关于电磁污染的研究

【摘 要】 本文首先介绍了电磁辐射的含义，并说明了电磁污染的来源和途径，其次给出了电磁污染的计算，最后讲解了电磁污染的危害和电磁辐射的利用。

【关键词】 电磁污染 来源 途径 危害 利用

1 引言

进入21世纪，电子产品与我们的关系越来越近，手机、电视、电脑、微波炉……早已经进入很多家庭，但是很多电子产品都会在不同程度上放出一定的电磁辐射。一提到电磁辐射这个词，大多数人便会觉得很可怕，有些科学家将其称为看不见的杀手。电磁辐射真的这么可怕吗？其实电磁辐射哪里都有，和我们总是在一起的，只有当它的能量超出一定程度形成污染，才会一点点的出现负面影响。因此，电磁辐射与电磁辐射污染是两个不一样的的含义。本文首先向大家说明了电磁辐射的含义，其次介绍了电磁污染的来源以及途径，重点介绍了电磁污染的计算，最后说明了电磁污染的危害和防护以及电磁辐射的利用。

2 电磁辐射的含义

交变电磁场在空间的传播方式我们叫它为电磁辐射，电磁波的频率在任何情况下都存在着一定的辐射。频率低于天然的可见光的电磁波，它的辐射对身体的危害非常小。而类似紫外线这种高频率电波，对身体健康是一把双刃剑。合理运用可杀菌消毒且X光在医疗上起到了检测作用，但长久大量的运用却会引发其他疾病。

电磁辐射的频率有高低之分，它的强弱也是不同的，一样频率的电磁波，辐射强度上升，对我们的伤害更严重，因为自然界中每个个体的状态是非常不一样的，所以电磁辐射的影响的结果对它们千差万别。

3 电磁污染的来源和传播途径

3.1 电磁污染的来源

地球上的电磁辐射来源可以分为天然和人为辐射源两种[1]。

天然电磁污染是由大气中的一些自然现象所引起的，如太阳辐射、宇宙的电磁场源、大气中由于大量带电粒子的组成而发生的放电情况等都是构成天然电磁污染的主要源头。这种电磁污染对短波利用的干扰最为厉害，并且对身体、有价值的物质等造成毁坏以外，还会在大范围内发生厉害的电磁干扰。

人为源指人类生产的各种系统、电器及电子产品产生的电磁辐射。按频率来看，人为源可以划分为工频场源与射频场源两类。其中工频场源主要指大功率输电线路产生的电磁污染，例如变压器、输电线、大功率电机等产生的电磁场，同时也包括如静电除尘器这类的放电型污染源，这些设备产生的电磁场，并不是以电磁波形式向外辐射，主要是通过对附近电场区域产生电磁干扰。而射频场源主要是指无线电、电视和各种射频设备（如高频加热设备、微波干燥机和理疗机等）在工作过程中所产生的电磁辐射和电磁感应，这些人工辐射源频率范围广，影响区域大，对在其附近工作和生活的人危害比较严重，因此人工辐射源已经成为目前电磁污染环境的主要因素。此外，我们平时使用的的电脑、手机、游戏机，还有家庭中常用的空调、微波炉、电热毯、电视机等各种家用电器也会引起不同频段的电磁辐射。

3.2 电磁污染的传播途径

电磁污染从污染源到受体，主要通过空间辐射和线路传导两个途径进行传播。所谓空间辐射，指通过空间直接辐射。各种电子设备及电气装置在运行过程中，不断地向其周围空间辐射电磁能量。而这些发射出来的电磁能，以两种不同的方式传播并作用于受体：一种是在以场源为中心、半径为一个波长的范围内，传播的电磁能是以电磁感应的方式作用于受体；另一种是在以场源为中心、半径为一个波长的范围之外，电磁能是以空间放射方式传播并作用于受体[2]。

线路传导是指借助电磁耦合由线路传导。当射频设备与其他设备共用同一电源时，或它们之间有电气联接关系，那么电磁能即可通过导线传播。

通过空间辐射和线路传导均可使电磁波能量传播到受体，造成电磁辐射污染。同时存在空间传播与线路传导所造成的电磁污染的情况被称为复合传播污染。

4 电磁污染的危害

电磁污染的危害有以下几方面。

（1）电磁辐射可能是儿童得白血病的原因之一。通过科学家不断实验得出，很长时间在高电磁辐射的环境生活，会使人的血液、淋巴液以及细胞原生质等发生变化导致病变。在专家经过科学实验后证明，很多国家生活在高压电线附近的人群都会受到严重的电磁污染从而导致每年此处多数儿童患有白血病。

（2）能够让人患上癌症并加速身体里的癌细胞数量增加。电磁污染会对人体的循环系统和免疫造成影响，甚至还会引起癌症的病变，并且让患病的人身体内部癌细胞数量增多。有些资料表明，生活在有高压线地段的人们，得乳腺癌的几率比正常人高7.4倍。在美国得俄里哈刚州癌症爱心慈善会对一些受过电磁辐射伤害的患者做了抽样化验最后证明，在有高压线地段生活以及劳作的人们，他的癌细胞数量增加要比普通患病的人快24倍。

（3）它还会对人的生殖系统造成影响。具体表现为男人精子浓度下降，怀孕的女人容易流产或胎儿发育不正常。

（4）致使儿童智力发育不完全导致残缺。据科学研究表明，我国每年出生的1000万儿童中，有17万为问题儿童，其中12万为智障儿童，有科研人员指出电磁辐射也是影响原因之一。因此对于孕妇尽量远离移动电话、计算机、电视机等设施，以免对胎儿有造成严重的危害。

（5）影响人们的心血管系统，表现为胸闷，气短，心率不齐，多数女性月经不正常，心跳过于缓慢，头晕恶心，痰郁心悸，神经衰弱，形寒肢冷，心力衰竭等。如果装有植入体内的电子治疗仪器的病人处于高电磁辐射的地方内，会造成体内的电子治疗仪器部分功能失常。

（6）对人们的眼睛有影响。因为眼睛属于人体的特殊部位，过高的电磁污染会造成视力下降，视网膜脱离、青光眼等眼科疾病。高强度的电磁辐射还会对人体原有的生物电路和磁场造成紊乱从而破环原有的机能，导致人体发生病变。

5 电磁污染的计算

要确定电磁波辐射源在某一区域是否造成污染和污染程度，必须先计算出这个辐射源所辐射的电磁场在空间的分布。

通常情况下电磁辐射源都采用天线装置（如各种电台、雷达）。而最常用的天线是半波天线，即天线的长度约为半波长，因为这种天线的辐射功率较大。下面先对半波天线进行计算[3]。由于在天线两端点处电流为零，故天线上的电流近似为驻波形式，两端为波节如图1。

设天线总长度为，且A沿轴方向，其上电流分布可表为

（5.1）

式中为电流值的增幅值，为波数，为波长。对半波 ，上式化为

（5.2）

引入电磁场的矢势，它与磁感应强度的关系为，按照电动力学中推迟势的表达式

（5.3）

式中为观察点的位矢，即坐标原点到观察点的距离（取坐标原点在天线中点）；为电流分布点的位矢，由于天线延方向，故为天线上处的电流密度；为由电流分布点到观察点的距离，如图2所示。

这时由于沿方向，故也沿方向。

由于电流沿细长直线分布，故在（5.3）式中可把改为，并注意沿轴方向，且以（5.2）式代入得

（5.4）

对于半波天线，因其辐射功率比较大，一般我们应对远离辐射的场所—远区进行计算。对远区有，由图二可令，取最低次项时，（5.4）式分母中的可代为，这样（5.4）式变为

对上式积分进行计算，可得

由此可算出远区的电磁场

（5.5）

（5.6）

式中、、分别为球坐标中方向、方向和方向的单位矢量，为光在真空中得传播速度。因为在空气中近似有。故由（5.5）式算出后，即可由公式算出磁场强度。

平均辐射能流密度为

总辐射功率为

以代入，并注意是从积到，可得

计算出上式中的积分后，最后

（5.7）

通常各种辐射系统的总辐射功率N都是已知的，因此可由（5.7）式子算出天线电流幅值，代入（5.5）、（5.6）和等各式中，即可算出远区空间处的电场强度和磁场强度的数值，然后与电磁辐射卫生标准进行比较，就可判定点处是否产生污染和污染程度[4]。

对于靠近发射系统（辐射源）的近区，由于有，故

所以，这时（3）式成为

因是对微分的标符，与无关，故

又代入：

（5.8）

对于细长天线，以代替，可得

（5.9）

（5.8）或（5.9）式即毕奥—沙伐尔定律，故近区的磁场与稳恒磁场相同。

求出后，可求得电场：

注意到算符与无关和，由矢量分析公式得

（5.10）

上式的得出是引入了和。

在注意到，式子中为电荷系统的电偶极矩，则（5.10）式就是电矩为的电偶极子的电场。故近区的电场也与稳恒电场相同。求出电场磁场的数值后，与电磁辐射卫生标准比较即可判定近区各处的污染情况。

6 电磁污染的防治方法

电磁辐射对人体是有害的，我们生活在这个高速发展的信息化年代，想要减少对身体的危害，那么我们就必须要采取有效且健康的措施进行防护。

值得注意的是，在我们的生活中有种人是必须要采取积极有效的防护措施来减少对身体的伤害，例如通过购买防护用具这一方式。

（1）居住和劳作在发射台、高压线、信号塔等附近的群众；

（2）长时间接触医疗用具、电子产品的人群；

（3）在日常生活中，经常使用现代电器自动化的员工；

（4）装有植入体内的电子治疗仪器的病人们；

（5）在上面提到的条件下居住的孕妇、儿童、老人等。

假使居住环境中电磁污染相对严重，大家特别需要对应措施来进行防护。经常用到的保护措施有下面几个要点。

（1）防护服：用防微波辐射材质的材料做的衣服。已经发现一种特殊材质做成的衣服能抵挡部分辐射，这种材质可以做成反射电磁波的用品。因为这种特殊的材质是理想防辐射的材料，因为不能做成轻质材料所以很少有人去选择使用。现如今，人们利用纤维合成制作成了品质柔软、耐用、穿着舒服且防辐射性能好的衣物。

（2）防辐射屏：经常用作在现代电子设备屏幕，其作用对于辐射、强光、静电等多种有害的物质有隔离功能，在某种程度还能保护眼睛。

（3）其他防电磁污染的方式就是要注意时间和距离。有害的范围与时间成正比，也就是说接触电磁辐射的时间越长，受到的伤害越大。辐射大小因距离的大小在不断变化。对于各种用电器具，都应该限定非常远的安全距离。如电视与人的距离应在4至5米，与日光灯距离应在2至3米，微波炉在开启之后要离开至1米远，孕妇和小孩应尽量远离微波炉。

（4）在这个辐射满天飞的时代，科学家证明茶叶是防治辐射病最有效的饮品。日本发现放射性物质侵入骨髓能被饮茶所阻止，并可使锶90和60钴迅速排出体外；另外多吃新鲜的蔬菜和水果会增加维生素A、B1、C、D的摄入，尤其是含有丰富维生素B的食物，如动物的肝脏、胡萝卜、海带、菠菜、西红柿等，对调节人体电磁场紊乱状态有好处，还能加强人体免疫系统的抵抗辐射污染的能力。

7 电磁辐射的利用

电磁辐射不止对人体有危害，同样对人体的好处也是不可忽视的。当它被控制在一定范围时，它可以加速自然界生物体的微循环、防止炎症的发生，同时它能促使植物的生长和发育。例如，通过用宇宙射线的辐射使种子的基因变的更好，来达到增强机体的免疫功能及提高产量等目的的太空育种。还有使用电磁能使局部组织升温，增加血液循环，促进机体的新陈代谢从而达到治疗疾病的目的的电磁辐射热疗。同时医疗机构还使用辐射器把温度控制在唯独能够杀死癌细胞的特别狭小范围内进行治疗肿瘤的操作[5]。

8 结语

本文通过关于电磁污染的计算及详细阐述，能够让人们更深刻的理解电磁污染的含义以及危害，以便于更有效的利用和防治电磁污染。

参考文献：

[1]吴大伟.幽灵电波[J].北京：环境杂志社编辑出版，1982：12-16.

[2]封根泉.电磁波污染[J]北京：“百科知识”，1982：15-20.

[3]赵凯华.电磁学[M]北京：高等教育出版社，2010：153-154.

[4]郭硕鸿.电动力学[M]北京：人民教育出版社，2003：55-60.

[5]金锡鹏.非电离辐射[M]北京：人民卫生出版社，1981：35-56.

推荐访问： 电磁 污染 研究