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【分享】室内电磁辐射污染与健康

  • 太白金星
    2009/12/20
  • 私聊

噪声/辐射等检测

  • 近年来关于室内电磁辐射(electromagneticradiation,EMR)
    对人体健康的危害引起了广泛关注,EMR包括射频(RF)辐射和
    极低频(50Hz)电磁场。由于RF和50Hz电磁场所含能量不足
    于使原子产生电离,所以又称为非电离辐射。大量的研究在不同的
    国家正在进行中。这里就近年来的研究进展介绍如下。室内环境的
    电磁场来自三个方面:①家用电器或者电子设备产生的电磁场;
    ②室外的电磁辐射源辐射到室内的电磁辐射能;③地球上,主要由
    太阳和雷电活动形成的低强度、低频电磁场。在长期的进化过程
    中,地球上一切生命已经适应了地球本身的低强度、低频电磁场环
    境,能够在这种环境中生殖、生存和发展。但值得注意的是在过去
    的100年来,尤其是近30年来,电器和电子设备的迅速发展,大
    大改变了人类生存的电磁环境。研究证明,高强度EMR能通过加
    热机体组织对人体造成危害。严重时引起失明,不孕和其他严重的
    健康问题。这种由加热组织引起组织破坏的效应称为EMR的“热
    效应”。也有研究报道,不足以引起热效应的低强度EMR也能产
    生生物效应。对这种效应称为“非热效应”。
    一、EMR的热效应
    非常高的射频能量可引起暴露组织严重损伤。损伤程度取决于
    能量的频率、强度等多种因素。在接近机体的共振频率时,能量吸
    收多,可产生最大的热效应。一般与地面接触的成人,共振频率大
    概为35MHz,而与地面隔离的成人,其共振频率为70MHz。身
    体不同部位也有不同共振频率,成年人头部共振频率为400MHz。
    体形较小的人,头部共振频率为700MHz。不难看出,体形的大
    小是决定吸收不同频率能量的重要因素。频率超出共振频率范围
    时,只有较高强度的EMR才会产生热效应。但机体表面的纵向共
    振频率大概为1GHz。对居室内环境来说,RF的热效应不是主要
    问题,因为家用电器产生的电磁场强度不足以引起机体的热效应,
    除非非常靠近特殊的高能天线或者无屏蔽的功率放大器。
    二、EMR的非热效应
    与大多数居民有关的是EMR的非热效应,因为居室的EMR
    能量较低。对这种长期暴露于低强度EMR的研究包括两个方面:
    一是流行病学研究,二是实验室研究。实验室研究主要是探索低强
    29
    度EMR影响人体健康的生物学机制。而流行病学家主要利用统计
    学方法研究人群健康模式的改变,但研究结果是非结论性的。这种
    研究不能证明因果关系,也不能推测出发病机制。而只是寻找一种
    环境因素与疾病模式改变之间的联系。例如,在早期关于疟疾的研
    究中,流行病学家观察到疟疾的流行与大量蚊子滋生有关。随后生
    物医学家从疟疾患者的血液中分离出引起疟疾的病原体,同时确定
    了在蚊子体中存在同样的病原体。近年来,许多研究室对低强度
    EMR的生物学效应进行了大量的研究。研究显示即使相当低的
    EMR也能改变人体的生物节律,影响机体的T淋巴细胞的功能,
    同时能够改变细胞膜的电化学信号等。有研究报道,人体或者动物
    对连续EMR更容易适应。尽管研究报道在不断的增加,但关于射
    频EMR的非热效应仍然是非定论性的、不完善的,有时是矛
    盾的。
    三、EMR与癌症
    在EMR非热效应的研究中,一些流行病学研究发现长期暴露
    于家庭EMR与某些恶性疾病,如白血病和脑肿瘤之间存在一种弱
    的联系。但大量精确的配对研究并未证明这种联系,危险率是
    15~20。流行病学家一般认为危险率4或者大于4时预示着强烈
    的因果关系。例如,每天吸一包香烟的人比不吸烟的人患肺癌的危
    险性增加10倍;每天吸两包香烟的人比不吸烟的人患肺癌的危险
    性增加25倍以上。也有研究表明EMR不能直接致癌,但有时与
    化学物质协同促进癌细胞生长或是抑制机体的免疫系统。但到目前
    为止关于低强度EMR是否危害健康,尤其是是否致癌还没有得到
    结论性的证实。1995年,美国物理协会基于大量的生物学研究资
    料,对低强度EMR 暴露与癌症之间的联系做了综合的报道。这份
    报道是详尽的,非常值得关注。主要观点如下:
    (1)动力线电磁场暴露与癌症之间没有显示一致的、显著的
    联系;
    (2)关于极低强度EMR致癌和促癌的所谓的生物物理学机制
    仍未得到证明;(3)在不可能证明对健康的危害是源于其他环境因素时,在做
    出极低强度EMR致癌和促癌的结论之前,必须明确一致的、显著
    的因果关系。
    美国物理协会的报道主要限制在动力EMR场。家庭居室面临
    的还有射频EMR,1995年发表的名为“RadioFrequencyandELF
    ElectromagneticEnergies”书中,作者认为“Inconclusion,the
    datadonotsupportthefindingthatexposuretoRFfieldsisacaus
    alagentforanytypeofcancer”(page176)。
    四、EMR暴露的安全限值
    进一步的问题是我们暴露在何等强度EMR场是安全的。科学
    家们花费了很大的努力确定EMR暴露限值。这是一个非常复杂的
    问题。长期以来,国际上不同学派对EMR的生物学效应持不同观
    点。以美国为代表的西方学派认为,射频辐射对人体的危害主要是
    热效应。他们所制定的有关卫生标准完全是以致热效应和热交换为
    依据的。而以原苏联为代表的东方学派认为,EMR的作用机制除
    热效应外,尚存在非热效应。他们以此制定的有关卫生标准较西方
    学派的严格,其具体数据较西方学派的低(东方学派10μW/cm2,
    西方学派10mW/cm2)。西方学派主要是在控制的实验条件下,研
    究射频辐射对动物的效应,这种效应通常是较易识别和复制的,他
    们采用的多半是高功率密度的辐射。而东方学派的许多研究工作,
    主要探讨低功率密度的EMR对作业人员的作用,其结果根据主诉
    报告、临床表现和流行病学调查的较多。因此,造成了两学派制定
    的有关卫生标准的数据相差甚远。
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  • 太白金星

    第1楼2009/12/20

    随着研究的不断深入,近年来,西方学派开始逐步认识到非热
    效应的存在,而东方学派也在采纳西方学派的观点,双方正彼此
    靠拢。
    就美国推荐的EMR暴露安全限值而言,近年来做了几次修
    改。1982年美国国家标准研究所推荐的限值取代了1982年以前制
    定的暴露限值,而1991年美国电气电子工程研究所建议的暴露限
    值又低于国家标准研究所推荐的限值。即便如此,并不是所有的专
    家都认同今天执行的限值。美国电气电子工程研究所推荐的暴露水
    平是最低允许暴露水平,这个最低允许暴露水平不仅与暴露时间和
    暴露频率有关,与暴露于可控环境(即:环境EM 场强度已知,
    暴露于此环境的人知道有电磁场的存在)和非可控环境(即:环境
    EM 场强度未知,暴露于此环境的人不知道有电磁场的存在)有
    关,还与所暴露环境电场与磁场的差异有关。基本上是,最低的电
    场暴露强度在30~300MHz频率之间,而最低的磁场暴露水平在
    100~300MHz频率之间。美国国家标准研究所推荐的电场暴露限
    值(30~300MHz),在可控环境为1mW/cm2 (614V/m),在
    非可控环境为02 mW/cm2 (275V/m);磁场暴露限值为1
    mW/cm2 (0163A/m)(100~300 MHz),在非可控环境为02
    mW/cm2 或(007285A/m )。在低于30 MHz(磁场低于100
    MHz)和高于300MHz情况下,暴露EMR的场强强度可高于以
    上限值,这是基于共振原理。
    美国电气电子工程研究所推荐的暴露水平不包括输出功率低于
    7W 的无线电收发机。因为此种低功率收发机不能产生显著的热效
    应。但最近研究显示,手提收发机产生的EMR强度常常超过美国
    电气电子工程研究所推荐的暴露限值。因为美国电气电子工程研究
    所推荐的暴露水平主要是针对热效应制定的,所以有些科学团体并
    不认同这些限值。目前,有相当数量研究者认为应该认真研究
    EMR的非热效应,几个欧洲国家及美国的几个地区已经采用了更
    严格的标准。美国辐射防护与测量委员会极力建议在30~300
    MHz频率范围内,非职业环境的暴露限值为02mW/cm2。这种
    限值考虑了调制对RF的影响,也未排除发射功率低于7W 的发
    射机。
    五、心脏起搏器与RF
    暴露于电磁场是否会对心脏起搏器的功能产生不利的影响。这
    是人们普遍关注的一个问题。考虑到电磁场影响的原因,一般情况
    下生产厂家在设计时已经考虑到起搏器线路的屏蔽。当佩带心脏起
    搏器和准备佩带心脏起搏器的人与医生讨论这个问题时。医生常常
    32
    推荐佩带者与生产厂家的技术代表咨询此类问题。一般心脏起搏器
    生产厂家的技术代表会提供详细的实验室和现场研究的相关资料。
    有一项研究测定了无线通讯站对一种双室心脏起搏器功能的影
    响。这种心脏起搏器的发生器能够接收和处理心脏的电信号,同时
    能产生刺激心脏的电信号。实验中,把心脏起搏器与一个心脏模拟
    器相连,构成一个系统。然后把这个系统分别放置在1kW HF线
    性放大器发射机房的顶部,或紧靠1~5W 的手提式无线电收发器,
    或放在高频天线下部9m 和天线前面5m 的地方。在这项实验中,
    没有观察到心脏起搏器的功能受到影响。因为观察的数量、种类和
    条件有限,还不能完全排除EMR对心脏起搏器功能干扰的可能
    性。因此,对于佩带心脏起搏器的人在使用甚高频无线电收发机
    时,尽可能远离发射天线,并尽可能降低发射功率。操作高功率高
    频发射机时,发射天线尽可能远离操作位置,并且所有设备都应
    接地。

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  • 太白金星

    第2楼2009/12/20

    六、低频磁场
    近来,对于EMR的关注更多的集中于低频磁场,而不是RF
    磁场。虽然在普通家庭中这种低频磁场有多种其他来源,但是无线
    电装置是这种能量的主要来源。这种无线电装置产生的磁场可以相
    对准确地测量。
    表31显示无线电装置和多种家用电器的磁场强度(供参考)。
    因为磁场强度随着距离延长迅速衰减,“谨慎避免”意味着只要打
    开交流电源,我们应该停留在距离无线电装置12~18in的地方
    (距离1kW 功率的RF放大器24英寸的地方)。在冬天的夜晚靠近
    一个线形放大器来取暖可能不是最好的主意(1in=00254m,
    1ft=03048m)。 
    当前没有暴露低频磁场的非职业标准。但是,一些流行病学调
    查显示,无论在家庭环境还是工业环境中,当低频磁场强度超过2
    毫高斯时,增加了癌症的危险性。一般家庭环境低频磁场强度
    (notclosetoappliancesorpowerlines)是在01~05mGs范
    围内。
    七、确定RF功率密度
    不幸的是,确定RF场的功率密度不像测量低频磁场那样简
    单。虽然精密仪器可以很准确的测量RF功率密度,因为价格昂贵
    并且需要频繁的校准。许多场合和单位没有这样的设备。通常最好
    是在他人建立的测量法基础上,或者有足够的计算机编程技巧,用
    计算机建模技术来估计我们暴露的RF场的功率密度。
    1990年FCC/EPA (theFederalCommunicationsCommission
    andtheEnvironmentalProtectionAgency)进行了抽样测量,结果
    见表32 (供参考)。结果提示,好的天线位置应当远离居住区,
    在任何暴露情况下都不会对人体造成危害。但是,FCC/EPA调查
    也提示,在使用室内或安放在顶楼上的天线,移动天线,或者是离
    居住区近的其他任何天线时必须谨慎。特别是应用中高功率时。最
    理想的是,在用任何靠近居住区的天线以前,应该测量RF功率密
    度。当然,用简单方程计算天线周围的功率密度也是可行的。但是
    这种计算有许多缺陷。功率密度足够高到引起注意的情况是在近
    场,是一个被几种波长反射的区域。在近场区,地面的交互作用和
    其他变量产生的功率密度都不能用简单的算法确定。
    计算机建造天线程序,像MININEC或者其他从NEC (Nu
    mericalElectromagneticsCode)得来的程序估计天线周围的RF磁
    场和电场。然而这些也有局限。在估计近场区功率密度时必须考虑
    地面的交互作用。同样,这种估计也不能足够的精确到指出近场区
    的热点(hotspots),这个“hotspots”区域的强度可能比预期的
    高很多。通常在室内的配线周围和金属物品,像天线杆或橱柜装置
    周围发现这些“hotspots”。
    另外,当我们主要关心天线发射信号的强度时,也应该考虑其
    他的潜在能源。在没有适当防护时操作,你可能直接暴露在功率放
    大器产生的RF辐射中。在一些情况下,传输线也可能辐射出大量
    的能量。


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  • 太白金星

    第3楼2009/12/20

    八、关于个人防护的几点建议
    (1)使用手持式无线电收发机时,尽可能使天线远离头部(或
    使用分离的麦克风),尽可能使用最低发射功率维持联络。
    (2)使用手持式无线电收发机时,如果天线不能远离头部,天
    线不能长时间固定在一点,以免在靠近天线的相应部位形成
    “热点”。 
    (3)当交流电打开时,不站在或坐在动力线或线性放大器附
    近。应距离功率变压器、电扇(electricalfans)和其他高强度磁场
    源至少24in。
    (4)在使用高功率放大器时,不要将盖子移开,特别是VHF/
    UHF设备。

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