电磁辐射是什么

小白QA2020-06-22 14:55:05阅读(...)

电磁辐射是由同向振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式传递动量和能量,其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面。电场与磁场的交互变化产生电磁波,电磁波向空中发射或传播形成电磁辐射。

电磁辐射是由同向振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式传递动量和能量,其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面。电场与磁场的交互变化产生电磁波,电磁波向空中发射或传播形成电磁辐射。

电磁辐射是什么

电磁辐射是由空间共同移送的电能量和磁能量所组成,而该能量是由电荷移动所产生。例如,正在发射讯号的射频天线所发出的移动电荷,便会产生电磁能量。

电磁“频谱”包括形形色色的电磁辐射,从极低频的电磁辐射至极高频的电磁辐射。两者之间还有无线电波、微波、红外线、可见光和紫外光等。电磁频谱中射频部分的一般定义,是指频率约由 3 千赫至 300 吉赫的辐射。有些电磁辐射对人体有一定的影响。

原理

产生机理

电场和磁场的交互变化产生的电磁波,电磁波向空中发射或泄露的现象,叫电磁辐射。电磁辐射是一种看不见、摸不着的场。人类生存的地球本身就是一个大磁场,它表面的热辐射和雷电都可产生电磁辐射,太阳及其他星球也从外层空间源源不断地产生电磁辐射。围绕在人类身边的天然磁场、太阳光、家用电器等都会发出强度不同的辐射。电磁辐射是物质内部原子、分子处于运动状态的一种外在表现形式。

电磁辐射的形式为在 真空中或物质中的自传播波。任何一种交流电路都会向周围空间辐射电磁能量,形成有电力和磁力作用的空间,这种电力和磁力同时存在的空间定义为电磁场。若某一空间区域有变化的电场或变化的磁场,则在附近的区域内将产生相应变化的磁场或电场,而这个新产生的变化磁场或电场,又使较远的区域产生变化的电场或变化的磁场,变化的电场与变化的磁场交替产生,又由近及远以定的速度在空间传播,形成电磁波,电磁场能量以电磁波的形式向外发射的过程即形成电磁辐射。

类型

电磁辐射有一个电场和磁场分量的振荡,分别在两个相互垂直的方向传播能量。电磁辐射根据频率或波长分为不同类型,这些类型包括(按序增加频率):电力,无线电波,微波,太赫兹辐射,红外辐射,可见光,紫外线,X 射线和伽玛射线。其中,无线电波的波长最长而伽玛射线射线的波长最短。X 射线和伽玛射线电离能力很强,其他电磁辐射电离能力相对较弱,而更低频的没有电离能力。

衍生能量

电磁辐射所衍生的能量,取决于频率的高低和强度的大小。一般而言,频率愈高,强度越大,能量就愈

大。高频率(短波长)电磁波的光子会比低频率(长波长)电磁波的光子携带更多的能量。一些电磁波的每个光子携带的能量可以大到拥有破坏分子间化学键的能力。频率极高的 X 光和伽玛射线可产生较大的能量,能够破坏构成人体组织的分子。事实上,X 光和伽玛射线的能量之巨,足以令原子和分子电离化,故被列为“电离”辐射。这两种射线虽具医学用途,但照射过量将会损害健康。X 光和伽玛射线所产生的电磁能量,有别于射频发射装置所产生的电磁能量。射频装置的电磁能量属于频谱中频率较低的那一端,不能破解把分子紧扣一起的化学键,光子的能量不足以破坏分子化学键,故被列为“非电离”辐射。组成我们现代生活重要部分的一些电磁场的人造来源,像电力(输变电、家用电器等)、微波(微波炉、微波信号发射塔等)、无线电波(手机移动通信、广播电视发射塔等),在电磁波谱中处于相对长的波长和低的频率一端,它们的光子没有能力破坏化学键。因此,此类电磁波为非电离性电磁场,对人体影响为即时性,类似声波影响,而电离对人体影响为累积性。

电磁辐射分两个级别,工频段辐射、射频电磁波。工频段国家标准电场强度为 4000v/m,磁感应强度为 0。1mT;射频电磁波 的单位 是μW/㎝2,国家标准限值为 40,对于一般公众环评取值为其 20%。

麦克斯韦方程组

麦克斯韦在总结电磁感应等实验定律的基础上,引入位移电流假说,概括总结得到了描述电磁运动的一组方程,即麦克斯韦方程组。宏观电磁现象可以用电场强度 E、电位移矢量 D、磁场强度 H 和磁感应强度 B 四个矢量来描述,它们都是空间位置和时间的函数。

污染来源

影响人类生活环境的电磁辐射根据其污染源大致可分为两大类:天然电磁辐射污染源和人为电磁辐射污染源。

天然电磁污染源

天然的电磁辐射污染主要来自于地球的热辐射、太阳热辐射、宇宙射线、雷电等,它是由自然界的某些自然现象所引起的,在天然电磁辐射中,以雷电所产生的电磁辐射最为突出。由于自然界发生某些变化,常常在大气层中引起电荷的电离,发生电荷的蓄积,当达到—定程度时就会引起火花放电,火花放电的频率极宽,造成的影响可能也会较大。另外,如火山爆发、地震和太阳黑子活动引起的磁暴等也都会产生电磁干扰。除了对电器设备、飞机、建筑物等直接造成危害外,天然的电磁辐射对短波通讯的干扰特别严重,这也是电磁辐射污染的危害之一。

人为电磁污染源

人为电磁辐射污染源主要产生于人工制造的若干系统,如:电子设备,电气装置等。人为电磁场源按频率的不同又可分为工频场源和射频场源。工频场源频率从数十到数百赫兹不等,主要以大功率输电线路所产生的电磁污染为主,同时也包括了若干种放电型场源;射频电磁辐射从 0.1N 3000MHz,主要是由无线电广播、电视、微波通信等各种射频设备工作过程中所产生的电磁感应与电磁辐射,它的频率范围宽广,影响区域也较大,能危害近场区的工作人员。目前,射频电磁辐射已经成为电磁污染环境的主要因素。

就目前而言,环境中的电磁辐射主要来源于人为的电磁辐射污染源,天然电磁辐射污染源相比之下几乎可以忽略。

相关危害

人体危害

1.热效应

人体的 70%以上都是水,水分子内部的正负电荷中心不重合,是一种极性分子,而这种极性的水分子在接受电磁辐射后,会随着电磁场极性的变化做快速重新排列,从而导致分子间剧烈撞击、摩擦而产生巨大的热量,使机体升温。当电磁辐射的强度超过定限度时,将使人体体温或局部组织温度急剧升高,破坏热平衡而有害人体健康。随着电磁辐射强度的不断提高,呈现出对人体的不良影响也逐渐突出

2.非热效应

人体的器官和组织都存在微弱的电磁场,它们是稳定和有序的,一旦受到外界低频电磁辐射的长期影响,处于平衡状态的微弱电磁场即会遭到破坏。低频电磁辐射作用于人体后,体温并不会明显提高,但会干扰人体的固有微弱电磁场,使血液、淋巴和细胞原生质发生改变,造成细胞内的脱氧核糖核酸受损和遗传基因发生突变,进而诱发白血病和肿瘤,还会引起胚胎染色体改变,并导致婴儿的畸形或孕妇的自然流产。

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(通常所说的人体承受力—内抗力),再次受到电磁辐射的话,其伤害程度就会发生累积,久之会成为永久性病态,甚至有可能危及生命。对于长期接触电磁辐射的群体,即使受到的电磁辐射强度较小,但是由于接触的时间很长,所以也可能会诱发各种病变,应引起警惕。

家用电器辐射

如今电器已经成为了我们家庭生活中不可或缺的一部分,不过与此同时,家用电器带来的电磁辐射对人体健康的影响也成为了大家关注的问题。其实,大多数人会对家电辐射产生恐惧是因为对它缺乏了解。

家用电器电磁辐射的种类不止一种,家用电器电磁辐射分为工频辐射和射频辐射。工频指的是工业和民用的交流电源频率,当电流通过电器时,会有磁场产生,磁感应强度随着电流强度增大而增大,家里的电吹风、电磁炉、电视机、电冰箱等产生的就是这种工频辐射,通常对人体影响较小。射频则是可以辐射到空间的中高频电磁波,频率范围在 100kHz~300GHz 之间,电脑、手机、路由器、微波炉等电器就会主动向外侧空间发射电磁波形成辐射。

虽然家电的电磁辐射低于安全标准,但是电磁辐射也不是多多益善的营养品,所以,如果能有一些方法帮助我们在使用家电时进一步减少电磁辐射,那当然是极好的。建议大家通过以下方式减少电器辐射的影响:

选择有 3C 质量认证的电器。

严格遵照说明书使用电器。

尽量少直接接触辐射源。

尽量减少使用时间,使用时保持一定安全距离。

人与彩电的距离应在 4 至 5 米,与日光灯管距离应在 2 至 3 米;开关冰箱门时最好距离半米远,使用微波炉时,按完启动键后先离开,等它结束运转后再来取食物;而使用吹风机时,最好与其保持 5 厘米的距离,和电磁炉保持 40 厘米以上的距离。

预防措施

公众防护

极低频电磁场(高压线、核磁共振、电气化铁路、电焊、电动缝纫等极低频电磁场的预防建议)WHO 国际癌症研究机构(IARC)及 WHO 专题工作组经评估认为极低频(>0Hz-100kHz)磁场与儿童白血病及脑癌有关,当工频(50/60Hz)磁场暴露强度超过 0.3μT 或 0。4μT 时儿 童白血病的患病风险增加 2 倍,据 WHO 统计显示约 1% ~4%的儿童长期暴露于强度大于 0.3μT 的工频磁场环境。虽然人群流行病学资料及实验室研究资料尚不能证明工频磁场与儿童白血病存在因果关系,WHO 在其新出版(2007)的环境健康标准极低频电磁场专论中强调,尽管低强度环境电磁辐射生物学效应机制尚未阐明,但不能就此排除低强度环境电磁辐射能够产生有害的健康影响。同时由于电磁辐射无所不在,几乎世界上的每一个人都暴露于电磁辐射,因而即便其对人类健康影响十分轻微,也将会对人类的公共卫生产生巨大的冲击;如果其中某种健康影响是不可逆的(如肿瘤),那么其所造成的经济健康损失必将是沉痛的。

WHO 认为应当采取适当措施防止极低频电场和磁场对公众产生已知的健康危害,鉴于电磁辐射健康影响研究存在一定的科学不确定性,WHO 认为各国在制订电磁辐射预防策略时应当综合考虑电力行业对社会和经济的巨大贡献,应当采用低成本的预防措施,而不应当主观臆断的将暴露限值降低到不符合科学规律的程度。

(以下内容译自 WHO 环境健康标准 2007 专论-极低频电磁场)WHO 建议如下 :

各国决策者应当为公众及职业暴露人群制订极低频电场和磁场暴露指南;国际暴露指南是最好的暴露指南。

决策者应当制订极低频电磁场防护规划 ,对各种发射源的电磁辐射进行检测,从而确保公众及职业暴露人群的暴露水平不超过暴露限值。

在不影响健康效益、社会效益及电力行业的经济利益前提下,采取低成本措施合情合理的预防极低频电场和磁场暴露。

决策者、社区规划者及生产商在新建电力设施及设计新型电力设备(包括电器在内)时应当采取低成本的措施预防极低频电场和磁场暴露。

如果能产生其他额外的效益(如增加安全性 )、或不需要增加成本或成本很低时,可以考虑改变现有工艺以降低设备或设施的极低频电磁场暴露水平。

在考虑改变现有的极低频电磁场发射源时,应当对安全性、可靠性和经济效益进行综合考虑。

地方政府应当加强网线管理,在新建电力设施或对现有的电力设施进行线路改造时应当减少非故意地面电流,确保安全;以前瞻性措施防范违反网线管理规定行为或判断现存的网线管理问题是代价昂贵的,可能也是不合理的。

国家管理部门应当采用有效的、互动交流的公开策略使所有业主参与从而形成明智的决策;这一策略应当包括如何减少各业主自身暴露水平的内容。

地方政府应当改善极低频电磁场发射设施的规划,在为大型极低频电磁场发射源选址时应当由企业、地方政府和公众进行良好的协商。

政府和企业都应当促进电磁辐射研究,减少极低频电磁场暴露健康影响的科学不确定性。

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