为什么睡觉时不能靠近电源?因为辐射?
电磁辐射是一个客观存在,作为一种能量流,人类无法直接感受到,但它却无时不在、无处不在
记者:电与磁是人类最伟大的发现之一,今天我们已经生活在电气化高度发展的时代,身边充斥着各种用电的设备,那么,电磁波、电磁辐射和电有什么关系?带电的东西就有电磁辐射吗?
张辉:1831年英国科学家法拉第发现电磁感应现象,1880年,德国物理学家赫兹首先实现了电磁波传播。任何交流电路都可能会向它周围的空间释放电磁能,形成交流电磁场。当交流电的频率达到每秒10万次以上时,它的周围便形成了高频率的电场与磁场,磁场和电场相互激发、相互形成,关联、变化,由近及远以一定速度在空间里传播的过程就是电磁辐射。
记者:人们常说电磁辐射对人体有影响,那么是不是只要有电磁辐射就会对人体的健康产生不利的影响,如果是这样,那各种电器不是变得很可怕了吗?
张辉:电磁辐射是一个客观存在,作为一种能量流,人类无法直接感受到,但它却无时不在、无处不在。谈到影响,我们必须引进另外一个概念———电磁辐射污染,又称电磁烟雾污染。任何带电体都可能有电磁辐射,当电磁辐射强度超过环保规定标准,就会产生负面效应,引起人体的不同病变和危害,这部分超过标准的电磁场强度的辐射叫电磁辐射污染。电磁波在空间上分布的特点与烟雾极其相像,尽管电磁波无味无形无触觉,但穿透力强,可以穿过包括人体在内的多种物质。应该说,电磁波对人类作出了极大贡献的同时,也产生了多方面的负面效应,其中最重要的就是电磁烟雾污染,影响了正当发射功能设施的应用,直接或间接地危害人体健康,有人把它们称为“隐形公害”。
记者:哪些带电体最容易产生电磁辐射污染?
张辉:电磁波谱的范围相当大,从长波、中波、短波、超短波等无线电波,到以热辐射为主的远红外及红外线,再到可见光、紫外光,直至X射线Y射线等放射性辐射,都属于电磁波范围。今天,我只说说狭义的环境电磁辐射污染,即由无线电波范围内的辐射所引起的环境污染以及以似稳态电磁场形式存在的电磁污染。自然界的电磁污染源中最常见的是雷电,强烈的雷电会在相当大的范围内辐射从几千赫到几百兆赫的极宽频率的电磁波,但通常情况下,天然辐射的强度一般对人类并不构成严重的危害。值得重视的是人工型电磁污染源。人工型电磁污染源产生于人工制造的电子设备与电气装置,按频率不同又可分为工频场源、射频场源与脉冲放电三类。工频电磁场指低频的电力设备和输电线路所激发的电磁场。在我国,工频频率为50赫,欧美国家也有60赫的。大功率电机、变电所以及输电线附近均有工频电磁场分布,它是一种似稳场,不以电磁波形式向外辐射,但在近场区会产生严重的电磁干扰。无线电通信和广播电视发射系统的射频电磁辐射随着通信和广播电视事业的发展已经成为电磁污染环境的主要因素,其特点是频率范围广,影响区域大,危害近场区的工作人员。脉冲放电,如切断大电流电路时产生的火花放电,由于电流强度的瞬时变化很大,产生很强的电磁干扰,它在本质上与雷电相同,只是影响区域较小。在电磁辐射污染中,以射频设备在工作中产生的电磁辐射给环境所带来的污染最为突出。
记者:因为电磁波是无形的,所以我们更想知道它是如何传播的,即电磁辐射污染的传播途径有哪些?
张辉:大家可能都看过电波传播的示意图,辐射以波的形式通过空间和导线传播。当电子设备或电气装置工作时,设备本身就是一个多型发射天线,会不断地向空间辐射电磁能量。以场源为中心,半径为1/6波长的范围之内的电磁能量传播是以电磁感应方式为主,将能量施加于附近的仪器仪表、电子设备和人体上。在半径为1/6波长的范围之外的电磁能量传播,是以空间放射方式将能量施加的。而当射频设备和其他设备***用一个电源供电时,或者它们之间有电气连接时,那么电磁信号也会通过导线进行传播。同时存在着空间辐射与导线传播时所产生的电磁辐射污染称为复合污染。
超过一定限度的电磁辐射影响了其他正常电子设施的应用,直接或间接地危害人体健康
记者:您刚才提到,电磁辐射污染对装置、物质和设备会产生影响和危害,我们都遇到过这样的情况,在电视机附近的手机收到“来电”的瞬间,电视屏幕就会出现“抖动”,这是不是可以看作一种电磁辐射污染现象?
张辉:是的,电磁辐射对其他电子设备的干扰首当其冲。射频设备和广播发射机振荡回路的电磁泄漏以及电源线、馈线和天线等向外辐射的电磁能可以干扰位于这个区域范围内的各种电子设备的正常工作,如无线电通讯、无线电计量、雷达导航,电视、电子计算机及电气医疗设备等电子系统。在空间电波的干扰下,可使信号失误,图形失真,控制失灵,以至于无法正常工作。你刚才所说手机干扰电视机就是这种现象,手机此时就是一个射频设备。1997年8月13日,深圳机场由于附近山头上的数十家无线寻呼台发射的电磁辐射对机场指挥塔的无线电通信系统造成严重干扰,使地对空指挥失灵,机场被迫关闭两小时。在此之前,首都机场也发生过类似事情。因此,必须对此严加注意和限制。
炸药、雷管及挥发性液体、气体,例如酒精、煤油、液化石油气、瓦斯等易燃物质等都具有较低的燃点,在辐射能作用下可以发生意外的爆炸或燃烧。另一方面,许多常规兵器采用电气引爆装置,如遇高电瓶的电磁感应和辐射,可能造成控制机构的误动,从而使控制失灵或发生意外的爆炸,如高频辐射强场能够使导弹制导系统控制失灵、电爆管的效应提前或滞后。因此,电磁辐射对易爆物质和装置及可挥发气体的危害也不能忽视。
记者:我们最关心的还是电磁辐射污染对人体健康的影响与危害,近年来,国内外对电磁辐射危害的相关报道不胜枚举,您能不能归纳一下具体会有哪些影响和危害?
张辉:国内外有关专家学者对电磁辐射的研究及评论已长达半个世纪之久,但由于研究的目的、方法、条件(接触电磁辐射源的距离、时间、生物模型等不同)等因素不一致,目前全球有关专家学者们对电磁辐射生物学效应研究结果和观点也不尽一致。但是,电磁污染所造成的危害是确实存在的,且不容低估的。有牧区牧民反映,放牧时当通过高压电线下,羊群、牛群往往不用扬鞭驱赶就会自奋蹄、快速通过。欧美一些植物学家则观测到,与周围一片蓬蓬勃勃的景象大不相同,在超高压电磁场的环境下,植物生长往往一蹶不振。1998年世界卫生组织调查显示,长期处于高电磁辐射环境下会对人体健康产生不利影响:对心血管系统的影响,表现为心悸、头疼、失眠,部分女性经期紊乱,心动过缓,心搏血量减少,窦性心率不齐,白细胞减少,免疫功能下降等;对视觉系统的影响,表现为视力下降,引起白内障等;对生殖系统的影响,表现为性功能降低,男子精子质量降低,使孕妇发生自然流产和胎儿畸形等;长期处于高电磁辐射的环境中,会使血液、淋巴液和细胞原生质发生改变;影响人体的循环系统、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;装有心脏起搏器的病人处于高电磁辐射的环境中会影响心脏起搏器的正常使用。
记者:那么,电磁辐射污染为什么会对人体健康产生危害,即它的作用机理是什么?
张辉:电磁辐射危害人体的机理主要是热效应、非热效应和累积效应等。先说热效应。人体吸收过多的辐射能,靠体温的调节无法把热量散发出去,会引起体温升高,继而引起蛋白变性、心率改变等,引发各种症状。由于电磁波是穿透生物表层直接对内部组织“加热”,往往机体表面看不出什么,而内部组织却已严重“烧伤”。至于电磁波的非热效应,正在进一步研究之中,一般认为是低频波产生的影响,即人体被电磁波辐射后,体温并未明显升高,但已经干扰了人体的固有微弱电磁场,造成细胞内遗传基因发生畸形突变,进而诱发白血病和肿瘤,还会引起胚胎染色体改变,导致婴儿的畸形或孕妇的自然流产。热效应和非热效应作用于人体后,对人体的伤害尚未来得及自我修复之前(通常所说的人体承受力),再次受到电磁波辐射的话,其伤害程度就会发生累积,久之会成为永久性病变,危及生命。对于长期接触电磁波辐射的群体,即使功率很小,频率很低,也可能会诱发想不到的病变,应引起警惕,这就是两者的积累效应。
记者:是不是功率越大的设备其电磁辐射越强,“污染”也越大?除了功率高低,还有哪些因素可以影响“污染”的强弱程度?
张辉:国内外的研究发现,电磁波辐射对人体健康的危害与下列因素有关:功率密度,功率密度越高,辐射作用越强烈;电磁波长,波长越短,对人体影响越大;波形,脉冲波比连续波影响大;离辐射源的距离,距离与场强成反比例关系,随着离辐射源距离的增加,辐射强度会大大减弱;照射时间,接触辐射时间越长,影响越大;周围环境,周围环境温度越高,人体对辐射反应越强烈;另外,人的生理状态、性别、年龄不同,对辐射的敏感程度亦不同,对女性和儿童的影响一般要比成年男性大一些。最后,不同个体对电磁辐射反应也很不一样,有的人“适应”能力较强,而有的人在同样环境下则忍受不了。
加强辐射防护知识的宣传和普及,使人们正确认识辐射的来源与危害,采取各种防护措施遏制电磁辐射污染
记者:我们应该采取什么措施来防止受到电磁辐射的侵害?
张辉:了解了电磁辐射污染的机理和因素,那么防止受到电磁辐射的侵害最基本的原则和思路就是控制和防护。对我们个人来说,不外乎就是两点———远离和阻隔。电磁辐射虽然有较强的穿透能力,但也可以用特殊的方法和材料加以阻隔,这需要从产品设计、屏蔽与吸收等角度入手,采取治本与治标相结合的方法。
记者:您能不能具体谈一下。
张辉:电磁辐射污染一方面是有辐射源辐射,另一方面是人或设备在接受辐射、受到“污染”,所以污染控制基本上也分为两大类。第一类,属于在泄漏和辐射源方面采取的防护措施,主要着眼于减少设备的电磁漏场和电磁漏能,使泄漏到空间的电磁场强度和功率密度降低到最小程度,其防护技术有电磁屏蔽、接地技术、滤波、吸收防护等几种。在抗干扰方面,屏蔽是最好的措施。通俗地讲,电磁屏蔽就是利用某种材料制成一个封闭的物体———其物体内部和封闭体的外部区域不受其内部的电磁场的影响。射频接地是将场源屏蔽体或屏蔽体部件内由于感应电流的产生而采取迅速的引流,造成等电势分布的措施。线路滤波是抑制电磁干扰最有效手段之一,它的作用就是保证有用信号通过,并阻截无用信号。吸收防护是把对某种辐射能量具有强烈吸收作用的材料敷设于场源外围,以防止大范围污染。近年科技工作者研制出了一种防低频电磁辐射的通用型材料,该材料的关键成分是由锌、钴、锂、镉、镁、铜等与铁复配,形成能有效吸收500-5600兆赫的低频电磁辐射的铁氧体磁性材料。这种“复配型”材料的配比是采用计算机模拟与实验技术相结合的手段来表证和优化的,具有较高的科学性和先进性,吸收率大大提高,如将该种材料添加到普通涂料中,就可以制备出能广泛应用于建筑物内外墙、家具、电子设备、军事上隐身技术等多个领域。家电生产企业可以通过这些方法减少家电的电磁泄漏和辐射。另外,大面积植树造林、绿化也是减弱电磁辐射的有效方式,因为树木等绿色植物对电磁辐射有吸收作用。
第二类,属于在作业人员方面,包括对作业人员工作环境所采取的防护措施,个人防护措施主要有穿防护服、戴防护头盔和防护眼镜等;在日常工作生活中,各种家用电器、办公设备、移动电话等都应尽量避免长时间操作,人要与之尽量保持一定距离,同时尽量避免多种办公和家用电器同时启用等。
记者:现在买房择地要考虑周围有没有大的变压站、输电线路,看来这些想法不是多余的,但完全没有电磁辐射几乎是不可能的,那么,人们更关心的是,对人体健康来说电磁辐射达到什么程度是安全的?目前国家有哪些关于电磁辐射的控制标准?
张辉:凡事都有一个度,只要控制在这个度的范围内,事态便会良好。电磁辐射防护标准就是环境保护的度。电磁辐射防护标准经历了较长时间的探讨,至今仍没有全世界统一的标准。但我国制定了国家标准:《电磁辐射防护规定》,规定电磁辐射的防护限值范围为100KHz~300GHz。《作业场所微波辐射卫生标准》规定电磁防护标准为40微瓦/平方厘米。这比西方和国际上的标准要严格4倍。《环境电磁波卫生标准》,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,将环境电磁波容许辐射强度标准分为二级:一级标准为安全区,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。二级标准为中间区,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,但不许建造居民住宅、学校、医院和疗养院等,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。在此区内可作绿化或种植农作物,但禁止建造居民住宅及人群经常活动的一切公***设施,如机关、工厂、商店和影剧院等。另外,国家环保总局出台了《国家电磁辐射环境保护管理办法》,使治理有法可依。
记者:您认为目前电磁辐射污染还存在哪些问题?防护技术的发展能否解决这一问题?
张辉:今天,越来越多的电子、电气设备的投入使用,使得各种频率、不同能量的电磁波充斥着地球的每一个角落,乃至更广阔的宇宙空间。其中,电磁辐射设备设计不合理、缺乏必要的抑制技术措施、操作不规范等是造成电磁辐射污染明显的原因。应该说,电磁辐射污染有日趋严重之势,并且由它所带来的一些问题在很多方面还远没能被人认识。所以,应加强辐射防护知识的广泛宣传和普及,使人们正确认识辐射的来源与危害,提高自我保护和保健意识;对电磁辐射污染作专门研究,并加以综合治理,有关部门应尽快制定防电磁辐射污染法规,完善和补充原有的标准,制定相应的监管和处理办法,并明确权责部门,依法管理对不遵守频率管理、造成电磁污染的行为进行查处,把电磁辐射污染管理纳入日常环保工作轨道。随着科技的迅速发展,相信在不远的未来电磁辐射防护技术将进一步完善,许多研究机构和生产厂家会开发出更多、更有效防电磁辐射的民用产品,电磁辐射对人类健康的危害将逐渐减少,人们将安全和放心地享用电器设备带来的方便和舒适.