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  • 辐射危害的正确认识(下--电磁辐射)

  • 2019-12-20 点击:
  • 辐射的另外一种形式就是电磁辐射,也就是物理学上讲的非电离辐射。电磁辐射又称电子烟雾,是指带净电荷的粒子被加速时,所发出的辐射,又称为电磁波。电磁辐射可以按照频率分类,从低频率到高频率,包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等等。随着电子技术的迅猛发展和普及,广播、电视、通信、导航、遥控、食品加工、医学理疗、酒类陈化以及塑料热合加工,还有人们日常生活中普遍使用的电视、手机等,都广泛采用电磁辐射技术。虽然科学界对于电磁辐射是否会对人体造成直接的伤害暂无明确的说法。但是过量的电磁辐射会对人体造成危害已被证实,电磁辐射也被世卫组织列为2B类可致癌的物质。因此,对于民众来讲,更好的了解电磁辐射及其防护非常有必要。

    电磁波对人的伤害,简单来说有三种:

    l  跟《辐射的伤害(上---核辐射)》里面介绍的核辐射一样,波长很短的gamma射线、X光、紫外线甚至短波的可见光这样光子的能量高于分子化学键键能(2~10电子伏)的电磁波,可以破坏蛋白质和DNA等分子,造成伤害并有一定的可能诱发癌症;

    l  一些能被分子吸收的光,比如可见光、红外光和微波(包括微波炉里面的辐射),如果高强度高的话,可以加热人体造成烧灼伤害;

    l  高强度的无线电波可以在人体内形成感应电流,对神经系统和内脏的正常工作造成影响。

    电磁波波谱图

    1.      高能光子辐射

    我们在《辐射的伤害(上---核辐射)》里面提过到,核辐射里的γ射线是一种波长很短光子能量很高的电磁波。而包括中子射线、α射线、β射线、γ射线等核辐射,再加上X光,这些可以统称为电离辐射。因为这些射线都有可能引起物质的电离。这些射线因为单个粒子的能量远高于分子的化学键能,可以破坏分子,造成伤害,引起变异甚至诱发癌症。比如说,做过躯干的X光检查之后医生有时会告诫在下面几个月的时间内不要怀孕,就是为了避免因为x光的辐射导致婴儿的畸形。紫外线和波长较短的可见光的光子能量也大于某些分子的键能,它们并不能透过人体,但是也可能对皮肤造成类似的伤害。为了避免紫外线的伤害,在强烈阳光下活动的时候应该涂抹防晒霜,相比其它产品,它是一种比较靠谱的防辐射产品。

    2.      可见光、红外和微波辐射:从阳光到微波炉和手机

    对于大部分可见光甚至更低频的红外、微波辐射波段,由于光子的能量比分子间化学键的能量小,是不可能破坏分子结构的。如果波长合适(主要是红外光),能够被分子吸收(跟分子的振动或者转动能级恰好匹配),那么分子会吸收这种电磁波而使得分子运动变得剧烈;而微波波段的电磁波能够驱动某些极性分子(分子内部有带正电和负电的部分)做振荡运动,使得分子之间互相碰撞,也会加剧分子的运动。总之,就是在这一波段的电磁波的作用下将会使得人体温度升高,有可能造成烧灼的伤害。太阳光汇聚起来可以引火做饭,就是因为可见光的波段能够被物质吸收产生热量;微波炉就是利用电磁波驱动水等极性分子振荡运动以加热食物。

    室温下物体黑体辐射强度随着波长的变化。

    另外,物理学上定义,只要高于绝对零度的物体都会释放辐射,而实际生活中,是不存在低于绝对零度的物体,因此一切物体都在不断地向四面八方辐射各种波长的电磁波,这就是黑体辐射的物理知识。辐射的不同波长电磁波的能量分布服从普朗克提出的黑体辐射定律。我们日常所见的一切,包括房子、车子、票子、还有每一位帅哥靓女等等,都在不停地以电磁波照射着周围的一切,也持续受到着周围一切的黑体辐射。按照室温计算(300开尔文,27摄氏度),我们辐射的电磁波强度最大的波长是约十个微米,处于红外光的范围里(见上图),每平方厘米的皮肤每秒钟辐射出的电磁波总能量为0.046焦耳。显而易见,低强度的红外光辐射对人体是完全无害的。值得注意的是,人的眼睛看不见红外线,但是会被高强度的红外线烧伤。

    微波炉说:其实我很安全!

    一般的微波炉工作频率是2.45GHz,无线网络(WIFI)的无线路由器工作频率一般是2.4GHz(也有5GHz的),3G网络的频率在1.7-2.4GHz之间,而手机的信号频率在0.8-0.96GHz之间和1.71-1.85GHz之间,最新的3G4G技术可以让手机的信号频率在2.85GHz~4.0 GHz之间。在这些频率范围内,辐射对人体的伤害表现为热效应。电磁波通过驱动极性分子(主要是水)做振荡运动,使得分子之间互相碰撞,加剧所有分子的运动,表现为温度升高。对于像部分食物或者生物体这样含水多的物体,这个波段的穿透深度基本上在厘米量级(温菜的时候有时表层热了,下面还凉着),所以如果你没有感觉到皮肤发热或体温上升,那么就完全不用担心这个波段的辐射伤害,另外需要知道的是,微波炉内部本身就是一个屏蔽体,我们使用微波炉的时候电磁波是不会穿透出来的,而且现在的微波炉都会有开门自动断电保护开关,因此更加保证了安全。总之,在从可见光到微波波段的电磁辐射里面,如果没有闻到烤肉的味道也没有觉得体温升高太多的话,就不用担心电磁辐射的伤害。

    从物理学上来说手机致癌的说法是没有道理的,但是,国际上关于手机致癌的讨论并没有定论。在很多国家都有关于手机致癌的传言,也有不少或正或负的关于手机是否致癌的研究,然而一直都没有明确的论断。世界卫生组织国际癌症研究所(IARC)展开的全球迄今最大规模的手机安全研究也显示,使用手机与脑癌之间没有明显的联系。

    3.      波长更长的无线电波

    对于波长更长的无线电波和长波无线电,包括广播(FM/AM)、高压输电线和变压器(50Hz)、和大部分家用电器(50Hz),要担心的是感应电流的危害。大家知道,导体在交变的电磁场里面会产生感应电动势和感应电流,而人体可以看作导体,在电磁场里面也会产生感应电流。虽然说感应电流也有热效应(电磁炉),但是对于正常环境下的人体来说这个热效应不会造成太大的影响(那需要的感应电流太大了)。但是,我们的神经系统和内脏器官的正常工作是需要生物电信号交流和控制的,如果感应电流超过一定的强度的话,会有可能干扰神经系统和内脏的工作,使人感觉到不舒服。不过,电流对于人体的影响是需要高于一定的阈值的,低于阈值,人体是不会有感觉的。因此,对于天线、电视塔等强辐射源,只要我们离开他们适当的距离,使得电场磁场低于一定的值,就不用担心这个问题;对于像高压输电线、变压器还有一般的家用电器这些不是为了辐射电磁波而设计的设备,正常使用情况下的辐射是不会对人体造成危害的,不应该担心。

    许多人对生活中常见的高压电线及变电站辐射非常关心,其实国家对高压电线、变电站均有专门的安全管理条件,根据《电子设施保护条例实施细则》规定,各级电压导线边线在计算导线最大风偏情况下,距建筑物的水平安全距离如下:1千伏以下为1.0米,1千伏至10千伏为1.5米,35千伏为3.0米,66千伏至110千伏为4.0米,154千伏至220千伏为5.0米,330千伏为6.0米,500千伏为8.5米。各种高压输电线,包括高速铁路、公共交通用的高压输电线,只要保持适当的距离,就不会对人体造成损伤。

    高压电线下的电磁辐射水平其实非常低

    不过,网上有对高压线辐射有一个流传甚广的说法:高压线导致白血病,说法里提到牛津儿童癌症研究中心的杰拉尔德·德雷珀博士说,他领导的小组研究了3.5万名在1962年至1995年间患白血病和其它癌症的儿童,结果发现居住在高压线下周围100米以内的儿童患病几率略微大些。不过,网上搜索一下,却根本找不到所谓 杰拉尔德·德雷珀博士的任何信息,而且也找不到国外任何医学、科研机构对这个研究的看法,更重要的是,杰拉尔德·德雷珀博士这种能够只研究患癌症的儿童就可以得出患癌症几率的研究方法是否得当很值得大家怀疑。还有说法提到高压线附近的磁场会致癌,甚至说磁场高于零点几个微特斯拉(百万分之一特斯拉)就有很高的几率致癌,这种说法更让人觉得可笑。因为实际上地球表面的地磁场的强度就有约为50多微特斯拉,身处其中的我们大部分都健康生活,在这个基础上增加一点点或者减少一点点,除了有可能影响某些依靠磁场导航的鸟类外,对生物体的生活不可能有任何影响。

    值得强调的是,只有单个粒子的能量高于分子键键能的辐射才有很小的可能伤害DNA甚至诱发胎儿畸形或者癌症,其他的包括大部分可见光、红外、微波、无线电波等等都不可能诱发胎儿畸形或者癌症。流传的高压线导致白血病手机辐射导致胎儿畸形等等,都是没有任何根据的谣言,没有科学证据的支持。所谓的防辐射孕妇装防辐射床单防辐射手套还有防辐射围裙等等,往往是通过在纺织物里面织入金属丝来屏蔽无线电波,并不能够阻止电离辐射等对人体的伤害,根本不能达到声称的防止胎儿畸形的效果;如果真想要完全屏蔽对人完全有害的各种微波和无线电波波段的辐射,除非把整个身体都包裹在金属里面才行,这在实际生活中根本是不可能的。

    最后,我们来了解一下生活中许多人常会认为是有用的一些防辐射方法,比如网上所传的在电脑旁摆放一盒仙人掌和或者瓶装矿泉水就可以吸收电脑的电磁辐射的说法,我们心理作用远大于实际作用,没有任何研究数据表明它们能够达到吸收电磁辐射的效果,而且从物理学上讲,如果仙人掌上手能够吸收电磁波,那么其它植物都可以吸引电磁波,那也就无所谓只在电脑前摆仙人常,何况它还有刺,一不小心还会扎伤你的手指。另外对于网上讲的多吃木耳和酸奶等食品能对防护核辐射或者电磁辐射超到良好的效果的说法,我们同样觉得只是心理作用,也许这种说法就是卖这种产品的商家传出来的,目的当然不言自明。不过,从另外一个角度来看地,它们营养丰富,在确也很好吃,某些角度来说对身体也很有好处。

    所以,最后总结:科技的发展,电子技术带给我们的生活便利远大于它的负面危害,辐射不可怕,可怕的是谣言和无知。正确认识辐射,才能真正保护好自己免受辐射危害。

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