微波對人體的危害及其防護(hù)

1、 課程論文 題目：微波對人體的危害及其防護(hù) 班級： 09物理學(xué)本科 姓名： 鄧善德 學(xué)號： 指導(dǎo)老師： 郭金水 微波對人體的危害及其防護(hù)09物理本科：鄧善德 鄒曉南 溫建平 陳瑞德指導(dǎo)老師：郭金水摘 要：本文綜述了微波的概念和性質(zhì)、微波對人體的危害，以及在實驗室中怎樣防護(hù)微波的危害。關(guān)鍵詞：微波 微波對人體的危害 微波的防護(hù)1 引言1831年英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。到了19世紀(jì)80年代，人們利用電磁感應(yīng)原理，建立起世界上第一座發(fā)電站。從此，人類便大步邁進(jìn)了電磁輻射的應(yīng)用時代。現(xiàn)在我們已經(jīng)知道 ,電磁作用力是自然界四種基本相互作用力之一。地球上生命的起源與繁殖，完全依賴于太陽輻射的

2、能量。我們不僅依靠陽光中的紅外線獲得溫暖，而且還以可見光提供照明，方便生活，體味五彩斑斕的世界。從科學(xué)角度來講，沒有陽光，就沒有人類所需要的各種食物，人類就難以生存。當(dāng)前電視、電話、手機(jī)、電腦、因特網(wǎng)及綠色能源等科技成果，已深入到我們工作和生活的方方面面。神奇的電磁波更讓我們走進(jìn)了信息高速公路的時代，人們足不出戶，瞬間即可分享全球人類的精神文明，使地球村成為現(xiàn)實。總之，電磁輻射給人帶來了諸多的方便。但是，如果使用或者防護(hù)不當(dāng)，電磁輻射就會成為電磁污染，從而威脅人類的身體健康。在我們近代物理實驗中使用的微波，也同樣存在微波輻射的危害及防護(hù)問題。2 微波的特性微波是指頻率為300MHz-300GH

3、z的電磁波，是無線電波中一個有限頻帶的簡稱，即波長在1米到1毫米之間的電磁波，是分米波、厘米波、毫米波和亞毫米波的統(tǒng)稱。微波頻率比一般的無線電波頻率高，通常也稱為“超高頻電磁波”。 微波作為一種電磁波也具有波粒二象性。微波的基本性質(zhì)通常呈現(xiàn)為穿透、反射、吸收三個特性。對于玻璃、塑料和瓷器，微波幾乎是穿越而不被吸收。對于水和食物等就會吸收微波而使自身發(fā)熱。而對金屬類東西，則會反射微波。 從電子學(xué)和物理學(xué)觀點來看，微波這段電磁頻譜具有不同于其他波段的如下重要特點： 穿透性微波比其它用于輻射加熱的電磁波，如紅外線、遠(yuǎn)紅外線等波長更長，因此具有更好的穿透性。微波透入介質(zhì)時，由于微波能與介質(zhì)發(fā)生一定的相

4、互作用，以微波頻率2450兆赫茲，使介質(zhì)的分子每秒產(chǎn)生24億五千萬次的震動，介質(zhì)的分子間互相產(chǎn)生摩擦，引起的介質(zhì)溫度的升高，使介質(zhì)材料內(nèi)部、外部幾乎同時加熱升溫，形成體熱源狀態(tài)，大大縮短了常規(guī)加熱中的熱傳導(dǎo)時間，且在條件為介質(zhì)損耗因數(shù)與介質(zhì)溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系時，物料內(nèi)外加熱均勻一致。 選擇性加熱物質(zhì)吸收微波的能力，主要由其介質(zhì)損耗因數(shù)來決定。介質(zhì)損耗因數(shù)大的物質(zhì)對微波的吸收能力就強(qiáng)，相反，介質(zhì)損耗因數(shù)小的物質(zhì)吸收微波的能力也弱。由于各物質(zhì)的損耗因數(shù)存在差異，微波加熱就表現(xiàn)出選擇性加熱的特點。物質(zhì)不同，產(chǎn)生的熱效果也不同。水分子屬極性分子，介電常數(shù)較大，其介質(zhì)損耗因數(shù)也很大，對微波具有強(qiáng)吸收能力。

5、而蛋白質(zhì)、碳水化合物等的介電常數(shù)相對較小，其對微波的吸收能力比水小得多。因此，對于食品來說，含水量的多少對微波加熱效果影響很大。 熱慣性小微波對介質(zhì)材料是瞬時加熱升溫，升溫速度快。另一方面，微波的輸出功率隨時可調(diào)，介質(zhì)溫升可無惰性的隨之改變，不存在“余熱”現(xiàn)象，極有利于自動控制和連續(xù)化生產(chǎn)的需要。 似光性和似聲性微波波長很短，比地球上的一般物體（如飛機(jī)，艦船，汽車建筑物等）尺寸相對要小得多，或在同一量級上。使得微波的特點與幾何光學(xué)相似，即所謂的似光性。因此使用微波工作，能使電路元件尺寸減??；使系統(tǒng)更加緊湊；可以制成體積小，波束窄方向性很強(qiáng)，增益很高的天線系統(tǒng)，接受來自地面或空間各種物體反射回來

6、的微弱信號，從而確定物體方位和距離，分析目標(biāo)特征。 由于微波波長與物體（實驗室中無線設(shè)備）的尺寸有相同的量級，使得微波的特點又與聲波相似，即所謂的似聲性。例如微波波導(dǎo)類似于聲學(xué)中的傳聲筒；喇叭天線和縫隙天線類似與聲學(xué)喇叭，蕭與笛；微波諧振腔類似于聲學(xué)共鳴腔。 非電離性微波的量子能量還不夠大，不足與改變物質(zhì)分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或破壞分子之間的鍵（部分物質(zhì)除外：如微波可對廢棄橡膠進(jìn)行再生，就是通過微波改變廢棄橡膠的分子鍵）。再有物理學(xué)之道，分子原子核在外加電磁場的周期力作用下所呈現(xiàn)的許多共振現(xiàn)象都發(fā)生在微波范圍，因而微波為探索物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本特性提供了有效的研究手段。另一方面，利用這一特性，還可以制

7、作許多微波器件。 信息性由于微波頻率很高，所以在不大的相對帶寬下，其可用的頻帶很寬，可達(dá)數(shù)百甚至上千兆赫茲。這是低頻無線電波無法比擬的。這意味著微波的信息容量大，所以現(xiàn)代多路通信系統(tǒng)，包括衛(wèi)星通信系統(tǒng)，幾乎無例外都是工作在微波波段。另外，微波信號還可以提供相位信息，極化信息，多普勒頻率信息。這在目標(biāo)檢測，遙感目標(biāo)特征分析等應(yīng)用中十分重要。3 微波對人體的危害微波熱效應(yīng)自19世紀(jì)中葉物理學(xué)家麥克斯韋、赫茲等人提出并證實了電磁場有關(guān)理論后，人類開始了對電磁波造福人類的應(yīng)用研究，無線電通訊應(yīng)運而生，并從軍事走向民用。直到20世紀(jì)30年代，人們才發(fā)現(xiàn)經(jīng)常接觸微波的人群中出現(xiàn)有失眠、頭痛、乏力、心悸、記

8、憶力減退、毛發(fā)脫落及白內(nèi)障等癥候群。經(jīng)研究才知一定強(qiáng)度的微波輻射會對人體造成不良影響。50年代各國相繼建立了安全標(biāo)準(zhǔn)，但那時被認(rèn)為有問題的僅是顯而易見的微波熱效應(yīng)。 微波非熱效應(yīng)70年代以來，從相繼發(fā)表的研究報告表明，低強(qiáng)度微波的非熱作用對人體引起的不良影響，更是當(dāng)今社會的一大公害。微波的非熱效應(yīng)是指電子在生物體內(nèi)細(xì)胞的分子中間移動，擾亂了生物體的電反應(yīng)而引起的作用，或者說人體在反復(fù)接觸低強(qiáng)度微波照射后，溫度雖無上升，但造成機(jī)體健康的損害。實驗和病理學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這種非熱作用對人體的健康影響比較廣泛，能引起神經(jīng)、生殖、心血管、免疫功能及眼睛等方面的改變。長期低強(qiáng)度射頻電磁輻射非致熱效應(yīng)，對動物神

9、經(jīng)、內(nèi)分泌、膜通透性、離子水平等都有影響，也有報告認(rèn)為能引起DNA損傷、染色體畸變等。低強(qiáng)度微波對人體的危害：(1)對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響主要表現(xiàn)為神經(jīng)衰弱癥候群,其癥狀主要有頭痛、頭暈、記憶力減退、注意力不集中、睡眠質(zhì)量降低、抑郁、煩躁等。實驗發(fā)現(xiàn)微波輻射能使大鼠腦組織耗氧率減慢一半,反映大鼠腦組織氧代謝能力減弱,耗氧能力下降。從實驗?zāi)苡^察到小鼠下丘腦的超微結(jié)構(gòu)改變,線粒體變化明顯。出現(xiàn)線粒體腫脹、融合和變形;脊缺損、斷裂及空化等,主要表現(xiàn)為線粒體結(jié)構(gòu)受損。部分腦區(qū)腦電總量降低,腦電峰值能量明顯下降。下丘腦海馬琥珀酸脫氫酶含量明顯下降。國外有學(xué)者也指出,腦的呼吸鏈和氧化磷酸化對電磁波輻射是很敏

10、感的指標(biāo)。較低強(qiáng)度微波輻射對下丘腦超微結(jié)構(gòu)的改變,結(jié)果在神經(jīng)元未顯示粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細(xì)胞器形態(tài)改變前,首先表現(xiàn)線粒體膜的輕度不完整。(2)微波對眼的影響有關(guān)微波對眼部的損害,無論是職業(yè)接觸人群流行病學(xué)調(diào)查還是動物試驗方面,國內(nèi)外均已有大量的報道。一般認(rèn)為,因晶狀體本身無血管組織,故成為微波造成熱損傷的敏感部位。長期在低強(qiáng)度微波環(huán)境中工作,也可使眼晶狀體混濁、致密、空泡變性,且與接觸時間成比例。有學(xué)者認(rèn)為,低強(qiáng)度微波致眼損傷的機(jī)理可能是微波的長期蓄積作用、非致熱作用或聯(lián)合作用所致，也有學(xué)者認(rèn)為微波使晶體滲透壓改變,房水滲入晶體,抑制其核糖核酸合成而致晶體混濁等,加速晶體老化和視網(wǎng)膜病變,而對視力、眼

11、晶狀體損傷、眼部癥狀(如:干燥、易疲勞)有顯著影響。(3)對循環(huán)系統(tǒng)的影響低強(qiáng)度微波輻照對循環(huán)系統(tǒng)的影響國內(nèi)已有大量的報道,且結(jié)果大致相同,主要表現(xiàn)為心悸、心前區(qū)疼痛、胸悶等癥狀及心電圖異常率增加、竇性心動過緩加不齊、心臟束枝傳導(dǎo)阻滯等,另外血壓、血象、腦血流、微循環(huán)也會有不同程度的改變。微波對心血管系統(tǒng)的影響,主要是因為微波輻照引起植物神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂,以副交感神經(jīng)興奮為主,即使在低場強(qiáng)的情況下,這種影響仍然存在。而微波對腦血流的影響說明其所形成的電磁場可影響腦部血循環(huán)及血管功能,腦部經(jīng)微波照射后,血管擴(kuò)張,血流量增加、彈性血管管壁張力減低,血管緊張度增高,所以導(dǎo)致了腦血流圖的一系列變化。(

12、4)對免疫方面的影響主要是抑制抗體形成,使機(jī)體免疫功能下降。微波的免疫效應(yīng)與功率密度和暴露時間有關(guān),功率密度較大時,短期暴露可刺激機(jī)體的免疫機(jī)能,長期暴露則抑制免疫;功率密度較低時,產(chǎn)生免疫刺激則需較長時間的暴露。另外,微波對機(jī)體免疫功能的影響還表現(xiàn)出累積效應(yīng)。(5)對生殖機(jī)能的影響國外有學(xué)者指出,用低功率的微波輻射懷孕大鼠,會導(dǎo)致小鼠出生后小腦浦肯野細(xì)胞的減少。此后,有不少學(xué)者以子代腦的形態(tài)和行為作指標(biāo),觀察了微波輻射懷孕動物的致畸效應(yīng)。也有對孕鼠輻射導(dǎo)致后代腦AChE活性下降的報道。國內(nèi)也有許多非致熱效應(yīng)微波引起機(jī)體生殖系統(tǒng)危害的報道。低強(qiáng)度微波輻照的非熱效應(yīng)能影響精子細(xì)胞。實驗發(fā)現(xiàn)5mW/cm2微波輻照對人精子的活動度、存活率及穿卵率影響顯著。微波輻照附睪或睪丸可導(dǎo)致雄性生殖細(xì)胞內(nèi)多種酶活性的改變。有研究觀察了微波照射男性志愿者睪丸,發(fā)現(xiàn)血清睪酮含量隨照射時間的延長而顯著降低,同時,黃體生成素顯著上升,提示微波可損害睪丸間質(zhì)細(xì)胞合成睪丸酮的功能。4 對微波輻射的防護(hù)由于微波是直線輻射的，在傳播時，它的衰減程度與傳播距離的平方大致成反比關(guān)系。因此，要求盡量讓保護(hù)主體遠(yuǎn)離微波源。由于微波的積累效應(yīng)的存在，就要盡量縮短接觸照射的時間，在無法避免的場合，在微波源與保護(hù)主體之間設(shè)置屏蔽，