電磁輻射防護

2006/9/16 14:06:00

 

    隨著(zhù)現代科技的高速發(fā)展，一種看不見(jiàn)、摸不著(zhù)的污染源日益受到各界的關(guān)注，這就是被人們稱(chēng)為“隱形殺手”的電磁輻射。今天，越來(lái)越多的電子、電氣設備的投入使用使得各種頻率的不同能量的電磁波充斥著(zhù)地球的每一個(gè)角落乃至更加廣闊的宇宙空間。對于人體這一良導體，電磁波不可避免地會(huì )構成一定程度的危害。 

電磁輻射的若干基本概念

1. 常見(jiàn)的電磁輻射源

   一般來(lái)說(shuō)，雷達系統、電視和廣播發(fā)射系統、射頻感應及介質(zhì)加熱設備、射頻及微波醫療設備、各種電加工設備、通信發(fā)射臺站、衛星地球通信站、大型電力發(fā)電站、輸變電設備、高壓及超高壓輸電線(xiàn)、地鐵列車(chē)及電氣火車(chē)以及大多數家用電器等都是可以產(chǎn)生各種形式、不同頻率、不同強度的電磁輻射源。 

2.電磁輻射場(chǎng)區的劃分

   電磁輻射場(chǎng)區一般分為遠區場(chǎng)和近區場(chǎng)。

2.1近區場(chǎng)及特點(diǎn)

   以場(chǎng)源為中心，在一個(gè)波長(cháng)范圍內的區域，通常稱(chēng)為近區場(chǎng)，也可稱(chēng)為感應場(chǎng)。近區場(chǎng)通常具有如下特點(diǎn)：

l  近區場(chǎng)內，電場(chǎng)強度與磁場(chǎng)強度的大小沒(méi)有確定的比例關(guān)系。即：E1377H。一般情況下，對于電壓高電流小的場(chǎng)源(如發(fā)射天線(xiàn)、饋線(xiàn)等)，電場(chǎng)要比磁場(chǎng)強得多，對于電壓低電流大的場(chǎng)源(如某些感應加熱設備的模具)，磁場(chǎng)要比電場(chǎng)大得多。

l 近區場(chǎng)的電磁場(chǎng)強度比遠區場(chǎng)大得多。從這個(gè)角度上說(shuō)，電磁防護的重點(diǎn)應該在近區場(chǎng)。

l 近區場(chǎng) 的電磁場(chǎng)強度隨距離的變化比較快，在此空間內的不均勻度較大。 

2.2遠區場(chǎng)及特點(diǎn)

   在以場(chǎng)源為中心，半徑為一個(gè)波長(cháng)之外的空間范圍稱(chēng)為遠區場(chǎng)，也可稱(chēng)為輻射場(chǎng)。遠區場(chǎng)的主要特點(diǎn)如下：

l 在遠區場(chǎng)中，所有的電磁能量基本上均以電磁波形式輻射傳播，這種場(chǎng)輻射強度的衰減要比感應場(chǎng)慢得多。

l  在遠區場(chǎng)，電場(chǎng)強度與磁場(chǎng)強度有如下關(guān)系： 在國際單位制中，E=377H，電場(chǎng)與磁場(chǎng)的運行方向互相垂直，并都垂直于電磁波的傳播方向。

l 遠區場(chǎng)為弱場(chǎng)，其電磁場(chǎng)強度均較小。 

2.3近區場(chǎng)與遠區場(chǎng)劃分的意義

    通常，對于一個(gè)固定的可以產(chǎn)生一定強度的電磁輻射源來(lái)說(shuō)，近區場(chǎng)輻射的電磁場(chǎng)強度較大，所以，我們應該格外注意對電磁輻射近區場(chǎng)的防護。對電磁輻射近區場(chǎng)的防護，首先是對作業(yè)人員及處在近區場(chǎng)環(huán)境內的人員的防護，其次是對位于近區場(chǎng)內的各種電子、電氣設備的防護。而對于遠區場(chǎng)，由于電磁場(chǎng)強較小，通常對人的危害較小，這時(shí)我們應該考慮的主要因素就是對信號的保護。另外，應該有對近區場(chǎng)一個(gè)概念，對我們最經(jīng)常接觸的從短波段30MHz到微波段的3000MHz的頻段范圍，其波長(cháng)范圍從10米到1米。

二．電磁輻射污染的簡(jiǎn)單測試 

1． 根據測試對象及環(huán)境選用測試儀器

   在對某電子、電氣設備的電磁輻射進(jìn)行測試時(shí)，需要注意以下問(wèn)題。盡可能多的了解此電子、電氣設備的各種電氣指標、運行參數，在此前提下，確定采用不同的測試儀器。一般來(lái)說(shuō)，對近區場(chǎng)的電磁測試，如果測試頻段在短波段或微波段，可選用國產(chǎn)的701型三維場(chǎng)強計或其它三維場(chǎng)強計，其測試頻率范圍大致在幾百KHz至1GHz左右。對變電站或高壓、超高壓輸電線(xiàn)進(jìn)行測試時(shí)，應選用工頻電磁場(chǎng)測試設備。對遠場(chǎng)區測試時(shí)，根據不同的測試頻段，可選用頻譜儀或干擾場(chǎng)強測試儀。測試時(shí)，應按照《輻射環(huán)境保護管理導則電磁輻射監測儀器和方法》HJ/T10.2-1996的要求進(jìn)行測試。 

2．  電磁輻射測量采用的計量單位

通常，對大于300MHZ的微波頻段，采用平均功率密度mW/cm²作為計量單位，

小于300MHZ的頻段，采用電場(chǎng)強度V/m和磁場(chǎng)強度A/m作為計量單位。在進(jìn)行電磁環(huán)境測量時(shí)，干擾場(chǎng)強國家計量標準采用單位為mV/m，用分貝表示時(shí)，1mV/m=0dB。

三．電磁輻射危害人體的機理

電磁輻射危害人體的機理主要是熱效應、非熱效應和累積效應等。

1．熱效應：人體70%以上是水，水分子受到電磁波輻射后相互摩擦，引起機體升溫，從而影響到體內器官的正常工作。

2．非熱效應：人體的器官和組織都存在微弱的電磁場(chǎng)，它們是穩定和有序的，一旦受到外界電磁場(chǎng)的干擾，處于平衡狀態(tài)的微弱電磁場(chǎng)即將遭到破壞，人體也會(huì )遭受損傷。

3．累積效應：熱效應和非熱效應作用于人體后，對人體的傷害尚未來(lái)得及自我修復之前（通常所說(shuō)的人體承受力---內抗力），再次受到電磁波輻射的話(huà)，其傷害程度就會(huì )發(fā)生累積，久之會(huì )成為永久性病態(tài)，危及生命。對于長(cháng)期接觸電磁波輻射的群體，即使功率很小，頻率很低，也可能會(huì )誘發(fā)想不到的病變，應引起警惕。

4．多種頻率電磁波特別是高頻波和較強的電磁場(chǎng)作用人體的直接后果是在不知不覺(jué)中導致人的精力和體力減退，容易產(chǎn)生白內障、白血病、腦腫瘤，心血管疾病、大腦機能障礙以及婦女流產(chǎn)和不孕等，甚至導致人類(lèi)免疫機能的低下，從而引起癌癥等病變。

權威統計數字表明：經(jīng)常在顯示器前工作的人群中，上述疾病的發(fā)病率明顯高于普通人群。電磁輻射是主要原因之一。 

四．測試結果的分析及不同類(lèi)型防護設備的選用

1.測試結果的分析與電磁輻射方面國標的選用

在對輻射源周?chē)�環(huán)境進(jìn)行電磁輻射測試之后，應將電磁測試結果與相應的

國標做對照，我國已經(jīng)頒布的電磁兼容方面的環(huán)境標準及法規有數十項，應根據現場(chǎng)的情況，采用適合此環(huán)境的國標或行業(yè)標準。

最常用的電磁方面的標準是《電磁輻射防護規定》(GB8702-88)、《環(huán)境電磁波衛生標準》(GB9175-88)、 工業(yè)、科學(xué)、醫療射頻設備無(wú)線(xiàn)電干擾輻射允許值(GB4824.1-84)。各標準限值如下。

 

 在對一般環(huán)境的電磁輻射分析中，應主要選用《環(huán)境電磁波衛生標準》主要選用《環(huán)境電磁波衛生標準》(GB9175-88)，根據輻射源的主要輻射頻率，參照表2，找到其輻射強度限值。注意掌握三個(gè)標準限值，一般我們把居民居住的環(huán)境按一級安全區處理，則其標準限值為：在長(cháng)、中、短波，電場(chǎng)強度應小于10V/m；在超短波段，電場(chǎng)強度應小于5V/m；在微波波段，其輻射功率密度應小于10μW/cm²�？紤]到對在電磁輻射環(huán)境內工作人員的保護，我們建議在職業(yè)安全衛生領(lǐng)域，采用《電磁輻射防護規定》(GB8702-88)的相應限值。

將測試結果與國標對照后，如果發(fā)現測試結果超過(guò)國標限值，應考慮采取防護措施。首先應該考慮在輻射源的設備上采取措施，盡可能將其輻射值降低至國標限值之下。如果因為條件所限，無(wú)法降低輻射源周?chē)�的電磁�?chǎng)強度，而作業(yè)人員又必須在此環(huán)境下工作，或其它人員必須在此環(huán)境下生活，則對這些人員應該采取個(gè)體防護措施。 

2．根據測試結果選用電磁個(gè)體防護設備

隨著(zhù)人們物質(zhì)文化水平的不斷提高，各種家用電器：彩電、錄象機、VCD、家用計算機、微波爐、電磁爐、無(wú)繩電話(huà)、手機等相繼進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)，這些家用電器和電子設備在使用過(guò)程中都會(huì )向環(huán)境空間發(fā)射與漏泄一定強度的電磁波，電磁輻射已成為繼水污染、大氣污染、噪聲污染之后當今人們生活中的第四大污染。因此，許多研究機構和生產(chǎn)廠(chǎng)家都在相繼研究開(kāi)發(fā)防電磁輻射的民用產(chǎn)品，以減少電磁輻射對人類(lèi)健康的危害�，F在看來(lái)，穿著(zhù)防電磁輻射的服裝是比較方便有效的方法。

一般來(lái)說(shuō)，作業(yè)人員所處環(huán)境的電磁場(chǎng)強度超過(guò)國標限值或者作業(yè)人員所處環(huán)境的電磁場(chǎng)強度未超過(guò)國標限值，但與此限值比較接近，而作業(yè)人員又需要長(cháng)時(shí)間在此環(huán)境工作時(shí)，都應考慮采用輻射防護用品。選用個(gè)體防護產(chǎn)品時(shí)，應首先確定電磁輻射的衰減度，然后，參照各種產(chǎn)品說(shuō)明中對電磁波的衰減參數，確定使用何種形式的防護用品。降低電磁輻射方面的個(gè)體防護用品主要包括防護服裝、防護眼鏡及輻射防護屏。

 

 表3 常用電磁輻射個(gè)體防護產(chǎn)品

    制成防護服裝的面料對于電磁波的防護起著(zhù)決定性的作用。因此在選用電磁輻射防護服裝時(shí)，應了解防護服裝所采用的面料，是否是大的專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家制造的，并且是否有電磁輻射專(zhuān)業(yè)檢測部門(mén)的檢測證書(shū)。在確保這兩條的前提下，再考慮服裝的做工和美觀(guān)是否符合要求。 

3．電磁輻射個(gè)體防護產(chǎn)品的使用范圍

電磁輻射個(gè)體防護產(chǎn)品可應用于：

l 直接從事電磁波作業(yè)及間接接受電磁影響人員的防護；

l 帶心臟起搏器及其它對電磁輻射敏感人群的防護；

l  可與其它吸波材料配合，制成多頻譜兼容偽裝隱身材料，將在現代軍事戰爭中發(fā)揮重要作用。

l 除了上述個(gè)體防護的范圍以外，還可根據實(shí)際需要，做成窗簾、屏幛，對特殊環(huán)境予以防護；做成罩、套，對有關(guān)的電磁波輻射源進(jìn)行屏蔽防護。 

4． 對電磁輻射區內工作人員的防護措施

l         推測或檢測到射頻功率密度超過(guò)50mW/cm²的區域，應認為是電磁輻射

潛在危險區。

l人員容易誤入的危險區域應設有警告標記。除非有緊急情況，凡經(jīng)計

算或用場(chǎng)強計測量超過(guò)50mW/cm²的區域，不允許人員在未采取防護措施的情況下進(jìn)入。

l 應防止大功率信號發(fā)生器在試驗過(guò)程中放電，因為它將對其周?chē)鷧^域

內產(chǎn)生大于50mW/cm²的電磁輻射。在做此類(lèi)操作時(shí)，應用假負載或其它吸收材料吸收其輸出能量。

l 應利用保護用品使輻射危害減至最小。必須保證在發(fā)射天線(xiàn)射束區內工作

的維護人員穿好保護服裝。

l 應該禁止身上帶有金屬移植件，心臟起搏器等輔助裝置的人員進(jìn)入電

磁輻射區。

l  應給受到輻射源，電磁能和高壓裝置輻射的人員作定期身體檢查。

5．國內電磁輻射防護材料的最新研究動(dòng)態(tài)

 隨著(zhù)人們對電磁環(huán)境的重視和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，近一兩年來(lái)，又有許多新型的屏蔽織物研制成功。比較典型的是由北京某公司研制的新型防輻射服裝面料，這種服裝面料是用不銹鋼纖維、棉纖維、滌纖維和麥飯石纖維混合紡織而成的，這種面料做起來(lái)的服裝穿起來(lái)和普通服裝沒(méi)什么差別，但具有防電磁輻射、抗靜電、耐洗滌、透氣性好、柔軟、舒適和保健等功能。

此外，上海研制成功采用多離子織物和金屬化纖維織物的電磁輻射屏蔽材料。多離子織物是采用目前國際最先進(jìn)的物理和化學(xué)工藝，對纖維進(jìn)行離子化處理。該產(chǎn)品以吸收為主，將有害的電磁輻射能量通過(guò)織物自身的特殊原理轉變成熱能散發(fā)掉，從而避免了環(huán)境二次污染、凈化了空氣。由于織物中含有大量金屬陽(yáng)離子可起到殺菌除臭作用，對皮膚無(wú)刺激，有助人體表皮微循環(huán)。同時(shí)具有防靜電、防部分X射線(xiàn)及紫外線(xiàn)等功能。多離子織物是目前國際上屏蔽低、中頻段電磁輻射最先進(jìn)的民用防護材料。

補充：工頻電磁輻射的危害

根據研究及相關(guān)測試表明，變壓器、超高壓配電裝置和超高壓輸電線(xiàn)在運行中，會(huì )形成一定強度的工頻電磁輻射。據相關(guān)數據顯示，550KV輸電線(xiàn)的工頻電場(chǎng)輻射在距地面1.5m處可以達到9.7KV/m之高。工頻磁場(chǎng)對計算器顯示器偏轉系統可能產(chǎn)生較嚴重的干擾，具體現像是，使顯示器的顯示畫(huà)面發(fā)生抖動(dòng)，顯示器邊緣可能出現色斑。高強度的工頻電磁輻射還可能造成計算器死機。

高壓架空電力線(xiàn)路和變電站的運行，會(huì )產(chǎn)生無(wú)線(xiàn)電噪聲，這種無(wú)線(xiàn)電噪聲嚴重時(shí)，會(huì )對電力線(xiàn)路和變電站附近居民的無(wú)線(xiàn)電（主要是中、短波廣播）接收和專(zhuān)業(yè)無(wú)線(xiàn)電臺站的工作造成騷擾影響。由于電力線(xiàn)路和變電站占地大，尤其是電力線(xiàn)路長(cháng)度可能達幾百公里，影響范圍廣，

通常情況下，架空電力線(xiàn)路和變電站無(wú)線(xiàn)電噪聲的產(chǎn)生有三類(lèi)根源：分別是，在導線(xiàn)及其金屬表面處空氣中的電暈放電；絕緣子承受高電位梯度區域中放電并產(chǎn)生火花；連接松動(dòng)或接觸不良產(chǎn)生的間隙火花放電。當運行電壓在100KV以上（通常導線(xiàn)表面電位梯度>12KV/cm）時(shí)，第一種根源占據主導地位，成為不可消除的，屬線(xiàn)路固有的特性。

此文側重電磁輻射的個(gè)體防護和測試，有必要就電磁輻射對其它電子設備的干擾和其它電磁兼容問(wèn)題作進(jìn)一步的論述。