电磁辐射的污染及防护对策要点

电磁辐射的污染及防护对策摘要：研究总结出电磁辐射与人体的作用机理；而后提出电磁污染的防护对策；关键词：电磁污染人体健康防护对策Abstract: Studying and summing up how the electromagnetic radiation affect human body,and then put forward the defending measures towards electromagnetism pollution.Key words: the pollution of electromagnetic health how to defend一、引言自从人类于19世纪80年代建立了世界上第一座发电站以来，电磁辐射的应用范围越来广。

1901年人类首次开始了全球通讯，1920年有了无线电广播，1935年研制出了雷达，20世纪50年代电磁能在工业、科学技术、医疗中广泛应用，60年代出现了卫星通讯，80年代计算机日益普及，90年代移动通讯快速发展，如今电磁辐射已遍及人类生活、生产的各个方面。

随着现代科学技术和电气、电子技术的迅速发展，电磁能利用范围不断扩大，电子设备功率成倍提高，各种设备产生的大功率电磁振荡向空中辐射能量很强的电磁波，使地面电磁辐射大幅增加，在有效利用电磁波的同时，这种人为的高强度电磁辐射也给环境带来了严重的电磁污染，即所谓的“电子烟云”。

随着信息社会的逐渐来临，电磁能量以7%~14%的速度增长，有专家预言，50年后可增加700倍，电磁污染问题已成为继“三废”和噪声之后的第五大公害。

据推测，本世纪电磁污染将取代噪声污染而成为首屈一指的物理污染。

人们一方面在充分享受着由于电磁科技迅猛发展而带来的便利，同时也承受着电磁对人类健康的危害和对环境的污染。

联合国人类环境会议已将电磁污染列为环境保护项目之一。

《中华人民共和国环境保护法》中也明文规定了电磁辐射为主要污染因素之一。

随着工业的迅速发展和家电、电子产品的普及，电磁污染越来越严重，恶化的电磁环境不仅对人们的日常通讯、计算机、运输业和其他电子系统造成危害，而且会对人们的身体健康带来威胁。

另外，随着高新技术的发展，电磁波引起的电磁干扰问题（EMI）和电磁兼容（EMC）问题日益严重，对对电子仪器、设备造成干扰和损坏，影响其正常工作，严重制约我国电子产品和设备的国际竞争力。

电磁波泄露也会危及国家信息安全和军事核心机密的安全，特别是作为新概念武器的电磁脉冲武器已经取得实质性的突破，能对电子仪器设备、电力系统等进行直接打击，造成信息系统等的暂时失效或永久损坏，其投送方式多样，破坏力极强，而且强大的电磁脉冲对人体也造成危害，诗人精神紊乱、行为失控等。

如何保护环境，减少电气设备的电磁泄漏和防止电磁辐射问题，保障作业人员以及广大居民的身体健康，电磁污染的防治迫在眉睫。

二、电磁波与生物体的作用机理分析在迅变情况下，空间中的电场和磁场相互激发，以电磁波的形式在空间中运动，这就形成了电磁辐射。

在量子学中，我们认为所有电磁辐射都是由运动着的粒子组成，即由光量子组成，而光量子的能量取决于频率：E = h· fE：量子能量（erg）; h：普适常量（3.63×10 -27 erg ·s）; f：频率（Hz）。

1．生物体中电磁能的传播和吸收水是一种电介质，同时水是生物体中含量最丰富的成分，它几乎占人体体重的60%。

根据含水量的多少，将生物组织分为两种：（1）含水量在70％以上的组织，如皮肤组织、肌肉、肝脏、肾脏、心脏等，频率在100～1000MHz，其介电常数为50～70，电阻率为100Ω/cm。

（2）含水量在70％以下的组织，如脂肪、骨骼、骨髓等其介电常数为4～8，电阻率为600～3500Ω/cm。

这类物质含水量少，对电磁辐射能量吸收少。

由于组织的含水量不同，就会影响电磁波能量的吸收。

具体如下：根据人体对电磁能量吸收的情况，可将电磁波分为四种：1）<150MHz，电磁波在体内衰减少，为透过性。

2）150－1200MHz，主要为体内吸收，转化为热量。

3）1000－3300MHz，体表与体内均有吸收。

4）>3300MHz，皮肤成为反射体，主要是体表吸收。

我们现在用的还很多的GSM，即第二代移动通讯系统包括GSM 900：900MHz、GSM1800：1800MHz 及GSM1900：1900MHz等几个频段。

目前，中国移动、中国联通各拥有一个GSM网，为世界最大的移动通信网络。

我们不难看出，上述频段大约在1000Hz至2000Hz，而人体的众多器官的固有频率在大致在此高频段内，因此，很容易发生共振现象，对人体的伤害可见一斑。

笔者举一个简单的例子，当我们把手机贴在耳旁打电话时间一长就会感到脑袋发烧，甚至头痛头晕。

以上我们仅仅从定性角度感受了电磁辐射对生物体的伤害，让我们有了个全局感受。

下面，我们从半定量的视角看一下电磁辐射对生物体的损伤程度：为了衡量机体对电磁能量的吸收情况，引入比吸收率的概念SAR(W/kg)。

SAR表示生物体单位质量吸收的电磁辐射功率。

SAR＝σE2 /ρJ= σE式中：σ－电导率（S/m）；E－电场强度(V/m)；ρ－密度kg/m3；J－感应电流密度A/m2。

结论：a 易知在电场强度和生物体密度一定的情况下，生物体的含水量越大，电阻越大，电导率σ就越大，从而导致生物体单位质量吸收的电磁辐射功率增大，对生物体的危害加大。

b 我们常用的手机属于运用无线电波的通讯设备，它会发射出高频电磁波，而人体的皮肤，心脏等重要器官的固有振动频率也较高，当手机辐射的电磁波频率接近这些器官的固有频率时，人体对电磁波吸收显著，甚至可能会发生共振，产生热量，扰乱人体正常的动态平衡。

2 电磁辐射对人体的作用机理2.1 致热效应人体作为一个开放的系统，我们每天要吃饭，喝水，呼吸，还要排泄等，时刻都在与外界发生物质和能量的交换，即新陈代谢。

当电磁辐射人体时，其中部分能量被机体表面反射，部分透过表皮进入机体组织中，而人体中有大量的极性分子如水分子，和非极性分子如氧气分子。

水是一种电介质，由于外电场对电偶极矩的力矩作用，其正，负电荷朝着相反的方向运动而发生“取向极化”。

由于电磁场是交变的，所以在交变极化和取向的过程中会由于碰撞和摩擦而产生热量。

还有一种理解，机体组织是一种有机电解质，机体内的电解液中存在离子，在电磁辐射作用下带电粒子（离子）震荡产生传导电流，于是在介质电阻中就会产生焦耳热，其表达式为：△T = {(P·t)/(4.17C·V)} ×10-3△T：温升（℃）; P: 吸收功率（mv/cm2）;C：介质比热（cal/g·℃）;V:介质密度（g/cm3）。

如果多余的热量如果没能及时散失，就会打破生物体正常的热平衡。

在医学临床上就表现为头痛，心率加快，血压升高，呼吸加速，严重时出现抽搐和呼吸障碍，甚至死亡。

著名的物理学家薛定谔曾言：“生命依赖负熵而生存。

”作为开放的系统，我们每个生命个体都是依靠将自身维持在一个“低熵”状态而生存，当然这其中需要与外界发生物质和能量的交换。

笔者认为上述过程就会在一定程度上加速系统能量的耗散与退化，从而促使熵的增加，我们便可以从这一角度理解电磁辐射对人体的危害。

2.2 非致热效应“生命是蛋白质的存在形式”。

蛋白质在生命活动中起主导作用。

蛋白质是由氨基酸组成的，通式为：NH2︱R －C －COOH︱HR为各种侧键，有的侧键呈极性，在电磁波作用下会发生电离，从而使氨基酸的空间结构发生变化，“结构决定性质”，我们可想而知，这是蛋白质的理化性质会发生变化，从而影响生命体的正常活动。

2.3 累积效应：热效应和非热效应作用于人体后，对人体的伤害尚未来得及自我修复之前再次受到电磁波辐射的话，其伤害程度就会发生累积，久而久之会成为永久性病态或危及生命。

对于长期接触电磁波辐射的群体，即使功率很小，频率很低，也会诱发想不到的病变，应引起警惕！3 对当前学术界关于电磁辐射与生物体作用研究的学习体会通过学习，笔者发现目前学术界对于电磁辐射与生物体作用的研究大致有以下三种手段：1) 西安电子科技大学的侯建强等学者采用时域有限差分（FDTD）法经数值仿真探究了手机辐射与人体头颅的相互作用。

他所在的课题组发现，当手机内置的皮法天线辐射频率为1800MHz，辐射功率为1W时，人体头颅的总体平均比吸收率未超过ICNIRP颁布的公众基本限值标准，但头颅内任意10g组织中的平均比吸收率的最大值却超过了公众基本限值标准。

与此同时，头颅的影响使手机的辐射特性发生变化，当手机贴于左耳时，手机天线的方向图较之处在自由空间时的方向图而言发生了向上，向左的偏斜，并且辐射到空间的功率约为辐射功率的60%，被头颅吸收的功率约为辐射总功率的40%。

该小组得出一结论：可以通过转动贴于耳旁手机的放置位置来增加手机辐射到空间而用于信息传输的功率，同时减小头颅的吸收功率。

2) 西南大学的丁晓萍的课题组曾就微波辐射对人精子形态学影响作了研究，结果表明：长期收微波辐射，屏蔽防护作用较差的雷达工作人员，精子的畸形率会增高。

3）下面是广西大学陈可中等人从电磁场理论出发，推导出的电磁波与生物体相互作用的理论公式（见下页）：他们创建了理想化的问题模型——平面波的散射，而后从麦克斯韦方程的旋度与散度出发，定义了生物体内的等效电流密度和等效磁流密度，进而推导出实际施加在人体上的影响——原场与等效流激发的场（即散射场）之和。

我们不难看出，原场愈强，总场愈强，影响愈大。

(可能存在非线性关系，那么将是混沌学的研究范畴。

)笔者认为：这三类借助不同手段或技术的工作各有千秋。

侯建强的课题组借助当今已较成熟的高分辨率CT成像技术和计算机数值模拟方法，给我们呈现出生物医学工程在研究此类问题中的特色。

西南大学（原西南农业大学和西南师范大学组建而成）则依靠其厚实的生物医院理论和实践研究基础，运用体液采样和观察统计的方法，给大家展现出他们从农医方向入手，研究解决现代社会问题的特有魅力。

理学是基础科学，基础科学原创成果的数量和质量决定着一个国家的科学水平；因此，理学是中国科学的生命。

陈可中的研究小组从辐射源与生物体组成系统对应的电磁边值出发，从理学的视角分析了电磁波与人体的作用机理，为我们进一步探究人体能承受的安全电磁剂量提供了参考。

三、电磁污染的防护对策1、屏蔽与接地防护屏蔽就是抑制电磁干扰，实现电磁辐射防护的主要手段之一。

所谓电磁屏蔽就是用导电或导磁材料将电磁辐射限制在某一规定的范围内，其目的是利用屏蔽体包围电磁干扰源，抑制电磁干扰源对周围空间的接收器的干扰，或者采用屏蔽体包围接收器，以避免干扰源对其进行干扰。