电磁环境对生态的危害及防护

1、精选文档电磁环境对生态的危害及防护 1 前言 电磁场已成为当今的重要环境因素之一。高频辐射源包括无线电及电视广播的天线、空中交通管制系统的雷达天线以及其它多种民用及军用电子设备，还包括移动通信用的手持收发信机等的众多通信系统。随着环境爱护意识的增加，人们对暴露在电磁场中可能危害健康的问题极为关怀。世界各国有关科技人员对此进行了必要的争辩。 2 射频场对人体的危害影响 2.1中短波电磁场辐射的危害 在中短波高频电磁场作用下，经受肯定强度和肯定时间的暴露，作业人员以及高强度作用范围内的其他人员会产生某些不良影响。高频辐射对机体疲乏紧急为主的植物神经紧急失调。临床症状主要表现为神经衰弱症候群，以头昏

2、、头胀，失眠多梦，疲惫无力，记忆力减退，心悸等最为严峻；其次较突出的是头痛、四肢酸疼、食欲不振、脱发、体重下降、多汗等症状；部分女工发生月经周期紊乱现象，少数人员指颤、易感动。此外，通过体检还会发觉心血管系统有某些转变现象，例如，心电图方面消灭心动过缓及心律不齐等现象。 当然，这些影响不是确定的，因工作人员身体状况的不同而有所差异，工作人员身体条件，以及性别年龄不同，高频电磁场对机体的影响也不相同。 2.2微波辐射对人体的危害性 微波辐射作用于生物体后，一部分被反射，一部分被吸取。被吸取的微波辐射能量使组织内的分子和电介质的偶极子产生振动，媒质的磨擦把动能变为热能，从而引起温升。微波辐射的功率

3、、频率、波形，环境温度以及被照射的部位等对损害的浓度和程度产生肯定的影响。 微波对人体的影响，除引起比较严峻的神经衰弱症状外，最突出的是造成植物神经功能紊乱。主要反映在心血管系统为多，如心动过缓、血压下降或心动过速、高血压等。心电图检查可见窦性心律不齐、窦性心动过缓、T波下降等变化。长期大的微波强度作用后，部分工作人员会生脑生物电流有某些转变等现象。在血象方面，呈现白细胞下降或增高的趋势，变化极不稳定。 微波可引起眼睛损伤，眼睛是人体对微波辐射比较第三和易受损害的器官。一方面眼睛的晶状体含有较多的水分，吸取较多的微波能量；另一方面血管又较少，不易带走过量的热。在微波照射下，可能眼的表层组织角膜

4、还没有消灭损害，而晶状体已消灭水肿。在大强度、长时间作用下会造成晶状体混浊，严峻的导致白内障。更强的照射会使角膜、虹膜、前房和晶状体同时受到损害，以致造成视力完全丢失。 微波对睾丸的损害也比较大。睾丸是人体对微波辐射热效应的又一敏感器官。在微波辐射作用下，即使睾丸的温升达到1020，皮肤虽还没有感到很痛，但男性生殖机能可能在不知不觉中已受到微波辐射的损害。微波辐射只抑制精子的生长过程，并不损害睾丸的间质细胞，也不影响血液中的睾酮含量。受微波辐射的损害后，通常仅产生临时性不育现象。辐射过大，则会引起永久性不育。 除了上述热效应外，微波辐射对人体还有非热效应。人体暴露在强度不大的微波辐射环境中，体

5、温没有明显上升，但往往消灭一些生理反应，主要表现在： 2.2.1对神经系统的作用：长时间微波辐射可破坏脑组织细胞，使大脑皮质细胞活动力量减弱，已形成的条件反射受到抑制。反复经微波辐射可能引起神经系统机能紊乱。某些长时间在微波辐射强度较高的环境下工作的人员，曾消灭过度疲惫、头痛、手颤抖、心电图和脑电图变化、甲状腺活动性增加、血清蛋白增加、脱发、嗅觉迟钝、性功能衰退等症状。 2.2.2微波辐射对血液的作用：长期的微波辐射可引起血液内白细胞和红细胞的削减，并使血凝的时间缩短。长时间的微波辐射又可引起白细胞的增加。但是，国外对从事微波工作多年的人员相对接受微波治疗的病员进行检查的结果表明，白细胞一般均

6、削减。 微波辐射对生物危害的另一特点是它的累积效应。一般一次低功率照射之后会受到某些不明显的损害，经过几天之后可以恢复。假如在恢复之前受到其次次照射，损害就将累积，这样多累积之后就会形成明显的损害。而长期从事微波工作，长期受到低功率照射，在停止微波工作后1个多月才能恢复。但必需指出，只有低功率照射，受损人体机能才能恢复；功率很大，从事此项工作的时间又长，损害将会是永久的。 国内某些单位，如航天医学争辩所、中山医学院、北京劳保争辩所、浙江医科高校、电子部十一院、上海华山医院、山西医学院等教育及科研单位已对射频场电磁污染进行调查争辩工作，但限于人力及设备条件，与国外水平相比仍存在的差距，有待迎头赶

7、上。 3 辐射容许值标准 高频辐射和生物组织的相互作用，是多种参数的简单函数。在人体组织中的电磁和这些组织的电参数有关。生物组织的磁导率和自由空间的相同。可以忽视其影响。组织的介电参数和组织类型（肌肉、骨骼）、温度、频率等有关。介电常数分为实部和虚部。组织的导电率是介电常数虚部和频率的函数。介电常数和频率还确定电磁波深化生物体组织的深度。随着频率的不同，深化的距离变化很大，在100GHz以上，深化的深度不到毫米量级。对于含水率高的组织，在几吉赫时可达到几厘米。对于含水率低的组织，在10MHz时可以超过1m。对于简单的生物体，如人体、动物等内部的电场的估算是格外简单的。主要是由于这些物体的外形格

8、外不规章。 内部的电常数也是非均匀的。尽管这样我们还是要通过理论计算和试验方法来确定在外部电磁场的照射下人体与其它动物组织中所感受的电磁场。正是这些电磁场与人体和其它动物组织相互作用，才产生出种种效应。 组织中内场的大小与照射场的参数、频率、强度、极化等有关，也与被照射物体的外形、大小、电参数有关，还与照射源与被照射物体的相对位置、四周的物体存在等有关。由于内部电磁场与这么多的参数有关，所以在同样的外电磁场照射下，一个人和一只老鼠所感应的内电磁场引起的生物效应是完全不同的。 在剂量学中，广泛接受所谓比吸取率（SAR-Specific Absorption Rate）来度量电磁辐射在生物单位组织

9、中所感应的电场。它等于在生物组织单位质量中所沉淀的能量率。它的单位为W/kg，通过比吸取率可以比较在不同的动物中所测得的结果，以及将动物测得的结果外推到人体中来。比吸取率能够考虑热效应和非热效应。体温上升率也和比吸取率成正比。 近年来，剂量学的争辩无论在理论计算方面还是在试验方面都获得了很在的进展。应用计算电磁学的很多计算方法：例如FDTD法，将人体分割成很多小单元。每个单元依据不同的部位，指定适当的电特性参数。可以计算出感应在各个部位的电磁场，从而估量出电磁场的影响。在试验方面，多数是用动物来进行的、可以通过比吸取率的比较，外推到人体中来。国际上已经发表了大量的结果，有的出版了手册。暴露在远

10、辐射下，人体全身的比吸取率是频率和极化的函数。例如，一个身高1.75m、体重70kg的人，暴露在1mW/cm2的电场下，当电场和人的轴线相平行时，最大吸取在70MHz80MHz之间，这个频率称为谐振频率。在这个频率范围内，所吸取的功率要比电场强度乘以人体总面积所得出的功率大好几倍。平均比吸取率也和大小、外形有关。老鼠、猴子和人暴露在同样的电磁场下，人的最大吸取发生在70MHz左右。猴子在300MHz左右，老鼠则在2450MHz四周。 比吸取率的空间分布是格外不均匀的。例如，对于人体在5GHz时能量主要分布在人体的表面。在30MHz300MHz时，吸取主要是在头部和躯干。 平安剂量是通过热效应的

11、临界比吸取率加上平安系数后用比吸取率来表征的。这种平安性仅可通过相关的外界场强值来衡量，而这种外界场强值又是按人体不存在时所测得的电场或磁场强度来打算的。这些是理论及试验剂量学的任务。 手持收发信机的辐射剂量则要求作特殊考虑。因放射天线离人体很近，外界电场及磁场的相位、方向及大小等相互关系格外简单，它们由一点至另一点变化很快，因此不能用来测定比吸取率的感应值。代替这种方法，可用理论模型及数字技术去模拟暴露的实况并计算最终的比吸取率值。 微波场的特点及其对人体影响的简单性，使得头部积累的能量高度不均匀。在这种条件下，即使对于平面波辐射这一相对简洁的状况来说，要计算能量吸取的空间分布也不是一件轻而

12、易举的事。已经证明对平面波辐射而言，存在头部大小与辐射频率的组合，使能量集中在眼睛及脑部，在世界范围愉，至少有四项争辩工作论及手持收发信机近场暴露条件下，头部吸取能量的计算与测量问题。其所得数据可挂念我们理解、执行现行的平安准则，并对这类收发信机的使用者进行热效应的防护。 不难看出，制定暴露平安容许标准是格外简单的工作。尽管如此，各国为了防护射频场的辐射危害，仍颁发了辐射容许标准。表1是依据国际电气标准会议无线委员会1979年出版的资料所摘录的几个国家规定的标准。 由表1可见，美国和原苏联标准相差甚远。这主要是美国认为微波辐射作用机理是热效应（引起体温高），标准是依据辐射对人体造成不行逆损害阈

13、值（考虑10倍平安系数）制定的。相反，原苏联从微波的非热效应动身，依据辐射对神经系统的影响制定标准。 我国电子工业部则曾依据对部分动物的试验及对微波工作人员的健康检查，于1979年提出了一个暂行标准，规定1天8h连续照射时最大辐射平均功率密度不得超过0.038mW/cm2，而在短时间间断照射，1天超过8h的状况下辐射量不得超过0.3 mW/cm2，在这种状况下最大功率密度也不允许超过5 mW/cm2，而且当功率密度超过1 mW/cm2时还必需使用个人防护。 1989年我国颁布了作业场所微波辐射卫生标准（GB I0436-89），规定了卫生标准限量值。连续波：1天8h暴露的平均功率密度按下式计算

14、： Pd400/t 式中：Pd-容许辐射平均功率密度（W/cm2）； t-受辐射时间（h）。脉冲波（固定辐射）：1天8h平均功率密度为25W/cm2、小于或大于8h暴露的平均功率密度按下式计算： Pd200/t 脉冲波的非固定辐射的容许强度（平均功率密度）与连续波相同。 肢体局部辐射（不区分连续和脉冲波）：1天8h暴露的平均功率密度为500W/cm2；小于或大于8h暴露的平均功率密度按下式计算： Pd4000/t 短时间暴露最高功率密度的限制，当需要在大于1mW/cm2辐射环境中工作时，按除日剂量容许强度计算暴露时间外，还需使用个人防护，担操作位最大辐射强度不得大于5m W/cm2。 1982

15、年后，美国对原标准进行了修改补充（见表2、表3及表4），看来已有更严的趋势。原苏联也对职业暴露及公众暴露规定了不同标准（见表5及表6）。 1983年国际辐射防护协会（IRPA-International Radiation Protection Association）执行委员会通过了频率为100kHz至300MHz的射频电磁场辐射限度的暂行准则。 准则对100MHz以上的频率范围，用比吸取率（SAR）表示辐射基本限值，以W/kg为单位；而对10MHz以下的频率范围，则用实效电场强度Eeff(V/m)及实效磁场强度（A/m）表示辐射基本限值。派生限值则用功率密度（W/m2）表示。公众暴露限值取

16、职业限值的1/5（功率密度）。IRPS的辐射限值标准见表7。 最近电工标准化的欧洲委员会建立了TC111技术委员会，以争辩并报告人体暴露于电磁场的状况。TC111指定SC111B分委员会，完成人体在频率范围为10kHz300GHz的电磁场中暴露标准的制定工作。这一文件草案已于1993年8月转送全部关怀这一工作的询问及评议组织传阅，此文件对手持通信设备未提出任何参数数据，也无任何禁止条款。 1993年10月，欧共体常务理事会（DG）向电工标准化组织提交了一份有关30MHz6GHz移动通信平安要求标准的托付书。所定标准应有移动通信使用者对热效应的防护要求。由于非热效应的生物机理及性质还不能完全确定

17、，DG又向电工标准化组织提出，要求制定移动通信频率范围内的非热效应的争辩方案，此项工作任务交付给SC111B工作组，并已由SC111B受理。 必需指出，微波辐射标准的制定应当经过肯定时间的实践检验，随着人们生疏的深化和进展，定期修改，不断完善，特殊是由慢性累积所形成的致癌、致畸形、致突变的所谓三致，更需要通过长时间的观看争辩，甚至通过几代人的观测，才能作出结论，想在短时期内依靠少数几次试验就作出硬性规定是不适宜的。 4 电磁污染的防护措施 高频场可按下列步骤实行有效措施进行防护： 4.1对人们工作地区单位面积的高频辐射能量进行测试计算。 4.2在适当地方设置告警信号以提示人们留意。 4.3在危急区四周安置围墙。 4.4在修理设备时或需在危急区内工作时先关闭高频源。 4.5如高频源不能关闭时，则可穿屏蔽衣或将高频源的输出降至平安水平；为了轻松，有时可着屏蔽裙及屏蔽头盔，以爱护躯体主要部分的平安，至于眼部，则可戴防护眼镜。 4.6在有可能的地方，如在天线方向侧瓣或后瓣处，接受屏蔽措施，以削减辐射； 4.