一種減小環(huán)境中電磁輻射污染的設(shè)計和實現(xiàn)

精品文檔-下載后可編輯一種減小環(huán)境中電磁輻射污染的設(shè)計和實現(xiàn)

隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，一種看不見、摸不著的污染源日益受到各界的關(guān)注，這就是被人們稱為"隱形殺手"電磁輻射。今天，越來越多的電子、電氣設(shè)備的投入使用使得各種頻率的不同能量的電磁波充斥著地球的每一個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構(gòu)成一定程度的危害。

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(nèi)器官的正常工作。產(chǎn)生熱效就應的電磁波功率密度在10mW/cm2;微觀致熱效應1mW-mW/cm2;淺致熱效應在10mW/cm2以下。熱效應可造成人體組織或器官不可恢復的傷害，如：眼睛產(chǎn)生白內(nèi)障、男性不育：當功率為1000W的微波直接照射人時，可在幾秒內(nèi)致人死亡。2、非熱效應：人體的器官和組織都存在微弱的電磁場，它們是穩(wěn)定和有序的，一旦受到外界電磁場的干擾，處于平衡狀態(tài)的微弱電磁場即將對人體的非熱效應體現(xiàn)在以下幾個方面：神經(jīng)系統(tǒng)：人體反復受到電磁輻射后，中樞神經(jīng)系統(tǒng)及其它方面的功能發(fā)生變化。如條件反射性活動受到抑制，出現(xiàn)心動過緩等。感覺系統(tǒng)：低強度的電磁輻射，可使人的嗅覺機能下降，當人頭部受到低頻小功率的聲頻脈沖照射時，就會使人聽到好像機器響，昆蟲或鳥兒鳴的聲音。免疫系統(tǒng)：我國有有初步觀察到，長期接觸低強度微波的人和同齡正常人相比，其體液與細胞免疫指標中的免疫球蛋白1gG降低，T細胞花環(huán)與淋巴細胞轉(zhuǎn)換率的乘積減小，使人體的體液與細胞免疫能力下降。內(nèi)分泌系統(tǒng)：低強度微波輻射，可使人的丘腦--垂體--腎上腺功能紊亂；CRT、ACTH活性增加，內(nèi)分泌功能受到顯著影響。遺傳效應：微波能損傷染色體。動物試驗已經(jīng)發(fā)現(xiàn)；用195MHz、2.45GHz和96Hz的微波照射老鼠，會在4-12%的精原細胞骨形成染色體缺陷，老鼠能繼承這種缺陷，染色體缺陷可引起受傷者智力遲鈍、平均壽命縮短。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得及自我修復之前，再次受到電磁波輻射的話，其傷害程度就會發(fā)生累積，久之會成為性病態(tài)，危及生命。對于長期接觸電磁波輻射的群體，即使功率很小，頻率很低，也可能會誘發(fā)想不到的病變，就引起警惕。

本文從電磁場的分類和國家標準出發(fā)，對電磁污染進行深入分析，并提出解決環(huán)境中電磁輻射污染的若干電磁兼容[3]策略，為今后相應的國家標準制訂以及電磁污染防護提供參考。

1電磁場的分類和特性

通常所說的電磁場，包括電場和磁場兩個大類。兩者又分別分為靜態(tài)場（靜電場，恒定磁場），準靜態(tài)場，以及兩者的混合物，一般稱作輻射場（即通常所說的電磁場）[4-5].變化的電場產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場又產(chǎn)生變化的電場，兩者在一起形成輻射場。電場一般使用電場強度E（V/m）來描述，磁場一般使用磁場強度H（A/m）或者磁感應強度B（T,即Wb/m2）來描述。Maxwell方程是描述宏觀電磁現(xiàn)象的基礎(chǔ)，它有微分和積分兩種形式。靜態(tài)場是指場強不隨時間發(fā)生變化的電場和磁場，經(jīng)變換以后可以使用Poisson方程和Laplace方程得到場強大小的解。經(jīng)計算后可以發(fā)現(xiàn)，在距源為r的地方，場強一般按照1/rn的關(guān)系衰減，指數(shù)n一般大于2.由于電磁場的復雜性，輻射場的近場特性和遠場特性是截然不同的。由于輻射場需要使用天線，因此對于近場和遠場的分界點，一般的天線有臨界距離的經(jīng)驗公式如下[5]:r=λ/2π，λ為輻射電磁波中的波長，且要求此時天線的口徑尺寸D小于電磁波的半波長。對于高增益天線，臨界距離的經(jīng)驗公式為：r=4D2/λ。近場區(qū)一般也稱作Fresnel區(qū)，場強一般按照1/rn的關(guān)系衰減，n2;遠場區(qū)一般也稱作Fraunhoffer區(qū)，場強一般按照1/r的關(guān)系衰減。在遠場區(qū)，場強各分量處在輻射方向的橫截面內(nèi)，功率流沿徑向朝外。在近場區(qū)，電場有顯著的徑向分量，其功率流不完全是徑向的。

2人體的電磁生物效應

電磁生物效應已經(jīng)引起人們的廣泛關(guān)注。近幾年，國際上已經(jīng)有很多學術(shù)團體和機構(gòu)就此問題展開深入研究[6].電磁輻射能夠使生物體的神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)等發(fā)生一些反應和變化[7].以人體自身具有的天然屏障皮膚屏障為例，電磁場會對這道屏障產(chǎn)生侵害。皮膚組織呈現(xiàn)一定的電阻抗特性，這是由于細胞、內(nèi)外液中電解質(zhì)離子在電場中移動時，通過黏滯的介質(zhì)和狹窄的管道時引起的。當高頻電磁輻射侵入人體皮膚后，電磁能量會通過熱效應分解掉一部分能量，這些能量被轉(zhuǎn)化為體溫的升高等生物效應。皮膚組織的溫度在電磁場作用下一般能夠升高0.1°C左右。一般低頻電磁場和靜態(tài)場、準靜態(tài)場由于達不到電磁輻射熱效應的閾值，因而只能引起非熱效應，即電場或磁場的能量

3若干電磁兼容策略

針對電磁場的特性和電磁輻射的生物學效應，必須采取措施降低環(huán)境中的電磁輻射強度，提高電子電氣設(shè)備和生物體的安全性[3].為此，我們可以從電磁兼容的角度對環(huán)境中的電磁污染進行治理或預防。

3.1規(guī)范無線電使用頻段

應嚴格執(zhí)行我國無線電管理機構(gòu)的頻譜管理政策，規(guī)范頻譜資源的使用。新建、改建或擴建的電臺、電視臺、雷達站，需要按相應的國家標準進行。

同時，對生活社區(qū)的未來發(fā)展要有長遠規(guī)劃，避免在開始籌建時電磁輻射能達到國家安全限值，但三、五年后就成為電磁污染重災區(qū)現(xiàn)象的發(fā)生。

3.2使用電磁損耗型墻面材料

為了把環(huán)境中電磁輻射的能量密度降下來，可在大型建筑物上使用外墻材料具有電磁損耗特性的墻面材料，這種材料可以通過在普通的材料內(nèi)增加炭粉或鐵氧體粉末制成。

3.3將輸電線埋入地下

架空的輸電線產(chǎn)生的輻射場能夠在自由空間中傳播，其影響面相當大。如果把輸電線埋入地下，經(jīng)過地面土層或混凝土層的傳播損耗之后，其輻射的功率會大大降低，因此應該在電力行業(yè)大力推廣地下掩埋式輸電線。

3.4消除強輻射源

由于電磁生物效應存在閾值效應，因此如果能降低環(huán)境中某些強輻射源的密度，將大大降低電磁輻射的危害。以室內(nèi)建筑的樓宇布線為例，集中式布線將導致在局部空間電磁場的強度非常強。而采用分布式樓宇布線，可以使強源出現(xiàn)的概率大為降低，從而降低電磁輻射的危害。

3.5推廣使用電磁屏蔽織物

目前市場上有大量的防輻射布料及其制品出售，但多數(shù)產(chǎn)品的防輻射性能達不到廣告宣傳的效果。事實上，依靠單一的織物或者混紡織物，無法對環(huán)境中

復雜的電磁場實現(xiàn)屏蔽，目前的屏蔽織物只能對在某個頻段內(nèi)的某一類場有較好的屏蔽效果。因此，開展新型電磁屏蔽材料的研究開發(fā)，具有非常重要的意義。

3.6阻斷電磁輻射通道

電磁污染對人體產(chǎn)生或設(shè)備造成危害需要具備三個要素：輻射源、輻射耦合通道、易感對象。針對輻射耦合通道，目前正在蓬勃發(fā)展的電磁兼容技術(shù)中有

4結(jié)束語

今天，電磁輻射所造成的環(huán)境污染日益嚴重。電磁兼容作為一門專門研究電子電氣設(shè)備和生物體電磁干擾和電磁敏感度的綜合性學科，在以信息技