非电离辐射ppt课件.ppt

1非电离辐射2大纲 第一部分:光辐射第二部分:射频和微波辐射第三部分:静态场和极低频电磁场第四部分:激光辐射3非电离辐射非电离辐射是指能量比较低，并不能使物质原子或分子产生电离的辐射。一般来说，非电离辐射与电离辐射的区别是12.4电子伏特（eV）。光子能量小于12.4eV的辐射就是非电离辐射4第一部分光辐射5眼睛结构图图6对眼睛的健康影响CIE 波波段段波长波长主要视觉危害主要视觉危害其它视觉危害其它视觉危害IR-C1mm-3.0m角膜灼伤IR-B3m-1.4m3m-1.4m角膜灼伤角膜灼伤IR-A760-1400 nm视网膜灼伤晶状体白内障(玻璃工白内障)可见光400-760 nm视网膜灼伤夜间和色觉障碍（长期接触强烈的太阳光）104-106视网膜光学增益UV-A315-400 nm晶状体白内障UV-B280-315 nm角膜受伤（电焊机的眩光）晶状体白内障(UV-B 波段的长波)UV-C100-280 nm角膜受伤（电焊机的眩光）7对皮肤的影响CIECIE波段波段波段波段对皮肤的影响对皮肤的影响红外线红外线急性皮肤灼伤、增加毛细血管床的血管扩张、色素沉着可见光可见光皮肤热灼伤、类似热灼伤紫外线紫外线红斑光敏性：光毒性和光过敏（影响因素有治疗痤疮、抗生素、口服避孕药等）老化癌症：鳞状细胞癌(SCC)，基底细胞癌（BCC），皮肤恶性黑素瘤(CMM)8危害识别光辐射源来源来源关注的光谱范围关注的光谱范围潜在暴露潜在暴露太阳光UV，可见光，近红外 农业，建筑，绿化，环卫，及其他户外作业者弧光灯UV，可见光，近红外复印，光学实验室，娱乐场所杀菌灯光化紫外线医院，实验室，诊所，维修间汞-氙气灯UV-A，蓝光维修间，工厂，仓库，健身房碳弧光UV，蓝光实验室工业 红外源IR钢厂，铸造厂，玻璃厂，干燥设备金属卤化物灯近紫外，可见光印刷厂，维修，集成电路，制造业太阳灯 UV，蓝光制革，美容沙龙，减肥中心电焊弧光UV，蓝光建筑，维修9辐射测量仪器10辐射测量仪器11光辐射皮肤保护防晒霜：不能阻挡所有的紫外线。防晒系数（SPF）：SPF30的防晒霜能阻挡96的紫外线；SPF15的防晒霜能阻挡93的紫外线。出门前20分钟需涂防晒霜才有用。如果游泳或出汗很多，至少2小时涂一次戴帽子，穿长裤和长袖衣服；棉、麻、亚麻制品为佳。大多数棉或聚酯纤维能阻挡95的紫外线，如果潮湿、退色则效果会降低。深颜色衣服能更好地吸收紫外线12光辐射眼睛保护眼镜：太阳镜能提供足够的保护，确保镜片能阻挡95以上的紫外线。13需要配备的PPE需要的PPE：身体部位身体部位防护用品防护用品示意图示意图眼睛和脸部电焊头盔，手持式电焊面罩，眼罩肺（呼吸）肺（呼吸）防尘口罩防尘口罩暴露的皮肤（除脚、手、头外）阻燃防护服和围裙耳朵耳塞，耳罩脚和手靴子，电焊手套14第二部分射频和微波辐射15射频和微波辐射 射频：300 GHz-30 KHz 微波：300 GHz-300 MHz300 GHz300 MHz1 m微波16射频和微波辐射:识别300 MHz1mVHF电视、调频广播、火电视、调频广播、火30 MHz10 mHF民用频段无线电、电疗、高频感应加热3 MHz100 mMFAM 无线广播、业余无线电、导航设备300 kHz1 kmLF导航设备、海洋和远距离通信30 kHz10 kmVLF通信、远程导航17近场 VS 远场近场 -靠近辐射源，相对于其大小和波长 -需分别测量电场和磁场 -不适用平方反比定律 -明显的空间变化性 -近场附近区域可细分为辐射和非辐射区域18近场 VS 远场远场 -远离天线，相对于其大小和波长 -假定天线是个点源 -电场、磁场、能量密度能互相换算 -符合平方反比定律 -PD2=PD1（d12/d22)，d是距离19射频和微波辐射的生物学效应射频和微波辐射对人体的危害，表现为热效应和非热效应：热效应：人体中的水分子受到电磁辐射后相互摩擦，引起机体升温，从而影响到体内器官的正常工作。在非常条件下或生产操作事故中，接触高强度微波辐射可导致体温升高、性器官及眼睛晶状体受热损伤。产生热效就应的电磁波功率密度在10MW/CM2；微观致热效应1 MW-MW/CM2；浅致热效应在10MW/CM2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。20射频和微波辐射的生物学效应非热效应：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，处于平很状态的微弱电磁场将遭到破坏，人体也会遭受损害。其中，短波的穿透能力弱，通常在皮肤吸收；长波的穿透能力强，能影响人体器官。对于非热效应，人体研究数据非常有限，没有明显的趋势 现在基本是从动物研究外推到人类21射频和微波辐射热点话题射频和微波暴露 -手机引发成人良性或恶性的大脑和中枢神经系统肿 瘤：很少证据能证明风险的增加 -手机引发其它癌症：有一项研究显示，手机辐射与 霍奇金淋巴瘤有关系。-手机基站和无线网络：只有非常少的数据发现会增 加儿童患白血病的风险 -职业接触研究:很少有证据证明癌症风险的增加 -实验研究:致癌性证据不足 22射频和微波辐射的职业接触限值 ACGIH推荐有阈限值（TLV）电气和电子工程师协会(IEEE）出版了最大允许暴露限值 两者要求比吸收率(SAR)低于0.4 W/kgGB 8702-88电磁辐射防护规定（适用频率范围100KHz-300GHz）：在每天8小时工作期间内，任意连续6分钟按全身平均的比吸收率（SAR）应小于0.1W/Kg23比吸收率全身 24环保局制定的职业接触限值 从SAR限值导出，基于靶器官（眼睛和睾丸)的热平衡得到。GB 8702-88电磁辐射防护规定：在每天8h工作期间内，电磁辐射的场量参数在任意连续6min内的平均值应满足表1要求。25GBZ关于射频和微波辐射标准 100kHz-30MHz(高频电磁场）26GBZ关于射频和微波辐射标准 30MHz-300MHz（超高频）27日常生活中的射频辐射数值手机辐射：未接听（响铃时）50-70 W/cm2，接听时1-3 W/cm2微波炉：正面观察窗350+W/cm228暴露评估仪器29电磁场现场测量30感应和接触电流测量31暴露评估注意事项要注意可能会引起误差的源确定源区特征确定要求测量的参数选择一个频率正确的仪器确定最坏的情况和源排放逐步接近电磁场评估操作者的干扰测量举例：根据ACGIH标准，离辐射源5厘米32暴露评估空间平均l电场，磁场测量 lSAR或功率密度 空间平均=PD/n33射频辐射控制措施工程控制-接地-波导截止：波导管通常是指一根中空的金属管(圆形或矩形)，用来限制和引导电磁波，以达到最小的传输损失。而波导截止管是用来削弱电磁波，通常用来降低屏蔽罩开口处泄漏的电磁场-设备和人员布局：研究发现，如果人站在平整的射频辐射表面附近，会提高比吸收率。如果是在角落，则比吸收率会更高。34射频辐射控制措施行政和程序控制 -鞋、防护服、手套 -距离 -暴露时间 -警告标识 -操作规程，好的设备维护能有效降低辐射35射频辐射防护服36第三部分 静态场和极低频电磁场37内容1.简介2.暴露源3.剂量测定4.互动机制5.实验室研究6.流行病学研究7.人类学研究8.总结38简介l另外，公众也非常关心接触极低频电磁场带来的后果（例如在高压电线周边或者工厂里面）l在这里，我们首先解释了一些重要的关于静态场和ELF研究的理论性概念l通过总结发表于科学文献中的结果，我们会给出一个关于它们可能对人体健康造成影响的看法。39人与交流电磁场的相互作用402.暴露源l下表是我们所处环境中常见的静态场和ELF电磁场。41静态场暴露源典型的电场 大气层（自然发生）12150V/m 电视或其它视频显示终端 20kV/m 500kV的输电线路下方 30kv/m典型的磁场 地磁场（自然发生）0.030.07mT 工业上的直流设备 50mT 磁悬浮列车 50mT 小的条形磁铁 110mT 磁共振成像(MRI)2.5T42ELF暴露源典型的电场 自然发生（50/60Hz）0.1mV/m 交流输电线路下方12kV/m 发电站周围16kV/m 家电周围 0.5kV/m典型的磁场 自然发生（50/60Hz）0.01nT 交流输电线路下方 10-30uT 发电站周围 40120uT 家电周围 50150uT 工业过程（如焊接）130mT 住宅区域（50/60Hz)0.10.3uT43常见的职业暴露职业暴露绝大部分指的是工频场，也可能包括一些其它频率的作用。“电气职业”工作场所的平均磁场暴露高于其它职业（如办公室工作）电工和电气工程师的磁场暴露约为0.4-0.6 T，电力线路工人约为1.0 T，焊接工、铁路机车驾驶员和缝纫机操作工的暴露值最高（超过3 T）工作场所最大磁场暴露可达约10 mT，与存在大电流导线有关。在供电行业，工人的电场暴露可达30 kV/m44剂量测定l尽管如此，在低强度环境水平，那些报道的生物学效应跟剂量之间的关系还不是很清楚，剂量也很难精确计算。动物研究结果大都是阴性的。l例如，什么情况下应该包含瞬变l这些问题对于以下研究非常重要：为流行病学研究设计评估方案 把人类的暴露转换为等效的实验室 动物或细胞的暴露，以方便实验室研究。454.互动机制l在这里，我们会解释生物体暴露于以下不同的“场”时的物理现象。静电场效应 静磁场效应 极低频电场效应 极低频磁场效应l电磁场引起健康效应的理论原理。46静磁场l与电场相反，静磁场可以自由穿透生物组织。l它们能直接与移动的电荷（离子，蛋白质等）互相作用，还可以与组织中的磁性材料通过多个物理机制发生作用。l然而，在环境背景水平，唯一重要的机制是在组织中诱导产生静电场和电流。l因此，尽管外部电场无法穿透，但外部磁场能在人体内引起电场。47ELF电场l就像静电场在人体表面引起电荷一样，ELF电场也能在人体表面引起电荷，不过是会随时间有规律的变化。l同时，表面电荷的不断流动会振荡产生内部的电场和电流。l但是，这些影响取决于频率，而且在ELF范围内影响非常小。l通常情况下，诱导产生的电场要比外部电场小100万倍以上。48ELF磁场l振荡磁场也能通过感应产生电场和电流，但大多是在表面组织。l这些影响也取决于频率，而且在ELF范围内影响较小。l相反，开关过程产生的瞬变磁场可以通过感应产生强电场和电流，但它只能持续很短的时间。49物理模型l许多科学模型被用来解释ELF电磁场与细胞和组织相互作用的机理：直接的能量转换 对带电分子施加能量，如蛋白质 自由基的寿命增加 等等50信号与噪音l活细胞的环境由于有离子和带电分子的随机运动产生电信号的噪音。l如果ELF产生的信号能被细胞感知到，那它必须强于平均的噪音水平。l在环境背景水平，大部分模型都不适用515.实验室研究l讨论理论问题之后，我们现在转向实验结果l已经过实验室研究的电磁场有，静电场 静磁场 ELF电磁场52静磁场l一些研究表明，有职业接触的工人的死亡率和癌症的风险有所增加。l然而，在工厂还存在其它可能的致癌物和环境污染物，对于它们的影响并没有进行过正确的调查l因此，在没有对其它因素的影响作出正确评估时，不能就把死亡率和癌症风险增加的原因归于磁场暴露。53ELF电磁场l当感应电场和电流强度超过了身体的自然电信号时，可观察到ELF电磁场的许多效应。l尽管数据存在不一致或不能重现，其它一些研究报告还发现了大量在低水平时体外实验的效应：细胞增生的变化，新陈代谢，基因表达，蛋白 质合成，酶的活动等等。l这些观察不一定是对人类健康造成不利影响的预示；需要更好地去了解其机理。546.流行病学研究l大多数流行病学研究都集中在工频磁场，虽然有些也研究电场。l研究最多的疾病有：癌症 生殖状况 神经和精神疾病 55癌症目前的研究尚无一致性的结论。没有说服力的证据证明有致癌性。56神经和精神疾病l某些研究报告发现，在一些暴露于高强度电磁场的特定工人群体中，像阿尔茨海默氏症(又叫老年性痴呆）等疾病的发病率明显增加。l这些研究结果需要进一步的检查和后续跟进。l虽然有些报告建议，自杀和 抑郁症没有相关的联系，但更多的研究是必要的。57心血管l据报道，在精确的情况下，ELF电磁场可以影响心血管系统，例如心率的稍微降低或增加（约35次/分钟）l然而，在低于目前暴露标准限值的情况下，没发现有明显的急性或长期的与心血管相关的危害。58大脑和行为l 因为神经组织对电信号很敏感，所以大脑可能会是人体与ELF电磁场相互作用的一个场所。l试验表明这种影响可能会发生，但仅当感应电流达到一定限值时才会发生。脑电波改变 对于复杂推理任务的反应时间的改变 时间观念的变化 598.结论l尽管已有大量的研究报告，但还是需要做进一步的研究来对静态场和ELF电磁场的健康效应做出一个完整的评价。l研究中许多不一致的地方必须得到解决，报告的健康效应必须能够再现，主要的关注点例如癌症必须正确表述。l提高我们的认识有助于更好地评估可能的风险，确保给社区和工作场所的所有人提供充足的保护。60磁场随距离增加迅速降低61ACGIH静磁场标准暴露最高容许限值全身（一般性工作场所）2T全身（工人接受过特殊培训，在受控制的工作环境操作）8T四肢20T植入铁磁或电子医疗设备的人 0.5 mT62ACGIH静电场和ELF电场标准ACGIH规定，对于0Hz（直流）到220Hz的电场，其最高容许限值为25 kV/m.63ACGIH ELF磁场标准64GBZ工频电场标准65第四部分 激光66激光的基本原理激光是电磁辐射的一种形式特定材料的原子能级状态变化的过程中产生激光当原子中的电子从高能级跃迁到低能级时，它将以光的形式释放出能量，称为受激辐射波长决定激光的颜色波长一般用纳米来表示。十亿纳米为一米。67激光的构成68激光的构成激光工作介质：是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系，有时也称为激光增益媒质。它们可以是固体，气体，液体和半导体。固体：铷YAG，红外激光1.064微米 气体：氦，氦氖混合气，发射可见红光；CO2激光发射远红 外激光，10.6微米 燃料（在液体中）：复杂的有机燃料，如若丹明6G，溶解在 液体溶剂中，波长范围宽 半导体：又称二极管激光，这些电子设备非常小，功率低，激光打印机有应用 激发态原子或分子：使用活性气体如氯气和氟与惰性气体氩、氪和氙的混合气体。当受电击时，形成二聚物，发出紫外光69名义危害区域70激光的生物效应眼睛伤害：具有足够能量的激光光束理论上能损坏视网膜，导致永久性失明。热灼伤：激光引起的组织破坏主要为热效应引起，组织蛋白由于吸收激光能量而温度上升，引起变性。接触时间超过10微秒，波长范围在近紫外到远红外（0.315m-103m)。光化学效应：接触光化紫外辐射(0.200m-0.315m)任何时间，或接触可见蓝光(0.400m-0.550m)超过10s，会引起组织破坏色素沉着和红斑：UV-A(0.315m-0.400m)致癌：UV-B除了了热灼烧外，还可能引起皮肤癌整体而言，对皮肤的危害没有对眼睛的大。71激光生物效应概要光谱域对眼睛的影响对皮肤的影响紫外线 C(0.200-0.280m)光角膜炎红斑(炙热)皮肤癌紫外线 B(0.280-0.315m)光角膜炎加速皮肤老化加深皮肤颜色紫外线 A(0.315-0.400m)光化学白内障色素沉积皮肤灼伤 可见光(0.400-0.780m)光化学和热损伤视网膜光感反应皮肤灼伤 红外线 A(0.780-1.400m)白内障及视网膜烧伤 皮肤灼伤红外线 B(1.400-3.00m)烧伤角膜,房水闪光,白内障 皮肤灼伤红外线 C 3.00-1000m)只有角膜烧伤 皮肤灼伤72对眼睛的影响73非光束激光危害非光束危害：不是由于人体直接接触激光束引起的危害电气危害：最常见的非光束危害。电器安装时需小心来自电源和电容的高压。采取电气安全技术防止伤害。火：易燃物质接触激光束容易点燃，引起火灾噪音：脉冲激光可能会引起较高的噪音间接辐射：非激光辐射，但与激光的操作有关；例如等离子管引起射频辐射，激发态分子激光的高压电源引起X射线。光辐射：来自激光放电管、泵浦灯的紫外辐射，激光焊接产生的紫外辐射工业卫生因素：压缩气体，低温材料，有机染料，毒性或致癌物质（如激光与塑料作用）74激光分类2级：”低功率”可视激光，或称为“低危害激光”，波长在400-700 nm之若直视或盯视会产生伤害，一般人眼有避害反应，一般不会产生伤害。防护措施：贴标签警示不要直视。如：激光笔，激光针75激光分类3级：“中等功率”或“中等危害激光器”。能在避害反应时间内（通常眨眼时间为0.25秒）对眼产生伤害。不会对皮肤产生伤害，无漫反射危害 防护措施：采取控制保证不要直视光束或镜面反射光束。如：理疗激光，眼科激光3a级：注视激光极短时间不会产生伤害。1mW5mW可见He-Ne激光器3b级：直视一般均产生危害，镜面反射和光束内观察都会产生危害，但不会有 漫反射危害 5mW500mW可见He-Ne激光器76控制措施采取一些措施可免于激光伤害，包括：工程控制 管理控制 个人防护用品77工程控制工程控制指与激光系统结合在一起用来防止伤害工作人员的措施相比个人防护用品或管理控制，工程控制应为首选78管理控制管理控制指防止员工受伤的程序性措施。常见的有：-设立激光控制区域（开放光束的3b和4级激光）-划定名义危害区域 -警告标识 -标准操作规范 -对操作激光或在激光附近工作的人员进行培训79个人防护用品皮肤紫外线激光系统或紫外线放射源会对裸露皮肤表面造成严重伤害个人防护用品有：-手套 -紫外线防护面罩 -实验服80个人防护用品眼镜防护眼镜种类：吸收型 优点：光密度高，价格低。缺点：可见光透过率低。反射型：优点：可见光透过率高；缺点：只在镜面法线20度角内吸收效果好；混合型：吸收反射81个人防护用品眼镜选择眼镜时须考虑以下因素：眼镜的光学密度 激光和/或脉冲的能量 激光的波长 暴露时间标准 最高允许暴露剂量 滤波器特性82激光事故的主要原因眼睛直视（激光伤害的最主要原因）不正确的培训，操作人员对激光机器不熟悉镜片未对焦，向上的直射光束没有采用可利用的眼睛保护措施设备故障；设备维修后，恢复不当高压线路处理不当（产生致命的伤害）没有按照标准操作程序进行83激光检测评估测量仪器：根据激光器的输出波长和输出功率选择适当的测量仪器，用1mm极限孔径测量辐射水平时，测量仪器接收头的灵敏度必须均匀，测量误差不得超过10%。测量时，中小功率的激光器选用锤形腔热电式的功率计，小功率的激光器选用光电型的能量计，大功率的激光器选用流水量热式功率计。测量方法：测量时将激光器调至最高输出水平，并消除非测量波长杂散光的影响。测量激光器和激光器系统对眼和皮肤的接触限值时，应在激光工作人员工作区进行。激光辐射测量仪器的接收头应置于光束中，以光束截面中最强的辐射水平为准。84GBZ激光辐射职业接触限值85