電磁輻射污染及其防治.ppt

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第四章電磁輻射污染及其防治 第四章電磁輻射污染及其防治 第一節(jié)概述第二節(jié)電磁輻射基礎(chǔ)第三節(jié)電磁輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)電磁輻射污染防治技術(shù) 第一節(jié)概述 電磁場是有內(nèi)在聯(lián)系 相互依存的電場和磁場的統(tǒng)一體的總稱 隨時(shí)間變化的電場產(chǎn)生磁場 隨時(shí)間變化的磁場產(chǎn)生電場 兩者互為因果 形成電磁場 電磁場可由變速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子引起 也可由強(qiáng)弱變化的電流引起 不論原因如何 電磁場總是以光速向四周傳播 形成電磁波 電磁場是電磁作用的媒介 具有能量和動(dòng)量 是物質(zhì)的一種存在形式 什么是電磁場 電磁波 光波也是電磁波 而且發(fā)現(xiàn)了更多形式的電磁波 它們的本質(zhì)完全相同 只是波長和頻率有很大的差別 按照波長或頻率的順序把這些電磁波排列起來 就是電磁波譜 如果把每個(gè)波段的頻率由低至高依次排列的話 它們是工頻電磁波 無線電波 微波 紅外線 可見光 紫外線 X射線及r射線 一 電磁環(huán)境和電磁輻射污染 電磁環(huán)境 某個(gè)存在電磁輻射的空間范圍 電磁輻射污染 人類使用產(chǎn)生電磁輻射的器具而泄露的電磁能量流傳播到室內(nèi)外空間中 其量超出環(huán)境本底值 且其性質(zhì) 頻率 強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間等綜合影響引起周圍受到輻射人群的不適感 并使健康和生態(tài)環(huán)境受到損害 二 電磁輻射污染源 一 放電所致場源 二 工頻感應(yīng)場源 三 射頻輻射場源 四 家用電器 五 移動(dòng)通信設(shè)備 六 建筑物反射 自然電磁場源 人工電磁場源 一 大氣與空氣污染 二 太陽電磁場源 三 宇宙電磁場源 天然電磁污染源 人為電磁污染源 人為電磁污染源包括 脈沖放電 本質(zhì)上與雷電相同 影響區(qū)域較小 如切斷大電流電路時(shí)產(chǎn)生的火花放電會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾 工頻交變電磁場 不向外輻射電磁波 對(duì)附近有嚴(yán)重的電磁干擾 如大功率的發(fā)電機(jī) 變壓器 輸電線附近的電磁場 比如收看無線電視節(jié)目時(shí) 有發(fā)電機(jī)的汽車或摩托車在附近經(jīng)過時(shí) 致使電視機(jī)突然出現(xiàn) 雪花 現(xiàn)象 射頻電磁輻射 產(chǎn)生電磁污染的主要來源如無線電廣播 電視 微波通信等各種射頻設(shè)備發(fā)射的電磁波 頻率范圍寬廣 影響區(qū)域較大 能危害近場區(qū)的人員 人為電磁污染源 廣播電視發(fā)射設(shè)備 廣播電視的發(fā)射臺(tái)和中轉(zhuǎn)臺(tái)通信雷達(dá)及導(dǎo)航發(fā)射設(shè)備包括短波發(fā)射臺(tái) 微波通信站 地面衛(wèi)星通信站 移動(dòng)通信站 工業(yè) 科研 醫(yī)療高頻設(shè)備工業(yè) 高頻爐 塑料熱合機(jī) 高頻介質(zhì)加熱機(jī)等 醫(yī)療 高頻理療機(jī) 超短波理療機(jī) 紫外線理療機(jī)等 科學(xué) 電子加速器及各種超聲波裝置 電磁灶等 交通系統(tǒng)電磁輻射干擾電氣化鐵路 輕軌及電氣化鐵道 有軌道電車 無軌道電車等 電力系統(tǒng)電磁輻射高壓輸電線包括架空輸電線和地下電纜 變電站包括發(fā)電廠和變壓器電站 家用電器電磁輻射計(jì)算機(jī) 顯示器 電視機(jī) 微波爐 無線電話等 三 電磁輻射污染的危害 1 電磁輻射對(duì)人體的危害 電磁輻射的危害與波長有關(guān) 長波對(duì)人體的危害較弱 隨著波長的縮短 對(duì)人體的危害運(yùn)漸加強(qiáng) 而微波的危害最大 研究發(fā)現(xiàn) 電磁場的生物效應(yīng)隨頻率的加大而遞增 其危害程度 微波 超短波 短波 長波 脈沖波 連續(xù)波 頻率與作用程度亦成正比 強(qiáng)磁場能在短時(shí)間內(nèi)使人失去定向感覺 1 電磁輻射對(duì)人體的危害 電磁輻射的致癌突變作用美國一癌癥療基金會(huì)對(duì)一些遭電磁輻射損傷的病人抽樣化驗(yàn) 結(jié)果表明在高壓線附近工作的人快24倍 對(duì)視覺系統(tǒng)的影響能減少眼部血流量 引發(fā)視覺障礙 導(dǎo)致視覺疲勞和不舒適 對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)造成直接傷害 損害中樞神經(jīng)系統(tǒng) 頭部長期受電磁輻射影響后 輕則引起失眠多夢 頭痛頭昏 疲勞無力 記憶力減退 易怒 抑郁等神經(jīng)衰弱癥 重則使大腦皮細(xì)胞活動(dòng)能力減弱 并造成腦損傷 1 電磁輻射對(duì)人體的危害 對(duì)人體生殖系統(tǒng)和遺傳的影響長期受到電磁波輻照 可使男性精子減少 使精子基因畸形并可能變成不育或者畸胎 電磁輻射是造成孕婦流產(chǎn) 不育 畸胎等病變的誘發(fā)因素 女性和胎兒尤其容易受到傷害 1至3個(gè)月為胚胎期 受到強(qiáng)電磁輻射可能造成肢體缺陷或畸形 4至5個(gè)月為胎兒成長期 受電磁輻射可導(dǎo)致免疫力功能低下 出生后身體弱 抵抗力差 引發(fā)心血管疾病 糖尿病可導(dǎo)致兒童智力殘缺 2 電磁輻射對(duì)裝置 物質(zhì)和設(shè)備的影響及危害 主要是電磁干擾與電磁感應(yīng)的作用干擾通訊 電視信號(hào)比如電子戰(zhàn)對(duì)易爆物質(zhì)和裝置的危害火藥 雷管和炸藥等常規(guī)電氣引爆兵器裝置等電磁輻射對(duì)揮發(fā)性物質(zhì)的危害酒精 煤油 液化氣等 電磁輻射八大高危行業(yè) 金融 由于普遍使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)代化辦公設(shè)施 操作人員直接受到電磁輻射 廣電 廣播 電視發(fā)射系統(tǒng) 無線電發(fā)射系統(tǒng) 編輯機(jī)房 演播室均向外發(fā)射大量電磁波 IT 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)向外發(fā)射大量電磁波 電力 高壓輸電 變電 發(fā)電設(shè)施產(chǎn)生高強(qiáng)度電磁波 電磁輻射八大高危行業(yè) 電信 移動(dòng)通訊基站等無線通訊系統(tǒng)電磁波強(qiáng)度很大 尤其是手機(jī) 民航 民航指揮塔及飛機(jī)本身都向外發(fā)送大量電磁波 鐵路 電氣化鐵路的電力線及變配系統(tǒng)向外發(fā)射大量電磁波 醫(yī)療 高頻理療 超短波理療及各類頻譜儀 都向外發(fā)射大量電磁波 三 射頻電磁場 第二節(jié)電磁輻射基礎(chǔ) 電磁波在真空中均以光速 c 2 993x108m s 傳播 在其他介質(zhì)中傳播時(shí) 傳播速度與所處介質(zhì)的電和磁的特性有關(guān) 電磁波的周期 頻率 波長和波速 一 電場與磁場 1 電場 E 凡是有電荷的地方 四周就存在著電場 即任何電荷都在自己周圍的空間激發(fā)電場 而電荷與電荷之間通過電場發(fā)生相互作用 靜止電荷周圍的電場稱為靜電場 運(yùn)動(dòng)電荷周圍的電場為動(dòng)電場 起電的過程就是電場建立的過程 2 磁場 H 在電流通過的導(dǎo)體周圍所產(chǎn)生的具有磁力的場稱為磁場 若通過導(dǎo)體的是直流電 相應(yīng)產(chǎn)生的磁場是恒定的 若通過導(dǎo)體的是交流電 則產(chǎn)生的磁場是變化的 磁場頻率隨著電場頻率的變化而變化 兩者大小成正比關(guān)系 二 電磁場與電磁輻射 電磁場概念 交變磁場周圍會(huì)產(chǎn)生電場 交變電場周圍又會(huì)產(chǎn)生新的磁場 它們相互作用 方向相互垂直 并與自己的運(yùn)動(dòng)方向垂直 這種交替產(chǎn)生的具有電場與磁場作用的物質(zhì)空間 稱為電磁場 電磁場以一定速度在空間傳播 在其傳播過程中不斷向周圍空間輻射能量 此能量稱為電磁輻射 亦稱電磁波 1 電磁波的周期 T 頻率 f 波長 和波速 v 周期是電磁波發(fā)生一次完全振動(dòng)所需要的時(shí)間 頻率是電磁波每一秒鐘振動(dòng)的次數(shù) 周期與頻率互為倒數(shù) 波長是電磁波在一個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)所經(jīng)過的距離 電磁波在真空中均以光速 c 2 993x108m s 傳播 在其他介質(zhì)中傳播時(shí) 傳播速度與所處介質(zhì)的電和磁的特性有關(guān) 2 場區(qū)分類及其特點(diǎn) 近區(qū)場 以場源為中心 在1 6波長范圍之內(nèi)的區(qū)域稱為近區(qū)場 由于近區(qū)場的作用方式為電磁感應(yīng) 故又稱感應(yīng)場 近場區(qū)有如下特點(diǎn) 1 在近區(qū)場內(nèi) 電場強(qiáng)度E與磁場強(qiáng)度H的大小無確定的比例關(guān)系 一般來講 電場強(qiáng)度值較大時(shí) 磁場強(qiáng)度比較小 高電壓小電流的場源 如天線等 電場強(qiáng)度比磁場強(qiáng)度大得多 低電壓大電流的場源 如電流線圈 磁場強(qiáng)度則大于電場強(qiáng)度 2 近區(qū)場電磁場強(qiáng)度比遠(yuǎn)場區(qū)的要大得多 且近區(qū)場電磁場強(qiáng)度比遠(yuǎn)區(qū)場電磁場強(qiáng)度衰減速度快 3 近區(qū)場電磁感應(yīng)現(xiàn)象與場源密切相關(guān) 近區(qū)場不能脫離場源而存在 遠(yuǎn)區(qū)場 相對(duì)于近區(qū)場而言 在1 6波長范圍之外的區(qū)域稱為遠(yuǎn)區(qū)場 由于該區(qū)域內(nèi)電磁波以輻射狀態(tài)出現(xiàn) 故又稱為輻射場 近場區(qū)有如下特點(diǎn) 1 遠(yuǎn)區(qū)場的電場強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度有固定的關(guān)系 即 式中 0 真空中的磁導(dǎo)率 H m 0 真空中的介電常熟 F m 2 電場E與磁場H相互垂直 并且都與傳播方向垂直 3 電磁波在真空中的傳播速度為 3 電磁場的能量 電場所具有的能量可用電場中各點(diǎn)的能量密度來表示 即 式中 介電常數(shù) F m E 電場強(qiáng)度 V m we 電場能量密度 J m3 磁場所具有的能量可用磁場中各點(diǎn)的能量密度來表示 即 式中 磁導(dǎo)率 H m H 磁場強(qiáng)度 A m wm 磁場能量密度 J m3 電磁場的能量密度w等于各點(diǎn)電場能量密度和磁場能量密度之和 即 輻射能與波源的結(jié)構(gòu)和頻率密切相關(guān) 輻射能的平均輻射功率 單位時(shí)間內(nèi)輻射的能量 與振蕩頻率的四次方成正比 如恒定電磁場頻率為零 不存在輻射 低頻場變化緩慢 頻率很低 輻射也很弱 對(duì)實(shí)用的輻射系統(tǒng)來說 波源的最低頻率在105Hz以上 低頻場才會(huì)產(chǎn)生有效輻射 4 電磁波的傳播特性 1 電場分量與磁場分量若做簡諧振動(dòng)的平面電磁波沿著z方向傳播時(shí) 作為x分量的電場Ex的表達(dá)式為 式中 Em 電磁波電場的振幅 V m y方向的磁場分量Hy的表達(dá)式為 2 電磁波的傳播方向電場強(qiáng)度E和磁場強(qiáng)度H互相垂直的關(guān)系可以用右手螺旋法則來描述 即右手四指由電場強(qiáng)度方向轉(zhuǎn)向磁場強(qiáng)度方向時(shí) 垂直伸直的大拇指的方向就是電磁波的傳播方向 用矢量S來表示 3 電磁波在不同介質(zhì)中的衰減均勻介質(zhì)中 如空氣 中 由于沒有能量損耗 電磁波的波形不隨距離改變 電場和磁場在時(shí)間上同相 在空間上互相垂直 而且也都與傳播方向垂直 對(duì)于金屬等傳到介質(zhì)有大量自由電子 在電磁場的作用下形成定向運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生電流 形成的電流在傳導(dǎo)介質(zhì)中做功產(chǎn)生焦耳熱 引起電磁波能量的損耗 衰減 電磁波在良導(dǎo)體 金屬 中衰減很快 通常只能在表面或界面上傳播 尤其在頻率很高的情況下 只能透入良導(dǎo)體中的一薄層 電磁波能夠穿入金屬的深度常用趨膚厚度 又稱穿透深度 來表示 4 電磁波的反射和透射當(dāng)電磁波在傳播途中遇到分界面時(shí) 會(huì)發(fā)生反射和透射 5 電磁波的相速和群速電磁波相位變化的速度稱為相速vp 表示為 電磁波信號(hào)傳播的速度 也就是能量傳播的速度稱為群速度vg 式中 電磁波的角頻率 rad s 只有相速度不隨頻率變化時(shí) 相速度才等于群速度 例如電磁波在自由空間里傳播的情況 6 電磁波譜無線電波 紅外線 可見光 紫外線 X射線和 射線等都是電磁波 但各自的頻率 或波長 不同 按其頻率 或波長 的大小依次排列成圖譜 即為電磁波譜 所有交流電磁場都處于電磁波的頻譜中 無線電波波長為10000m至0 1mm 在電磁波譜中占有很大的頻段 按頻率高低 即波長的長短 可以將無線電波再進(jìn)行劃分 繼無線電波之后為紅外線 可視線 紫外線 X射線等 三 射頻電磁場 一般交流電的頻率在50Hz左右 當(dāng)交流電的頻率達(dá)到105Hz以上時(shí) 其周圍就形成了高頻電場和磁場 即射頻電磁場 通常將每秒鐘振蕩十萬次以上的交流電稱為高頻電流 因此射頻電磁場也稱高頻電磁場 四 電磁輻射的量度單位 1 電場強(qiáng)度E電場強(qiáng)度是用來表示電場中各點(diǎn)電場的強(qiáng)弱和方向的物理量 用單個(gè)電荷在電場中所受到的力的大小來衡量 2 磁場強(qiáng)度H磁場強(qiáng)度與電介質(zhì)中的電位移矢量相對(duì)應(yīng) 第三節(jié)電磁輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn) 電磁輻射評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 電磁輻射防護(hù)規(guī)定 GB8702 88 環(huán)境電磁衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GB9174 3 88 作業(yè)場所微波輻射衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GB10436 89 作業(yè)場所超短波輻射衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GB10437 89 作業(yè)場所工頻電場衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GB162037 1996 第四節(jié)電磁輻射污染防治技術(shù) 身邊親密的殺手 1 關(guān)于手機(jī)輻射問題 手機(jī)輻射也就是電磁輻射 它屬于微波的中波頻段 但由于手機(jī)使用頻繁且就在耳邊 如此近的距離躲也躲不開 電磁輻射無疑會(huì)作用于人腦 據(jù)悉 手機(jī)比一般電話輻射場要強(qiáng)大十幾倍 如果長期使用會(huì)直接影響交感神經(jīng) 迷走神經(jīng)功能活動(dòng) 會(huì)出現(xiàn)頭昏 乏力 臉色發(fā)暗 皮膚干燥等現(xiàn)象 在中國環(huán)境衛(wèi)生監(jiān)測所做的對(duì)使用手機(jī)和不使用手機(jī)的人群調(diào)查發(fā)現(xiàn) 常打手機(jī)的人比不打電機(jī)的人更容易神經(jīng)衰弱 頭疼 失眠 睡眠多夢 打手機(jī)如何減少電磁輻射 1 移動(dòng)電話接通瞬間釋放的電磁波容易致癌 所以移動(dòng)電話響時(shí) 一秒后再聽手機(jī) 2 如果身邊有其他電話可用 就不要使用手機(jī) 3 在使用手機(jī)的同時(shí) 采用可靠的電磁波防護(hù)產(chǎn)品 配備手機(jī)專用耳機(jī) 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的使用是比較有效的辦法 打手機(jī)如何減少電磁輻射 4 在使用手機(jī)時(shí) 要盡可能地使天線遠(yuǎn)離人體 特別是頭部 5 盡量減少每次通話的時(shí)間 6 平時(shí)多吃一些水果蔬菜 尤其是富含維生素 的食物 如胡蘿卜 海帶 油菜 卷心菜及動(dòng)物肝臟等 以利于調(diào)節(jié)人體電磁場紊亂狀態(tài) 增加機(jī)體抵抗電磁輻射污染的能力 顯示器輻射的危害 顯示器的輻射大小與尺寸的增加成正比 盡寸越大輻射越大 而且顯示器的側(cè)面和背面的輻射比正面大幾倍 顯示器的電磁輻射會(huì)損傷人眼角膜上皮細(xì)胞 使人患角膜病和白內(nèi)障 同時(shí)它還會(huì)引起面部色素沉著與面部皮脂分泌異常 由于安放電腦的室內(nèi)環(huán)境正負(fù)離子失衡也會(huì)引起使用者自律神經(jīng)失調(diào) 憂郁癥等 電視產(chǎn)生的電磁波與顯示器產(chǎn)生的電磁波類似 同樣會(huì)影響健康 減少傷害的一些保健措施 1 注意用眼衛(wèi)生 長時(shí)間使用電腦引起眼的不舒服 其原因不在電腦屏幕 而是視覺系統(tǒng)高度疲勞造成的 因此 操作電腦時(shí)與文稿 或文件 及屏幕兩者的距離最好相等 這樣可免因不斷調(diào)節(jié)焦距而造成眼肌疲勞 這個(gè)距離一定要在50厘米以上 而且每隔20分鐘眼睛就應(yīng)休息片刻 向遠(yuǎn)處眺望一會(huì)兒 減少傷害的一些保健措施 2 電腦發(fā)出的電磁輻射盡管很微弱 但如果長期近距離操作 還是應(yīng)注意自我保護(hù) 尤其是孕婦更應(yīng)注意 雖然國際上有關(guān)電腦電磁輻射導(dǎo)致孕婦流產(chǎn)的報(bào)告目前還沒有拿出具有充分說服力的證據(jù) 但是小心謹(jǐn)慎仍是非常必要的 一般認(rèn)為 身體處于屏幕71厘米以外的地方 接受的電磁輻射就會(huì)大大減少 還有 一定不要在電腦后面或兩側(cè)安置工作臺(tái) 因?yàn)殡娔X的后背或兩側(cè)發(fā)出的電磁輻射要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于前面的屏幕 長期置身的這種電磁輻射場中 會(huì)對(duì)身體造成危害 減少傷害的一些保健措施 3 電腦屏幕上如果反射出窗戶的明亮影象 也會(huì)造成眼部的疲勞 人對(duì)明暗光線的視察容度是有限的 當(dāng)文字圖象襯在一個(gè)很明亮的背景上時(shí) 人眼要分辨清楚 勢必造成神經(jīng)的高度緊張 而容易產(chǎn)生疲勞 所以 使用電腦者身后如果有窗戶 一定要掛上窗簾 在頂上或旁邊如有臺(tái)燈 應(yīng)設(shè)法調(diào)整與電腦間的位置 避免強(qiáng)光直接照射到屏幕上 減少傷害的一些保健措施 4 注意肌肉勞損 長時(shí)間操作電腦會(huì)導(dǎo)致手指關(guān)節(jié) 手腕和手臂肌肉 雙肩 頸脖和背部等部位的疼痛 這是由于與骨連接的肌位組織的勞損造成的 因此 操作電腦人員的手一般應(yīng)每2小時(shí)休息15分鐘 工作量很大時(shí) 每1小時(shí)就應(yīng)該休息15分鐘