课件：非电离辐射.ppt

1,非电离辐射,2,大纲,第一部分: 光辐射 第二部分: 射频和微波辐射 第三部分: 静态场和极低频电磁场 第四部分: 激光辐射,3,非电离辐射,非电离辐射是指能量比较低，并不能使物质原子或分子产生电离的辐射。一般来说，非电离辐射与电离辐射的区别是12.4电子伏特（eV）。光子能量小于12.4eV的辐射就是非电离辐射,4,第一部分,光辐射,5,眼睛结构图,图,6,对眼睛的健康影响,7,对皮肤的影响,8,危害识别光辐射源,9,辐射测量仪器,10,辐射测量仪器,11,光辐射皮肤保护,防晒霜：不能阻挡所有的紫外线。 防晒系数（SPF）：SPF30的防晒霜能阻挡96的紫外线；SPF15的防晒霜能阻挡93的紫外线。出门前20分钟需涂防晒霜才有用。 如果游泳或出汗很多，至少2小时涂一次 戴帽子，穿长裤和长袖衣服；棉、麻、亚麻制品为佳。大多数棉或聚酯纤维能阻挡95的紫外线，如果潮湿、退色则效果会降低。深颜色衣服能更好地吸收紫外线,12,光辐射眼睛保护,眼镜：太阳镜能提供足够的保护，确保镜片能阻挡95以上的紫外线。,13,需要配备的PPE,需要的PPE：,14,第二部分,射频和微波辐射,15,射频和微波辐射,射频：300 GHz-30 KHz 微波：300 GHz-300 MHz,16,射频和微波辐射:识别,17,近场 VS 远场,近场 - 靠近辐射源，相对于其大小和波长 - 需分别测量电场和磁场 - 不适用平方反比定律 - 明显的空间变化性 - 近场附近区域可细分为辐射和非辐射区域,18,近场 VS 远场,远场 - 远离天线，相对于其大小和波长 - 假定天线是个点源 - 电场、磁场、能量密度能互相换算 - 符合平方反比定律 - PD2=PD1（d12/d22)，d是距离,19,射频和微波辐射的生物学效应,射频和微波辐射对人体的危害，表现为热效应和非热效应： 热效应：人体中的水分子受到电磁辐射后相互摩擦，引起机体升温，从而影响到体内器官的正常工作。 在非常条件下或生产操作事故中，接触高强度微波辐射可导致体温升高、性器官及眼睛晶状体受热损伤。 产生热效就应的电磁波功率密度在10MW/CM2；微观致热效应1 MW - 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。,20,射频和微波辐射的生物学效应,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，处于平很状态的微弱电磁场将遭到破坏，人体也会遭受损害。其中，短波的穿透能力弱，通常在皮肤吸收；长波的穿透能力强，能影响人体器官。 对于非热效应，人体研究数据非常有限，没有明显的趋势 现在基本是从动物研究外推到人类,21,射频和微波辐射热点话题,射频和微波暴露 - 手机引发成人良性或恶性的大脑和中枢神经系统肿 瘤：很少证据能证明风险的增加 - 手机引发其它癌症：有一项研究显示，手机辐射与 霍奇金淋巴瘤有关系。 - 手机基站和无线网络：只有非常少的数据发现会增 加儿童患白血病的风险 - 职业接触研究: 很少有证据证明癌症风险的增加 - 实验研究: 致癌性证据不足,22,射频和微波辐射的职业接触限值, ACGIH推荐有阈限值 （TLV） 电气和电子工程师协会(IEEE）出版了最大允许暴露限值 两者要求比吸收率(SAR)低于0.4 W/kg GB 8702-88电磁辐射防护规定（适用频率范围100KHz-300GHz）：在每天8小时工作期间内，任意连续6分钟按全身平均的比吸收率（SAR）应小于0.1W/Kg,23,比吸收率全身,24,环保局制定的职业接触限值, 从SAR限值导出，基于靶器官（眼睛和睾丸)的热平衡得到。GB 8702-88电磁辐射防护规定：在每天8h工作期间内，电磁辐射的场量参数在任意连续6min内的平均值应满足表1要求。,25,GBZ关于射频和微波辐射标准, 100kHz-30MHz (高频电磁场）,26,GBZ关于射频和微波辐射标准, 30MHz-300MHz （超高频）,27,日常生活中的射频辐射数值,手机辐射：未接听（响铃时）50-70 W/cm2，接听时1-3 W/cm2 微波炉：正面观察窗350+ W/cm2,28,暴露评估仪器,29,电磁场现场测量,30,感应和接触电流测量,31,暴露评估注意事项,要注意可能会引起误差的源 确定源区特征 确定要求测量的参数 选择一个频率正确的仪器 确定最坏的情况和源排放 逐步接近电磁场 评估操作者的干扰 测量举例：根据ACGIH标准，离辐射源5厘米,32,暴露评估空间平均,电场，磁场测量 SAR或功率密度 空间平均 = PD/n,33,射频辐射控制措施,工程控制 - 接地 波导截止：波导管通常是指一根中空的金属管(圆形或矩形)，用来限制和引导电磁波，以达到最小的传输损失。而波导截止管是用来削弱电磁波，通常用来降低屏蔽罩开口处泄漏的电磁场 设备和人员布局：研究发现，如果人站在平整的射频辐射表面附近，会提高比吸收率。如果是在角落，则比吸收率会更高。,34,射频辐射控制措施,行政和程序控制 - 鞋、防护服、手套 - 距离 - 暴露时间 - 警告标识 - 操作规程，好的设备维护能有效降低辐射,35,射频辐射防护服,36,第三部分,静态场和极低频电磁场,37,内容,1. 简介 2. 暴露源 3. 剂量测定 4. 互动机制 5. 实验室研究 6. 流行病学研究 7. 人类学研究 8. 总结,38,简介,另外，公众也非常关心接触极低频电磁场带来的后果（例如在高压电线周边或者工厂里面） 在这里，我们首先解释了一些重要的关于静态场和ELF研究的理论性概念 通过总结发表于科学文献中的结果，我们会给出一个关于它们可能对人体健康造成影响的看法。,39,人与交流电磁场的相互作用,40,2.暴露源,下表是我们所处环境中常见的静态场和ELF电磁场。,41,静态场暴露源,典型的电场 大气层（自然发生） 12150V/m 电视或其它视频显示终端 20kV/m 500kV的输电线路下方 30kv/m 典型的磁场 地磁场（自然发生） 0.030.07mT 工业上的直流设备 50mT 磁悬浮列车 50mT 小的条形磁铁 110mT 磁共振成像 (MRI) 2.5T,42,ELF暴露源,典型的电场 自然发生（50/60Hz） 0.1mV/m 交流输电线路下方 12kV/m 发电站周围 16kV/m 家电周围 0.5kV/m 典型的磁场 自然发生（50/60Hz） 0.01nT 交流输电线路下方 10-30uT 发电站周围 40120uT 家电周围 50150uT 工业过程（如焊接） 130mT 住宅区域（50/60Hz) 0.10.3uT,43,常见的职业暴露,职业暴露绝大部分指的是工频场，也可能包括一些其它频率的作用。“电气职业”工作场所的平均磁场暴露高于其它职业（如办公室工作） 电工和电气工程师的磁场暴露约为0.4-0.6 T，电力线路工人约为1.0 T，焊接工、铁路机车驾驶员和缝纫机操作工的暴露值最高（超过3 T） 工作场所最大磁场暴露可达约10 mT，与存在大电流导线有关。在供电行业，工人的电场暴露可达30 kV/m,44,剂量测定,尽管如此，在低强度环境水平，那些报道的生物学效应跟剂量之间的关系还不是很清楚，剂量也很难精确计算。动物研究结果大都是阴性的。 例如，什么情况下应该包含瞬变 这些问题对于以下研究非常重要： 为流行病学研究设计评估方案 把人类的暴露转换为等效的实验室 动物或细胞的暴露，以方便实验室研究。,45,4.互动机制,在这里，我们会解释生物体暴露于以下不同的“场”时的物理现象。 静电场效应 静磁场效应 极低频电场效应 极低频磁场效应 电磁场引起健康效应的理论原理。,46,静磁场,与电场相反， 静磁场可以自由穿透生物组织。 它们能直接与移动的电荷（离子，蛋白质等）互相作用，还可以与组织中的磁性材料通过多个物理机制发生作用。 然而，在环境背景水平，唯一重要的机制是在组织中诱导产生静电场和电流。 因此，尽管外部电场无法穿透，但外部磁场能在人体内引起电场。,47,ELF电场,就像静电场在人体表面引起电荷一样，ELF电场也能在人体表面引起电荷，不过是会随时间有规律的变化。 同时，表面电荷的不断流动会振荡产生内部的电场和电流。 但是， 这些影响取决于频率，而且在ELF范围内影响非常小。 通常情况下， 诱导产生的电场要比外部电场小100万倍以上。,48,ELF磁场,振荡磁场也能通过感应产生电场和电流，但大多是在表面组织。 这些影响也取决于频率，而且在ELF范围内影响较小。 相反， 开关过程产生的瞬变磁场可以通过感应产生强电场和电流，但它只能持续很短的时间。,49,物理模型,许多科学模型被用来解释ELF电磁场与细胞和组织相互作用的机理： 直接的能量转换 对带电分子施加能量，如蛋白质 自由基的寿命增加 等等,50,信号与噪音,活细胞的环境由于有离子和带电分子的随机运动产生电信号的噪音。 如果ELF产生的信号能被细胞感知到，那它必须强于平均的噪音水平。 在环境背景水平，大部分模型都不适用,51,5.实验室研究,讨论理论问题之后，我们现在转向实验结果 已经过实验室研究的电磁场有， 静电场 静磁场 ELF电磁场,52,静磁场,一些研究表明，有职业接触的工人的死亡率和癌症的风险有所增加。 然而，在工厂还存在其它可能的致癌物和环境污染物，对于它们的影响并没有进行过正确的调查 因此，在没有对其它因素的影响作出正确评估时，不能就把死亡率和癌症风险增加的原因归于磁场暴露。,53,ELF电磁场,当感应电场和电流强度超过了身体的自然电信号时，可观察到ELF电磁场的许多效应。 尽管数据存在不一致或不能重现，其它一些研究报告还发现了大量在低水平时体外实验的效应： 细胞增生的变化，新陈代谢，基因表达，蛋白 质合成， 酶的活动等等。 这些观察不一定是对人类健康造成不利影响的预示；需要更好地去了解其机理。,54,6.流行病学研究,大多数流行病学研究都集中在工频磁场，虽然有些也研究电场。 研究最多的疾病有： 癌症 生殖状况 神经和精神疾病,55,癌症,目前的研究尚无一致性的结论。没有说服力的证据证明有致癌性。,56,神经和精神疾病,某些研究报告发现，在一些暴露于高强度电磁场的特定工人群体中，像阿尔茨海默氏症(又叫老年性痴呆）等疾病的发病率明显增加。 这些研究结果需要进一步的检查和后续跟进。 虽然有些报告建议，自杀和 抑郁症没有相关的联系，但更多的研究是必要的。,57,心血管,据报道， 在精确的情况下，ELF电磁场可以影响心血管系统，例如心率的稍微降低或增加（约35次/分钟） 然而，在低于目前暴露标准限值的情况下，没发现有明显的急性或长期的与心血管相关的危害。,58,大脑和行为,因为神经组织对电信号很敏感，所以大脑可能会是人体与ELF电磁场相互作用的一个场所。 试验表明这种影响可能会发生，但仅当感应电流达到一定限值时才会发生。 脑电波改变 对于复杂推理任务的反应时间的改变 时间观念的变化,59,8.结论,尽管已有大量的研究报告，但还是需要做进一步的研究来对静态场和ELF电磁场的健康效应做出一个完整的评价。 研究中许多不一致的地方必须得到解决，报告的健康效应必须能够再现，主要的关注点例如癌症必须正确表述。 提高我们的认识有助于更好地评估可能的风险，确保给社区和工作场所的所有人提供充足的保护。,60,磁场随距离增加迅速降低,61,ACGIH静磁场标准,62,ACGIH静电场和ELF电场标准,ACGIH规定，对于0Hz（直流）到220Hz的电场，其最高容许限值为25 kV/m.,63,ACGIH ELF磁场标准,64,GBZ工频电场标准,65,第四部分,激光,66,激光的基本原理,激光是电磁辐射的一种形式 特定材料的原子能级状态变化的过程中产生激光 当原子中的电子从高能级跃迁到低能级时，它将以光的形式释放出能量，称为受激辐射 波长决定激光的颜色 波长一般用纳米来表示。十亿纳米为一米。,67,激光的构成,68,激光的构成,激光工作介质：是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系，有时也称为激光增益媒质。它们可以是固体，气体，液体和半导体。 固体：铷YAG，红外激光1.064微米 气体：氦，氦氖混合气，发射可见红光；CO2激光发射远红 外激光，10.6微米 燃料（在液体中）：复杂的有机燃料，如若丹明6G，溶解在 液体溶剂中，波长范围宽 半导体：又称二极管激光，这些电子设备非常小，功率低， 激光打印机有应用 激发态原子或分子：使用活性气体如氯气和氟与惰性气体氩、 氪和氙的混合气体。当受电击时，形成二聚物，发出紫外光,69,名义危害区域,70,激光的生物效应,眼睛伤害：具有足够能量的激光光束理论上能损坏视网膜，导致永久性失明。 热灼伤：激光引起的组织破坏主要为热效应引起，组织蛋白由于吸收激光能量而温度上升，引起变性。接触时间超过10微秒，波长范围在近紫外到远红外（0.315m-103m)。 光化学效应：接触光化紫外辐射(0.200m-0.315m)任何时间，或接触可见蓝光(0.400m-0.550m)超过10s，会引起组织破坏 色素沉着和红斑：UV-A (0.315m-0.400m) 致癌：UV-B除了了热灼烧外，还可能引起皮肤癌 整体而言，对皮肤的危害没有对眼睛的大。,71,激光生物效应概要,72,对眼睛的影响,73,非光束激光危害,非光束危害：不是由于人体直接接触激光束引起的危害 电气危害：最常见的非光束危害。电器安装时需小心来自电源和电容的高压。采取电气安全技术防止伤害。 火：易燃物质接触激光束容易点燃，引起火灾 噪音：脉冲激光可能会引起较高的噪音 间接辐射：非激光辐射，但与激光的操作有关；例如等离子管引起射频辐射，激发态分子激光的高压电源引起X射线。 光辐射：来自激光放电管、泵浦灯的紫外辐射，激光焊接产生的紫外辐射 工业卫生因素：压缩气体，低温材料，有机染料，毒性或致癌物质（如激光与塑料作用）,74,激光分类,2级：”低功率”可视激光，或称为“低危害激光”，波长在400-700 nm之若直视或盯视会产生伤害，一般人眼有避害反应，一般不会产生伤害。 防护措施：贴标签警示不要直视。如：激光笔，激光针,75,激光分类,3级：“中等功率”或“中等危害激光器”。能在避害反应时间内（通常眨眼时间为0.25秒）对眼产生伤害。不会对皮肤产生伤害，无漫反射危害 防护措施： 采取控制保证不要直视光束或镜面反射光束。 如：理疗激光，眼科激光 3a级：注视激光极短时间不会产生伤害。 1mW5mW可见He-Ne激光器 3b级：直视一般均产生危害，镜面反射和光束内观察都会产生危害，但不会有 漫反射危害 5mW500mW可见He-Ne激光器,76,控制措施,采取一些措施可免于激光伤害，包括： 工程控制 管理控制 个人防护用品,77,工程控制,工程控制指与激光系统结合在一起用来防止伤害工作人员的措施 相比个人防护用品或管理控制，工程控制应为首选,78,管理控制,管理控制指防止员工受伤的程序性措施。 常见的有： - 设立激光控制区域（开放光束的3b和4级激光