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電磁輻射知識
一、什么是電磁輻射
能量以電磁波形式由源發(fā)射到空間的現(xiàn)象,或能量以電磁波形式在空間傳播。電磁輻射有時也可引伸,將電磁感應(yīng)現(xiàn)象也包括在內(nèi)。但在環(huán)境保護領(lǐng)域,電磁輻射是指能量通過空間傳播的所有現(xiàn)象,而不論其是否以電磁波的形式還是以電磁感應(yīng)或靜電感應(yīng)的形式。即頻率從零赫茲開始,能量以電場、磁場或電磁波的形式傳播的所有現(xiàn)象。在環(huán)境保護領(lǐng)域,電磁輻射通常指電場強度、磁場強度和無線電干擾三種物理現(xiàn)象或物理量。
電磁輻射是由加速運動的電荷所產(chǎn)生的一種能量。任何一個帶電的物體均能在其周圍產(chǎn)生電場,任何一個載流導(dǎo)體均能在其周圍產(chǎn)生磁場。當(dāng)帶電系統(tǒng)的電荷電流隨時間作周期性變化時,該系統(tǒng)所產(chǎn)生的磁場也發(fā)生周期性變化并不斷向空間傳播,理論上講其傳播距離可達到無限遠,但因受到空氣及空間物體的吸引作用、反射作用等,這種傳播實際上只能達到一定的范圍。
二、電磁輻射的應(yīng)用
電磁輻射以光速(3×108米/秒)傳播,用以傳遞信息,在工業(yè)、軍事科學(xué)、醫(yī)學(xué)以及人們?nèi)粘I钪校瑥V泛使用伴有電磁輻射的設(shè)備,如雷達、衛(wèi)星通訊、微波爐、熱療器、塑料熱合機、電視機、收音機等。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,其應(yīng)用范圍會進一步擴大。
三、電磁輻射的頻率范圍
電磁輻射的頻帶為0—1025赫茲(Hz),0—3×1012 Hz屬射頻段,3×1012—3×1015 Hz屬激光頻段。常用的是電磁輻射的射頻頻段,有關(guān)射頻電磁輻射的頻段、應(yīng)用與防護見下表。
射頻電磁輻射的頻段、應(yīng)用與防護表
序 射頻波譜分段
1 名稱 長波 中波 短波 超短波 分米波 厘米波 毫米波
2 代號 LF MF HF VHF UHF SHF EHF
3 波長λ(m) >103 102~103 101~102 100~101 10-1~100 10-2~10-1 <10-2
4 頻率f(Hz) <3×105 (3-30)×106 (3-30)×107 (3-30)×108 (3-30)×109 (3-30)×1010 >3×1011
5 技術(shù)應(yīng)用 1. 感應(yīng)加熱(淬火、熔煉焊接、切割等)2. 介質(zhì)加熱(木材、糧食、紙張、茶葉、塑料等)3. 無線電通訊、廣播4. 物理治療 1.無線電廣播電視2.無線電通訊3.工業(yè)射頻等4.醫(yī)用理療 1.雷達等2.無線電導(dǎo)航等3.無線電天文學(xué)、氣象學(xué)4.無線電通訊
6 輻射場源 1.高頻變壓器2.饋電線3.感應(yīng)器、或工作容器4.耦合電容器 1.饋線2.天線3.振蕩回路4.工作電路 1.天線2.輻射體
7 度量單位 電場強度(E)V/m磁場強度(H)A/m (E)V/m(H)A/m 功率密度mW / cm2(μW / cm2)
8 防護措施 1.屏蔽(單元與全系統(tǒng))2.遠距離控制3.屏蔽室 1.屏蔽2.遙控3.屏蔽室 1.屏蔽室2.波能吸收裝置3.吸收;4.屏蔽+吸收5.自動化;6.個體保護(頭盔、眼罩、穿著等)
四、電磁輻射污染源
電磁輻射污染源產(chǎn)生于一切電子設(shè)備和電氣裝置的工作系統(tǒng)。電磁輻射污染源很多,在環(huán)境保護工作中通常分為五大類:
(一)廣播電視發(fā)射系統(tǒng)
主要指廣播、電視發(fā)射設(shè)備。對周圍環(huán)境影響比較大,有的其影響半徑可達數(shù)公里。
(二)通信、雷達發(fā)射系統(tǒng)
主要指移動通信基站,尋呼發(fā)射天線,雷達、導(dǎo)航、衛(wèi)星地面站、地球站等發(fā)射系統(tǒng)。
(三)工、科、醫(yī)電磁設(shè)備
指工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療系統(tǒng)的電磁設(shè)備。如高頻感應(yīng)加熱設(shè)備(高頻粹火、高頻焊接等),它們在工作時產(chǎn)生比較強大的電磁感應(yīng)場和輻射場,帶來的環(huán)境污染比較突出。高頻介質(zhì)加熱設(shè)備(塑料熱合機、高頻干躁處理機、介質(zhì)加熱聯(lián)動機等),這些設(shè)備在工作時引發(fā)的電磁輻射比較嚴重,對值班人員及附近居民有不良影響。短波、超短波或微波理療設(shè)備。微波加熱及發(fā)射設(shè)備,由于天線系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)會使周圍環(huán)境受到較嚴重的影響。
(四) 高壓輸變電工程
指高壓輸變電線路和變電站。
1.電暈放電。由于高壓線表面的電位梯度很大,因此高壓線不斷向周圍空氣放電,這就是電暈放電。放電的形式是脈沖型電磁噪聲,其頻率為幾十kHz。一般來說,當(dāng)電位梯度小于15kv/cm時,其電暈放電幾乎不存在。對于正常運行的良好送電線路,對設(shè)備產(chǎn)生的電磁輻射干擾是以電暈放電為主的。
2.絕緣子放電。由于高壓架空送電線路和變電站絕緣子污穢或絕緣子串中損壞個數(shù)過多,使分配到每個絕緣子上的電位差過高等原因形成的。這種放電的頻譜可高達數(shù)百MHz,有時其強度也比電暈放電來的強。但是對于正常運行的良好送電線路,這種放電不是主要成份。
(五)電牽引系統(tǒng)
如無軌、輕軌電車,電氣化鐵道。
五、電磁輻射的主要危害
電磁輻射能量既可作為能源來利用,但也能產(chǎn)生危害,其主要危害有以下幾個方面。
(一)引燃引爆
極高頻輻射場能引起導(dǎo)彈控制系統(tǒng)失靈,電爆管效應(yīng)提前或瀉后;也可使金屬器件之間打火,從而引起火藥、燃油或氣體的燃燒和爆炸。
(二)工業(yè)干擾,特別是信號干擾與破壞
可直接影響電子設(shè)備、儀器儀表的正常工作,信息失誤、控制失靈,醫(yī)院附近的電工電器產(chǎn)生高頻電磁輻射,可干擾腦電圖等儀器無法正常工作。
(三)對身體健康帶來危害
高強度的電磁輻射以熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)兩種方式作用于人體,可導(dǎo)致機體發(fā)生機能障礙和功能紊亂。
電磁輻射對公眾健康的危害主要是健康效應(yīng)。健康效應(yīng)又分為軀體效應(yīng)和種群效應(yīng)。種群效應(yīng)不是短時間可以觀察到的,也許使人類變得更加聰明,也許相反使人類的發(fā)展受到影響。軀體效應(yīng)又分為熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)。熱效應(yīng)的機理,人類已經(jīng)了解得比較清楚,人體接受電磁輻射以后,而使機體升溫。如果吸收的輻射能很多,靠人體的溫度調(diào)節(jié)功能來不及把吸收的熱量散發(fā)出去,則會引起體溫升高,進而引發(fā)各種癥狀。對于非熱效應(yīng)的機理,人類目前了解得還不十分充分,但確實存在這種效應(yīng):即吸收的輻射能還不足以引起體溫升高,但會出現(xiàn)生物學(xué)變化,導(dǎo)致神經(jīng)衰弱。據(jù)資料報到,電磁輻射也會引起癌癥。
在電磁干擾方面,電磁輻射能干擾廣播電視信號,能使心臟起搏器停止,能使飛機導(dǎo)航失控,能使儀器失靈,能使炸彈引爆等。
六、電磁輻射的主要法規(guī)、技術(shù)規(guī)范和標準
(一)《電磁輻射防護規(guī)定》GB8702—88
(二)《電磁輻射環(huán)境保護管理辦法》國家環(huán)保局第18號令。
(三)《輻射環(huán)境保護管理導(dǎo)則-電磁輻射監(jiān)測儀器和方法》HJ/T10.2—1996。
(四)《輻射環(huán)境保護管理導(dǎo)則—電磁輻射環(huán)境影響評價方法和標準》HJ/T10.3—1996。
(五)《500kv超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評價技術(shù)規(guī)范》HJ/T24—1998。
(六)《高壓架空輸電線、變電站無線電干擾測量方法》GB7349—87。
七、電磁輻射的防護
目前電磁輻射的防護主要有這幾種方法:
(一)屏蔽法
采用某些技術(shù)措施,將電磁輻射的影響局限在的空間范圍內(nèi)。一種是將輻射污染源加以屏蔽,使其不對限定范圍以外的生物機體或儀器設(shè)備產(chǎn)生影響,稱之為主動場屏蔽或有源場屏蔽;另一種是將范圍內(nèi)的人或儀器設(shè)備加以屏蔽,使其不受電磁輻射的影響或干擾,稱之為被動場屏蔽或無源場屏蔽。
(二)接地法
將屏蔽部分或屏蔽體所產(chǎn)生的感應(yīng)電流由電極導(dǎo)入地下,以免再次成為二次輻射源。
(三)吸收法
選用能吸收電磁波的材料,使電磁波衰減。
(四)個體防護法
對處于電磁輻射場環(huán)境中的作業(yè)人員的防護。主要是穿著防護服;戴防護頭盔;戴防護眼鏡等。
(五)增強輻射環(huán)境保護意識,注意工業(yè)射頻設(shè)備的布局與分區(qū)控制
實行干凈區(qū)、輕度污染區(qū)與重污染區(qū)的“三區(qū)”管理,確定保護距離,大功率的發(fā)射設(shè)備必須安置在遠郊區(qū),電臺附近不應(yīng)建設(shè)居民區(qū)及學(xué)校,對大型發(fā)射臺站的選址應(yīng)執(zhí)行當(dāng)?shù)卣挠嘘P(guān)規(guī)定。
原創(chuàng)作者:金壇市儀器廠