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常见电气设备的电磁辐射分析与防护

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摘要： 本文介绍了电磁辐射的机理与标准，并对常见电气设备的工作原理及其电磁辐射形成作了简单分析，同时也对电磁辐射的防护提出了粗浅的建议。

关键词： 电磁辐射分析防护

随着人类文明的不断进步，科技的不断发展，常见电气设备在丰富了人类物质文化生活的同时，也给人类带来了烦恼和危害。主要由于在运行使用此类设备时会产生各种传播形式的电磁能量辐射，有可能影响到人体健康。如移动电话及基站、医疗设备、雷达、烘干设备以及部分家用电器等各类无线电或非无线电设施，都可能对我们人类产生不同程度的影响。目前，电磁污染（EMF）已成为最广泛的环境影响因素之一。

一、电磁辐射危害人体的机理

当高频电磁波产生的电磁场穿过人的身体时，只有非同相位的波会对人体产生影响。譬如手机的频率是1.8GHz，波长约15厘米，穿过人体的相位不止一个，就有可能对人体有影响。而常用的交流电只有50赫兹，波长有6000千米，穿过人体只可能是一个相位，在强度不是很大的情况下，不会对人体产生影响。一般而言，电磁辐射对人体的健康影响主要有两方面，躯体热效应和神经效应。

1、躯体热效应：人体有70%以上是水，水分子受到电磁波辐射后相互摩擦，从而产生热量，使人体体温升高，当超过体温调节能力时，人体温度平衡功能失调，体内器官的正常工作受到影响，产生生理功能紊乱与病理变化等热效应。

2、神经效应：人类本身就生活在地球这个大的磁场中，人体的组织和器官都存在着微弱的电磁场，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遭到破坏，产生神经效应。

根据频率的不同，电磁辐射对体的影响有所不同，一般而言低频电磁辐射对人体的影响以神经效应为主，高频电磁辐射对体的影响以热效应为主。

二、电磁辐射的相关标准

由于对电磁辐射所造成的健康危害的不同理解，不同国家所制定的电磁辐射标准有很大的差异。其中，美国、澳大利亚、德国等国在制定标准时采用了国际非电离协会（ICNIRP）的推荐标准，没有考虑电磁辐射对人体的神经效应方面的影响，而只是考虑已有明确研究结果的热效应，标准限值较宽松；俄罗斯、中国、意大利、比利时等国家在制定标准时考虑了电磁辐射对人体的神经效应方面的影响，标准限值较严厉。

目前在我国有广泛影响的标准是《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）和《环境电磁波卫生标准》（GB9175-88）。《电磁辐射防护规定》对电磁辐射照射限值作了规定：50Hz工频按磁场强度大小为标准计算，具体单位为μT，如果辐射在0.4μT以上属于较强辐射，对人体有一定的危害。如果辐射在0.4μT以下，相对安全。射频电磁场以功率密度或者场强大小为标准计算，具体单位为μW/c m2或者V/m， 30-3000 MHz这一公众最敏感范围内的标准限值为40μW/c m2，对不同类型的波又作了不同的规定，其中长、中、短波应小于10V/m，超短波小于5 V/m，微波小于10uW/cm2。

三、常见电气设备的电磁辐射分析

1、变电站等大型电力设备

近年来城市用电量持续大幅增加，然而按供电要求，一个大的变电站的供电范围只有0.56km～3km左右。随着城市的发展、供电可靠性和电能质量要求的提高，新建的变电站只有进入居民区，才能把电力输送到附近的居民家中满足居民的用电需要。这也引起了居民的困惑，变电站到底有没有辐射？电力系统使用的频率是工频50Hz，按照电磁波传播的观点，50赫的电磁波的波长大约是6000公里，通常情况下人体长度最大为两米左右，比起波长6000公里50赫的电磁波来说，电磁波穿过一个人几乎都是同相位的，另外，工频电磁辐射是一种极低频率的电磁场，空间传输能力差。在几十米的范围内，其能量几乎全部衰耗。因此，50Hz的工频电磁波产生的感应磁场对人体是无害的，其对周围的环境影响可以忽略不计。实际上，它对周边的影响主要以电磁感应效应为主，而并非电磁辐射。卫生部门以及电力系统曾对输变电设施操作员、维修工等长期近距离接受输变电工程电磁辐射工作人员进行密切的健康监测，没有发现任何因电磁辐射致病的案例，也说明了输变电工程电磁辐射的安全性。一般来说，变电站与居民住宅或其他环境敏感目标保持适当距离便不会影响周边环境，具体参考标准为：220千伏为20米，110千伏为15米”。

2、微波炉、电磁炉、电热毯、电视机等家用电器

微波炉对人体产生的影响主要是以热效应为主。家用微波炉采用2.4GHz主频，对食物进行封闭式加热，食物内的水分子受到这种强电磁波辐射后产生大量摩擦而变热，同样的方式，如果密封不严密，微波炉泄漏的微波能量也能使人体内的水分子变热，影响到人体的健康。经测试，微波炉门中央0.05m处，其电磁波大小达到30.14μW/ c m2，到1m外便衰减到0.41μW/c m2。因此只要正确地使用微波炉就不会对健康造成影响，在接通微波炉电源时，应注意至少离微波炉1米，眼睛不要看着炉门，不可在炉前久站。食物从炉中取出后，最好先放几分钟再吃。

电磁炉对人体的影响较多，主要是热效应和电磁效应。电池炉的工作原理是电磁共振，利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内的磁力通过含铁质锅底部时，即会产生无数的小涡流，使锅体本身自行高速发热，然后再加热于锅内食物。因此，电磁炉只对某些金属起作用，比如说铁。值得一提的是人体血细胞内铁元素含量很高，而对人体细胞来说，即便是很小的加热也是致命的，因此，在使用电磁炉时不可离炉太近。另外，电磁炉在工作过程中会产生极低频电场与磁场，如果血液或细胞中存在有磁性物质，就容易受磁诱发作用，造成重金属在体内积累，妨碍血液和细胞的正常活动等，从而影响到人体健康。而世界卫生组织把这种极低频的电磁场作为可疑致癌物之一。实际测量下来，正在使用的电磁炉正前方0.1m处磁场强度达8.70μT，即使远离到0.3m以外，也有1.00μT。因此，要使用电磁炉，从选购时就应该注意，一定要选择正规厂家生产的、符合标准的产品。使用时也应当尽量远离工作或通电的电磁炉，一般1.5米就可以。

电热毯对人体的影响主要是电磁感应。人体与通电的电热毯之间的感应电压可达40～70伏特，可以产生15毫安的感应电流，实际测得电热毯中央部位的磁场强度达到0.55μT，这种电磁波足以危害人体的健康，即使关上开关，仍然会扰乱体内的自然电场，对孕妇、儿童、老人的损害最大。所以尽量少用电热毯，如果一定要用，也最好提前打开，并在睡觉之前取出电热毯。

电视机分为两种类型。其中CRT电视对人体的影响较为复杂，其内部的设备诸如高频电子枪、偏转线圈、高压包以及周边电路等在工作时会产生各种类型的高频、低频电磁波，但是这些辐射的强度都不大，并且只在屏幕前方及机箱后被附近存在，实际测量下来，紧贴着显示屏前1.00μT，机箱后面4 .8μT，但在正常观看距离3m处测得的结果就只剩下0.12μT了。因此只要离电视有一定距离，就不会受到电视机的辐射影响。而对于液晶电视，不论是屏幕前还是正面3米的范围内，测试结果都是0.1μT，不会对人体造成影响。

其他常见家用电器具体测试结果参见下表：

电器名称	近距离测量值	备注
吸油烟机	0.38μT	安全
电饭锅	0.16μT	安全
榨汁机	10μT	使用时应保持距离，远离儿童
电冰箱	0.13μT	安全
电热水壶	1.2μT	使用时保持距离
吸尘器	15μT	须注意，使用时间不宜过长
电熨斗	1.22μT	使用时间不宜过长
电吹风	10μT	使用时保持距离，尽量低档使用
接线板	1.25μT（最大值）	未接设备时，磁场强度为0.11μT，使用高功率设备时，辐射明显增大，往往被忽视，应远离儿童
台灯	0.17μT	安全
日光灯	0.18μT	安全
电风扇	2.6μT（低档风）	高档风力时为0.9μT，2m外便衰减到0.11μT。使用时应保持距离
红外电暖器	5.4μT	1m外便衰减到0.14μT，使用时应保持距离
油汀	0.19μT	安全
空调	0.1μT	安全
空气净化器	0.35μT	1m外0.12μT，安全
风扇加湿器	49μT	1m外0.52μT，应减少使用
超声波加湿器	9μT	1m外0.11μT，尽量减少使用

3、电脑、无线路由器、手机、基站等通信设备

电脑在运行时的辐射来源于各个部位，包括主机箱、CRT显示器、键盘与鼠标。其每一部分的辐射量值为：主机170V／m、屏幕218V／m、键盘1000V／m 、鼠标450V／m。在使用时，要与电脑保持一定的距离，不宜过长时间操作，休息时头部不易距键盘过近，有条件的尽量使用无辐射的液晶显示器。尽可能使用无线键盘鼠标，因为无线设备的直流供电，不会对人体造成影响。使用后，脸上会吸附不少电磁辐射的颗粒，要及时用清水洗脸。

无线路由器的发射功率在50mW左右，天线增益约2-3dBi，比较下来，信号强度仅有手机的5%。因此这种小功率的无线路由基本不会对人体造成影响，但是它可对电磁环境可造成累计效应，所以在购买时就应当注意，不要一味的追求大功率的室外无线AP，家中使用时，功率不要调的过大，不要把无线路由放在卧室，使用时摆放在离人体较远的距离，不使用时关闭电源等等。另外，家中有孕妇、儿童、老人时也尽量不要使用无线网络。

手机的数量在日益增加，手机带来的相关健康问题也引起了人们更多的关注。手机在使用过程中（包括待机状态）会向基站发射无线电波，而无线电波或多或少地会被人体吸收，有研究证实，使用手机时，会有40％至60％的辐射量直接渗透到脑部一寸到一寸半的深度，并在脑中形成累积。而脑细胞由神经元细胞和神经胶质细胞组成，神经元细胞受到辐射加热会死亡，这时胶质细胞就会增殖，从而形成肿瘤。严重的还会产生癌变。因此，手机辐射亟待引起人们的重视。当手机在离最近的基站较远或者信号强度不够时，其功率自动控制功能会使手机自身的功率加大，这个时候最好不要使用手机。一般而言，手机的功率在通话接通瞬间最大，超过1000mW，而接通后的通话过程会比较稳定，维持在800mW左右。使用手机时应注意，在通话接通瞬间，不应该使手机靠近头部，应等到接通后1-2秒的时间再进行通话。在携带手机时，不要把手机靠人体太近。晚上睡觉时不要把手机放在枕头边。通话时尽量使用耳机并缩短通话时间以减少手机对大脑的辐射。

通信基站的密度也随着手机使用数量的增多而增加。一般而言，通信基站的发射功率不会超过25W，天线高度在35-55m，增益约12 dB，测试下来，其天线前10m的功率密度远远低于标准的40μW/c m2。并且，基站的密度越大，它覆盖的通信面积就越小，其发射功率就会越低，产生的辐射也就越小。总的来说，通信基站对人体的辐射相当小，只要保持一定的距离，不会对人体造成辐射污染。

4、X光机、CT机等医疗设施

在医疗设施中，会产生电磁波辐射的主要有X光机、核磁共振、电磁理疗机、CT机等。该类设备主要配备在具有一定规模的医院，而医院方面也了解此类设备电磁辐射的危害，在放置这些设备的房间都加了屏蔽层，以减少辐射泄漏。因此大家大可不必担心这类设备的辐射。

5、高频切割机、热合机等工业电磁设备

这种类型的工业电磁设备遍及城乡，分布地域广泛。加上很多商家为了降低成本，使用的高频震荡源质量很差，并且没有任何屏蔽措施。因此此类工业设备频点多，频率跨度大，谐波分量较多，并且辐射强度大。我们选择了对其中最常见的热核机进行测试。经测试，在30MHz-300MHz频段的，单个热核机工作时电场强度综合值最大达到了41.62V/m，多个热核机同时工作则达到95.65V/m，在距热核机工作车间30m处，电场强度也有5.229V/m，均超过了国家规定5V/m的标准。工业电磁设备容易对无线电通信产生有害干扰并可能对操作人员和周围环境、居民造成不良影响，对于此类设备，一定要加强治理，另外，自己也要树立防范意识，注意远离有此类设备的工厂。

四、电磁辐射的防护措施

国家在控制电磁辐射方面也出台了一些政策，比如要求电视台、微波站、雷达站等大功率发射设备远离主城区，必须设置在市内的设施如变电站应须与居民区保持一定的安防距离，等等。但是，光靠这些还不够，我们还必须注重自身的防护：

1、避免同时使用多种电器产品。不要把家中电器摆放得过于集中，使自己暴露在超剂量辐射的危险之中。如电视机、电冰箱、电脑等电器，不宜集中摆放在卧室里。单个电器的辐射对人体可以忽略不计，但很多电器同时使用就很可能使电磁辐射的量明显增加。另外，在尽量避免多种家用电器的同时启用的同时，也要与通电的家用电器保持一定距离，对于办公设备、移动电话等设备还应尽量避免长时间操作使用。

2、减少电磁辐射载体的影响。经常对居室通风换气，保持室内空气畅通，保持家中整洁。灰尘不光是个卫生问题，它还是电磁辐射的重要载体，即使电器关闭，电磁辐射仍然可以留在灰尘里影响人体的健康。电器一般都会产生静电，灰尘因为静电的作用极易粘附在电器产品上，因此对于电器产品最好做到天天擦拭，清洁电器上的灰尘时，也要注意安全问题，一定要做到断电操作。

3、注意饮食调节。多吃胡萝卜、西红柿、海带、瘦肉、动物肝脏等富含维生素A、C和蛋白质的食物，经常喝绿茶，这些都有助于加强肌体抵抗电磁辐射的能力。

由于水平有限，不到之处，请专家批评指正!

参考文献：

[1] 电磁波的危害和防护《中国无线电》2007年第一期；

工科医设备的电磁辐射测试及分析《中国无线电》200年第二期。

[2] 郭鹞等著《电磁辐射生物效应及其医学应用》第四军医大学出版社 2002年4月出版。

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