时间:2023-10-13 09:40:43
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关键词:手机辐射;电磁辐射;分析
中图分类号:TN92 文献标识码:A
手机等通讯设备随着社会经济的不断发展,人们的生活水平不断提高,已经在人们的日常生活中占有了极为重要的社会地位。目前我国入网的手机已经超过了数十万,手机用户已经突破了10亿用户,跃居成为了全球手机用户最多的国家。
1 手机的分类
入网手机按其发展通常分为三代:第一代就是以频分多址(FDMA:frequency division multiple address)方式工作的模拟手机。通话期间,用户被分配一个频道,说话的信息以调频(FM)信号方式传递出去。此种手机的工作频率一般为450MHZ或800~900MHZ。第二代就是采用全球通系统(GSM:globe system for mobile communication)的数字式手机。GSM 的工作中心频率为900MHZ,目前使用最广泛。刚刚推出不久的第三代手机为码分多址(CDMA:code division multiple address)手机,工作频率为800MHz。目前市场上出售的手机品牌虽多,但不外乎GSM和CDMA两大类型。每个类型又分为外置天线和内置天线两种。GSM手机还有单频(900MHz)和双频(900MHz和1800MHz)之分。种类不同、辐射功率各异。以单频GSM手机为例,其工作频率范围是(890~915)MHz 、(935~960)MHz,属微波段。手机一旦拨通,它将与蜂窝基站之间处于双向"通话"状态。即使待机,它亦需不时向外发射信号,以保持与基站之间的联系。通话信息经手机转换成编码调制的微波辐射出去。在手机顶部的天线附近,形成较强的电磁辐射。
2 手机辐射的危害
手机在日常的使用过程中,由于经常贴近人的头部以及眼睛,其发出的辐射如果超过标准数值,那么就会对人体造成伤害,有关部门通过专业的检测仪器对国内市场上的手机进行了检测,发现手机在常规发射功率的情况下,也就是低于0.2瓦以下的发射功率,其手机天线附近的机里面的辐射量,远远超过的了国家针对辐射防护所设立的规定限值40V/M的15倍以上,使用辐射完全超标的手机,会对人体造成大量的损伤,主要集中在以下几个方面:
(1)人体长时间放置手机的部位(头、大腿、腰)的致癌率会极大的提升;
(2)长时间的受到手机使用过程中的辐射影响,人体的中枢神经系统会受到一定的影响;
(3)导致人体心血管等血液系统的失调;
(4)眼睛作为人体最为敏感的部位,长时间使用手机,可能会使得眼睛发生不可知的损伤,严重情况可能会导致视力不断下降,甚至致盲;
(5)影响男性的的各项功能以及生殖系统;
(6)对人体的造成损伤之后,可能会对子女带来一定不良的遗传隐患。
3 手机辐射测量
3.1 监测方法
将PMM8053A手持场强仪置于房间中一个空旷的特定位置,测定所处环境没有其他电磁辐射干扰。手机置于探头附近(位置保持固定),手机发射天线对准EP-183电场探头。所有手机拨同一个电话号码。从拨完号按SEND键开始,至打完电话回到待机状态为止,读取最大值、最小值和矢量平均值,测三次,取平均。
3.2 测试结果
(1)手机拨通瞬间会产生个峰值,见表1,此时应为信号发送开始,辐射影响最大,单独考虑。
(2)手机通话状态下辐射值见表2。
(3)手机待机状态下辐射值,如表3。
通过资料显示,虽然手机处于待机状态,但仍不断与基站联系,通过实验显示数据如表3所示。
通过以上的数据图表,我们可以明显的看出以下几个方面的情况:
(1)手机在日常的使用过程中,特别是在接收到信号指之初,最产生一个最大的敷设至,但是在紧随着手机的通话铃声第一次响过之后,手机所发出的辐射幅度渐渐降低。
因此,从辐射防护方面来考虑,用户在使用手机拨号的过程中,在拨通前的几秒内,也就是对方通话应答铃声还没响第一声之时,最好不要将手机贴在耳朵之上进行接听。
(2)手机在通电待机的状态之下,虽然手机没有受到用户的操作而发出通话信号,产生超标的辐射,但是手机会一直保持与周边电信基站的通信基站的联系,其辐射强度较低。
(3)CDMA信号频段制式的手机要比使用GSM信号频段的手机辐射强度要低至少一个数量级。
4 手机辐射的防护
通过测试发现长时间用手机会对身体有一定影响,所以建议作出下防护措施:
(1)耳机能够有效的减少人体所受到的辐射影响。在使用移动电话的过程中,如果使用免提装置,能够极为邮箱的降低手机对人体的辐射。使用耳机来进行通话的接听,与直接将手机放置在耳朵方便来进行通话接听相比较而言,免提设备在SAR方面的衰减是极为明显的。通过免提装置来进行移动设备的通话操作,能够最大限度的减少人体所受到的手机辐射。
(2)手机在接通对话的瞬间,离人体的头部越远越好。手机在接通对话的瞬间,可以说是手机能够产生最大辐射数值的时刻,这个时刻的辐射,是对人体影响最大的阶段。因为手机在通话接通的瞬间,所释放的辐射能量会呈几何幅度的增加,而瞬间增加的辐射会直接损害到人体器官的健康。
(3)最大限度的减少使用手机的通话时间,如果无法避免使用手机进行通话,那么最好使用耳机来进行通话,或者身边有其他座式电话时,就尽量不使用手机进行通话。
参考文献
[1]陈成章.广州市GSM移动电话基站发射电磁波对环境污染影响分析[J].中国环境监测,2002.
关键词:电磁辐射;预防与保健
Abstract: This paper introduces the influence of electromagnetic radiation on the human body life situation and how to prevent or reduce to a minimum the harm to the human body
Keywords: electromagnetic radiation prevention and care
中图分类号O572.24+2
节假日期间,总有一些宅男宅女宅在家里不愿外出活动,他们或长时间看电视,或干脆全天泡在网上,这无形中增加和延长了与各种电器接触的机会和时间,就很容易受到电磁辐射的伤害。因为家庭中的电器如电视机、电脑、微波炉、移动电话、电吹风等都会释放电磁波,如果人体长时间接受高频电磁辐射,会对眼睛神经系统、生殖系统、心血管系统等造成严重的不良影响。
电磁辐射的危害
对眼睛的危害。眼睛属于人体对电磁辐射的敏感器官,过高的电磁辐射污染会对视觉系统造成影响,表现为视力下降,引起白内障等。
对心血管系统的危害。主要表现为心悸、失眠、部分女性经期紊乱、心动过缓、心搏血量减少、窦性心律不齐、白细胞减少、免疫功能下降等。如果装有心脏起搏器的病人处于高电磁辐射的环境下,会影响心脏起搏器的正常使用。
对生殖系统的危害。主要表现为男子质量降低,孕妇发生自然流产和胎儿畸形等。
诱发癌症并加速人体的癌细胞增殖。
对老人、儿童、孕妇危害较大。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。
有5种人特别要注意电磁辐射污染:生活和工作在高压线、变电站、电台、电视台、雷达站、电磁波发射塔附近的人员;经常使用电脑、电视电子仪器、医疗设备、办公自动化设备的人员;生活在现代电器自动化环境中的工作人员;佩戴心脏起搏器的患者;生活在以上环境里的孕妇、儿童、老人及慢性病患者等。
2.预防与保健
2.1如果生活环境中电磁辐射污染比较高,公众必须采取相应的防护措施。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。特别是一些易产生电磁波的家用电器,如收音机、电视机、电脑、冰箱等更不宜集中摆放在卧室里。
2.2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启用。手机接通瞬间释放的电磁辐射最大,在使用时应尽量使头部与手机天线的距离远一些,最好使用分离耳机和话筒接听电话。
2.3注意人体与办公和家用电器距离,对各种电器的使用,应保持一定的安全距离,离电器越远,受电磁波侵害越小。如彩电与人的距离应在4至5米,与日光灯管距离应在2至3米,微波炉在开启之后要离开至少1米远,孕妇和小孩应尽量远离微波炉
关键词:电力机车;电磁辐射;电磁环境;抗干扰
中图分类号:U26 文献标识码:A
一、电力机车电磁辐射的形成
轨道机车要急速行驶,应当装设功能强大的动力系统。当下,一般K字头火车的动力系统的功率普遍为2W到3MW之间。根据国务院制定的中长期铁路规划,我国将开行时速达300公里以上的高速列车。行驶速度如此大的列车,需要的动力系统系统功率将达到10MW左右。就目前技术条件,为如此高功率的列车提供动力,一般均采用电动力系统。所以,在我国高速列车均采取电力机车。电力机车从供电网中获取能量,电力机车本身不装设功率产生设备,也不携带其他一次能源,其能量来源均由电力网提供。电能是有发电厂产生,利用升压变电站升压传输到降压变电站,再引入到铁道专用变电站。从铁道专用变电站的出线端引出配线网络到铁道接触网上端,利用回流连接线与受电弓、车轮及铁轨,形成了电流流通路径,此时电力机车通电。具体可参见图1。
在传统的电力机车的动力供配电系统中,曾有多种不同的供配电形式出现,主流的有供电方式有单相工频交流方式、单相低频交流方式、直流方式等。经过多年铁路的工作者的实践,最终确定电力机车的供配电的系统采用单相工频交流方式。通过交流为电力机车的行驶提供动力有相比其他方式具有很多的优势。但工频交流电必然对外发射工频电磁波,同时由于与铁道附近的电磁环境相互影响,还必然发射高频谐波辐射。这些电磁辐射对于周边的电气设备、通信设施必然会产生一定的影响。
二、电力机车形成电磁辐射的原因
电力机车行驶时形成的电磁辐射主要原因是受电弓与导线的联系问题。受电弓与导线之间本来就存在着接触电阻的问题。行驶中的电机机车受电弓和电网络更加不可能严密的接触。这个接触面的等效电路模型,不能够单纯的是一个电阻模型,而是一个由电阻、电容和电感共同构成的模型。同时,由于电力机车在行驶时,受电弓与导线之间的接触面的紧密程度在不断地变化,它们之间的等效电路模型参数亦在不断变化。这致使流过机车的电流产生高频谐波分流,对外发射高频电磁谐波。电力机车电磁辐射,大概有一下几种形式。
(1)电力机车在启动和进站时,时速相维持在低位,行驶相对稳定。此时受电弓在供电网导线下方平滑移动,衔接相对严密,基本未有形成显然的缝隙,电磁辐射较弱。这时候机车通过电流波形产生畸变原因在于,导线和受电弓的表平面由于存在着损耗,相互的表面都不够平滑。这种畸变电流在机车重载运行时,变现的愈加明显。畸变电流对外依然要发射高频电磁波,产生电磁辐射。相对而言,此类电磁电磁辐射的能量层级比较弱,同时随着频率的增大,幅值衰减得也比较厉害。
(2)电力机车在驶离车站开始高速运行时,因为导线表层存在许多的硬点,机车机车在经过这些硬点时,将完全与导线脱离。此时,供电网对机车的供能,将有电弧的参与。电弧的流经路径和电流大小难以控制,时刻变化。电弧电流包含大量的的高次谐波分量,并且能量层级很高,对外将发生较为强烈的电磁辐射。
除此之外、电力机车装设的其他设备,比如整流设备、变压器等等都会形成一定的电磁辐射。整流设备是由非线性的电力电子器件构成,其工作形式是在电力电子器件不停在截止区和饱和区转换,从而达到交直流转换盒变频的目的。在此过程中,必将产生高频电磁辐射。变压器采用了很多铁磁材料构成,由于其铁磁材料工作超过其线性区,使得不同相位的电流非等比例变化,从而造成高频电磁谐波。此类电磁辐射,能量层级相对于受电弓与导线之间产生的电磁辐射而言较小,同时还受到机车的屏蔽,对周围环境影响比较弱。
总之,电力机车电磁辐射产生原因主要是由于列车行驶时其受电弓与接触网的衔接情况不断变化,导致其等效电气参数不断变化,从而产生了不平衡电流,形成了对外发射和严接接触网传导的电磁辐射。电力机车电磁辐射的形成及传导情况如图2所示。
三、电力机车电磁辐射对周边环境的影响及对策
电力机车在运行时,将产生一定的电磁辐射。而铁道沿路有可能布置着各种电气电信设备,例如超短波通信台、广播电视台、雷达信号台等等设施。电磁辐射不可避免会对此类设备构成干扰。为此,相关部委对不同的电气设备制定了不同的国家标准,对电力机车及其相应的铁道沿线的各类电气设备的间隔距离做了详细的规定,以避免互相干扰
铁道建设是一个长期过程,部分由于历史原因,严格按照国标建设有一定的困难。这需要充分比较平衡国防、人文、自然之间的相互影响。从铁道自身建设的角度来说,要减少电力机车在急速行驶的过程中形成的电磁辐射,则应道使得铁道路径尽量平直,采用高质量的受电弓,协调弓网的联络,从而达到降低受电弓的瞬间的离线率。而从受干扰方的角度说,应当增加设备的可靠性,提高仪器的有效辐射率,纠正信号采样功率因素,对部分采样设备进行改造。
以下就电力机车轨道附近容易受到干扰的设施及其抗干扰措施作概括描述:
1民航航站楼
民航航站楼里面的导航装置,是机场和航班进行通信的设施,向航班传递角度、航线和其他信息,以确保航班的平安运行。
电力机车在行驶过程中形成的电磁辐射,将干扰到航站楼读取航班的信息,并在传输的数据的过程中造成信息的丢失,威胁航班的正常运行。
目前针对航站楼的电磁辐射主要可以采取以下措施
(1)增加电力机车的轨道与民航航站楼的相对距离,使得电力机车的产生的电磁辐射对航站楼的影响,降低到可接受水平。同时,依据先行建设单位优先的原则进行协调。
(2)由于接组网的电力分相属于强辐射源,在航站楼附近,尽量不设置分相设备
(3)提高航站楼传输型号的能级强度,加强其抗干扰能力,增强其信噪比,以确保航班的安全稳定运行。
2信号雷达台
信号雷达台是国防对空作战的情报收集的基本单元,是对空防控的信息中枢。电力机车行驶过程期间附带形成的电磁干扰,容易使得雷达输出画面出现雪花,干扰情报人员对情报的准确判断。对电力机车的电磁干扰问题,一般采取以下对策
(1)对等级较低、符合迁移标准的雷达台,可对其实施迁移。
(2)对于核心中枢的重要雷达台,可以与高铁方面进行协商,从产生电磁辐射源头降低干扰信号的强度。
(3)对雷达台进行技术改造,提高屏蔽电气辐射的技术条件,加强雷达的抗干扰能力。
3短波侧向站
短波侧向站一种运用信息传输与处理技术,采样与收集短波信号,通过对信号的系统分析判断信号的来源。电力机车行驶过程中形成的电磁辐射,本身就是一种无线干扰信号,尤其是其中的高频辐射,会直接被侧向站所采集,干扰测向的判断。目前可以主要采取的对策如下:
(1)对于影响严重,干扰厉害的测向站,先考虑对测向站的信号采集系统进行迁移,但应当尽可能不对测向站整体进行迁移。从国防角度出发,信号测向是个系统工程,不应当进行远迁。
(2)电力机车的轨道应当尽可能平直,降低电磁辐射的产生。
(3)提侧向站高滤波、隔离及定位的能力,改进测向站的可靠性。
4收信站
收信站尤其是超短波授信站,负责国防、安全、海事等关键部门的信息传递任务。电力机车在行驶过程中将形成电磁辐射,高频辐射将与短波信号进行叠加,使得信号丢失信息。对收信站可以采用以下措施:
(1)改造轨道建设,从源头减少形成电磁辐射的因素
(2)提高收信站采集信号的能力、改变收信站分析信号的方法
(3)对收信站在一定地域内进行迁移
5广播电视中继站
广播电视中继站,是接收广播电视信号,并通过相应的方法对信号的幅频和相频特性进行调整,增大信号的能将,并将广播电死信号发送到地方发射台,以供用户接收。电力机车产生的电磁辐射会叠加到广播信号中,使得用户的电视画面出现雪花,广播声音出现杂音。严重影响收听收视效果。对电力机车的电磁干扰,可采取以下措施。
(1)提高滤波措施,滤除相应干扰
(2)增强信号信号传输的特征点,使得后继信号站能够更加容易得从噪声信号中提取有用信号。
(3)另行选址建设新的广播电视中继站
电力机车在行驶过程中,将不可避免的产生电磁辐射。减少电磁辐射的干扰,最直接的措施是采用屏蔽的措施。最佳的屏蔽方式是在让电力机车在完全封闭的、有铁磁材料构成的隧道中运行。这方法成不过高,不易施行。但在对电气环境要求较高的路段,进行半封闭的屏蔽建设,也能起到很好的屏蔽效果,同时还可以抑制噪音。此外、提高受电弓的质量、增加铁道输电功率的稳定性,都可以减少电力机车的电磁辐射。
(本文系重庆水利电力职业技术学院院级科研项目(K201212)“电力机车电磁辐射对周边环境影响的研究”的研究成果)
参考文献:
[1]GB/T 15708-1995 交流电气化铁道电力机车运行产生的无线电辐射干扰的测量方法 [S].
[2]刘俊刚.电力机车对外电磁辐射测试标准与方法的研究[J]. 铁道技术监督,2005(5).1—4.
[3]刘干禄.轻轨机车运行中产生的电磁辐射的测试方法探讨与研究[J]. 中国无线电,2005(5).52—54.
[4]孙宇新. 电磁辐射对环境的污染及防护措施[J].工业安全与环保,2001(1).1—4.
【关键词】高压输电线;电磁辐射;环境
随着经济的高速发展,工业化进程的加快,高压输电线路就不可避免地闯过人口密集区。高压输电线路电磁污染问题已经引起了人们的密切关注,它严重地威胁着经济的可持续发展、和谐社会的创建、人类生存健康。文章主要阐述了高压输电线路电磁辐射对环境的影响,并且针对存在的问题提出了防治措施。
1.高压输电线路电磁辐射对环境造成的影响
1.1高压输电线路对周边无线电装置所产生的影响
高压输电线路所通过的区域在一定的程度上都会受到电磁的污染。正在运行的高压输电线路会产生电磁脉冲,会向空间辐射高频电磁波。高频电磁波沿着高压输电线路进行传播,这样就造成高压输电线路两侧的无线电设备在工作时接收信号的波形相位和波形峰值都会受到影响,从而造成信噪比达不到无线电接收设备正常工作的要求。高压输电线路造成的干扰主要有火花放电、电晕放电等引起。火花放电主要会对电视频段的接收产生影响。电晕放电主要会对电视机、收音机等家用电器造成一定的影响,但是干扰不会对人身造成伤害。
1.2高压输电线路电磁辐射对周边人和动物造成一定影响
高压输电线路电磁辐射对人体造成的影响主要有非热效应、热效应、累计效应等。在自然状态下都存在着微弱的电磁场对人体的器官及组织产生作用,但是这种状态是稳定的、有序的,一旦外界电磁场作用于人体,这种稳定、有序的状态被打破,人体就会受到损伤,这就属于非热效应;在电磁的作用下人体内的水分子就会相互摩擦,引起体内水温上升,影响到体内各器官的工作,这也就是热效应。人体受到两种效应作用后,如果人体损伤没有恢复再次受到外界电磁辐射,损伤就会累积,长期就会造成永久性病态,甚至危及生命,这就是累积效应。
高压输电线路电磁辐射对动物也会产生影响。电磁辐射对大鼠的学习记忆、生殖系统、血液系统、心脏等方面产生一定的影响。科学家经过试验发现,高压输电线路电磁辐射会对大鼠心房肌细胞造成一定的影响,还会引起血红蛋白分子结构发生一定的改变,对、肾、肺的组织结构造成不利影响。高压输电线路电磁辐射对人体造成的影响:(1)电磁辐射引起女性月经失调,分泌紊乱,男性下降。(2)电磁辐射会造成造血功能下降,导致肝病,视力下降,影响骨髓、大脑组织发育,严重者还会引起视网膜脱落。(3)电磁辐射会造成畸胎、不育、流产等病变的诱发因素。(4)电磁辐射对人体的免疫系统、神经系统、生殖系统会造成直接伤害。(5)电磁辐射是癌突变、糖尿病、心血管疾病的主要诱因。
1.3高压输电线路电磁辐射对通讯线路(包括光缆、直埋电缆、架空线)的影响
高压输电线路对通讯线路的影响主要表现在对架空铁线的静电干扰、对直埋式电缆、光缆、架空线的电磁辐射影响。如果通信线路上感应电压形成短路电流,会对设备和人员的安全造成严重威胁,其造成的危害大小主要与作用时间和电流强度有关,如果作用时间较长,人体所能接受的电流强度就很小。一般情况下,只要平行接近段不是很长,是不会有什么危险的,但是在遭到雷击、输电线路短路时,输电电流或者输电电压就很有可能瞬间升高很多倍,对一些电器设备以及人员造成严重危险。
1.4高压输电线路电晕可听噪声
一般情况下,高压输电线路噪声产生原因主要是:(1)接触不良或连接松动产生的间隙火花放电。(2)在金属表面或导线表面处空气中的电晕放电。电晕放电是线路的固有特性,是不可消除的,当运行电压在100kV以上时,电晕放电占有重要地位。
2.高压输电线路电磁辐射可采取的防治对策
2.1高压输电线路的选线和设计单位要有强烈的环保意识
对于高压线路走廊资源紧缺地区,应当研究采取少拆房、少砍树的设计方案,尽量采取紧凑的塔型布置;要采取保护植被措施,尽量避免基面开挖,避免水土流失;在高压输电线路的下方的金属物体必须接地良好;高压输电线的两侧250m的范围内尽量避免建造房屋,避免人身健康造成影响;对高压输电线路进行设计时,导线距地面必须符合要求,另外,高压输电线与已建成房屋垂直距离不得小于5m;如果无线电设备在高压输电线路附近应当设立安全防护距离;当输电电压超过220kV时,需要设置防护走廊,走廊下不能有障碍物,走廊宽度在45m左右;当高压输电线路经过广播收音台或者电视差转台时,必须选择从信号不重要的一侧经过。从社会效益和环境保护方面考虑,为了加强环境保护而增加的线路工程投资,是科学合理的。
2.2针对高压输电线路电磁辐射对人体造成的危害应采取的措施
为了使高压输电线路电磁辐射对人体的影响降到最小,可以从劳动保护和输电设计两个方面采取措施。例如高低压导线分层架设、双回路导线逆向布置、导线对地高度提升等措施,会取得地面强度降低的效果。在高压输电线路运行中,对工作人员可以采取限制工作时间与局部屏蔽等防护措施,从而达到减少高压输电线路对人体伤害的目的。
2.3针对高压输电线路电磁辐射对通讯线路的干扰应采取的措施
高压输电线路对通讯线路的影响主要是电磁感应和静电感应两个方面。高压输电线路在正常运行时会对与它平行的邻近通讯线路产生感应电荷。感应电荷与输电线路、通讯线路以及相互位置有一定的关系,还与输电电压成正比。通讯线路与邻近的平行高压输电线路的交变磁场产生互感电压,其大小与通讯线路长度和电流强度成正比。
通过实验发现,一般情况下在距高压输电线路50m以内的范围受到电场的干扰是最大的,成为了干扰正常通讯的重要因素之一,但是磁场影响是比较小的。当与高压输电线路距离较远时,电场的影响明显下降,当距离达到100m以外时,磁场对正常通讯的影响成为主要因素,而电场对正常通讯造成的影响是极小的可以忽略不计。为了避免通讯受到影响可以采取如下措施:(1)装设中和变压器、屏蔽线、放电管。(2)对高压输电线进行科学合理的换位。(3)将受到影响的输电线、信号线、通讯线改为电缆。
3.结语
高压输电线路在运行的过程中会影响到通信线路的正常工作以及无线电的正常工作,还会对周边的居民造成一定的影响。高压架空输电线的可听噪声、无线电干扰、磁场、工频电场对周边设施以及人身安全和健康会造成一定危害,但是只要认真做好防护措施,就可以降低或避免其危害。目前高压输电线路所造成的电磁污染还没有明确的定论,但是人们还是对高压输电线路的电磁辐射的危害心存恐慌。因此,电气工程设计人员要认真研究防治措施,避免公众对高压输电线路电磁辐射的投诉,为以后工作的顺利开展创造条件。 [科]
【参考文献】
[1]张雅卿.高压输电线路电磁辐射污染的评价及建议[J].科技资讯,2011(19).
关键词:中波电磁辐射 危害 防护措施
中图分类号:TL7 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)05(c)-0237-01
在信息化的社会中,电磁波的应用极为广泛。谈到电磁波,不得不说电磁辐射。电磁辐射看似离我们很远,其实它就潜在我们的身边。我们时刻受着电磁辐射大大小小的影响,也许看不出对我们到底有多大的危害,但什么都怕“积累”和“反复”,如果我们长时间受电磁辐射的影响,那我们就不能对它有所忽视了。我们对电磁辐射又了解多少,只有对它充分了解之后,知道它的危害和影响,才能防患于未然。为了我们美好的生活,让我们对电磁辐射重视起来吧。
1 电磁辐射的概述
电磁波是电场与磁场交替有规则的变化所产生的。而电磁辐射就是电磁波在空中发射所产生的。电磁辐射虽说用眼看不见,用手摸不着,但它是真真切切存在的。电磁辐射的本质是一种物质,一种无形的物质。电磁辐射的发射体多种多样,比如地球、电器等。电磁辐射的类型多种多样,中波电磁辐射只是其一。电磁辐射是一种电磁波,它在发射的过程中带有电能量和磁能量,而人体本身带有电,生命活动具有生物电,其实这些生物电对电磁波是异常敏感的,因此电磁辐射会对人体带来一定的危害和影响。
2 中波电磁辐射的危害
电磁波给我们的生活带来许多便利,这是不可否认的。电磁波是一把双刃剑,它和电磁辐射是一个不可分割的整体,有它必有它。但电磁辐射对外界物体的危害是客观存在的。我们必须对电磁辐射有清楚地认识,了解它危害到“谁”,对“谁”有影响。
2.1 中波电磁辐射对人体的危害
有中波发射塔,必有中波电磁辐射。有中波发射塔,必有“人”。“人”不管是工作人员还是附近的居民,它们都是一个一个独立的人体。电磁辐射对人体有危害和影响。人体在受到电磁辐射后体温升高,进而影响正常的生命活动,器官不能正常工作,生理稳态受到冲击。如心悸、头涨、失眠、视力下降等。人体固有的微弱电磁场也会受到干扰,对血液、淋巴液等有一定负面作用。严重的话,可能导致胎儿畸形,孕妇流产。神经系统、感觉系统、免疫系统、内分泌系统、遗传效应在电磁辐射反复的影响下都有一定程度的受损。比如条件反射受抑制、听觉不灵敏、免疫蛋白降低、内分泌紊乱、降低、质量降低等一系列问题。
2.2 中波电磁辐射对电子设备的影响
电磁辐射对电子设备的影响经常是通过两种方式。一种是直接影响电子设备,即通过辐射到设备上,对其形成电磁干扰。另一种是形成电磁耦合,让电磁波在导线起影响,又从导线传递附加到设备上。从现实生活中可知,电磁辐射会使电视和广播不能正常观看和收听。从物理知识可知,仪表失灵,信号不准等都是由电磁辐射造成的。在医院中,医疗器械受到干扰,不能正常使用,病人测脉搏的仪器出现偏差,B超仪的显示屏出现微微抖动等。在学校,学生做一些物理实验时,电磁辐射可能造成信号波形消失或者观测不明显。还有那些易燃物品,如果他们在电磁辐射的环境下就会随时有燃着或者爆炸的可能存在。这种种都是电磁辐射惹的祸。
2.3 中波电磁辐射对建筑器材的危害
据官方资料可知,在2007年,广西建筑工地的起重机受到电磁辐射的强烈影响。影响机理是中波感应在起重机的吊钩处感应出高达千伏的电压。千伏电压,是致命的关键。如果一只手或者其他东西接触到吊钩,就会火花起电。那时发出的声音是可以想象出来的,是一阵巨响。此中波发射台距离建筑工地可不是一两百米的距离,至少千米的距离。如果距离更近一步,那后果更不堪设想了。
3 中波电磁辐射的防护措施
“上有政策,下有对策”在这里就变为“你有危害影响,我有防护措施”。电磁辐射是两面性的,它的电磁波确实给我们的生活带来许多便利,但电磁波本身的危害和影响也是不可埋没的。对于电磁辐射,我们要正确看待它,不能因为它有一定的弊端,我们就否定它。在我们对电磁辐射的危害有清楚地认识之后,我们要对它提出一些防护措施。
3.1 在人体健康方面的防护措施
人既然在受到电磁辐射的情况下会有一系列的不舒服。那么尽量远离电磁辐射的环境。如果实在避免不了,可以穿戴电磁防护服,将电磁辐射止于人体外。平时多吃一些含维生素的食物,维生素A和维生素C对人体有一定的调节作用,尤其对电磁辐射后生理紊乱的调理。同时我们也可以加强身体的抵抗力,尤其对电磁辐射的抵抗力。
3.2 在电子设备方面的防护措施
在学过物理之后,我们都知道防护措施有许多种,比如电磁屏蔽、接地、吸收、过滤等。电磁屏蔽是最厉害的措施之一。电磁屏蔽就是某电子设备经过一些处理后既不干扰其它设备,也不受其它设备的干扰。电磁屏蔽通常是利用一种材料制成一个封闭的物体,使其内外物体互不干扰。另外接地是将产生的感应电流引向大地中,不会是电流过于集中而产生电磁辐射。过滤从字面意思可知让有用的电磁波通过,多余的电磁波被中断,自然就不会在空中产生电磁辐射。吸收其实和过滤大同小异。吸收措施就是将那些多余的电磁信号吸收,不至于大面积的辐射。这种种手段都起到防护作用。
3.3 在建筑器材方面的防护措施
接地和绝缘是两种简便的手段。将吊钩与大地连接,如果吊钩产生巨大感应电压时能迅速将其流入大地。绝缘有两个方面,一是工作人员戴绝缘手套;二是对吊钩进行绝缘,以及与吊钩接触的部件都应进行绝缘。上面这两种防护措施是从部分进行防护,下面有几种全面防护措施。一是同轴电缆接地;二是安装共振回路衰减装置;三是安装负阻抗衰减装置;四是安装逆相位衰减装置;五是建筑塔机与电磁波长的合理搭配。这五个措施有四个是专业的防护装置,另一个是硬性条件。
4 结语
在对电磁辐射充分认识之后,我们又作何感想呢?其实在我们身边有许多人正遭受着电磁辐射的危害。可能电磁辐射的防护对于我们自身和那些发射电磁波的人来说都不太容易,但为了自己和他人的健康,让我们携手筑起电磁辐射防护墙吧!
参考文献
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关键词:电磁辐射 电磁炉 电磁场理论
中图分类号:T L 7 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)12(c)-0-01
电磁波辐射就是将电场与磁场二者互相作用所形成的波动,以辐射形式向空间传播出去。事实上,由于医疗器械、家用电器等的使用,使人体无时不刻处在电磁波的辐射之中,电磁波辐射对环境及人体健康的影响日益受到研究者的关注。国家环保局推荐的《500 kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》(HJ/T24-1998)标准规定暴露磁感应强度的安全值为1高斯(即1 Gs=1000mGs=100 μT,微特斯拉)。1995年美国国家辐射防护委员会(NCRP)提出电磁场暴露导则,在居民区的工频磁感应强度安全标准为2 mGs(即0.2 μT,微特斯拉)。两者相差500倍。电磁炉是一种使用安全、清洁卫生、操作简便灵活的炉具。但在使用过程中,人们对它产生的电磁辐射给人体的影响存有疑虑。以往人们对电磁炉的辐射也有过不少讨论,但从科学观点出发进行严密的计算仍较少见。该文基于电磁场理论的安培定律,将电磁炉的核心部分即电磁体,看成是一个磁偶极子的辐射源,产生电磁振荡辐射到空间。电磁体由圆形导磁盘及在其上单层螺旋绕制的线圈组成。线圈输入30~50 kHz的高频电流I。线圈的平面面积S与电流I的乘积,Mm=IS 称为磁矩。该文推导出一个距离辐射源的空间某点上接受到的以磁感应强度表示的辐射量的计算公式,该文给出的公式正是以磁矩作为基本的计算数据。
1 电磁体产生电磁辐射的机理
图1为单匝平面线圈在距离R的观测点G产生的磁感应强度B的机理图。线圈平面与G均处在X―Y坐标平面上,线圈平面法线与Z轴重合,R与X轴夹角为θ,与Y轴夹角为Ф。线圈回路电流为I,反时针方向,回路半径为ρ。回路上取无限短的一段长度dl,电流元在G上产生的磁感应强度为。d为微分算符,为向量。电磁场理论中的安培定律的微分形式为
2 计算实例
设某电磁炉的参数如下:工作电压220 V,功率1~2000 W可调,设计时未加屏蔽或防辐射措施,所用烹锅底面足够大,大于设计规定的12 cm,且放置在与线圈导磁盘完全对应的位置上(即没有放歪);电磁炉盘式线圈最外圈直径17.5 cm,最内圈直径4 cm,共32圈;线圈总面积S为各圈面积之和;取最大功率档1800W计算;取功率因数Cosф=0.75。求得电流 I=1800/220・0.75=10.91 A。θ角取法如下:求公式(1)右端括号内的函数对θ的最大值,可得θ=45 °,得Sinθ=Cosθ= 0.707。当磁感应强度单位用高斯制即以Gs为单位、电流用MKS制即安培单位时,给出的电流值应除以10后才代入计算。磁导率μ取高斯制单位时,其值为4π×10-3GsA/m。r从电磁盘中心点到观测点G距离变化时,计算结果如表1。结果分析:表中第8点的数据表明,当人体离开电磁炉中心距离0.5 m时,其电磁辐射为2毫高斯(0.002 Gs),即可达到美国NCRP的标准。但如以国家HJ/T241998的1Gs为标准,即使将手放在炉板上也是十分安全的。
3 结语
未加屏蔽的电磁炉在使用中确实存在电磁辐射,并在一定程度上对人体产生影响。影响大小视电磁体线圈电流的大小和人体到电磁炉的距离而定。应该指出,电磁辐射对人体的伤害主要是短波、超短波,而工频电的波长为10000 m,况且人们使用电磁炉是短时和间歇的,因此,即使有影响也是微小的。近年来市场上出现带电磁辐射屏蔽装置的电磁炉产品。不过,其防辐射效果如何还有待研究。
参考文献
【关键词】电磁辐射 移动通信 基站 安全距离
1 引言
近几年来,某些区域移动网络信号差成为用户投诉的焦点,可一旦运营商去这些区域增设移动通信基站,却又遭到用户集体反对。投诉多和建站难成为困扰电信运营商的两难问题,电信运营商的通信保障能力正因基站建设难而下降。以上海移动为例,10年来手机用户增长了10倍,话务量猛增了300%,但是移动基站数在内环线范围只增加了10%左右。从2008年1月到2009年5月底,上海移动一共有177座基站因各种原因被迫关闭。造成这个两难问题的原因之一是公众对基站电磁辐射的恐惧。
随着3G网络的建设,更多的移动通信基站将架设在人口密集的城市上空。为了科学认识移动基站的电磁辐射,消除公众对基站的不安,有必要对基站电磁辐射及其对环境的影响进行研究和分析。
2 移动通信基站的电磁辐射
电磁辐射,是指能量以电磁波的形式在空间传播的现象。基站电磁辐射一般是指室外部分的电磁辐射,室外部分主要由馈线(传输线)和天线组成。基站运行时,其发射天线将馈线中的高频电磁能转化成为自由空间的电磁波,电磁波承载着能量向周围空间传播,形成电磁辐射。
图1是移动通信基站天线辐射电磁波的基本原理图,导线载有交变电流时,就可以形成电磁波的辐射,辐射能力与导线形状和长短有关。如果两导线的距离很近,那么导线所产生的感应电动势几乎可以抵消,因而辐射很微弱;将两导线逐渐张开,导线所产生的感应电动势叠加,辐射随之逐渐增强,直至两导线电流方向一致时达到最强。当导线的长度远小于波长时,导线的电流很小,辐射很微弱;当导线的长度等于1/4波长时,辐射最强,称为半波对称振子。实际的天线是由振子叠放而成的。
移动通信基站天线按照方向性可以分为全向天线和定向天线。方向性反映天线向一定方向辐射或接收电磁波的能力,天线方向性的获得,是通过天线内部加反射板或振子叠放而实现的。基站天线方向性的选择可以满足不同区域的电磁辐射的需要,例如乡村大区制的站型选用全向天线,而城区小区制的站型选用定向天线。
作为移动通信系统的重要组成部分,基站天线在提高移动通信网络覆盖范围和网络营运指标中起着重要作用,同时带来的问题是公众对基站电磁辐射的不安与恐惧。
3电磁辐射与健康及电磁辐射标准
电磁辐射是能量流,虽然看不见、听不到、闻不着,但是电磁辐射可能引起装置、设备、系统性能降低,还可能对有生命或无生命的物质产生损害,这就是电磁辐射污染。
当人体暴露在电磁波环境中,不同波段的电磁波会对人体产生不同的生物效应,可能会导致细胞损伤、变异或死亡。此外,人体的器官和组织存在微弱的电磁场,它们是稳定而有序的,如果受到外界电磁波的干扰就会遭到破坏,人体正常循环机能随之遭到一定程度的损伤,长期接受电磁辐射会造成人体免疫力下降、新陈代谢紊乱、记忆力减退、提前衰老、心率失常、视力下降、听力下降、血压异常、皮肤产生斑痘等[1],公众由此产生对电磁辐射的恐惧。
第5届电磁辐射与健康国际研讨会(2009,杭州)的会议报告指出,低强度电磁波的生物学效应及其作用机制至今还是一个困扰学术界的充满争议的问题,各国电磁辐射的卫生学标准还存在着甚至上百倍的差异。对照一些组织和国家的公众照射限值[2,3],发现我国的标准更严格、更安全可靠。例如,在900MHz移动通信频段,中国环保局制定的公众照射限值(功率密度)是40μw/cm2,而欧洲电子技术标准委员会制定的公众照射限值是450μw/cm2。国内目前使用的相关标准主要有:《电磁辐射防护规定》(GB8702-88)、《环境电磁波卫生标准》(GB9175-88)和《辐射环境保护管理导则-电磁辐射监测仪器和方法》(H J/T10.2-1996)。
4 移动通信基站电磁辐射对环境的影响因素
移动通信基站电磁辐射对环境的影响因素很复杂,包括天线性能、高度、距离、角度、环境背景、基站形状、话务状况等等。
为了分析移动通信基站对居民生活环境产生的电磁辐射污染状况,胡冀等通过比较测量,得出的结论是[4]:电磁暴露小区的电磁辐射强度明显高于对照小区,但平均值都在GB9175-88的一级安全范围内(10μw/cm2);安装铝合金防盗网具有良好的电磁场屏蔽作用;同时建有两个通信基站的小区,两者所产生的电磁辐射在某一区域范围可产生电磁场叠加现象,使辐射强度增加;个别与基站天线距离较近(小于20m)、窗户与基站天线处于同一水平位置和与基站天线主瓣方向一致的居室内,电磁辐射功率密度远远超出一级安全范围,可达到20.44μw/cm2,但也在GB9175-88的二级中间区容许范围内(40μw/cm2)。
此外研究还发现,天线主瓣方向区域电磁辐射不一定较高,副瓣方向区域电磁辐射也不一定较低。这其实并没有与理论相违背,因为环境地形、地貌、建筑物钢筋水泥结构、空中架设的电线等等,都将对电磁波产生反射、绕射、折射、散射和吸收,从而使得电磁辐射强度的分布复杂化。
通过物理学的观点分析,基站发射电磁波的功率密度随距离的增大而减小,而事实并非如此,在近距离范围(30m内),由于上述环境地形等因素的影响,电磁波的功率密度随距离的变化规律很复杂,往往在某处达到最高值。以某移动基站为例[5],在不同时间对距离与功率密度的关系进行测量分析,关系曲线如图2所示。对特定基站而言,在某一固定距离处,功率密度还与时间有关,也即与话务量有关,如图3所示,凌晨话务量低,功率密度也低,功率密度整体上随话务量的增加而增加。
5 移动通信基站安全距离的理论计算方法[6~8]
由于移动通信基站发射电磁波的功率密度分布不仅与基站性能指标有关,还与周边环境、话务量因素等有关,因此,移动通信基站安全距离的计算一直是个复杂的问题。下面根据国家环保局的H J/T10.2-1996中关于微波远场轴向功率密度计算公式进行理论分析,这个计算公式的表达式为:
(1)
式中,Pd(μw/cm2)为离基站天线水平距离为d处的电磁波功率密度,d(m)为离基站天线的水平距离,P(w)为机顶发射功率,G(倍数)为天线最大辐射方向的增益。
下面分析计算方法。图4所示的一种基站天馈线系统,基站设备上每一块载频插板连接一根载频输出线,每根载频输出线含有两个频点,每个频点有其固有的发射功率。载频输出馈线在需要耦合器时存在,耦合器的作用是将多个频点的电磁波信号合到一根天线馈线上发送,具有一定的功率损耗。天线馈线一般比较长,也有一定的功率损耗,还需考虑避雷针和馈线接头等带来的损耗。天线向空间发射电磁波,天线的增益越大,发射电磁波的功率越强。
如前所述,每根载频输出线含有两个频点,A点处的信号功率为每个频点固有功率的2倍,两根载频馈线的信号耦合到B点,耦合后的功率大小需考虑耦合器的损耗,两个耦合器输出的总信号经过天线馈线后将再次损耗。也即,载频输出信号在C点的总功率应考虑到耦合器与天线馈线的两次损耗,式(1)中机顶发射功率P应为损耗后的功率。
根据H J/T10.2-1996中电磁辐射环境影响评价方法与标准,对单个项目的影响必须限制在《电磁辐射防护规定》(GB8702-88)公众照射导出限值的若干分之一。在评价时,对于由国家环境保护局负责审批的大型项目可取GB8702-88中功率密度限值的1/2;其他项目则取功率密度限制值的1/5作为评价标准,即移动通讯基站的功率密度限值应是8μw/cm2,即式(1)中Pd=8μw/cm2,这样就可根据式(1)计算基站最大辐射方向上的安全距离了。
应该指出,假如偏离最大辐射方向,天线增益将急剧下降,保护距离随之急剧减小。假如有建筑物阻隔,电磁波穿过一般砖墙要衰减6dB左右(为原来功率的1/4),而穿过带钢筋的墙要衰减20dB(为原来功率的1/100);城市市区建筑物密集,安全距离应比理论计算值小很多。此外,由于基站设备容量足够,加上GSM系统有功率控制和非连续发射功能,天线全方位全功率发射电磁波的可能性几乎是没有的,也即实际的天线辐射功率要小很多,实际的安全距离远小于理论计算值,公众不必对基站产生恐惧。
6 结束语
一方面,政府、企业和公众应该对电磁辐射产生的环境影响引起足够的重视;另一方面,媒体应该积极做好宣传教育工作,消除公众对电磁辐射的恐惧心理,使公众合理科学地面对移动通信基站的电磁辐射;此外,专业技术人员应加快新技术研发,设计出更高标准的天线发射系统,最大限度降低电磁辐射污染。
为了消除公众的不安,创建和谐城市生活环境,上海的做法值得借鉴,改“事后配套”为“事前介入”,基站选址遵循“政府大楼、企事业单位办公大楼、公建配套设施、住宅建筑”的先后顺序,将移动通信基站建设纳入城市基础设施建设和住宅建设的总体规划中。
参考文献
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【作者简介】
关键词:移动通信基站;电磁辐射
中图分类号:X591 文献标识码:A
电磁辐射早在1969年就被联合国列为必须严格控制的现代公害之一。随着21世纪的到来,电磁波被广泛应用于工业、科研、医疗、通信、广播等领域。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。当电荷、电流随时间变化时,在其周围就产生电磁波,在电磁波向外传播的过程中会有电磁能输送出去,能量以电磁波的形式通过空间传播的现象称为电磁辐射[1]。其来源途径分为天然型和人工型两大类。随着大量电视发射塔,移动通信基站等产生电磁辐射的设备越来越多,这些设备虽对人类的生活和发展起到了重要作用,但也造成环境中电磁能量密度增大,频谱增宽,无线电噪声水平增高。
目前,移动通信网影响面最广的是移动电话网。由于各无线电通信网覆盖的面积增大,造成了各基站发射机设备功率增大,基站数目也相距增多。为了提高通信质量,市区内高层建筑上基站台越建越多。移动电话基站天线的高度,也因为蜂窝网不断分裂,蜂窝变小,天线高度也在降低。以锦州市的移动通信基站为研究对象,对其产生的电磁辐射进行科学、公正的论证。
1 移动通信基站概况
移动通信基站由室内与室外两部分组成。室内部分有基站控制器、收发射机、功率放大器、合路器、耦合器、双工器及馈线等信号收发设备、电源柜、空调器及备用电源等辅助设备所组成。这些设备都采取了严密的屏蔽措施,不会对周边环境产生电磁波漏泄,实测结果很小。室外部分有馈线和收发天线等。天线类型可收发3个板状天线,安装天线的支架高为4m,天线离地高度为25~30m。基站运行时,其发射天线向周围发射电磁波,使天线周围环境功率密度增高。
2 锦州市发射基站在市区的分布状况
基站主要分布在居民区,学校,火车站、商业区等人口密集和人流量大的地区。架设方式为楼顶竖立发射铁塔和利用建筑物自身高度直接设立发射天线。市区中2个发射基站的距离一般在500m左右,有的采用3个面板发射天线对360?空间立体发射。
3 测量结果及数据分析
以发射天线为中心经过现场测量,选择几组具有代表性的基站,测量仪器为PMM8053A电磁场测量系统,以辐射功率密度表示,测量结果如表1、表2。
由上表可看出:市区基站天线塔基地面半径20m以内辐射功率值为0.015~0.059μW/cm2;半径20~100m为0.020~0.097μW/cm2;半径100m以外为0.010~0.034μW/cm2。市区基站对建筑物的辐射功率值为0.057~0.34μW/cm2。根据《电磁辐射防护规定》(GB8702-88),对于基站的发射频率公众照射限值为:环境电磁辐射功率密度在任意连续6min内的平均值应小于0.4W/m2。即所有测量值均小于国家最低限值。
4 发射基站电磁波的形态与对环境的影响
电磁波在环境空间中有阴影效应、叠加现象及快速衰落现象[2]。电磁波遇到高大障碍物的阻挡,会造成此障碍物以下无电磁信号,即常称的“盲点”。电磁波在空间传播的过程中会在某处和其他电磁设备产生多频信号叠加,即所说的“干扰”。当天线高度越高和下倾角越小,最大值点离基站的水平距离越大,反之越小。电磁辐射对人体健康的影响主要是躯体热效应和神经效应。
5 减少发射基站电磁辐射污染的有效措施
5.1 合理选址
在移动通信基站选址时,尽可能使其主射束方向避开居民楼,办公楼等。
5.2 增加发射天线的高度
增加发射天线的高度,在保证正常通信的情况下,尽可能减少发射功率和天线增益,使电磁辐射降低到最小。
5.3 改变发射天线的下倾角
改变发射天线的下倾角,可以降低地面上的电磁辐射水平。
5.4 大面积种植树木
在天线周围或电磁场区,大面积种植树木,增加电磁波在媒介中的传播衰减,防止人体受到辐射。
5.5 电磁场场强的房间尽量不用作生活用房
在中波发射天线周围电磁场场强大约为10V/m,短波场源周围电磁场场强大约为4V/m的范围内的房间尽量不用作生活用房。
6 结语
高强度的电磁场是一重要的环境污染要素,而电磁波是能量流污染,看不到、听不到、嗅不着、摸不着,但却充满了环境空间。所以,我们要加强相应的科学管理,将其负面效应控制在最小的影响程度。锦州市区数字蜂窝通信系统发射基站产生的电磁辐射低于国家标准限值,不会对其周围环境造成电磁辐射污染,也不会给人体造成不良影响。
参考文献
[1] 赵家升,杨显清,王园等.电磁场与波[M].成都,电子科技大学出版社,1997.
关键词:电磁辐射,存在问题,对策
中图分类号:O441 文献标识码:A
1 城市电磁辐射污染源
随着我国城市化的快速发展,着科学技术的进步,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磁辐射的环境里。电磁辐射主要分为天然产生和人为产生,过量的天然电磁辐射和人为电磁辐射均会造成电磁辐射污染。一般而言,城市电磁辐射污染主要指人为电磁辐射污染,按照电磁波频率的大小,人为电磁辐射源又可分为工频辐射源和射频辐射源,其中射频辐射源释放的电磁波的频率较高且频谱范围较宽,其电磁辐射的影响范围也较大。各类电磁波发射系统、工频辐射系统、利用电磁能的工业、科学、医疗设备等甚至包括部分家用电器,均是城市电磁辐射的污染源或潜在污染源(见表1) 。
由表1可知,城市电磁辐射污染源(含潜在污染源)的种类多、分布广,存在于人们生活的方方面面,其中广播电视、雷达、卫星通信及移动通信对区域电磁辐射水平贡献较大,各种电子设备、室内线缆布设是居室电磁辐射污染的主要来源。
2 城市目前电磁辐射存在的一些问题分析
2.1 我国相关法规、标准还需要继续完善
1997年我国颁布的《电磁辐射环境保护管理办法》是我国仅有的针对电磁辐射污染防治的立法,属部门规章。随着城市空域电磁辐射环境的日趋复杂,该管理办法已不能完全满足目前辐射环境监管的需要,主要表现为法规的内容相对滞后、效力级别低、难以有效执行。虽然广播、电信、电力等部门在《广播电视设施保护条例》、《中华人民共和国电信条例》、《无线电管理条例》、《城市电力规划规范》等法规和规范中对电磁辐射污染防治作出了相应规定,但《电磁辐射环境保护管理办法》中的部分制度在这些法规中没有得到充分反映,在实际执法过程中常常出现电磁辐射污染纠纷的各方当事人各执一词、各执一法的现象。因此,有必要尽快制定与实施更高级别的电磁辐射污染防治法。
在电磁辐射防护标准方面存在以下问题:第一,上世纪80年代末原国家环境保护总局的《电磁辐射防护规定》(GB8702-88)和卫生部的《环境电磁波卫生标准》(GB9175-88)是我国电磁辐射防护领域的2个基本标准,但它们对环境电磁波容许辐射强度标准的规定存在不一致。管理标准的不一致直接导致在实际执行过程中,有关行政执法部门和监测部门采用的标准不一。而且,这2个标准的法律效力相同,发生冲突时需呈请国务院裁决其适用性。第二,关于高压送变电设施的工频电磁场强度限值尚无国家标准,相关部门推荐暂分别以4kV/m和0.1mT作为居民区工频电场标准和磁感应强度标准,这直接导致输变电设施电磁场评价标准的针对性不强,即对于不同电压等级的输变电工程均适用相同的标准限值。因此为做好电磁辐射环境影响评价工作和管理工作,应统一各标准中的管理限值,并加快设立尚未制定国家标准的电磁辐射设施的辐射水平限值。
2.2 城市空域电磁辐射能量密度不断增大
电磁辐射技术的广泛应用已造成城市空域电磁能明显上升。根据资料调查显示,某地区环境电磁辐射污染1991-2006年进行调查,该地区平均辐射强度增长17.5倍,年均增长率达12.1%。此外,根据有关资料调查显示,某市部分居住社区的电磁辐射监测结果虽符合《环境电磁波卫生标准》的1级标准(小于5V/m),但100KHz~3GHz频率段的电场强度已接近容许场强值的上限,部分社区的复合功率密度出现个别值超标现象。
2.3 电磁辐射纠纷日益增多
近年来,公众的辐射防护意识逐渐提高,对居住环境的电磁辐射暴露水平也更加重视,电磁辐射污染纠纷随之逐年增多。引发电磁辐射污染纠纷的主要原因有:在社区建设移动通信基站、10kV变电站等电磁辐射设施;在社区附近建设高压输变电设施、电气化轨道交通设施;房地产开发商隐瞒商品房周围电磁辐射污染现状,以及电磁辐射污染致人身伤害等。
2.4 电磁辐射设施环境敏感性日渐增强
城市和广播电视通信技术的发展使电磁辐射设施与公众的距离得以缩短,电磁辐射设施的环境敏感性随之日渐增强,主要表现为:城市扩张使一些广播电视和无线电通信发射台逐渐被新建城区包围,造成局部居民生活区场强较高;城市用电需求的增加及电网改造工程的实施使大量高压输变电设施进入城市市区,而且电压等级不断升高,其产生的工频电磁场可能对公众健康产生不利影响,此外其产生的噪声可能干扰广播和无线电通信;通信技术的发展使居民区被通信基站包围,虽然单个基站的功率较小,但是大量的通信基站会使城市空域电磁场不断增强,另外,高层建筑顶部建有的微波定向天线、卫星天线等,易造成对高层建筑的电磁污染;城市交通的迅猛发展使交通干线的电磁噪声不断加重,在车流量高峰时段的交通路口,电磁噪声值可达44~50dBμV/m。
3 对策与建议
在利用电磁技术推进城市建设、创建便捷生活的同时,应以电磁辐射防护管理办法与防护标准为依据,加强电磁辐射环境管理,优化电磁辐射设施布设,采取有效防护措施,以降低或避免电磁辐射对公众健康和环境安全的不利影响。
3.1 不断完善电磁辐射污染防治法规、标准
现行的《电磁辐射环境保护管理办法》已不能适应当前电磁辐射监管的需要,而且其与广电、通信等领域制定的相关法规无法全面兼容,因而适时制定与电磁辐射污染防治相关的专项法规势在必行。该法规须在综合考虑电磁辐射污染源及其辐射特性的基础上,以风险预防为原则,以保护环境与公众健康为出发点,建立健全城市电磁辐射环境容量控制制度、电磁辐射设施规划制度、辐射设施环境影响评价制度、辐射环境监管与监测制度、辐射环境风险预防制度、辐射危害事件处理与报告制度、公众参与制度等。
此外,为规范电磁辐射设施的辐射水平、提高电磁辐射环境监管能力,并为解决电磁纠纷提供标准数据支持,应加快出台统一的电磁辐射防护国家标准。该标准应根据电磁辐射的危害性,并借鉴国外标准限值,在总结电磁辐射设施的辐射水平及我国城市电磁辐射环境质量现状及发展趋势的基础上,统一《电磁辐射防护规定》与《环境电磁波卫生标准》中关于电磁场强度及功率密度的导出限值。同时,还应出台相关电磁辐射安全管理导则,明确主要辐射设施的建造使用规范、管理要求、环境影响评价范围等内容。
3.2 加强电磁辐射环境管理
为保护环境安全和公众健康,促进各类电磁辐射设施的规范、有序发展,需切实加强对电磁辐射环境的管理。首先要严格执行国家相关法律法规及技术标准规范,落实电磁辐射设施环境影响评价制度、审批制度、“三同时”制度、监测制度、公众参与制度等。其次要明确城市空域电磁波发展规划,并将其纳入城市建设总体规划,合理布局电磁发射设备,防止造成城市空域局部电磁污染。实施区域电磁辐射环境容量控制措施,对可能造成周边辐射环境污染的中短波发射台实施异地搬迁,对微波天线等辐射源周围的建筑物高度予以限制,控制室内微蜂窝基站天线的悬挂高度及影响半径,如高度不宜低于2.3m,影响半径约为1m,室外宏站与周边敏感建筑的水平距离应保持30m等,高压线两侧50m内不宜建设学校、住宅及医院等环境敏感建筑。
3.3 采用电磁辐射控制技术
可以通过采取电磁辐射控制技术来防治电磁辐射污染。第一,通过产品设计、工程设计等方式有效减少电磁辐射,如在输电线路设计中采取提高输电导线对地高度、进行双回路导线逆相布置、高低压导线分层架设等方式,变电站的进出线在穿越居民区和人口密集地段时采用地下电缆布设方式。第二,通过优化设计减少基站数量并降低天线增益,如根据通信基站的发射功率、天线高度和方向图、基站覆盖区的边界场强等条件对通信基站覆盖区进行优化设计,在达到最佳地域覆盖和最佳通话质量的同时,尽量降低天线增益,减少电磁辐射污染。第三,通过屏蔽辐射源降低电磁泄漏,可采取被动屏蔽、主动屏蔽方式对辐射源进行屏蔽,还可采用高频接地方式将屏蔽体内产生的射频电流导入大地,有效避免屏蔽体成为二次辐射源。第四,增加环境保护目标与电磁辐射源间的距离及绿化。研究表明,树木具有吸收电磁能的作用,在电磁波的传播路径上进行植被绿化,可增加电磁波在传播过程中的衰减。第五,采用滤波技术抑制电磁干扰,通过滤波线路将有用信号提取出来,同时阻截干扰信号通过。第六,开发利用防电磁辐射材料。利用防电磁辐射材料对电磁波的吸收或反射等特性,在建筑、交通、包装、服装等领域使用防辐射材料可有效衰减电磁辐射强度,如使用碳素系列和金属系列等增强水泥基复合材料、防电磁波玻璃、吸收电磁波的涂料等用于建造房屋便可有效阻挡室外电磁波进入室内。
3.4 普及电磁辐射知识
城市空域及居室内广泛存在的电磁辐射因其无色、无味、无嗅的特性容易被公众忽略其存在的同时,也极易引起公众的恐慌,进而导致发生电磁辐射纠纷事件。相关部门应积极开展电磁辐射知识宣传工作,增强公众的辐射防护意识,使其了解过量电磁辐射的可能危害,正确理解生活中人为电磁辐射的来源及其实践的正当性、安全性,掌握如何降低居室电磁辐射的方法或防护方法。此外,相关部门在监管工作中要切实落实公众参与制度,并充分发挥其监督作用,与广大公众及电磁辐射设施建造运营单位共创安全的城市电磁辐射环境。
参考文献