減小環(huán)境中電磁輻射污染

0引言

　　隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，電子電氣設(shè)備的使用不斷增加，應(yīng)用也越來越廣泛。但電子電氣設(shè)備在使用過程中，不可避免地會產(chǎn)生電磁輻射。一些有害的電磁輻射不僅會影響設(shè)備本身的安全運(yùn)行，而且會對人類生活的自然環(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(biāo)準(zhǔn)：
GB 8702-1988“電磁輻射防護(hù)規(guī)定”，由國家環(huán)境保護(hù)局發(fā)布[1]；以及GB 9175-1988“環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)”，由國家衛(wèi)生部發(fā)布[2]。
早就有專家指出，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（簡稱電磁污染）與大氣污染、水污染、固體廢棄物、噪聲污染并稱為人類社會的五大污染公害。尤其值得注意的是，電磁污染屬于技術(shù)污染，它看不見，摸不著，必須經(jīng)過專業(yè)人員，使用專業(yè)設(shè)備才能對其進(jìn)行測量。由于電磁污染的復(fù)雜性和技術(shù)門檻較高，因此目前社會上對電磁污染存在較多的誤區(qū)。一個(gè)最典型的例子就是：把只屏蔽電場或者只能屏蔽磁場的裝置籠統(tǒng)地說成是能夠屏蔽電磁場的裝置。

　　本文從電磁場的分類和國家標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)制訂以
及電磁污染防護(hù)提供參考。

1電磁場的分類和特性

　　通常所說的電磁場，包括電場和磁場兩個(gè)大類。
兩者又分別分為靜態(tài)場（靜電場，恒定磁場），準(zhǔn)靜態(tài)場，以及兩者的混合物，一般稱作輻射場（即通常所說的電磁場）[4-5]。變化的電場產(chǎn)生變化的磁場，
變化的磁場又產(chǎn)生變化的電場，兩者在一起形成輻射場。電場一般使用電場強(qiáng)度E（V/m）來描述，磁場一般使用磁場強(qiáng)度H（A/m）或者磁感應(yīng)強(qiáng)度B（T，即
Wb/m2）來描述。Maxwell方程是描述宏觀電磁現(xiàn)象的基礎(chǔ)，它有微分和積分兩種形式。
靜態(tài)場是指場強(qiáng)不隨時(shí)間發(fā)生變化的電場和磁場，經(jīng)變換以后可以使用Poisson方程和Laplace方程得到場強(qiáng)大小的解。經(jīng)計(jì)算后可以發(fā)現(xiàn)，在距源為r的
地方，場強(qiáng)一般按照1/rn的關(guān)系衰減，指數(shù)n一般大于2。
由于電磁場的復(fù)雜性，輻射場的近場特性和遠(yuǎn)場特性是截然不同的。由于輻射場需要使用天線，因此對于近場和遠(yuǎn)場的分界點(diǎn)，一般的天線有臨界距離的經(jīng)驗(yàn)公 式如下[5]：r=λ/2π，λ為輻射電磁波中最小的波長，且要求此時(shí)天線的最大口徑尺寸D小于電磁波的半波長。對于高增益天線，臨界距離的經(jīng)驗(yàn)公式 為：r=4D2/λ。近場區(qū)一般也稱作Fresnel區(qū)，場強(qiáng)一般按照1/rn的關(guān)系衰減，n>2；遠(yuǎn)場區(qū)一般也稱作Fraunhoffer區(qū)，場 強(qiáng)一般按照1/r的關(guān)系衰減。在遠(yuǎn)場區(qū)，場強(qiáng)各分量處在輻射方向的橫截面內(nèi)，功率流沿徑向朝外。在近場區(qū)，電場有顯著的徑向分量，其功率流不完全是徑向 的。

2人體的電磁生物效應(yīng)

　　電磁生物效應(yīng)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(tuán)體和機(jī)構(gòu)就此問題展開深入研究[6]。電磁輻射能夠使生物體的神經(jīng)系統(tǒng)、免
疫系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)等發(fā)生一些反應(yīng)和變化[7]。以人體自身具有的天然屏障皮膚屏障為例，電磁場會對這道屏障產(chǎn)生侵害。皮膚組織
呈現(xiàn)一定的電阻抗特性，這是由于細(xì)胞、內(nèi)外液中電解質(zhì)離子在電場中移動時(shí)，通過黏滯的介質(zhì)和狹窄的管道時(shí)引起的。當(dāng)高頻電磁輻射侵入人體皮膚后，電
磁能量會通過熱效應(yīng)分解掉一部分能量，這些能量被轉(zhuǎn)化為體溫的升高等生物效應(yīng)。皮膚組織的溫度在電磁場作用下一般能夠升高0.1°C左右。一般低頻電磁
場和靜態(tài)場、準(zhǔn)靜態(tài)場由于達(dá)不到電磁輻射熱效應(yīng)的閾值，因而只能引起非熱效應(yīng)，即電場或磁場的能量

3若干電磁兼容策略
針對電磁場的特性和電磁輻射的生物學(xué)效應(yīng)，必須采取措施降低環(huán)境中的電磁輻射強(qiáng)度，提高電子電氣設(shè)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(yù)防。
3.1規(guī)范無線電使用頻段
應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行我國無線電管理機(jī)構(gòu)的頻譜管理政策，規(guī)范頻譜資源的使用。新建、改建或擴(kuò)建的電臺、電視臺、雷達(dá)站，需要按相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
同時(shí)，對生活社區(qū)的未來發(fā)展要有長遠(yuǎn)規(guī)劃，避免在開始籌建時(shí)電磁輻射能達(dá)到國家安全限值，但三、五年后就成為電磁污染重災(zāi)區(qū)現(xiàn)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，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，這種材料可以通過在普通的材料內(nèi)增加炭粉或
鐵氧體粉末制成。

3.3將輸電線埋入地下
架空的輸電線產(chǎn)生的輻射場能夠在自由空間中傳播，其影響面相當(dāng)大。如果把輸電線埋入地下，經(jīng)過地面土層或混凝土層的傳播損耗之后，其輻射的功率
會大大降低，因此應(yīng)該在電力行業(yè)大力推廣地下掩埋式輸電線。
3.4消除強(qiáng)輻射源
由于電磁生物效應(yīng)存在閾值效應(yīng)，因此如果能降低環(huán)境中某些強(qiáng)輻射源的密度，將大大降低電磁輻射的危害。以室內(nèi)建筑的樓宇布線為例，集中式布線將
導(dǎo)致在局部空間電磁場的強(qiáng)度非常強(qiáng)。而采用分布式樓宇布線，可以使強(qiáng)源出現(xiàn)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
目前市場上有大量的防輻射布料及其制品出售，但多數(shù)產(chǎn)品的防輻射性能達(dá)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，無法對環(huán)境中
復(fù)雜的電磁場實(shí)現(xiàn)屏蔽，目前的屏蔽織物只能對在某個(gè)頻段內(nèi)的某一類場有較好的屏蔽效果。因此，開展新型電磁屏蔽材料的研究開發(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(shè)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(jié)束語
今天，電磁輻射所造成的環(huán)境污染日益嚴(yán)重。電磁兼容作為一門專門研究電子電氣設(shè)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(jì)的電磁環(huán)境污染治理過程中，將發(fā)揮出越來越重要的作用。根據(jù)電磁場的分類和特性，以及對人體的電磁生物效應(yīng)分析可以發(fā)現(xiàn)，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，電磁兼容策略將會使電磁頻譜資源的利用變
得更加科學(xué)，更加安全。