电磁污染与防治.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电磁辐射污染及其防治,第一节 电磁辐射基础,一、电场与磁场,二、电磁场与电磁辐射,三、射频电磁场,四、电磁辐射的量度单位,一、电场与磁场,电场电荷与电场是不可分割的整体，有电荷的存在就必然有电场。静止电荷周围的电场称之为静电场，运动电荷周围的电场则为动电场，起电的过程就是电场建立的过程。,一、电场与磁场,磁场电流在它通过的导体周围所产生的具有磁力的场称为磁场，一切磁现象都起源于电流。如果通过导体的是直流电，相应产生的磁场是恒定的；如果通过导体的是交流电，则产生变化的磁场。,电场与磁场关系,变化的电流能产生磁场，变化的磁场也能产生电场，两者是可以相互转化的，即,法拉第,电磁感应定律。,二、电磁场与电磁辐射,电磁场,由于交变磁场的存在，就会在其周围产生电场；交变的电场又会在其周围产生新的磁场，它们相互作用、相互垂直，并与自己的运动方向垂直。这种交替产生的具有电场与磁场作用的物质空间，称为电磁场。,（二）场区分类及其特点,1.近区场,以场源为零点或中心，在六分之一个波长范围之内的区域称为近区场。由于近区场的作用方式为电磁感应，故又称为感应场，感应场内的电磁能量随着与场源距离的增大而比较快的衰减。,2.远区场,相对于近区场而言，在六分之一个波长范围之外的区域称为远区场，由于该区域内的电磁波以辐射状态出现，故又称为辐射场。,远区场的电场强度与磁场强度有固定的关系，即,0,真空中的磁导率，H/m；,0,真空中的介电常数，F/m。,（三）电磁场的能量,电场所具有的能量密度：,磁场所具有的能量密度：,W,M,=1/2,H,2,电磁场中的能量密度,W：,等于各点电场能量密度和磁场能量密度之和,W,=,W,e,+,W,M,=1/2（,E,2,+,H,2,),介电常数，F/m；,E,电场强度，V/m；,导磁系数，H/m；,H,磁场强度，A/m；,。,（四）电磁波的传播特性,变化的电场与磁场交替地产生，由近及远，互相垂直(亦与自己的运动方向垂直)，并以一定速度在空间传播，其过程中不断地向周围空间辐射能量,电磁波的传播速率,电磁波的传播方向,电场强度E和磁场强度H互相垂直的关系可以用右手螺旋法则来描述，即右手四指由电场强度方向转向磁场强度方向时，垂直伸直的大拇指的方向就是电磁波的传播方向,趋肤厚度,电磁波能够穿入金属的深度常用趋肤厚度（又称穿透深度)来表示：,媒质的电导率，m/s；,穿透深度，m。,电磁波的反射和透射,平面波在理想导电平面上垂直入射时，其反射系数R和传输系数T(又叫透射系数),媒质的本征阻抗。,三、射频电磁场,工频电、磁场：我国的电频率是50Hz,工频电磁场也就是50HZ的电磁场。,射频电磁场：当交流电的频率达到每秒钟十万次以上时，其周围就形成了高频率电场和磁场，即,射频电磁场,。,通常将每秒钟振荡十万次以上的交流电称为高频电流，因此射频电磁场也叫做高频电磁场。,频段名称,对应波段,缩写名称,频率范围,甚低频,万米波（甚长波）,VLF,330千周,低频,千米波（长波）,LF,30300千周,中频,百米波（中波）,MF,3003000千周,高频,十米波（短波）,HF,330兆周,甚高频,米波（超短波）,VHF,30300兆周,特高频,分米波,UHF,3003000兆周,超高频,厘米波,SHF,330千兆周,极高频,毫米波、亚毫米波,EHF,30300千兆周,3003000千兆周,电磁波谱,四、电磁辐射的量度单位,（一）电场强度,E,（二）磁场强度H,（一）电场强度,E,电场强度的表示单位一般用伏/米（V/m）、毫伏/米（mV/m）和微伏/米（V/m）表示；,在微波领域，电磁场的强弱常用功率密度来表示，如瓦/厘米,2,（W/cm,2,）、毫瓦/厘米,2,（mW/cm,2,）和微瓦/厘米,2,（W/cm,2,）；,（二）磁场强度H,磁场强度通常用安/米（A/m）、毫安/米（mA/m）、微安/米（A/m）表示；,高频(100千周30兆周)与甚高频(30300兆周)的电场强度用V/m，mV/m、V/m或分贝表示；,特高频（300兆周)是以功率密度量度，其单位为W/cm,2,、mW/cm,2,或W/cm,2。,第二节 电磁辐射防护标准及评价,（一）电磁辐射的危害,（二）我国电磁辐射标准,（三）国际电磁辐射标准简介,（四）电磁辐射评价范围,（一）电磁辐射的危害,1、人工电磁场源分类,分 类,设 备 名 称,污 染 来 源 与 部 件,放电所致场源,电晕放电,电力线（送配电线）,由于高电压、大电流而引起静电感应、电磁感应、大地漏泄电流所造成,辉光放电,放电管,白炽灯、高压水银灯及其他放电管,弧光放电,开关、电气铁道、放电管,点活系统、发电机、整流装置,火花放电,电气设备、发动机、冷藏车、汽车,整流器、发电机、放电管、点火系统,工频感应场源,大功率输电线、电气设备、电气铁道,污染来自高电压、大电流的电力线场电气设备,射频辐射场源,无线电发射机、雷达,广播、电视与通风设备的振荡与发射系统,高频加热设备、热合机、微波干燥机,工业用射频利用设备的工作电路与振荡系统,理疗机、治疗机,医学用射频利用设备的工作电路与振荡系统,家用电器,微波炉、电脑、电磁灶、电热毯,功率源为主,移动通信设备,手机、对讲机,天线为主,建筑物反射,高层楼群以及大的金属构件,墙壁、钢筋、吊车,2、对人体健康的危害,微波对生物作用的主要效应,频率/,（KHz）,波长/（）,受影响的主要器官,主要的生物效应,100以下,300以上,穿透不受影响,15,0,1200,200,15,体内各器官,过热时引起各器官损伤,1000,3000,30,10,眼睛晶状体和睾丸,组织加热显著，眼睛晶状体混浊,3000,10000,10,3,表皮和眼睛晶状体,伴有温热感的皮肤加热，白内障患病率增高,10000以上,8以下,皮肤,表皮反射，部分吸收而发热,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/cm,2,；微观致热效应1 mW-mW/cm,2,；浅致热效应在10mW/cm,2,以下。,当功率为1000W的微波直接照射人时，可在几秒内致人死亡。,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产生影响。,（1）对中枢神经系统的危害,神经系统尤其是大脑对电磁辐射的作用很敏感，中枢神经系统长时间受到低强度微波辐射的反复作用后，可以引起机能紊乱，出现神经衰弱症候群，表现为疲劳、头痛、头晕、四肢无力、记忆力减退，睡眠障碍（失眠，多梦或嗜睡），工作效率降低、情绪不稳、食欲不振、多汗、心悸、胸闷以及脱发等。,（2）对心血管系统的影响：,微波电磁辐射还可对人体植物神经系统产生危害，发 生血液动力学失调、血管通透性和张力降低等问题，表现为心动不稳（过缓或过速）、血压波动（下降或升高）、迷走神经发生过敏反应，心脏房室传导不良等问题。长期受微波辐射作用的人比普通人更易引发心血管系统包括脑血管和脑血流方面的疾病。,（3）对生殖系统和遗传的影响,人类的生殖系统对辐射是非常敏感的，长期接触超短波发生器的人，出现畸形精子甚至精子的生成受到抑制；女性出现月经周期紊乱，卵细胞变性，排卵过程被破坏，导致女性失去生育能力。,（4）对血液系统的影响,在电磁辐射的作用下，机体血像可出现白血球不稳定，主要呈下降倾向，白血球有轻微减少，白血球吞噬能力下降。操纵雷达的人多数出现白血球降低现象，红血球的变化不十分明显，其生成受到轻度抑制，出现网状红血球减少；微波照射后血小板可能下降。,（5）对机体免疫功能的危害,动物实验和对人群受辐射作用的研究和调查表明，电磁辐射的作用使机体抵抗力下降，人体白血球吞噬细菌的百分率和吞噬的细菌数均有所下降。长期受到电磁辐射的影响，可能对抗体的形成产生抑制作用。,（6）对视觉系统的影响,眼睛的晶状体内含有较多的蛋白质和水分，没有血管，血流量少，散热困难而易吸收电磁辐射能量，在眼睛的表层组织还没有影响症状的表现时，晶状体已经有水肿现象产生。,（7）电磁辐射的致癌和治癌作用,一些微波生物学家的实验表明，电磁辐射能造成机体内的微粒细胞染色体发生突变和有丝分裂异常，而使某些组织出现病理性增生过程，正常细胞变为癌细胞。,调查表明，在2毫高斯以上电磁波磁场中，人群患白血病的机率为正常条件下的2.93倍，患肌肉肿瘤的为正常的3.26倍。,（8）导致儿童智力残障,由于电磁辐射对生殖和遗传的不良影响，可以导致胚胎的先天性缺陷。胎儿在母体内时，对有害因素的毒性作用比成人敏感，电磁辐射对胎儿造成的不良影响更大，因此孕妇在怀孕期的前三个月尤其要避免接触电磁辐射。在胚胎形成期，如果受到电磁辐射，有可能导致流产；在胎儿的发育期受到辐射，也可能损伤中枢神经系统，导致新生儿智力低下。,（二）我国电磁辐射标准,我国自上世纪80年代以来先后制定了作业场所电磁辐射安全卫生标准、电磁辐射环境安全卫生标准和干扰控制标准三类标准。,电磁辐射防护规定（,GB870288,）,环境电磁波卫生标准（,GB9175-88,）,作业场所微波辐射卫生标准（,GB10346-89,）,作业场所超短波辐射卫生标准（,GB1043-89,）,作业场所工频电场卫生标准（,GB16203-1996,）,工业企业设计卫生标准（,GBZ1-2002,）（,GBZ1-2010,）,国家军用标准,辐射环境保护管理导则电磁辐射环境影响评价方法与标准,（,HJ/T10.3-1996,）,电磁辐射防护规定（GB870288）,职业照射导出限值,系平面波等效值，供对照参考。,供对照参考，不作为限值；表中,f,是频率，MHz；表中数据作了取整处理。,公众照射导出限值,系平面波等效值，供对照参考。,供对照参考，不作为限值；表中,f,是频率，MHz；表中数据作了取整处理。,环境电磁波卫生标准（GB9175-88）,I级标准安全区：指老弱病残孕婴儿公众在此区环境中长期居住生活，不受电磁辐射影响的区域；,II级中间区：长期居住生活在此区，有可能对易感人群引起某些不良反应或影响，故必须加以限制。,频率/,MHz,强度单位,容许限值,I,级（安全区）,II,级（中间区）,0.130,V/m,10,25,30300,V/m,5,12,300300000,V/cm,2,10,40,混合,V/m,按主要波段场强，若各波段场强分散，则按复合场强加权确定,作业场所微波辐射卫生标准（GB10346-89）,辐射条件,8,小时/日容许功率密度/（,W/cm,2,）,剂量限值/（,W.h/cm,2,）,8,小时/日的容许功率密度/（,W/cm,2,）,连续波或脉冲波非固定辐射,50,400,400/t,脉冲波固定辐射,25,200,200/t,仅肢体辐射,500,4000,4000/t,工作日接触连续波时间小于8小时可按下式计算:,Pd,=,400/t,Pd,容许辐射平均功率密度,W/cm2；,t,接触辐射时间，h。,工作日接触脉冲波时间小于8小时，容许辐射平均的功率密度按下式计算:,Pd=200/t,作业场所超短波辐射卫生标准（GB10437-89）,辐射条件,辐射时间,容许功率密度值/（,mV,/,cm,2,）,相应电场强度/（,V,/,m,）,连续波,8,小时/日,0.05,14,4,小时/日,0.1,19,脉冲波,8,小时/日,0.025,10,8,小时/日,0.05,14,作业场所工频电场卫生标准（GB16203-1996）,作业场所工频电场8小时最高容许量为5kVm。因工作需要必须进入超过最高容许量的地点或延长接触时间时，应采取有效防护措施。带电作业人员应该在“全封闭式”的屏蔽装置中操作，或应穿包括面部的屏蔽服。,工业企业设计卫生标准（GBZ1-,2002,）,波 型,平均功率密度/（,W,/,cm,2,）,日总计量/（,W,/,cm,2,）,连续波,50,400,脉冲波,固定辐射,25,200,非固定辐射,500,4000,（三）国际电磁辐射标准简介,1.工频电场卫生标准,2.工频磁场卫生标准,3.射频电磁辐射标准,4.无线通信标准,5.磁场标准,（四）电磁辐射评价范围,1.功率,P,200kW的发射设备,以发射天线为中心，在半径为1km的范围进行全面评价，如果辐射场强最大点处在1km外，则应将评价范围扩大到最大场强处直至场强值低于标准限值处。,2.其他发射设备,评价范围以天线为中心，当发射机功率,P,100kW时，评价半径为1km；当发射机功率,P,100kW时，评价半径为0.5km。,（四）电磁辐射评价范围,3.工业、科教、医疗电磁辐射设备,评价范围一般为：以设备为中心，评价半径250m内。,4.高压输电线路和电气化铁道,评价范围以有代表性为准，对具体线路作认真详尽分析后，确定其具体评价范围。,5.可移动式电磁辐射设备,一般按移动设备载体的移动范围来确定其评价范围。对于可能进入人口稠密区的陆上可移动设备，尚需考虑对公众的影响，来确定其具体评价范围。,第三节 电磁辐射污染防治技术,一、电磁辐射防护基本原则,二、电磁辐射防治的基本方法,一、电磁辐射防护基本原则,主动防护与治理，即抑制电磁辐射源，包括所有电子设备以及电子系统。,被动防护与治理，即从被辐射方着手进行防护.,二、电磁辐射防治的基本方法,（一）屏蔽,（二）,接地技术,（三）,滤波,（一）屏蔽,屏蔽就是指采取一切可能的措施将电磁辐射的作用与影响限定在一个特定的区域内。,按照屏蔽的方法分为,主动场屏蔽,与,被动场屏蔽,。,按照屏蔽的内容分为,电磁屏蔽,、,静电屏蔽,和,磁屏蔽,三种,电磁屏蔽,电磁屏蔽是指人们采取一定的措施以消除电磁感应的影响,电磁屏蔽服,内层是牢固棉布层，可防止微波从衣缝中泄漏照射人体；,中间为涂有金属的反射层，可反射从空间射来的微波能量；,外层用介电绝缘材料制成，用以介电绝缘和防蚀，并采用电密性拉锁，袖口，领口、裤角口处使用松紧扣结构。,也有用直径很细的钢丝、铝丝、柞蚕丝、棉线等混织金属丝布制作的防护服。,电磁屏蔽网，屏蔽室,信号屏蔽与放大手机信号放大器,应用于电梯，地铁等信号容易被屏蔽的区域。,静电屏蔽,静电屏蔽则是利用静电场的特性将电力线终止于屏蔽体的表面上从而抑制电场的干扰,（静）磁屏蔽,磁屏蔽则是用高磁导率材料制成的磁屏蔽体将磁场封闭在内，以防止电磁辐射的危害、干扰。,（二）,接地技术,接地由射频接地和高频接地两类。,射频接地是将场源屏蔽体或,屏蔽体部件内感应电流,加以迅速的引流以形成等电势分布。,高频接地是将设备,屏蔽体和大地之间,，或者与大地上可以看作公共点的某些构件之间，采用低电阻导体连接起来，形成电气通路，使屏蔽系统与大地之间形成一个等电势分布。,接地效果,在中、短波段，接地正确与否对电场屏蔽效果的影响很大，接地状态下的屏蔽效能与不接地状态下的屏蔽效能相比，二者有显著的差异，可相差30dB之多，对磁场屏蔽效能则无明显影响。,在短波段，特别是2030MHz频段以上，接地作用不太明显；对于微波段，屏蔽接地作用则更小。,（三）,滤波,滤波是抑制电磁干扰最有效手段之一。,滤波即在电磁波的所有频谱中分离出一定频率范围内的有用波段。,线路滤波的作用是保证有用信号通过的同时阻截无用信号通过。,手机信号“屏蔽器”,屏蔽器在工作过程中以一定的速度从前向信道的低端频率向高端扫描。该扫描速度可以在手机接收报文信号中形成乱码干扰，手机不能检测出从基站发出的正常数据，使手机不能与基站建立联接。,二、电磁辐射防治的基本方法,（一）高频设备的电磁辐射防护,（二）广播、电视发射台的电磁辐射防护,（三）微波设备的电磁辐射防护,（四）静电防治,第四节 电磁辐射控制应用实例,一、高频感应加热设备的屏蔽防护,二、电力机车辐射的抑制技术,一、高频感应加热设备的屏蔽防护,1.振荡器柜；,2.窥视窗屏蔽网；,3.散热窗屏蔽网；,4.淬火变压器屏蔽罩；,5.淬火变压器；,6.馈线屏蔽罩；,7.馈线安装检修窗；,8.输出馈线；,9.感应器；,10.淬火工件；,11.淬火机床；,12.感应器屏蔽板；,13.接地线；,14.接地板。,高频感应加热设备的屏蔽性能与效率,测试部位距离,测试高度,屏蔽前,屏蔽后,屏蔽效率,V/m,A/m,V/m,A/m,E,（%）,H,（%）,头部,75,0.5,1,未测出,98.6,100,淬火变压器30m处,胸部,100,0.5,1,未测出,99,100,下腹部,50,0.5,1,未测出,98,100,头部,40,0.5,1,未测出,97.5,100,工人操作位,胸部,50,0.5,1,未测出,99,100,下腹部,75,0.5,0.5,未测出,99,100,头部,9,未测出,1,未测出,67,振荡器柜20处,胸部,10,未测出,1,未测出,70,下腹部,8,未测出,1,未测出,75,淬火变压器10处,上部,1500,未测,1,未测出,99.6,铡部,750,未测,1,未测出,99.5,二、电力机车辐射的抑制技术,电力机车牵引列车一般具有牵引力大、速度快、污染少等优势。电力机车污染相对少，但事实上其电磁辐射污染问题较为突出，凾待治理。有学者提出利用高频铁氧体磁性材料抑制电力机车受电弓产生的无线电干扰的技术，效果较好。,本部分结束,