減小環境中電磁輻射污染

0引言

　　隨著經濟建設和科學技術的蓬勃發展，電子電氣設備的使用不斷增加，應用也越來越廣泛。但電子電氣設備在使用過程中，不可避免地會產生電磁輻射。一些有害的電磁輻射不僅會影響設備本身的安全運行，而且會對人類生活的自然環境造成很大的危害，形成電磁污染。目前我國有兩個針對生活和家居環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”，由國家環境保護局發布[1]；以及GB 9175-1988“環境電磁波衛生標準”，由國家衛生部發布[2]。
早就有專家指出，環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，電磁污染屬于技術污染，它看不見，摸不著，必須經過專業人員，使用專業設備才能對其進行測量。由于電磁污染的復雜性和技術門檻較高，因此目前社會上對電磁污染存在較多的誤區。一個最典型的例子就是：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準出發，對電磁污染進行深入分析，并提出解決環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電磁場的分類和特性

　　通常所說的電磁場，包括電場和磁場兩個大類。
兩者又分別分為靜態場（靜電場，恒定磁場），準靜態場，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]。變化的電場產生變化的磁場，
變化的磁場又產生變化的電場，兩者在一起形成輻射場。電場一般使用電場強度E（V/m）來描述，磁場一般使用磁場強度H（A/m）或者磁感應強度B（T，即
Wb/m2）來描述。Maxwell方程是描述宏觀電磁現象的基礎，它有微分和積分兩種形式。
靜態場是指場強不隨時間發生變化的電場和磁場，經變換以后可以使用Poisson方程和Laplace方程得到場強大小的解。經計算后可以發現，在距源為r的
地方，場強一般按照1/rn的關系衰減，指數n一般大于2。
由于電磁場的復雜性，輻射場的近場特性和遠場特性是截然不同的。由于輻射場需要使用天線，因此對于近場和遠場的分界點，一般的天線有臨界距離的經驗公 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，臨界距離的經驗公式 為：r=4D2/λ。近場區一般也稱作Fresnel區，場強一般按照1/rn的關系衰減，n>2；遠場區一般也稱作Fraunhoffer區，場 強一般按照1/r的關系衰減。在遠場區，場強各分量處在輻射方向的橫截面內，功率流沿徑向朝外。在近場區，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

　　電磁生物效應已經引起人們的廣泛關注。最近幾年，國際上已經有很多學術團體和機構就此問題展開深入研究[6]。電磁輻射能夠使生物體的神經系統、免
疫系統、內分泌系統、心血管系統和生殖系統等發生一些反應和變化[7]。以人體自身具有的天然屏障皮膚屏障為例，電磁場會對這道屏障產生侵害。皮膚組織
呈現一定的電阻抗特性，這是由于細胞、內外液中電解質離子在電場中移動時，通過黏滯的介質和狹窄的管道時引起的。當高頻電磁輻射侵入人體皮膚后，電
磁能量會通過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作用下一般能夠升高0.1°C左右。一般低頻電磁
場和靜態場、準靜態場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效應，必須采取措施降低環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境中的電磁污染進行治理或預防。
3.1規范無線電使用頻段
應嚴格執行我國無線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行。
同時，對生活社區的未來發展要有長遠規劃，避免在開始籌建時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生。

3.2使用電磁損耗型墻面材料
為了把環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
架空的輸電線產生的輻射場能夠在自由空間中傳播，其影響面相當大。如果把輸電線埋入地下，經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，因此應該在電力行業大力推廣地下掩埋式輸電線。
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為例，集中式布線將
導致在局部空間電磁場的強度非常強。而采用分布式樓宇布線，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
目前市場上有大量的防輻射布料及其制品出售，但多數產品的防輻射性能達不到廣告宣傳的效果。事實上，依靠單一的織物或者混紡織物，無法對環境中
復雜的電磁場實現屏蔽，目前的屏蔽織物只能對在某個頻段內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，具有非常重要的意
義。

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

4結束語
今天，電磁輻射所造成的環境污染日益嚴重。電磁兼容作為一門專門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科，在以信息技術為特
征的21世紀的電磁環境污染治理過程中，將發揮出越來越重要的作用。根據電磁場的分類和特性，以及對人體的電磁生物效應分析可以發現，使用電磁兼容的
思維及其相關技術，可以有效地降低或阻隔電磁輻射造成的環境污染。在今后日益發展的信息安全和生命科學中，電磁兼容策略將會使電磁頻譜資源的利用變
得更加科學，更加安全。