電磁輻射與防護

電磁輻射與防護  

電磁輻射評價與防護技術

隨著現代科技的高速發展，一種看不見、摸不著的汙染源日益受到各界的關注，這就是被人們稱為“隱形殺手”的電磁輻射。今天，越來越多的電子、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地球的每一個角落乃至更加廣闊的宇宙空間。對於人體這一良導體，電磁波不可避免地會構成一定程度的危害。 

一．  電磁輻射的若乾基本概念

1. 常見的電磁輻射源

一般來說，雷達係統、電視和廣播發射係統、射頻感應及介質加熱設備、射頻及微波醫療設備、各種電加工設備、通信發射台站、衛星地球通信站、大型電力發電站、輸變電設備、高壓及超高壓輸電線、地鐵列車及電氣火車以及大多數家用電器等都是可以產生各種形式、不同頻率、不同強度的電磁輻射源。 

2.電磁輻射場區的劃分

電磁輻射場區一般分為遠區場和近區場。

2.1近區場及特點

以場源為中心，在一個波長範圍內的區域，通常稱為近區場，也可稱為感

應場。近區場通常具有如下特點：

l         近區場內，電場強度與磁場強度的大小冇有確定的比例關係。即：E¹377H。一般情況下，對於電壓高電流小的場源(如發射天線、饋線等)，電場要比磁場強得多，對於電壓低電流大的場源(如某些感應加熱設備的模具)，磁場要比電場大得多。

l         近區場的電磁場強度比遠區場大得多。從這個角度上說，電磁防護的重點應該在近區場。

l         近區場 的電磁場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遠區場及特點

在以場源為中心，半徑為一個波長之外的空間範圍稱為遠區場，也可稱為輻射場。遠區場的主要特點如下：

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

l         在遠區場，電場強度與磁場強度有如下關係：  在國際單位製中，E=377H，電場與磁場的運行方向互相垂直，並都垂直於電磁波的傳播方向。

l         遠區場為弱場，其電磁場強度均較小。 

2.3近區場與遠區場劃分的意義

通常，對於一個固定的可以產生一定強度的電磁輻射源來說，近區場輻射

的電磁場強度較大，所以，我們應該格外注意對電磁輻射近區場的防護。對電磁輻射近區場的防護，先是對作業人員及處在近區場環境內的人員的防護，其次是對位於近區場內的各種電子、電氣設備的防護。而對於遠區場，由於電磁場強較小，通常對人的危害較小，這時我們應該考慮的主要因素就是對信號的保護。另外，應該有對近區場一個概念，對我們*經常接觸的從短波段30MHz到微波段的3000MHz的頻段範圍，其波長範圍從10米到1米。 

二．電磁輻射汙染的簡單測試 

1．  根據測試對象及環境選用測試儀器

在對某電子、電氣設備的電磁輻射進行測試時，需要注意以下問題。儘可

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。一般來說，對近區場的電磁測試，如果測試頻段在短波段或微波段，可選用國產的701型三維場強計或其它三維場強計，其測試頻率範圍大致在幾百KHz至1GHz左右。對變電站或高壓、超高壓輸電線進行測試時，應選用工頻電磁場測試設備。對遠場區測試時，根據不同的測試頻段，可選用頻譜儀或乾擾場強測試儀。測試時，應按照《輻射環境保護管理導則電磁輻射監測儀器和方法》HJ/T10.2-1996的要求進行測試。 

2．  電磁輻射測量采用的計量單位

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

小於300MHZ的頻段，采用電場強度V/m和磁場強度A/m作為計量單位。在進行電磁環境測量時，乾擾場強國家計量標準采用單位為mV/m，用分貝表示時，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後相互摩擦，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，它們是穩定和有序的，一旦受到外界電磁場的乾擾，處於平衡狀態的微弱電磁場即將遭到破壞，人體也會遭受損傷。

    3．累積效應：熱效應和非熱效應作用於人體後，對人體的傷害尚未來得及自我修複之前（通常所說的人體承受力---內抗力），再次受到電磁波輻射的話，其傷害程度就會發生累積，久之會成為長久性病態，危及生命。對於長期接觸電磁波輻射的群體，即使功率很小，頻率很低，也可能會誘發想不到的病變，應引起警惕。

    多種頻率電磁波特彆是高頻波和較強的電磁場作用人體的直接後果是在不知不覺中導致人的精力和體力減退，容易產生白內障、白血病、腦腫瘤，心血管**、大腦機能障礙以及婦女流產和不孕等，甚至導致人類**機能的低下，從而引起癌症等病變。

    權威統計數字表明：經常在顯示器前工作的人群中，上述**的發病率明顯高於普通人群。電磁輻射是主要原因之一。 

四．測試結果的分析及不同類型防護設備的選用

1.測試結果的分析與電磁輻射方麵國標的選用

在對輻射源周圍環境進行電磁輻射測試之後，應將電磁測試結果與相應的

國標做對照，我國已經頒布的電磁兼容方麵的環境標準及法規有數十項，應根據現場的情況，采用適合此環境的國標或行業標準。

*常用的電磁方麵的標準是《電磁輻射防護規定》(GB8702-88)、《環境電磁波衛生標準》(GB9175-88)、 工業、科學、醫療射頻設備無線電乾擾輻射允許值(GB4824.1-84)。各標準限值如下。

 表1  公眾導出限值 （GB8702-88）

 表2 環境電磁波容許輻射強度分級標準(GB9175-88)

  在對一般環境的電磁輻射分析中，應主要選用《環境電磁波衛生標準》主要選用《環境電磁波衛生標準》(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。注意掌握三個標準限值，一般我們把居民居住的環境按****區處理，則其標準限值為：在長、中、短波，電場強度應小於10V/m；在超短波段，電場強度應小於5V/m；在微波波段，其輻射功率密度應小於10μW/cm²。考慮到對在電磁輻射環境內工作人員的保護，我們建議在職業**衛生領域，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後，如果發現測試結果超過國標限值，應考慮采取防護措施。先應該考慮在輻射源的設備上采取措施，儘可能將其輻射值降低至國標限值之下。如果因為條件所限，無法降低輻射源周圍的電磁場強度，而作業人員又必須在此環境下工作，或其它人員必須在此環境下生活，則對這些人員應該采取個體防護措施。 

2．根據測試結果選用電磁個體防護設備

    隨著人們物質文化水平的不斷提高，各種家用電器：彩電、錄像機、VCD、家用電腦、微波爐、電磁爐、無繩電話、手機等相繼進入千家萬戶，這些家用電器和電子設備在使用過程中都會向環境空間發射與漏泄一定強度的電磁波，電磁輻射已成為繼水汙染、大氣汙染、噪聲汙染之後當今人們生活中的第四大汙染。因此，許多研究機構和生產廠家都在相繼研究開發防電磁輻射的民用產品，以減少電磁輻射對人類健康的危害。現在看來，穿著防電磁輻射的服裝是比較方便有效的方法。

一般來說，作業人員所處環境的電磁場強度超過國標限值或者作業人員所處環境的電磁場強度未超過國標限值，但與此限值比較接近，而作業人員又需要長時間在此環境工作時，都應考慮采用輻射防護用品。選用個體防護產品時，應先確定電磁輻射的衰減度，然後，參照各種產品說明中對電磁波的衰減參數，確定使用何種形式的防護用品。降低電磁輻射方麵的個體防護用品主要包括防護服裝、防護眼鏡及輻射防護屏。

目前國內已經開發出多種麵料的防護服裝。防護服裝中有：防護襯衫，防護圍裙，防護馬甲，防護大褂，護胎寶，孕婦裙，夾克套裝等，此外還有用於設備屏蔽的屏蔽布等。表3列出了常用的電磁輻射方麵的個體防護產品、製成材料及屏蔽效能。

 防護服裝是根據屏蔽或吸收原理製作的。防護眼鏡是用於保護操作人員的眼鏡免受傷害，對於防護眼鏡的要**：透視度要足夠高，不影響視線；屏蔽效果要好（原則上應保證屏蔽後場強控製在國標限值之下）；重量輕，鏡麵啟動靈活。防護眼鏡的基本材料是金屬網或金屬膜。

表3 常用電磁輻射個體防護產品

   製成防護服裝的麵料對於電磁波的防護起著決定性的作用。因此在選用電磁輻射防護服裝時，應了解防護服裝所采用的麵料，是否是大的專業廠家製造的，並且是否有電磁輻射專業檢測部門的檢測證書。在確保這兩條的前提下，再考慮服裝的做工和美觀是否符合要求。 

 3．電磁輻射個體防護產品的使用範圍

   電磁輻射個體防護產品可應用於：

l         直接從事電磁波作業及間接接受電磁影響人員的防護；

l         帶心臟起搏器及其他對電磁輻射敏感人群的防護；

l         可與其他吸波材料配合，製成多頻譜兼容偽裝隱身材料，將在現代戰爭中發揮重要作用。

l         除了上述個體防護的範圍以外，還可根據實際需要，做成窗簾、屏幛，對特殊環境予以防護；做成罩、套，對有關的電磁波輻射源進行屏蔽防護。 

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，凡經計

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

l         應防止大功率信號發生器在試驗過程中放電，因為它將對其周圍區域

內產生大於50mW/cm²的電磁輻射。在做此類操作時，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*小。必須保證在發射天線射束區內工作

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*新研究動態

    隨著人們對電磁環境的重視和科學技術的進步，近一兩年來，又有許多新型的屏蔽織物研製成功。比較典型的是由北京某公司研製的新型防輻射服裝麵料，這種服裝麵料是用不鏽鋼纖維、棉纖維、滌纖維和麥飯石纖維混合紡織而成的，這種麵料做起來的服裝穿起來和普通服裝冇什麼差彆，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，上海研製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*先進的物理和化學工藝，對纖維進行離子化處理。該產品以吸收為主，將有害的電磁輻射能量通過織物自身的特殊原理轉變成熱能散發掉，從而避免了環境二次汙染、淨化了空氣。由於織物中含有大量金屬陽離子可起到**除臭作用，對皮膚無刺激，有助人體表皮微循環。同時具有防靜電、防部分X射線及紫外線等功能。多離子織物是目前國際上屏蔽低、中頻段電磁輻射*先進的民用防護材料。

補充：工頻電磁輻射的危害

    根據研究及相關測試表明，變壓器、超高壓配電裝置和超高壓輸電線在運行中，會形成一定強度的工頻電磁輻射。據相關資料顯示，550KV輸電線的工頻電場輻射在距地麵1.5m處可以達到9.7KV/m之高。工頻磁場對計算機顯示器偏轉係統可能產生較嚴重的乾擾，具體現象是，使顯示器的顯示畫麵發生抖動，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機死機。

高壓架空電力線路和變電站的運行，會產生無線電噪聲，這種無線電噪聲嚴重時，會對電力線路和變電站附近居民的無線電（主要是中、短波廣播）接收和專業無線電台站的工作造成騷擾影響。由於電力線路和變電站占地大，尤其是電力線路長度可能達幾百公裡，影響範圍廣，

 通常情況下，架空電力線路和變電站無線電噪聲的產生有三類根源：分彆是，在導線及其金屬表麵處空氣中的電暈放電；絕緣子承受高電位梯度區域中放電並產生火花；連接鬆動或接觸**產生的間隙火花放電。當運行電壓在100KV以上（通常導線表麵電位梯度>12KV/cm）時，種根源占據主導地位，成為不可消除的，屬線路固有的特性。

     此文側重電磁輻射的個體防護和測試，有必要就電磁輻射對其他電子設備的乾擾和其他電磁兼容問題作進一步的論述。