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日志

电磁波辐射论

已有 715 次阅读2010-2-5 09:53 |

转贴家电科学网老友奶油狗的原创文章:

什么是电磁波?
从科学的角度来说,电磁波是能量的一种。正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样,人们也看不见无处不在的电磁波。电磁波就是这样一位人类素未谋面的“朋友”。电磁波是电磁场的一种运动形态。电可以生成磁,磁也能带来电,变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场,这就是电磁场,而变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波,所以电磁波也常称为电波。1864年,英国科学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上,建立了完整的电磁波理论。他断定电磁波的存在,推导出电磁波与光具有同样的传播速度。1887年德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在。之后,人们又进行了许多实验,不仅证明光是一种电磁波,而且发现了更多形式的电磁波,它们的本质完全相同,只是波长和频率有很大的差别。给常见的电磁波频率排个顺序如下:长波<中波<短波<超短波<微波<远红外线<红外线<可见光<紫外线<X射线<伽玛射线。

是不是只有手机才会产生辐射?
不是的。在我们的生活环境中,电磁波无所不在。除了大自然的太阳光和闪电外,各种电器用品,如电视、微波炉、电灯泡、电脑等,甚至广播电台、电视台、业余无线电台、警用无线电台或卫星通信等无线电磁波,都存在我们的生活环境中,所以我们在享受便利生活的同时,也正和电磁波“朝夕相处”,“和平共存”呢!微波也是广泛存在的,从手机到微波炉,从电脑显示器到电视信号都是微波。下面列举一些常见设备产生电磁波频率段:
50Hz~5KHz:电力公司所使用之高压输配电线、变电站、电磁炉、吹风机、电脑、电视机、洗衣机、电热毯、空调、台灯。
5KHz~500MHz:调频广播、调幅广播、无线电、电视信号、对讲机。
500MHz~50GHz:手机、雷达、微波炉、GPS、卫星通信。
50GHz~2.4×10^15Hz:太阳光、电灯泡、红外线、烤箱、炼钢电炉。

**幅射可以造成无数人的死亡,还说辐射没危害?
**致人死亡主要是利用原子核裂变产生的大量热能和随之产生的空气冲击波,核辐射是**爆炸后的副作用。电磁波分为三种:游离辐射、有热效应的非游离辐射和无热效应的非游离辐射,核辐射是属于其中的第一种。当高频高能量电磁波把能量传给其他物质时,有可能撞出该物质内原子、分子的电子,使物质内充满带电离子,这种效应称为“游离化”,而造成这种游离化现象的电磁波就称为游离辐射,包括伽玛射线、X光、紫外线、核辐射等。进入小于紫外线频率的电磁波及红外线均无法造成游离化效应,称为非游离辐射。此类辐射则不具游离化能力,不会产生有害人体的自由化离子,大量非游离电磁波只会造成温热效应,就如同做日光浴或站在浴霸灯下方一般,只要不在短期内传太多能量给人体,生理组织就能加以调控,所以在安全范围下长期接受非游离电磁波,并不会产生累积性伤害。显然,可见光、微波、广播信号都不会产生对人体有伤害性的游离幅射。

那么对人体有害的电磁波是如何作用于人体的呢?
电磁波要对人体造成伤害必须满足两个条件,一是频率足够高,二是强度足够大。众所周知,人体的软组织是由细胞购成,而细胞的结构又主要由蛋白质构成。细胞核中有DNA和RNA等基因物质,它们是由四种不同的碱基的各种排列控制着细胞的生存和分裂方式,这些排列就是遗传密码,一旦被打乱,细胞就有可能向着无法预计的方向发展,比如成为可以无限增殖的癌细胞。现在回到电磁波,大家知道,波的特性是频率越高波长越短。当波长短到一定程度的时候——比如X射线——电磁波就可以穿过比波长要大的多的蛋白质分子,而且由于分子作用力的原因,分子之的有相当大的距离,因此高频电磁波可以穿透人体表皮进入人体,就像光线穿过稀疏的树林。当频率足够高,强度足够大时,电磁辐射会产生游离效应,游离辐射会与身体内的物质抢夺电荷。一旦原子的电荷失去,分子的结构就会出现不稳定,形成离子。一些离子很容易破坏基因序列,最终导致癌症等疾病。

即然X光也是电磁波,而X射线都可以穿透人体,难道辐射对人体无害吗?
X射线对人体是有害的,但我们不能以偏盖全。X射线的频率大约是30PHz到3EHz,远远高于其它常见电磁波,频率高导致其波长短,不到0.01纳米,而人体蛋白质分子的直径大多在几十纳米以上,所以X射线可以像在稀疏的森林中穿过的光线一样直达人体内部。而且X射线有一定的游离辐射,所以长时间的照射会对人体器官造成一定伤害,引起组织病变。但是其它的电磁波的波长都比较长,比如比微波波长还要短很多的红外线的波长为0.8μm~100μm,这是绝不可能穿透人体的。这也正是为什么电视摇控器很容易受到遮挡而失效的原因。

微波炉会把一块猪肉烤焦,为什么还说微波对人体无害?
微波炉的辐射只要不直接接触人体,是无害的。它的工作原理是发射和水分子频率相当的电磁波,使水分子产生共振,在强大的振动能量下水分子产生热量,而达到使带有水分的食物加热的目的。如果人体直接被微波炉产生的微波炙烤,只会产生烫烧伤损害,而不会造成累积性伤害。家用微波炉的微波发射频率大约是2.45GHz,波长可以由波速除以频率计算而得:电磁波速度就是光速,3.0X10^8m/s,除以2.45GHz得到:0.122m,12cm的波长是绝不可能穿透人体损伤到组织的。

听说红外线和紫外线都对人体有伤害,是不是真的?
在极端情况下,他们对人体都是有一定伤害的。红外线和紫外线都广泛的存在于我们的周围,只有要太阳,就会有这两类射线。前面提到过,红外线和紫外线都属于光线,但频率不属于可见光的范围,肉眼无法看见。大家知道可见光按频率高低可以分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七个色段,红光频率最低,紫光频率最高。比红光频率更小的光线就是红外线,比紫光频率更大的光线就是紫外线。先说紫外线,由于它的频率很高,所以波长很小,当强度达到一定程度时可以穿透人体的部分表皮组织,伤害到真皮组织。太阳光中就有很强的紫外线,所以长时间的曝晒太阳会使皮肤受伤,致病原理和X射线类似,使细胞DNA中的分子结构被损伤而引起器质性病变,比如皮肤癌等。也正是因为紫外线可以破坏细胞组织,所以在医学上常用来作消毒。太阳在发射大量紫外线的同时,也在发射高能的红外线,红外线的波长较长,是无法穿透人体的。但红外线有很强的热效应,所以高强度的红外线可以使人体表皮灼伤。家里面常用的浴霸就是利用了红外线的热效应。红外线也可被用来作信号的载波,比如家用电器的遥控器和手机与电脑的红外数据传输等就是如此,但这类红外线的能量是极低的。

那手机辐射对人体到底有害吗?
当然是无害的。无论是GMS、CDMA还是GPRS信号,手机的微波频率在820MHz~960MHz之间,即波长范围0.3m~0.4m,试问30cm~40cm的物体如何穿透人体呢?而且手机发射功率都不会超过2w,这是极其微弱的,要知道微波炉的功率高达一两千瓦。所以手机辐射无论从频率上还是能量上都不可能对人体造成伤害。电磁波对生物的影响很复杂,每种电磁波因为来源不同而产生不同频率,不同强度组合的电磁波,其对人体的影响程度也互异。一般而言,人体是极差的非游离电磁波接收体,只要电磁波强度符合标准,多不会超过人体可接受的安全范围。

手机信号仅限于这些吗?还会不会发射出其它的电磁辐射使人体受到伤害呢?
手机信号当然不限于此,部分手机还有蓝牙、红外,甚至802.1的功能,它们也是靠电磁辐射来传递数据的。红外的辐射前面已经说过了,是绝对无害的,下面主要介绍一下蓝牙和802.1。蓝牙的辐射频率为2.4GHz~2.48GHz,比普通GSM信号的频率要高很多,而比家用微波炉的的稍低。发射的能量也很低,只有几毫瓦,绝不可能对人体有害。802.1与之类似,频率范围更广一些,但都属于微波,不会使人体受到伤害。

其它国家对手机辐射是怎样认识的?
世界健康组织(WHO):人体暴露於极低频的电磁波中,不会产生生理影响。
美国国会技术评核室(OTA):许多实验结果发现,是否暴露在电磁波之下,对生物并无差异。
英国国家放射线防护委员会(NRPB):无线电波没有足够的强度损伤人体基因组织(DNA),也不会引起癌症。
美国南加州电力公司(SCE):一项针对 36221 位员工所做的调查显示:这些员工虽然比一般民众接触较多的电磁波,但整体受访者在白血病、脑瘤、癌症的罹患机会上与一般民众相同,并没有比较高的倾向。
美国联邦通讯委员会(FCC)与电机电子工程学会(IEEE)这两大组织在 1990 年代开始支援一些回顾性研究之后发表陈述:迄今尚无有力的科学证据能证明,常规使用的非游离电磁波会危害人体。
美国劳工部(DOL):没有确信的证据支持“暴露在家电器具、电力线及显示幕等所释出的极低频电磁波下,会有害健康。”
瑞典国家电力安全局(NESB)於 1994 年发表电磁场资讯小册,说明尚无法证实磁场对人体是否有影响。
美国贝尔实验室於 1995 年提出声明:即便是在各种基地台功率最大极限下,基地台附近群众所能到达的范围内,其电磁波功率最少小於各种安全规范 687 倍以下,因此大众根本不必担心。
美国国家研究评议会(NRC):该组织统计十七年来五百多种不同主题后表示,没有明显可信的证据显示基地台的电磁波会对周遭居民造成伤害,当地居民罹患癌症比例、妇女生产率、婴儿成长状况、学习能力与其他地区相较并无明显差异。

既然无害,为什么国际上还要制定那么多限制微波辐射的标准呢?
实然上那些标准是针对于大功率电磁波辐射制定的,现今绝大多数家用电器,包括手机所发射的电磁波都很难达到或超过这些标准。而且这些标准也是相当苛刻的,比如 国际非电离性辐射保护委员会(ICNIRP)规定的SAR值标准为2W/kg体重,这一标准已被大多数欧洲国家采用。但至今没有确切的科学证据证明,超过ICNIRP限值内的辐射会影响人体健康。更加苛刻的是TCO认证,TCO认证是瑞典专业雇员联盟就电子设备制定的安全及环保标准。而针对显示器的发展到今天已经有了TCO'92、TCO'95、TCO'99、TCO'01、TCO'03、TCO'05等几个标准。TCO'01规定:在信号最强的情况下,以6分钟为计时,每公斤重量生物组织所接受的辐射不得超过0.8W,在测试的时候以10克的生物组织立方体为标准,也就是说,TCO'01所规定的SAR值为0.8W/Kg。但这个证证大多被用于显示器,手机很少有能达到这个标准的。中国移动公司的GSM基站天线高度均在35至55米,电磁波在空中传播衰减很快。有测试表明,发射功率为20瓦的大功率基站,其天线前10米的功率密度是0.6微瓦/平方厘米,远低于40微瓦/平方厘米的国家标准。其次,当电磁波穿过一般砖墙时要衰减6分贝,而穿过带钢筋的墙体要衰减20分贝左右。因此,将GSM基站天线建在一般住宅楼顶时,住宅内的居民是绝对安全的。而且,高踞楼顶的基站电磁波向水平方向发射,在垂直方向的强度几乎为0,楼下居民是辐射死角,不会对健康造成影响。我国考虑到人口密集等因素,现行的电磁辐射防护标准(GB8702-88)为40微瓦/平方厘米,比欧美各工业化国家要更加严格,如:美国1982年颁布的标准是3000微瓦/平方厘米,欧盟的标准是450微瓦/平方厘米。而且,在我国只有符合安全标准的设备才能入网,作为运营商,也会严格执行国家相关标准,在移动基站的网络规划上从用户角度出发,对基站布点进行严格的覆盖优化设计,保障基站附近居民生活安全。

我们可以得出什么结论呢?
在现行标准下,各大手机生产商所生产的手机,以及各大电信营运商所建立的基站,它们发射出的辐射对人体是没有任何危害的。从哲学上来讲,存在可以通过事实来证明,但不存在是无法证明的。同理,如果有害,可以通过受害人所受伤害来证明,但无害却无法证明。然而,几十年过去了,世界各地都没有找到任何证据来证明手机发射的电磁波会对人体产生危害。

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