今天,我們聊一聊最常見(jiàn)的電磁輻射~ 我們?nèi)粘?梢砸?jiàn)到哪些輻射? 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(huì)不會(huì)對(duì)人體有害...... 一條防輻射的音頻 來(lái)自中科院物理所 00:00 09:57 ▲請(qǐng)點(diǎn)擊上面音頻按鈕收聽(tīng)聲音吧~ 相信大家聽(tīng)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(shuō)白了,電磁輻射就是常見(jiàn)的電磁波。那么第一個(gè)問(wèn)題就來(lái)了,電磁波是怎么產(chǎn)生的呢?負(fù)責(zé)任地說(shuō),把麥克斯韋方程組里的方程代換一下就得到電場(chǎng)和磁場(chǎng)的波動(dòng)方程,解出來(lái)的解就是電磁波。當(dāng)然這等于沒(méi)說(shuō),所以通俗一點(diǎn)來(lái)說(shuō)呢,變化的電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),而變化的磁場(chǎng)又會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)。這樣電場(chǎng)和磁場(chǎng)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(zhǎng)進(jìn)行分類: 頻率比較低,波長(zhǎng)比較長(zhǎng),對(duì)應(yīng)的單光子能量比較低,對(duì)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(zhǎng)比較短,對(duì)應(yīng)的單光子能量高,對(duì)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(wú)線電波、微波、紅外線、紫外線、X射線。用圖表示出來(lái)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(duì)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(lái)源是什么? 按照來(lái)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(lái)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(hào)、WIFI信號(hào)、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(huì)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(chǎng)強(qiáng)弱的物理量是電場(chǎng)強(qiáng)度E,單位是伏特/米(V/m),衡量磁場(chǎng)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(gè)單位比較大,我們一般考慮微特斯拉μT)。 此外也會(huì)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(jiàn)的家用電器周圍的電磁場(chǎng)強(qiáng)度: 1.電場(chǎng)強(qiáng)度 2.磁場(chǎng)強(qiáng)度 (來(lái)源:德國(guó)輻射安全聯(lián)邦辦公室,1999年) 5 電磁輻射對(duì)于生物體有什么影響? 在低頻的電磁場(chǎng)下,人體是一塊良導(dǎo)體,電場(chǎng)線基本垂直于人體,由于電磁場(chǎng)在不斷震蕩,在人體表面會(huì)產(chǎn)生震蕩的電荷;同時(shí)呢,人體內(nèi)的磁場(chǎng)和外加的磁場(chǎng)基本是一致的。在復(fù)雜的耦合作用下,低頻的電磁場(chǎng)會(huì)在人體內(nèi)感生出電場(chǎng)和電流。 由于人體內(nèi)本身就有微弱的生物電流和電場(chǎng)在參與人體內(nèi)的各種生理過(guò)程,如神經(jīng)信號(hào)的傳遞,大多數(shù)生物化學(xué)反應(yīng)比如消化過(guò)程,心臟活動(dòng)等等,如果感應(yīng)出的電流大小達(dá)到一定的強(qiáng)度,會(huì)對(duì)影響到一些人體內(nèi)的生理過(guò)程,比方說(shuō)會(huì)刺激人體的神經(jīng)和肌肉,在視場(chǎng)邊緣產(chǎn)生一些光幻視等等。這些影響都是可逆的,不會(huì)影響健康。但如果達(dá)到非常大的強(qiáng)度,就可能會(huì)對(duì)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(chǎng)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(huì)在電磁場(chǎng)的作用下震動(dòng),這個(gè)動(dòng)能會(huì)因?yàn)槟Σ梁纳⒆兂蔁崮茚尫懦鰜?lái)……其實(shí)就是微波爐的原理,跟我們用微波爐加熱雞腿是一個(gè)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(dòng)完后體內(nèi)也會(huì)釋放很多熱量,但并不會(huì)對(duì)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(shí),這種效應(yīng)會(huì)給人體帶來(lái)嚴(yán)重的傷害,例如中暑和燒傷。 總結(jié)一下,低頻的電磁場(chǎng)主要作用是在體內(nèi)感應(yīng)出電流和電場(chǎng),從而影響人體生理活動(dòng),而高頻的電磁場(chǎng)主要作用是加熱,跟微波爐一個(gè)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(huì)不會(huì)影響身體健康呢? 俗話說(shuō),拋開(kāi)劑量談毒性都是耍流氓。每個(gè)國(guó)家和一些國(guó)際性的組織都制定了一系列的標(biāo)準(zhǔn),來(lái)確保公眾接觸到的輻射強(qiáng)度足夠低,身體健康不會(huì)受到影響。各種電器和通信設(shè)備在制造和建立時(shí)都必須確保不會(huì)超過(guò)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn),因此可以說(shuō)我們平常是非常安全的。 圖:中國(guó)《GB8702-2014 電磁環(huán)境控制限值》中對(duì)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(shuō)大家肯定不放心,憑啥你說(shuō)沒(méi)影響就是沒(méi)影響呢?而且,萬(wàn)一我一不小心超了這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)怎么辦? 這就需要我們了解一下這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是怎么制定的。 為了找到輻射開(kāi)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(lái)做實(shí)驗(yàn)的,所以會(huì)用各種動(dòng)物做實(shí)驗(yàn)。在加大電磁輻射的過(guò)程中,動(dòng)物的健康受到影響之前,它的正常行為一定會(huì)先發(fā)生改變。那么這個(gè)值就被記錄下來(lái),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(jiàn),我們也不會(huì)把這個(gè)值直接拿來(lái)作為人體的安全標(biāo)準(zhǔn),所以要把這個(gè)值除以50,再來(lái)作為公眾安全限值。不同的國(guó)家制定的標(biāo)準(zhǔn)各有不同,大多數(shù)國(guó)家都參考了國(guó)際非電離性輻射防護(hù)委員會(huì)(ICNIRP)定義的一套標(biāo)準(zhǔn)。
除此之外,我們?cè)谥贫ò踩珮?biāo)準(zhǔn)時(shí),總是假設(shè)電磁場(chǎng)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(chǎng)的耦合程度并沒(méi)有那么強(qiáng),或者說(shuō),人體屏蔽了一部分電磁場(chǎng),使得實(shí)際上在你體內(nèi)感生出來(lái)的電壓電流和加熱效應(yīng)并沒(méi)有那么強(qiáng)。 綜合以上兩點(diǎn),短時(shí)間地處于超過(guò)安全標(biāo)準(zhǔn)限值的電磁輻射下,對(duì)健康也是沒(méi)有什么影響的。不過(guò),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(guò)培訓(xùn),對(duì)可能的風(fēng)險(xiǎn)有足夠認(rèn)知并且會(huì)有一些相應(yīng)的防護(hù)措施。對(duì)于普通公眾來(lái)說(shuō),這個(gè)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(zhǎng)期接觸會(huì)不會(huì)帶來(lái)健康問(wèn)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(gè)遍。過(guò)去的幾十年里,各國(guó)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(wú)論是低頻還是高頻電磁輻射,都沒(méi)有有效的證據(jù)支持電磁輻射會(huì)導(dǎo)致任何健康問(wèn)題。
從癌癥、白血病、白內(nèi)障,到失眠、頭痛、情緒低落,經(jīng)過(guò)各國(guó)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(méi)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(guó)的電磁輻射最大暴露值標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)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(jiǎn)略地介紹一些概念。其實(shí)關(guān)于上文的每一個(gè)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(guó)人”之類的文章時(shí),我們要先冷靜下來(lái),先看看他說(shuō)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(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度有多大,功率密度是多少,再比對(duì)一下安全標(biāo)準(zhǔn),馬上就可以知道他是不是在胡說(shuō)八道了。關(guān)于輻射的可靠消息都會(huì)公布在國(guó)際非電離性輻射防護(hù)委員會(huì)(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(shí)能夠停下想一想他說(shuō)的到底靠譜不靠譜,然后動(dòng)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(huì)不會(huì)對(duì)附近居民健康造成影響呢?大家不妨動(dòng)手查一下? 擴(kuò)展閱讀 國(guó)際非電離性輻射防護(hù)委員會(huì)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 近期熱門(mén)文章Top10 ↓ 點(diǎn)擊標(biāo)題即可查看 ↓ 3. 快來(lái)看看《人民的名義》里有哪些知識(shí)點(diǎn)! | 真·科學(xué)追劇 4. 震驚!磁鐵竟然可以用來(lái)… | 線上科學(xué)日 6. 平行宇宙真的存在嗎? 7. 這是一篇十分正經(jīng)的物理所招生宣傳!內(nèi)附夏令營(yíng)、保研面試最新信息… 8. 他死磕6年終讓經(jīng)典物理學(xué)崩塌,卻掉了顏值,丟了信仰,絕了子嗣… 9. “微胖”是世界公認(rèn)的最健康身材,看完我再也不用減肥了…… 10. 溫度的本質(zhì)是什么?
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