电磁污染与防治

电磁辐射污染及其防治第一节电磁辐射基础一、电场与磁场二、电磁场与电磁辐射三、射频电磁场四、电磁辐射的量度单位一、电场与磁场电场——电荷与电场是不可分割的整体，有电荷的存在就必然有电场。静止电荷周围的电场称之为静电场，运动电荷周围的电场则为动电场，起电的过程就是电场建立的过程。一、电场与磁场磁场——电流在它通过的导体周围所产生的具有磁力的场称为磁场，一切磁现象都起源于电流。如果通过导体的是直流电，相应产生的磁场是恒定的；如果通过导体的是交流电，则产生变化的磁场。电场与磁场关系变化的电流能产生磁场，变化的磁场也能产生电场，两者是可以相互转化的，即法拉第电磁感应定律。二、电磁场与电磁辐射电磁场——由于交变磁场的存在，就会在其周围产生电场；交变的电场又会在其周围产生新的磁场，它们相互作用、相互垂直，并与自己的运动方向垂直。这种交替产生的具有电场与磁场作用的物质空间，称为电磁场。二、电磁场与电磁辐射电磁辐射——这种变化的电场与磁场交替地产生，由近及远，互相垂直(亦与自己的运动方向垂直)，并以一定速度在空间传播，其过程中不断地向周围空间辐射能量。这种辐射的能量称为电磁辐射，亦称为电磁波。（一）电磁波的周期（T）、频率（f）、波长（λ）和波速（V）电磁振荡产生电磁波，各种电磁波的频率与波长虽不相同，但在空气中均以光速(C=2.993×108m/s)传播。电磁波在介质中的传播速度为:rrcc0相对导磁系数µr,相对介电常数εr,，空气中均为1c0——真空中的光速（C=2.993×108m/s≈3×108m/s)。（二）场区分类及其特点1.近区场以场源为零点或中心，在六分之一个波长范围之内的区域称为近区场。由于近区场的作用方式为电磁感应，故又称为感应场，感应场内的电磁能量随着与场源距离的增大而比较快的衰减。2.远区场相对于近区场而言，在六分之一个波长范围之外的区域称为远区场，由于该区域内的电磁波以辐射状态出现，故又称为辐射场。远区场的电场强度与磁场强度有固定的关系，即HHHE377120/00μ0——真空中的磁导率，H/m；ε0——真空中的介电常数，F/m。（三）电磁场的能量电场所具有的能量密度：磁场所具有的能量密度：WM=1/2µH2电磁场中的能量密度W：等于各点电场能量密度和磁场能量密度之和W=We+WM=1/2（εE2+µH2)221EWeε——介电常数，F/m；E——电场强度，V/m；µ——导磁系数，H/m；H——磁场强度，A/m；。（四）电磁波的传播特性变化的电场与磁场交替地产生，由近及远，互相垂直(亦与自己的运动方向垂直)，并以一定速度在空间传播，其过程中不断地向周围空间辐射能量电磁波的传播速率cv001HEoxczy电磁波的传播方向电场强度E和磁场强度H互相垂直的关系可以用右手螺旋法则来描述，即右手四指由电场强度方向转向磁场强度方向时，垂直伸直的大拇指的方向就是电磁波的传播方向趋肤厚度电磁波能够穿入金属的深度常用趋肤厚度（又称穿透深度)来表示：f11——媒质的电导率，m/s；——穿透深度，m。YHyHEXExZ电磁波的反射和透射平面波在理想导电平面上垂直入射时，其反射系数R和传输系数T(又叫透射系数)1212R1222T）入射波1区（μ,ε1,δ11Z=0平面反射波透射波XZ,ε2区（μ2,δ22）HyEx/——媒质的本征阻抗。三、射频电磁场工频电、磁场：我国的电频率是50Hz,工频电磁场也就是50HZ的电磁场。射频电磁场：当交流电的频率达到每秒钟十万次以上时，其周围就形成了高频率电场和磁场，即射频电磁场。通常将每秒钟振荡十万次以上的交流电称为高频电流，因此射频电磁场也叫做高频电磁场。频段名称对应波段缩写名称频率范围甚低频万米波（甚长波）VLF3～30千周低频千米波（长波）LF30～300千周中频百米波（中波）MF300～3000千周高频十米波（短波）HF3～30兆周甚高频米波（超短波）VHF30～300兆周特高频分米波UHF300～3000兆周超高频厘米波SHF3～30千兆周极高频毫米波、亚毫米波EHF30～300千兆周300～3000千兆周电磁波谱EHFSHFUHFVHFHFMFLF毫米波厘米波极超短波超短波短波中短波中波长波10-3微波电波1mm1m1MHz1km1GHz频率/Hz波长/m名称10910121KHz103VLF106103四、电磁辐射的量度单位（一）电场强度E（二）磁场强度H（一）电场强度E电场强度的表示单位一般用伏/米（V/m）、毫伏/米（mV/m）和微伏/米（μV/m）表示；在微波领域，电磁场的强弱常用功率密度来表示，如瓦/厘米2（W/cm2）、毫瓦/厘米2（mW/cm2）和微瓦/厘米2（μW/cm2）；（二）磁场强度H磁场强度通常用安/米（A/m）、毫安/米（mA/m）、微安/米（μA/m）表示；高频(100千周～30兆周)与甚高频(30～300兆周)的电场强度用V/m，mV/m、μV/m或分贝表示；特高频（300兆周)是以功率密度量度，其单位为W/cm2、mW/cm2或μW/cm2。第二节电磁辐射防护标准及评价（一）电磁辐射的危害（二）我国电磁辐射标准（三）国际电磁辐射标准简介（四）电磁辐射评价范围（一）电磁辐射的危害1、人工电磁场源分类分类设备名称污染来源与部件放电所致场源电晕放电电力线（送配电线）由于高电压、大电流而引起静电感应、电磁感应、大地漏泄电流所造成辉光放电放电管白炽灯、高压水银灯及其他放电管弧光放电开关、电气铁道、放电管点活系统、发电机、整流装置……火花放电电气设备、发动机、冷藏车、汽车……整流器、发电机、放电管、点火系统……工频感应场源大功率输电线、电气设备、电气铁道污染来自高电压、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、治疗机医学用射频利用设备的工作电路与振荡系统家用电器微波炉、电脑、电磁灶、电热毯……功率源为主……移动通信设备手机、对讲机天线为主……建筑物反射高层楼群以及大的金属构件墙壁、钢筋、吊车……2、对人体健康的危害微波对生物作用的主要效应频率/（KHz）波长/（㎝）受影响的主要器官主要的生物效应100以下300以上穿透不受影响150～1200200～15体内各器官过热时引起各器官损伤1000～300030～10眼睛晶状体和睾丸组织加热显著，眼睛晶状体混浊3000～1000010～3表皮和眼睛晶状体伴有温热感的皮肤加热，白内障患病率增高10000以上8以下皮肤表皮反射，部分吸收而发热热效应：人体70%以上是水，水分子受到电磁波辐射后相互摩擦，引起机体升温，从而影响到体内器官的正常工作。产生热效就应的电磁波功率密度在10mW/cm2；微观致热效应1mW-mW/cm2；浅致热效应在10mW/cm2以下。当功率为1000W的微波直接照射人时，可在几秒内致人死亡。非热效应：人体的器官和组织都存在微弱的电磁场，它们是稳定和有序的，一旦受到外界电磁场的干扰，处于平衡状态的微弱电磁场即将对人体产生影响。（1）对中枢神经系统的危害神经系统尤其是大脑对电磁辐射的作用很敏感，中枢神经系统长时间受到低强度微波辐射的反复作用后，可以引起机能紊乱，出现神经衰弱症候群，表现为疲劳、头痛、头晕、四肢无力、记忆力减退，睡眠障碍（失眠，多梦或嗜睡），工作效率降低、情绪不稳、食欲不振、多汗、心悸、胸闷以及脱发等。（2）对心血管系统的影响：微波电磁辐射还可对人体植物神经系统产生危害，发生血液动力学失调、血管通透性和张力降低等问题，表现为心动不稳（过缓或过速）、血压波动（下降或升高）、迷走神经发生过敏反应，心脏房室传导不良等问题。长期受微波辐射作用的人比普通人更易引发心血管系统包括脑血管和脑血流方面的疾病。（3）对生殖系统和遗传的影响人类的生殖系统对辐射是非常敏感的，长期接触超短波发生器的人，出现畸形精子甚至精子的生成受到抑制；女性出现月经周期紊乱，卵细胞变性，排卵过程被破坏，导致女性失去生育能力。（4）对血液系统的影响在电磁辐射的作用下，机体血像可出现白血球不稳定，主要呈下降倾向，白血球有轻微减少，白血球吞噬能力下降。操纵雷达的人多数出现白血球降低现象，红血球的变化不十分明显，其生成受到轻度抑制，出现网状红血球减少；微波照射后血小板可能下降。（5）对机体免疫功能的危害动物实验和对人群受辐射作用的研究和调查表明，电磁辐射的作用使机体抵抗力下降，人体白血球吞噬细菌的百分率和吞噬的细菌数均有所下降。长期受到电磁辐射的影响，可能对抗体的形成产生抑制作用。（6）对视觉系统的影响眼睛的晶状体内含有较多的蛋白质和水分，没有血管，血流量少，散热困难而易吸收电磁辐射能量，在眼睛的表层组织还没有影响症状的表现时，晶状体已经有水肿现象产生。（7）电磁辐射的致癌和治癌作用一些微波生物学家的实验表明，电磁辐射能造成机体内的微粒细胞染色体发生突变和有丝分裂异常，而使某些组织出现病理性增生过程，正常细胞变为癌细胞。调查表明，在2毫高斯以上电磁波磁场中，人群患白血病的机率为正常条件下的2.93倍，患肌肉肿瘤的为正常的3.26倍。（8）导致儿童智力残障由于电磁辐射对生殖和遗传的不良影响，可以导致胚胎的先天性缺陷。胎儿在母体内时，对有害因素的毒性作用比成人敏感，电磁辐射对胎儿造成的不良影响更大，因此孕妇在怀孕期的前三个月尤其要避免接触电磁辐射。在胚胎形成期，如果受到电磁辐射，有可能导致流产；在胎儿的发育期受到辐射，也可能损伤中枢神经系统，导致新生儿智力低下。（二）我国电磁辐射标准我国自上世纪80年代以来先后制定了作业场所电磁辐射安全卫生标准、电磁辐射环境安全卫生标准和干扰控制标准三类标准。1.电磁辐射防护规定（GB8702—88）2.环境电磁波卫生标准（GB9175-88）3.作业场所微波辐射卫生标准（GB10346-89）4.作业场所超短波辐射卫生标准（GB1043-89）5.作业场所工频电场卫生标准（GB16203-1996）6.工业企业设计卫生标准（GBZ1-2002）（GBZ1-2010）7.国家军用标准8.《辐射环境保护管理导则电磁辐射环境影响评价方法与标准》（HJ/T10.3-1996）电磁辐射防护规定（GB8702—88）职业照射导出限值①系平面波等效值，供对照参考。②供对照参考，不作为限值；表中f是频率，MHz；表中数据作了取整处理。公众照射导出限值①系平面波等效值，供对照参考。②供对照参考，不作为限值；表中f是频率，MHz；表中数据作了取整处理。环境电磁波卫生标准（GB9175-88）I级标准安全区：指老弱病残孕婴儿公众在此区环境中长期居住生活，不受电磁辐射影响的区域；II级中间区：长期居住生活在此区，有可能对易感人群引起某些不良反应或影响，故必须加以限制。频率/MHz强度单位容许限值I级（安全区）II级（中间区）0.1～30V/m102530～300V/m512300～300000µV/cm21040混合V/m按主要波段场强，若各波段场强分散，则按复合场强加权确定作业场所微波辐射卫生标准（GB10346-89）辐射条件8小时/日容许功率密度/（µW/cm2）剂量限值/（µW.h/cm2）＜8小时/日的容许功率密度/（µW/cm2）连续波或脉冲波非固定辐射50400400/t脉冲波固定辐射25200200/t仅肢体辐射50040004000/t工作日接触连续波时间小于8小时可按下式计算:Pd=400/tPd——容许辐射平均功率密度,μW/cm2；t——接触辐射时间，h。工作日接触脉冲波时间小于8小时，容许辐射平均的功率密度按下式计算:Pd=200/t作业场所超短波辐射卫生标准（GB10437-89）辐射条件辐射时间容许功率密度值/（mV/cm2）相应电场强度/（V/m）连续波8小时/日0.05144小时/日0.119脉冲波8小时/日0.025108小时