电磁辐射污染及其防治课件

第四章 电磁辐射污染及其防治,第四章电磁辐射污染及其防治,第一节 概述 第二节 电磁辐射基础 第三节 电磁辐射防护标准 第四节 电磁辐射污染防治技术,第一节 概述,电磁场是有内在联系、相互依存的电场和磁场的统一体的总称。随时间变化的电场产生磁场，随时间变化的磁场产生电场，两者互为因果，形成电磁场。电磁场可由变速运动的带电粒子引起，也可由强弱变化的电流引起，不论原因如何，电磁场总是以光 速向四周传播，形成电磁波。电磁场是电磁作用的媒介，具有能量和动量，是物质的一种存在形式。,什么是电磁场、电磁波？,光波也是电磁波，而且发现了更多形式的电磁波，它们的本质完全相同，只是波长和频率有很大的差别。按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来，就是电磁波谱。如果把每个波段的频率由低至高依次排列的话，它们是工频电磁波、无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线及r射线。,一、电磁环境和电磁辐射污染,电磁环境：某个存在电磁辐射的空间范围。 电磁辐射污染：人类使用产生电磁辐射的器具而泄露的电磁能量流传播到室内外空间中，其量超出环境本底值，且其性质、频率、强度和持续时间等综合影响引起周围受到辐射人群的不适感，并使健康和生态环境受到损害。,二、电磁辐射污染源,（一）放电所致场源 （二）工频感应场源 （三）射频辐射场源 （四）家用电器 （五）移动通信设备 （六）建筑物反射,自然电磁场源,人工电磁场源,（一）大气与空气污染 （二）太阳电磁场源 （三）宇宙电磁场源,天然电磁污染源,人为电磁污染源,人为电磁污染源包括： 脉冲放电：本质上与雷电相同，影响区域较小。如切断大电流电路时产生的火花放电会产生很强的电磁干扰。 工频交变电磁场：不向外辐射电磁波，对附近有严重的电磁干扰。如大功率的发电机、变压器、输电线附近的电磁场。比如收看无线电视节目时，有发电机的汽车或摩托车在附近经过时，致使电视机突然出现“雪花”现象。 射频电磁辐射：产生电磁污染的主要来源如无线电广播、电视、微波通信等各种射频设备发射的电磁波，频率范围宽广，影响区域较大，能危害近场区的人员。,人为电磁污染源,广播电视发射设备：广播电视的发射台和中转台 通信雷达及导航发射设备 包括短波发射台，微波通信站、地面卫星通信站、移动通信站。 工业、科研、医疗高频设备 工业：高频炉、塑料热合机、高频介质加热机等。 医疗：高频理疗机、超短波理疗机、紫外线理疗机等。 科学：电子加速器及各种超声波装置、电磁灶等。 交通系统电磁辐射干扰 电气化铁路、轻轨及电气化铁道、有轨道电车、无轨道电车等。 电力系统电磁辐射 高压输电线包括架空输电线和地下电缆，变电站包括发电厂和变压器电站。 家用电器电磁辐射 计算机、显示器、电视机、微波炉、无线电话等。,三、电磁辐射污染的危害,1、电磁辐射对人体的危害,电磁辐射的危害与波长有关。长波对人体的危害较弱，随着波长的缩短，对人体的危害运渐加强，而微波的危害最大。 研究发现，电磁场的生物效应随频率的加大而递增，其危害程度，微波超短波短波长波；脉冲波连续波。 频率与作用程度亦成正比。 强磁场能在短时间内使人失去定向感觉。,1、电磁辐射对人体的危害,电磁辐射的致癌突变作用 美国一癌症疗基金会对一些遭电磁辐射损伤的病人抽样化验，结果表明在高压线附近工作的人快24倍。 对视觉系统的影响 能减少眼部血流量，引发视觉障碍，导致视觉疲劳和不舒适。 对神经系统和免疫系统造成直接伤害。 损害中枢神经系统，头部长期受电磁辐射影响后，轻则引起失眠多梦、头痛头昏、疲劳无力、记忆力减退、易怒、抑郁等神经衰弱症，重则使大脑皮细胞活动能力减弱，并造成脑损伤。,1、电磁辐射对人体的危害,对人体生殖系统和遗传的影响 长期受到电磁波辐照，可使男性精子减少，使精子基因畸形并可能变成不育或者畸胎。 电磁辐射是造成孕妇流产、不育、畸胎等病变的诱发因素。 女性和胎儿尤其容易受到伤害，1至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个月为胎儿成长期，受电磁辐射可导致免疫力功能低下，出生后身体弱，抵抗力差。 引发心血管疾病、糖尿病 可导致儿童智力残缺,2、电磁辐射对装置、物质和设备的影响及危害,主要是电磁干扰与电磁感应的作用 干扰通讯、电视信号 比如电子战 对易爆物质和装置的危害 火药、雷管和炸药等 常规电气引爆兵器装置等 电磁辐射对挥发性物质的危害 酒精、煤油、液化气等,电磁辐射八大高危行业,金融：由于普遍使用计算机网络、现代化办公设施，操作人员直接受到电磁辐射。 广电：广播、电视发射系统、无线电发射系统、编辑机房、演播室均向外发射大量电磁波。 IT：计算机系统及网络随时向外发射大量电磁波。 电力：高压输电、变电、发电设施产生高强度电磁波。,电磁辐射八大高危行业,电信：移动通讯基站等无线通讯系统电磁波强度很大，尤其是手机 。 民航：民航指挥塔及飞机本身都向外发送大量电磁波。 铁路：电气化铁路的电力线及变配系统向外发射大量电磁波。 医疗：高频理疗、超短波理疗及各类频谱仪，都向外发射大量电磁波。,三、射频电磁场,第二节 电磁辐射基础,电磁波在真空中均以光速 (c=2.993x108m/s)传播。 在其他介质中传播时，传播速度与所处介质的电和磁的特性有关：,电磁波的周期、频率、波长和波速,一、电场与磁场,1、电场（E）：凡是有电荷的地方，四周就存在着电场，即任何电荷都在自己周围的空间激发电场，而电荷与电荷之间通过电场发生相互作用。静止电荷周围的电场称为静电场，运动电荷周围的电场为动电场，起电的过程就是电场建立的过程。,2、磁场(H)：在电流通过的导体周围所产生的具有磁力的场称为磁场。若通过导体的是直流电，相应产生的磁场是恒定的；若通过导体的是交流电，则产生的磁场是变化的。磁场频率随着电场频率的变化而变化，两者大小成正比关系。,二、电磁场与电磁辐射,电磁场概念：交变磁场周围会产生电场，交变电场周围又会产生新的磁场，它们相互作用、方向相互垂直，并与自己的运动方向垂直。这种交替产生的具有电场与磁场作用的物质空间，称为电磁场。 电磁场以一定速度在空间传播，在其传播过程中不断向周围空间辐射能量，此能量称为电磁辐射，亦称电磁波。,1、电磁波的周期(T)、频率(f)、波长()和波速(v),周期是电磁波发生一次完全振动所需要的时间，频率是电磁波每一秒钟振动的次数，周期与频率互为倒数。波长是电磁波在一个周期的时间内所经过的距离。,电磁波在真空中均以光速 (c=2.993x108m/s)传播。 在其他介质中传播时，传播速度与所处介质的电和磁的特性有关：,2、场区分类及其特点,近区场： 以场源为中心，在1/6波长范围之内的区域称为近区场。由于近区场的作用方式为电磁感应，故又称感应场。近场区有如下特点： （1）在近区场内，电场强度E与磁场强度H的大小无确定的比例关系。一般来讲，电场强度值较大时，磁场强度比较小。高电压小电流的场源（如天线等）电场强度比磁场强度大得多，低电压大电流的场源（如电流线圈）磁场强度则大于电场强度。 （2）近区场电磁场强度比远场区的要大得多，且近区场电磁场强度比远区场电磁场强度衰减速度快。 （3）近区场电磁感应现象与场源密切相关，近区场不能脱离场源而存在。,远区场： 相对于近区场而言，在1/6波长范围之外的区域称为远区场。由于该区域内电磁波以辐射状态出现，故又称为辐射场。近场区有如下特点： （1）远区场的电场强度与磁场强度有固定的关系，即,式中：0真空中的磁导率，H/m; 0真空中的介电常熟，F/m。,（2）电场E与磁场H相互垂直，并且都与传播方向垂直。 （3）电磁波在真空中的传播速度为,3、电磁场的能量,电场所具有的能量可用电场中各点的能量密度来表示，即,式中：介电常数，F/m；E电场强度，V/m；we电场能量密度，J/m3. 磁场所具有的能量可用磁场中各点的能量密度来表示，即,式中：磁导率；H/m；H磁场强度，A/m；wm磁场能量密度，J/m3。 电磁场的能量密度w等于各点电场能量密度和磁场能量密度之和，即：,辐射能与波源的结构和频率密切相关。辐射能的平均辐射功率（单位时间内辐射的能量）与振荡频率的四次方成正比；如恒定电磁场频率为零，不存在辐射；低频场变化缓慢，频率很低，辐射也很弱。对实用的辐射系统来说，波源的最低频率在105Hz以上，低频场才会产生有效辐射。,4、电磁波的传播特性,1）电场分量与磁场分量 若做简谐振动的平面电磁波沿着z方向传播时，作为x分量的电场Ex的表达式为,式中：Em电磁波电场的振幅，V/m；,y方向的磁场分量Hy的表达式为,2）电磁波的传播方向 电场强度E和磁场强度H互相垂直的关系可以用右手螺旋法则来描述，即右手四指由电场强度方向转向磁场强度方向时，垂直伸直的大拇指的方向就是电磁波的传播方向，用矢量S来表示,3）电磁波在不同介质中的衰减 均匀介质中（如空气）中，由于没有能量损耗，电磁波的波形不随距离改变。电场和磁场在时间上同相，在空间上互相垂直，而且也都与传播方向垂直。 对于金属等传到介质有大量自由电子，在电磁场的作用下形成定向运动而产生电流，形成的电流在传导介质中做功产生焦耳热，引起电磁波能量的损耗、衰减。 电磁波在良导体（金属）中衰减很快，通常只能在表面或界面上传播，尤其在频率很高的情况下，只能透入良导体中的一薄层。电磁波能够穿入金属的深度常用趋肤厚度（又称穿透深度）来表示,4）电磁波的反射和透射 当电磁波在传播途中遇到分界面时，会发生反射和透射。,5）电磁波的相速和群速 电磁波相位变化的速度称为相速vp,表示为,电磁波信号传播的速度，也就是能量传播的速度称为群速度vg,式中：电磁波的角频率，rad/s,只有相速度不随频率变化时，相速度才等于群速度，例如电磁波在自由空间里传播的情况。,6）电磁波谱 无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和射线等都是电磁波，但各自的频率（或波长）不同，按其频率（或波长）的大小依次排列成图谱，即为电磁波谱。 所有交流电磁场都处于电磁波的频谱中。无线电波波长为10000m至0.1mm，在电磁波谱中占有很大的频段，按频率高低（即波长的长短）可以将无线电波再进行划分。继无线电波之后为红外线、可视线、紫外线，X射线等。,三、射频电磁场,一般交流电的频率在50Hz左右，当交流电的频率达到105Hz以上时，其周围就形成了高频电场和磁场，即射频电磁场，通常将每秒钟振荡十万次以上的交流电称为高频电流，因此射频电磁场也称高频电磁场。,四、电磁辐射的量度单位,1、电场强度E 电场强度是用来表示电场中各点电场的强弱和方向的物理量，用单个电荷在电场中所受到的力的大小来衡量。 2、磁场强度H 磁场强度与电介质中的电位移矢量相对应。,第三节 电磁辐射防护标准,电磁辐射评价标准,电磁辐射防护规定（GB8702-88） 环境电磁卫生标准（GB9174-3-88） 作业场所微波辐射卫生标准（GB10436-89） 作业场所超短波辐射卫生标准（GB10437-89） 作业场所工频电场卫生标准（GB162037-1996）,第四节 电磁辐射污染防治技术,身边亲密的杀手,1. 关于手机辐射问题,手机辐射也就是电磁辐射，它属于微波的中波频段。但由于手机使用频繁且就在耳边， 如此近的距离躲也躲不开，电磁辐射无疑会作用于人脑。据悉，手机比一般电话辐射场要强大十几倍，如果长期使用会直接影响交感神经、迷走神经功能活动，会出现头昏，乏力，脸色发暗，皮肤干燥等现象。在中国环境卫生监测所做的对使用手机和不使用手机的人群调查发现，常打手机的人比不打电机的人更容易神经衰弱、头疼、失眠、睡眠多梦。,打手机如何减少电磁辐射,1.移动电话接通瞬间释放的电磁波容易致癌，所以移动电话响时，一秒后再听手机。 2.如果身边有其他电话可用，就不要使用手机。 3.在使用手机的同时，采用可靠的电磁波防护产品。配备手机专用耳机，实现远距离的使用是比较有效的办法。,打手机如何减少电磁辐射,4.在使用手机时，要尽可能地使天线远离人体，特别是头部。 5.尽量减少每次通话的时间