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          電磁環(huán)境對(duì)生態(tài)的危害及防護(hù)

          前言 :
            電磁場(chǎng)已成為當(dāng)今的重要環(huán)境因素。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(dá)天線以及其它多種民用及軍用電子設(shè)備,還包括移動(dòng)通信用的手持收發(fā)信機(jī)等的眾多通信系統(tǒng)。隨著環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng),人們對(duì)暴露在電磁場(chǎng)中可能危害健康的問題極為關(guān)心。世界各國有關(guān)科技人員對(duì)此進(jìn)行了必要的研究。
            1 射頻場(chǎng)對(duì)人體的危害影響
          1.1中短波電磁場(chǎng)輻射的危害
             在中短波高頻電磁場(chǎng)作用下,經(jīng)受一定強(qiáng)度和一定時(shí)間的暴露,作業(yè)人員以及高強(qiáng)度作用范圍內(nèi)的其他人員會(huì)產(chǎn)生某些不良影響。高頻輻射對(duì)機(jī)體疲乏緊張為主的植物神經(jīng)緊張失調(diào)。臨床癥狀主要表現(xiàn)為神經(jīng)衰弱癥候群,以頭昏、頭脹,失眠多夢(mèng),疲勞無力,記憶力減退,心悸等為嚴(yán)重;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、易激動(dòng)。此外,通過體檢還會(huì)發(fā)現(xiàn)心血管系統(tǒng)有某些改變現(xiàn)象,例如,心電圖方面出現(xiàn)心動(dòng)過緩及心律不齊等現(xiàn)象。
            當(dāng)然,這些影響不是一定的,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(chǎng)對(duì)機(jī)體的影響也不相同。
          1.2微波輻射對(duì)人體的危害性
             微波輻射作用于生物體后,一部分被反射,一部分被吸收。被吸收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(dòng),媒質(zhì)的磨擦把動(dòng)能變?yōu)闊崮?,從而引起溫升。微波輻射的功率、頻率、波形,環(huán)境溫度以及被照射的部位等對(duì)傷害的濃度和程度產(chǎn)生一定的影響。
            微波對(duì)人體的影響,除引起比較嚴(yán)重的神經(jīng)衰弱癥狀外,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(dòng)過緩、血壓下降或心動(dòng)過速、高血壓等。心電圖檢查可見竇性心律不齊、竇性心動(dòng)過緩、T波下降等變化。長期大的微波強(qiáng)度作用后,部分工作人員會(huì)生腦生物電流有某些改變等現(xiàn)象。在血象方面,呈現(xiàn)白細(xì)胞下降或增高的趨勢(shì),變化極不穩(wěn)定。
            微波可引起眼睛損傷,眼睛是人體對(duì)微波輻射比較第三和易受傷害的器官。一方面眼睛的晶狀體含有較多的水分,吸收較多的微波能量;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還沒有出現(xiàn)傷害,而晶狀體已出現(xiàn)水腫。在大強(qiáng)度、長時(shí)間作用下會(huì)造成晶狀體混濁,嚴(yán)重的導(dǎo)致白內(nèi)障。更強(qiáng)的照射會(huì)使角膜、虹膜、前房和晶狀體同時(shí)受到傷害,以致造成視力完全喪失。
            微波對(duì)睪丸的損害也比較大。睪丸是人體對(duì)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(dá)到10~20℃,皮膚雖還沒有感到很痛,但男性生殖機(jī)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(xì)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)生暫時(shí)性不育現(xiàn)象。輻射過大,則會(huì)引起永久性不育。
            除了上述熱效應(yīng)外,微波輻射對(duì)人體還有非熱效應(yīng)。人體暴露在強(qiáng)度不大的微波輻射環(huán)境中,體溫沒有明顯升高,但往往出現(xiàn)一些生理反應(yīng),主要表現(xiàn)在:
              1.2.1對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的作用:長時(shí)間微波輻射可破壞腦組織細(xì)胞,使大腦皮質(zhì)細(xì)胞活動(dòng)能力減弱,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(jī)能紊亂。某些長時(shí)間在微波輻射強(qiáng)度較高的環(huán)境下工作的人員,曾出現(xiàn)過度疲勞、頭痛、手發(fā)抖、心電圖和腦電圖變化、甲狀腺活動(dòng)性增強(qiáng)、血清蛋白增加、脫發(fā)、嗅覺遲鈍、性功能衰退等癥狀。
            1.2.2微波輻射對(duì)血液的作用:長期的微波輻射可引起血液內(nèi)白細(xì)胞和紅細(xì)胞的減少,并使血凝的時(shí)間縮短。長時(shí)間的微波輻射又可引起白細(xì)胞的增加。但是,國外對(duì)從事微波工作多年的人員相對(duì)接受微波治療的病員進(jìn)行檢查的結(jié)果表明,白細(xì)胞一般均減少。
            微波輻射對(duì)生物危害的另一特點(diǎn)是它的累積效應(yīng)。一般一次低功率照射之后會(huì)受到某些不明顯的傷害,經(jīng)過幾天之后可以恢復(fù)。如果在恢復(fù)之前受到第二次照射,傷害就將累積,這樣多累積之后就會(huì)形成明顯的傷害。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(gè)多月才能恢復(fù)。但必須指出,只有低功率照射,受損人體機(jī)能才能恢復(fù);功率很大,從事此項(xiàng)工作的時(shí)間又長,損害將會(huì)是永久的。
            國內(nèi)某些單位,如航天醫(yī)學(xué)研究所、中山醫(yī)學(xué)院、北京勞保研究所、浙江醫(yī)科大學(xué)、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(duì)射頻場(chǎng)電磁污染進(jìn)行調(diào)查研究工作,但限于人力及設(shè)備條件,與國外水平相比仍存在的差距,有待迎頭趕上。
            2 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)的復(fù)雜函數(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??梢院雎云溆绊?。組織的介電參數(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(shí)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入生物體組織的深度。隨著頻率的不同,深入的距離變化很大,在100GHz以上,深入的深度不到毫米量級(jí)。對(duì)于含水率高的組織,在幾吉赫時(shí)可達(dá)到幾厘米。對(duì)于含水率低的組織,在10MHz時(shí)可以超過1m。對(duì)于復(fù)雜的生物體,如人體、動(dòng)物等內(nèi)部的電場(chǎng)的估算是非常復(fù)雜的。主要是由于這些物體的形狀非常不規(guī)則。
            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(jì)算和試驗(yàn)方法來確定在外部電磁場(chǎng)的照射下人體與其它動(dòng)物組織中所感受的電磁場(chǎng)。正是這些電磁場(chǎng)與人體和其它動(dòng)物組織相互作用,才產(chǎn)生出種種效應(yīng)。
            組織中內(nèi)場(chǎng)的大小與照射場(chǎng)的參數(shù)、頻率、強(qiáng)度、極化等有關(guān),也與被照射物體的形狀、大小、電參數(shù)有關(guān),還與照射源與被照射物體的相對(duì)位置、附近的物體存在等有關(guān)。由于內(nèi)部電磁場(chǎng)與這么多的參數(shù)有關(guān),所以在同樣的外電磁場(chǎng)照射下,一個(gè)人和一只老鼠所感應(yīng)的內(nèi)電磁場(chǎng)引起的生物效應(yīng)是完全不同的。
            在劑量學(xué)中,廣泛采用所謂比吸收率(SAR-Specific Absorption Rate)來度量電磁輻射在生物單位組織中所感應(yīng)的電場(chǎng)。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,通過比吸收率可以比較在不同的動(dòng)物中所測(cè)得的結(jié)果,以及將動(dòng)物測(cè)得的結(jié)果外推到人體中來。比吸收率能夠考慮熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)。體溫升高率也和比吸收率成正比。

            近年來,劑量學(xué)的研究無論在理論計(jì)算方面還是在試驗(yàn)方面都獲得了很在的進(jìn)展。應(yīng)用計(jì)算電磁學(xué)的許多計(jì)算方法:例如FDTD法,將人體分割成許多小單元。每個(gè)單元根據(jù)不同的部位,指定適當(dāng)?shù)碾娞匦詤?shù)。可以計(jì)算出感應(yīng)在各個(gè)部位的電磁場(chǎng),從而估量出電磁場(chǎng)的影響。在試驗(yàn)方面,多數(shù)是用動(dòng)物來進(jìn)行的、可以通過比吸收率的比較,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(cè)。暴露在遠(yuǎn)輻射下,人體全身的比吸收率是頻率和極化的函數(shù)。例如,一個(gè)身高1.75m、體重70kg的人,暴露在1mW/cm2的電場(chǎng)下,當(dāng)電場(chǎng)和人的軸線相平行時(shí),大吸收在70MHz~80MHz之間,這個(gè)頻率稱為諧振頻率。在這個(gè)頻率范圍內(nèi),所吸收的功率要比電場(chǎng)強(qiáng)度乘以人體總面積所得出的功率大好幾倍。平均比吸收率也和大小、形狀有關(guān)。老鼠、猴子和人暴露在同樣的電磁場(chǎng)下,人的大吸收發(fā)生在70MHz左右。猴子在300MHz左右,老鼠則在2450MHz附近。
            比吸收率的空間分布是非常不均勻的。例如,對(duì)于人體在5GHz時(shí)能量主要分布在人體的表面。在30MHz~300MHz時(shí),吸收主要是在頭部和軀干。
            安全劑量是通過熱效應(yīng)的臨界比吸收率加上安全系數(shù)后用比吸收率來表征的。這種安全性僅可通過相關(guān)的外界場(chǎng)強(qiáng)值來衡量,而這種外界場(chǎng)強(qiáng)值又是按人體不存在時(shí)所測(cè)得的電場(chǎng)或磁場(chǎng)強(qiáng)度來決定的。這些是理論及實(shí)驗(yàn)劑量學(xué)的任務(wù)。
                 手持收發(fā)信機(jī)的輻射劑量則要求作特殊考慮。因發(fā)射天線離人體很近,外界電場(chǎng)及磁場(chǎng)的相位、方向及大小等相互關(guān)系非常復(fù)雜,它們由一點(diǎn)至另一點(diǎn)變化很快,因此不能用來測(cè)定比吸收率的感應(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(shí)況并計(jì)算的比吸收率值。
            微波場(chǎng)的特點(diǎn)及其對(duì)人體影響的復(fù)雜性,使得頭部堆積的能量高度不均勻。在這種條件下,即使對(duì)于平面波輻射這一相對(duì)簡(jiǎn)單的情況來說,要計(jì)算能量吸收的空間分布也不是一件輕而易舉的事。已經(jīng)證明對(duì)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(xiàng)研究工作論及手持收發(fā)信機(jī)近場(chǎng)暴露條件下,頭部吸收能量的計(jì)算與測(cè)量問題。其所得數(shù)據(jù)可幫助我們理解、執(zhí)行現(xiàn)行的安全準(zhǔn)則,并對(duì)這類收發(fā)信機(jī)的使用者進(jìn)行熱效應(yīng)的防護(hù)。
            不難看出,制定暴露安全容許標(biāo)準(zhǔn)是非常復(fù)雜的工作。盡管如此,各國為了防護(hù)射頻場(chǎng)的輻射危害,仍頒發(fā)了輻射容許標(biāo)準(zhǔn)。表1是根據(jù)國際電氣標(biāo)準(zhǔn)會(huì)議無線委員會(huì)1979年出版的資料所摘錄的幾個(gè)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(yuǎn)。這主要是美國認(rèn)為微波輻射作用機(jī)理是熱效應(yīng)(引起體溫高),標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)輻射對(duì)人體造成不可逆?zhèn)﹂撝担紤]10倍安全系數(shù))制定的。相反,原蘇聯(lián)從微波的非熱效應(yīng)出發(fā),根據(jù)輻射對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的影響制定標(biāo)準(zhǔn)。
            我國電子工業(yè)部則曾根據(jù)對(duì)部分動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)及對(duì)微波工作人員的健康檢查,于1979年提出了一個(gè)暫行標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定1天8h連續(xù)照射時(shí)大輻射平均功率密度不得超過0.038mW/cm2,而在短時(shí)間間斷照射,1天超過8h的情況下輻射量不得超過0.3 mW/cm2,在這種情況下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(shí)還必須使用個(gè)人防護(hù)。
            1989年我國頒布了作業(yè)場(chǎng)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(jì)算:
          Pd=400/t
          式中:Pd--容許輻射平均功率密度(μW/cm2);
          t--受輻射時(shí)間(h)。脈沖波(固定輻射):1天8h平均功率密度為25μW/cm2、小于或大于8h暴露的平均功率密度按下式計(jì)算:
          Pd=200/t
          脈沖波的非固定輻射的容許強(qiáng)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500μW/cm2;小于或大于8h暴露的平均功率密度按下式計(jì)算:
          Pd=4000/t
          短時(shí)間暴露高功率密度的限制,當(dāng)需要在大于1mW/cm2輻射環(huán)境中工作時(shí),按除日劑量容許強(qiáng)度計(jì)算暴露時(shí)間外,還需使用個(gè)人防護(hù),擔(dān)操作位大輻射強(qiáng)度不得大于5m W/cm2。
             1982年后,美國對(duì)原標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修改補(bǔ)充(見表2、表3及表4),看來已有更嚴(yán)的趨勢(shì)。原蘇聯(lián)也對(duì)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(hù)協(xié)會(huì)(IRPA-International Radiation Protection Association)執(zhí)行委員會(huì)通過了《頻率為100kHz至300MHz的射頻電磁場(chǎng)輻射限度的暫行準(zhǔn)則》。
            準(zhǔn)則對(duì)100MHz以上的頻率范圍,用比吸收率(SAR)表示輻射基本限值,以W/kg為單位;而對(duì)10MHz以下的頻率范圍,則用實(shí)效電場(chǎng)強(qiáng)度Eeff(V/m)及實(shí)效磁場(chǎng)強(qiáng)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。
          電工標(biāo)準(zhǔn)化的歐洲委員會(huì)建立了TC111技術(shù)委員會(huì),以研究并報(bào)告人體暴露于電磁場(chǎng)的情況。TC111指定SC111B分委員會(huì),完成人體在頻率范圍為10kHz~300GHz的電磁場(chǎng)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)送所有關(guān)心這一工作的咨詢及評(píng)議組織傳閱,此文件對(duì)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(huì)(DG)向電工標(biāo)準(zhǔn)化組織提交了一份有關(guān)30MHz~6GHz移動(dòng)通信安全要求標(biāo)準(zhǔn)的委托書。所定標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)有移動(dòng)通信使用者對(duì)熱效應(yīng)的防護(hù)要求。由于非熱效應(yīng)的生物機(jī)理及性質(zhì)還不能完全確定,DG又向電工標(biāo)準(zhǔn)化組織提出,要求制定移動(dòng)通信頻率范圍內(nèi)的非熱效應(yīng)的研究計(jì)劃,此項(xiàng)工作任務(wù)交付給SC111B工作組,并已由SC111B受理。
            必須指出,微波輻射標(biāo)準(zhǔn)的制定應(yīng)該經(jīng)過一定時(shí)間的實(shí)踐檢驗(yàn),隨著人們認(rèn)識(shí)的深化和發(fā)展,定期修改,不斷完善,特別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(shí)間的觀察研究,甚至通過幾代人的觀測(cè),才能作出結(jié)論,想在短時(shí)期內(nèi)依靠少數(shù)幾次試驗(yàn)就作出硬性規(guī)定是不相宜的。
           3 電磁污染的防護(hù)措施
          高頻場(chǎng)可按下列步驟采取有效措施進(jìn)行防護(hù):
          3.1對(duì)人們工作地區(qū)單位面積的高頻輻射能量進(jìn)行測(cè)試計(jì)算。
          3.2在適當(dāng)?shù)胤皆O(shè)置告警信號(hào)以提醒人們注意。
          3.3在危險(xiǎn)區(qū)周圍安置圍墻。
          3.4在維修設(shè)備時(shí)或需在危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)工作時(shí)先關(guān)閉高頻源。
          3.5如高頻源不能關(guān)閉時(shí),則可穿屏蔽衣或?qū)⒏哳l源的輸出降至安全水平;為了輕便,有時(shí)可著屏蔽裙及屏蔽頭盔,以保護(hù)軀體主要部分的安全,至于眼部,則可戴防護(hù)眼鏡。
          3.6在有可能的地方,如在天線方向側(cè)瓣或后瓣處,采用屏蔽措施,以減少輻射;
          3.7有可能時(shí)就進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)。
          3.8對(duì)在高頻場(chǎng)作用下工作人員進(jìn)行醫(yī)療保健,定期檢查觀測(cè)并作出記錄。
          我國航天醫(yī)學(xué)工程研究所等單位曾研制成功微波輻射防護(hù)服,此防護(hù)服由絕緣外罩、防護(hù)層和襯里3層組成,穿著柔軟舒適,可以有效地防止微波輻射對(duì)人體的危害。
            此外,光頻電磁波也會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不利影響,它與上述微波頻段以下的電磁污染都屬于非電離輻射引起的污染,而且放射性物質(zhì)還會(huì)引起一種放射性污染,這種污染則是由電離輻射引起的污染。此外,通過觀測(cè)分析,人們還發(fā)現(xiàn)過強(qiáng)的磁場(chǎng)會(huì)也給人體帶來不利的影響。

          ?

          天衢環(huán)保

          18905668388 丁經(jīng)理

          18905669388 胡經(jīng)理

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