第六章其他物理污染与防护.

第六章其他物理污染及防护6.1电磁辐射污染及防护6.2放射性污染及防护6.3热污染和光污染6.1.1电磁辐射污染与危害1.定义电磁辐射污染——指各种天然的和人为的电磁波干扰和对人体有害的电磁辐射。电磁波——电场和磁场周期性变化产生波动通过空间传播的一种能量，也称电磁辐射。利用这种辐射可以造福人类，如无线通信、广播电视信号的发射以及在工业、科研、医疗系统中的应用。但同时电磁波同时给环境带来了不利的影响，当射频电磁场达到足够强度时，会对人体机能产生一定的破坏作用。2.电磁辐射的传播途径（1）空间辐射：当电子设备或电气装置在工作时，相当于一个多向发射天线不断向空间辐射电磁能量。近场区——传播的电磁能以电磁感应的方式作用于受体；远场区——电磁能以空间放射方式传播并作用于受体。（2）导线辐射：当射频设备与其他设备共用一个电源时，或它们之间有电气连接时，通过电磁耦合，电磁能通过导线传播。（3）复合传播：空间传播和导线传播所造成的电磁辐射污染同时存在时6.1电磁辐射污染与防护3.电磁辐射的危害电磁辐射污染是一种能量流污染，看不见，摸不着，但却实实在在存在着，它不仅直接危害人类健康，还不断地“滋生”电磁辐射干扰事端，进而威胁人类生命。（1）恶劣的电磁环境会严重干扰航空导航、水上通信、天文观测移动电话的工作频率会干扰飞机与地面的通信信号和飞机仪器的正常工作，引起飞机导航系统偏向，对飞行安全带来隐患，因此在飞机上要关闭所有的移动电话、计算机和游戏机。（2）危害人类健康科学家认为电磁辐射的生物效应对人体确实有害。当生物体暴露在电磁场中时，大部分电磁能量可穿透肌体，少部分能量被肌体吸收。由于生物肌体内有导电体液，能与电磁场相互作用，产生了电磁场生物效应。电磁的生物效应分热效应和非热效应。热效应是由高频电磁波直接对生物肌体细胞产生加热作用引起的。电磁波穿透生物表层直接对内部组织“加热”，而生物体内部组织散热又困难，所以往往肌体表面看似正常，而内部组织已严重“烧伤”。不同的人或同一人的不同器官，对热效应的承受能力不一样。非热效应是电磁辐射长期作用而导致人体某些体征的改变。非热效应还会影响心血管系统，影响人体的循环系统、免疫功能、生殖和代谢功能，严重的甚至会诱发癌症。电磁辐射对人体的危害程度与电磁波波长有关，波长越短，危害越大。而且微波对肌体的危害具有积累性，使伤害不易恢复。微波会伤及胎儿，极易引起胎儿畸形、弱智、免疫功能低下等；会引起白内障和角膜损害。微波还会破坏脑细胞，使大脑皮质细胞活动能力减弱。4.电磁污染源分类影响人类生活的电磁污染源可分为天然污染源和人为污染源。（1）天然污染源天然的电磁污染源是某些自然现象引起的。①雷电，最常见。除了直接危害，还可在广大地区从几千赫到几百兆赫的极宽频率范围内产生严重的电磁干扰。②火山喷发，地震③太阳黑子活动引起的磁暴、新星爆发、宇宙射线等，对短波通信的干扰特别严重。（2）人为污染源人类污染源来自人类开发和利用以电为能源的活动，如广播、电视、移动通信、寻呼通信、卫星通信、微波通信、雷达、工医科射频设备、电气化交通、家用电器以及汽车点火系统等，在营运和使用过程中会向周围环境发射电磁辐射。目前，环境中的电磁辐射主要来自人为辐射，可粗略的划分为工频（50/60Hz），射频（105~108Hz）和微波（N109Hz）三个频段。①工频电场、磁场我国使用的交流电频率时50Hz。工频电场、磁场较强的地方通常是在高压送电线路的附近，尤其是在其下方。家用电器产生的工频电场、磁场远低于高压送变电系统，但是人与它接触距离近得多，并且接触时间相对也要长得多。②射频电磁场射频是指10kHz~300MHz频段，主要包括100m波（中波）、10m波（短波）、米波（超短波）。属于该频段的有广播、电视、集群通信、寻呼通信及工医科射频设备等。③微波电磁场微波是指300MHz~300GHz频段，主要包括分米波、厘米波、毫米波及亚毫米波。属于该频段的有移动通信、卫星通信、微波通信、雷达等。分类设备名称污染来源放电所致污染源电晕放电电力线（送配电线）高压电、大电流引起的静电感应、电磁感应、大地泄漏电流辉光放电放电管白光灯、高压水银灯及其他放电管弧光放电开关、电气铁道点火系统、发电机、整流装置火花放电电设备、发动机、冷藏车、汽车整流器、发电机、点火系统、放电管工频交变电磁场源大功率输电线、电气设备、电气铁道高压器、大电流的电力线场电气设备射频辐射场源无线电发射机、雷达广播、电视与通风设备的振荡与发射系统高频加热设备、热合机、微波干燥机工业用射频利用设备的工作电路与振荡系统理疗机、治疗机医用射频利用设备的工作电路与振荡系统表人为电磁污染源分类6.1.2电磁辐射污染现状与控制标准1.电磁辐射现状由于无线电广播、电视以及微波技术、微波通信等应用迅速普及，射频设备的功率成倍提高，地面上的电磁波密度大幅度增加，已直接威胁人的身心健康。我国自20世纪60年代以来，已做了大量的工作，研制了一些测量设备，制订了有关高频电磁辐射安全卫生标准及微波辐射卫生标准，在防护技术水平上也有了很大提高。1998年初，我国开始了全国电磁辐射污染源的调查，“北京中央广播电视塔”、“上海东方明珠塔”、“天津广播电视塔”这三个高度超过400m、规划设计功率超过200kW的大型广播电视塔辐射环境验收达标。2008年我国首次设置了43个电磁环境质量监测点，并在41个重点电磁辐射设施周围设置了电磁监测站点。2.电磁辐射污染控制标准（1）工频电磁场目前我国尚无关于超高压送变电设施的工频电场、磁场强度限值的国家标准。根据送电线路设计规定和参考各国限值，推荐暂以4kV/m作为居民区工频电场评价标准，暂推荐应用国际辐射保护协会关于对公众全天辐射时的工频限值0.1mT为磁感应强度的评价标准。（2）射频和微波电磁辐射电磁场的生物效应如果控制得好，可对人体产生良好的作用，如用理疗机治病。但当它超过一定范围时，就会破坏人体的热平衡，对人体产生危害。电磁辐射防护标准经历了较长时间的探讨，至今仍没有全世界统一的标准。国际上：1984年，国际非电离辐射委员会与世界卫生组织的环境卫生部联合推荐的电磁防护标准在最敏感段公众的标准为200µW/cm2。我国：1988《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）中给出的最敏感段照射功率密度限值，职业照射是20µW/cm2，公众为40µW/cm2，磁辐射防护限值的适用频率范围是100kHz~30GHz，其所列的防护限值是可以接受的防护水平的上限，并包括各种可能的电磁辐射污染的总量值。6.1.3电磁辐射污染的防护电磁辐射污染的防护需采取综合防治的方法，才能取得更好的效果。防护原则是：（1）减少电磁泄露，这是解决污染源的问题。（2）通过合理的工业布局，使电磁污染源远离居民稠密区，尽量减少受体遭受污染危害的可能。（3）对于已经进入环境的电磁辐射，采取一定的技术防护手段，以减少对人与环境的危害。对变电站、高压线等与生活密切的常见电磁辐射源的防护，最重要的是保持安全间距，只要能保证一定距离，就能安全有效避免电磁辐射危害的影响。具体的电磁辐射污染防护方法如下：（1）区域控制与绿化区域控制大体分四类：自然干净区、轻度污染区、广播辐射区、工业干扰区。依据这样的区域划分标准，合理进行城市、工业等布局，可以减少电磁辐射对环境的污染。同时，由于绿色植物对电磁辐射能具有良好的吸收作用，因此加强绿化是防治电磁污染的有效措施之一。（2）屏蔽防护①屏蔽防护的作用与原理屏蔽材料是能抑制电磁辐射能扩散的材料，它能将电磁场源与其环境隔离开来，使辐射能被限制在某一范围内，达到防治电磁污染的目的，这种技术称为屏蔽防护。②屏蔽的分类a.主动场屏蔽（有源场屏蔽）主动场屏蔽是将场源置于屏蔽体内部，作用是将电磁场限定在某一范围内，使其不对此范围以外的生物肌体或仪器设备产生影响。主动场屏蔽时场源与屏蔽体间距小，结构严密，可以屏蔽电磁辐射强度很大的辐射源，屏蔽壳必须接地良好。b.被动场屏蔽（无源场屏蔽）被动屏蔽场是将场源放置于屏蔽体之外，使场源对限定范围内的生物体及仪器设备不产生影响。其特点是屏蔽体育场源间距大，屏蔽体可以不接地。③屏蔽材料与结构屏蔽用材料可选用铜、铁、铝，涂有导电涂料或金属镀层的绝缘材料。电场屏蔽选用铜材为好，磁场屏蔽选用铁材。屏蔽体的结构形式有板结构和网结构。对于板结构，在高频段，由于趋肤效应，厚度不需过多增加也能获得良好的屏蔽效果。对于网结构，中短波，屏蔽网目数小些就可保证足够的屏蔽效果；对于超短波、微波，目数要大写，尤其对磁场屏蔽，要求目数越大越好。双层金属网的屏蔽效果一般大于单层网，网间距在5-10cm时，双层的衰减量约为单层的两倍。（3）接地防护将辐射源的屏蔽部分或屏蔽体通过感应产生的高频电流导入大地，以免屏蔽体本身再成为二次辐射源。（4）吸收防护采用对某种辐射能量具有强烈吸收作用的材料，敷设于场源外围，使辐射场强度大幅度衰减下来，达到防护目的。吸收防护主要用于微波防护。常用的吸收材料有谐振型吸收材料和匹配型吸收材料。前者的特点是材料厚度小，只对频率范围很窄的微波辐射具有良好的吸收率。后者的特点是适用于吸收频率范围很宽的微波辐射。实际的材料可用塑料、胶木、橡胶、陶瓷等中加入铁粉、石墨、木材和水等，如泡沫吸收材料、涂层吸收材料和塑料板吸收材料等。（5）个人防护个人防护的对象是个体的微波作业人员。当工作需要，操作人员必须进入微波辐射源的近场区作业时，或因某些原因不能对辐射源采取有效的屏蔽或吸收等措施时，必须采用个人防护措施以保护作业人员的安全。个人防护措施主要有穿防护服、戴防护头盔和防护眼镜等。6.2.1放射性辐射源1.天然辐射源天然辐射源是自然界中天然存在的辐射源，人和其他生物体受到天然辐射源的照射可分为外照射和内照射。外照射主要来自宇宙射线以及地面上天然放射性核素发射的γ和β射线对人体的外部照射。内照射是通过呼吸道和消化道进入体内的以及人体组织内本身存在的天然放射性核素造成的辐照。地球上存在多种放射性物质，能发出高速的带电粒子或不带电粒子（也称射线），此现象称为放射性辐射。高速带电粒子，如α粒子、质子、β粒子等，能通过碰撞作用直接引起物质电离；高速不带电粒子，如X射线、γ射线和中子等是通过与物质作用时产生的次级带电粒子来引起物质电离，因此放射性辐射又称电离辐射。放射性污染的特点：（1）每一种放射性核素均具有一定的半衰期。（2）放射性污染物所造成的危害往往需要经过一段潜伏期后才显现出来。（3）放射性污染物主要通过射线的照射危害人体和其他生物体。6.2放射性污染与防护天然辐射源所产生的总辐射水平称为天然放射性本底，它是判断环境是否受到放射性污染的基本基准。环境中天然辐射本底主要由宇宙射线、宇生放射性核素、原生放射性核素发射的辐射三部分。（1）宇宙射线主要来源于地球的外层空间。（2）宇生放射性核素是高能初级宇宙射线与大气的原子核发生核反应时产生的发射性核素，种类不少，但在空气中的含量很低，对环境辐射的实际贡献不大。（3）原生反射性核素是从地球形成开始，迄今为止还存在于地壳中的那些放射性核素，其中最主要的有铀、钍核素以及钾、碳和氚。2、人工辐射源是指由生产、研究和使用放射性物质的单位所排放出的放射性废物和核武器试验所产生的放射性物质，是对环境造成放射性污染的主要来源。（1）核爆炸的沉降物核武器试验是全球性放射性污染的主要来源，核爆炸的一瞬间能产生穿透性很强的核辐射，主要是中子和γ射线。爆炸后还会留下很多继续发射α、β、γ射线的放射性污染物，通常称为放射性沉降物，又称落下灰。核试验引起全球性污染而给全世界人口的平均照射剂量，比试验场附近居民的剂量小得多，因而对核试验污染无需过分恐惧。（2）核工业过程中的排放物核能应用于动力工业，构成了核工业的主体。核污染涉及核燃料的循环过程。它包括核燃料的制备与加工过程，核反应堆的运行过程和辐射后的燃料后处理过程。正常运行时核电站对环境排放的气态和液态放射性废物很少，固态放射性废物又被严格的封装在巨大的钢罐中，不渗入生物链，严重的污染往往都是由事故造成的，如1979年