減小環(huán)境中電磁輻射污染

0引言

　　隨著(zhù)經(jīng)濟建設和科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，電子電氣設備的使用不斷增加，應用也越來(lái)越廣泛。但電子電氣設備在使用過(guò)程中，不可避免地會(huì )產(chǎn)生電磁輻射。一些有害的電磁輻射不僅會(huì )影響設備本身的安全運行，而且會(huì )對人類(lèi)生活的自然環(huán)境造成很大的危害，形成電磁污染。目前我國有兩個(gè)針對生活和家居環(huán)境中因電磁輻射造成的電磁污染的國家標準：
GB 8702-1988“電磁輻射防護規定”，由國家環(huán)境保護局發(fā)布[1]；以及GB 9175-1988“環(huán)境電磁波衛生標準”，由國家衛生部發(fā)布[2]。
早就有專(zhuān)家指出，環(huán)境中電磁能量每年以至少25%的速度遞增。目前，因電磁輻射造成的污染（簡(jiǎn)稱(chēng)電磁污染）與大氣污染、水污染、固體廢棄物、噪聲污染并稱(chēng)為人類(lèi)社會(huì )的五大污染公害。尤其值得注意的是，電磁污染屬于技術(shù)污染，它看不見(jiàn)，摸不著(zhù)，必須經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)人員，使用專(zhuān)業(yè)設備才能對其進(jìn)行測量。由于電磁污染的復雜性和技術(shù)門(mén)檻較高，因此目前社會(huì )上對電磁污染存在較多的誤區。一個(gè)最典型的例子就是：把只屏蔽電場(chǎng)或者只能屏蔽磁場(chǎng)的裝置籠統地說(shuō)成是能夠屏蔽電磁場(chǎng)的裝置。

　　本文從電磁場(chǎng)的分類(lèi)和國家標準出發(fā)，對電磁污染進(jìn)行深入分析，并提出解決環(huán)境中電磁輻射污染的若干電磁兼容[3]策略，為今后相應的國家標準制訂以
及電磁污染防護提供參考。

1電磁場(chǎng)的分類(lèi)和特性

　　通常所說(shuō)的電磁場(chǎng)，包括電場(chǎng)和磁場(chǎng)兩個(gè)大類(lèi)。
兩者又分別分為靜態(tài)場(chǎng)（靜電場(chǎng)，恒定磁場(chǎng)），準靜態(tài)場(chǎng)，以及兩者的混合物，一般稱(chēng)作輻射場(chǎng)（即通常所說(shuō)的電磁場(chǎng)）[4-5]。變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，
變化的磁場(chǎng)又產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，兩者在一起形成輻射場(chǎng)。電場(chǎng)一般使用電場(chǎng)強度E（V/m）來(lái)描述，磁場(chǎng)一般使用磁場(chǎng)強度H（A/m）或者磁感應強度B（T，即
Wb/m2）來(lái)描述。Maxwell方程是描述宏觀(guān)電磁現象的基礎，它有微分和積分兩種形式。
靜態(tài)場(chǎng)是指場(chǎng)強不隨時(shí)間發(fā)生變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，經(jīng)變換以后可以使用Poisson方程和Laplace方程得到場(chǎng)強大小的解。經(jīng)計算后可以發(fā)現，在距源為r的
地方，場(chǎng)強一般按照1/rn的關(guān)系衰減，指數n一般大于2。
由于電磁場(chǎng)的復雜性，輻射場(chǎng)的近場(chǎng)特性和遠場(chǎng)特性是截然不同的。由于輻射場(chǎng)需要使用天線(xiàn)，因此對于近場(chǎng)和遠場(chǎng)的分界點(diǎn)，一般的天線(xiàn)有臨界距離的經(jīng)驗公 式如下[5]：r=λ/2π，λ為輻射電磁波中最小的波長(cháng)，且要求此時(shí)天線(xiàn)的最大口徑尺寸D小于電磁波的半波長(cháng)。對于高增益天線(xiàn)，臨界距離的經(jīng)驗公式 為：r=4D2/λ。近場(chǎng)區一般也稱(chēng)作Fresnel區，場(chǎng)強一般按照1/rn的關(guān)系衰減，n>2；遠場(chǎng)區一般也稱(chēng)作Fraunhoffer區，場(chǎng) 強一般按照1/r的關(guān)系衰減。在遠場(chǎng)區，場(chǎng)強各分量處在輻射方向的橫截面內，功率流沿徑向朝外。在近場(chǎng)區，電場(chǎng)有顯著(zhù)的徑向分量，其功率流不完全是徑向 的。

2人體的電磁生物效應

　　電磁生物效應已經(jīng)引起人們的廣泛關(guān)注。最近幾年，國際上已經(jīng)有很多學(xué)術(shù)團體和機構就此問(wèn)題展開(kāi)深入研究[6]。電磁輻射能夠使生物體的神經(jīng)系統、免
疫系統、內分泌系統、心血管系統和生殖系統等發(fā)生一些反應和變化[7]。以人體自身具有的天然屏障皮膚屏障為例，電磁場(chǎng)會(huì )對這道屏障產(chǎn)生侵害。皮膚組織
呈現一定的電阻抗特性，這是由于細胞、內外液中電解質(zhì)離子在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，通過(guò)黏滯的介質(zhì)和狹窄的管道時(shí)引起的。當高頻電磁輻射侵入人體皮膚后，電
磁能量會(huì )通過(guò)熱效應分解掉一部分能量，這些能量被轉化為體溫的升高等生物效應。皮膚組織的溫度在電磁場(chǎng)作用下一般能夠升高0.1°C左右。一般低頻電磁
場(chǎng)和靜態(tài)場(chǎng)、準靜態(tài)場(chǎng)由于達不到電磁輻射熱效應的閾值，因而只能引起非熱效應，即電場(chǎng)或磁場(chǎng)的能量

3若干電磁兼容策略
針對電磁場(chǎng)的特性和電磁輻射的生物學(xué)效應，必須采取措施降低環(huán)境中的電磁輻射強度，提高電子電氣設備和生物體的安全性[3]。為此，我們可以從電磁兼容的角度對環(huán)境中的電磁污染進(jìn)行治理或預防。
3.1規范無(wú)線(xiàn)電使用頻段
應嚴格執行我國無(wú)線(xiàn)電管理機構的頻譜管理政策，規范頻譜資源的使用。新建、改建或擴建的電臺、電視臺、雷達站，需要按相應的國家標準進(jìn)行。
同時(shí)，對生活社區的未來(lái)發(fā)展要有長(cháng)遠規劃，避免在開(kāi)始籌建時(shí)電磁輻射能達到國家安全限值，但三、五年后就成為電磁污染重災區現象的發(fā)生。

3.2使用電磁損耗型墻面材料
為了把環(huán)境中電磁輻射的能量密度降下來(lái)，可在大型建筑物上使用外墻材料具有電磁損耗特性的墻面材料，這種材料可以通過(guò)在普通的材料內增加炭粉或
鐵氧體粉末制成。

3.3將輸電線(xiàn)埋入地下
架空的輸電線(xiàn)產(chǎn)生的輻射場(chǎng)能夠在自由空間中傳播，其影響面相當大。如果把輸電線(xiàn)埋入地下，經(jīng)過(guò)地面土層或混凝土層的傳播損耗之后，其輻射的功率
會(huì )大大降低，因此應該在電力行業(yè)大力推廣地下掩埋式輸電線(xiàn)。
3.4消除強輻射源
由于電磁生物效應存在閾值效應，因此如果能降低環(huán)境中某些強輻射源的密度，將大大降低電磁輻射的危害。以室內建筑的樓宇布線(xiàn)為例，集中式布線(xiàn)將
導致在局部空間電磁場(chǎng)的強度非常強。而采用分布式樓宇布線(xiàn)，可以使強源出現的概率大為降低，從而降低電磁輻射的危害。
3.5推廣使用電磁屏蔽織物
目前市場(chǎng)上有大量的防輻射布料及其制品出售，但多數產(chǎn)品的防輻射性能達不到廣告宣傳的效果。事實(shí)上，依靠單一的織物或者混紡織物，無(wú)法對環(huán)境中
復雜的電磁場(chǎng)實(shí)現屏蔽，目前的屏蔽織物只能對在某個(gè)頻段內的某一類(lèi)場(chǎng)有較好的屏蔽效果。因此，開(kāi)展新型電磁屏蔽材料的研究開(kāi)發(fā)，具有非常重要的意
義。

3.6阻斷電磁輻射通道
電磁污染對人體產(chǎn)生或設備造成危害需要具備三個(gè)要素：輻射源、輻射耦合通道、易感對象。針對輻射耦合通道，目前正在蓬勃發(fā)展的電磁兼容技術(shù)中有

4結束語(yǔ)
今天，電磁輻射所造成的環(huán)境污染日益嚴重。電磁兼容作為一門(mén)專(zhuān)門(mén)研究電子電氣設備和生物體電磁干擾和電磁敏感度的綜合性學(xué)科，在以信息技術(shù)為特
征的21世紀的電磁環(huán)境污染治理過(guò)程中，將發(fā)揮出越來(lái)越重要的作用。根據電磁場(chǎng)的分類(lèi)和特性，以及對人體的電磁生物效應分析可以發(fā)現，使用電磁兼容的
思維及其相關(guān)技術(shù)，可以有效地降低或阻隔電磁輻射造成的環(huán)境污染。在今后日益發(fā)展的信息安全和生命科學(xué)中，電磁兼容策略將會(huì )使電磁頻譜資源的利用變
得更加科學(xué)，更加安全。