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第四章電磁輻射污染及其防治 第四章電磁輻射污染及其防治 第一節(jié)概述第二節(jié)電磁輻射基礎(chǔ)第三節(jié)電磁輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)電磁輻射污染防治技術(shù) 第一節(jié)概述 電磁場是有內(nèi)在聯(lián)系 相互依存的電場和磁場的統(tǒng)一體的總稱 隨時(shí)間變化的電場產(chǎn)生磁場 隨時(shí)間變化的磁場產(chǎn)生電場 兩者互為因果 形成電磁場 電磁場可由變速運(yùn)動的帶電粒子引起 也可由強(qiáng)弱變化的電流引起 不論原因如何 電磁場總是以光速向四周傳播 形成電磁波 電磁場是電磁作用的媒介 具有能量和動量 是物質(zhì)的一種存在形式 什么是電磁場 電磁波 光波也是電磁波 而且發(fā)現(xiàn)了更多形式的電磁波 它們的本質(zhì)完全相同 只是波長和頻率有很大的差別 按照波長或頻率的順序把這些電磁波排列起來 就是電磁波譜 如果把每個(gè)波段的頻率由低至高依次排列的話 它們是工頻電磁波 無線電波 微波 紅外線 可見光 紫外線 X射線及r射線 一 電磁環(huán)境和電磁輻射污染 電磁環(huán)境 某個(gè)存在電磁輻射的空間范圍 電磁輻射污染 人類使用產(chǎn)生電磁輻射的器具而泄露的電磁能量流傳播到室內(nèi)外空間中 其量超出環(huán)境本底值 且其性質(zhì) 頻率 強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間等綜合影響引起周圍受到輻射人群的不適感 并使健康和生態(tài)環(huán)境受到損害 二 電磁輻射污染源 一 放電所致場源 二 工頻感應(yīng)場源 三 射頻輻射場源 四 家用電器 五 移動通信設(shè)備 六 建筑物反射 自然電磁場源 人工電磁場源 一 大氣與空氣污染 二 太陽電磁場源 三 宇宙電磁場源 天然電磁污染源 人為電磁污染源 人為電磁污染源包括 脈沖放電 本質(zhì)上與雷電相同 影響區(qū)域較小 如切斷大電流電路時(shí)產(chǎn)生的火花放電會產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾 工頻交變電磁場 不向外輻射電磁波 對附近有嚴(yán)重的電磁干擾 如大功率的發(fā)電機(jī) 變壓器 輸電線附近的電磁場 比如收看無線電視節(jié)目時(shí) 有發(fā)電機(jī)的汽車或摩托車在附近經(jīng)過時(shí) 致使電視機(jī)突然出現(xiàn) 雪花 現(xiàn)象 射頻電磁輻射 產(chǎn)生電磁污染的主要來源如無線電廣播 電視 微波通信等各種射頻設(shè)備發(fā)射的電磁波 頻率范圍寬廣 影響區(qū)域較大 能危害近場區(qū)的人員 人為電磁污染源 廣播電視發(fā)射設(shè)備 廣播電視的發(fā)射臺和中轉(zhuǎn)臺通信雷達(dá)及導(dǎo)航發(fā)射設(shè)備包括短波發(fā)射臺 微波通信站 地面衛(wèi)星通信站 移動通信站 工業(yè) 科研 醫(yī)療高頻設(shè)備工業(yè) 高頻爐 塑料熱合機(jī) 高頻介質(zhì)加熱機(jī)等 醫(yī)療 高頻理療機(jī) 超短波理療機(jī) 紫外線理療機(jī)等 科學(xué) 電子加速器及各種超聲波裝置 電磁灶等 交通系統(tǒng)電磁輻射干擾電氣化鐵路 輕軌及電氣化鐵道 有軌道電車 無軌道電車等 電力系統(tǒng)電磁輻射高壓輸電線包括架空輸電線和地下電纜 變電站包括發(fā)電廠和變壓器電站 家用電器電磁輻射計(jì)算機(jī) 顯示器 電視機(jī) 微波爐 無線電話等 三 電磁輻射污染的危害 1 電磁輻射對人體的危害 電磁輻射的危害與波長有關(guān) 長波對人體的危害較弱 隨著波長的縮短 對人體的危害運(yùn)漸加強(qiáng) 而微波的危害最大 研究發(fā)現(xiàn) 電磁場的生物效應(yīng)隨頻率的加大而遞增 其危害程度 微波 超短波 短波 長波 脈沖波 連續(xù)波 頻率與作用程度亦成正比 強(qiáng)磁場能在短時(shí)間內(nèi)使人失去定向感覺 1 電磁輻射對人體的危害 電磁輻射的致癌突變作用美國一癌癥療基金會對一些遭電磁輻射損傷的病人抽樣化驗(yàn) 結(jié)果表明在高壓線附近工作的人快24倍 對視覺系統(tǒng)的影響能減少眼部血流量 引發(fā)視覺障礙 導(dǎo)致視覺疲勞和不舒適 對神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)造成直接傷害 損害中樞神經(jīng)系統(tǒng) 頭部長期受電磁輻射影響后 輕則引起失眠多夢 頭痛頭昏 疲勞無力 記憶力減退 易怒 抑郁等神經(jīng)衰弱癥 重則使大腦皮細(xì)胞活動能力減弱 并造成腦損傷 1 電磁輻射對人體的危害 對人體生殖系統(tǒng)和遺傳的影響長期受到電磁波輻照 可使男性精子減少 使精子基因畸形并可能變成不育或者畸胎 電磁輻射是造成孕婦流產(chǎn) 不育 畸胎等病變的誘發(fā)因素 女性和胎兒尤其容易受到傷害 1至3個(gè)月為胚胎期 受到強(qiáng)電磁輻射可能造成肢體缺陷或畸形 4至5個(gè)月為胎兒成長期 受電磁輻射可導(dǎo)致免疫力功能低下 出生后身體弱 抵抗力差 引發(fā)心血管疾病 糖尿病可導(dǎo)致兒童智力殘缺 2 電磁輻射對裝置 物質(zhì)和設(shè)備的影響及危害 主要是電磁干擾與電磁感應(yīng)的作用干擾通訊 電視信號比如電子戰(zhàn)對易爆物質(zhì)和裝置的危害火藥 雷管和炸藥等常規(guī)電氣引爆兵器裝置等電磁輻射對揮發(fā)性物質(zhì)的危害酒精 煤油 液化氣等 電磁輻射八大高危行業(yè) 金融 由于普遍使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)代化辦公設(shè)施 操作人員直接受到電磁輻射 廣電 廣播 電視發(fā)射系統(tǒng) 無線電發(fā)射系統(tǒng) 編輯機(jī)房 演播室均向外發(fā)射大量電磁波 IT 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)向外發(fā)射大量電磁波 電力 高壓輸電 變電 發(fā)電設(shè)施產(chǎn)生高強(qiáng)度電磁波 電磁輻射八大高危行業(yè) 電信 移動通訊基站等無線通訊系統(tǒng)電磁波強(qiáng)度很大 尤其是手機(jī) 民航 民航指揮塔及飛機(jī)本身都向外發(fā)送大量電磁波 鐵路 電氣化鐵路的電力線及變配系統(tǒng)向外發(fā)射大量電磁波 醫(yī)療 高頻理療 超短波理療及各類頻譜儀 都向外發(fā)射大量電磁波 三 射頻電磁場 第二節(jié)電磁輻射基礎(chǔ) 電磁波在真空中均以光速 c 2 993x108m s 傳播 在其他介質(zhì)中傳播時(shí) 傳播速度與所處介質(zhì)的電和磁的特性有關(guān) 電磁波的周期 頻率 波長和波速 一 電場與磁場 1 電場 E 凡是有電荷的地方 四周就存在著電場 即任何電荷都在自己周圍的空間激發(fā)電場 而電荷與電荷之間通過電場發(fā)生相互作用 靜止電荷周圍的電場稱為靜電場 運(yùn)動電荷周圍的電場為動電場 起電的過程就是電場建立的過程 2 磁場 H 在電流通過的導(dǎo)體周圍所產(chǎn)生的具有磁力的場稱為磁場 若通過導(dǎo)體的是直流電 相應(yīng)產(chǎn)生的磁場是恒定的 若通過導(dǎo)體的是交流電 則產(chǎn)生的磁場是變化的 磁場頻率隨著電場頻率的變化而變化 兩者大小成正比關(guān)系 二 電磁場與電磁輻射 電磁場概念 交變磁場周圍會產(chǎn)生電場 交變電場周圍又會產(chǎn)生新的磁場 它們相互作用 方向相互垂直 并與自己的運(yùn)動方向垂直 這種交替產(chǎn)生的具有電場與磁場作用的物質(zhì)空間 稱為電磁場 電磁場以一定速度在空間傳播 在其傳播過程中不斷向周圍空間輻射能量 此能量稱為電磁輻射 亦稱電磁波 1 電磁波的周期 T 頻率 f 波長 和波速 v 周期是電磁波發(fā)生一次完全振動所需要的時(shí)間 頻率是電磁波每一秒鐘振動的次數(shù) 周期與頻率互為倒數(shù) 波長是電磁波在一個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)所經(jīng)過的距離 電磁波在真空中均以光速 c 2 993x108m s 傳播 在其他介質(zhì)中傳播時(shí) 傳播速度與所處介質(zhì)的電和磁的特性有關(guān) 2 場區(qū)分類及其特點(diǎn) 近區(qū)場 以場源為中心 在1 6波長范圍之內(nèi)的區(qū)域稱為近區(qū)場 由于近區(qū)場的作用方式為電磁感應(yīng) 故又稱感應(yīng)場 近場區(qū)有如下特點(diǎn) 1 在近區(qū)場內(nèi) 電場強(qiáng)度E與磁場強(qiáng)度H的大小無確定的比例關(guān)系 一般來講 電場強(qiáng)度值較大時(shí) 磁場強(qiáng)度比較小 高電壓小電流的場源 如天線等 電場強(qiáng)度比磁場強(qiáng)度大得多 低電壓大電流的場源 如電流線圈 磁場強(qiáng)度則大于電場強(qiáng)度 2 近區(qū)場電磁場強(qiáng)度比遠(yuǎn)場區(qū)的要大得多 且近區(qū)場電磁場強(qiáng)度比遠(yuǎn)區(qū)場電磁場強(qiáng)度衰減速度快 3 近區(qū)場電磁感應(yīng)現(xiàn)象與場源密切相關(guān) 近區(qū)場不能脫離場源而存在 遠(yuǎn)區(qū)場 相對于近區(qū)場而言 在1 6波長范圍之外的區(qū)域稱為遠(yuǎn)區(qū)場 由于該區(qū)域內(nèi)電磁波以輻射狀態(tài)出現(xiàn) 故又稱為輻射場 近場區(qū)有如下特點(diǎn) 1 遠(yuǎn)區(qū)場的電場強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度有固定的關(guān)系 即 式中 0 真空中的磁導(dǎo)率 H m 0 真空中的介電常熟 F m 2 電場E與磁場H相互垂直 并且都與傳播方向垂直 3 電磁波在真空中的傳播速度為 3 電磁場的能量 電場所具有的能量可用電場中各點(diǎn)的能量密度來表示 即 式中 介電常數(shù) F m E 電場強(qiáng)度 V m we 電場能量密度 J m3 磁場所具有的能量可用磁場中各點(diǎn)的能量密度來表示 即 式中 磁導(dǎo)率 H m H 磁場強(qiáng)度 A m wm 磁場能量密度 J m3 電磁場的能量密度w等于各點(diǎn)電場能量密度和磁場能量密度之和 即 輻射能與波源的結(jié)構(gòu)和頻率密切相關(guān) 輻射能的平均輻射功率 單位時(shí)間內(nèi)輻射的能量 與振蕩頻率的四次方成正比 如恒定電磁場頻率為零 不存在輻射 低頻場變化緩慢 頻率很低 輻射也很弱 對實(shí)用的輻射系統(tǒng)來說 波源的最低頻率在105Hz以上 低頻場才會產(chǎn)生有效輻射 4 電磁波的傳播特性 1 電場分量與磁場分量若做簡諧振動的平面電磁波沿著z方向傳播時(shí) 作為x分量的電場Ex的表達(dá)式為 式中 Em 電磁波電場的振幅 V m y方向的磁場分量Hy的表達(dá)式為 2 電磁波的傳播方向電場強(qiáng)度E和磁場強(qiáng)度H互相垂直的關(guān)系可以用右手螺旋法則來描述 即右手四指由電場強(qiáng)度方向轉(zhuǎn)向磁場強(qiáng)度方向時(shí) 垂直伸直的大拇指的方向就是電磁波的傳播方向 用矢量S來表示 3 電磁波在不同介質(zhì)中的衰減均勻介質(zhì)中 如空氣 中 由于沒有能量損耗 電磁波的波形不隨距離改變 電場和磁場在時(shí)間上同相 在空間上互相垂直 而且也都與傳播方向垂直 對于金屬等傳到介質(zhì)有大量自由電子 在電磁場的作用下形成定向運(yùn)動而產(chǎn)生電流 形成的電流在傳導(dǎo)介質(zhì)中做功產(chǎn)生焦耳熱 引起電磁波能量的損耗 衰減 電磁波在良導(dǎo)體 金屬 中衰減很快 通常只能在表面或界面上傳播 尤其在頻率很高的情況下 只能透入良導(dǎo)體中的一薄層 電磁波能夠穿入金屬的深度常用趨膚厚度 又稱穿透深度 來表示 4 電磁波的反射和透射當(dāng)電磁波在傳播途中遇到分界面時(shí) 會發(fā)生反射和透射 5 電磁波的相速和群速電磁波相位變化的速度稱為相速vp 表示為 電磁波信號傳播的速度 也就是能量傳播的速度稱為群速度vg 式中 電磁波的角頻率 rad s 只有相速度不隨頻率變化時(shí) 相速度才等于群速度 例如電磁波在自由空間里傳播的情況 6 電磁波譜無線電波 紅外線 可見光 紫外線 X射線和 射線等都是電磁波 但各自的頻率 或波長 不同 按其頻率 或波長 的大小依次排列成圖譜 即為電磁波譜 所有交流電磁場都處于電磁波的頻譜中 無線電波波長為10000m至0 1mm 在電磁波譜中占有很大的頻段 按頻率高低 即波長的長短 可以將無線電波再進(jìn)行劃分 繼無線電波之后為紅外線 可視線 紫外線 X射線等 三 射頻電磁場 一般交流電的頻率在50Hz左右 當(dāng)交流電的頻率達(dá)到105Hz以上時(shí) 其周圍就形成了高頻電場和磁場 即射頻電磁場 通常將每秒鐘振蕩十萬次以上的交流電稱為高頻電流 因此射頻電磁場也稱高頻電磁場 四 電磁輻射的量度單位 1 電場強(qiáng)度E電場強(qiáng)度是用來表示電場中各點(diǎn)電場的強(qiáng)弱和方向的物理量 用單個(gè)電荷在電場中所受到的力的大小來衡量 2 磁場強(qiáng)度H磁場強(qiáng)度與電介質(zhì)中的電位移矢量相對應(yīng) 第三節(jié)電磁輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn) 電磁輻射評價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 電磁輻射防護(hù)規(guī)定 GB8702 88 環(huán)境電磁衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GB9174 3 88 作業(yè)場所微波輻射衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GB10436 89 作業(yè)場所超短波輻射衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GB10437 89 作業(yè)場所工頻電場衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GB162037 1996 第四節(jié)電磁輻射污染防治技術(shù) 身邊親密的殺手 1 關(guān)于手機(jī)輻射問題 手機(jī)輻射也就是電磁輻射 它屬于微波的中波頻段 但由于手機(jī)使用頻繁且就在耳邊 如此近的距離躲也躲不開 電磁輻射無疑會作用于人腦 據(jù)悉 手機(jī)比一般電話輻射場要強(qiáng)大十幾倍 如果長期使用會直接影響交感神經(jīng) 迷走神經(jīng)功能活動 會出現(xiàn)頭昏 乏力 臉色發(fā)暗 皮膚干燥等現(xiàn)象 在中國環(huán)境衛(wèi)生監(jiān)測所做的對使用手機(jī)和不使用手機(jī)的人群調(diào)查發(fā)現(xiàn) 常打手機(jī)的人比不打電機(jī)的人更容易神經(jīng)衰弱 頭疼 失眠 睡眠多夢 打手機(jī)如何減少電磁輻射 1 移動電話接通瞬間釋放的電磁波容易致癌 所以移動電話響時(shí) 一秒后再聽手機(jī) 2 如果身邊有其他電話可用 就不要使用手機(jī) 3 在使用手機(jī)的同時(shí) 采用可靠的電磁波防護(hù)產(chǎn)品 配備手機(jī)專用耳機(jī) 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的使用是比較有效的辦法 打手機(jī)如何減少電磁輻射 4 在使用手機(jī)時(shí) 要盡可能地使天線遠(yuǎn)離人體 特別是頭部 5 盡量減少每次通話的時(shí)間 6 平時(shí)多吃一些水果蔬菜 尤其是富含維生素 的食物 如胡蘿卜 海帶 油菜 卷心菜及動物肝臟等 以利于調(diào)節(jié)人體電磁場紊亂狀態(tài) 增加機(jī)體抵抗電磁輻射污染的能力 顯示器輻射的危害 顯示器的輻射大小與尺寸的增加成正比 盡寸越大輻射越大 而且顯示器的側(cè)面和背面的輻射比正面大幾倍 顯示器的電磁輻射會損傷人眼角膜上皮細(xì)胞 使人患角膜病和白內(nèi)障 同時(shí)它還會引起面部色素沉著與面部皮脂分泌異常 由于安放電腦的室內(nèi)環(huán)境正負(fù)離子失衡也會引起使用者自律神經(jīng)失調(diào) 憂郁癥等 電視產(chǎn)生的電磁波與顯示器產(chǎn)生的電磁波類似 同樣會影響健康 減少傷害的一些保健措施 1 注意用眼衛(wèi)生 長時(shí)間使用電腦引起眼的不舒服 其原因不在電腦屏幕 而是視覺系統(tǒng)高度疲勞造成的 因此 操作電腦時(shí)與文稿 或文件 及屏幕兩者的距離最好相等 這樣可免因不斷調(diào)節(jié)焦距而造成眼肌疲勞 這個(gè)距離一定要在50厘米以上 而且每隔20分鐘眼睛就應(yīng)休息片刻 向遠(yuǎn)處眺望一會兒 減少傷害的一些保健措施 2 電腦發(fā)出的電磁輻射盡管很微弱 但如果長期近距離操作 還是應(yīng)注意自我保護(hù) 尤其是孕婦更應(yīng)注意 雖然國際上有關(guān)電腦電磁輻射導(dǎo)致孕婦流產(chǎn)的報(bào)告目前還沒有拿出具有充分說服力的證據(jù) 但是小心謹(jǐn)慎仍是非常必要的 一般認(rèn)為 身體處于屏幕71厘米以外的地方 接受的電磁輻射就會大大減少 還有 一定不要在電腦后面或兩側(cè)安置工作臺 因?yàn)殡娔X的后背或兩側(cè)發(fā)出的電磁輻射要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于前面的屏幕 長期置身的這種電磁輻射場中 會對身體造成危害 減少傷害的一些保健措施 3 電腦屏幕上如果反射出窗戶的明亮影象 也會造成眼部的疲勞 人對明暗光線的視察容度是有限的 當(dāng)文字圖象襯在一個(gè)很明亮的背景上時(shí) 人眼要分辨清楚 勢必造成神經(jīng)的高度緊張 而容易產(chǎn)生疲勞 所以 使用電腦者身后如果有窗戶 一定要掛上窗簾 在頂上或旁邊如有臺燈 應(yīng)設(shè)法調(diào)整與電腦間的位置 避免強(qiáng)光直接照射到屏幕上 減少傷害的一些保健措施 4 注意肌肉勞損 長時(shí)間操作電腦會導(dǎo)致手指關(guān)節(jié) 手腕和手臂肌肉 雙肩 頸脖和背部等部位的疼痛 這是由于與骨連接的肌位組織的勞損造成的 因此 操作電腦人員的手一般應(yīng)每2小時(shí)休息15分鐘 工作量很大時(shí) 每1小時(shí)就應(yīng)該休息15分鐘