微波辐射对生物体的影响
45页1、1,微波辐射对生物体的影响,电磁生物效应 研究的几个方面 (1)生物体各部分组织对电磁波的反射、透射、散射及吸收等传播特性的研究; (2)电磁波与生物体耦合特性的研究; (3)能量在受照体体内的分布、沉积及引起的温度变化; (4)生物体生理、生化、遗传、行为等变化的现象和其机理以及这些影响与照射电磁波的频率、功率之间相互关系等的研究。,2,辐射容许值标准,高频辐射和生物组织的相互作用,是多种参数的复杂函数。 内部的电常数也是非均匀的。 组织中内场的大小与照射场的参数、频率、强度、极化等有关,也与被照射物体的形状、大小、电参数有关,还与照射源与被照射物体的相对位置、附近的物体存在等有关。 在剂量学中,广泛采用比吸收率(SAR)来度量电磁辐射在生物单位组织中所感受的电场。,3,暴露在远辐射下,人体全身的比吸收率是频率和极化的函数 比吸收率的空间分布是非常不均匀的。 安全剂量是通过热效应的临界比吸收率加上安全系数后用比吸收率来表征的。 手持收发信机的辐射剂量则要求作特殊考虑。 微波场的特点及其对人体影响的复杂性,使得头部堆积的能量高度不均匀。,4,各国对微波辐射规定的标准 我国电子工业部则曾
2、根据对部分动物的实验及对微波工作人员的健康检查,于1979年提出了一个暂行标准,规定1天8h连续照射时最大辐射平均功率密度不得超过0.083mW/cm, 而短时间间断照射,1天超过8h的情况下辐射量不得超过0.3mWh/cm, 在这种情况下最大功率密度也不允许超过5mW/cm,而且当功率密度超过1mW/cm时还必须使用个人防护用具。 1989年我国颁布的作业场所微波辐射卫生标准(GBI0436-89),5,(1)连续波:1天8h暴露的平均功率密度为50W/cm,小于或大于8h暴露的平均功率密度按下式计算:(即日剂量400Wh/cm) 式中,容许辐射平均功率密度(W/cm); t受辐射时间(h)。,6,(2)脉冲波(固定辐射):1天8h平均功率密度为25W/cm,小于或大于8h暴露的平均功率密度按下式计算 脉冲波的非固定辐射的容许强度(平均功率密度)与连续波相同。,7,肢体局部辐射(不区分连续和脉冲波):1天8h暴露的平均功率密度为500W/cm,小于或大于8h暴露的平均密度按下式计算:,8,安全区和中间区场强,9,中间区是指在该环境电磁波强度下长期生活、工作和居住的所有人可能产生潜在性
3、不良反应的区域,该区域内不能建造疗养院、医院、学校和居民住宅,但是可以建造机关和工厂。超过中间区的标准区域只能种植农作物或者作绿化用地。 安全区是指在该环境电磁波强度下长期生活,工作和居住的所有人均不会受到任何有害影响的区域,因此该区域可以建造所有的人的活动场所。,10,微波辐射对生物体的影响,微波辐射对人体的影响 电磁辐射生物学机制 微波电磁场对人体的益处 微波辐射对人体的危害性及相应的保护措施 微波辐射对动物的影响 保护人类生存的电磁环境,11,电磁波与生物体相互作用的基本方程,进入生物组织的微波的相位变化和衰减见式(1)(3),(1),(2),(3),单位长度的相位改变; 穿透深度;,单位长度的衰减,生物组织的电导率,12,受微波辐射的生物体吸收的能量见式(4)(5),E 微波电场强度,13,热平衡方程见式(6)(7),(7),生物体表和周围空气温度的最初差值,受辐射生物每单位体重的温度变化率,血循环散热,代谢产热率,微波在生物体内吸收比率,热传导散热,体表的散热,14,生物体的体重、体表面积、代谢热,1kcal=4.19kJ,15,表征生物组织的电磁特性参数是、和,影响和大小的
4、因素是电磁波频率和生物组织的温度及生物组织的含水量。 水是生物体含量丰富的成分,它几乎组成人体体重的一大半,且不同年龄、不同组织器管含水量不同。一般说,含水量最高的生物组织,其和远远高于含水量低的生物组织。脂肪和骨骼是低含水量的组织;皮肤和肌肉是高含水量组织;由于各不同层次的组织和不同器官以及同一器官的不同部位,含水量不同,其和也各不相同。因此,必须知道器官,甚至同一器官的不同部位所吸收的能量,才能正确地分析和讨论它的生物学效应。,16,人各年龄体液含量占体重 (%),17,成人各组织器官与体液中水的含量 (%),18,电磁场对人体的影响程度与许多因素有关:,1、场强度越大,影响越重;,2、电磁场的强度随着与辐射源的间距加大而迅速减少;,3、作用时间越长,对人体的影响越严重;作用周期越短,其影响越重;,4、脉冲波对机体的影响比连续波严重;,5、作业现场环境温度越高,机体表现症状越突出;湿度越大,越不利于散热;,6、人体各器官对电磁辐射的敏感度不同,大脑、眼球、睾丸比较敏感;,7、人体适应性差异很大,性别、年龄、体质不同,对电磁辐射的敏感度大不相同;,8、电磁波的频率,一般来说,人体受影
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