電磁防護(hù)簡(jiǎn)介
隨著科技進(jìn)步, 電磁輻射在各類作業(yè)場(chǎng)所得到廣泛利用。 典型應(yīng)用包括: 電視和廣播發(fā)射系
統(tǒng)、 射頻感 應(yīng) 及 介 質(zhì) 加 熱 設(shè) 備 、微波醫(yī)療設(shè) 備 、 通 信 發(fā) 射 臺(tái) 站 、衛(wèi)星地球通 信 站 等 。 除 此 之 外 ,生活中接觸的一些電氣設(shè)施也成為電磁輻射源, 如:居住地附近的變電設(shè)備、 高壓及超高壓輸電線 、 家 用 電 器 ( 如 電 磁 爐 等 )[1] 。
在電氣技術(shù)應(yīng)用給人類帶來生活便利性及生 產(chǎn) 效 率 提 升 的 同 時(shí) ,與之相伴的電磁輻射正成為新的污染來源。由于人類生活作業(yè)環(huán)境中電磁輻射的普遍程度不斷加深, 世界各國(guó)越來越重視電磁環(huán)境, 重視電磁輻射 對(duì) 人 體 傷 害 的 研 究 ;電磁輻射對(duì)人類健康的影響及其防護(hù)已經(jīng)成為一個(gè)迅速發(fā)展的科學(xué)新領(lǐng)域。 針對(duì)電磁輻射的國(guó)際性合作研究也已展開: 世界衛(wèi)生組織在范圍內(nèi)發(fā)起了 “國(guó)際電磁場(chǎng)計(jì)劃” (The InternationalEMF Project) , 旨 在 針 對(duì) 0 ~300GHz 的 電 磁 輻 射 對(duì) 人 體 帶 來的健康影響進(jìn)行研究。 該計(jì)劃自啟動(dòng)以來, 吸引了世界范圍內(nèi)的科 學(xué) 家 與 職 業(yè) 健 康 安 全 專 家 參與, 推動(dòng)了人類對(duì)電磁輻射危害的了解[1] 。
電磁防護(hù)電磁輻射對(duì)人體的主要影響形式
電磁場(chǎng)對(duì)人體的主要影響形式可以歸結(jié)為以下幾種:(1) 熱效應(yīng) (thermal effect):電磁場(chǎng)作用于人體 (細(xì)胞和生 物 介 質(zhì) ) , 引 起 組 織 溫 度 升高。(2) 非熱效應(yīng) (non-thermaleffect):電磁場(chǎng)通過使人體溫度升高以外的方式改變生理生化過程。(3) 累積效應(yīng):熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)作用于人體后, 人體遭受的傷害未得到自我 修 復(fù) ( 通 常 所 說 的 人 體 承 受力— —內(nèi)抗力) 前, 再次受到電磁波輻射, 傷 害 就 會(huì) 發(fā) 生 累 積 。長(zhǎng)期接觸電磁輻射的人群, 即使接觸功率很小, 頻率很低, 也可能受累積效應(yīng)影響, 產(chǎn)生不同程度的健康危害[1] 。
電磁防護(hù)電磁輻射對(duì)人體的損傷
受電磁輻射影響, 易產(chǎn)生損傷的機(jī)體系統(tǒng)包括: 中樞神經(jīng)系統(tǒng)、 內(nèi)分泌 系 統(tǒng) 、 心 血 管 系 統(tǒng) 、免 疫 系 統(tǒng) 、 造 血 系 統(tǒng) 、 生 殖 系統(tǒng)、 視覺系統(tǒng)[1] 。
中樞神經(jīng)系統(tǒng):接觸高頻電磁場(chǎng)時(shí), 人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)受其中的中波和短波部分影響, 出現(xiàn)以下癥狀:中樞神經(jīng)系統(tǒng)和植物神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂: 頭疼、 乏力、 失眠多夢(mèng)、 白天嗜睡、 記憶力減退等精神衰弱癥狀[1] 。
內(nèi)分泌系統(tǒng):在 對(duì) 內(nèi) 分 泌 系 統(tǒng) 的 影 響 方面, 普通功率電磁波早期即可造成下丘腦、 腺垂體及外周靶腺激素分泌失調(diào)。 在影響前期, 腎上腺糖皮質(zhì)激素、 甲狀腺激素水平升高, 后期則呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。 與此同時(shí), 垂體、 腎上腺、 甲狀腺細(xì)胞均出現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)不良性改變, 凋亡增多, 并持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間[1] 。
心血管系統(tǒng):長(zhǎng)期受電磁波輻射的人患心血管疾病的概率會(huì)大大增加, 研究表明, 電磁波影響會(huì)改變心室肌膜表面鈉離子、 鈣離子通道對(duì)這兩種離子的轉(zhuǎn)運(yùn), 影響心室肌復(fù)極化時(shí)間, 從而影響心肌收縮能力。 此外, 患者的心電圖上還可能呈現(xiàn) RT 波電壓下降, PQ波的延長(zhǎng), P 波加寬等非正?,F(xiàn)象[1] 。
免疫系統(tǒng):早 在 1979 年 , Shandala 等人就報(bào)道了微波輻射會(huì)刺激動(dòng)物腦部電生理活動(dòng), 引起腦皮質(zhì)中心 區(qū) 改 變 , 并 抑 制 免 疫 系 統(tǒng) 功能, 如造成血液中淋巴細(xì)胞功能紊亂和脾臟中玫瑰花結(jié)形成細(xì)胞減少等[1] 。
造血系統(tǒng):人 體 受 中 低 功 率 電 磁 波 照射, 可造成 血 紅 細(xì) 胞 、 白 細(xì) 胞 、血小板不同程度降低; 受高功率照射后上述現(xiàn)象更加明顯, 可造成 1 年以上的持續(xù)損傷及造血組織重建不良現(xiàn)象。
生殖系統(tǒng):電磁波照射對(duì)生殖的影響主要 為 流 產(chǎn) 率 升 高 、 胚 胎 發(fā) 育 遲緩、 畸胎率增加等。 據(jù)調(diào)查, 受孕前 6 個(gè)月和/或妊娠前 3 個(gè)月從事微波熱透療法的女理療師早期流產(chǎn)的危險(xiǎn)性明顯增加。 男性接 受 電 磁 輻 射 , 后 代 也 受 到 影響 。 據(jù) NORDSTORM 對(duì) 瑞 典 發(fā)電廠工人進(jìn) 行 的 流 行 病 學(xué) 調(diào) 查 ,在高壓裝置附近工作的男性, 后代圍產(chǎn)期死亡率增加 3.6 倍、 先天性畸形增加 3.2倍[1] 。
視覺系統(tǒng):電磁輻射對(duì)視覺造成的傷害主要為對(duì)眼 睛 的 長(zhǎng) 期 累 積 傷 害 ,造成晶狀體、 角膜的結(jié)構(gòu)性損傷。曾有未采取防護(hù)措施的雷達(dá)操作員 在 100mW/cm2 的 微 波 輻 射 下工作一年后發(fā)生雙眼白內(nèi)障[1] 。
電磁防護(hù)電磁輻射的影響對(duì)象
輸 變 電 線 路 、 無 線 基 站 附近的居民
隨著城市人口密度的增大及城市住宅建設(shè)的升溫, 輸變電設(shè)備、 高壓線路等電磁輻射源與居住區(qū)的距離無法得到控制。一些住宅樓與高壓輸電線路相距過 近 , 住 戶 健 康 受 到 威 脅 。 另外, 無線通訊網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍拓寬過程中, 一些無線通訊基站也可能對(duì)周邊居民產(chǎn)生影響[1] 。
特種作業(yè)人員
暴露在高強(qiáng)度電磁場(chǎng)中對(duì)人體健康造成的不良影響早已被確認(rèn), 而越來越多的研究揭示, 長(zhǎng)期暴露在低頻或低強(qiáng)度電磁輻射中, 也會(huì)損害人體健康。 電磁輻射環(huán)境中的作業(yè)人員, 同時(shí)受到這兩類不同強(qiáng)度的電磁場(chǎng)威脅:一般作業(yè)時(shí)處于低強(qiáng)度輻射環(huán)境中, 在某些特殊情況下有接受高頻高強(qiáng)輻射的危險(xiǎn) (進(jìn)行設(shè)備搶修等需要靠近強(qiáng)電磁源的時(shí)候)[1] 。
對(duì)這些作業(yè)人員來說, 電磁輻射造成的影響與普通人相比更加嚴(yán)重。 由于電磁輻射的不可見性,很多作業(yè)者并不清楚其對(duì)人體的危害, 造成安全意識(shí)淡薄, 與之相關(guān)的特種作業(yè)人員有缺乏適當(dāng)防護(hù)的危險(xiǎn)。 隨著人類對(duì)電磁輻射及其對(duì)人體負(fù)面生理作用的認(rèn)識(shí)不斷加深, 電磁環(huán)境作業(yè)人員防護(hù)的緊迫性和重要性應(yīng)被給予應(yīng)有的重視[1] 。
電磁防護(hù)電磁輻射防護(hù)
電磁輻射防護(hù)的重要性和必要性
人們?cè)谡J(rèn)識(shí)電磁傷害, 研究電磁輻射對(duì)人體傷害過程中, 也在積極思考電磁輻射的防護(hù), 早在上個(gè)世紀(jì) 50 年代以原蘇聯(lián)和美國(guó)為代表的許多國(guó)家就開展了電磁輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的研究, 研究對(duì)象主要為電磁輻射環(huán)境中作業(yè)者的防護(hù)問題[1] 。
國(guó)內(nèi)外電磁輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀
目前國(guó)際上的代表性電磁輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)為美國(guó)電子電器工程師 協(xié) 會(huì) (IEEE) C95.1 和 國(guó) 際 非電 離 輻 射 防 護(hù) 委 員 會(huì) (ICNIRP)導(dǎo)則。 IEEE C95.1 被美國(guó)、 澳大利亞、 加拿大和韓國(guó)采用, 而歐盟、 日本等國(guó)采納 ICNIRP 導(dǎo)則。我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定過程中, 也借鑒和參考了上防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)及導(dǎo)則[1] 。
我國(guó)的電磁輻射防護(hù)體系中包括一系列由衛(wèi)生部、 國(guó)家環(huán)保總 局 制 訂 的 標(biāo) 準(zhǔn) , 包 括 GBZ-1-2002 《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》、GB 18555-2001 《 作 業(yè) 場(chǎng) 所 高 頻電磁場(chǎng)職業(yè)接觸限值》等[8]。IEEE C95.1 標(biāo) 準(zhǔn) 和 ICNIRP導(dǎo)則均以電 磁 場(chǎng) 熱 效 應(yīng) 為 基 礎(chǔ) ,制定容 許 暴 露 水 平 或 限 值 。但 是 電 磁 場(chǎng) 生 物 效 應(yīng) 的 研 究 表明, 低于這些標(biāo)準(zhǔn)限值的電磁輻射會(huì)通過非致熱效應(yīng)影響人體健康, 而大量流行病學(xué)資料也表明低強(qiáng)度長(zhǎng)期電磁場(chǎng)暴露對(duì)人體健康的不良影響。 因此上述導(dǎo)則還存在不足之處, 有待完善。“衛(wèi)生部標(biāo)準(zhǔn)” (包括: GB18555-2001 《作業(yè)場(chǎng)所高頻電磁場(chǎng) 職 業(yè) 接 觸 限 值 》 、 GB 10437-1989 《作業(yè)場(chǎng)所超高頻輻射衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》、 GB 10436-1989 《作業(yè)場(chǎng)所 微 波 輻 射 衛(wèi) 生 標(biāo) 準(zhǔn) 》 、 GB16203-1996 《作業(yè)場(chǎng)所工頻電場(chǎng)衛(wèi) 生 標(biāo) 準(zhǔn) 》 和 GB 9175 -1988《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》) 的特點(diǎn)是:— —給出了各頻段的場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算公式, 為電磁輻射水平的預(yù)測(cè)提供了依據(jù);— —以電磁輻射強(qiáng)度及其頻段特性對(duì)人體可能引起潛在不良影響的閾值為界, 將環(huán)境電磁波容 許 輻 射 強(qiáng) 度 標(biāo) 準(zhǔn) 分 為 二 級(jí)(超過二級(jí) 標(biāo) 準(zhǔn) , 對(duì) 人 體 可 能 帶來有害影響);— —分 別 制 訂 了 工 頻 、 高頻、 超高頻、 微波等頻段的輻射衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn);— —標(biāo)準(zhǔn)中采用了容許暴露量的概念。國(guó)家環(huán)??偩种贫ǖ?“環(huán)保標(biāo) 準(zhǔn) ” ( 包 括 GB 8702-88 《 電磁 輻 射 防 護(hù) 規(guī) 定 》 、 HJ/T 10.3-1996 《電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法 與 標(biāo) 準(zhǔn) 》 和 HJ/T 24 -1998《500kV 超 高 壓 送 變 電 工 程 電 磁輻 射 環(huán) 境 影 響 評(píng) 價(jià) 技 術(shù) 規(guī) 范 》 )特點(diǎn)如下:— —采 用 “限 值 ” 的 概 念 ,認(rèn)為 “限值” 是可以接受的輻射水平的上限, 并包括各種可能的電磁輻射污染的總量值;— —采 用 比 吸 收 率 (SAR)作為基本限值單位;— —適 用 頻 率 范 圍 為10kHz~300GHz, 未 包 括 工 業(yè) 頻率;— —10kHz~300GHz 內(nèi) 均 采用 SAR 作 為 基 本 限 值 單 位 , 未考慮不同頻率電磁場(chǎng)及近場(chǎng)、 遠(yuǎn)場(chǎng)電磁輻射對(duì)人體作用形式及結(jié)果的不同[1] 。
電磁防護(hù)電磁輻射防護(hù)裝備
國(guó)內(nèi)對(duì)電磁輻射防護(hù)的研究早已開始, 但電磁輻射防護(hù)裝備的概念與應(yīng) 用 被 廣 泛 接 受 較 晚 [1] 。減少電磁輻射的傷害, 主要從兩方面入手:
(1) 降 低 輻 射 源 的 輻 射 強(qiáng)度。 如在輻射源周圍鋪設(shè)特殊材料, 材料受電磁場(chǎng)作用產(chǎn)生感應(yīng)電流, 由電流熱效應(yīng)將輻射能量轉(zhuǎn)換為熱能[1] 。
(2) 被動(dòng)屏蔽法。 無法有效降低輻射源輻射強(qiáng)度時(shí), 多采用被動(dòng)屏蔽法, 即配備電磁輻射防護(hù)裝備。
由 于 電 磁 輻 射 特 性 的 復(fù) 雜性, 難以單純通過對(duì)輻射源屏蔽的合理設(shè)計(jì)消除其危害。 配備防護(hù)裝備, 對(duì)確保作業(yè)者的安全健康是十分必要的[1] 。
電磁輻射裝
電磁輻射裝對(duì)電磁輻射起屏蔽作用, 降低其對(duì)人體的傷害, 是電磁輻射作業(yè)場(chǎng)所應(yīng)用
的主要防護(hù)裝備。電磁輻射裝按原理主要分為兩種 : 導(dǎo) 電 型 和 導(dǎo) 磁 型 。導(dǎo)電型在受到外界磁場(chǎng)作用時(shí), 產(chǎn)生感應(yīng)電流, 感應(yīng)電流又產(chǎn)生與外界磁場(chǎng)方向相反的磁場(chǎng) , 抵 消 外 界 磁 場(chǎng) 達(dá) 到 防 護(hù) 作用; 導(dǎo)磁型則通過磁滯損耗和鐵磁共振損耗大量吸收電磁波的能量, 并將其轉(zhuǎn)化為其它形式的能量, 達(dá)到對(duì)電磁輻射的衰減效果[1] 。
根據(jù)屏蔽服裝材料, 又可以將 市 面 上 主 要 裝 分 為 4類:(1) 碳纖維、 不銹鋼纖維等與紡織纖維制成的混紡材料:優(yōu) 點(diǎn) 為 手 感 柔 軟 , 透 氣 性好。 缺點(diǎn)為制成的防輻射織物屏蔽效率較低, 一般為 15~30dB 左右, 且不同頻段差異很大, 限制了其使用范圍, 目前正在逐步被取代。(2) 多離子織物通過一定物理過程 (真空噴灑法、 真空鍍法等) 或化學(xué)反應(yīng)(如電解法 等 ) 制 成 。 優(yōu) 點(diǎn) 為 屏蔽效率高, 使用頻段寬, 性能穩(wěn)
定, 并且兼具混紡織物柔軟、 透氣的特點(diǎn)。(3) 電磁輻射防護(hù)纖維制成的織物主要包括本征型導(dǎo)電聚合纖維及復(fù)合型高分子導(dǎo)電纖維。(4) 涂層防輻射織物使用摻入金屬氧化物或金屬粉末、 高分子成膜劑等制成的涂層制劑, 使織物獲得電磁輻射防護(hù)能力[1] 。
性能評(píng)價(jià)及技術(shù)要求
目前我國(guó)市場(chǎng)上有大量電磁輻射存在, 應(yīng)用范圍覆蓋了一般居住環(huán)境 (如提供給孕婦穿著的電磁輻射) 到作業(yè)場(chǎng)所 (如防微波輻射服)。評(píng)價(jià)電磁屏蔽的效果, 常用屏 蔽 效 率 (SE), 單 位 為dB。定義為空間某點(diǎn)未加屏蔽時(shí)的電場(chǎng) 強(qiáng) 度 E0 ( 或 磁 場(chǎng) 強(qiáng) 度 H0、 功率 W0) 與 加 屏 蔽 后 該 點(diǎn) 的 電 場(chǎng)強(qiáng)度 E1 (或電壓、 磁場(chǎng)強(qiáng)度 H1、功率 W1) 之比[1] 。
電磁防護(hù)我國(guó)電磁輻射防護(hù)存在的問題
早期的電磁輻射裝受工藝限制, 存在沉重、 穿著舒適性差、 成本高等問題, 因此僅在極少數(shù)作業(yè)場(chǎng)所使用。 隨著電磁輻射傷害研究的發(fā)展、 紡織科學(xué)的進(jìn)步, 電磁輻射裝的舒適性及便利性增強(qiáng), 應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大[1] 。雖然電磁輻射防護(hù)的概念普及程度逐步加深, 電磁輻射防護(hù)越來越受重視, 但電磁輻射防護(hù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及防護(hù)裝備市場(chǎng)仍存在以下問題:
(1) 電磁輻射限值標(biāo)準(zhǔn)制定的理論依據(jù)為致熱效應(yīng), 不能體現(xiàn)電磁 輻 射 對(duì) 人 體 的 影 響 ;限值標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)方式不統(tǒng)一, 影響其有效實(shí)施及作業(yè)場(chǎng)所電磁輻射的有效評(píng)估[1] 。
(2) 我國(guó)現(xiàn)行的電磁輻射防護(hù)裝備國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為 GB6568.1 《帶電作業(yè)用屏 蔽 服 裝 》, 主 要 針 對(duì)高壓電氣設(shè)備作業(yè)者, 針對(duì)微波輻 射 的 防 護(hù) 標(biāo) 準(zhǔn) GB/T 23463《裝 微波輻射》 為2009 年新制定標(biāo)準(zhǔn), 尚未實(shí)施。因此微波等電磁輻射成分的防護(hù)還有待加強(qiáng)[1] 。
(3) 民用電磁輻射防護(hù)裝備的 研 究 應(yīng) 用 不 足 , 存 在 標(biāo) 準(zhǔn) 缺失, 缺乏監(jiān)管, 產(chǎn)品夸大宣傳等情況。在國(guó)外, 電磁輻射裝已走入普通家庭, 而我國(guó)的電磁輻射場(chǎng)所作業(yè)人員尚未配備足夠的防護(hù)裝備。 隨著對(duì)電磁輻射特性及其短期和長(zhǎng)期生理傷害的了解日益加深, 我國(guó)對(duì)作業(yè)場(chǎng)所電磁防護(hù)的重 視 程 度 將 不 斷 提 升 [1] 。應(yīng)結(jié)合已有成果, 在以下問題上做進(jìn)一步工作:
(1) 完善和統(tǒng)一電磁輻射暴露限值標(biāo)準(zhǔn)。 進(jìn)行電磁輻射傷害機(jī)理的進(jìn)一步研究, 充分了解非致熱效應(yīng)對(duì)人體健康危害, 并作為參考依據(jù), 進(jìn)行電磁輻射暴露限值標(biāo)準(zhǔn)修訂。(2) 完善電磁輻射裝國(guó)家標(biāo)準(zhǔn), 增加覆蓋面, 將民用裝納入標(biāo)準(zhǔn)管理范圍[1] 。