赫兹

10 微瓦每平方厘米

100 微瓦每平方厘米

1 毫瓦每平方厘米

全日照射 2 小时每日

15 — 20 分钟每日

中 国

105 — 3 × 107 赫兹

> 3 × 107 赫兹

20 伏每米

5 安每米

50 微瓦每平方厘米

300 微瓦每平方厘米

> 5 毫瓦每平方厘米

电场强度磁场强度 6 小时每日

一日总剂量

不准接触

为了防止电磁辐射对人体的影响,在设置辐射能量大的设备时应远离居

民区,在危险区内要设立醒目的标志,以提醒人们的注意。生产存在电磁辐射产品(如微波炉等)的厂家,对产品的设计和使用都要考虑符合防护标准, 避免产生电磁污染问题。

电磁辐射的防护,按照不同的辐射频率,有微波、高频和电力频段的防护措施。

微波在传播时,有波束狭窄、传播集中、能量衰减快的特点,因此对微波辐射的防护大致有以下几种措施:加大辐射源与工作人员和居民区之间的距离;把辐射源屏蔽起来,使辐射能量被屏蔽材料吸收或反射回去;工作人员进入微波辐射环境时,穿上金属网布制做的保护服,将全身屏蔽;利用功率吸收器吸收微波天线泄漏出的辐射能量;对微波加热器主要采取密封和抑制器的方法来防止微波能量的外泄。

对高频电磁辐射的防护,主要是采用电磁屏蔽的方法。屏蔽方式与微波类似,一种是将辐射源屏蔽,使电磁波不被辐射出去;一种是对物体进行屏蔽,使电磁波不能传入,保证物体不受电磁波的干扰,一般在屏蔽材料上还要加上接地的装置,使感生电流迅速导入大地。

电磁屏蔽材料一般都是采用导电性好,透磁性高的材料,如:铜、铝、钢铁等。由于现代建筑技术中大量使用金属材料,所以有时候对电磁辐射的屏蔽是无意间造成的,例如混凝土板里的钢筋网,楼房的层高与厚度,对电磁波的吸收或反射都起作用。

电力频段因为频率较低,通常在 50—60 赫兹之间,辐射出的能量是极有限的。但在高压输电线近旁,场强非常强,因此需要建立高压线卫生防护走廊。电压大于 220 千伏的高压输电线路,走廊宽 10 米,走廊下不许有障碍物,

线高在 12 米以上,新建房屋要在走廊的 15 米以外。电压小于 220 千伏的标准输电线路,研究表明对人体健康的影响不大。