近年來(lái),劑量學(xué)的研究無(wú)論在理論計(jì)算方面還是在試驗(yàn)方面都獲得了很在的進(jìn)展。應(yīng)用計(jì)算電磁學(xué)的許多計(jì)算方法:例如FDTD法,將人體分割成許多小單元。每個(gè)單元根據(jù)不同的部位,指定適當(dāng)?shù)碾娞匦詤?shù)??梢杂?jì)算出感應(yīng)在各個(gè)部位的電磁場(chǎng),從而估量出電磁場(chǎng)的影響。在試驗(yàn)方面,多數(shù)是用動(dòng)物來(lái)進(jìn)行的、可以通過(guò)比吸收率的比較,外推到人體中來(lái)。國(guó)際上已經(jīng)發(fā)表了大量的結(jié)果,有的出版了手冊(cè)。暴露在遠(yuǎn)輻射下,人體全身的比吸收率是頻率和極化的函數(shù)。例如,一個(gè)身高1.75m、體重70kg的人,暴露在1mW/cm2的電場(chǎng)下,當(dāng)電場(chǎng)和人的軸線相平行時(shí),最大吸收在70MHz~80MHz之間,這個(gè)頻率稱(chēng)為諧振頻率。在這個(gè)頻率范圍內(nèi),所吸收的功率要比電場(chǎng)強(qiáng)度乘以人體總面積所得出的功率大好幾倍。平均比吸收率也和大小、形狀有關(guān)。老鼠、猴子和人暴露在同樣的電磁場(chǎng)下,人的最大吸收發(fā)生在70MHz左右。猴子在300MHz左右,老鼠則在2450MHz附近。
比吸收率的空間分布是非常不均勻的。例如,對(duì)于人體在5GHz時(shí)能量主要分布在人體的表面。在30MHz~300MHz時(shí),吸收主要是在頭部和軀干。
安全劑量是通過(guò)熱效應(yīng)的臨界比吸收率加上安全系數(shù)后用比吸收率來(lái)表征的。這種安全性?xún)H可通過(guò)相關(guān)的外界場(chǎng)強(qiáng)值來(lái)衡量,而這種外界場(chǎng)強(qiáng)值又是按人體不存在時(shí)所測(cè)得的電場(chǎng)或磁場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)決定的。這些是理論及實(shí)驗(yàn)劑量學(xué)的任務(wù)。
手持收發(fā)信機(jī)的輻射劑量則要求作特殊考慮。因發(fā)射天線離人體很近,外界電場(chǎng)及磁場(chǎng)的相位、方向及大小等相互關(guān)系非常復(fù)雜,它們由一點(diǎn)至另一點(diǎn)變化很快,因此不能用來(lái)測(cè)定比吸收率的感應(yīng)值。代替這種方法,可用理論模型及數(shù)字技術(shù)去模擬暴露的實(shí)況并計(jì)算最終的比吸收率值。
微波場(chǎng)的特點(diǎn)及其對(duì)人體影響的復(fù)雜性,使得頭部堆積的能量高度不均勻。在這種條件下,即使對(duì)于平面波輻射這一相對(duì)簡(jiǎn)單的情況來(lái)說(shuō),要計(jì)算能量吸收的空間分布也不是一件輕而易舉的事。已經(jīng)證明對(duì)平面波輻射而言,存在頭部大小與輻射頻率的組合,使能量集中在眼睛及腦部,在世界范圍愉,至少有四項(xiàng)研究工作論及手持收發(fā)信機(jī)近場(chǎng)暴露條件下,頭部吸收能量的計(jì)算與測(cè)量問(wèn)題。其所得數(shù)據(jù)可幫助我們理解、執(zhí)行現(xiàn)行的安全準(zhǔn)則,并對(duì)這類(lèi)收發(fā)信機(jī)的使用者進(jìn)行熱效應(yīng)的防護(hù)。
不難看出,制定暴露安全容許標(biāo)準(zhǔn)是非常復(fù)雜的工作。盡管如此,各國(guó)為了防護(hù)射頻場(chǎng)的輻射危害,仍頒發(fā)了輻射容許標(biāo)準(zhǔn)。表1是根據(jù)國(guó)際電氣標(biāo)準(zhǔn)會(huì)議無(wú)線委員會(huì)1979年出版的資料所摘錄的幾個(gè)國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。
由表1可見(jiàn),美國(guó)和原蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)相差甚遠(yuǎn)。這主要是美國(guó)認(rèn)為微波輻射作用機(jī)理是熱效應(yīng)(引起體溫高),標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)輻射對(duì)人體造成不可逆?zhèn)﹂撝担紤]10倍安全系數(shù))制定的。相反,原蘇聯(lián)從微波的非熱效應(yīng)出發(fā),根據(jù)輻射對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的影響制定標(biāo)準(zhǔn)。
我國(guó)電子工業(yè)部則曾根據(jù)對(duì)部分動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)及對(duì)微波工作人員的健康檢查,于1979年提出了一個(gè)暫行標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定1天8h連續(xù)照射時(shí)最大輻射平均功率密度不得超過(guò)0.038mW/cm2,而在短時(shí)間間斷照射,1天超過(guò)8h的情況下輻射量不得超過(guò)0.3 mW/cm2,在這種情況下最大功率密度也不允許超過(guò)5 mW/cm2,而且當(dāng)功率密度超過(guò)1 mW/cm2時(shí)還必須使用個(gè)人防護(hù)。
1989年我國(guó)頒布了作業(yè)場(chǎng)所微波輻射衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB I0436-89),規(guī)定了衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)限量值。連續(xù)波:1天8h暴露的平均功率密度按下式計(jì)算:
Pd=400/t
式中:Pd--容許輻射平均功率密度(μW/cm2);
t--受輻射時(shí)間(h)。脈沖波(固定輻射):1天8h平均功率密度為25μW/cm2、小于或大于8h暴露的平均功率密度按下式計(jì)算:
Pd=200/t
脈沖波的非固定輻射的容許強(qiáng)度(平均功率密度)與連續(xù)波相同。
肢體局部輻射(不區(qū)分連續(xù)和脈沖波):1天8h暴露的平均功率密度為500μW/cm2;小于或大于8h暴露的平均功率密度按下式計(jì)算:
Pd=4000/t
短時(shí)間暴露最高功率密度的限制,當(dāng)需要在大于1mW/cm2輻射環(huán)境中工作時(shí),按除日劑量容許強(qiáng)度計(jì)算暴露時(shí)間外,還需使用個(gè)人防護(hù),擔(dān)操作位最大輻射強(qiáng)度不得大于5m W/cm2。
1982年后,美國(guó)對(duì)原標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修改補(bǔ)充(見(jiàn)表2、表3及表4),看來(lái)已有更嚴(yán)的趨勢(shì)。原蘇聯(lián)也對(duì)職業(yè)暴露及公眾暴露規(guī)定了不同標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)表5及表6)。
1983年國(guó)際輻射防護(hù)協(xié)會(huì)(IRPA-International Radiation Protection Association)執(zhí)行委員會(huì)通過(guò)了《頻率為100kHz至300MHz的射頻電磁場(chǎng)輻射限度的暫行準(zhǔn)則》。
準(zhǔn)則對(duì)100MHz以上的頻率范圍,用比吸收率(SAR)表示輻射基本限值,以W/kg為單位;而對(duì)10MHz以下的頻率范圍,則用實(shí)效電場(chǎng)強(qiáng)度Eeff(V/m)及實(shí)效磁場(chǎng)強(qiáng)度(A/m)表示輻射基本限值。派生限值則用功率密度(W/m2)表示。公眾暴露限值取職業(yè)限值的1/5(功率密度)。IRPS的輻射限值標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表7。
最近電工標(biāo)準(zhǔn)化的歐洲委員會(huì)建立了TC111技術(shù)委員會(huì),以研究并報(bào)告人體暴露于電磁場(chǎng)的情況。TC111指定SC111B分委員會(huì),完成人體在頻率范圍為10kHz~300GHz的電磁場(chǎng)中暴露標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。這一文件草案已于1993年8月轉(zhuǎn)送所有關(guān)心這一工作的咨詢(xún)及評(píng)議組織傳閱,此文件對(duì)手持通信設(shè)備未提出任何參數(shù)數(shù)據(jù),也無(wú)任何禁止條款。
1993年10月,歐共體常務(wù)理事會(huì)(DG)向電工標(biāo)準(zhǔn)化組織提交了一份有關(guān)30MHz~6GHz移動(dòng)通信安全要求標(biāo)準(zhǔn)的委托書(shū)。所定標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)有移動(dòng)通信使用者對(duì)熱效應(yīng)的防護(hù)要求。由于非熱效應(yīng)的生物機(jī)理及性質(zhì)還不能完全確定,DG又向電工標(biāo)準(zhǔn)化組織提出,要求制定移動(dòng)通信頻率范圍內(nèi)的非熱效應(yīng)的研究計(jì)劃,此項(xiàng)工作任務(wù)交付給SC111B工作組,并已由SC111B受理。
必須指出,微波輻射標(biāo)準(zhǔn)的制定應(yīng)該經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的實(shí)踐檢驗(yàn),隨著人們認(rèn)識(shí)的深化和發(fā)展,定期修改,不斷完善,特別是由慢性累積所形成的致癌、致畸形、致突變的所謂三致,更需要通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的觀察研究,甚至通過(guò)幾代人的觀測(cè),才能作出結(jié)論,想在短時(shí)期內(nèi)依靠少數(shù)幾次試驗(yàn)就作出硬性規(guī)定是不相宜的。
4 電磁污染的防護(hù)措施
高頻場(chǎng)可按下列步驟采取有效措施進(jìn)行防護(hù):
4.1對(duì)人們工作地區(qū)單位面積的高頻輻射能量進(jìn)行測(cè)試計(jì)算。
4.2在適當(dāng)?shù)胤皆O(shè)置告警信號(hào)以提醒人們注意。
4.3在危險(xiǎn)區(qū)周?chē)仓脟鷫Α?br />
4.4在維修設(shè)備時(shí)或需在危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)工作時(shí)先關(guān)閉高頻源。
4.5如高頻源不能關(guān)閉時(shí),則可穿屏蔽衣或?qū)⒏哳l源的輸出降至安全水平;為了輕便,有時(shí)可著屏蔽裙及屏蔽頭盔,以保護(hù)軀體主要部分的安全,至于眼部,則可戴防護(hù)眼鏡。
4.6在有可能的地方,如在天線方向側(cè)瓣或后瓣處,采用屏蔽措施,以減少輻射;
4.7有可能時(shí)就進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)。
4.8對(duì)在高頻場(chǎng)作用下工作人員進(jìn)行醫(yī)療保健,定期檢查觀測(cè)并作出記錄。
我國(guó)航天醫(yī)學(xué)工程研究所等單位曾研制成功微波輻射防護(hù)服,此防護(hù)服由絕緣外罩、防護(hù)層和襯里3層組成,穿著柔軟舒適,可以有效地防止微波輻射對(duì)人體的危害。
此外,光頻電磁波也會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不利影響,它與上述微波頻段以下的電磁污染都屬于非電離輻射引起的污染,而且放射性物質(zhì)還會(huì)引起一種放射性污染,這種污染則是由電離輻射引起的污染。此外,通過(guò)觀測(cè)分析,人們還發(fā)現(xiàn)過(guò)強(qiáng)的磁場(chǎng)會(huì)也給人體帶來(lái)不利的影響。至于工頻場(chǎng)電磁污染,筆者已在文獻(xiàn)12中發(fā)表,限于篇幅,此處均不贅述。
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