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电磁辐射存在的场所精品(七篇)

时间:2023-12-06 10:20:49

电磁辐射存在的场所

电磁辐射存在的场所篇(1)

论文关键词:电磁辐射;生物效应;抗辐射镜片;防护 

 

论文摘要:日益增多的电磁辐射成为危害人体健康的环境污染之一。具有抗辐射功能的镜片能有效阻止有害电磁波进入人眼,从而减少视觉疲劳、预防视力下降,减小视力丧失的可能性,大大降低电磁辐射对人眼的伤害。 

电磁辐射作为环境污染和职业危害的一种新形式,受到政府和社会各界的普遍关注。联合国人类环境会议已将电磁辐射列为必须控制的公害之一。电磁辐射对生物体的致伤效应,目前已成为医学领域的重大研究课题。眼睛作为人体最重要的感觉器官之一,容易受到电磁辐射的损伤。抗辐射镜片能有效阻止有害电磁波进入人眼,从而降低电磁辐射对人眼的伤害。 

 

1 电磁辐射 

 

在空间区域内当存在变化的电场时,会在临近的区域引起随时间变化的磁场,变化的磁场会产生新的电场,交替变化的电磁场在空间中按照一定速度由远向近传播,形成了电磁波。低频的电磁振荡主要借由有形的导电体传递,磁电之间的相互变化比较缓慢,几乎没有能量辐射出去,而是全部返回原电路。当电磁振荡频率逐渐变高时,电磁振荡既可以束缚在有形的导电体内传递,也可以在自由空间内传递。在自由空间内传递的高频率电磁振荡,磁电互变速度加快,能量不再以电振荡的形式全部返回原振荡电路,电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去,在不借助任何介质的情况下以波的形式向外传递能量,这就是电磁辐射[1]。电磁辐射是传递能量的一种方式,电磁辐射所衍生的能量,取决于频率的高低,频率愈高,能量愈大。 

电磁辐射广泛存在于职业场所和生活环境中,生物体时时刻刻都会受到不同程度的电磁场辐照。自然环境中的电场和磁场分别为10-4v/m和10-13t,而50hz高压输电线下的电场和磁场约为1~10kv/m和1-10μt,极端情况下可达到11kv/m和100μt;普通居民家中的本底电场约为1-10v/m,但电热毯或加热水床可达几个kv/m[2]。电磁辐射的频谱很宽,频率范围从0至1025 hz,不同频率的电磁辐射其生物学效应不同。广义的电磁辐射是指所有能辐射出能量的电磁波,狭义的电磁辐射指频率小于300ghz的在生活环境中存在并且可能对生物体造成某种伤害的电磁波。抗辐射镜片所指的辐射是针对于在一定时间或者一定强度下会对人眼产生暂时性、永久性或者累积性伤害的电磁辐射。 

 

2 电磁辐射的生物效应 

 

电磁辐射使生物系统产生的与生命现象有关的响应称为电磁辐射的生物学效应。影响电磁辐射生物学效应的主要参数是频率和强度,不同频率和强度的电磁辐射产生生物学效应的方式不同,效应也不同[3]。电磁辐射效应按照效应出现时间可以分为近期效应和远期效应。从电磁辐射的热作用方式达到一定量值或者一定时间的生物学效应可以分为热效应和非热效应。热效应和非热效应作用于人体后,对人体伤害尚未进行自我修复之前,再次受到电磁辐射,其伤害程度就会发生累积,这种效应称为电磁辐射的累积效应[4]。 

世界卫生组织在1998年的调查报告中指出,过量的电磁辐射可导致视力下降,严重者可导致视网膜脱落。长期遭受低强度电磁辐射的作用,可促使视觉疲劳,眼睛不舒适和眼感干燥等现象发生。眼睛是人体中对电磁辐射比较敏感的器官之一,容易受到电磁辐射的损伤。眼部无脂肪层覆盖,眼组织含有大量的水分,晶状体缺少血管散热,在受到电磁辐射热效应后,晶状体蛋白质凝固并产生酶代谢障碍,从而导致晶状体混浊,严重的会形成白内障[5]。同时强电磁辐射会使人眼的重要器官角膜受到伤害,从而造成视觉疲劳、视力下降或丧失。 

 

3 抗辐射镜片的原理 

 

电磁波通过不同介质时,会发生折射、反射、绕射、散射及吸收等。为了有效的阻止有害电磁波进入人眼,必须在镜片中添加特定材料或者在镜片表面进行镀膜,从而能够将特定频段的电磁波通过折射、反射、吸收等方式屏蔽,同时要保证可见光能够正常透过镜片进入人眼之中。由于镜片折射率差异较大,选择添加抗辐射材料很难保证镜片稳定的光学特性,因此选择具有吸波特性的材料镀膜至镜片表面是实现镜片抗辐射功能的重要形式。 

应用于镜片镀膜的材料必须在超薄厚度的前提下具有良好的吸波作用和透明导电的特性,对于可见光区具有非常优良的透过率。能够产生吸波作用的材料主要有羟基铁、导电高聚物、多晶铁纤维、金属氧化物超细粉末等[6]。多数吸波材料的共同缺点就是不透明,无法应用于镜片镀膜中。经过细化的金属氧化物吸收剂粒子的磁、电、光等物理性能发生了质的变化,同时具有吸波、透波等功能。 

抗辐射镜片按其作用原理可以分为吸收型抗辐射镜片和干涉型抗辐射镜片。吸收型抗辐射镜片是利用材料吸收入射的电磁波,并将电磁能转变成热能。干涉型抗辐射镜片是利用电磁波在传播过程中到达各膜层分界面以及膜层和镜片基体分界面上会发生反射、吸收和透射三种光学作用以此改变电磁波传播方向或者使电磁波产生干涉作用而相互抵消。 

抗辐射镜片可以选择采用特殊工艺将金属氧化物超细粉末镀膜至镜片表面的方法来阻挡有害电磁波。由于金属氧化物膜层对于可见光的透过率很高,同时能够对某些频段的有害电磁波有效阻挡,可以满足眼用镜片的需求。当电磁波到达镜片外表面膜层时,产生反射、吸收和折射的作用。外表面膜层只吸收很小一部分电磁波,而反射和折射是主要的。折射过的电磁波通过镜片基体后有少量的反射和吸收,大部分电磁波正常透射到达镜片内表面,内表面膜层反射的电磁波和从外表面透射到达镜片基体的电磁波在满足一定条件下产生干涉作用,相互抵消。镀膜方式也可以采用单面多层镀膜,利用多层膜之间产生干涉相消来阻挡电磁波的通过。 

 

4 结论 

 

在电磁辐射广泛存在的今天,采用镀有金属氧化物超细粉末膜层抗辐射镜片能缓解电磁辐射对人眼的近期效应、远期效应以及累计效应,能有效减少视觉疲劳、预防视力下降,减小视力丧失的可能性。在辐射可能存在的环境中应用抗辐射镜片是保障良好视觉状态的重要手段之一。 

 

参考文献 

[1] f.h. read著. 密予宏译. 电磁辐射.高等教育出版社,1988 

[2] 黄德寅.电磁辐射对生物体的生物学效应.职业卫生与应急救援,2004.3 

[3] 曹毅,童建.电磁辐射生物效应研究综述.环境与职业医学,2007.4 

[4] 姚智兵,蒋昊等.电磁辐射的危害及防护.中国社会医学杂志,2007.9 . 

电磁辐射存在的场所篇(2)

【关键词】电磁辐射暴露限值标准测量

一、电磁辐射暴露相关概念和术语

1.基本限值和导出限值

科学实验表明,过量的电磁照射对人体有一定的伤害作用,许多国际的、国家的文件都规定了电磁暴露的人体安全限值。虽然这些文件在具体规定上有所不同,但大多数文件都使用了相同的方法:即用基本限值和导出限值给出电磁辐射限值。

基本限值是指判定人体对电磁场产生生理反应的基本量。基本限值适用于身体存在场中的情形。人体暴露的基本限值通常以比吸收率(Specific Absorption Rate,SAR)来表示。

导出限值是指可以产生与基本限值相应的电场、磁场和功率密度的值。由于基本量很难测出,大多数文件给出了电场、磁场和功率密度的导出(参考)限值。

2.环境电磁波辐射强度分级

以电磁波辐射强度及其频段特性对人体可能引起潜在性不良影响的阈下值为界,环境电磁波允许辐射强度在卫生部标准中按级分为一级和二级。在环保局GB8702-88中和军用领域,电磁辐射暴露安全标准则分别以职业照射和公众照射,作业区和生活区进行界定。一级为安全区,指在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切人群(包括婴儿、孕妇和老弱病残者),均不会受到任何有害影响的区域;新建、改建或扩建电台、电视台和雷达站等发射天线,在其居民覆盖区内,必须符合“一级标准”的要求。二级为中间区,指在该环境电磁波强度下长期居住、工作和生活的一切人群(包括婴儿、孕妇和老弱病残者)可能引起潜在性不良反应的区域;在此区内可建造工厂和机关,但不允许建造居民住宅、学较、医院和疗养院,已建造的必须采取适当的防护措施。超过二级标准地区,对人体可带来有害影响,此区内可作绿化带或种植农作物,但禁止建造居民住宅及人群经常活动的一切公共设施,如机关、工厂、商店和影剧院;如在此区内已有这些建筑,则应采取措施,或限制辐射时间。二、电磁辐射标准国际上,在电磁辐射安全领域有两大主流标准,一个是ICNIRP标准,即国际非电离辐射防护委员会(The International Commission for Non-Ionizing Radiation Protection,ICNIRP)的标准,另一个标准是美国的IEEE标准。

在世界卫生组织等组织的推动下,IEEE标准的限值今后将统一到欧标(ICNIRP)的限值上。

在我国,由不同部门制定的多部电磁辐射国家标准同时并存。在民用领域主要有:

GB8702-88《电磁辐射防护规定》;

GB9715-88《环境电磁波卫生标准》;

GB12638-90《微波和超短波通信设备辐射安全要求》;

GB10436-89《作业场所微波辐射卫生标准》;

GB10437-89《作业场所超高频辐射卫生标准》;GB16203~96《作业场所工频电场卫生标准》等。

在军用电磁辐射防护领域,与电磁辐射相关的国家标准比较典型的有:

GJB5313-2004《电磁辐射暴露限值和测量方法》;

GJB1450-92《舰船总体射频危害电磁场强测量方法》;

GJB1446.40-92《舰船系统界面要求电磁环境电磁辐射对人员和燃油的危害》等。

目前,环保局执法一般按照GB8702-88来进行,其在30MHz~3GHz之间的公众导出限值为40mW/cm2。但是,国标委关于手机电磁辐射的标准采用了欧标限值(SAR限值为2.0W/kg)。

表1为一些组织和国家在移动通信频段的公众照射标准比较。

二、环境电磁辐射测量

1、测量方式

在调查辐射源周围环境电磁波辐射强度及其分布规律时,常以辐射源为中心,采用在不同方位取点的方式进行测量,简称点测。点测时以辐射源为中心,将待测区按一定角度划线,呈扇形展开,按一定距离选点测量。

全面调查某地区环境电磁波的背景值及按人口调查居民人群所受辐射强度的测量简称面测。面测量时,将待测地区(城市)按人口统计划分若干小区,并标明各小区居民中心地理坐标,从中选择若干有代表性的小区作为监测点,进行自动测量和实时处理,经过加权处理后,求出该地区(城市)居民环境电磁波暴露强度值。

2、测量仪器

在对辐射源周围测量和作业区进行测量时,测量仪器一般选用宽带辐射测量仪,包括具有各向同性响应或有方向性磁场探头/电场探头的宽频带电场、磁场设备。在对区域性背景场强和生活区进行测量时,一般选用窄带辐射测量仪,通常采用宽频带天线、频谱分析仪和计算机配套的自动测量系统。

三、国内电磁辐射暴露安全标准和测量的不足

由于环境电磁场的复杂性,国内外在电磁辐射安全标准上尚存在较大争议。就国内而言,相关标准的制定,对推动我国电磁防护设计、保障公众健康、控制电磁辐射水平起到了积极作用,但在实际使用中也逐渐暴露出一些明显不足,具体表现在:

1、标准分散,不统一。无论是军、民标,多个相关的国家标准同时并存,归口管理部门分散,即不利于选用,也不便于统一执法。

2、各标准规定宽严不一。以军标100MHz为例,不同标准电磁辐射暴露限值规定各异,宽严不一,缺乏必要的说明和协调,见表2。

3、量值不统一。各标准中电场强度、磁场强度、功率密度、暴露剂量、V/m、W/m2、W.h/m2、mW/cm2、A/m等同时并存,转换关系复杂,使用起来极不方便。

4、测试频率覆盖不够,不能反映实际情况。无论是军标还是民标,国内现有标准均仅关注了部分频段/频点,远远不能适应现代电子、通信技术的迅猛发展。图1为实测条件下的环境电平。

四、结束语

随着科学技术的发展,各种电子、电气设备在极大地丰富和提高了人们的物质、精神生活的同时,也带来了复杂、严重的电磁污染。加强电磁环境监控,延伸测试频段,加大对不同频率及不同幅照量电磁波对人生理影响基础研究,尤其是累计效应研究,强化归口管理,促成一部科学、安全、具有强制约束力的电磁辐射暴露限值标准任重而道远。

参考文献

[1]《超特高压环境电磁场测量、计算和生态效应》何为等

[2]《高压变电站对周围环境的影响与评估》宋福祥等

电磁辐射存在的场所篇(3)

关键词:计算机电磁辐射电磁场

1概述

任何带电物体的周围都存在电场,而周期变化的电场将会产生周期变化的磁场,也就存在电磁波,产生电磁辐射,如果这种辐射的量超过限定条件,那么就会对环境形成电磁污染。和无处可躲的大气污染、水污染、噪声污染一样,电磁辐射同样无处不在,这使它成为公认的“第四污染源”。

只要存在电场变化的地方就会有电磁辐射。目前,能造成大面积电磁污染的主要有高压输配电系统、发射设备、微波设备、家用电器、计算机等等。其中高压输电系统的电磁辐射强度最大,对人体的危害最明显。为了保障从业者的健康,在辐射环境下的工作时间有着严格的限定。相比之下,诸如彩电、手机、微波炉、空调机、电冰箱、计算机等等家庭必需的电气设备所影响的人群更广泛。在上述常见的电气设备中,与人们工作、生活息息相关的计算机更值得关注。许多上班族和沉迷于网络世界的网虫每天面对计算机的时间往往超过8小时。而计算机本身就是一个不可小觑的电磁辐射源:微处理器、主板、显卡、声卡、内存、硬盘、光驱、显示器、USB接口等主要部件在工作时都会向外界辐射电磁能量。计算机所产生的电磁辐射,对那些长期接触计算机的人的身心健康有巨大的危害。

2计算机电磁辐射对人体的危害

计算机已进入现代社会的各行各业和千家万户,它给人们的工作、学习、生活带来了极大的方便。但“计算机病”也与日俱增,严重的影响了人们的身心健康。“计算机病”的症状表现为神经衰弱综合癌(头晕、头痛、疲劳、失眠或噩梦、记忆力减退、情绪低落等)、肩颈腕综合症(骨骼不适、手指麻等、感觉异常、震颤、有压痛),以及腰背酸痛、抗病能力降低、易感冒等,发病率最高的是那些每天在计算机旁敲击键盘的专业人员。这些专业人员精神压力大,大脑处于高度集中和紧张状态,这是产生神经衰弱综合症的根源。流产、面部褐斑、类似红斑或湿疹等的出现,亦与精神因素密切相关。专业人员连续注视计算机屏幕,长时间近距离盯着闪烁的荧光屏,易使眼睛充血、干燥、怕光,严重者还会使眼球视网膜的感光功能失调,晶体受损,暗适应能力降低,造成视力减退,甚至可导致微波自内障、夜盲症等。如人体受辐射还可导致人体循环系统异常,男性生殖能力下降,人体激素分泌异常等。孕妇、儿童、心脏起搏器佩戴者和老人是电磁辐射的易感人群,而心脏、眼睛和生殖系统等是电磁辐射敏感器官。近年来的畸形儿出生率和儿童的自血病增多,心脏起搏器佩戴者的死亡率增加,电磁辐射难逃其咎。

3计算机辐射的主要来源

虽然微处理器、主板、显卡、声卡、内存、硬盘、光驱、显示器、USB接口等主要部件在工作时都会向外界辐射电磁能量,但幸运的是,除显示器之外,这些配件都是被装在具有电磁屏蔽能力的机箱里面,阻挡了大部分电磁辐射。所以,我们通常受到的辐射一方面来自显示器,而另一方面则来自主机。倘若显示器在电磁屏蔽技术方面不够严谨,那么用户可能一周5天、每天8小时都会受到电磁辐射,对健康的危害显而易见。而机箱同样如此,设计不良的产品往往台发生电磁辐射泄漏,如果机箱与用户之间的距离太近,外泄的电磁辐射同样会影响到用户健康。

上述表明,计算机的电磁辐射主要来源于显示器和主机。其中显示器又分为CRT显示器(阴极射线管显示器)和LCD显示器(液晶显示器)。CRT显示器是计算机中最严重的辐射源。CRT显示器通过电子枪发射电子束实现画面显示,对外发射电子本身就会产生严重的电磁辐射,尽管厚厚的含铅玻璃屏幕可在一定程度上阻隔辐射,但仍然有不少电子穿透阻隔层而直接照射到使用者。所以,如何削弱这部分辐射至关重要。

按照物理学的定义,来自CRT显示器的辐射伤害主要可分为光辐射、低能x射线、无线电场、静电场和低频电磁场。其中光辐射为电子枪打在屏幕背后荧光层而发出的可见光和少量紫外线,只有少量的紫外线会对人体造成危害。X射线由电子束碰撞阴极射线管的内部前屏所产生,但因为能量极低,其辐射程度也可忽略不计。无线电场主要从CRT的控制电路部分发出,强度非常弱,经过短距离后基本上就衰减到零。静电场则是从CRT电子枪内部的加速电场所产生,最直接的体现就是会让屏幕吸附灰尘。而被认为对人体健康损害最严重的应该是低频电磁场,它主要由显示器的电源部分(高压包)和垂直/水平扫描电场所产生,电磁场频率在5Hz~400kHz之间。

LCD电磁辐射相对低很多。从原理上说,LCD显示器以液晶材料作为光线通过的开关来控制光线照射屏幕,进而获得画面输出。而这个过程并没有涉及紫外线、静电场、高压电源等容易产生辐射的部件,因此从这个方面考虑可以说LCD正面几乎是零辐射。另外,LCD和CRT显示器一样,机内同样需要一个高压电源,只是电源驱动的并不是电子枪,而是LCD背光模组中的冷阴极荧光管。此种荧光灯管其实和我们常见的日光灯一样,都需要较高的电压才能驱动,只是点亮之后电压会迅速回落到较低的水平。因此,LCD的电源只需要维持一定时间的高压状态(可达到l000V),然后转为常压甚至低压状态,而不必像CRT显示器的高压包一样始终得保持高电压状态。因此相对而言,LCD显示器电源部分对外辐射的低频电磁波会比CRT要弱很多,加上LCD的摆放位置往往贴近墙面.所以不会背对着人体,这种辐射对人的影响可减弱到零。

显示器之外,第二辐射源就是主机。众所周知,金属机箱对电磁辐射可起着屏蔽的作用,但不同材料,不同设计、不同工艺的机箱的防辐射能力并不相同,如果设计不良,主机外泄的电磁辐射仍可能超标。

首先,机箱的材料至关重要,目前大多数机箱都是使用镀锌铜板,它可起到良好的屏蔽效果。不少高档机箱采用更轻的铝合金材料,同样具有良好的防辐射能力。材料仅是防辐射要求的基本方面,更关键的地方在于机箱制造工艺,只有模具精细,制造工艺好的机箱才会具有良好的电磁屏蔽效果。这方面主要体现在机箱面板、前置接口,后侧挡板及其他所有存在任何接缝的地方,劣质机箱与优质机箱在这方面差异甚大,前者的接缝处通常很不严密,设计、制造过程中都没通过辐射实验室进行严格检测、电磁辐射外泄情况严重。尤其是在前置接口方面,电磁辐射很容易就直接影响到用户。而优质机箱在这些细节都比较严谨,基本不存在接缝不够密合的问题,样品制造出来后都必项在电磁实验室中测量辐射是否达标,选标之后方可进行大批量制造。此外,不少机箱为了制造方便都采用双面喷漆,但内部表面如果被喷漆的话,机箱板就无法直接吸收电磁坡,电磁波会出现四处散射的情况。倘若在机箱接缝处不够严密就很容易因电磁波散射而造成泄漏现象。相较之下,外表面喷漆、内部镀锌的做法更值得提倡。钢板内表面所镀的锌(防氧化需要)同样也是金属,电磁波射到表面后可以被有效屏蔽而不会出现散射现象,这对机箱整体的电磁辐射屏蔽是很有利的——从健康角度考虑,我们认为多花点预算购买品质优良的机箱还是值得提倡的。

因此,对于广大计算机用户来说,选择LCD显示器,购买选材合理、设计优秀、屏蔽良好的机箱是非常重要的。这样可以最大限度的保证计算机用户免于受到过度的电磁辐射危害。

除了在购买时选择符合电磁辐射标准的计算机外,还可以根据情况采取下列措施。①平时饮食应选择富含维生素类的食品,以降低辐射的危害②有必要选用防护产品,如防护屏、护目镜、防磁帖防护服等③长时间使用计算机,应注意间隔与调剂,孕妇操作计算机一天不宜超过2h。④人体与计算机,应保持一定的安全距离。室内办公和家用电器的设置不宜过密,不要把家用电器摆放得过于集中,以免使自己暴露在超剂量辐射的危险之中。

4结语

随着计算机走进人们的日常生活,它给现代人的工作、学习带来了极大的便利,成为人们生产生活所必不可少的一件工具。在给人们带来便利的同时,应该注意到,计算机所产生的电磁辐射也给人们的健康带来了危害。如何有效地防止和降低计算机对人身健康的威胁,是人们生产生活中所应该关心和关注的一个问题。计算机的电磁辐射主要来源于显示器和主机,选择LCD显示器和具有良好防辐射效果的机箱是防止用户免于过度电磁辐射的关键。另外加强维生素的摄入,选择防护用具,避免长时间近距离接触计算机也是重要的防护措施。

参考文献:

[1]胡焱弟,白志鹏等.大学生受电脑电磁辐射的研究.安全与环境学报.2005.5(3).37~41.

[2]刘英杰.电磁辐射与劳动保护.水利电力劳动保护.2002.(1).17~18.26.

[3]吴忠智.关于电源污染及电磁辐射的探讨.电工技术杂志.2001.(11).30~31.

[4]张剑.关注健康——从设计的角度看待电磁辐射.微型计算机.2003.(23).112~118.

电磁辐射存在的场所篇(4)

关键词:耗散结构 水 能量 冲气 电磁能量的熵 基站 湍流 负熵 生存

中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)08(b)-0205-02

1969年,比利时统计物理学家普里戈金首次提出耗散结构概念,自然界中的云朵,雨后的彩虹,山间的瀑布都是在一定环境能量物质供给条件下形成的物理结构,当这物理结构由原先的变化无序状态转变为一种在时间上、空间上或者功能上有序的,在远离平衡态的非线性区域形成的稳定的宏观结构后,这宏观有序的物理结构,在后续的稳定生存中,仍然需要不断地与外界变换能量或物质才能维持,因此称之为耗散结构。生命体的存在,一直需要空气、阳光、水及食物等能源补充人体能量,也被视作耗散结构现象的存在。

1 电磁能量与水

地球是太阳系行星中惟一有四分之三的表面被液态水所覆盖的星球,地球上有96.%的水分布在海洋。地球上的动植物体内含有大量的水份,蔬菜的含水量为90%~95%。一个成年人的含水量占体重的65%,而二个月的婴儿的含水量占体重为91%。人体不同器官的水分含量也有相差,如人的眼球的含水量含约99%,血液含水量约85%,肌肉含水量约76%,骨骼含水量约22%,同时,植物和人体内的水中也类似海水,都混有矿物质和盐分。

现代物理学告诉人们,水是吸收电磁波能量的物质,水吸收电磁能量使水温提高。来自太阳及星际的等离子体物质和地球磁场及电离层的相互作用,不断产生频域很宽的电磁波。其中周期为数分钟以上的电磁波能够穿过海水直到海底,再穿过海底沉积层,达到地幔岩石圈甚至更深处。1881年,渥拉斯顿在横过英吉利海峡的海底电缆上,检测到和海水潮汐周期相同的电位变化,证实了海水中产生的感应电动势起伏周期和月亮星球位置的周期变化相关。

2 生命耗散结构与电磁能量的熵

1944年薛定谔在《生命是什么?》的演讲中提出了“有机体就是依赖负熵为生”的命题,他指出:“新陈代谢中本质的东西,乃是使有机体成功地消除当它自身活着的时候不得不产生的熵。”

薛定谔说:“生命以负熵为生,就像是活有机体吸引一串负熵去抵消它在生活中产生的熵的增量,从而使它自身维持稳定在一个高度有序水平上(等于相当低的熵的水平上)所用的办法确实是在于从周围环境中不断汲取序。”并且把符合稳定有序特征的能量流称为负熵能量流。显然,在漫长的生物进化过程中,作为高等动物生存的主要能量来源的食物结构是稳定有序的,属于负熵能量供应源。所以,生命体的“有序来自有序”是自然可见的道理。

中国先圣老子说:“道生一,一生二,二生三,三生万物。万物负阴抱阳,冲气以为和。”其中“冲气”表征着中国先圣老子认为万物处于被动地接受外界环境的能量供给状态。植物及人体内含有大量带盐分的水,不断地接收地球环境的电磁波能量,人体内水中产生的感应电动势和月亮星球位置的变化相关,影响着人体电磁场的内部分布及熵值。人除了选用食物为维持生命的能量来源以外,人体内的水,一直被动地接受所处环境中的电磁能量的供给,电磁能量供给不足时,体温下降使人感到寒冷,电磁能量供给大时,体温上升使人感到热,是影响人体体温的自然能量来源。

按照能量守恒守则,某一恒定的电磁能量被一定体积的水吸收使水温上升到某个温度是可以计算的,而依用高等动物选择食物的角度,人体内水分子接收到的电磁能量最好具有稳定和有序的特点。显然,在同一能量等级的电磁能量辐射条件下,负熵电磁能量不易使人体内熵值增加,有助于维持人体内的“序”,体现了老子所说的“冲气以为和”所要的:电磁能量流供给的和谐之道。所以,探讨现代居住环境内的电磁能量的熵,具有实际意义。

当太阳及其它星球抛出的等离子体态物质,吹到地球磁层时,高能荷电粒子沿磁力线作螺旋运动并不断辐射出电磁波能量辐射,太阳及行星的运行极度有“序”,一直按着古时人们所知的规律运行。地球日复一日的自转,使地球环境的每一点的电磁能量有了昼夜周期,在夜间,月球将它接收到的太阳能量再辐射向地球,地球上的每一点也处在日光能量的辐射下。显然,白天太阳光辐射强度大,夜间来自月球的光辐射强度小,具有稳定的时间节律的这类电磁辐射能量是负熵电磁能量。

3 电磁再辐射时的熵增

吹向地球的等离子体态物质,伴有等离子体磁场。这磁场和地球磁场相互作用,阻滞了等离子体态物质侵入地球大气层,同时使等离子体态物质绕过地磁场,继续向前运动,导致地球磁力线在背着太阳一面的空间延伸得很远,形成了地球磁尾区域。月球再辐射能量从地球的磁尾区域吹向地球,磁尾区域发散的、不稳定的结构特性,在月光传播过程中,产生了月光的熵增过程,到达地面的月光具有高熵值的电磁能量特性。所以,在实际生活中,到达地面的月光强度并不大,却不能对月亮久视,以免眼球中的水分子,接受高熵值的月光辐射,造成眼球细胞永久性损伤。月光下的摄影,也最好加装偏振滤光镜,以取得好的照片表现力。

太阳的电磁辐射在到达地面之前,需要经过大气层,大气中的介质微粒(如水滴)在电磁波的辐射下,按物理规律,产生被称为瑞利效应和拉曼效应的电磁再辐射。瑞利效应增加了电磁波的极化方向的无序性。是一个熵增的电磁再辐射过程。拉曼效应不光增加原有辐射谱线的电磁能量的极化方向的随机度,同时产生了和介质微粒的物理性质相关的、在原有辐射谱线两端的新电磁谱线,在电磁频域增加了随机度。更是一个熵增的电磁再辐射过程。

悬浮在水中的介质微粒在电磁波能量辐射下也产生瑞利效应及拉曼效应熵增的电磁再辐射,大气层及流水中的湍流现象,使作为辐射体的介质微位的空间位置处于不断地随机运动之中,更增加了电磁再辐射能量的熵值。

这些高熵值的电磁能量被动植物体内的水吸收,就出现连续雾霾天气里收割的蔬菜变味,矿脉附近形成的地下水,不能直接用来浇灌庄稼,附近居住者常有偏头痛,风湿性关节炎之困扰。动物中的狗对这类高熵值的电磁辐射最为敏感,一旦遇到,即刻回避。

4 运动物体引起的电磁能量熵增

出云谕明所著《禁断的辐射》书中有个例子:日本高速公路安全研究所加藤正明所长分析了长达15年的事故记录资料,得到距离高压线1 km以内地区是汽车恶通事故的高发地的研究结果。为了找出原因所在,加藤正明在汽车上加装了脑电波测定仪,并驾驰汽车沿东名高速公路开展实验。结果发现,只要汽车行驰到距离高压线100 m附近时,脑波测定仪立刻出现紊乱的波动,或者说,出现了脑电波熵增现象,一直到汽车通过高压线200 m以远,仍然能观察到这个现象。另外,该研究所还在汽车上加装了测定电磁波的仪器,只要接近高压线附近,测定仪器的指针就立刻急剧晃动,并且雨天比晴天晃动得更剧烈,或者说,指针的指示出现了熵增现象。

进一步对这些实验现象分析表明,当汽车处于高压线附近区域,组成汽车的金属外壳表面必然产生表面电荷现象,表面电荷密度随高压线电波频率周期波动,行驰中的汽车,其表面电荷随之在空间移动。移动电荷在汽车周围激发动态电磁场,空气中的介质微粒和汽车外壳的摩擦,随机影响着汽车表面电荷的密度分布,使汽车周围的动态电磁场能量增加了熵值,高熵值的电磁波直接被人体吸收,使得人体内熵值增大,反映在脑电波测定仪上的脑波紊乱,脑波处于高熵态。而在雨天,原本向外辐射的电磁波被水分子吸收,并经水分子的瑞利再辐射返向车内,水分子撞击汽车外壳引起了剧烈紊流现象,处于紊流之中的水分子的电磁再辐射,导致测定电磁波的仪器指针晃动更剧烈。指针指示出现了熵增现象,表示这时的电磁辐射是高熵值的电磁能量。驾驰员处于高熵值的电磁能量区域及脑波处于高熵态区域,是出现小车猛撞防护壁、或是大卡车追尾等事故高发区域。

5 通讯辐射源的熵增

固定在地球上的通讯基站辐射源和静止人体之间距离不变,活动人体和通讯基站辐射源的距离变化则是随机无序的。加上电磁波传播中遇到的建筑物后所产生的“多径效应”,不同时延、不同极化方向的波的迭加进一步加剧了波的随机性,和无线设备的线极化天线只感应单一极化方向的电磁辐射的性能不同的是,动植物体内的水接收所有极化方向上的电磁能量,电磁能量的极化方向的随机变化提升了电磁能量的熵值,人体内水的接收到这类高熵值的电磁能量,必定使人体的熵值增加。

在VHF频段,日本京都大学教授荻野士指出,自然界里高频电波的强度为0.0001 ?w/cm2,而当通讯基站发射电波的强度为0.2 ?w/cm2时,通讯基站发射的电磁波强度是自然界负熵电磁波的2000倍。1975年,美国的富莱依博士曾发表他用模拟调制模式的手机信号和数字调制模式的手机信号辐射实验大白鼠的实验结果。首先,用2 ?w/cm2辐射强度的模拟调制模式的手机信号辐照安静状态下的大白鼠,大白鼠状态如常,不曾表现出难受及逃离行为的意向。当他采用0.2 ?w/cm2辅射强度的数字调制模式的手机信号辐照实验大白鼠时,大白鼠立即逃离辐照区域。我们可在频谱仪上观察这两种调制模式的频谱结构所代表的不同熵值,模拟调制模式的手机信号在通频带宽内,主频两侧谱线高度依次下降,频谱结构具有稳定及有序的模拟信号谱的特征。是有序低熵的结构。而数字调制模式的手机信号频谱在通频带宽内谱线参差不齐,频谱结构具有随机信号谱的特征。是随机变化体现高熵值的频谱结构。用信号分析软件也可以在计算机屏幕上方便地看到这二种调制方式在频谱结构上的明显区别。

所以,模拟调制模式的手机信号,在频域上具有负熵电磁能量的“序”特征,第一次实验时,大白鼠受到了2 ?w/cm2辐射强度负熵电磁能量的辐照,大白鼠状态如常。数字调制模式的手机信号,在频域上具有高熵电磁能量随机变化的特征,第二次实验时,大白鼠只受到了0.2 ?w/cm2辐射强度的高熵电磁能量的辐射,大白鼠体内的水分子接收到高熵值电磁能量,大白鼠体内的熵值随之增大,安静状态中大白鼠立即作出逃离辐照区域的行为。值得强调的是向大白鼠辐射手机信号的是线极化天线,大白鼠受到的是极化有序的电磁波辐射,而我们平日里处于通讯基站“多径效应”造成的随机线极化辐射环境中,所含的熵值更高。夏日正午的阳光是强烈的随机线极化电磁能量,很刺眼,但当人们戴上偏振光太阳眼镜时,眼睛内水分子接收单极化电磁能量,眼睛就舒服很多,感到天气温度也低了一些,这就告诉我们,在相同能级下,单极化状态的电磁能量的熵值远低于随机极化状态的电磁能量的熵,能使人感到舒适及与环境和谐。当人们在作实验环境中做辐射测试时,实验环境的可控性往往减少了“多径效应”的产生,所以,即使用同样的辐射源,相对于实验室用线极化天线辐射实验得到安全标准对人的情绪影响,具有“多径效应”的实际环境对人的影响要大得多。真实环境中人体受到的辐射电波的熵值要高一些,诱发基因变异的频数也会大一些。由此看来,早期的pas通迅技术,采用低电磁辐射强度的做法,体现了对现存生命体现象的呵护。

6 电磁敏感症

在网上流传着一个“电磁敏感症”的故:在20世纪80年代初,波.赛格贝克在瑞典电信巨头爱立信下属的Ellemtel公司,负责领导一个工程小组设计通讯系统样机里使用的高级集成电路。工作环境中,一直增添着辐射电磁能量的设备,他在这个非电离辐射环境中工作10年后,自身具有了头晕、恶心、头疼,还有皮肤的灼热感和红斑症状。在他的小组的20多名成员中,除了两个人之外的所有人都报告了相同的症状。

赛格贝克当时是该公司设计团队中最关键的成员,20世纪90年代初,公司在他家的卧室和书房周围都安装了金属屏蔽层,让他在睡觉和工作的时候可以不暴露在辐射之中。为了让他能出门,医疗机构还为赛格贝克提供了一套抗电磁辐射服,这通常是那些在距离电讯发射塔和高压电线很近的地方工作的工程师的装备。公司甚至还特意为他改装了一辆沃尔沃轿车,以便他安全地上下班。不过,到20世纪90年代中期,数字手机信号发射塔开始遍布斯德哥尔摩各地的时候,他就不再去上班、被迫退隐山林了。退隐山林的波・赛格贝克,只要附近有手机,一接通,刹那时产生的高辐射强度的数字射频信号冲击,使他有一种“头盖骨已经容不下大脑”的感觉。

赛格贝克长达二十多年经历,体现了高熵电磁辐射的长期危害的后果。这样的结果并不是人类想要的进化结果。瑞典是世界上惟一一个将电磁波过敏症认定为身体功能缺陷的国家,瑞典的电磁波过敏症患者――根据政府的官方统计,约占其全国人口的3%,大约是25万人能够获得和盲人、聋人一样的特权和社会福利待遇。在有必要的情况下,当地政府还会出资为被诊断为电磁波过敏症的患者的住宅做电子“消毒”,帮助他们安装金属电磁屏蔽。

我们从田野中走来,走到了数字手机时代,也就是从自然电磁环境中,遇上人造电磁场增长的时代,技术的发展,给生活中的信息交换,带来了莫大的便利。但对整个社会的进程来说,这种能导致基因突变频数增加量的高熵电磁场环境,正逐渐影响人类社会的危害性是需要大家了解的知识。

所以,以低辐射强度为特征的pas通讯技术体现了对生命体存在的呵护。

7 结语

(1)24 h不停工作的数字手机通讯基站和正在推广的免费城市无线局域网络所产生高熵电磁辐射,却因我们体内的水分子的接收,是我们无法躲避的高熵值电磁能量源。

(2)人体内熵值和人体内基因突变频数的增加量成正比。正象在自然界存在的现象那样,在同一个基因体内出现了十几个不同的突变,而其中有害的突变总是比有利突变占优势,所以由于基因的高度持久性需要,控制高熵电磁辐射能量源的数量,使生命体所处的电磁环境有适当程度的保守性是十分必要的。

(3)为防范处于高熵电磁辐射环境内所引发的“电磁敏感症”现象,坚持绿色辐射的pas通讯技术的发展,对生命体的存在,具有积极的意义。

参考文献

[1] 老子.道德经.

电磁辐射存在的场所篇(5)

【关键词】高压电电磁辐射防治

随着我国经济与城市化的飞速发展,随着城市规模的扩大,电力负荷的迅猛增长加速了电力工业的发展,社会对电力的需求不断加大,高压输电线路的敷设越来越多,输电线路与居民区之间的距离也越来越近,人们开始关注城市的电力设施是否会影响市民的身体健康等问题,电磁辐射对于人身和环境的安全问题越来越受到人们的关注。电磁辐射的五大来源:电波发射设施(如广播、电视发射塔等);通信设施(如人造卫星通信系统的地面站、雷达系统的雷达站、移动通讯塔等);各种高频设备(如高频热和机、高频淬火机、高频焊接机、高频烘干机、家用微波炉等);交通设备(如电气化铁道、电车等);来源五电力设备(如高压电线路、变电站等)。

一、电磁辐射的产生

电磁辐射是一种物理现象,是指“能量以电磁波形式由源发射到空间的现象”。电磁环境是“存在于给定场所的所有电磁现象的总和”。电磁辐射源一般分为天然电磁辐射和人为电磁辐射两类。一是自然界电磁辐射源,来自某些自然现象,如雷电、台风、太阳的黑子活动与黑体放射等。二是人工型电磁辐射源。人工型电磁辐射源、来自人工制造的若干系统或装置与设备,其中又分放电型电磁辐射源、射频电磁辐射源及工频电磁辐射源。

经研究发现有人将电磁烟雾污染称作继大气污染、水污染和噪声污染之后,威胁人类健康的第4大污染。

电磁波辐射是近三四十年才被人们认识的一种新的环境污染,现在人们对电磁辐射仍处于认识和研究阶段,人们对它的认识还是很有限的。由于它看不见、摸不着、不易察觉、很陌生,所以,容易引起人们的疑虑。电磁辐射环境污染源根据电磁波的频率范围,划分为工频(50/60Hz)、射频(又称高频103-106Hz)与微波(>106Hz)三个波段。电磁辐射是一种以电磁波形式传播的能量流,具有“波粒”二象性,环境科学把高于12电子伏特的电磁波辐射称为电离辐射(放射性),如:x射线和丫射线等;而低于12电子伏特的电磁波辐射称为电磁辐射。

二、高压电电磁辐射的特性

有电就有磁场和电场。

1、磁场特性

磁场强度的大小和电流大小有关,与电压无关;50Hz或60Hz的磁场能很容易穿透大多数物体(建筑物或人),且不受这些物体的干扰。从理论上讲,因为三相交流输电线中各相电流的有效值相等,相位互差120,所以在距输电线较远外产生的磁场相互抵消,近似为零。

2、电场特性

载流输电线会在周围空间产生电场,其特性如下:电场强度与输电线相对于大地的电压成正比;场中的导电物体(树林、建筑物等)会使电场严重畸变,从而产生一定的屏蔽。

3、电晕特性

当导线表面的电场强度大于空气击穿强度时,会产生电晕放电。这时,在导线表面的电场强度一般达到30kV/ln以上,这种如此巨大的电场强度,只有高压输电线路导线表面才有。因此,电晕放电多发生在高压输电线路上。

三、高压电电磁辐射的危害

1、高压电电磁辐射对人的危害

电磁辐射对人体造成的伤害是多方面的,大量研究证明了高压输电线路的电磁辐射对细胞信号转导过程,心脏、血液系统和生殖系统以及学习记忆能力等方面都存在不同程度的影响。电磁辐射能够诱发癌症并加速人体的癌细胞增殖。电磁辐射污染会影响人类的循环系统、免疫、生殖和代谢功能,严重的还会诱发癌症,并会加速人体的癌细胞增殖。瑞士的研究资料指出,周围有高压线经过的住户居民,患乳腺癌的概率比常人高7.4倍。

美国得克萨斯州癌症医学基金会针对一些遭受电磁辐射损伤的病人所做的抽样化验结果表明,在高压线附近工作的工人,其癌细胞生长速度比一般人要快24倍。

高剂量的电磁辐射还会影响及破坏人体原有的生物电流和生物磁场,使人体内原有的电磁场发生异常。人如果长期曝露在超安全的辐射下,人体细胞就会大面积杀伤或杀死。值得注意的是,不同的人或同一个人在不同年龄阶段对电磁辐射的承受能力是不一样的,老人、儿童、孕妇属于对电磁辐射的敏感群。研究还表明,220KV高压线周围40米~300米范围内人群患白血病、癌症的几率是其他地区的数倍,电磁辐射也会导致孕妇流产、胎儿畸形和心血管疾病,对人的危害极大。电磁辐射对人体的危害是多方面的,女性和胎儿尤其容易受到伤害,调查表明:1到3个月为胚胎期,受到强电磁辐射可能造成肢体缺陷或畸形;4至5个月为胎儿成形期,受到电磁辐射可能引起智力发育不全,甚至造成痴呆;6至10个月为胎儿成长期,受电磁辐射可导致免疫功能低下,出生后体质弱,抵抗力差。

研究证实,长期暴露在电磁辐射下,电磁强度只要达到1毫高斯,就可使抗体无法和血细胞结合,如果达到10毫高斯,则可使胸腺细胞死亡,免疫力下降,若达到40毫高斯,则胚胎发育异常,导致畸形儿。对于高压电低频电磁波非游离辐射一般环境建议值为833毫高斯。300米以内的影响非常严重,会导致癌症、白血病,幼儿白血病的患病率增加几倍,是不容忽视的问题!

2、高压电电磁辐射对电子设备的危害

电磁辐射对电子设备来说是一种干扰,如果电磁辐射的频率与扰设备的频率相近时,干扰的程度就越明显。大量的研究表明,使沿线一定范围内的无线电接收设备在正常工作时所接收的有用信号的波形幅值和相位受到影响,导致这些无线电接收设备达不到正常工作所需的信噪比。会造成广播与电视不能收听、收看,自动控制信号失误,电子仪器仪表失灵,飞机指示信号失误或空中指挥信号受到干扰,干扰医院的医疗器械或病人的心脏起搏器等。

3、高压电电磁辐射对易燃易爆物品的危害

通常情况下,高压线路产生的电晕在导线及其金属表面空气中的电晕放电,绝缘子承受高电位梯度区域中放电并产生火花,连接松动或接触不良产生的间隙火花放电的电磁辐射对诸如武器弹药、燃油等易燃、易爆物质产生潜在的威胁,或者使电爆管的效应提前或滞后,从而危及人身安全与财产安全。

四、高压电电磁辐射污染的防护措施

1、加强对电磁辐射环境管理

我国对于电磁辐射环境管理先后己了《电磁辐射防护规定》和《环境电磁波卫生标准》等多项中华人民共和国国家标准,了《辐射环境保护导则-电磁辐射环境影响评价方法与标准》等中华人民共和国环境保护行业标准,了《微波辐射生活区安全限值》等中华人民共和国国家军用标准。职业照射的限值为在每天8H工作期间内,任意连续6min按全身平均的SAR应小于0.1W/Kg;公众照射的限值在1天24H内,任意连续6min按全身平均的SAR应小于0.02W/Kg。

2、高压电电磁辐射防治措施

采用屏蔽技术,减少电磁辐射的危害。避免电磁辐射对人体的影响,高压线路尽可能避开或远离居民区、敏感环境区。若在建设中无法避开居民区,可以考虑铺设地下电缆。在设计线路时严格按规程执行,适当选用塔型、高塔,尽量减少路径走廊宽度以及降低线路走廊下的电磁场强度。综合比较,合理选择路径方案,使所选路径环境影响最小。提高导线对地的高度,双回路导线逆相布置,高低压导线分层架设等措施,会获得降低地面强度的效果。合理选择相导线结构以降低可听噪声水平,选用噪声水平达到国家规定允许范围内的设备。在运行中对工作人员采取局部屏蔽与限制工作时间等防护措施,以减少电磁辐射对人体的影响。作业人员所处环境的电磁场强度超过国标限值或者作业人员所处环境的电磁场强度未超过国标限值,但与此限值比较接近,而作业人员又需要长时间在此环境工作时,都应考虑采用辐射防护用品。选用个体防护产品时,应首先确定电磁辐射的衰减度,然后,参照各种产品说明中对电磁波的衰减参数,确定使用何种形式的防护用品。降低电磁辐射方面的个体防护用品主要包括防护服装、防护眼镜及辐射防护屏。

对于通信信号线遭受高压电电磁危险及干扰影响,可将有影响的通信信号线或输电线改为电缆,对输电线进行换位,铺设放电管和屏蔽线或安装中和变压器。电压越高,电晕放电就越强;导线直径越大,电晕放电就越弱;输电线对无线电与电视的干扰主要是电晕放电引起的干扰。导线表面光洁度越高,放电也就越弱。在大于五百米高压电的干扰电场可以忽略。无线电杂音的强度受天气影响较大,一般只在恶劣的天气条件下电网才会对距它很近且信号很弱的无线电与电视产生干扰。为了避免架空电力线对通讯线的干扰,设计时应从导线选择和连接等方面考虑,无论是单导线还是分裂导线,均应使导线半径或等值半径等于或大于引起电晕的半径。

四、结语

目前人们对环境越来越关注,电磁辐射这一电力系统普遍存在的问题,变电站、输电线路、变压器等电气设备都是辐射源,因此应对此类问题加以重视并采取措施,人员应积极主动地采取防治措施,提高自我保护意识,重视电磁辐射可能对人体产生的危害,多了解有关电磁辐射的常识,学会防范措施,加强安全防范,就可以避免电磁辐射给人们造成的伤害。

参考文献

[1]郑大伟,杨军.电磁辐射的危害及其防护.科技信息,2010年09期

[2]季成富.高压输变电工程电磁辐射管理控制对策.污染防治技术,2011,(04)

[3]李建英.电磁辐射对人体健康的危害.安全与健康,2005,(23)

[4]张邦俊,仇丰,张莉,翟国庆.居住区内高压输电线路工频电磁污染分布研究.中国环境科学,2002(03)

电磁辐射存在的场所篇(6)

高密度电磁辐射对人体健康造成的不良影响已经被确认,越来越多的研究也表明:长期暴露在低频或低强度电磁辐射中会损害人体健康,即使接触功率很小、频率很低的电磁辐射,也可对机体产生危害。

1.电磁辐射及种类

电磁辐射(ElectromagneticRadiation.EMR)是带净电荷的粒子被加速时,所发出的辐射,是能量以电磁波的形式通过空间传播的物理现象。任意个振动的电荷都能在其周围产生电磁场,并发射电磁波向远方辐射能量。电磁辐射的波长愈短,频率愈高,其辐射的量子能量就愈大。

电磁辐射从来源上又可分为天然电磁辐射和人为电磁辐射。天然电磁辐射主要是指银河系和外层空间的宇宙电磁辐射,以及积聚在大气中的静电荷的放电雷电磁辐射等。人为电磁辐射主要包括极低频电磁场和射频电磁辐射两大类。在极低频电磁场中,以50Hz的工频电磁场最重要,它主要是由各种电压等级的输电线及各种电器所产生。在射频电磁辐射中,以广播、电视和各种高频设备所产生的电磁辐射最为常见。

广义的电磁辐射分为电离辐射和非电离辐射。凡能引起物质电离的电磁辐射称为电离辐射,包括X射线、γ射线、α粒子、β粒子、中子、质子等。不足以导致组织电离的电磁辐射称为非电离辐射,包括极低频(ELF,3Hz―3kHz).甚低频(VLF,3kHz―30kHz)、高频(HF,30kHz―lOOkHz)、射频(RF,lOOkHz―300GHz)、红外线、可见光、紫外线及激光等。

2.电磁辐射对人体健康的影响

步入21世纪以来,越来越多的公众和科学家认识到暴露于电磁辐射中对人类健康造成的风险。射频辐射,尤其是微波辐射(300MHz~300GHz)是对造成人体生理影响非常重要的电磁辐射。微波辐射在生活中无处不在,电源线、电视、移动电话、电脑、烤箱等日常电器均可产生。微波辐射造成的潜在影响包括引发恶性肿瘤(尤其是白血病和脑肿瘤)以及心血管和神经系统疾病。随着人们对微波辐射损伤的关注,皮肤辐射损伤逐渐成为研究方向之。但到目前为止,皮肤辐射损伤,尤其是微波辐射对生物体皮肤损伤相关数据仍是相对稀缺的。

3.微波辐射对皮肤损伤研究进展

微波辐射对皮肤损伤有两种不同机制。一种是致热效应,即一定频率和功率的电磁辐射射在生物体上时,引起体温上升。当温度超过皮肤的调温能力、受照射皮肤内吸收的能量远大生物体的新陈代谢能力时,会使皮肤的传热能力产生混乱,最后导致皮肤辐射部位温度升高,失水干燥,失去光泽。同时,为保持恒定体温,该部位毛细血管暂时性扩张充血,造成局部红斑现象。另一种是非致热效应,即各种频率电磁场所产生的生物效应,该机制下电磁能量密度不是很强,在人体内产生热量较少,但可造成辐射后活性氧增加,生物大分子DNA等损伤,可能导致氧化应激性增强,亦影响许多细胞因子、活性蛋白的表达,进而诱导各种生理变化。常用的手机、电脑等电器正常工作时,致局部组织温度升高很少(可忽略)不会产生明显的热效应,已有的研究也显示电器辐射影响生物体机能的主要是非热效应。

此外,从中医病机角度,有人认为电磁波乃六气之属,为火热之气,常则养人,电磁辐射乃六淫之属,为火热之邪,过则为灾,电磁辐射之火热外邪致病,先伤皮毛后伤气,先伤卫气后伤脏气,先伤肺心之气后伤脾肾之气,并提出了治疗电磁辐射损伤从气论治的观点。

研究表明,在2.45GHz无线设备辐射下(无线局域网络),雄性Wistar大白鼠皮肤氧化应激性增强,MDA含量显着增加,而在皮肤组织中SOD和GSH-Px的活动减少,微波辐射令皮肤抗氧体系受到影响。Ennamany等人,将人体重组角质形成细胞置于900MHz手机常用辐射下2h和18h,对皮肤细胞中的600个基因进行转录水平的分析,发现包括神经调节肽B、胎盘生长因子、转录因子AP-1在内的20个基因成显著上调,包括p防御素2在内的10个基因表达受抑制。其中,β防御素2是存在皮肤表皮中的一种小分子肽,具有直接杀菌、调节机体的免疫炎症反应参与皮肤创伤修复等生理功能,其表达失调或引起皮肤痤疮。Ennamany研究结果,提示微波辐射或可造成皮肤微生态失衡,引发痤疮。Garaj用7.7GHz、300W/O的连续波辐射体外培养的V79中国仓鼠成纤维细胞,发现微波辐射可抑制H3-胸腺嘧啶的掺入,从而阻止细胞进入DNA合成的S期,使细胞产生严重损伤。

4.微波辐射防护措施

Srinivasan M等在研究中发现番茄红素对辐射诱导体外原代培养的小鼠肝细胞的脂质过氧化作用及抗氧化作用具有良好的抑制作用。HanSK等发现人参提取物可诱导正常小鼠脾细胞Thl和Th2细胞因子mRNA的表达,也可促进辐射损伤脾细胞IFN-γ和Thl细胞因子mRNA的表达,从而恢复T细胞免疫功能。Kalpana KB等在研究中发现橘皮苷对辐射诱导的体外培养的人外周血淋巴细胞的损害具有积极的保护作用,证实了其对人体淋巴细胞有明显的辐射防护作用。

人们在认识微波伤害、研究微波辐射对人体伤害过程中,也在积极思考微波辐射的防护,早在20世纪50年代以前苏联和美国为代表的许多国家就开展了含微波在内的电磁辐射防护标准的研究,研究对象主要为电磁辐射环境中作业者的防护问题。随着时代的发展和电子产品的应用,普通人群接触微波辐射的机会也越来越多,微波辐射的防护越来越受到人们的重视,防护措施也在不断进步。

目前,防护微波辐射损伤的途径可归结为两大类。

第一种途径是消除或减弱人体所在位置的磁场强度。其主要措施包括屏蔽与吸收。

屏蔽即电磁屏蔽,是将电磁能量限制在所规定的空间,阻止向被保护区域扩散的技术措施。电磁屏蔽装置由铜、铝或钢(铁)制成。导体表面的场强最大;越深入内部,场强越小。这种现象就是电磁辐射的集肤效应,电磁屏蔽就是利用这效应进行工作的。现有的防护措施,如电脑保护屏、电磁防护服、手机袋等,大多是电磁屏蔽方法,易造成反射二次污染,且不能整体改善所处环境的电磁辐射强度,不能减弱电磁辐射对人体的长期累积效应。

吸收是指利用特定的吸收材料将电磁辐射(主要是微波)能量吸收掉以降低电磁辐射强度。吸收材料大致可分为谐振型吸收材料和匹配型吸收材料两大类。前者是利用某些材料的谐特性制成的,厚度较小,对很窄频率范围的微波辐射能量有吸收作用。后者利用材料和自由空间的阻抗匹配达到吸收微波辐射能量的目的,适于吸收很宽频率范围的微波辐射能量。

应用吸收材料的防护措施,一般多用在微波设备的调试上。调试微波设备时,要求在场源附近就能把辐射能量大幅度地衰减下来,以防止对较大范围的空间产生污染。吸收材料可由在塑料、橡胶、胶木、陶瓷等材料中加入铁粉、石墨、木炭和水等制成。此外,将吸收材料与屏蔽材料叠加组合可制成防护板、防护屏风,防止微波辐射的定向传播。同时能吸收电磁辐射的油漆、防电磁辐射水泥、防电磁玻璃和电磁波涂料等也正在被开发出来。

第二种途径是药物途径,即使用药物如辐射防护剂来减轻微波辐射对人体的危害。抗辐射药物,其研究在20世纪60年代后期达到高峰。这期间人们探索了大量人工合成化合物、天然药物和生物因子的抗辐射作用,并进行了相应的基础整理和研究。但由于高效、低毒、可供临床应用的辐射防护剂较难发现,导致人们对辐射防护剂的期望逐渐淡薄起来,20世纪70年代明显下降。近年来随着肿瘤放疗的进展及核工业的迅速发展,国内外对辐射防护剂的研究热情重新高涨。我国科学工作者从1958年以来开展了相当规模的辐射防护剂的研究。据粗略估计,50年来共筛选了7000多种新合成的化合物、成药和中草药。其中经过大动物实验的药物有100多个,有10多个药物已经过人体试验。研究水平可与国际上相比,在某些方面显示出我国的特色。

5.天然药物防护辐射途径与研究现状

防护辐射损伤作用是指在生物体辐射作用前或作用后应用能减轻辐射损伤程度。天然药物防护辐射作用的研究始于20世纪60年代,90年代中后期对其防护辐射作用的机制与药理实验研究逐步深入。由于天然药物含有多种成分,所以其防护辐射作用是多方面的,其作用机制主要包括对DNA、免疫系统、造血系统的保护作用及抗自由基作用,能够降低辐射对DNA的损伤,促进外周血象恢复,促进造血系统功能,抑制出血倾向,提高巨噬细胞吞噬率,吞噬指数和细胞面积,促进淋巴细胞转化和IL-2的分泌,抑制脂质过氧化反应等。天然药物还具有来源广毒性小、价格低等特点,因此天然药物抗辐射活性成分的研究已成为热点。

6.皮肤微波辐射防护护肤品现状

近年来电磁辐射污染源也急剧增加,以防辐射为主的保护皮肤类化妆品逐渐受到各方关注。产品特性主要有:①以防为主,方式单一,效果有限。主要采用物理隔离的方式,试图阻挡电磁辐射的侵害。电磁辐射的本质是电磁波,很难凭借物理隔离全部阻挡。②强调对紫外辐射防护,射频辐射、极低频辐射等电器辐射关注少。紫外辐射与电器辐射的频率不同,传递能量的高低,皮肤损伤途径均有差异。而电器辐射几乎无时不在,同样需要进行防护。亦不能与将其紫外防护混为一谈。③忽视恢复皮肤自身防御。皮肤自身存在防御机制(角质屏障、防御因子等),正常条件下能够抵御外界侵害。现有产品忽视皮肤正常防御功能的恢复,仅靠外源功效成分防御外邪,事倍功半。因此,市场对既能减轻辐射损伤、又能恢复皮肤正常防御的电器辐射防护产品的需求是十分迫切的。

电磁辐射存在的场所篇(7)

关键词:电磁辐射;环境监管;策略探析

电磁辐射既是一种资源也是一种环境污染物,而且还具有较强的隐蔽性能,从而也就让环境监管难度变得更加困难。在我国,主要是运用双轨监督和分级审批的方式来应对豁免水平之上的电磁辐射体,也就是借助于国家和省级环境保护相关部门进行审批,监督权交由行业主管部门来实施。有关基站电磁辐射具有一定的特点,如果处理不当,不仅会造成非常严重的污染危害,而且也会给我国的经济发展造成严重损失。

一、有关基站电磁辐射特点

移动通信基站天线大都是呈现一种均匀的平面阵、直线阵或者圆阵,在有效组成成分当中,基本半波振子扮演了极为重要的角色。通常情况下,将2D2/λ的距离作为天线近场距离远场的分界判定准则,当中“D”表示天线尺寸的最大值。工程上900MHzGSM是最为典型的一种基站定向天线,以此为例,远、近场分界距离大致在10米,因此,基站天线一般情况下都是处在天线的近场内天面上。从环境保护视角上来看,移动通信基站远场电磁辐射水平最为常用的是理论预测方法,但基于近常评估期间,使用的最为普遍的测量方法为现场测量方法。针对理论预算完成相应的计算工作时,通常是用微波远场轴向功率密度计算公式加以计算。由于计算公式的复杂程度较高,本文不对其进行详述。如果根据一般角度分析,基于GSM以及WCDMA等系统进行基站远场电磁辐射水平估算过程中,通常采取的方法为天线轴向电磁辐射水平测量;而针对于TD-SCDMA系统基站时,由于其自身具备智能天线,与此同时还不存在固定模式的发射方位;因此,基于系统满负载监测过程中,以及多波束赋形监测过程中,通常会采取估算电磁辐射水平的方法[1]。若以较为典型的GSM、CDMA基站为例,它的电磁辐射水平、高差以及水平距离之间的关系为:离天线水平距离15m以外的区域电磁辐射水平小于《电磁辐射防护规定(GB8702-1988)》中0.03~3GHz频段公众照射功率密度导出限值40W/cm2,随着高差的增加,上述距离逐渐减小。此外,据相关的调查显示,广东广州市主城区域移动通信基站周边,基于公共区域,电磁辐射水平通常是百分之八十;但处于0.80W/cm2内,大致为94%,则在4.0W/cm2以内。介于此,我们能够看出,移动通信基站周围环境中电磁辐射水平并不是很高。

二、有关基站电磁辐射防护与环境监管的策略探析

首先,一般情况下,公共场所和居民楼相对比下,前者天面借助于加锁。设立警示牌,而且还有专人管理等方法,通过这些方法能够有效的预防群众进入到天面中,相对于居民楼天面而言,公共场所天面群众的活动可能性要小很多[2]。介于此,在架设基站的时候,应该更加倾向于选择公共场所。因为基站天线周围都会伴随着非常高的电磁辐射水平且都是在天面上集中,而居民楼天面所处地区很多居民都能够轻易到达,所以针对于高于电磁辐射水平管理目标值的相关基站,应在整改时尽可能的不借助于加锁的方式,而应该借助于基站发射功率来约束天线的架设位置、角度以及高度等,从而让公众能够到达的天面区域中所存在的电磁辐射水平在管理目标值内。其次,对存在较高电磁辐射水平的天面各个监测点位的站点,应该对其周围的电磁辐射源进行着重调查,并及时实施分频测量;针对于共建共享站,倘若存在基于监测点位当中的电磁辐射水平要远远高于项目管理所设定的目标值的情况下,那么则需针对天面上每一个基站的信息进行深入分析、评估,进一步明确分频测量方法及成果。第三,要明确的要求验收基于验收环节,需明确的内容包括:(1)时基站变更的数量;(2)是不是属于共建共享站;(3)天线属于何种类型,天线采取何种架设方式;(4)基站所处区域的类型以及基站变更的发射机参数类型以及应如何处理未验收的站等方面;严格规范典型站的抽测比例和典型站的选取原则。第四,针对基站发射功率来说,基于环评以及验收批复过程中,需明确的是绝对不可高于核准功率。倘若需对天线角度进行调整,并对相关功率进行调整,则需做好该基站环境的电磁辐射水平的检测工作,并交由相关的环境保护机构进行备案和记录。第五,从基站的建设性质的视角上来看,尤其是对界定扩建、改建以及技术改造等进行明确的过程中,将对基站的各个参数进行填写的过程中,应该保证参数的规范性和正确性,在改建或扩建基站的过程中,应该在基站信息表中记录好改建或扩建之前的基站信息。最后,要详细的解释室内基站和微蜂窝基站分布的原因,并明确给出能否可以将其设为评价对象,如果需要评价,则应该严格的规定它的监测和评价内容;倘若对室内分布基站完成了相对应的评估,同时对微蜂窝基站完成了相对应的评估,那么基于验收监测期间,应该明确规定是否需要对其进行验收,如需验收,验收方法选择哪一种[3]。

三、小结

随着当下相关基站的迅速发展,人们在对其所带来的便利进行享受的同时,也更加重视电磁辐射对环境和人体健康所带来的危害。因此,只有国家或省级环境保护相关机构对电磁辐射水平做到严格监测,在建设、规划和维护相关基站的过程中,严格规范电磁辐射防护措施的实施工作,落实贯彻环境保护意识,才能让公众和环境得到更好的保护。

作者:吴俊 单位:成都理工大学核技术与自动化工程学院

参考文献:

[1]张艳春,晁晓会,耿德军,贺金龙,彭燕,吴永红,李志慧,高艳,李雨,张成岗.复杂电磁环境作业人员对电磁相关知识的认识情况分析[J].军事医学,2014,01:57-61.