浅析高层建筑群产生的电磁波是否对居民产生危害

1、浅析高层建筑群产生的电磁波是否对居民产生危害    关键词:高层建筑 电磁波 传播方式 人体健康 电磁辐射 屏蔽 电磁干扰 电磁场 现在的高层建筑群下方都建有连接各楼的地下车库,水泵房、换热站、风机控制室以及10KV变配电室等都设计在地下车库中,这些用电设施会向周围空间产生电磁干扰,人体对供配电设施产生的电磁干扰感觉不到,但它确实是存在的,电磁干扰会对周围居民产生危害吗?我认为不会。 第一,高层建筑群中的供用电设施在其周围产生的是频率为50Hz的工频电场和工频磁场,属于极低频(ELF)(0300Hz)范围,低频率电磁波主要借由有形的导电体才能传递。因为在

2、低频的电振荡中,磁电之间的相互变化比较缓慢,其能量几乎全部返回原电路而没有能量辐射出去; 另外,通过波长与频率的关系式: =v/f 式中,v为光速,3×105km/s,f为频率(1s内场发生交变的次数,单位为赫兹),为在空气中的波长(单位为米),可以计算其波长达6000km。从电磁场理论可以知道,只有当一个电磁系统的尺度与其工作波长相当时,该系统才能向空间有效发射电磁能量。而高层建筑内的全部供用电线路的长度加起来都远小于这一波长,所以其构不成有效的发射天线,形不成有效的电磁能量辐射; 计算表明,典型的由输电线路所发射的最大功率密度将小于0.0001W/cm2,比晴朗的夜晚由满月送到地

3、球表面的辐射能量(0.2W/cm2)还小2000倍。因此,仅从能否形成有效能量辐射的角度,在极低频(300Hz)以下频率范围内引用“电磁辐射”概念是不妥当的。 第二,空间的电场很容易被导电物质所屏蔽或削弱(即使该物质不是良导电性的),红砖、土坯砖、普通瓦及石棉瓦等材料对于工频电场也均有很好的屏蔽效果。实验表明:上述材料所构建空间内部的电场,仅相当于外部未畸变电场的0.4%0.65%;屋顶材料的厚薄对进入室内的工频电场并不明显。木结构房屋内具有较高的工频场强,说明用绝缘性能好的建材构建的房屋对工频电场的屏蔽效果较差。 而高层建筑群基本都是剪力墙或框架结构,墙、柱、顶板中的钢筋都是良性导电体,后砌

4、墙采用的加砌块、垃圾砖、空心隔墙板等对于工频电场也有很好的屏蔽效果,这些材料的使用,可以使建筑物内空间电场畸变,并削弱其遮蔽空间或邻近范围内的电场。所以,高层建筑物群室内的电场强度一般很小。 第三,地下变配电室、水泵房、换热站以及风机控制室的供电线路,在电传输的过程中,会沿着电源线产生传导干扰电磁波。而供配电线路在高层建筑中,一般会沿封闭的金属线槽或金属桥架敷设,电缆桥架作好接地保护,这样,即可防止输配电线路受到外界的电磁干扰,又可阻止电源线路产生的电磁波向外传播。 供用电设备工作或运转时,其电流在周围空间产生磁场,电气设备处于充电状态而无电流流动的情况下(例如设备未运转,输电线路充电而未传输

5、能量时),设备导体周围仍有电场存在,这些称为辐射干扰。而磁感应强度随着与磁场源(载流的导体)距离的增加而迅速衰减。三相输电线路产生的磁场大致按距离平方的倒数衰减。在高层住宅内,由供用电设备产生的磁场水平已经很低。1999年,上海市辐射环境监理所受环保管理部门委托,在上海市电力公司配合下,历时两年,对上海市内100余座10kV配电站周界外的工频电场、磁场情况进行了实测,通过对不同布置方式、不同站体建筑结构的10kV配电站工频磁场实测结果的统计、分析后得出以下结论:按照我国现行环境标准推荐的评价限值,10kV配电站周围环境中的工频磁感应强度水平比限值低1个数量级以上。而且在距配电站约45m处,电磁

6、场已降至环境背景值。若采用地下电力电缆和全户内或地下变电站,则地面工频电场的场强基本接近大地电场的场强。所以,担心高层建筑群内供用电设备产生的工频磁场会对人体健康产生危害是没有依据的。 第四,低频电场、磁场与高频电磁场的存在形式及其对生物体的作用机理和生物效应是截然不同的。按电磁源的频率由高到低,分别为电离辐射、光辐射、微波、无线电波、甚低频(VLF)和极低频场;此外,还包括频率为零的直流电场与磁场。在非电离辐射频段中,100kHz以下的较低频率范围,电场和磁场是以“场”的形式分别存在。虽然按电磁波理论可以把电力线路传送的能量看成是由于电场与磁场以平面场形式(波印亭矢量)在空间沿导线走向传播,

7、但即使按工程电磁场理论分析,人处在距输电线路仅数十米的距离r处,相对于长达6000km的波长而言,完全是处于所谓的近场区(r )。在该区域内,电场与磁场事实上是分别存在、分别作用的。此时的场是一种似稳场或缓变场。空间各点的电场和磁场在相位上不存在滞后现象,即不表现为空间传播形式。根据麦克斯韦方程组描述的宏观电磁现象,只有在场源的频率足够高、所研究区域离场源的距离r远大于波长(r )时(即在所谓的远场区域或迅变场区域),必须考虑由于磁场变化产生感应电场,以及由于电场变化产生感应磁场。这时,时变电场和时变磁场表现为相互依存又相互制约的。这种相互作用和相互耦合的时变电磁场通常被称为动态电磁场(迅变场

8、)。动态电磁场以电磁波动形式在场域空间的传播,被称为电磁波。在近场区内,电场、磁场与人体的相互作用机理,仅表现为通过电场或磁场耦合,在人体内感应较小的电场或电流,而不会像高频电磁波那样,电场和磁场以波阻抗关系紧密耦合向外传播,形成电磁波发射,并产生对人体的电磁场穿透。因此,极低频电场与磁场对人体产生的生物效应与高频电磁场也不同,它们只会分别通过体内感应电流或电场,导致神经与肌肉组织的刺激,而不像1MHz以上电磁波那样,会在人体中产生发热效应。        WHO官方文件也指出:“极低频场与生物组织相互作用的唯一实际方式是在生物组织中感应电场和电流。然而,在通常遇到的极低频场曝露水平下,所感应的电流比我们体内自然存在的电流数值还低”。 在对有关电场的研究结果进行全面评估后,WHO指出:“现有的证据表明,除了由躯体表面电荷产生的刺激外,曝露到高达20kV/m的电场几乎没有什么影响,并且是无害的。即使在电场强度高达100kV/m以上时,也未观察到电场对动物的生殖与发育有任何影响。 科学研究表明,并不是所有的电磁场都会对生态环境构成影响。当场强被控制在一定的量值范围内时,它对人体、有机体及其他生物体是无