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常見電氣設(shè)備的電磁輻射分析與防護(hù)

摘要：

　本文介紹了電磁輻射的機(jī)理與標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)常見電氣設(shè)備的工作原理及其電磁輻射形成作了簡(jiǎn)單分析，同時(shí)也對(duì)電磁輻射的防護(hù)提出了粗淺的建議。

關(guān)鍵詞：

　 電磁輻射 分析防護(hù)

　隨著人類文明的不斷進(jìn)步，科技的不斷發(fā)展，常見電氣設(shè)備在豐富了人類物質(zhì)文化生活的同時(shí)，也給人類帶來(lái)了煩惱和危害。主要由于在運(yùn)行使用此類設(shè)備時(shí)會(huì)產(chǎn)生各種傳播形式的電磁能量輻射，有可能影響到人體健康。如移動(dòng)電話及基站、醫(yī)療設(shè)備、雷達(dá)、烘干設(shè)備以及部分家用電器等各類無(wú)線電或非無(wú)線電設(shè)施，都可能對(duì)我們?nèi)祟惍a(chǎn)生不同程度的影響。目前，電磁污染（EMF）已成為最廣泛的環(huán)境影響因素之一。

　 一、　電磁輻射危害人體的機(jī)理

　當(dāng)高頻電磁波產(chǎn)生的電磁場(chǎng)穿過(guò)人的身體時(shí)，只有非同相位的波會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生影響。譬如手機(jī)的頻率是1.8GHz，波長(zhǎng)約15厘米，穿過(guò)人體的相位不止一個(gè)，就有可能對(duì)人體有影響。而常用的交流電只有50赫茲，波長(zhǎng)有6000千米，穿過(guò)人體只可能是一個(gè)相位，在強(qiáng)度不是很大的情況下，不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生影響。一般而言，電磁輻射對(duì)人體的健康影響主要有兩方面，軀體熱效應(yīng)和神經(jīng)效應(yīng)。

　 1、軀體熱效應(yīng)：人體有70%以上是水，水分子受到電磁波輻射后相互摩擦，從而產(chǎn)生熱量，使人體體溫升高，當(dāng)超過(guò)體溫調(diào)節(jié)能力時(shí)，人體溫度平衡功能失調(diào)，體內(nèi)器官的正常工作受到影響，產(chǎn)生生理功能紊亂與病理變化等熱效應(yīng)。

　 2、神經(jīng)效應(yīng)：人類本身就生活在地球這個(gè)大的磁場(chǎng)中，人體的組織和器官都存在著微弱的電磁場(chǎng)，它們是穩(wěn)定和有序的。一旦受到外界電磁場(chǎng)的干擾，處于平衡狀態(tài)的微弱電磁場(chǎng)即將遭到破壞，產(chǎn)生神經(jīng)效應(yīng)。

根據(jù)頻率的不同，電磁輻射對(duì)體的影響有所不同，一般而言低頻電磁輻射對(duì)人體的影響以神經(jīng)效應(yīng)為主，高頻電磁輻射對(duì)體的影響以熱效應(yīng)為主。

　 二、　電磁輻射的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

由于對(duì)電磁輻射所造成的健康危害的不同理解，不同國(guó)家所制定的電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)有很大的差異。其中，美國(guó)、澳大利亞、德國(guó)等國(guó)在制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)采用了國(guó)際非電離協(xié)會(huì)（ICNIRP）的推薦標(biāo)準(zhǔn)，沒有考慮電磁輻射對(duì)人體的神經(jīng)效應(yīng)方面的影響，而只是考慮已有明確研究結(jié)果的熱效應(yīng)，標(biāo)準(zhǔn)限值較寬松；俄羅斯、中國(guó)、意大利、比利時(shí)等國(guó)家在制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)考慮了電磁輻射對(duì)人體的神經(jīng)效應(yīng)方面的影響，標(biāo)準(zhǔn)限值較嚴(yán)厲。

　目前在我國(guó)有廣泛影響的標(biāo)準(zhǔn)是《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》（GB8702-88）和《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB9175-88）?！峨姶泡椛浞雷o(hù)規(guī)定》對(duì)電磁輻射照射限值作了規(guī)定：50Hz工頻按磁場(chǎng)強(qiáng)度大小為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，具體單位為μT，如果輻射在0.4μT以上屬于較強(qiáng)輻射，對(duì)人體有一定的危害。

如果輻射在0.4μT以下，相對(duì)安全。射頻電磁場(chǎng)以功率密度或者場(chǎng)強(qiáng)大小為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，具體單位為μW/c m2或者V/m， 30-3000 MHz這一公眾最敏感范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)限值為40μW/c m2，對(duì)不同類型的波又作了不同的規(guī)定，其中長(zhǎng)、中、短波應(yīng)小于10V/m，超短波小于5 V/m，微波小于10uW/cm2。

　 三、　常見電氣設(shè)備的電磁輻射分析

　 1、變電站等大型電力設(shè)備

　近年來(lái)城市用電量持續(xù)大幅增加，然而按供電要求，一個(gè)大的變電站的供電范圍只有0.56km～3km左右。隨著城市的發(fā)展、供電可靠性和電能質(zhì)量要求的提高，新建的變電站只有進(jìn)入居民區(qū)，才能把電力輸送到附近的居民家中滿足居民的用電需要。這也引起了居民的困惑，變電站到底有沒有輻射？電力系統(tǒng)使用的頻率是工頻50Hz，按照電磁波傳播的觀點(diǎn)，50赫的電磁波的波長(zhǎng)大約是6000公里，通常情況下人體長(zhǎng)度最大為兩米左右，比起波長(zhǎng)6000公里50赫的電磁波來(lái)說(shuō)，電磁波穿過(guò)一個(gè)人幾乎都是同相位的，另外，工頻電磁輻射是一種極低頻率的電磁場(chǎng)，空間傳輸能力差。在幾十米的范圍內(nèi)，其能量幾乎全部衰耗。

因此，50Hz的工頻電磁波產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)對(duì)人體是無(wú)害的，其對(duì)周圍的環(huán)境影響可以忽略不計(jì)。實(shí)際上，它對(duì)周邊的影響主要以電磁感應(yīng)效應(yīng)為主，而并非電磁輻射。衛(wèi)生部門以及電力系統(tǒng)曾對(duì)輸變電設(shè)施操作員、維修工等長(zhǎng)期近距離接受輸變電工程電磁輻射工作人員進(jìn)行密切的健康監(jiān)測(cè)，沒有發(fā)現(xiàn)任何因電磁輻射致病的案例，也說(shuō)明了輸變電工程電磁輻射的安全性。一般來(lái)說(shuō)，變電站與居民住宅或其他環(huán)境敏感目標(biāo)保持適當(dāng)距離便不會(huì)影響周邊環(huán)境，具體參考標(biāo)準(zhǔn)為：220千伏為20米，110千伏為15米”。

　 2、微波爐、電磁爐、電熱毯、電視機(jī)等家用電器

　 微波爐對(duì)人體產(chǎn)生的影響主要是以熱效應(yīng)為主。家用微波爐采用2.4GHz主頻，對(duì)食物進(jìn)行封閉式加熱，食物內(nèi)的水分子受到這種強(qiáng)電磁波輻射后產(chǎn)生大量摩擦而變熱，同樣的方式，如果密封不嚴(yán)密，微波爐泄漏的微波能量也能使人體內(nèi)的水分子變熱，影響到人體的健康。經(jīng)測(cè)試，微波爐門中央0.05m處，其電磁波大小達(dá)到30.14μW/ c m2，到1m外便衰減到0.41μW/c m2。因此只要正確地使用微波爐就不會(huì)對(duì)健康造成影響，在接通微波爐電源時(shí)，應(yīng)注意至少離微波爐1米，眼睛不要看著爐門，不可在爐前久站。食物從爐中取出后，最好先放幾分鐘再吃。

　 電磁爐對(duì)人體的影響較多，主要是熱效應(yīng)和電磁效應(yīng)。電池爐的工作原理是電磁共振，利用電流通過(guò)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)內(nèi)的磁力通過(guò)含鐵質(zhì)鍋底部時(shí)，即會(huì)產(chǎn)生無(wú)數(shù)的小渦流，使鍋體本身自行高速發(fā)熱，然后再加熱于鍋內(nèi)食物。因此，電磁爐只對(duì)某些金屬起作用，比如說(shuō)鐵。值得一提的是人體血細(xì)胞內(nèi)鐵元素含量很高，而對(duì)人體細(xì)胞來(lái)說(shuō)，即便是很小的加熱也是致命的，因此，在使用電磁爐時(shí)不可離爐太近。另外，電磁爐在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生極低頻電場(chǎng)與磁場(chǎng)，如果血液或細(xì)胞中存在有磁性物質(zhì)，就容易受磁誘發(fā)作用，造成重金屬在體內(nèi)積累，妨礙血液和細(xì)胞的正?；顒?dòng)等，從而影響到人體健康。

而世界衛(wèi)生組織把這種極低頻的電磁場(chǎng)作為可疑致癌物之一。實(shí)際測(cè)量下來(lái)，正在使用的電磁爐正前方0.1m處磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)8.70μT，即使遠(yuǎn)離到0.3m以外，也有1.00μT。因此，要使用電磁爐，從選購(gòu)時(shí)就應(yīng)該注意，一定要選擇正規(guī)廠家生產(chǎn)的、符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。使用時(shí)也應(yīng)當(dāng)盡量遠(yuǎn)離工作或通電的電磁爐，一般1.5米就可以。

　 電熱毯對(duì)人體的影響主要是電磁感應(yīng)。人體與通電的電熱毯之間的感應(yīng)電壓可達(dá)40～70伏特，可以產(chǎn)生15毫安的感應(yīng)電流，實(shí)際測(cè)得電熱毯中央部位的磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到0.55μT，這種電磁波足以危害人體的健康，即使關(guān)上開關(guān)，仍然會(huì)擾亂體內(nèi)的自然電場(chǎng)，對(duì)孕婦、兒童、老人的損害最大。所以盡量少用電熱毯，如果一定要用，也最好提前打開，并在睡覺之前取出電熱毯。

　 電視機(jī)分為兩種類型。其中CRT電視對(duì)人體的影響較為復(fù)雜，其內(nèi)部的設(shè)備諸如高頻電子槍、偏轉(zhuǎn)線圈、高壓包以及周邊電路等在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生各種類型的高頻、低頻電磁波，但是這些輻射的強(qiáng)度都不大，并且只在屏幕前方及機(jī)箱后被附近存在，實(shí)際測(cè)量下來(lái)，緊貼著顯示屏前1.00μT，機(jī)箱后面4 .8μT，但在正常觀看距離3m處測(cè)得的結(jié)果就只剩下0.12μT了。因此只要離電視有一定距離，就不會(huì)受到電視機(jī)的輻射影響。而對(duì)于液晶電視，不論是屏幕前還是正面3米的范圍內(nèi)，測(cè)試結(jié)果都是0.1μT，不會(huì)對(duì)人體造成影響。

　其他常見家用電器具體測(cè)試結(jié)果參見下表：

　 3、電腦、無(wú)線路由器、手機(jī)、基站等通信設(shè)備

　 電腦在運(yùn)行時(shí)的輻射來(lái)源于各個(gè)部位，包括主機(jī)箱、CRT顯示器、鍵盤與鼠標(biāo)。其每一部分的輻射量值為：主機(jī)170V／m、屏幕218V／m、鍵盤1000V／m 、鼠標(biāo)450V／m。在使用時(shí)，要與電腦保持一定的距離，不宜過(guò)長(zhǎng)時(shí)間操作，休息時(shí)頭部不易距鍵盤過(guò)近，有條件的盡量使用無(wú)輻射的液晶顯示器。盡可能使用無(wú)線鍵盤鼠標(biāo)，因?yàn)闊o(wú)線設(shè)備的直流供電，不會(huì)對(duì)人體造成影響。使用后，臉上會(huì)吸附不少電磁輻射的顆粒，要及時(shí)用清水洗臉。

　 無(wú)線路由器的發(fā)射功率在50mW左右，天線增益約2-3dBi，比較下來(lái)，信號(hào)強(qiáng)度僅有手機(jī)的5%。因此這種小功率的無(wú)線路由基本不會(huì)對(duì)人體造成影響，但是它可對(duì)電磁環(huán)境可造成累計(jì)效應(yīng)，所以在購(gòu)買時(shí)就應(yīng)當(dāng)注意，不要一味的追求大功率的室外無(wú)線AP，家中使用時(shí)，功率不要調(diào)的過(guò)大，不要把無(wú)線路由放在臥室，使用時(shí)擺放在離人體較遠(yuǎn)的距離，不使用時(shí)關(guān)閉電源等等。另外，家中有孕婦、兒童、老人時(shí)也盡量不要使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。

　 手機(jī)的數(shù)量在日益增加，手機(jī)帶來(lái)的相關(guān)健康問(wèn)題也引起了人們更多的關(guān)注。手機(jī)在使用過(guò)程中（包括待機(jī)狀態(tài)）會(huì)向基站發(fā)射無(wú)線電波，而無(wú)線電波或多或少地會(huì)被人體吸收，有研究證實(shí)，使用手機(jī)時(shí)，會(huì)有40％至60％的輻射量直接滲透到腦部一寸到一寸半的深度，并在腦中形成累積。而腦細(xì)胞由神經(jīng)元細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞組成，神經(jīng)元細(xì)胞受到輻射加熱會(huì)死亡，這時(shí)膠質(zhì)細(xì)胞就會(huì)增殖，從而形成腫瘤。嚴(yán)重的還會(huì)產(chǎn)生癌變。因此，手機(jī)輻射亟待引起人們的重視。

當(dāng)手機(jī)在離最近的基站較遠(yuǎn)或者信號(hào)強(qiáng)度不夠時(shí)，其功率自動(dòng)控制功能會(huì)使手機(jī)自身的功率加大，這個(gè)時(shí)候最好不要使用手機(jī)。一般而言，手機(jī)的功率在通話接通瞬間最大，超過(guò)1000mW，而接通后的通話過(guò)程會(huì)比較穩(wěn)定，維持在800mW左右。使用手機(jī)時(shí)應(yīng)注意，在通話接通瞬間，不應(yīng)該使手機(jī)靠近頭部，應(yīng)等到接通后1-2秒的時(shí)間再進(jìn)行通話。在攜帶手機(jī)時(shí)，不要把手機(jī)靠人體太近。晚上睡覺時(shí)不要把手機(jī)放在枕頭邊。通話時(shí)盡量使用耳機(jī)并縮短通話時(shí)間以減少手機(jī)對(duì)大腦的輻射。

　 通信基站的密度也隨著手機(jī)使用數(shù)量的增多而增加。一般而言，通信基站的發(fā)射功率不會(huì)超過(guò)25W，天線高度在35-55m，增益約12 dB，測(cè)試下來(lái)，其天線前10m的功率密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)的40μW/c m2。并且，基站的密度越大，它覆蓋的通信面積就越小，其發(fā)射功率就會(huì)越低，產(chǎn)生的輻射也就越小?？偟膩?lái)說(shuō)，通信基站對(duì)人體的輻射相當(dāng)小，只要保持一定的距離，不會(huì)對(duì)人體造成輻射污染。

　 4、X光機(jī)、CT機(jī)等醫(yī)療設(shè)施

在醫(yī)療設(shè)施中，會(huì)產(chǎn)生電磁波輻射的主要有X光機(jī)、核磁共振、電磁理療機(jī)、CT機(jī)等。該類設(shè)備主要配備在具有一定規(guī)模的醫(yī)院，而醫(yī)院方面也了解此類設(shè)備電磁輻射的危害，在放置這些設(shè)備的房間都加了屏蔽層，以減少輻射泄漏。因此大家大可不必?fù)?dān)心這類設(shè)備的輻射。

　 5、高頻切割機(jī)、熱合機(jī)等工業(yè)電磁設(shè)備

這種類型的工業(yè)電磁設(shè)備遍及城鄉(xiāng)，分布地域廣泛。加上很多商家為了降低成本，使用的高頻震蕩源質(zhì)量很差，并且沒有任何屏蔽措施。因此此類工業(yè)設(shè)備頻點(diǎn)多，頻率跨度大，諧波分量較多，并且輻射強(qiáng)度大。我們選擇了對(duì)其中最常見的熱核機(jī)進(jìn)行測(cè)試。

經(jīng)測(cè)試，在30MHz-300MHz頻段的，單個(gè)熱核機(jī)工作時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度綜合值最大達(dá)到了41.62V/m，多個(gè)熱核機(jī)同時(shí)工作則達(dá)到95.65V/m，在距熱核機(jī)工作車間30m處，電場(chǎng)強(qiáng)度也有5.229V/m，均超過(guò)了國(guó)家規(guī)定5V/m的標(biāo)準(zhǔn)。工業(yè)電磁設(shè)備容易對(duì)無(wú)線電通信產(chǎn)生有害干擾并可能對(duì)操作人員和周圍環(huán)境、居民造成不良影響，對(duì)于此類設(shè)備，一定要加強(qiáng)治理，另外，自己也要樹立防范意識(shí)，注意遠(yuǎn)離有此類設(shè)備的工廠。

　四、電磁輻射的防護(hù)措施

　國(guó)家在控制電磁輻射方面也出臺(tái)了一些政策，比如要求電視臺(tái)、微波站、雷達(dá)站等大功率發(fā)射設(shè)備遠(yuǎn)離主城區(qū)，必須設(shè)置在市內(nèi)的設(shè)施如變電站應(yīng)須與居民區(qū)保持一定的安防距離，等等。但是，光靠這些還不夠，我們還必須注重自身的防護(hù)：

　 1、避免同時(shí)使用多種電器產(chǎn)品。不要把家中電器擺放得過(guò)于集中，使自己暴露在超劑量輻射的危險(xiǎn)之中。如電視機(jī)、電冰箱、電腦等電器，不宜集中擺放在臥室里。單個(gè)電器的輻射對(duì)人體可以忽略不計(jì)，但很多電器同時(shí)使用就很可能使電磁輻射的量明顯增加。另外，在盡量避免多種家用電器的同時(shí)啟用的同時(shí)，也要與通電的家用電器保持一定距離，對(duì)于辦公設(shè)備、移動(dòng)電話等設(shè)備還應(yīng)盡量避免長(zhǎng)時(shí)間操作使用。

　 2、減少電磁輻射載體的影響。經(jīng)常對(duì)居室通風(fēng)換氣，保持室內(nèi)空氣暢通，保持家中整潔?；覊m不光是個(gè)衛(wèi)生問(wèn)題，它還是電磁輻射的重要載體，即使電器關(guān)閉，電磁輻射仍然可以留在灰塵里影響人體的健康。電器一般都會(huì)產(chǎn)生靜電，灰塵因?yàn)殪o電的作用極易粘附在電器產(chǎn)品上，因此對(duì)于電器產(chǎn)品最好做到天天擦拭，清潔電器上的灰塵時(shí)，也要注意安全問(wèn)題，一定要做到斷電操作。

　 3、注意飲食調(diào)節(jié)。多吃胡蘿卜、西紅柿、海帶、瘦肉、動(dòng)物肝臟等富含維生素A、C和蛋白質(zhì)的食物，經(jīng)常喝綠茶，這些都有助于加強(qiáng)肌體抵抗電磁輻射的能力。

由于水平有限，不到之處，請(qǐng)專家批評(píng)指正!

參考文獻(xiàn)：

[1] 電磁波的危害和防護(hù) 《中國(guó)無(wú)線電》2007年第一期；

工科醫(yī)設(shè)備的電磁輻射測(cè)試及分析《中國(guó)無(wú)線電》200年第二期。

[2] 郭鷂等著 《電磁輻射生物效應(yīng)及其醫(yī)學(xué)應(yīng)用》 出版社 2002年4月出版。