電磁環(huán)境對生態(tài)的危害及防護

1、精選文檔電磁環(huán)境對生態(tài)的危害及防護 1 前言 電磁場已成為當(dāng)今的重要環(huán)境因素之一。高頻輻射源包括無線電及電視廣播的天線、空中交通管制系統(tǒng)的雷達天線以及其它多種民用及軍用電子設(shè)備，還包括移動通信用的手持收發(fā)信機等的眾多通信系統(tǒng)。隨著環(huán)境愛護意識的增加，人們對暴露在電磁場中可能危害健康的問題極為關(guān)懷。世界各國有關(guān)科技人員對此進行了必要的爭辯。 2 射頻場對人體的危害影響 2.1中短波電磁場輻射的危害 在中短波高頻電磁場作用下，經(jīng)受肯定強度和肯定時間的暴露，作業(yè)人員以及高強度作用范圍內(nèi)的其他人員會產(chǎn)生某些不良影響。高頻輻射對機體疲乏緊急為主的植物神經(jīng)緊急失調(diào)。臨床癥狀主要表現(xiàn)為神經(jīng)衰弱癥候群，以頭昏

2、、頭脹，失眠多夢，疲憊無力，記憶力減退，心悸等最為嚴(yán)峻；其次較突出的是頭痛、四肢酸疼、食欲不振、脫發(fā)、體重下降、多汗等癥狀；部分女工發(fā)生月經(jīng)周期紊亂現(xiàn)象，少數(shù)人員指顫、易感動。此外，通過體檢還會發(fā)覺心血管系統(tǒng)有某些轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，例如，心電圖方面消滅心動過緩及心律不齊等現(xiàn)象。 當(dāng)然，這些影響不是確定的，因工作人員身體狀況的不同而有所差異，工作人員身體條件，以及性別年齡不同，高頻電磁場對機體的影響也不相同。 2.2微波輻射對人體的危害性 微波輻射作用于生物體后，一部分被反射，一部分被吸取。被吸取的微波輻射能量使組織內(nèi)的分子和電介質(zhì)的偶極子產(chǎn)生振動，媒質(zhì)的磨擦把動能變?yōu)闊崮?，從而引起溫升。微波輻射的功?/p>

3、、頻率、波形，環(huán)境溫度以及被照射的部位等對損害的濃度和程度產(chǎn)生肯定的影響。 微波對人體的影響，除引起比較嚴(yán)峻的神經(jīng)衰弱癥狀外，最突出的是造成植物神經(jīng)功能紊亂。主要反映在心血管系統(tǒng)為多，如心動過緩、血壓下降或心動過速、高血壓等。心電圖檢查可見竇性心律不齊、竇性心動過緩、T波下降等變化。長期大的微波強度作用后，部分工作人員會生腦生物電流有某些轉(zhuǎn)變等現(xiàn)象。在血象方面，呈現(xiàn)白細胞下降或增高的趨勢，變化極不穩(wěn)定。 微波可引起眼睛損傷，眼睛是人體對微波輻射比較第三和易受損害的器官。一方面眼睛的晶狀體含有較多的水分，吸取較多的微波能量；另一方面血管又較少，不易帶走過量的熱。在微波照射下，可能眼的表層組織角膜

4、還沒有消滅損害，而晶狀體已消滅水腫。在大強度、長時間作用下會造成晶狀體混濁，嚴(yán)峻的導(dǎo)致白內(nèi)障。更強的照射會使角膜、虹膜、前房和晶狀體同時受到損害，以致造成視力完全丟失。 微波對睪丸的損害也比較大。睪丸是人體對微波輻射熱效應(yīng)的又一敏感器官。在微波輻射作用下，即使睪丸的溫升達到1020，皮膚雖還沒有感到很痛，但男性生殖機能可能在不知不覺中已受到微波輻射的損害。微波輻射只抑制精子的生長過程，并不損害睪丸的間質(zhì)細胞，也不影響血液中的睪酮含量。受微波輻射的損害后，通常僅產(chǎn)生臨時性不育現(xiàn)象。輻射過大，則會引起永久性不育。 除了上述熱效應(yīng)外，微波輻射對人體還有非熱效應(yīng)。人體暴露在強度不大的微波輻射環(huán)境中，體

5、溫沒有明顯上升，但往往消滅一些生理反應(yīng)，主要表現(xiàn)在： 2.2.1對神經(jīng)系統(tǒng)的作用：長時間微波輻射可破壞腦組織細胞，使大腦皮質(zhì)細胞活動力量減弱，已形成的條件反射受到抑制。反復(fù)經(jīng)微波輻射可能引起神經(jīng)系統(tǒng)機能紊亂。某些長時間在微波輻射強度較高的環(huán)境下工作的人員，曾消滅過度疲憊、頭痛、手顫抖、心電圖和腦電圖變化、甲狀腺活動性增加、血清蛋白增加、脫發(fā)、嗅覺遲鈍、性功能衰退等癥狀。 2.2.2微波輻射對血液的作用：長期的微波輻射可引起血液內(nèi)白細胞和紅細胞的削減，并使血凝的時間縮短。長時間的微波輻射又可引起白細胞的增加。但是，國外對從事微波工作多年的人員相對接受微波治療的病員進行檢查的結(jié)果表明，白細胞一般均

6、削減。 微波輻射對生物危害的另一特點是它的累積效應(yīng)。一般一次低功率照射之后會受到某些不明顯的損害，經(jīng)過幾天之后可以恢復(fù)。假如在恢復(fù)之前受到其次次照射，損害就將累積，這樣多累積之后就會形成明顯的損害。而長期從事微波工作，長期受到低功率照射，在停止微波工作后1個多月才能恢復(fù)。但必需指出，只有低功率照射，受損人體機能才能恢復(fù)；功率很大，從事此項工作的時間又長，損害將會是永久的。 國內(nèi)某些單位，如航天醫(yī)學(xué)爭辯所、中山醫(yī)學(xué)院、北京勞保爭辯所、浙江醫(yī)科高校、電子部十一院、上海華山醫(yī)院、山西醫(yī)學(xué)院等教育及科研單位已對射頻場電磁污染進行調(diào)查爭辯工作，但限于人力及設(shè)備條件，與國外水平相比仍存在的差距，有待迎頭趕

7、上。 3 輻射容許值標(biāo)準(zhǔn) 高頻輻射和生物組織的相互作用，是多種參數(shù)的簡單函數(shù)。在人體組織中的電磁和這些組織的電參數(shù)有關(guān)。生物組織的磁導(dǎo)率和自由空間的相同?？梢院鲆暺溆绊憽＝M織的介電參數(shù)和組織類型（肌肉、骨骼）、溫度、頻率等有關(guān)。介電常數(shù)分為實部和虛部。組織的導(dǎo)電率是介電常數(shù)虛部和頻率的函數(shù)。介電常數(shù)和頻率還確定電磁波深化生物體組織的深度。隨著頻率的不同，深化的距離變化很大，在100GHz以上，深化的深度不到毫米量級。對于含水率高的組織，在幾吉赫時可達到幾厘米。對于含水率低的組織，在10MHz時可以超過1m。對于簡單的生物體，如人體、動物等內(nèi)部的電場的估算是格外簡單的。主要是由于這些物體的外形格

8、外不規(guī)章。 內(nèi)部的電常數(shù)也是非均勻的。盡管這樣我們還是要通過理論計算和試驗方法來確定在外部電磁場的照射下人體與其它動物組織中所感受的電磁場。正是這些電磁場與人體和其它動物組織相互作用，才產(chǎn)生出種種效應(yīng)。 組織中內(nèi)場的大小與照射場的參數(shù)、頻率、強度、極化等有關(guān)，也與被照射物體的外形、大小、電參數(shù)有關(guān)，還與照射源與被照射物體的相對位置、四周的物體存在等有關(guān)。由于內(nèi)部電磁場與這么多的參數(shù)有關(guān)，所以在同樣的外電磁場照射下，一個人和一只老鼠所感應(yīng)的內(nèi)電磁場引起的生物效應(yīng)是完全不同的。 在劑量學(xué)中，廣泛接受所謂比吸取率（SAR-Specific Absorption Rate）來度量電磁輻射在生物單位組織

9、中所感應(yīng)的電場。它等于在生物組織單位質(zhì)量中所沉淀的能量率。它的單位為W/kg，通過比吸取率可以比較在不同的動物中所測得的結(jié)果，以及將動物測得的結(jié)果外推到人體中來。比吸取率能夠考慮熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)。體溫上升率也和比吸取率成正比。 近年來，劑量學(xué)的爭辯無論在理論計算方面還是在試驗方面都獲得了很在的進展。應(yīng)用計算電磁學(xué)的很多計算方法：例如FDTD法，將人體分割成很多小單元。每個單元依據(jù)不同的部位，指定適當(dāng)?shù)碾娞匦詤?shù)?？梢杂嬎愠龈袘?yīng)在各個部位的電磁場，從而估量出電磁場的影響。在試驗方面，多數(shù)是用動物來進行的、可以通過比吸取率的比較，外推到人體中來。國際上已經(jīng)發(fā)表了大量的結(jié)果，有的出版了手冊。暴露在遠

10、輻射下，人體全身的比吸取率是頻率和極化的函數(shù)。例如，一個身高1.75m、體重70kg的人，暴露在1mW/cm2的電場下，當(dāng)電場和人的軸線相平行時，最大吸取在70MHz80MHz之間，這個頻率稱為諧振頻率。在這個頻率范圍內(nèi)，所吸取的功率要比電場強度乘以人體總面積所得出的功率大好幾倍。平均比吸取率也和大小、外形有關(guān)。老鼠、猴子和人暴露在同樣的電磁場下，人的最大吸取發(fā)生在70MHz左右。猴子在300MHz左右，老鼠則在2450MHz四周。 比吸取率的空間分布是格外不均勻的。例如，對于人體在5GHz時能量主要分布在人體的表面。在30MHz300MHz時，吸取主要是在頭部和軀干。 平安劑量是通過熱效應(yīng)的

11、臨界比吸取率加上平安系數(shù)后用比吸取率來表征的。這種平安性僅可通過相關(guān)的外界場強值來衡量，而這種外界場強值又是按人體不存在時所測得的電場或磁場強度來打算的。這些是理論及試驗劑量學(xué)的任務(wù)。 手持收發(fā)信機的輻射劑量則要求作特殊考慮。因放射天線離人體很近，外界電場及磁場的相位、方向及大小等相互關(guān)系格外簡單，它們由一點至另一點變化很快，因此不能用來測定比吸取率的感應(yīng)值。代替這種方法，可用理論模型及數(shù)字技術(shù)去模擬暴露的實況并計算最終的比吸取率值。 微波場的特點及其對人體影響的簡單性，使得頭部積累的能量高度不均勻。在這種條件下，即使對于平面波輻射這一相對簡潔的狀況來說，要計算能量吸取的空間分布也不是一件輕而

12、易舉的事。已經(jīng)證明對平面波輻射而言，存在頭部大小與輻射頻率的組合，使能量集中在眼睛及腦部，在世界范圍愉，至少有四項爭辯工作論及手持收發(fā)信機近場暴露條件下，頭部吸取能量的計算與測量問題。其所得數(shù)據(jù)可掛念我們理解、執(zhí)行現(xiàn)行的平安準(zhǔn)則，并對這類收發(fā)信機的使用者進行熱效應(yīng)的防護。 不難看出，制定暴露平安容許標(biāo)準(zhǔn)是格外簡單的工作。盡管如此，各國為了防護射頻場的輻射危害，仍頒發(fā)了輻射容許標(biāo)準(zhǔn)。表1是依據(jù)國際電氣標(biāo)準(zhǔn)會議無線委員會1979年出版的資料所摘錄的幾個國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。 由表1可見，美國和原蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)相差甚遠。這主要是美國認(rèn)為微波輻射作用機理是熱效應(yīng)（引起體溫高），標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)輻射對人體造成不行逆損害閾

13、值（考慮10倍平安系數(shù)）制定的。相反，原蘇聯(lián)從微波的非熱效應(yīng)動身，依據(jù)輻射對神經(jīng)系統(tǒng)的影響制定標(biāo)準(zhǔn)。 我國電子工業(yè)部則曾依據(jù)對部分動物的試驗及對微波工作人員的健康檢查，于1979年提出了一個暫行標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定1天8h連續(xù)照射時最大輻射平均功率密度不得超過0.038mW/cm2，而在短時間間斷照射，1天超過8h的狀況下輻射量不得超過0.3 mW/cm2，在這種狀況下最大功率密度也不允許超過5 mW/cm2，而且當(dāng)功率密度超過1 mW/cm2時還必需使用個人防護。 1989年我國頒布了作業(yè)場所微波輻射衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB I0436-89），規(guī)定了衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)限量值。連續(xù)波：1天8h暴露的平均功率密度按下式計算

14、： Pd400/t 式中：Pd-容許輻射平均功率密度（W/cm2）； t-受輻射時間（h）。脈沖波（固定輻射）：1天8h平均功率密度為25W/cm2、小于或大于8h暴露的平均功率密度按下式計算： Pd200/t 脈沖波的非固定輻射的容許強度（平均功率密度）與連續(xù)波相同。 肢體局部輻射（不區(qū)分連續(xù)和脈沖波）：1天8h暴露的平均功率密度為500W/cm2；小于或大于8h暴露的平均功率密度按下式計算： Pd4000/t 短時間暴露最高功率密度的限制，當(dāng)需要在大于1mW/cm2輻射環(huán)境中工作時，按除日劑量容許強度計算暴露時間外，還需使用個人防護，擔(dān)操作位最大輻射強度不得大于5m W/cm2。 1982

15、年后，美國對原標(biāo)準(zhǔn)進行了修改補充（見表2、表3及表4），看來已有更嚴(yán)的趨勢。原蘇聯(lián)也對職業(yè)暴露及公眾暴露規(guī)定了不同標(biāo)準(zhǔn)（見表5及表6）。 1983年國際輻射防護協(xié)會（IRPA-International Radiation Protection Association）執(zhí)行委員會通過了頻率為100kHz至300MHz的射頻電磁場輻射限度的暫行準(zhǔn)則。 準(zhǔn)則對100MHz以上的頻率范圍，用比吸取率（SAR）表示輻射基本限值，以W/kg為單位；而對10MHz以下的頻率范圍，則用實效電場強度Eeff(V/m)及實效磁場強度（A/m）表示輻射基本限值。派生限值則用功率密度（W/m2）表示。公眾暴露限值取

16、職業(yè)限值的1/5（功率密度）。IRPS的輻射限值標(biāo)準(zhǔn)見表7。 最近電工標(biāo)準(zhǔn)化的歐洲委員會建立了TC111技術(shù)委員會，以爭辯并報告人體暴露于電磁場的狀況。TC111指定SC111B分委員會，完成人體在頻率范圍為10kHz300GHz的電磁場中暴露標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。這一文件草案已于1993年8月轉(zhuǎn)送全部關(guān)懷這一工作的詢問及評議組織傳閱，此文件對手持通信設(shè)備未提出任何參數(shù)數(shù)據(jù)，也無任何禁止條款。 1993年10月，歐共體常務(wù)理事會（DG）向電工標(biāo)準(zhǔn)化組織提交了一份有關(guān)30MHz6GHz移動通信平安要求標(biāo)準(zhǔn)的托付書。所定標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)有移動通信使用者對熱效應(yīng)的防護要求。由于非熱效應(yīng)的生物機理及性質(zhì)還不能完全確定

17、，DG又向電工標(biāo)準(zhǔn)化組織提出，要求制定移動通信頻率范圍內(nèi)的非熱效應(yīng)的爭辯方案，此項工作任務(wù)交付給SC111B工作組，并已由SC111B受理。 必需指出，微波輻射標(biāo)準(zhǔn)的制定應(yīng)當(dāng)經(jīng)過肯定時間的實踐檢驗，隨著人們生疏的深化和進展，定期修改，不斷完善，特殊是由慢性累積所形成的致癌、致畸形、致突變的所謂三致，更需要通過長時間的觀看爭辯，甚至通過幾代人的觀測，才能作出結(jié)論，想在短時期內(nèi)依靠少數(shù)幾次試驗就作出硬性規(guī)定是不適宜的。 4 電磁污染的防護措施 高頻場可按下列步驟實行有效措施進行防護： 4.1對人們工作地區(qū)單位面積的高頻輻射能量進行測試計算。 4.2在適當(dāng)?shù)胤皆O(shè)置告警信號以提示人們留意。 4.3在危急區(qū)四周安置圍墻。 4.4在修理設(shè)備時或需在危急區(qū)內(nèi)工作時先關(guān)閉高頻源。 4.5如高頻源不能關(guān)閉時，則可穿屏蔽衣或?qū)⒏哳l源的輸出降至平安水平；為了輕松，有時可著屏蔽裙及屏蔽頭盔，以愛護軀體主要部分的平安，至于眼部，則可戴防護眼鏡。 4.6在有可能的地方，如在天線方向側(cè)瓣或后瓣處，接受屏蔽措施，以削減輻射； 4.