一种减小环境中电磁辐射污染的设计和实现

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随着现代科技的高速发展，一种看不见、摸不着的污染源日益受到各界的关注，这就是被人们称为"隐形杀手"电磁辐射。今天，越来越多的电子、电气设备的投入使用使得各种频率的不同能量的电磁波充斥着地球的每一个角落乃至更加广阔的宇宙空间。对于人体这一良导体，电磁波不可避免地会构成一定程度的危害。

电磁辐射危害人体的机理。电磁辐射危害人体的机理主要是热效应、非热效应和累积效应等。1、热效应：人体70%以上是水，水分子受到电磁波辐射后相互摩擦，引起机体升温，从而影响到体内器官的正常工作。产生热效就应的电磁波功率密度在10mW/cm2;微观致热效应1mW-mW/cm2;浅致热效应在10mW/cm2以下。热效应可造成人体组织或器官不可恢复的伤害，如：眼睛产生白内障、男性不育：当功率为1000W的微波直接照射人时，可在几秒内致人死亡。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，一旦受到外界电磁场的干扰，处于平衡状态的微弱电磁场即将对人体的非热效应体现在以下几个方面：神经系统：人体反复受到电磁辐射后，中枢神经系统及其它方面的功能发生变化。如条件反射性活动受到抑制，出现心动过缓等。感觉系统：低强度的电磁辐射，可使人的嗅觉机能下降，当人头部受到低频小功率的声频脉冲照射时，就会使人听到好像机器响，昆虫或鸟儿鸣的声音。免疫系统：我国有有初步观察到，长期接触低强度微波的人和同龄正常人相比，其体液与细胞免疫指标中的免疫球蛋白1gG降低，T细胞花环与淋巴细胞转换率的乘积减小，使人体的体液与细胞免疫能力下降。内分泌系统：低强度微波辐射，可使人的丘脑--垂体--肾上腺功能紊乱；CRT、ACTH活性增加，内分泌功能受到显着影响。遗传效应：微波能损伤染色体。动物试验已经发现；用195MHz、2.45GHz和96Hz的微波照射老鼠，会在4-12%的精原细胞骨形成染色体缺陷，老鼠能继承这种缺陷，染色体缺陷可引起受伤者智力迟钝、平均寿命缩短。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，再次受到电磁波辐射的话，其伤害程度就会发生累积，久之会成为性病态，危及生命。对于长期接触电磁波辐射的群体，即使功率很小，频率很低，也可能会诱发想不到的病变，就引起警惕。

本文从电磁场的分类和国家标准出发，对电磁污染进行深入分析，并提出解决环境中电磁辐射污染的若干电磁兼容[3]策略，为今后相应的国家标准制订以及电磁污染防护提供参考。

1电磁场的分类和特性

通常所说的电磁场，包括电场和磁场两个大类。两者又分别分为静态场（静电场，恒定磁场），准静态场，以及两者的混合物，一般称作辐射场（即通常所说的电磁场）[4-5].变化的电场产生变化的磁场，变化的磁场又产生变化的电场，两者在一起形成辐射场。电场一般使用电场强度E（V/m）来描述，磁场一般使用磁场强度H（A/m）或者磁感应强度B（T,即Wb/m2）来描述。Maxwell方程是描述宏观电磁现象的基础，它有微分和积分两种形式。静态场是指场强不随时间发生变化的电场和磁场，经变换以后可以使用Poisson方程和Laplace方程得到场强大小的解。经计算后可以发现，在距源为r的地方，场强一般按照1/rn的关系衰减，指数n一般大于2.由于电磁场的复杂性，辐射场的近场特性和远场特性是截然不同的。由于辐射场需要使用天线，因此对于近场和远场的分界点，一般的天线有临界距离的经验公式如下[5]:r=λ/2π，λ为辐射电磁波中的波长，且要求此时天线的口径尺寸D小于电磁波的半波长。对于高增益天线，临界距离的经验公式为：r=4D2/λ。近场区一般也称作Fresnel区，场强一般按照1/rn的关系衰减，n2;远场区一般也称作Fraunhoffer区，场强一般按照1/r的关系衰减。在远场区，场强各分量处在辐射方向的横截面内，功率流沿径向朝外。在近场区，电场有显着的径向分量，其功率流不完全是径向的。

2人体的电磁生物效应

电磁生物效应已经引起人们的广泛关注。近几年，国际上已经有很多学术团体和机构就此问题展开深入研究[6].电磁辐射能够使生物体的神经系统、免疫系统、内分泌系统、心血管系统和生殖系统等发生一些反应和变化[7].以人体自身具有的天然屏障皮肤屏障为例，电磁场会对这道屏障产生侵害。皮肤组织呈现一定的电阻抗特性，这是由于细胞、内外液中电解质离子在电场中移动时，通过黏滞的介质和狭窄的管道时引起的。当高频电磁辐射侵入人体皮肤后，电磁能量会通过热效应分解掉一部分能量，这些能量被转化为体温的升高等生物效应。皮肤组织的温度在电磁场作用下一般能够升高0.1°C左右。一般低频电磁场和静态场、准静态场由于达不到电磁辐射热效应的阈值，因而只能引起非热效应，即电场或磁场的能量

3若干电磁兼容策略

针对电磁场的特性和电磁辐射的生物学效应，必须采取措施降低环境中的电磁辐射强度，提高电子电气设备和生物体的安全性[3].为此，我们可以从电磁兼容的角度对环境中的电磁污染进行治理或预防。

3.1规范无线电使用频段

应严格执行我国无线电管理机构的频谱管理政策，规范频谱资源的使用。新建、改建或扩建的电台、电视台、雷达站，需要按相应的国家标准进行。

同时，对生活社区的未来发展要有长远规划，避免在开始筹建时电磁辐射能达到国家安全限值，但三、五年后就成为电磁污染重灾区现象的发生。

3.2使用电磁损耗型墙面材料

为了把环境中电磁辐射的能量密度降下来，可在大型建筑物上使用外墙材料具有电磁损耗特性的墙面材料，这种材料可以通过在普通的材料内增加炭粉或铁氧体粉末制成。

3.3将输电线埋入地下

架空的输电线产生的辐射场能够在自由空间中传播，其影响面相当大。如果把输电线埋入地下，经过地面土层或混凝土层的传播损耗之后，其辐射的功率会大大降低，因此应该在电力行业大力推广地下掩埋式输电线。

3.4消除强辐射源

由于电磁生物效应存在阈值效应，因此如果能降低环境中某些强辐射源的密度，将大大降低电磁辐射的危害。以室内建筑的楼宇布线为例，集中式布线将导致在局部空间电磁场的强度非常强。而采用分布式楼宇布线，可以使强源出现的概率大为降低，从而降低电磁辐射的危害。

3.5推广使用电磁屏蔽织物

目前市场上有大量的防辐射布料及其制品出售，但多数产品的防辐射性能达不到广告宣传的效果。事实上，依靠单一的织物或者混纺织物，无法对环境中

复杂的电磁场实现屏蔽，目前的屏蔽织物只能对在某个频段内的某一类场有较好的屏蔽效果。因此，开展新型电磁屏蔽材料的研究开发，具有非常重要的意义。

3.6阻断电磁辐射通道

电磁污染对人体产生或设备造成危害需要具备三个要素：辐射源、辐射耦合通道、易感对象。针对辐射耦合通道，目前正在蓬勃发展的电磁兼容技术中有

4结束语

今天，电磁辐射所造成的环境污染日益严重。电磁兼容作为一门专门研究电子电气设备和生物体电磁干扰和电磁敏感度的综合性学科，在以信息技