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快轉(zhuǎn)給你的父母,告訴他們輻射的真相!| SciFM Vol.04

 松竹同音 2017-05-17

今天,我們聊一聊最常見的電磁輻射~


我們?nèi)粘?梢砸姷侥男┹椛洌?br>

輻射的強(qiáng)度指標(biāo)是什么?

各種輻射和人體怎么相互作用?會不會對人體有害......


一條防輻射的音頻

來自中科院物理所

00:00 09:57

▲請點(diǎn)擊上面音頻按鈕收聽聲音吧~


相信大家聽完我們的節(jié)目后,馬上就能分辨出朋友圈里轉(zhuǎn)的各種關(guān)于輻射的謠言啦~


1

什么是電磁輻射?


說白了,電磁輻射就是常見的電磁波。那么第一個問題就來了,電磁波是怎么產(chǎn)生的呢?負(fù)責(zé)任地說,把麥克斯韋方程組里的方程代換一下就得到電場和磁場的波動方程,解出來的解就是電磁波。當(dāng)然這等于沒說,所以通俗一點(diǎn)來說呢,變化的電場會產(chǎn)生磁場,而變化的磁場又會產(chǎn)生電場。這樣電場和磁場交替相互產(chǎn)生,向遠(yuǎn)處傳播出去,就得到了電磁波。


2

電磁輻射的分類


主要按照頻率或者波長進(jìn)行分類:


頻率比較低,波長比較長,對應(yīng)的單光子能量比較低,對物質(zhì)的電離能力比較弱,叫作非電離輻射;頻率比較高,波長比較短,對應(yīng)的單光子能量高,對物質(zhì)電離能力強(qiáng),叫作電離輻射。


除此之外,頻率處于不同范圍的電磁波有各自的日常用途和名稱,主要分為無線電波、微波、紅外線、紫外線、X射線。用圖表示出來就是所謂的電磁波譜。


今天我們主要討論的是非電離輻射,就是頻率相對比較低的電磁輻射。



3

我們?nèi)粘I钪卸加心男╇姶泡椛洌?/strong>

來源是什么?


按照來源分類,有:


1.輸電設(shè)備,如變電站、電線

2.家用電器,所有使用交流電的電器

3.用于通信的電磁輻射


按照頻率分,主要分為:


低頻(1Hz-100kHz),主要來自于供電設(shè)施,和大多使用交流電的家用電器和電子產(chǎn)品。


高頻(100kHz-300GHz),主要用于通信、手機(jī)信號、WIFI信號、收音機(jī)、電視,和一些安全檢查設(shè)備和醫(yī)學(xué)檢查設(shè)備(比如MRI),這些都會產(chǎn)生高頻電磁輻射,以及用于加熱的微波爐。



4

 如何衡量電磁輻射的強(qiáng)弱?


衡量電場強(qiáng)弱的物理量是電場強(qiáng)度E,單位是伏特/米(V/m),衡量磁場強(qiáng)弱的物理量是磁感應(yīng)強(qiáng)度B,單位是特斯拉T。(但是這個單位比較大,我們一般考慮微特斯拉μT)。


此外也會用到電磁波的功率密度,單位是瓦特/平方米(W/m^2),表示每平方米的面積上電磁波的功率大小。


一些常見的家用電器周圍的電磁場強(qiáng)度:


1.電場強(qiáng)度


2.磁場強(qiáng)度

(來源:德國輻射安全聯(lián)邦辦公室,1999年)



5

電磁輻射對于生物體有什么影響?


在低頻的電磁場下,人體是一塊良導(dǎo)體,電場線基本垂直于人體,由于電磁場在不斷震蕩,在人體表面會產(chǎn)生震蕩的電荷;同時呢,人體內(nèi)的磁場和外加的磁場基本是一致的。在復(fù)雜的耦合作用下,低頻的電磁場會在人體內(nèi)感生出電場和電流。


由于人體內(nèi)本身就有微弱的生物電流和電場在參與人體內(nèi)的各種生理過程,如神經(jīng)信號的傳遞,大多數(shù)生物化學(xué)反應(yīng)比如消化過程,心臟活動等等,如果感應(yīng)出的電流大小達(dá)到一定的強(qiáng)度,會對影響到一些人體內(nèi)的生理過程,比方說會刺激人體的神經(jīng)和肌肉,在視場邊緣產(chǎn)生一些光幻視等等。這些影響都是可逆的,不會影響健康。但如果達(dá)到非常大的強(qiáng)度,就可能會對心腦血管產(chǎn)生不可逆的影響,甚至燒傷人體組織。


高頻電磁輻射作用于人體,主要的效應(yīng)為加熱效應(yīng)。高頻電磁場可以一定程度上穿透人體,頻率越高,穿透深度越大,身體里帶有電偶極矩的分子會在電磁場的作用下震動,這個動能會因?yàn)槟Σ梁纳⒆兂蔁崮茚尫懦鰜怼鋵?shí)就是微波爐的原理,跟我們用微波爐加熱雞腿是一個道理。


由于人體內(nèi)有溫度調(diào)節(jié)機(jī)制,我們的身體是能夠承受一定的升溫的,比如當(dāng)我們大量運(yùn)動完后體內(nèi)也會釋放很多熱量,但并不會對身體健康造成什么影響。這里是一樣的道理。但是當(dāng)超出一定水平時,這種效應(yīng)會給人體帶來嚴(yán)重的傷害,例如中暑和燒傷。


總結(jié)一下,低頻的電磁場主要作用是在體內(nèi)感應(yīng)出電流和電場,從而影響人體生理活動,而高頻的電磁場主要作用是加熱,跟微波爐一個道理。



6

安全標(biāo)準(zhǔn)的制定


那么我們?nèi)粘I钪薪佑|到的各種電磁輻射到底會不會影響身體健康呢?

俗話說,拋開劑量談毒性都是耍流氓。每個國家和一些國際性的組織都制定了一系列的標(biāo)準(zhǔn),來確保公眾接觸到的輻射強(qiáng)度足夠低,身體健康不會受到影響。各種電器和通信設(shè)備在制造和建立時都必須確保不會超過這個標(biāo)準(zhǔn),因此可以說我們平常是非常安全的。

圖:中國《GB8702-2014 電磁環(huán)境控制限值》中對于各頻率電磁輻射的公眾暴露限值的規(guī)定


我知道我這么說大家肯定不放心,憑啥你說沒影響就是沒影響呢?而且,萬一我一不小心超了這個標(biāo)準(zhǔn)怎么辦?


這就需要我們了解一下這個標(biāo)準(zhǔn)是怎么制定的。


為了找到輻射開始影響生物體健康的臨界值,我們需要做實(shí)驗(yàn)。當(dāng)然人體是不能拿來做實(shí)驗(yàn)的,所以會用各種動物做實(shí)驗(yàn)。在加大電磁輻射的過程中,動物的健康受到影響之前,它的正常行為一定會先發(fā)生改變。那么這個值就被記錄下來,作為最小的有害健康的輻射強(qiáng)度值。但是呢,為了保險(xiǎn)起見,我們也不會把這個值直接拿來作為人體的安全標(biāo)準(zhǔn),所以要把這個值除以50,再來作為公眾安全限值。不同的國家制定的標(biāo)準(zhǔn)各有不同,大多數(shù)國家都參考了國際非電離性輻射防護(hù)委員會(ICNIRP)定義的一套標(biāo)準(zhǔn)。

 

除此之外,我們在制定安全標(biāo)準(zhǔn)時,總是假設(shè)電磁場和人體有最大程度的耦合。但由于人體形狀非常復(fù)雜,還有各種不同的組織,實(shí)際上人體和電磁場的耦合程度并沒有那么強(qiáng),或者說,人體屏蔽了一部分電磁場,使得實(shí)際上在你體內(nèi)感生出來的電壓電流和加熱效應(yīng)并沒有那么強(qiáng)。


綜合以上兩點(diǎn),短時間地處于超過安全標(biāo)準(zhǔn)限值的電磁輻射下,對健康也是沒有什么影響的。不過,我們普通人也很難處于超出安全標(biāo)準(zhǔn)限值的環(huán)境中就是了。


順帶一提,某些職業(yè)需要暴露在一定的電磁輻射下,這些從業(yè)人員的安全標(biāo)準(zhǔn)限值比公眾的限值要高5倍。這是因?yàn)樗麄円话愣冀?jīng)過培訓(xùn),對可能的風(fēng)險(xiǎn)有足夠認(rèn)知并且會有一些相應(yīng)的防護(hù)措施。對于普通公眾來說,這個標(biāo)準(zhǔn)自然是越嚴(yán)格越好啦~



7

 我們每天都待在電磁輻射里面,長期接觸會不會帶來健康問題呢?


實(shí)際上,到目前為止,人們已經(jīng)基本把有可能和電磁輻射有關(guān)的疾病都擔(dān)心了一個遍。過去的幾十年里,各國的科學(xué)家們也在積極研究電磁輻射和各種疾病的關(guān)系。然而直到目前為止,結(jié)論是:

 

無論是低頻還是高頻電磁輻射,都沒有有效的證據(jù)支持電磁輻射會導(dǎo)致任何健康問題。

 

從癌癥、白血病、白內(nèi)障,到失眠、頭痛、情緒低落,經(jīng)過各國科學(xué)家的各種實(shí)驗(yàn)和調(diào)查統(tǒng)計(jì),到目前為止都沒有任何有效的證據(jù)表明電磁輻射和這些癥狀有任何關(guān)系。當(dāng)然,相關(guān)的各種研究仍然在繼續(xù),各國的電磁輻射最大暴露值標(biāo)準(zhǔn)也會根據(jù)相關(guān)的研究進(jìn)展不斷更新。

由于篇幅有限,我們也只能簡略地介紹一些概念。其實(shí)關(guān)于上文的每一個陳述,背后都有許多調(diào)查報(bào)告和論文在支撐。所以以后再看到朋友圈里轉(zhuǎn)的“震驚!電磁輻射的十大危害不轉(zhuǎn)不是中國人”之類的文章時,我們要先冷靜下來,先看看他說的是什么東西的輻射有危害,然后去搜索一下它產(chǎn)生的電場強(qiáng)度磁場強(qiáng)度有多大,功率密度是多少,再比對一下安全標(biāo)準(zhǔn),馬上就可以知道他是不是在胡說八道了。關(guān)于輻射的可靠消息都會公布在國際非電離性輻射防護(hù)委員會(ICNIRP)的網(wǎng)站上,那里還有相關(guān)的報(bào)告和參考文獻(xiàn)以及一些更細(xì)節(jié)的科普,大家有興趣可以繼續(xù)深入閱讀。


總之,只要這篇文章能夠讓大家在看到相關(guān)的謠言文章時能夠停下想一想他說的到底靠譜不靠譜,然后動手搜索求證一下,那我們本期節(jié)目的目的就算達(dá)到了。

 

所以手機(jī)通信基站到底會不會對附近居民健康造成影響呢?大家不妨動手查一下?

擴(kuò)展閱讀

國際非電離性輻射防護(hù)委員會網(wǎng)站

http://www./

世界衛(wèi)生組織WHO網(wǎng)站

http://www./peh-emf/about/WhatisEMF/en/index3.html


編輯:shining


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