電磁污染與防治

1、電磁輻射污染及其防治,,第一節(jié) 電磁輻射基礎,一、電場與磁場二、電磁場與電磁輻射三、射頻電磁場四、電磁輻射的量度單位,一、電場與磁場,電場——電荷與電場是不可分割的整體，有電荷的存在就必然有電場。靜止電荷周圍的電場稱之為靜電場，運動電荷周圍的電場則為動電場，起電的過程就是電場建立的過程。,一、電場與磁場,磁場——電流在它通過的導體周圍所產(chǎn)生的具有磁力的場稱為磁場，一切磁現(xiàn)象都起源于電流。如果通過導體的是直流電，相應產(chǎn)生的磁場是恒

2、定的；如果通過導體的是交流電，則產(chǎn)生變化的磁場。,電場與磁場關系,變化的電流能產(chǎn)生磁場，變化的磁場也能產(chǎn)生電場，兩者是可以相互轉化的，即法拉第電磁感應定律。,二、電磁場與電磁輻射,電磁場——由于交變磁場的存在，就會在其周圍產(chǎn)生電場；交變的電場又會在其周圍產(chǎn)生新的磁場，它們相互作用、相互垂直，并與自己的運動方向垂直。這種交替產(chǎn)生的具有電場與磁場作用的物質空間，稱為電磁場。,二、電磁場與電磁輻射,電磁輻射——這種變化的電場與磁場交替地產(chǎn)生，

3、由近及遠，互相垂直(亦與自己的運動方向垂直)，并以一定速度在空間傳播，其過程中不斷地向周圍空間輻射能量。 這種輻射的能量稱為電磁輻射，亦稱為電磁波。,（一） 電磁波的周期（T）、頻率（f）、波長（λ）和波速（V）,電磁振蕩產(chǎn)生電磁波，各種電磁波的頻率與波長雖不相同，但在空氣中均以光速(C=2.993×108m/s)傳播。 電磁波在介質中的傳播速度為 :,,相對導磁系數(shù)µr ,相對介電常數(shù)εr ,，空氣中均為

4、1,c0——真空中的光速（C=2.993×108 m/s≈3×108 m/s)。,（二） 場區(qū)分類及其特點,1. 近區(qū)場以場源為零點或中心，在六分之一個波長范圍之內(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，故又稱為感應場，感應場內(nèi)的電磁能量隨著與場源距離的增大而比較快的衰減。,2. 遠區(qū)場,相對于近區(qū)場而言，在六分之一個波長范圍之外的區(qū)域稱為遠區(qū)場，由于該區(qū)域內(nèi)的電磁波以輻射狀態(tài)出現(xiàn)，故又稱為輻射場。,遠區(qū)

5、場的電場強度與磁場強度有固定的關系，即,μ0——真空中的磁導率，H/m；ε0——真空中的介電常數(shù)，F(xiàn)/m。,（三） 電磁場的能量,電場所具有的能量密度：磁場所具有的能量密度 ： WM =1/2µH2 電磁場中的能量密度W： 等于各點電場能量密度和磁場能量密度之和 W=We+WM=1/2（εE2+µH2),,ε——介電常數(shù)，F(xiàn)/m；E——電場強度，V/m；µ——導磁系數(shù)

6、，H/m；H——磁場強度，A/m；。,（四） 電磁波的傳播特性,變化的電場與磁場交替地產(chǎn)生，由近及遠，互相垂直(亦與自己的運動方向垂直)，并以一定速度在空間傳播，其過程中不斷地向周圍空間輻射能量,電磁波的傳播方向,電場強度E和磁場強度H互相垂直的關系可以用右手螺旋法則來描述，即右手四指由電場強度方向轉向磁場強度方向時，垂直伸直的大拇指的方向就是電磁波的傳播方向,趨膚厚度,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 ：

7、,,,——媒質的電導率，m/s；,——穿透深度，m。,電磁波的反射和透射,平面波在理想導電平面上垂直入射時，其反射系數(shù)R和傳輸系數(shù)T(又叫透射系數(shù)),,,,——媒質的本征阻抗。,,三、射頻電磁場,工頻電、磁場：我國的電頻率是50Hz,工頻電磁場也就是50HZ的電磁場 。 射頻電磁場：當交流電的頻率達到每秒鐘十萬次以上時，其周圍就形成了高頻率電場和磁場，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，

8、因此射頻電磁場也叫做高頻電磁場。,,電磁波譜,,四、電磁輻射的量度單位,（一） 電場強度E（二） 磁場強度H,（一） 電場強度E,電場強度的表示單位一般用伏/米（V/m）、毫伏/米（mV/m）和微伏/米（μV/m）表示；在微波領域，電磁場的強弱常用功率密度來表示，如瓦/厘米2（W/cm2）、毫瓦/厘米2（mW/cm2）和微瓦/厘米2（μW/cm2）；,（二） 磁場強度H,磁場強度通常用安/米（A/m）、毫安/米（mA/m）、微安/米

9、（μA/m）表示 ；高頻(100千周～30兆周)與甚高頻(30～300兆周)的電場強度用V/m，mV/m、μV/m或分貝表示；特高頻（>300兆周)是以功率密度量度，其單位為W/cm2、mW/cm2或μW/cm2 。,第二節(jié) 電磁輻射防護標準及評價,（一） 電磁輻射的危害（二） 我國電磁輻射標準（三） 國際電磁輻射標準簡介 （四） 電磁輻射評價范圍,（一） 電磁輻射的危害,1、人工電磁場源分類,,2、對人體健康的危害,

10、微波對生物作用的主要效應,熱效應：,人體70%以上是水，水分子受到電磁波輻射后相互摩擦，引起機體升溫，從而影響到體內(nèi)器官的正常工作。產(chǎn)生熱效就應的電磁波功率密度在10mW/cm2；微觀致熱效應1 mW - mW/cm2；淺致熱效應在10mW/cm2以下。 當功率為1000W的微波直接照射人時，可在幾秒內(nèi)致人死亡。,,非熱效應：,,人體的器官和組織都存在微弱的電磁場，它們是穩(wěn)定和有序的，一旦受到外界電磁場的干擾，處于平衡狀態(tài)的微弱

11、電磁場即將對人體產(chǎn)生影響。,（1）對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的危害,神經(jīng)系統(tǒng)尤其是大腦對電磁輻射的作用很敏感，中樞神經(jīng)系統(tǒng)長時間受到低強度微波輻射的反復作用后，可以引起機能紊亂，出現(xiàn)神經(jīng)衰弱癥候群，表現(xiàn)為疲勞、頭痛、頭暈、四肢無力、記憶力減退，睡眠障礙（失眠，多夢或嗜睡），工作效率降低、情緒不穩(wěn)、食欲不振、多汗、心悸、胸悶以及脫發(fā)等。,（2）對心血管系統(tǒng)的影響：,微波電磁輻射還可對人體植物神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生危害，發(fā) 生血液動力學失調、血管通透性和張力降低

12、等問題，表現(xiàn)為心動不穩(wěn)（過緩或過速）、血壓波動（下降或升高）、迷走神經(jīng)發(fā)生過敏反應，心臟房室傳導不良等問題。長期受微波輻射作用的人比普通人更易引發(fā)心血管系統(tǒng)包括腦血管和腦血流方面的疾病。,（3）對生殖系統(tǒng)和遺傳的影響,人類的生殖系統(tǒng)對輻射是非常敏感的，長期接觸超短波發(fā)生器的人，出現(xiàn)畸形精子甚至精子的生成受到抑制；女性出現(xiàn)月經(jīng)周期紊亂，卵細胞變性，排卵過程被破壞，導致女性失去生育能力。,（4）對血液系統(tǒng)的影響,在電磁輻射的作用下，機體血像

13、可出現(xiàn)白血球不穩(wěn)定，主要呈下降傾向，白血球有輕微減少，白血球吞噬能力下降。操縱雷達的人多數(shù)出現(xiàn)白血球降低現(xiàn)象，紅血球的變化不十分明顯，其生成受到輕度抑制，出現(xiàn)網(wǎng)狀紅血球減少；微波照射后血小板可能下降。,（5）對機體免疫功能的危害,動物實驗和對人群受輻射作用的研究和調查表明，電磁輻射的作用使機體抵抗力下降，人體白血球吞噬細菌的百分率和吞噬的細菌數(shù)均有所下降。長期受到電磁輻射的影響，可能對抗體的形成產(chǎn)生抑制作用。,（6）對視覺系統(tǒng)的影響,眼

14、睛的晶狀體內(nèi)含有較多的蛋白質和水分，沒有血管，血流量少，散熱困難而易吸收電磁輻射能量，在眼睛的表層組織還沒有影響癥狀的表現(xiàn)時，晶狀體已經(jīng)有水腫現(xiàn)象產(chǎn)生。,（7）電磁輻射的致癌和治癌作用,一些微波生物學家的實驗表明，電磁輻射能造成機體內(nèi)的微粒細胞染色體發(fā)生突變和有絲分裂異常，而使某些組織出現(xiàn)病理性增生過程，正常細胞變?yōu)榘┘毎?調查表明，在2毫高斯以上電磁波磁場中，人群患白血病的機率為正常條件下的2.93倍，患肌肉腫瘤的為正常的3

15、.26倍。,（8）導致兒童智力殘障,由于電磁輻射對生殖和遺傳的不良影響，可以導致胚胎的先天性缺陷。胎兒在母體內(nèi)時，對有害因素的毒性作用比成人敏感，電磁輻射對胎兒造成的不良影響更大，因此孕婦在懷孕期的前三個月尤其要避免接觸電磁輻射。在胚胎形成期，如果受到電磁輻射，有可能導致流產(chǎn)；在胎兒的發(fā)育期受到輻射，也可能損傷中樞神經(jīng)系統(tǒng)，導致新生兒智力低下。,（二） 我國電磁輻射標準,我國自上世紀80年代以來先后制定了作業(yè)場所電磁輻射安全衛(wèi)生標準、電

16、磁輻射環(huán)境安全衛(wèi)生標準和干擾控制標準三類標準。電磁輻射防護規(guī)定（GB8702—88） 環(huán)境電磁波衛(wèi)生標準（GB9175-88）作業(yè)場所微波輻射衛(wèi)生標準（GB10346-89）作業(yè)場所超短波輻射衛(wèi)生標準（GB1043-89） 作業(yè)場所工頻電場衛(wèi)生標準（GB16203-1996） 工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準（GBZ1-2002） （GBZ1-2010 ） 國家軍用標準 《輻射環(huán)境保護管理導則電磁輻射環(huán)境影響評價方法與標準》（HJ/

17、T10.3-1996）,電磁輻射防護規(guī)定（GB8702—88）,職業(yè)照射導出限值,①系平面波等效值，供對照參考。②供對照參考，不作為限值；表中f是頻率，MHz；表中數(shù)據(jù)作了取整處理。,公眾照射導出限值,①系平面波等效值，供對照參考。②供對照參考，不作為限值；表中f是頻率，MHz；表中數(shù)據(jù)作了取整處理。,環(huán)境電磁波衛(wèi)生標準（GB9175-88）,I級標準安全區(qū)：指老弱病殘孕嬰兒公眾在此區(qū)環(huán)境中長期居住生活，不受電磁輻射影響的區(qū)域；I

18、I級中間區(qū)：長期居住生活在此區(qū)，有可能對易感人群引起某些不良反應或影響，故必須加以限制。,作業(yè)場所微波輻射衛(wèi)生標準（GB10346-89）,,,工作日接觸連續(xù)波時間小于8小時可按下式計算: Pd=400/t Pd——容許輻射平均功率密度,μW/cm2； t——接觸輻射時間，h。工作日接觸脈沖波時間小于8小時，容許輻射平均的功率密度按下式計算: Pd=200/t,作

19、業(yè)場所超短波輻射衛(wèi)生標準（GB10437-89）,,作業(yè)場所工頻電場衛(wèi)生標準（GB16203-1996）,作業(yè)場所工頻電場8小時最高容許量為5kV／m。因工作需要必須進入超過最高容許量的地點或延長接觸時間時，應采取有效防護措施。帶電作業(yè)人員應該在“全封閉式”的屏蔽裝置中操作，或應穿包括面部的屏蔽服。,工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準（GBZ1-2002）,（三） 國際電磁輻射標準簡介,1. 工頻電場衛(wèi)生標準 2. 工頻磁場衛(wèi)生標準3. 射頻電磁

20、輻射標準 4. 無線通信標準 5. 磁場標準,（四） 電磁輻射評價范圍,1. 功率P＞200kW的發(fā)射設備 以發(fā)射天線為中心，在半徑為1km的范圍進行全面評價，如果輻射場強最大點處在1km外，則應將評價范圍擴大到最大場強處直至場強值低于標準限值處。2. 其他發(fā)射設備 評價范圍以天線為中心，當發(fā)射機功率P＞100kW時，評價半徑為1km；當發(fā)射機功率P100kW時，評價半徑為0.5km。,（四） 電磁輻射評價范圍,3

21、. 工業(yè)、科教、醫(yī)療電磁輻射設備 評價范圍一般為：以設備為中心，評價半徑250m內(nèi)。4. 高壓輸電線路和電氣化鐵道 評價范圍以有代表性為準，對具體線路作認真詳盡分析后，確定其具體評價范圍。5. 可移動式電磁輻射設備 一般按移動設備載體的移動范圍來確定其評價范圍。對于可能進入人口稠密區(qū)的陸上可移動設備，尚需考慮對公眾的影響，來確定其具體評價范圍。,第三節(jié) 電磁輻射污染防治技術,一、電磁輻射防護基本原則二、電

22、磁輻射防治的基本方法,一、電磁輻射防護基本原則,①主動防護與治理，即抑制電磁輻射源，包括所有電子設備以及電子系統(tǒng)。②被動防護與治理，即從被輻射方著手進行防護.,二、電磁輻射防治的基本方法,（一） 屏蔽（二） 接地技術（三） 濾波,（一） 屏蔽,屏蔽就是指采取一切可能的措施將電磁輻射的作用與影響限定在一個特定的區(qū)域內(nèi)。 按照屏蔽的方法分為主動場屏蔽與被動場屏蔽 。按照屏蔽的內(nèi)容分為電磁屏蔽、靜電屏蔽和磁屏蔽三種,電磁屏

23、蔽,電磁屏蔽是指人們采取一定的措施以消除電磁感應的影響,電磁屏蔽服,內(nèi)層是牢固棉布層，可防止微波從衣縫中泄漏照射人體；中間為涂有金屬的反射層，可反射從空間射來的微波能量；外層用介電絕緣材料制成，用以介電絕緣和防蝕，并采用電密性拉鎖，袖口，領口、褲角口處使用松緊扣結構。也有用直徑很細的鋼絲、鋁絲、柞蠶絲、棉線等混織金屬絲布制作的防護服。,電磁屏蔽網(wǎng)，屏蔽室,,信號屏蔽與放大手機信號放大器,應用于電梯，地鐵等信號容易被屏蔽的區(qū)域。,

24、,,靜電屏蔽,靜電屏蔽則是利用靜電場的特性將電力線終止于屏蔽體的表面上從而抑制電場的干擾,（靜）磁屏蔽,磁屏蔽則是用高磁導率材料制成的磁屏蔽體將磁場封閉在內(nèi)，以防止電磁輻射的危害、干擾。,（二） 接地技術,接地由射頻接地和高頻接地兩類。 射頻接地是將場源屏蔽體或屏蔽體部件內(nèi)感應電流加以迅速的引流以形成等電勢分布。 高頻接地是將設備屏蔽體和大地之間，或者與大地上可以看作公共點的某些構件之間，采用低電阻導體連接起來，形成電氣

25、通路，使屏蔽系統(tǒng)與大地之間形成一個等電勢分布。,接地效果,在中、短波段，接地正確與否對電場屏蔽效果的影響很大，接地狀態(tài)下的屏蔽效能與不接地狀態(tài)下的屏蔽效能相比，二者有顯著的差異，可相差30dB之多，對磁場屏蔽效能則無明顯影響。在短波段，特別是20～30MHz頻段以上，接地作用不太明顯；對于微波段，屏蔽接地作用則更小。,（三） 濾波,濾波是抑制電磁干擾最有效手段之一。濾波即在電磁波的所有頻譜中分離出一定頻率范圍內(nèi)的有用波段。線路濾

26、波的作用是保證有用信號通過的同時阻截無用信號通過 。,手機信號“屏蔽器”,屏蔽器在工作過程中以一定的速度從前向信道的低端頻率向高端掃描。該掃描速度可以在手機接收報文信號中形成亂碼干擾，手機不能檢測出從基站發(fā)出的正常數(shù)據(jù)，使手機不能與基站建立聯(lián)接。,,,二、電磁輻射防治的基本方法,（一） 高頻設備的電磁輻射防護 （二） 廣播、電視發(fā)射臺的電磁輻射防護（三） 微波設備的電磁輻射防護（四） 靜電防治,第四節(jié) 電磁輻射控制應用實例,一、

27、高頻感應加熱設備的屏蔽防護二、電力機車輻射的抑制技術,一、高頻感應加熱設備的屏蔽防護,1.振蕩器柜；2.窺視窗屏蔽網(wǎng)；3.散熱窗屏蔽網(wǎng)；4.淬火變壓器屏蔽罩；5.淬火變壓器；6.饋線屏蔽罩；7.饋線安裝檢修窗；8.輸出饋線；9.感應器；10.淬火工件；11.淬火機床；12.感應器屏蔽板；13.接地線；14.接地板。,,高頻感應加熱設備的屏蔽性能與效率,二、電力機車輻射的抑制技術,電力機車牽引列車一般具有牽引力