发布时间:2023-10-11 17:27:00
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的14篇电磁辐射防护措施,期待它们能激发您的灵感。
关键词:计算机电磁辐射电磁场
一、概述
任何带电物体的周围都存在电场,而周期变化的电场将会产生周期变化的磁场,也就存在电磁波,产生电磁辐射,如果这种辐射的量超过限定条件,那么就会对环境形成电磁污染。和无处可躲的大气污染、水污染、噪声污染一样,电磁辐射同样无处不在,这使它成为公认的“第四污染源”。
只要存在电场变化的地方就会有电磁辐射。目前,能造成大面积电磁污染的主要有高压输配电系统、发射设备、微波设备、家用电器、计算机等等。其中高压输电系统的电磁辐射强度最大,对人体的危害最明显。为了保障从业者的健康,在辐射环境下的工作时间有着严格的限定。相比之下,诸如彩电、手机、微波炉、空调机、电冰箱、计算机等等家庭必需的电气设备所影响的人群更广泛。在上述常见的电气设备中,与人们工作、生活息息相关的计算机更值得关注。许多上班族和沉迷于网络世界的网虫每天面对计算机的时间往往超过8小时。而计算机本身就是一个不可小觑的电磁辐射源:微处理器、主板、显卡、声卡、内存、硬盘、光驱、显示器、USB接口等主要部件在工作时都会向外界辐射电磁能量。计算机所产生的电磁辐射,对那些长期接触计算机的人的身心健康有巨大的危害。
二、计算机电磁辐射对人体的危害
计算机已进入现代社会的各行各业和千家万户,它给人们的工作、学习、生活带来了极大的方便。但“计算机病”也与日俱增,严重的影响了人们的身心健康。“计算机病”的症状表现为神经衰弱综合癌(头晕、头痛、疲劳、失眠或噩梦、记忆力减退、情绪低落等)、肩颈腕综合症(骨骼不适、手指麻等、感觉异常、震颤、有压痛),以及腰背酸痛、抗病能力降低、易感冒等,发病率最高的是那些每天在计算机旁敲击键盘的专业人员。这些专业人员精神压力大,大脑处于高度集中和紧张状态,这是产生神经衰弱综合症的根源。流产、面部褐斑、类似红斑或湿疹等的出现,亦与精神因素密切相关。专业人员连续注视计算机屏幕,长时间近距离盯着闪烁的荧光屏,易使眼睛充血、干燥、怕光,严重者还会使眼球视网膜的感光功能失调,晶体受损,暗适应能力降低,造成视力减退,甚至可导致微波自内障、夜盲症等。如人体受辐射还可导致人体循环系统异常,男性生殖能力下降,人体激素分泌异常等。孕妇、儿童、心脏起搏器佩戴者和老人是电磁辐射的易感人群,而心脏、眼睛和生殖系统等是电磁辐射敏感器官。近年来的畸形儿出生率和儿童的自血病增多,心脏起搏器佩戴者的死亡率增加,电磁辐射难逃其咎。
三、计算机辐射的主要来源
虽然微处理器、主板、显卡、声卡、内存、硬盘、光驱、显示器、USB接口等主要部件在工作时都会向外界辐射电磁能量,但幸运的是,除显示器之外,这些配件都是被装在具有电磁屏蔽能力的机箱里面,阻挡了大部分电磁辐射。所以,我们通常受到的辐射一方面来自显示器,而另一方面则来自主机。倘若显示器在电磁屏蔽技术方面不够严谨,那么用户可能一周5天、每天8小时都会受到电磁辐射,对健康的危害显而易见。而机箱同样如此,设计不良的产品往往台发生电磁辐射泄漏,如果机箱与用户之间的距离太近,外泄的电磁辐射同样会影响到用户健康。
上述表明,计算机的电磁辐射主要来源于显示器和主机。其中显示器又分为CRT显示器(阴极射线管显示器)和LCD显示器(液晶显示器)。CRT显示器是计算机中最严重的辐射源。CRT显示器通过电子枪发射电子束实现画面显示,对外发射电子本身就会产生严重的电磁辐射,尽管厚厚的含铅玻璃屏幕可在一定程度上阻隔辐射,但仍然有不少电子穿透阻隔层而直接照射到使用者。所以,如何削弱这部分辐射至关重要。
按照物理学的定义,来自CRT显示器的辐射伤害主要可分为光辐射、低能x射线、无线电场、静电场和低频电磁场。其中光辐射为电子枪打在屏幕背后荧光层而发出的可见光和少量紫外线,只有少量的紫外线会对人体造成危害。X射线由电子束碰撞阴极射线管的内部前屏所产生,但因为能量极低,其辐射程度也可忽略不计。无线电场主要从CRT的控制电路部分发出,强度非常弱,经过短距离后基本上就衰减到零。静电场则是从CRT电子枪内部的加速电场所产生,最直接的体现就是会让屏幕吸附灰尘。而被认为对人体健康损害最严重的应该是低频电磁场,它主要由显示器的电源部分(高压包)和垂直/水平扫描电场所产生,电磁场频率在5Hz~400kHz之间。
LCD电磁辐射相对低很多。从原理上说,LCD显示器以液晶材料作为光线通过的开关来控制光线照射屏幕,进而获得画面输出。而这个过程并没有涉及紫外线、静电场、高压电源等容易产生辐射的部件,因此从这个方面考虑可以说LCD正面几乎是零辐射。另外,LCD和CRT显示器一样,机内同样需要一个高压电源,只是电源驱动的并不是电子枪,而是LCD背光模组中的冷阴极荧光管。此种荧光灯管其实和我们常见的日光灯一样,都需要较高的电压才能驱动,只是点亮之后电压会迅速回落到较低的水平。因此,LCD的电源只需要维持一定时间的高压状态(可达到l000V),然后转为常压甚至低压状态,而不必像CRT显示器的高压包一样始终得保持高电压状态。因此相对而言,LCD显示器电源部分对外辐射的低频电磁波会比CRT要弱很多,加上LCD的摆放位置往往贴近墙面.所以不会背对着人体,这种辐射对人的影响可减弱到零。
显示器之外,第二辐射源就是主机。众所周知,金属机箱对电磁辐射可起着屏蔽的作用,但不同材料,不同设计、不同工艺的机箱的防辐射能力并不相同,如果设计不良,主机外泄的电磁辐射仍可能超标。
首先,机箱的材料至关重要,目前大多数机箱都是使用镀锌铜板,它可起到良好的屏蔽效果。不少高档机箱采用更轻的铝合金材料,同样具有良好的防辐射能力。材料仅是防辐射要求的基本方面,更关键的地方在于机箱制造工艺,只有模具精细,制造工艺好的机箱才会具有良好的电磁屏蔽效果。这方面主要体现在机箱面板、前置接口,后侧挡板及其他所有存在任何接缝的地方,劣质机箱与优质机箱在这方面差异甚大,前者的接缝处通常很不严密,设计、制造过程中都没通过辐射实验室进行严格检测、电磁辐射外泄情况严重。尤其是在前置接口方面,电磁辐射很容易就直接影响到用户。而优质机箱在这些细节都比较严谨,基本不存在接缝不够密合的问题,样品制造出来后都必项在电磁实验室中测量辐射是否达标,选标之后方可进行大批量制造。此外,不少机箱为了制造方便都采用双面喷漆,但内部表面如果被喷漆的话,机箱板就无法直接吸收电磁坡,电磁波会出现四处散射的情况。倘若在机箱接缝处不够严密就很容易因电磁波散射而造成泄漏现象。相较之下,外表面喷漆、内部镀锌的做法更值得提倡。钢板内表面所镀的锌(防氧化需要)同样也是金属,电磁波射到表面后可以被有效屏蔽而不会出现散射现象,这对机箱整体的电磁辐射屏蔽是很有利的——从健康角度考虑,我们认为多花点预算购买品质优良的机箱还是值得提倡的。:
因此,对于广大计算机用户来说,选择LCD显示器,购买选材合理、设计优秀、屏蔽良好的机箱是非常重要的。这样可以最大限度的保证计算机用户免于受到过度的电磁辐射危害。除了在购买时选择符合电磁辐射标准的计算机外,还可以根据情况采取下列措施。①平时饮食应选择富含维生素类的食品,以降低辐射的危害②有必要选用防护产品,如防护屏、护目镜、防磁帖防护服等③长时间使用计算机,应注意间隔与调剂,孕妇操作计算机一天不宜超过2h。④人体与计算机,应保持一定的安全距离。室内办公和家用电器的设置不宜过密,不要把家用电器摆放得过于集中,以免使自己暴露在超剂量辐射的危险之中。
四、结语
随着计算机走进人们的日常生活,它给现代人的工作、学习带来了极大的便利,成为人们生产生活所必不可少的一件工具。在给人们带来便利的同时,应该注意到,计算机所产生的电磁辐射也给人们的健康带来了危害。如何有效地防止和降低计算机对人身健康的威胁,是人们生产生活中所应该关心和关注的一个问题。计算机的电磁辐射主要来源于显示器和主机,选择LCD显示器和具有良好防辐射效果的机箱是防止用户免于过度电磁辐射的关键。另外加强维生素的摄入,选择防护用具,避免长时间近距离接触计算机也是重要的防护措施。
参考文献:
[1]胡焱弟,白志鹏等.大学生受电脑电磁辐射的研究.安全与环境学报.2005.5(3).37~41.
[2]刘英杰.电磁辐射与劳动保护.水利电力劳动保护.2002.(1).17~18.26.
[3]吴忠智.关于电源污染及电磁辐射的探讨.电工技术杂志.2001.(11).30~31.
[4]张剑.关注健康——从设计的角度看待电磁辐射.微型计算机.2003.(23).112~118.
【关键词】 电磁辐射 危害 防护
【中图分类号】 G633.7 【文献标识码】 A 【文章编号】 1674-4772(2012)11-062-01
一、 前言
随着科学技术的迅猛发展,电磁波广泛应用于工业、科研、医疗、通信、广播等诸多领域,使人类生产和生活方式发生了革命性变化。然而当人们在充分享受由电磁波带来的舒适生活的同时,一种无形的环境污染电磁辐射对环境造成的污染变得日益严重。
二、电磁辐射的来源
当电荷、电流随时间变化时,在其周围就激励起电磁波。长寿地区的电磁辐射产生于电子设备和电气装置,主要有以下几类来源:第一:广电设备与电讯设备。长寿广播电视发射塔、渡舟等地的微波通讯站、地面卫星通信站、寻呼通信基站等,这些设备大功率定时或不定时发射。第二:工业用电磁辐射设备:主要有长寿晏家工业园区、江南的重钢的高频炉(包括高频感应炉、高频淬火炉、高频熔炼炉、高频焊接炉及电子管的排气、烤消、退火、封接、钎焊,半导体的外延、区熔、拉单晶等。)、塑料热合机(包括高频热合机、塑料焊接机等。)、高频介质加热机、高频烘干机、放电加工机床、各种类型电火花加工设备等。第三:电力系统设备。包括发电厂、高压输配电线、变压器以及数以千计的电动机等。第四:交通系统。各种汽车、电动车等。第五:各类家用电器。包括电子闹钟、吹风机、微波炉、电视机、电冰箱、计算机、空调和电热毯等。
三、电磁辐射的危害
电磁辐射的污染危害人体的机理及相关报道电磁波对人体组织的作用分为两种:一种是致热效应,即电磁波会使人体发热。电磁辐射对人体的作用随频率的增高而增大。当被人体吸收的电磁波能量达到一定强度时会使人体发热而出现高温生理反应,人体将出现如神经衰弱、白细胞减少等病变。另一种是非致热效应,当超过一定强度的电磁波长时间地作用在人体时,虽然人体的温度没有明显升高,但会引起人体细胞膜的共振,使细胞的活动能力受限。会使人出现诸如心率、血压的改变及失眠、健忘等生理反应。
四、电磁辐射对环境污染的防护对策
首先:广播、电视发射台及通讯设备等的电磁辐射防护
广播、电视发射台及通讯设备在建设前选址应以《电磁辐射防护规定》(GB8702-88)为标准,进行电磁辐射对环境影响的评估,实行防护性卫生监督,提出预防性防护措施,最大限度地降低对周围环境的电磁辐射强度。已建成的发射台若对周围环境造成较强场强,可以考虑以下防护措施:第一:改变发射天线的结构和发射方位,尽量减少对人群密集居住方位的辐射强度。第二:树木对电磁能量有吸收作用,在天线周围或电磁场区,希望长寿地区的政府大面积种植树木,增加电波在媒介中的传播衰减,起到防止人体受辐射之目的。第三:使用不同的建筑材料,包括钢筋混凝土,甚至金属材料覆盖建筑物,利用这些材料对电磁波吸收和反射特性,来衰减室内的场强。第四:在中波发射天线周围电磁场场强大约为10 V/m,短波场源周围电磁场场强为4 V/m的范围内的房间尽量不用作生活用房。
其次:工业、医疗设备的电磁辐射防护
这类设备的电磁辐射防护措施与其辐射频率有关,下面分别对象长寿晏家工业园区的电磁污染最严重的高频设备的防护进行论述。第一:电磁屏蔽。电磁屏蔽的机理是电磁感应现象。在外界交变电磁场下,通过电磁感应,屏蔽壳体内产生感应电流,而这电流在屏蔽空间又产生了与外界电磁场方向相反的电磁场,从而抵消了外界电磁场,达到了屏蔽效果。一般良导体(如铜和铝等)常用作电磁屏蔽装置。第二:高频接地。高频防护接地的作用是将屏蔽体(或屏蔽部件)内由于感应生成的射频电流迅速导入大地,使屏蔽体(或屏蔽部件)本身不致再成为射频的二次辐射源,从而保证屏蔽作用的高效率,高频接地极和接地线用铜材最好,接地极一般埋设在接地井内,接地电阻要最小。第三:距离防护。辐射电磁场强度与辐射源到被照体之间的距离成反比。因此,应适当加大辐射源与被照体之间的距离,可减少电磁辐射的影响。第四:个体防护。在高频辐射环境内作业的人员,应佩带防护头盔、防护眼镜,穿防护服。这些防护用品一般用金属丝布、金属膜布和金属网制作。
最后:日常生活中电磁辐射的防护
随着家用电器和移动通讯工具等的日益普及日常生活中人们承受的电磁辐射污染也更加严重,为了减少电磁辐射的污染,建议采取以下措施进行防范:第一:电视机、电冰箱、空调等家用电器的摆放应适当分散,不宜过分集中,可减少开机时的磁场强度。第二:安放微波炉时,高度应该在人体头部之下,可防止人脑和眼睛受损。使用过程中,应尽量远离。另外购买时,应选择质量好、信誉好的名牌厂家,以保证产品的质量,防止微波泄漏。第三:使用移动电话时,话筒不要紧贴头部,最好使用专用耳机和受话器接听电话,不要长时间通话。在医院、飞机上不要使用移动电话。第四:收看电视时不应离电视过近,最好保持4~5m距离,并注意开窗通风。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 赵爱华,刘兆明.电磁辐射对人体的危害及防护措施.中国环境管理,2000,4:46~47.
【关键词】电磁辐射;防护措施
任何带电物体的周围都存在电场,而周期变化的电场将会产生周期变化的磁场,也就存在电磁波,产生电磁辐射,如果这种辐射的量超过限定条件,那么就会对环境形成电磁污染。和无处可躲的大气污染、水污染、噪声污染一样,电磁辐射同样无处不在,这使它成为公认的“第四污染源”。
一、计算机电磁辐射对人体的危害
计算机已进入现代社会的各行各业和千家万户,它给人们的工作、学习、生活带来了极大的方便。但“计算机病”也与日俱增,严重的影响了人们的身心健康。“计算机病”的症状表现为神经衰弱综合症(头晕、头痛、疲劳、失眠或噩梦、记忆力减退、情绪低落等)、肩颈腕综合症(骨骼不适、手指麻等、感觉异常、震颤、有压痛),以及腰背酸痛、抗病能力降低、易感冒等,发病率最高的是那些每天在计算机旁敲击键盘的专业人员。这些专业人员精神压力大,大脑处于高度集中和紧张状态,这是产生神经衰弱综合症的根源。流产、面部褐斑、类似红斑或湿疹等的出现,亦与精神因素密切相关。专业人员连续注视计算机屏幕,长时间近距离盯着闪烁的荧光屏,易使眼睛充血、干燥、怕光,严重者还会使眼球视网膜的感光功能失调,晶体受损,暗适应能力降低,造成视力减退,甚至可导致微波自内障、夜盲症等。如人体受辐射还可导致人体循环系统异常,男性生殖能力下降,人体激素分泌异常等。孕妇、儿童、心脏起搏器佩戴者和老人是电磁辐射的易感人群,而心脏、眼睛和生殖系统等是电磁辐射敏感器官。
二、计算机辐射的主要来源和防护措施
虽然微处理器、主板、显卡、声卡、内存、硬盘、光驱、显示器、USB接口等主要部件在工作时都会向外界辐射电磁能量,但幸运的是,除显示器之外,这些配件都是被装在具有电磁屏蔽能力的机箱里面,阻挡了大部分电磁辐射。所以,我们通常受到的辐射一方面来自显示器,而另一方面则来自主机。倘若显示器在电磁屏蔽技术方面不够严谨,那么用户可能一周5天、每天8小时都会受到电磁辐射,对健康的危害显而易见。而机箱同样如此,设计不良的产品往往台发生电磁辐射泄漏,如果机箱与用户之间的距离太近,外泄的电磁辐射同样会影响到用户健康。LCD电磁辐射相对低很多。从原理上说,LCD显示器以液晶材料作为光线通过的开关来控制光线照射屏幕,进而获得画面输出。而这个过程并没有涉及紫外线、静电场、高压电源等容易产生辐射的部件,因此从这个方面考虑可以说LCD正面几乎是零辐射。另外,LCD和CRT显示器一样,机内同样需要一个高压电源,只是电源驱动的并不是电子枪,而是LCD背光模组中的冷阴极荧光管。此种荧光灯管其实和我们常见的日光灯一样,都需要较高的电压才能驱动,只是点亮之后电压会迅速回落到较低的水平。因此,LCD的电源只需要维持一定时间的高压状态(可达到l000V),然后转为常压甚至低压状态,而不必像CRT显示器的高压包一样始终得保持高电压状态。因此相对而言,LCD显示器电源部分对外辐射的低频电磁波会比CRT要弱很多,加上LCD的摆放位置往往贴近墙面。显示器之外,第二辐射源就是主机。众所周知,金属机箱对电磁辐射可起着屏蔽的作用,但不同材料,不同设计、不同工艺的机箱的防辐射能力并不相同,如果设计不良,主机外泄的电磁辐射仍可能超标。除了在购买时选择符合电磁辐射标准的计算机外,还可以根据情况采取下列措施。一是平时饮食应选择富含维生素类的食品,以降低辐射的危害;二是有必要选用防护产品,如防护屏、护目镜、防磁帖防护服等;三是长时间使用计算机,应注意间隔与调剂,孕妇操作计算机一天不宜超过2h;四是人体与计算机,应保持一定的安全距离。
总之,随着计算机走进人们的日常生活,它给现代人的工作、学习带来了极大的便利,成为人们生产生活所必不可少的一件工具。在给人们带来便利的同时,应该注意到,计算机所产生的电磁辐射也给人们的健康带来了危害。如何有效地防止和降低计算机对人身健康的威胁,是人们生产生活中所应该关心和关注的一个问题。计算机的电磁辐射主要来源于显示器和主机,选择LCD显示器和具有良好防辐射效果的机箱是防止用户免于过度电磁辐射的关键。另外加强维生素的摄入,选择防护用具,避免长时间近距离接触计算机也是重要的防护措施。
参 考 文 献
关键字:辐射、危害、防护、措施
辐射是一种无形、无色、无味、无声,即是看不见,摸不着、闻不到、听不见的,与人们生活关系密切的无形物质。如果不对辐射的知识有所了解,对辐射的污染加以防护,将对我们的身体造成伤害。随着放射性同位素、射线装置和电波技术、射频电子设备应用日益广泛,加强辐射防护研究,提高辐射污染防治水平是一个永恒的课题。
一、辐射的概念及其分类
辐射分为电离辐射和电磁辐射(非电离辐射)两种。
电离辐射是作用于物质能使其发生电离现象,它具有波的特性和穿透能力。按照辐射的来源将它们分为天然辐射和人工辐射。天然辐射来自自然界的宇宙射线、宇生放射性核素(是指宇宙射线与大气层中的核素相互作用产生的放射性核素,如3H、7Be、14C和22Na)和原生放射性核素(地球上生来就有的核素,如232Th系、238U系、235U系、40K、87Rb、138La等)。人工辐射源来自矿物开采、核动力生产、核武器爆炸、放射性同位素的应用、射线装置和医疗照射等。
电磁辐射是电磁能量以电磁波的形式通过空间传播的现象,它的传播速度即为人们通常所说的光速。电磁辐射可按其波长、频率排列成若干频率段,形成电磁波谱。频率越高该辐射的量子能量越大,其生物学作用也越强。电磁辐射源可分为自然电磁辐射源和人为电磁辐射源。雷电、太阳黑子活动、宇宙射线等都产生电磁辐射,这是自然电磁辐射源;移动通信、微波通信广播电视和雷达等无线电设备也产生电磁辐射,这类辐射源通常称为人为电磁辐射源。
二、辐射的危害
辐射危害大致可以分为客观健康危害和其他危害两大类。
电离辐射的客观健康危害指的是对受照者本人及其后代健康的有害影响。对受照者本人的影响称为躯体效应,对后代的影响称为遗传效应。辐射对健康的危害既有现时的损伤,也有潜在的危险。当受照者接受某特定水平的辐射照射时,就会遭受某种形式的辐射损伤,如皮肤烧伤、眼晶体白内障、造血障碍、由于性细胞的损伤而引起的生育能力低下等。这些效应的严重程度随受照剂量的增加而增大,是辐射的非随机效应。对于这种效应,存在一个剂量阈值,当所接受的剂量低于这个阈值时,就不会发生这种效应,或者效应极为轻微,根本无法察觉。电离辐射的另一种效应,如辐射诱发的癌症和辐射的遗传效应等,是辐射产生的随机效应,这种效应发生的概率(而非严重程度)随受照剂量的增加而增大。
除了客观健康危害之外,电离辐射还可能造成对环境的污染,如核电站及其他生产、使用、操作放射性物质的单位排放的放射性气体、气溶胶和液体可能污染周围的环境,放射性物质的海洋倾倒可能污染海洋环境,放射废物的地下埋藏可能污染地下水,核企业发生重大事故时释放放射性物质可能造成较大面积的环境污染。环境的放射性污染不仅可能对污染区居民的健康造成不利影响,而且还可能造成经济损失或给人们带来不便。
超过一定限度的电磁辐射也有危害,首先表现为工业干扰方面,造成对有用信号的破坏,特别是广播电视的干扰;其次是超过安全限值的高频辐射对人体健康会产生不良影响,主要作用是引起中枢神经的机能障碍和以交感神经疲乏紧张为主的植物神经紧张失调。临床症状主要表现为神经衰弱症候群,以头昏、头胀、失眠多梦、疲劳无力、记忆力减退、心悸等最为严重;还有较突出的是头痛、四肢酸软、食欲不振、脱发、体重下降、多汗等等症状,部分女工还会发生月经周期紊乱现象,少数人员指颤、易激动。
三、辐射的防护
辐射危害随辐射物剂量或电场强度、功率密度的增加而增大。辐射防护的目的就是在保证对伴随辐射照射的有益实践造成过度限制的情况下为人类提供合适的保护,即是要防止有害的确定效应(非随机性效应),限制随机性效应的发生率,使之合理达到尽可能是低的水平。辐射防护要遵守辐射防护“三原则”(辐射实践正当性、辐射防护最优化、个人剂量当量限值),从外照射防护和内照射防护上,落实各项技术措施、管理措施。
(一)、电离辐射防护
1、外照射防护
外照射防护的基本原则就是尽量减少或避免射线从外部对人体的照射,使之所受辐照不超过国家规定的剂量限值。
外照射防护要从时间防护、距离防护、屏蔽防护着手。累积剂量与时间成正比,要充分减少受照时间;在辐射为点源(对任何形态的源,当考察点与源距离比辐射源本身的最大尺寸大于5倍以上时,可将该放射源视为点源)的情况下,剂量率与距离的平方成反比,要远距离操作,任何源不能用手操作。屏蔽防护中,根据辐射源的类型、射线能量、活度,选择适当的材料和相应的厚度进行屏蔽。
2、内照射防护
进行非密封放射性物质工作时,除了考虑缩短操作时间、增大与源距离和设置防护屏障外,防止射线对人体过量外照外,还应考虑防止放射性物质进入人体所造成的内照射危害。一般采取如下措施:
(1)包容:操作过程中,将放射性物质封闭起来。
(2)隔离:将工作场所进行分隔、分区管理。
(3)净化:采用吸附、过滤、除尘、凝聚沉淀、离子交换、蒸发、贮存衰变等方法,尽量降低空气、水中放射性物质浓度,降低物质表面放射性污染水平。
(4)稀释:在合理控制下利用干净的空气或水使空气或水中的放射性浓度降低到控制水平以下。
(二)电磁辐射防护
摘要:电磁辐射;危害;防护
1 电磁辐射及其污染
1.1 电磁辐射的定义电磁辐射的定义
一般情况下,电磁辐射通常是指被定义为能量以电磁波的形式通过空间传播的现象。
。电磁波有不同频率,可以按照频率分类,从低频率到高频率,包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
电磁波传播的能量量子即光子的能量与电磁波的频率成正比,γ射线、X射线频率很高,其光子能量也很高,与物质相互作用时能够使原子电离,对人类健康和环境影响主要是以电离辐射的形式。所以将γ射线、X射线归类到核辐射(电离辐射),我们通常所说的电磁辐射应当是指可见光频段及以下的电磁波,与物质相互作用时不能够直接使物质发生电离。
《电磁辐射防护规定》(GB 8702-88)中规定的适用频率范围为100kHz~300GHz。国标《电磁兼容术语》GBT4365中也注释“也可将电磁感应引申包括在电磁辐射中”,所以在环境保护中有时也将高压输变电产生等电磁环境污染也纳入电磁辐射中,但其本质上并不是能量以已电磁波形式传播的电磁辐射环境。
1.2 电磁辐射辐射污染
电磁辐射污染是指电磁场的能量流或电磁场强度超过国家规定的电磁环境质量标准,并影响他人健康或干扰他人正常生活、工作的现象。并非所有的电磁辐射对人类都是有害的。电磁辐射对人类生存所必须的,如太阳光。电磁辐射来源主要有两种,一种是自然本底电磁辐射,另一种是人类活动产生的电磁辐射。电磁辐射防护主要是防止防护因人类活动产生的电磁辐射污染的危害。
1.3 电磁辐射危害
电磁辐射对人的健康的危害主要有以下3种:
(1)对生物的热效应危害
主要是对生命体的蛋白质和水分子等电解质在变化的电磁场随变化的电磁场组织振动产生热量,原理与微波炉加热一样。对热效应的科学研究已经取得定量结果。
(2)对生物的非热效应危害。
如对神经系统、生殖系统的影响等。对非热效应的研究目前还只是定性的结果。
(3)对电子电器设备的干扰、损坏。
对于50Hz的工频高压输变电系统,能量要以电磁波形式以光速传播,其波长将达到几千公里,远超过一般的输变电线路长度,难以形成有效的辐射系统,所以其电磁环境影响主要不是电磁辐射,而是高压准静电场和磁场以及放电产生的无线电干扰。我国《电磁辐射环境保护管理办法》不将电压在100千伏以下的送、变电系统和电流100安培以下的工频系统列入电磁辐射建设项目和设备名录。
1.4常见电磁辐射源
(1)(1)日常生活中的电磁辐射
存在电场、磁场变化的系统都会产生电磁辐射。家庭日常生活中接触的常用家用电器,其电源频率为50Hz,除了专门产生电磁辐射或者以电磁辐射为工作机理的电器设备外,其他设备产生的对人体有害的电磁辐射是可以忽略的。日常家庭生活接触到的电磁辐射源主要任何电器只要通上电流就有电磁辐射,大到空调、电视机、电脑、为微波炉、加湿器,小到吹风机、手机、无线网络系统等,像空调、电风扇等设备是不会产生对人体有害的电磁辐射的、充电器,甚至接线板都会产生电磁辐射,但各种电器产生的辐射量不尽相同。依照《电磁辐射防护规定》(GB8702-88) 等国家标准要求的实测方法,采用EMR-300辐射测量仪,在屏蔽的条件下,检测出被测物品在最大输出功率状态下的电磁辐射量如表1所示。
(2)强主要的电磁辐射系统行业
IT:大量的计算机及网络设备不断的向四周发射大量电磁波;雷达系统;广电:广播、电视台站的微波发射和接受系统大量的产生电磁波塔台;电信:为手机、小灵通及笔记本服务的移动通讯基站等无线通讯系统也会产生强大的电磁辐射;电力:高压输电线路、变电站、发电厂以及其他电力设施周围也会产生强大的电磁辐射;医疗:各种医疗、科研、卫生和工业生产使用的高频、超短波、微波理疗设备,如工业高频感应炉等及各类频谱仪都会产生大量的电磁污染。;交通:民航、铁路以及远洋运输等行业动力设备,信号接收设备也会生产大量的电磁污染;科研:很多实验设备装置在试用过程中会发射能量惊人的电磁波。
2电磁辐射的危害
(1)影响生物组织
扰乱人体的自然生理节律。电磁波可扰乱人体的自然生理节律,引起头痛、失眠、健忘等神经衰弱症状;电磁波还能使人体热调节系统失调,从而导致心率加快、呼吸障碍,对心血管疾病的发生发展起着“推波助澜”的作用。由于电磁波具有穿透力,故不仅作用于体表,还可殃及深层组织和器官,往往人体还未感到体表组织疼痛,深层组织或器官已受到损伤。
干扰生物体的免疫功能。电磁波能干扰生物体的免疫功能,助长癌细胞生长,使癌症发病率增高。研究表明:电磁波与癌症,尤其是脑痛和儿童白血病有一定联系。
影响动物生殖系统的功能。电磁波也能抑制动物生殖细胞的发育,影响其生殖系统的功能。研究表明,功率密度为30~40Mv/cm2的微波照射对小白鼠生殖细胞有明显的破坏作用,发育迟缓,曲细精管的细胞层次减少,发生过程障碍;有研究对视屏作业工人健康状况的调查表明,视屏作业女工月经异常发生率及异常妊娠经过与结局的发生率明显高于对照组,支持视屏作业可影响女工生殖机能的观点。日本曾对电脑操作员作过调查,发现每周在电脑屏幕前工作20h以上的孕妇,比一般孕妇流产率高2倍。
(2)导致人体病变
对眼球晶状体的影响:强功率电平微波照射可导致晶状体蛋白质凝固,形成白内障。对血液生成的影响:表现为白血球总数的波动及淋巴细胞和嗜酸性细胞减少。对内分泌的影响:在性机能上男性表现为阳痿,女性出现月经周期紊乱,其他方面有甲状腺肿大、碘摄取率增高、妇女乳汁分泌机能下降、糖代谢内分泌紊乱等。对免疫力的影响:微波照射抑制了抗体形成甚至球蛋白抗体完全消失,还可以是机体的血清补体率升高和免疫球蛋白含量下降。
对心血管系统的影响:反映在心电图上的一些指标的改变,如心动过缓、心动过速、R波变宽、K值减少、局限性心室传导阻滞增加、血压波动等。
对中枢神经系统的影响:除了改变大脑对体温调节的控制功能外,主要还表现在:头痛、全身无力、易疲劳、睡眠障碍、记忆力减退、易冲动等。
电磁辐射对现代人心理的负面影响:许多作业人员知道自己所处工作环境存在一定程度的电磁辐射,但是不知道实际的辐射水平,产生了心理压抑或者心理恐惧。
3电磁辐射防护
对电磁辐射的防护策略主要有四种:削减电磁辐射发射源强,采取屏蔽措施,远离电磁辐射源,减少接触时间。对不同频段的辐射防护需要采用不同的方法。人类每天都在不断接受大自然背景的电磁辐射,对日常生活中的电磁辐射不必谈辐射变色。目前没有确实的科学研究结果表明
3.1避免电器集中摆放
其实最简单的防辐射方法就是与家用电器、办公设备、移动电话等放射源保持适当距离,不要把家用电器集中摆放形成“大辐射磁场”,同时减少与这些放射源的接触频率。各种家用电器、办公设备、移动电话等都应尽量避免长时间操作,同时尽量避免多种办公和家用电器同时使用。
3.2避免置身电脑背面
电脑的摆放位置很重要。尽量别让屏幕的背面朝着有人的地方,因为电脑辐射最强的是背面,其次为左右两侧,屏幕的正面反而辐射最弱。
3.3 用水吸电磁波
室内要保持良好的工作环境,如舒适的温度、清洁流通的空气等。因为水是吸收电磁波的最好介质,可在电器的周边多放几瓶水。不过,必须是塑料瓶和玻璃瓶的才行,绝对不能用金属杯盛水。
3.4多吃抵御辐射的食品
人们日常应该多吃一些绿色蔬菜。这是因为新鲜蔬菜的碱性成分可使血液呈碱性,溶解沉淀于细胞内的毒素,使之随尿液排泄掉;海带-海带中含有一种海带胶质的物质,可促使侵入人体的放射性物质从肠道排出;猪血-猪血的血浆蛋白丰富,血浆蛋白经消化酶分解后,可与进入人体的粉尘、有害金属微粒发生反应,变成难以溶解的新物质沉淀下来,然后排出体外;绿豆-民间素有“绿豆汤解百毒”之说。现代医学研究证实,绿豆含有帮助排泄体内毒物,加速新陈代谢的物质,可有效抵抗各种形式的污染;黑木耳-黑木耳的最大优势在于可以帮助排出纤维素物质,使这些有害纤维在体内难以立足。
3.5严把采购关
目前,国内对电子产品的辐射有了严格的规定,如强制执行的3C认证就是其中之一,但该标准对于零售的机箱产品是无效的(机箱本身并不是辐射源),而且从实际情况来看,要在电脑等产品设计中完全杜绝辐射是不现实的。因此,我们在购买电器时一定要选择通过质量认证的品牌产品。比如,显示器可以购买通过TCO认证的、机箱选择大品牌厂商的。
3.6使用防辐射装备
现在市场上推出了一些民用防电磁辐射产品,正常人群在普通的家庭和办公场所需要采取特别的电磁辐射防护措施。
对于手机不要长期近距离放在头部接听;对微波炉保持一定距离并关闭微波炉门;无线路由器、无线网卡不使用时关闭。对于普通的无线通信基站,一般不要和基站天线处于同一高度,应当低于基站天线并保持30米以上的距离。如孕妇防辐射服,防辐射马甲、防辐射衬衫、防辐射围裙、防辐射屏、防辐射眼镜等。我们可以根据自己的情况加以选用。如果在强辐射区工作或需要特殊保护的人,就要选择专业防辐射产品来避免电磁辐射。尽管电磁辐射无时不在、无处不在,但只要掌握足够的辐射知识和电器产品的正确使用方法,
我们完全不用为周围的电磁辐射感到恐慌。根据国家环境保护部的《电磁辐射防护规定》,电场强度如果低于每米40伏应该就是安全的。即使超过这个数值也不一定产生危害,这根据个人的抵抗力和接触的时间、距离等情况而定。所以说我们只要正确对待,合理利用,采取适当的屏蔽防护措施,就可以大大降低电磁辐射影响,尽情享受它给我们的生活带来的无限便利。
4结语
随着科学技术的进步,各种产生电磁辐射的设备无线电技术已经被广泛应用于国防、工农业生产、交通运输、通讯、信息产业等各个领域并深入到千家万户,它给人类创造了巨大的物质文明,但同时也把人们带进了一个充满人造电辐射的环境也不可避免的对电磁环境产生一定不利影响。它是续废水、废气、噪声污染之后的又一大影响居民身体健康环境的重要污染但只要科学合理地采取防护措施,电磁辐射的环境影响是可以控制的,是安全的。
参考文献:
关键词:电磁辐射;电离辐射;防辐射纤维;防辐射纺织品
中图分类号:TS195.6 文献标志码:A
近年来,随着生活品质的提高,人们越来越关注生活环境中无处不在的辐射,而且對“辐射”存在着过度恐慌。本文在對辐射分类进行分析的基础上指出,在日常生活中,虽然电离辐射的危害性大干电磁辐射,而且电磁辐射也会對人体造成一定的损伤,但在一般情况下,民众生活环境的电磁辐射水平都不会超标,因此通常情况下不需要對辐射具有畏惧心理,也无需對辐射进行特别防护。因此,本文主要针對能够接触到有害辐射的职业人群,研究辐射的防护技术,以及防护纤维与相关纺织品的开发。
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辐射的概念与类型
“辐射”是指从中心向各个方向沿着直线伸展出去的形式。在物理学上,“辐射”是指热、光、声、电磁波、高能粒子等物质或能量向四周传播的一种状态。与其他能量或物质的传播条件不同,电磁波和高能粒子的辐射不需要起传递作用的介质,就可以在真空中传播。
辐射是一类有效的加工、探测手段,广泛应用于工业、农业、矿产探测、医学诊断及科学研究领域。但过量的辐射会對生物体和材料造成损伤,当辐射传递的能量足够大时,可引起受到辐照的物质产生电离。因此,从物理学的角度,辐射据其對物质分子结构的改变程度,分为电离辐射和非电离辐射。能引起物质分子电离的辐射称为电离辐射,包括高速带电粒子(α粒子、β粒子、质子)、不带电粒子(中子)及电磁波x射线、γ射线等;而较低能量的辐射,如紫外线、可见光、红外线、微波、激光以及热辐射、声辐射等,都属于非电离辐射。显然,电离辐射更容易對人体和材料造成损伤,而非电离辐射,特别是其中能量较低的微波或工频电磁波對人体和材料的损伤较小。
因为电离辐射對人体有明显的损伤,从而导致一般民众對“辐射”一词产生畏惧感。因此,从应用的角度来看,有的电磁专家、医学专家和国际组织反對将微波等电磁波照射于人体的现象称之为受到电磁波的“辐射”,建议改称为“暴露”于这些电磁波。这一提议已经得到广泛的认可,在相关的国际标准和国家标准中已有体现。
2 辐射的危害与防护原则
辐射的危害包括對材料的危害和對人体的危害。与此相對应,防辐射技术也包括材料的防辐射和人体的防辐射两种类型。
2.1辐射的危害
电离辐射對材料和人体的危害是直接导致材料(包括生物机体)的电离,破坏了材料和生物体的分子结构,从而造成對材料和生物体损伤。电离辐射可對受照本人造成损伤(躯体效应),并對其子代造成损伤(遗传效应)。
人体暴露于微波等属于非电离辐射的电磁波中,虽然不会造成生物大分子的电离,但会因热效应、非热效应和积累效应而导致對人体的损伤。热效应是指生物器官受电磁波辐照导致升温而引起生理和病理变化的作用,这种损伤得到各国学者公认,并已将對热效应的防护体现到了各国的相关标准之中;非热效应是指生物器官虽未因电磁场导致升温,但人体器官如同一个精密的电磁器件,会在外界电磁场作用下因不能实现良好的电磁兼容而导致功能失调甚至器质性病变。这种损伤被一部分研究人员(如欧洲研究者)所认可,而有的学者(如美国研究者)则认为非热效应不至于對人体造成损伤;积累效应是指虽然人体所处环境的电磁场强度低于暴露限值,但长时间受到辐射也会因辐射效果的日积月累而导致损伤。也有学者将“积累效应”归并到“非热效应”之中,而认为只存在“热效应”和“非热效应”两类。
我国民众,特别是媒体對核辐射和电磁辐射的危害普遍存在过度恐慌、过度渲染的现象。实际上,即便是全球核泄露最严重的切尔诺贝利核电站事故,其危害程度也不像网络流传得那样严重。中国核学会辐射防护分会理事长潘自强院士曾撰文介绍,切尔诺贝利事故因辐射死亡28人。联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)對涉及事故及清理工作的60万人跟踪14年后得出的研究报告指出:除儿童时期受到照射之后出现甲状腺癌症增加外,没有观察到可归因于电离辐射的各种癌症发生率或死亡率的上升,白血病(白血病是辐射照射后癌症发生潜伏期最短的病症,潜伏期一般为2~10年)的危险没有表现出增加,甚至在清理事故现场的工作人员也是如此。同时,也没有发现一些其他的非恶性疾病与电离辐射有关的证据,但事故對人们的心理影响是广泛存在的,主要表现为惧怕辐射,然而人们并不了解当时实际受到的辐射剂量,只有当人体受照超出了辐射量限值才会對人体造成危害。
2.2防护原则
虽然微波等非电离辐射對人体的危害没有电离辐射那样严重,但其防护原则可以沿用国际放射防护委员会(ICRP)提出的辐射防护三大原则——实践正当化原则、防护最优化原则和剂量限值原则,即:對于有强电磁场等危害的场所,只是在有必要时才进入这样的场合;进入这种危险场合时应采用尽可能完善的防护措施;应按照人体受照的剂量限值来限制职业人员的受照(或暴露)时间。
所有防护措施都是需要付出代价的,包括费用的代价及人员因使用防护装备导致工作效率和舒适感的下降。因此,對各种辐射的防护是“宽严皆误”。
3 辐射的防护技术和防护材料
3.1电离辐射的防护
电离辐射對人体和材料的危害很大,但不同的电离辐射在穿透能力、电离能力和對人体及材料造成损伤的程度方面有不同的表现,有的电离辐射不需要专门的防护材料即可有效阻隔,有的电离辐射则还没有有效的材料能加以阻挡和拦截。
α粒子是带2个正电荷的氦原子核,有很强的电离能力,但由于其质量较大,穿透能力差,在空气中的射程只有几厘米,只要一张纸或健康的皮肤就能挡住,故不需使用专门的材料进行阻隔防护。
β粒子是放射性物质发生β衰变时放射出的高能电子,电离能力比α粒子小得多,但穿透能力强。β粒子和由电子加速器的高压电场加速的电子束均需用铝箔等金属薄片进行阻挡,因此金属箔片是防止高能电子入射的防护材料。
质子是带正电荷的亚原子粒子,高速质子流在人体中有极强的穿透能力,但单纯穿透對人体造成的损伤不大,通常作为医疗手段定位杀灭肿瘤细胞,公众和普通职业人员不易遭遇高速质子的辐照,故不存在防护问题。
中子是电中性的粒子,不直接导致电离,但易在衰变后引发电离。中子穿透能力极强,可穿透钢铁装甲和建筑物而杀伤人员,并可产生感生放射性物质,在一定的时间和空间上造成放射性污染。高能中子(>10 MeV)可在空气中行进极长距离,其有效拦截物质是水等富含氢核的物质。在合成纤维中添加锂、硼、氢、氮、碳等中子吸收剂,并利用纤维集合体可起到使中子慢化的作用,對中子有一定的拦截屏蔽作用,但通常只對低速热中子有一定的阻隔效果。例如厚度5mm的含硼中子防护服,對热中子(0.025eV)的防护屏蔽率为80%;含硼石蜡、含碳化硼的聚丙烯等均對热中子有一定的屏蔽效果。
X射线是由高速电子撞击物质的原子所产生的电磁波,波长在0.01~10nm之间,极具穿透性和杀伤力,通常用铅板、钡水泥墙等作为阻隔防御材料。接触x射线较多的医务人员大多穿着局部(多为正面)插入铅橡皮的防护服装,来阻隔x射线;铅纤维与普通纤维混纺制成的服装比铅橡皮柔软;在化学纤维中添加氧化铅、硫酸钡制成的防x射线纤维,制成纺织品后對低能x射线有一定的遮蔽效果,比铅衣柔软轻便。
γ射线是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线,是波长短于0.02nm的电磁波。谢线有比X射线更强的穿透力和杀伤力,医疗上用来治疗肿瘤。γ射线的防护材料与X射线类似,也采用铅板、铅纤维与普通纤维混纺、以及含铅、硼、钡等元素的纤维及其他材料,均對γ射线有一定的屏蔽作用,但防护效果不如X射线。
综上所述,电离辐射除Ⅱ粒子外,制成纤维状或织物状的防辐射材料尚难有效遮断高能射线和粒子流的入侵,仍然以铅橡皮为最常用且相對有效的防护材料。
3.2电磁辐射的防护
电磁辐射的防护主要针對高频电磁波,根据现有的电磁辐射防护标准,對频率为30~300MHz的电磁波有最严格的防护标准,即暴露限值最低。该频率范围以及更高的频率范围内的电磁波對人体的损伤主要是由电场造成的,對此进行防护主要采用反射电磁波的机理,而吸收电磁波的防护方式相對困难,除非允许采用很厚重的防护层,而这對于纺织品而言并不合适。
不锈钢、铜、铝、镍等电导率高的金属纤维是传统的屏蔽材料,但由此制得的防护服装过于沉重,手感偏硬。基于反射机理的防电磁辐射纤维常用的制取方法包括:(1)以普通合成纤维为基材,在外层包覆(化学镀、涂覆)金属层,制成镀铜、镀镍、镀银纤维;(2)原位聚合聚苯胺、聚吡咯制成导电纤维;(3)通过涂层加工,将导电的各种粉体附着在纤维表面制成高电导率的纤维。對这些纤维可制成合适的细度和长度,以使防电磁辐射纤维适合于后续纺织品或非织造布加工。
對于低频电磁波,虽然對人体的损伤很小,但在特殊场合(例如扫雷艇产生的强大磁场)下,需将磁场集中在磁性纤维内,从而保证由磁性纤维护卫的人体内部只有很低的磁场强度。与金属纤维类似,传统的磁性纤维由铁镍合金等高导磁材料制成,目前发展成为以铁、铁氧体粉体添加到合成纤维中制得磁性纤维。
由上述高电导率纤维和高磁导率纤维制成的织物或非织造布,可获得电磁辐射防护效果。但能够直接制成具有电磁屏蔽效果纺织品更为简捷的方法包括:(1)采用金属纤维或将金属化纤维与其他纤维混纺制备电磁屏蔽织物;(2)對合成纤维织物直接进行金属化处理(例如镀铜、镀镍、镀银等);(3)原位聚合聚苯胺、聚吡咯等导电高分子;(4)施加导电涂层(涂覆导电高分子材料,含铜粉、银粉等导电粉体的涂料)等。
通常采用15%~20%的不锈钢纤维混纺制成的电磁屏蔽织物,可使织物的电磁屏蔽效能达到20dB左右,而经过金属化处理的织物,屏蔽效能可达65dB左右。
但是,對于电磁辐射防护服装而言,因服装结构上存在一系列破坏整体密闭效果的缝隙孔洞和开口,故会使服装的电磁屏蔽效能大幅低于面料的电磁屏蔽效能。整体金属化处理的织物,即使在各开口设计上已经尽可能封闭,并配置带披风的帽子,但服装的屏蔽效能也只能达到30dB左右,如进一步提高屏蔽效能,则必须采用全封闭结构,但防化服类的全封闭结构,会导致使用者热负荷增大,影响舒适性和功效性。
4 辐射防护的发展趋势
4.1辐射防护理念的科学化
近几年来,我国在辐射防护方面出现了防护理念泛化的现象。有的媒体过分夸大了电离辐射和电磁辐射的危害,甚至混淆电离辐射与非电离辐射的差异;也有人出于商业利益有意制造电磁污染的恐慌而兜售所谓的防辐射制品;有较高比例的公众對工作环境和生活环境的电磁辐射源有种种过分的担心。
事实上,我国公众生活环境的电磁辐射水平,除了偶然发生的特殊情况(例如高压线下、雷雨交加时),电磁环境均不超标。民众所担心的家用电器的电磁泄漏强度往往只有国际标准的百分之几甚至千分之几;小区楼顶的通信基站发射的电磁场也呈现为往远处发射的分布,使基站下方的场强最低。这些情况将逐渐被民众所了解,而关于辐射防护纺织品的使用對象,终究会向职业人群集中,一般民众并不需要进行电离辐射和非电离辐射的防护。
4.2辐射防护技术的升级
如前所述,现有电磁辐射防护服存在屏蔽效能与穿着舒适性的矛盾,密闭式防护服可以得到高屏蔽效能,但穿着闷气,影响舒适性和工作效率,而工作服款式的电磁辐射防护服则达不到高屏蔽效能,防护效果不理想。此外,还存在服装结构设计不合理导致电磁屏蔽效能下降、导电层不牢固容易在洗涤后脱离导致屏蔽效能下降,以及全频段电磁信号均被屏蔽、致使手机等部分工作用具的通信联系中断等问题。
关键词:基站 电磁 辐射
中图分类号:TN2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)10(c)-0001-01
本期工程建设基站1313个,按站址行政区域分布:南宁207个,占基站总数的15.8%;崇左71个,占基站总数的5.4%;北海50个,占基站总数的3.8%;百色135个,占基站总数的10.3%;桂林137个,占基站总数的10.4%;河池106个,占基站总数的8.1%;柳州108个,占基站总数的8.2%;来宾72个,占基站总数的5.5%;梧州67个,占基站总数的5.1%;贺州66个,占基站总数的5.0%;玉林102个,占基站总数的7.8%;贵港68个,占基站总数的5.2%;防城港55个,占基站总数的4.2%;钦州69个,占基站总数的5.3%。
1 环境质量现状监测与评价
本期工程现状监测委托南京电力设备质量性能检验中心承担,监测单位于2011年11月18日至2011年12月26日对本期工程321个典型基站进行了抽测。除桂林灵川新移动办公楼基站和玉林玉州区大芦村基站站址处电磁环境背景值偏高,电磁辐射环境不能满足《电磁辐射防护规定》(GB8702 -1988)对公众照射导出限值0.4 W/m2的评价标准值要求。其余典型基站监测最大值0.0676 W/m2,电磁辐射环境满足《电磁辐射防护规定》(GB8702-1988)对公众照射导出限值0.4 W/m2的评价标准值要求,区域电磁环境质量良好,具有较大的电磁环境容量。
本期工程典型基站的选取包括了所有行政区域、包含了所有环境特征、涵盖了所有基站工程特点,并对各重要行政区域、重要环境功能区、主要类型基站提高了抽检比例,使得典型基站的选取具有代表性、典型性。因此,可以以典型基站的电磁辐射现状监测结果代表区域电磁环境背景情况,对新建基站提出科学、合理的建站要求。
2 电磁辐射环境影响预测计算
2.1 功率密度预测
根据本期工程天线技术参数,依据近场区公式L=2 d2/λ(其中,d为天线长度;λ为波长;L为近场区距离)计算,天线周围的近场区距离在8~10 m范围内。根据现场调查情况,基站周围的环境保护目标一般位于远场区,需要对远场区天线的电磁辐射变化趋势进行分析。
为了计算本期工程新建基站投运后对周围环境可能造成的电磁辐射影响,根据《辐射环境保护管理导则-电磁辐射监测仪器和方法》(HJ/T10.2-1996)中远场轴向功率密度的计算公式:
依据不同基站的天线口功率及天线增益,核算出天线轴向不同距离处的功率密度值。
天线轴向功率密度均随着与天线轴向距离的增加而迅速衰减,对于GSM900及GSM1800频段基站而言,基站功率密度衰减到0.08 W/m2的评价标准值时,需要的最大水平管理约束距离分别为40 m及25 m。对于不同功率和增益的基站而言,功率密度衰减到评价标准值以下所需要的距离有所不同。比较以上不同频段基站周围的功率密度值可以看出,在天线轴向距离相同的点位处,基站的标称功率越大,增益越大,产生的功率密度也越大。
2.2 辐射管理约束距离计算及管理约束距离要求
根据建设方提供的基站技术参数,本期工程其余基站天线架设高度较高,天线下倾角较小,环境保护目标相对于天线高度较低。基站在设计及建设时,只要基站站址周围的环境保护目标在水平管理约束距离或垂直管理约束距离划定的空间范围,之外,由基站引起的理论预测电磁辐射水平将小于0.08 W/m2的单个项目评价标准值要求。
根据基站实际建设和运行情况,采取该措施在经济和技术上是切实可行的,并与基站网络优化的技术要求也是相一致的。因此,对基站采取管理约束距离的措施在技术和经济方面都是可行的。
2.3 典型基站副瓣方向辐射影响理论预测
该基站天线到顶楼室内的垂直距离约6 m。根据表6.5参数计算,可以得出在不考虑墙壁、窗户等阻隔作用的情况下,天线运行期间其垂直方向副瓣产生的电磁辐射到达楼顶室内处的的功率密度值约为0.0019 W/m2,小于0.08 W/m2的单个项目评价标准值要求。
当天线的俯仰角不同时,天线增益在下方的建筑内衰减值也不同,俯仰角越大,下方建筑越接近天线主瓣方向,天线增益衰减值越小,受到的电磁辐射影响就越大。因此,对于此类天线,一方面应避免天线架设于窗户的正上方并采取较小的天线俯仰角,另一方面应适当提高其架设高度,最大限度地减轻对基站所在顶楼室内的辐射影响。
2.4 共建共享基站相互影响及叠加效应分析
对于多频共址基站其电磁辐射对环境的影响要大于单频基站对环境的影响,多频共址基站需要的基站管理约束距离要大于单频共址基站(为了方便比较不同频段基站对环境的影响,多频段功率密度控制标准值采用0.08 W/m2)。
基站在建设时是否适宜采用多频共址方式,需要结合本地区环境容量,考虑多频共址基站对环境的叠加影响。在基站优先满足《电磁辐射防护规定》(GB8702-1988)的相关标准的前提下,可以考虑基站多频共址,实现资源共享,减少基站占用空间资源的可能性。
3 结论
(1)本期工程建设基站1313个(GSM900基站1173个,GSM1800基站140个)。基站分布于广西全区14地市,工程总投资45955万元。本项目选址和建设符合广西全区城市规划的要求,是国家鼓励发展的项目,符合国家产业政策。
(2)本期工程通过对新建基站类比分析、新建基站落实报告书各项污染防治措施后,电磁辐射环境均可以满足《电磁辐射防护规定》(GB8702-1988)对公众照射导出限值0.4 W/m2的评价标准要求及单个项目电磁辐射功率密度0.08 W/m2的评价标准值的要求。
【关键词】高压电电磁辐射防治
随着我国经济与城市化的飞速发展,随着城市规模的扩大,电力负荷的迅猛增长加速了电力工业的发展,社会对电力的需求不断加大,高压输电线路的敷设越来越多,输电线路与居民区之间的距离也越来越近,人们开始关注城市的电力设施是否会影响市民的身体健康等问题,电磁辐射对于人身和环境的安全问题越来越受到人们的关注。电磁辐射的五大来源:电波发射设施(如广播、电视发射塔等);通信设施(如人造卫星通信系统的地面站、雷达系统的雷达站、移动通讯塔等);各种高频设备(如高频热和机、高频淬火机、高频焊接机、高频烘干机、家用微波炉等);交通设备(如电气化铁道、电车等);来源五电力设备(如高压电线路、变电站等)。
一、电磁辐射的产生
电磁辐射是一种物理现象,是指“能量以电磁波形式由源发射到空间的现象”。电磁环境是“存在于给定场所的所有电磁现象的总和”。电磁辐射源一般分为天然电磁辐射和人为电磁辐射两类。一是自然界电磁辐射源,来自某些自然现象,如雷电、台风、太阳的黑子活动与黑体放射等。二是人工型电磁辐射源。人工型电磁辐射源、来自人工制造的若干系统或装置与设备,其中又分放电型电磁辐射源、射频电磁辐射源及工频电磁辐射源。
经研究发现有人将电磁烟雾污染称作继大气污染、水污染和噪声污染之后,威胁人类健康的第4大污染。
电磁波辐射是近三四十年才被人们认识的一种新的环境污染,现在人们对电磁辐射仍处于认识和研究阶段,人们对它的认识还是很有限的。由于它看不见、摸不着、不易察觉、很陌生,所以,容易引起人们的疑虑。电磁辐射环境污染源根据电磁波的频率范围,划分为工频(50/60Hz)、射频(又称高频103-106Hz)与微波(>106Hz)三个波段。电磁辐射是一种以电磁波形式传播的能量流,具有“波粒”二象性,环境科学把高于12电子伏特的电磁波辐射称为电离辐射(放射性),如:x射线和丫射线等;而低于12电子伏特的电磁波辐射称为电磁辐射。
二、高压电电磁辐射的特性
有电就有磁场和电场。
1、磁场特性
磁场强度的大小和电流大小有关,与电压无关;50Hz或60Hz的磁场能很容易穿透大多数物体(建筑物或人),且不受这些物体的干扰。从理论上讲,因为三相交流输电线中各相电流的有效值相等,相位互差120,所以在距输电线较远外产生的磁场相互抵消,近似为零。
2、电场特性
载流输电线会在周围空间产生电场,其特性如下:电场强度与输电线相对于大地的电压成正比;场中的导电物体(树林、建筑物等)会使电场严重畸变,从而产生一定的屏蔽。
3、电晕特性
当导线表面的电场强度大于空气击穿强度时,会产生电晕放电。这时,在导线表面的电场强度一般达到30kV/ln以上,这种如此巨大的电场强度,只有高压输电线路导线表面才有。因此,电晕放电多发生在高压输电线路上。
三、高压电电磁辐射的危害
1、高压电电磁辐射对人的危害
电磁辐射对人体造成的伤害是多方面的,大量研究证明了高压输电线路的电磁辐射对细胞信号转导过程,心脏、血液系统和生殖系统以及学习记忆能力等方面都存在不同程度的影响。电磁辐射能够诱发癌症并加速人体的癌细胞增殖。电磁辐射污染会影响人类的循环系统、免疫、生殖和代谢功能,严重的还会诱发癌症,并会加速人体的癌细胞增殖。瑞士的研究资料指出,周围有高压线经过的住户居民,患乳腺癌的概率比常人高7.4倍。
美国得克萨斯州癌症医学基金会针对一些遭受电磁辐射损伤的病人所做的抽样化验结果表明,在高压线附近工作的工人,其癌细胞生长速度比一般人要快24倍。
高剂量的电磁辐射还会影响及破坏人体原有的生物电流和生物磁场,使人体内原有的电磁场发生异常。人如果长期曝露在超安全的辐射下,人体细胞就会大面积杀伤或杀死。值得注意的是,不同的人或同一个人在不同年龄阶段对电磁辐射的承受能力是不一样的,老人、儿童、孕妇属于对电磁辐射的敏感群。研究还表明,220KV高压线周围40米~300米范围内人群患白血病、癌症的几率是其他地区的数倍,电磁辐射也会导致孕妇流产、胎儿畸形和心血管疾病,对人的危害极大。电磁辐射对人体的危害是多方面的,女性和胎儿尤其容易受到伤害,调查表明:1到3个月为胚胎期,受到强电磁辐射可能造成肢体缺陷或畸形;4至5个月为胎儿成形期,受到电磁辐射可能引起智力发育不全,甚至造成痴呆;6至10个月为胎儿成长期,受电磁辐射可导致免疫功能低下,出生后体质弱,抵抗力差。
研究证实,长期暴露在电磁辐射下,电磁强度只要达到1毫高斯,就可使抗体无法和血细胞结合,如果达到10毫高斯,则可使胸腺细胞死亡,免疫力下降,若达到40毫高斯,则胚胎发育异常,导致畸形儿。对于高压电低频电磁波非游离辐射一般环境建议值为833毫高斯。300米以内的影响非常严重,会导致癌症、白血病,幼儿白血病的患病率增加几倍,是不容忽视的问题!
2、高压电电磁辐射对电子设备的危害
电磁辐射对电子设备来说是一种干扰,如果电磁辐射的频率与扰设备的频率相近时,干扰的程度就越明显。大量的研究表明,使沿线一定范围内的无线电接收设备在正常工作时所接收的有用信号的波形幅值和相位受到影响,导致这些无线电接收设备达不到正常工作所需的信噪比。会造成广播与电视不能收听、收看,自动控制信号失误,电子仪器仪表失灵,飞机指示信号失误或空中指挥信号受到干扰,干扰医院的医疗器械或病人的心脏起搏器等。
3、高压电电磁辐射对易燃易爆物品的危害
通常情况下,高压线路产生的电晕在导线及其金属表面空气中的电晕放电,绝缘子承受高电位梯度区域中放电并产生火花,连接松动或接触不良产生的间隙火花放电的电磁辐射对诸如武器弹药、燃油等易燃、易爆物质产生潜在的威胁,或者使电爆管的效应提前或滞后,从而危及人身安全与财产安全。
四、高压电电磁辐射污染的防护措施
1、加强对电磁辐射环境管理
我国对于电磁辐射环境管理先后己了《电磁辐射防护规定》和《环境电磁波卫生标准》等多项中华人民共和国国家标准,了《辐射环境保护导则-电磁辐射环境影响评价方法与标准》等中华人民共和国环境保护行业标准,了《微波辐射生活区安全限值》等中华人民共和国国家军用标准。职业照射的限值为在每天8H工作期间内,任意连续6min按全身平均的SAR应小于0.1W/Kg;公众照射的限值在1天24H内,任意连续6min按全身平均的SAR应小于0.02W/Kg。
2、高压电电磁辐射防治措施
采用屏蔽技术,减少电磁辐射的危害。避免电磁辐射对人体的影响,高压线路尽可能避开或远离居民区、敏感环境区。若在建设中无法避开居民区,可以考虑铺设地下电缆。在设计线路时严格按规程执行,适当选用塔型、高塔,尽量减少路径走廊宽度以及降低线路走廊下的电磁场强度。综合比较,合理选择路径方案,使所选路径环境影响最小。提高导线对地的高度,双回路导线逆相布置,高低压导线分层架设等措施,会获得降低地面强度的效果。合理选择相导线结构以降低可听噪声水平,选用噪声水平达到国家规定允许范围内的设备。在运行中对工作人员采取局部屏蔽与限制工作时间等防护措施,以减少电磁辐射对人体的影响。作业人员所处环境的电磁场强度超过国标限值或者作业人员所处环境的电磁场强度未超过国标限值,但与此限值比较接近,而作业人员又需要长时间在此环境工作时,都应考虑采用辐射防护用品。选用个体防护产品时,应首先确定电磁辐射的衰减度,然后,参照各种产品说明中对电磁波的衰减参数,确定使用何种形式的防护用品。降低电磁辐射方面的个体防护用品主要包括防护服装、防护眼镜及辐射防护屏。
对于通信信号线遭受高压电电磁危险及干扰影响,可将有影响的通信信号线或输电线改为电缆,对输电线进行换位,铺设放电管和屏蔽线或安装中和变压器。电压越高,电晕放电就越强;导线直径越大,电晕放电就越弱;输电线对无线电与电视的干扰主要是电晕放电引起的干扰。导线表面光洁度越高,放电也就越弱。在大于五百米高压电的干扰电场可以忽略。无线电杂音的强度受天气影响较大,一般只在恶劣的天气条件下电网才会对距它很近且信号很弱的无线电与电视产生干扰。为了避免架空电力线对通讯线的干扰,设计时应从导线选择和连接等方面考虑,无论是单导线还是分裂导线,均应使导线半径或等值半径等于或大于引起电晕的半径。
四、结语
目前人们对环境越来越关注,电磁辐射这一电力系统普遍存在的问题,变电站、输电线路、变压器等电气设备都是辐射源,因此应对此类问题加以重视并采取措施,人员应积极主动地采取防治措施,提高自我保护意识,重视电磁辐射可能对人体产生的危害,多了解有关电磁辐射的常识,学会防范措施,加强安全防范,就可以避免电磁辐射给人们造成的伤害。
参考文献
[1]郑大伟,杨军.电磁辐射的危害及其防护.科技信息,2010年09期
[2]季成富.高压输变电工程电磁辐射管理控制对策.污染防治技术,2011,(04)
[3]李建英.电磁辐射对人体健康的危害.安全与健康,2005,(23)
[4]张邦俊,仇丰,张莉,翟国庆.居住区内高压输电线路工频电磁污染分布研究.中国环境科学,2002(03)
【关键词】电磁辐射暴露限值标准测量
一、电磁辐射暴露相关概念和术语
1.基本限值和导出限值
科学实验表明,过量的电磁照射对人体有一定的伤害作用,许多国际的、国家的文件都规定了电磁暴露的人体安全限值。虽然这些文件在具体规定上有所不同,但大多数文件都使用了相同的方法:即用基本限值和导出限值给出电磁辐射限值。
基本限值是指判定人体对电磁场产生生理反应的基本量。基本限值适用于身体存在场中的情形。人体暴露的基本限值通常以比吸收率(Specific Absorption Rate,SAR)来表示。
导出限值是指可以产生与基本限值相应的电场、磁场和功率密度的值。由于基本量很难测出,大多数文件给出了电场、磁场和功率密度的导出(参考)限值。
2.环境电磁波辐射强度分级
以电磁波辐射强度及其频段特性对人体可能引起潜在性不良影响的阈下值为界,环境电磁波允许辐射强度在卫生部标准中按级分为一级和二级。在环保局GB8702-88中和军用领域,电磁辐射暴露安全标准则分别以职业照射和公众照射,作业区和生活区进行界定。一级为安全区,指在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切人群(包括婴儿、孕妇和老弱病残者),均不会受到任何有害影响的区域;新建、改建或扩建电台、电视台和雷达站等发射天线,在其居民覆盖区内,必须符合“一级标准”的要求。二级为中间区,指在该环境电磁波强度下长期居住、工作和生活的一切人群(包括婴儿、孕妇和老弱病残者)可能引起潜在性不良反应的区域;在此区内可建造工厂和机关,但不允许建造居民住宅、学较、医院和疗养院,已建造的必须采取适当的防护措施。超过二级标准地区,对人体可带来有害影响,此区内可作绿化带或种植农作物,但禁止建造居民住宅及人群经常活动的一切公共设施,如机关、工厂、商店和影剧院;如在此区内已有这些建筑,则应采取措施,或限制辐射时间。二、电磁辐射标准国际上,在电磁辐射安全领域有两大主流标准,一个是ICNIRP标准,即国际非电离辐射防护委员会(The International Commission for Non-Ionizing Radiation Protection,ICNIRP)的标准,另一个标准是美国的IEEE标准。
在世界卫生组织等组织的推动下,IEEE标准的限值今后将统一到欧标(ICNIRP)的限值上。
在我国,由不同部门制定的多部电磁辐射国家标准同时并存。在民用领域主要有:
GB8702-88《电磁辐射防护规定》;
GB9715-88《环境电磁波卫生标准》;
GB12638-90《微波和超短波通信设备辐射安全要求》;
GB10436-89《作业场所微波辐射卫生标准》;
GB10437-89《作业场所超高频辐射卫生标准》;GB16203~96《作业场所工频电场卫生标准》等。
在军用电磁辐射防护领域,与电磁辐射相关的国家标准比较典型的有:
GJB5313-2004《电磁辐射暴露限值和测量方法》;
GJB1450-92《舰船总体射频危害电磁场强测量方法》;
GJB1446.40-92《舰船系统界面要求电磁环境电磁辐射对人员和燃油的危害》等。
目前,环保局执法一般按照GB8702-88来进行,其在30MHz~3GHz之间的公众导出限值为40mW/cm2。但是,国标委关于手机电磁辐射的标准采用了欧标限值(SAR限值为2.0W/kg)。
表1为一些组织和国家在移动通信频段的公众照射标准比较。
二、环境电磁辐射测量
1、测量方式
在调查辐射源周围环境电磁波辐射强度及其分布规律时,常以辐射源为中心,采用在不同方位取点的方式进行测量,简称点测。点测时以辐射源为中心,将待测区按一定角度划线,呈扇形展开,按一定距离选点测量。
全面调查某地区环境电磁波的背景值及按人口调查居民人群所受辐射强度的测量简称面测。面测量时,将待测地区(城市)按人口统计划分若干小区,并标明各小区居民中心地理坐标,从中选择若干有代表性的小区作为监测点,进行自动测量和实时处理,经过加权处理后,求出该地区(城市)居民环境电磁波暴露强度值。
2、测量仪器
在对辐射源周围测量和作业区进行测量时,测量仪器一般选用宽带辐射测量仪,包括具有各向同性响应或有方向性磁场探头/电场探头的宽频带电场、磁场设备。在对区域性背景场强和生活区进行测量时,一般选用窄带辐射测量仪,通常采用宽频带天线、频谱分析仪和计算机配套的自动测量系统。
三、国内电磁辐射暴露安全标准和测量的不足
由于环境电磁场的复杂性,国内外在电磁辐射安全标准上尚存在较大争议。就国内而言,相关标准的制定,对推动我国电磁防护设计、保障公众健康、控制电磁辐射水平起到了积极作用,但在实际使用中也逐渐暴露出一些明显不足,具体表现在:
1、标准分散,不统一。无论是军、民标,多个相关的国家标准同时并存,归口管理部门分散,即不利于选用,也不便于统一执法。
2、各标准规定宽严不一。以军标100MHz为例,不同标准电磁辐射暴露限值规定各异,宽严不一,缺乏必要的说明和协调,见表2。
3、量值不统一。各标准中电场强度、磁场强度、功率密度、暴露剂量、V/m、W/m2、W.h/m2、mW/cm2、A/m等同时并存,转换关系复杂,使用起来极不方便。
4、测试频率覆盖不够,不能反映实际情况。无论是军标还是民标,国内现有标准均仅关注了部分频段/频点,远远不能适应现代电子、通信技术的迅猛发展。图1为实测条件下的环境电平。
四、结束语
随着科学技术的发展,各种电子、电气设备在极大地丰富和提高了人们的物质、精神生活的同时,也带来了复杂、严重的电磁污染。加强电磁环境监控,延伸测试频段,加大对不同频率及不同幅照量电磁波对人生理影响基础研究,尤其是累计效应研究,强化归口管理,促成一部科学、安全、具有强制约束力的电磁辐射暴露限值标准任重而道远。
参考文献
[1]《超特高压环境电磁场测量、计算和生态效应》何为等
[2]《高压变电站对周围环境的影响与评估》宋福祥等
关键词:电磁辐射;污染;探讨
中图分类号:O434.11 文献标识码:A 文章编号:
近年来,电磁技术应用越来越广泛,电磁辐射污染也越来越严重。电磁干扰、电磁辐射对生物体的影响成为了电磁辐射污染的主要危害,对人们的生产、生活造成了较大的影响。
1 电磁辐射污染的现状
室外产生电磁辐射的系统主要包括:通信、输电、交通、发射、武器等。首先,通信。通信基础设施,例如基站天线等,会产生电磁干扰。不合理架设的天线容易导致居民受到电磁辐射污染。随着城乡一体化进程的加剧,郊区出现了越来越多的大功率电磁波发射基站,产生了大量的电磁辐射。其次,输电。变电站、高压电缆、高压输电线等高压输电设备在城市、乡村中分别越来越密集,加剧了电磁辐射污染。第三,发射。为了方便信息、文化交流,发射系统持续运行。一些规划不当的发射系统,对附近区域造成了较大的电磁干扰。第四,交通。城市交通运输业的迅猛发展,提高了电磁辐射强度的峰值。高数量、多品种的交通工具在运营中会对通讯、广电设施的正常信号造成一定程度的干扰。此外,室内电磁辐射污染也不容忽视,人们根据自身喜好使用的一些带有电磁辐射的产品,加剧了室内电磁辐射污染的强度。随着电磁辐射污染的加剧,人们越来越关注电磁污染的防护。为了提高电磁污染防护的效率,就应针对电磁辐射污染的现状、种类与危害,采取严格执行相关法规、电磁辐射控制技术应用、加强个体防护等防护措施。
2 电磁辐射污染的种类
电磁辐射会对环境造成电磁干扰。按照电磁干扰源发射的电磁波强弱程度,可以将电磁干扰源分成两大类:强电磁干扰源和弱电磁干扰源。强电磁干扰源不但会导致系统或设备效能降低,还会对生物体造成影响。强电磁干扰源往往有着较窄的辐射频谱。弱电磁干扰源会导致抗干扰强度不高的系统、电子设备、电器的效能降低。弱电磁干扰源往往有着很宽的频谱,频率范围通常会跨越几个数量级。按照不同的电磁能量利用目的,可以将认为的电磁辐射污染源分成三大类。首先,正常工作不会产生超出标准范围的电磁能量的设备。此类设备主要包括变压器、送电线、绝大多数电子设备、家用电器、信息技术设备等。其次,需要利用电磁能量进行正常工作的设备,此类设备在某一区域为某一特定的对象服务,将电磁能量控制在一定的范围之内,不向其他地方泄漏电磁能量。此类设备主要包括医疗、科学、工业射频设备等。第三,需要将电磁波辐射出去才能完成正常工作的设备。此类设备主要包括雷达、通信、电视、广播等。
电磁辐射产生于电子设备和电气装置,主要有以下几类来源:第一:广电设备与电讯设备。长寿广播电视发射塔、渡舟等地的微波通讯站、地面卫星通信站、寻呼通信基站等,这些设备大功率定时或不定时发射。第二:工业用电磁辐射设备:主要有长寿晏家工业园区、江南的重钢的高频炉(包括高频感应炉、高频淬火炉、高频熔炼炉、高频焊接炉及电子管的排气、烤消、退火、封接、钎焊,半导体的外延、区熔、拉单晶等。)、塑料热合机(包括高频热合机、塑料焊接机等。)、高频介质加热机、高频烘干机、放电加工机床、各种类型电火花加工设备等。第三:电力系统设备。包括发电厂、高压输配电线、变压器以及数以千计的电动机等。第四:交通系统。各种汽车、电动车等。第五:各类家用电器。包括电子闹钟、吹风机、微波炉、电视机、电冰箱、计算机、空调和电热毯等。
3 电磁辐射污染的危害
电磁辐射污染的危害主要表现在两个方面:电磁干扰、电磁辐射对生物体的影响。
3.1 电磁干扰。电磁波充斥在人们生活的空间里,不同的电磁波会相互干扰。环境周围辐射源的数量,每个辐射源的辐射持续时间、带宽、波形、频率、振幅等参数,各个辐射源的距离等因素是随机变化的,从而形成了难以预料的干扰电磁场。电磁辐射将会干扰仪表、仪器、电子设备等,降低设备性能,产生诸多不良后果,例如系统可用性降低、出现延迟、信息重复、信息不准确等,造成任务无法顺利完成,电磁干扰严重时甚至会引发事故。
3.2 电磁辐射对生物体的危害。电磁辐射对生物的危害主要表现在三个方面:热效应、非热效应、累积效应。热效应指的是高频电磁波对生物机体细胞造成的“加热”影响。高频电磁波穿越生物表层“加热”内部组织,生物体内部组织难以散热,从而造成严重的“烧伤”。热效应导致生物肌体升温,干扰各个器官的正常工作,对生育系统、视觉系统、心血管系统均造成了一定的破坏。非热效应指的是低频电磁波对生物体造成的影响。低频电磁波辐射人体后,体温没有明显变化,但是身体本身的微弱电磁场已经受到了干扰,人体保持平衡状态的电磁场被打破,使得细胞、淋巴液、血液等发生变化,将会导致遗传基因突变、脱氧核糖核酸受损,从而导致一系列疾病,例如婴儿畸形、肿瘤、白血病等。非热效应包括化学效应和物理效应。电磁场对生物体造成的化学效应比热效应具有更大的杀伤力。累积效应指的是热效应和非热效应作用于生物体后,造成的伤害没有得到有效的恢复,又再次受到电磁辐射,伤害程度累积。电磁辐射污染的累积效应是长期的,严重时会对生命造成威胁。
4 对电磁辐射污染的防护措施
4.1 严格执行相关法规
电磁辐射污染防护的基本前提是严格执行电磁辐射污染防治的相关法律法规。建立、健全电磁辐射污染管理体制,例如加强对电磁辐射设施运作的审批、监督力度。对公共场所的电磁污染进行检测,为电磁辐射污染防护提供目标与方向。客观、合理评价新建项目或改建项目的电磁辐射污染程度,在项目建设期间,根据相关法律法规加强监管工作。
4.2 电磁辐射控制技术应用
合理应用电磁辐射控制技术是电磁辐射污染防治的重要措施。电磁屏蔽技术、高频接地、滤波技术、植物绿化、电磁辐射防护材料的使用等是目前重要的电磁辐射控制措施。电磁屏蔽技术是利用电磁辐射扩散抑制材料,将环境和电磁场源隔离,将电磁辐射控制在一定的范围之内,从而达到电磁辐射污染防护的目的。对高频电磁场进行屏蔽是电磁屏蔽技术的重要应用。高频接地能够将屏蔽体内部的射频电流导入大地,确保屏蔽体不成为二次辐射源,提高屏蔽作用。高频接地可以利用自然接地体,节省费用。滤波技术能够有效的抑制电流干扰,既要屏蔽无用信号,又要确保实用信号通过。植物绿化是利用植物能够吸收电磁能量的功能,吸收电磁波。在电磁辐射污染相对严重的地区,种植大面积的树木,能够促使电波传播衰减,降低电磁辐射对人体的危害。电磁辐射防护材料的合理使用,能够吸收或反射电磁辐射,最大程度地衰减电磁场场强。
4.3 个体防护
具体到个体层面,电磁辐射污染防护可以从以下几个方面着手。首先,在家用电器、手机等私人物品的使用上,应购买合格产品,不要集中摆放,并使用时注意保持距离。其次,在变电站、高压线、电磁波发射塔、电视台附近工作的人员,应注意采取相应的防护措施,并对自身的身体各项指标进行检测。最后,在饮食上,可以多食用蛋白质、维生素A、维生素C丰富的食物,例如海带、西红柿、胡萝卜等,以增强机体抵抗力。
5 结束语
综上所述,电磁辐射污染是随着电磁技术应用的广泛应用而加剧的,为了防治电磁污染危害,就必须采取相应的控制措施,降低电磁污染危害程度。
参考文献:
[1] 刘文魁,庞东.电磁辐射的污染及防护与治理[M].北京:科学出版社,2007.
对生活环境有影响的电磁辐射主要来自于天然电磁辐射和人为电磁辐射。人为电磁辐射主要包括脉冲放电、工频交变磁场、微波以及射频电磁辐射等。现代纺织工业的机械化、自动化程度很高,依赖于大量的电力设施,所以其电磁辐射主要来自于信息处理设备和变压器等设备。
2电磁辐射对健康的危害
目前,联合国人类环境大会已经将电磁辐射列入必须控制的主要污染物之一。据国外资料显示,电磁辐射已成为当今危害人类健康的致病源之一。1998年,世界卫生组织列出了过量电磁辐射对人体的五大影响:
(1)过量的电磁辐射是心血管病、糖尿病、癌突变的重要诱因之一;
(2)过量的电磁辐射将对人体生殖系统、神经系统、免疫系统造成伤害;
(3)过量的电磁辐射是孕妇流产、不育、畸胎等病变的诱发因素之一;
(4)过量的电磁辐射将影响儿童的发育,导致视力下降、视网膜脱落以及肝脏造血功能下降;
(5)过量的电磁辐射可使女性内分泌紊乱。
3纺织工业生产过程中的电磁辐射防护
针对纺织工业生产主要电磁辐射源的特点,可有针对性地采取适当的防护措施,主要措施有以下几种。
3.1电磁屏蔽
电磁屏蔽是将电磁辐射限制在所规定的空间内,包括对辐射源的屏蔽和工作空间的屏蔽。对辐射源的屏蔽,一般是指用金属板或金属丝网做的外壳屏蔽电磁波发射源。例如,在电子振荡回路、调频输出变压器、高频馈线等设备在进行接地设置的同时采取屏蔽措施,把屏蔽和接地有机结合起来,这样可解决大部分的电磁辐射问题;给电视、微波炉穿上金属“衣服”也可以防止电磁波外泄;针对建筑物的反射问题,高层建筑的外墙可以采用混有铁磁粉末的材料。当不能对辐射源进行屏蔽时,可以对工作空间进行屏蔽,例如在测试雷达等辐射设备时,工作人员应在屏蔽室中进行操作。
3.2远离辐射源
在条件允许的情况下,将位于市区的电磁辐射类设备工厂、无线发射台等搬迁到生活区之外,对于不能搬迁的,应在天线场周围架设金属网或在原有的围墙上敷设一层金属网。对于人们在室内的日常生活,应采取如下保护措施:电器摆放不能过于集中;电器使用时间不宜过长,尽量避免同时使用多台电器;尽量缩短使用电剃须刀和电吹风的时间。
3.3接地高频防护接地(也称射频接地)的作用是将在屏蔽体(或屏蔽部件)内由于感应生成的射频电流迅速导入大地,使屏蔽体(或屏蔽部件)本身不再成为射频的二次辐射源,从而保证屏蔽作用的高效率。需要注意的是,射频接地与普通的电器设备接地不同,两者不能相互替代。射频防护接地情况的好坏,直接关系到防护效果。射频接地的技术要求有:(1)射频接地电阻要最小;(2)接地极一般埋设在接地井内;(3)接地线与接地极最好用铜材料。
3.4立法与绿化
目前,我国有关电磁辐射的法规还不健全,应尽快制定各种法规、标准、监察管理条例,做到有法可依,依法治理。在产生电磁辐射的作业场所,应定期进行监测,发现电磁场强度超过标准的要尽快采取措施,并加强宣传,提高公众认识,引导人们对电磁辐射的理性认识。此外,绿色植物可以使辐射场强衰减。在天线周围或电磁场区,建议大面积种植树木,增加电波在媒介中的传播衰减。例如,云杉能吸收高频电磁,侧柏可以吸收低频电磁,盆栽的云杉还可以减少室内的电磁雾,对降低电脑的电磁辐射有一定帮助。
3.5加强锻炼与合理饮食
对于个人来讲,应当加强锻炼,增强体质,能提高自身的免疫能力。此外,平时多喝绿茶,多吃一些富含维生素B的食物,如胡萝卜、海带、油菜、卷心菜及动物肝脏等,也有利于调节人体电磁场紊乱状态,增加抵抗电磁辐射污染的能力。
3.6其他防护措施
除了以上介绍的措施外,还有一些缓解措施:(1)采用电磁辐射阻波抑制器,通过反作用场在一定程度上抑制无用的电磁散射;(2)在新产品和新设备的设计和制造阶段,尽可能选用低辐射产品;(3)从规划着手,对各种电磁辐射设备进行合理安排和布局。
关键词:电磁辐射.防治措施,建议
Abstract: this article mainly expounds the general electromagnetic radiation monitoring and specific environmental electromagnetic radiation environment monitoring in the electromagnetic radiation pollution the problems existing in the management and prevention and control measures are analyzed, and puts forward related Suggestions.
Keywords: electromagnetic radiation. Prevention and control measures, the proposal
中图分类号:O441 文献标识码:A 文章编号
前言
随着我国科技技术的不断发展,通信工具、计算机和家用电器等都进入我们的生活,我们在享受现代化带来的方便舒适的同时,也受到恶化的电磁环境给健康带来的威胁,经研究证实,电磁辐射污染已成为废气、废水、固体废物、噪声污染后的又一新型污染源,已引起世界各国的广泛关注。
1 电磁辐射概述
1.1 电磁辐射背景及研究现状
一直以来,我国电磁技术随着科技技术的发展因而广泛应用于节能、通讯、制造、医药、科研、农业、军事等多个领域,而且应用范围不断扩大。作为一种新技术、新资源,电磁技术极大地推动了人类社会诸多领域的革新与发展。但随之而来的问题是电磁辐射污染,其影响和危害日渐受到人们的关注和重视。
1.2 电磁辐射污染的主要危害
随着电磁技术的广泛应用,环境中的电磁辐射越来越强,高强度的电磁辐射已经达到直接威胁健康的程度,由此引发的矛盾和纠纷也时有发生。电磁辐射污染产生的危害主要表现在三个方面:一是人体健康。电磁辐射可对神经系统、内分泌系统、免疫系统、造血系统产生影响;二是电磁干扰。电磁辐射会对电子设备、仪器仪表产生干扰,导致设备性能降低,严重时还会引发事故;三是燃爆隐患。电磁辐射能造成易燃易爆物品的燃烧、爆炸。
1.3 电磁辐射环境状况
目前人们所处的电磁环境状况主要表现在4 个方面:一是通信基站所使用的大功率电磁波发射系统对周围电磁环境的影响;二是广播电视发射系统对周围区域的电磁环境影响;三是高压电力系统的布设造成的电磁污染;四是日常电子设备的接触、利用带来的电磁环境污染。
2 一般电磁辐射环境的监测
一般电磁辐射环境是指在较大范围内由各种电磁辐射源,通过各种传播途径造成的电磁辐射背景值。一般电磁辐射环境的监测可以参照《辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器与方法》(HJ/T10.21996),将某一区域按一定的标准划分为网格,监测点取网格的中心位置,再考虑建筑物、树木等屏蔽影响,对部分网格监测点作适当调整。具体的监测工作按照《辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器与方法》(HJ/T10.21996)进行。由于环境中辐射体频率主要在超短波频段,采用电场强度为评价指标,依据《电磁辐射防护规定》(GB8702-88),选取评价标准。一般环境的电磁辐射污染状况反映了一个区域在某个时间段电磁辐射环境的背景水平,可以从电磁辐射环境质量、电磁辐射分布规律、污染区域电磁辐射环境特点三个方面着手进行分析研究,以此评价一个区域一般电磁辐射环境状况。
3 特定电磁辐射环境的监测
特定电磁辐射环境是指在特定范围内由相对固定的电磁辐射源造成的电磁辐射背景值。电磁辐射源是引起电磁辐射污染的源头,分析、研究特定电磁辐射环境,对电磁辐射源进行调查统计是环境监测工作的前提。采取污染源普查的方式,对国家规定的规模以上的电磁辐射源进行基础性的全面调查,初步掌握电磁辐射源的种类、数量、规模等基本信息,为环境监测工作提供有效依据。
3.1 移动通信基站电磁辐射环境监测
3.1.1 移动通信基站工作原理
移动通信是利用射频发射设备和控制器通过收发台与网内移动用户进行无线通信的。无线通信是由基站接收及发射一定频率范围内的电磁波实现的。基站主要通过发射天线改变周围电磁辐射环境。
3.1.2 移动通信基站电磁辐射环境的监测
移动通信基站电磁辐射监测工作主要包括监测仪器、监测点位、监测时间、监测技术要点等内容,按照《辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器与方法》(HJ/T10.21996),以《辐射环境保护管理导则电磁辐射环境影响评价方法和标准》(HJ/T10.31996)的规范要求为质量标准。主要对基站机房、地面塔、楼上塔、增高架等处进行监测,依据国家《电磁辐射防护规定》(GB8702-88)的标准,所监测的电磁强度值应满足<5.4 V/m 的要求。
3.2 广播电视系统电磁辐射环境监测
3.2.1 广播电视系统工作原理
广播电视发送设备主要组成部分是发射机和发射天线,基本原理是用将传送的信号经调制器去控制由高频振荡器产生的高频电流,然后将已调制的高频电流放大到一定电频并送到天线上,以电磁波的形式辐射出去。
3.2.2 广播电视系统电磁辐射环境监测
广播电视发射设备的电磁辐射监测条件及监测方法参照《辐射环境保护管理导则电磁辐射环境影响评价方法和标准》(HJ/T10.31996)和《辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器与方法》(HJ/T10.21996),对周围地面点、塔上工作环境、周围敏感点三个方面布点进行电磁辐射环境监测。依据国家标准《电磁辐射防护规定》(GB8702-88),所监测的电磁强度值应满足<5.4 V/m 的要求。
3.3 高压电力系统电磁环境监测
3.3.1 高压电力系统工作原理
高压电力系统主要通过高压输变电工程影响环境,主要包括高压架空送电线路和高压变电站,具有电场、磁场和电晕三种电磁场特性。高压电力系统的电磁污染主要表现在由电晕放电和绝缘子放电引起的无线电干扰和热效应、非热效应两种生物学效应。
3.3.2 高压电力系统电磁环境监测
高压电力系统的电磁辐射监测工作参照《辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器与方法》(HJ / T10.21996)。同时,根据不同的电压等级,选取不同的送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范为标准。高压电力系统电磁环境监测指标分别为综合工频电场强度和磁场强度,所监测的值应满足技术规范的要求。
4 电磁辐射污染管理中存在的问题
(1) 由于人们对电磁辐射污染的危害性认识不足或环保意识不强, 对环保部门的管理不予配合。
(2) 无完备的监测仪器对电磁辐射污染源和环境中的电磁污染水平进行监督监测, 不能及时为环保管理部门提供科学的管理依据; 同时也不能对产生电磁辐射的产品进行监督性检测。
(3) 通讯台站布局无科学规划, 仅考虑覆盖使用范围而不考虑环保要求及对人体健康的影响, 并且只在无线电管理委员会备案申请, 而不到环保部门申报登记。
5 电磁辐射污染的防治对策及建议
为加强电磁辐射污染的监督、管理和控制, 提出下列防治建议:
(1) 加强环境管理。
严格执行国家颁布的中华人民共和国环境保护法、国家环境保护总局18 号令电磁辐射环境保护管理办法、GB8702- 88 电磁辐射环境防护规定等相关的法规, 除加强对现有电磁辐射污染源的管理外, 对新建、扩建的电磁设备严格按环境管理程序进行申报、登记、环境评价和验收。
(2) 开展电磁辐射污染环境监测。
尽快购置监测仪器, 在我省电磁辐射污染源调查的基础上, 开展电磁辐射污染源及城市区域电磁辐射环境的监测, 确定重点电磁辐射污染源, 掌握环境电磁辐射容量, 为环境管理提供依据。
(3) 科学布局、减少污染。
由于城市中各有关行业都建有专用的通讯、广播电视发射设备, 不少处于人口稠密区, 产生的电磁辐射对周围人群健康具潜在危害, 也易造成电迅障碍, 尤其是机场通讯干扰将给飞行安全带来极大影响。因此应在环境电磁辐射监测的基础上, 科学合理规划通讯、广播电视发射台站布局, 防止电磁辐射污染; 对重点污染源要有计划地搬迁, 不能搬迁的应采取有效防治措施, 如安装屏蔽装置等。
(4) 制定产品电磁辐射限值标准加强产品检测。
制定有关产品电磁辐射污染限值标准, 如频率高的手机、微波炉等产品, 并对产生电磁辐射的产品和用品进行检测, 防止超标产品的生产、进口及使用对环境和人体健康造成危害。
(5) 加强宣传教育提高防范能力。
【关键词】家用电场强度测试仪;设计;通信协议;控制软件
20世纪以来,人类最伟大的科技成果和技术进步,当属信息技术和产业的迅速发展。现代电子工业、电信产业的讯猛发展及电器产品的普及,不仅给人类带来快速、有效地获取信息和交流信息的新技术、新手段,同时也使人们能获得廉价和便利的信息服务。伴随着科学技术的不断发展,电磁技术已广泛应用于国民经济的各个行业、各个部门,甚至走入了千家万户。然而,电子产品及相关技术的广泛应用不仅给人类创造了巨大的物质文明,同时也把人们带近一个充满人造电磁辐射的环境。这就好比太阳和紫外线总是形影相随一样,人类要享受到阳光普照,就不可避免的要遭受紫外线的辐射。而电磁辐射是一种看不见、摸不着、难以感知的“隐形污染”。各国科学家通过长期的研究,逐渐取得了一个共识,他们认为:当电子辐射在一定的空间区域内,其强度达到一定的强度限值以后,对人身健康或动物的生存安全等,都会产生不良的影响,同时也对电子仪器、设备,包括通信设备的安全运行产生负面影响。EMF(Electromagnetic Field,电磁场)目前已经是人们公认的、最为普遍的环境影响因素之一,无论是经济科技发达国家还是发展中国家,人们都越来越关心电磁场可能导致的各种危及健康的负面效应。
一、国内外研究现状述评
人们认识到电磁波对人类的伤害,最早可追溯到上个世纪30年代。当时众多高频加热工人出现乏力等症状。二战期间,雷达被广泛使用,这使不少人受到微波的照射,战后还有一些媒体报道了第一例微波白内障的病例。但是在那个时代里,人们更为关注的是电离辐射,显然这些报道在当时并没有引起人们足够的重视。人类有组织的开展相关科研活动,始于20世纪50年代。1954年,美国调集各方专家开始了协作研究,他们实施了耗资巨大的动物实验,当时采用的辐射强度大于100M/CM?。经过长期的观察和计算,专家们一致认为10M/CM?是安全“上限”。事实上,前苏联早在1953年就开始了专门的研究。与美国截然不同,他们除了实验室工作外,还进行了大量的深入生存一线的流行病学调查。而我国进行有组织的专门研究,是从1963年正式开始的。由于对电磁辐射所造成的健康危害的理解有所不同,不同的国家所制定的电磁辐射标准有很大的差异。其中俄罗斯、意大利、中国、比利时等国家在制定标准时,充分考虑了电磁辐射对人体神经效应方面的影响,标准限值比较严厉;而美国、澳大利亚、德国等国在制定标准时,则采用了国际非电离协会的推荐标准,没有考虑到电磁辐射对人体神经效应方面的影响,而只是考虑了已有明确研究结果的热效应,标准限值相对较为宽松,然而迄今看来,将来仍然有进一步提高标准限值的可能。
近二十年来,随着我国国民经济的持续健康发展,人们对家用电器的需求量日益增加。各种家用电器、电子设备和设施日益广泛地应用于人们的日常生活和工作中。随之而来的是,电磁辐射污染问题也日益严重。据国家环境保护总局的环境电磁辐射污染调查显示,我国目前环境中人为电磁辐射不断增加的主要原因是:(1)各种、家用电器的日益增多,功率的增大;(2)工业、科研、医疗应用中高频用电设备的增加;(3)电力部门高压输电线路的发展;(4)交通运输工具及设备的飞速增长,包括私家车的普及应用。
还有一个不容忽视的方面,就是目前我国移动通信设备的发展突飞猛进。据有关媒体透露,全世界家用移动电话用户是数十亿,中国占其中五分之一。电子科技为我们的生活、工作带来了巨大方便,但同时带来的磁辐射也对人体健康造成了严重的负面影响,这越来越受到人们的广泛关注。在早期的电磁功率测量中提出了各种方法,比较传统的,如小功率二极管检波法、热点偶发等,大功率的有谁热熔记。在早期的国家标准中,经常在电磁辐射测量中采用的,是上海无线电厂、宿迁无线电厂及深圳深望的RCQ-1A、ML-91与SRM-3000等,这些产品大多存在体积笨重、智能性差和测量精度低的缺点,特别是测量频段范围不能符合技术要求。国外的产品则主要有德国的YMR-300与意大利的PMM8053等产品,性能良好但其价格较为昂贵。为了适应我国人民日益增长的物质文明和精神文明的现实需要,今后相当长一段时间内,深入开展电磁辐射监测的单位和机构必将日益增多,可由此预测出,未来对检测仪器的需求量势必很大。积极研制开发高质量且廉价耐用的仪器、尤其是自动检测仪,可以帮助人们针对电磁环境的负面影响采取一定的防护措施,因而对于家用电场强度测量仪的设计具有非常重要的现实意义。
二、家用电场电磁辐射防护与测量标准
为了避免或尽量减少电磁辐射对人类健康的负面影响,乃至起到防护和卫生安全的作用,我国国家环境保护局、卫生部、信息产业部和国防科工委分别颁布实施了多项国家强制性标准和测量、防护标准。这些标准,对电磁辐射防护和卫生安全分别提出了标准限值要求,对人身健康和安全、环境卫生以及通信设备的安全等方面,在一定时期确实起到了非常重要的作用。具体到家用电场电磁辐射防护与测量,我国现有两个标准:一是国家环境保护局的国标“电磁辐射保护规定”,二是卫生部的国标“环境电磁波卫生标准”电磁辐射防护规定。防护限值的适用频率范围为100KHZ-300GHZ,规定中的防护限值是可接受防护水平的上限值,并包括各种可能的电磁辐射污染的总量值。“环境电磁波卫生标准”又分为一级标准和二级标准。一级标准为安全区,指在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切入群,均不会受到任何有害影响的区域:二级标准为中间区,指在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切入群可能引起潜在性不良反应的区域。超过二级标准的地区可作为绿化带或种植农作物等。
为了切实保护人们的健康,同时促进广播、通信等事业的发展,国家质量监督检验检疫总局在已有的电磁辐射防护标准的基础上,组织有关部门成立了电磁辐射暴露限值国家标准制定联合工作组,负责制定了《电磁辐射暴露限值和测量方法国家标准(征求意见稿)》。该标准中规定了频率范围为0Hz|≤F≤300GHz的电磁辐射为暴露限值。
三、本测试仪的主要功能和技术指标
本文根据家用环境电场测试仪的技术要求,参照国家环境保护局的国标“电磁辐射保护规定”、卫生部的国标“环境电磁波卫生标准”电磁辐射防护规定,以及《电磁辐射暴露限值和测量方法国家标准(征求意见稿)》,经由实验,设计出家用电场强度测试的技术方案。本设计所推出的家用电场强度测试仪利用宽带电场强度的检测技术,采用具有世界先进水平的电场测量探头,通过采样数据的滤波和智能处理,准确给出测量位置的综合家用电场强度,并通过智能分析给出测量环境是否超出电场环境安全极限的状态指示。经由测试结果验证,本设计方案现实可行。
(一)总体设计及工作原理
本设计方案所推出的家用电场强度测试仪,主要由传感器、滤波网络、放大部分、模数转换、键盘控制、单片机控制单位,显示和报警部分等组成,整个系统采用9V电池供电,由传感器探头检测到的电磁信号通过滤波网络送至放大电路,通过滤波、放大后的信号进入模数转换模块,转换后的数字信号送到单片机中进行处理;在程序设计中,对所有的数据进行计算,得出电磁辐射功率密度的大小,将其在液晶模块上显示出来,并具有峰值显示功能。同时,对超过限定值的,则会给与警告提醒。
值得注意的是,传感器探头的优劣对家用电器的电场强度信号的接收性能会有很大影响,而传感器探头的性能和质量取决于探头的电气参数。本测量仪采用PMM公司的微带设计的加固探头,频率很宽,增益在使用电器时基本不变,可靠性程度较高,能够满足测量仪的设计要求。对传感器探头所得的信号进行滤波,去除高频成分,可以采用有源低通滤波。由于探头感应的信号比较微弱,需要经过低噪放大器将信号进行放大,而且需要低噪放大器输入端和电场探头的阻抗匹配,以便获得最佳的信号能量传递效果。
测试仪的好坏除了与硬件部分的实现有关,软件的设计也是至关重要的。有鉴于此,选用适当的软件设计结构和方法,对整个系统的功能实现都起着关键性的作用。该方案将硬件划分为探头和主机两大模块,并在家用电场强度测试仪系统硬件设计的基础上,给出了系统软件的总体设计思想及详细设计过程。本测试仪的软件部分,不仅对实用性有一定程序的要求,而且要对系统资源进行恰当的管理和调度。系统软件设计中心必须重视问题定义、软件结构设计、软件编制、软件调试与测试等过程。因此,系统采用模块化和结构化程序设计方法,自顶向下逐步求精,达到提高设计与调试效率的目的,同时使用先进的数字信号处理方法,通过设计高质量软件来提高系统软件的实时性和并行性,尽量优化软件系统。
(二)本测量仪的系统功能分析
本设计方案所推出的家用电场强度测试仪,其系统软件包括下位机软件和上位机软件两大部分。在家用电场强度测试仪系统硬件和软件同时实现的基础上,笔者对本设计推出的家用电场强度测试仪进行了功能测试。测试结果多次表明,本设计推出的家用电场强度测试仪性能稳定,能够实现电磁辐射的准确测量、上下位机通信,安全可靠,符合设计要素,并且有便携、多功能、扩展功能良好等特点,具有很好的使用价值,能够准确无误的测试家用电场强度。本设计经由实验推出家用电场强度测试仪,经验证可以实现以下功能:
(1)可进行三向电场综合数,对测量数据可进行定时处理和即时显示数据。
(2)可实现测量数据的保持,并实现保持数据的存储、转发、显示,可实现数据的实时平均、最大值提取等处理运算。
(3)可于上位机进行通信,可通过上位机进行测量数据的标校;上位机控制与标校软件人机界面友好;上位机具有对测试仪进行检测的功能。
(4)全部操作过程显示界面中文标示。
(5)适时显示必要的数据格式。
(6)测试数据可记忆存储1440个数据。
(7)在环境电场大于200V/M时,可以自动保护,并有过载显示;在环境电场低于200v/M时,可以自动恢复测量。
(8)具有报警门限设置,调整间隔0.1V/M,开机后自动设定报警门限默认值为10.6V/M警告要求;测量电场数值等于或大于设置的报警门限值时,以灯光和显示提示形式发出警告。
四、结论
本文所提出的家用电场强度测试仪设计方案,将硬件划分为探头和主机两大模块。探头模块采用意大利PMM公司的微带设计的加固型探头的测量数据接收,能够实现数据的处理运算、存储、显示、功能按键处理、过线声光报警、上下位机通信等功能。以上详细讨论了系统硬件设计,介绍了主机模块的硬件电路,实现了系统的各项功能。并在家用电场强度测试仪系统硬件设计的基础上,给出了系统软件的总体设计思想及详细设计过程。系统软件包括下位机软件和上位机软件。下位机软件即为场强仪主机控制软件,主要实现主机控制功能。具体设计了中断处理、EEPROM读写、液晶显示、键盘控制和温度测量等控制软件。上位机软件实现控制计算机(上位机)和场强仪主机(下位机)的通信,通过上位机控制下位机,实现对电场强度测试仪主机参数设置、校准设置、数据读取和存储等功能。文中还设计了合理的人机界面、相应的通信协议和功能管理软件。
本设计方案所推出的家用电场强度测量仪,可以对电磁辐射进行测量,利用单片机实现对采集的信号进行处理和控制。而且具有体积小、重量轻、使用方便测量速度快等优势。总之,这是一款具有较高实用价值的家用电场强度测量仪。
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【关键词】MOS方法;多元线性回归;预报因子
1.MOS方法介绍
MOS方法又叫做“模式输出统计量”,是一种数值模式输出释用技术。这种方法能够有效减少预报不确定性,提高预报准确率。主要方法是:利用数值预报的输出结果作为预报因子,并与预报对象的实况气象要素之间建立统计关系,大多利用多元线性回归建立预报方程。预报对象与预报因子之间的关系可以表示成如下关系:
是随机误差。若将式(1)用矩阵表示,则有Y=x?茁+?着。用最小二乘原理估计?茁,得出回归系数。这样有了回归系数以后,我们可以利用数值预报结果代入已建立预报方程求出预报对象也就是客观预报要素的值。
2.资料选取及技术方法
2.1常规观测站预报方程建立
建立MOS方程之前,我们要确定预报对象及对历史资料进行选取和划分。我们对一年进行每月划分,建立每个月日变要素最高、最低气温方程。统计样本为2003年~2007年T213历史资料和实况资料。在预报因子选取上,主要包含各层温度、相对湿度、风等常规观测资料,也选取了一些物理意义清楚的诊断量,比如垂直速度、露点差、位温、假相当位温、湿位涡、螺旋度、K指数、涡度、散度等物理量。这样黑龙江省80个县级站点每个站点每月都有两种产品的预报方程。根据刘还珠等撰写的国家气象中心气象要素的客观预报-MOS系统一文中提及预报因子数量一般控制在6~20个,这样有利于提高预报准确率。我们选预报因子时数量也控制在这个范围内。例如哈尔滨站11月份最高气温24小时预报方程有6个预报因子;哈尔滨站11月份最低气温24小时预报方程中,有6个预报因子。
以哈尔滨站为例在24小时的最高、最低气温预报方程中都选取6个预报因子,因子类别上主要还是以大气低层气象要素为主,在6个要素中有2-3个常规观测要素,其余的都为诊断性质的物理量。而且在诊断物理量中个别相关系数量级较大有E+2和E+3量级,但大量级预报因子数量不多,对预报不会产生影响。如果预报因子相关系数大量级较多则可能使预报结果异常。
2.2 乡镇站点预报处理方法
由于黑龙江省现有乡镇自动站没有完整历史资料,及自动站质量控制不完善,针对现状,我们采取插值方法将常规观测站结果利用反距离权重插值到各乡镇站点。反距离权重算法为:
为控制点i与点O间的距离;n为在估算中用到的控制点数目,r为指定的幂数。这里我们取O点周围4个距离最近的点作为控制点,幂数r取2,这样式(2)变为:
这里d(i=1,2,3,4)为要计算的乡村站点O与周围最近的4个已知市县站点的距离,z(i=1,2,3,4)为周围最近4个已知市县站点的温度值,Z为通过插值算法得到的乡村站点温度值。
通过插值后可以得出850多个乡镇站点每天0-96小时最高、最低气温预报。
3.预报产品检验
主要检验黑龙江省常规观测站点11月份0-96小时最高、最低气温≤2℃准确率。MOS方法预报北部地市最低气温准确率偏低,主要集中在40-60%之间。其他地市平均准确率在60%以上。0-24小时和24-48小时预报准确率比其他两个时次要高。个别站点前两个时次准确率可以达到80%以上。通过与主观预报准确率对比可以发现,MOS方法在最低气温预报上可信度比较高。平均准确率基本与主观预报平均值持平,个别时次预报准确率高于主观预报。总体看MOS预报最低气温对主观预报有较好指导意义,总体预报准确率好于地市主观预报。在最高气温预报上MOS预报低于主观预报,尤其在后两个时次的预报上平均准确率低于50%,预报效果不理想。前两个时次预报准确率也低于客观预报,准确率维持在60%-70%之间。
4.小结
总体上讲MOS方法是一种较为成熟的技术。预报方程的建立直接影响到预报结果的准确程度,在挑选预报因子过程中还要仔细对每个站点的因子进行筛选,找出适合本地区的预报因子作为预报方程系数。在对强降温个例分析时,发现降温幅度越大且时间越短,MOS方法有明显的滞后性,准确率迅速下降。主要原因在于MOS方法是统计方法,它对剧烈变化的天气没有预报能力。从预报检验综合分析得出,黑龙江省北部地区处在山区地形复杂,预报因子选取上没有真实反映当地天气变化特点,从而导致预报准确率偏低,要提高该地区准确率,光靠单一统计方法是远远不够的,应该采用集合预报的方法对温度进行订正,可以取得较好预报效果。现有数值预报精度也限制了MOS方法,随着高分辨率数值预报的出现,MOS方法的准确率可以进一步得到提升。选取更多的样本资料,做更细致的天气划分,也可以提高MOS方法的准确率。
【参考文献】
[1]刘还珠等.国家气象中心气象要素的客观预报.应用气象学报,2004,4,15(2).
1.常见电磁辐射污染
1.1电磁辐射污染的种类
电磁辐射环境污染源根据电磁波的频率范围,划分为工频(50/60Hz)、射频(又称高频103-106Hz)与微波(>106Hz)三个波段。电磁辐射是一种以电磁波形式传播的能量流,具有“波粒”二象性,环境科学把高于12电子伏特的电磁波辐射称为电离辐射(放射性),如:x射线和丫射线等;而低于12电子伏特的电磁波辐射称为电磁辐射。从环境管理和研究角度看,城市环境中的电磁辐射环境污染源主要分为:
1.1.1广播电视发射设备
辐射特征为大功率定时全向发射。广播包括:短波广播、调频广播。电视广播包括:米波电视、分米波电视。我国电视和调频广播的频率范围是:48.5MHz-960MHz,属于超短波与分米波频段。
1.1.2通信、雷达及导航发射设备
通信包括短波、微波发射台(含通信和探测)、地面卫星发射站、移动通信基站、寻呼通信基站。在城市无线电通信网中,由于移动通信基站增加速度快、分布密集,随处可见,它已成为城市电磁环境的主要污染源之一。
1.1.3工业、医用高频设备
这类设备把电能转换为热能加以利用,但总有伴生电磁辐射产生并泄漏出去,引起工作场所及环境污染。医疗用电磁辐射设备:主要为高频理疗机、紫外线理疗机、高频透热机、高频烧灼器、微波针灸设备等。
1.1.4交通系统电磁辐射干扰
交通系统电磁辐射设备有轻轨和电力牵引车辆,包含有轨电车和无轨电车。
1.1.5电力系统电磁辐射
高压电力系统包括高压架空输电线、高压地下电缆和变电站。
1.2电磁辐射污染危害
电磁辐射的危害有两个方面:一是对人体和生物的危害;二是对电器设备的影响。
1.2.1对人体和生物的危害
电磁辐射对人体和生物的危害,多年来国内外一些研究机构作为课题进行了大量研究和实验,得出了具体结论,主要是热效应、非热效应和累积效应。
1.2.2对电器设备的影响
电磁辐射对电器设备来说是一种干扰,如果电磁辐射的频率与扰设备的频率相差不大时,干扰的程度就逾严重。总的来说电磁辐射可以使测量仪器性能变低;可以使电子开关或继电器工作失常;可以使无线电接收设备出现噪声,如电视机图像声音变差,收音机信号不好等;可以干扰党政军机关的无线电设备;可使病人心脏起博器停止工作,等等。
2.高压电电磁辐射特性及其危害
2.1高压电电磁辐射的三种特性
2.1.1磁场特性
磁场强度的大小与电流大小有关,与电压无关;50Hz或60Hz的磁场能很容易穿透大多数物体(建筑物或人),且不受这些物体的干扰。从理论上讲,由于三相交流输电线中各相电流的有效值相等,相位互差120,所以在距输电线较远外产生的磁场相互抵消,近似为零。所以我们平时一般重点研究电场。
2.1.2电场特性
载流输电线在周围空间产生电场,有如下特性:电场强度与输电线相对于大地的电压成正比;场中的导电物体(建筑物、树林等)会使电场严重畸变,从而产生一定的屏蔽。
2.1.3电晕特性
当导线表面的电场强度超过空气击穿强度时,就产生电晕放电。这时,导线表面的电场强度一般达到 30kV/ln以上,只有高压输电线路导线表面才有如此巨大的电场强度,因此,电晕放电多发生在高压输电线路上。
2.2离压电电磁辐射对人体的危害
电磁辐射是指以电磁波形式通过空间传播的能量流,且限于非电离辐射。电力系统的高压输变电中产生电磁辐射,电磁辐射主要是指高压输电线路和变电站的高压电力设备所产生的辐射。
2.3高压电电磁辐射对通信线路产生千扰
电磁辐射对电子设备的干扰:大量的研究表明,电磁辐射会造成广播与电视不能收听、收看,自动控制信号失误,电子仪器仪表失灵,飞机指示信号失误或空中指挥信号受到干扰,干扰医院的医疗器械或病人的心脏起搏器等,从而带来大量的经济损失。
2.4高压线路电晕可听噪声
通常情况下,高压架空电力线路和变电站无线电噪声的产生有三类根源分别是:在导线及其金属表面处空气中的电晕放电,绝缘子承受高电位梯度区域中放电并产生火花,连接松动或接触不良产生的间隙火花放电。
3.高压电电磁辐射污染的防护措施
综合前面高压电输变电电磁辐射的原理及特性和高压电输变电电磁辐射的危害,可以从四个方面来采取防治措施:加强对电磁辐射环境管理;对人体健康危害的的减缓措施:对通信线路干扰的消除措施;对电晕放电引起的干扰消除措施。
3.1加强对电磁辐射环境管理
我国的电磁辐射环境管理起步较晚。但从1988年以来,先后己了《电磁辐射防护规定》、《环境电磁波卫生标准》等25项中华人民共和国国家标准,了《辐射环境保护导则-电磁辐射环境影响评价方法与标准》等3项中华人民共和国环境保护行业标准,了《微波辐射生活区安全限值》等2项中华人民共和国国家军用标准。
3.2对人体健康危害的减缓措施
避免电磁辐射对人体的影响,线路尽可能远离或避开居民区、环境敏感区。在线路设计中严格按规程执行,适当选用塔型、塔高,以尽量减少路径走廊宽度及降低线路走廊下的电磁场强度。提高导线对地的高度,双回路导线逆相布置,高低压导线分层架设等措施,会获得降低地面强度的效果。在运行中对工作人员采取局部屏蔽与限制工作时间等防护措施,以减少电磁辐射对人体的影响。作业人员所处环境的电磁场强度超过国标限值或者作业人员所处环境的电磁场强度未超过国标限值,但与此限值比较接近,而作业人员又需要长时间在此环境工作时,都应考虑采用辐射防护用品。选用个体防护产品时,应首先确定电磁辐射的衰减度,然后,参照各种产品说明中对电磁波的衰减参数,确定使用何种形式的防护用品。降低电磁辐射方面的个体防护用品主要包括防护服装、防护眼镜及辐射防护屏。
3.3对通信线路干扰的消除措施
对通信线路的影响有静电感应和电磁感应两方面。输电线路正常运行时,在邻近的与其平行的通信线路产生感应电荷。感应电荷与输电电压成正比,还与通信线路与输电线路的距离及相互位置有关。当通信线上的感应电压超过弱电设备绝缘的击穿电压时,就可能损害设备和人身安全。为了避免通信信号线遭受电磁危险及干扰影响,一般采取:将有影响的通信信号线或输电线改为电缆,输电线进行良好的换位,装设放电管、屏蔽线或中和变压器。 (下转第5页)
(上接第68页)3.4对电.放电引起的干扰消除措施
电压越高,电晕放电就越强;导线直径越大,电晕放电就越弱;导线表面光洁度越高,放电也就越弱。输电线对无线电与电视的干扰主要是指电晕放电引起的干扰。一般在大于500m处,干扰电场可以忽略不计。无线电杂音的强度受天气影响较大,一般只在恶劣的天气条件下电网才会对距它很近且信号很弱的无线电与电视产生干扰。为了避免架空电力线对通讯线的干扰,设计时应从导线选择和连接等方面考虑,无论是单导线还是分裂导线,均应使导线半径或等值半径等于或大于引起电晕的半径。
【参考文献】