1.7 电磁场与人体安全
电磁场对人体的影响分为长期效应和短期效应。长期效应是指人或生物体处于电磁场中,经过一段较长的时间后,身体机能发生的变化,比如白细胞增加等生理病变。短期效应是指人体所处环境的电磁场强度值较大,人体内产生感应电场,或者人体和所触碰的物体之间电位并不相等,产生瞬时电流流过人体,导致人体受到伤害等情况。中低频电磁场由于频率较低、能量较小,所以不同于射频辐射的短时间暴露显性伤害,其对人体的危害更多来自长时间的累积效应。
非离子(电磁)辐射所产生的不是生物效应而是热效应,其造成人体过热的问题。当人体不能够应付或充分消散由于暴露于RF能量而产生的热时,就会产生过热的问题。人体的反应取决于暴露的能量水平、暴露的时间以及环境的温度。已经证明不存在重复暴露的累积效应,或能够导致明显的生物学问题的遗传危害的分子组成的变化。
由于大功率发射机的输出功率和天线特性以及工作人员可能的暴露,雷达和电子对抗系统通常存在最大的对人员的潜在危害。修理、维护和试验室人员有过度暴露的较高的可能性,需要采用已经发布的RF暴露指南和程序,以保护操作人员免受RF暴露的有害影响。
1.7.1 安全评估标准
电磁波对人体影响的一个直观表现是人体表面的感应电流,一般当感应电流密度达到10~100 mA/m2时,人体会产生明显的组织效应,如神经系统的功能变化,国内外少数试验研究也显示低频电磁场有促癌作用。关于低频电磁场对人体的生物学效应,1987年世界卫生组织(WHO)认可了一个对3~300 Hz低频电磁场所引起的生物效应,并取得一致意见,详细内容见表1-2。
表1-2 3~300 Hz低频电磁场所引起的生物效应
国军标GJB 5313 A—2004中规定,对作业区暴露限值的要求,测量结果应不超过表1-3所示的指标要求。
表1-3 作业区短波、超短波、微波脉冲波暴露限值要求
1.7.2 射频高场强环境对人体的影响效应
1.影响效应及表现形式
人体所处环境的电磁场强度超过一定限值时将会对人体健康产生不良影响,甚至造成伤害,其表现形式是多种多样的:
(1)长期处于中高强度电磁环境中的人群,其心理、行为和识别能力都会受到不同程度的影响。电磁场还会使人产生失眠多梦、记忆力下降等征状。
(2)长时间电磁场辐射可能对生殖系统产生热效应危害及引起生殖障碍。
(3)长时间电磁场辐射可能以某种方式影响生物细胞的功能,比如,低频电磁场导致小儿白血病的发病率增高。
(4)超短波、微波还会造成植物神经机能紊乱,导致心跳速度缓慢或者过快以及血压下降等。
2.影响健康的主要因素
电磁场与人体的相互作用受多种因素影响。一般来说,电磁场对人体健康的影响主要与以下因素相关:
(1)电磁场强度:电磁场强度越高,生物体吸收的能量就越多,伤害越大。
(2)电磁场交变频率:频率越高,极性分子运动产生的热量越多。
(3)电磁波进入机体的深度。
(4)磁场暴露时间:电磁场对人体的伤害具有累积效应,长时间短间隔的暴露产生的危害更大。
(5)周围环境温度。
(6)个体的身体机能(比如个体含水量比例)。
1.7.3 评估RF对人体危害的详细方法
RF危害的估计可以通过确定人员与RF发射机的安全距离来完成。安全距离可以根据RF发射机的特性通过计算或测量来确定。一旦安全距离确定,就需要结合天线的方向特性检查人员接近的区域。如果人员接近危险区域,就必须采取适当的措施,如在实际使用中发布告警信号和警告标志,使用用户手册、操作手册等。
在进行测量检查以前,应计算确定开始测量的距离以避免检查人员受到危险的辐射和防止危害测试设备。由于危害的标准起初是基于平均功率密度和场强电平(也定义了峰值电平),所以要注意测量探头的使用范围。因为它们具有峰值功率限值,当超过该限值时,可能烧坏探头的敏感元件。
当出现多个发射机并且这些辐射器有相位不相干(通常是这种情况)时,合成的功率密度是相加的,计算和测量方法都需考虑其影响。另外,对于主波的危害,由任何金属结构反射的能量都可以产生局部的热点。这种结果可能发生在总功率密度小于最大允许暴露值的区域。