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关键词:手机,电磁辐射,时域有限差分(FDTD)法,比吸收率
随着经济的快速发展和科技的不断进步,手机等电磁产品的应用在给人类提供极大方便的同时,电磁辐射污染已经成为继大气污染、水污染和噪音污染后的第四污染,同时人们开始关注电磁产品的电磁辐射问题。本文通过建立近似的手机辐射电磁模型,利用MATLAB软件编制FDTD计算程序;通过改变手机天线与人头之间的距离,研究了暴露于GSM900MHz手机天线近区场中的人体头部在辐射系统峰值功率下发射时的场强和SAR分布,并将计算结果同现有的国际、国内卫生安全标准进行了比较。
1 手机电磁辐射的危害
手机通信是依靠对无线电波的接收和发送实现的,而任何一种形式的无线电波都或多或少的被人体组织吸收。自从1993年美国佛罗里达州发生全世界首例因使用手机危害健康引起的索赔案以来,关于手机辐射损害人体健康的诉讼案多有报道,更加引起了人们对手机辐射对人体作用的重视。2001年5月,国内也报道了投诉手机电磁辐射损害健康的案例;随后,在北京解放军304医院确诊了一例罕见的与长期高频率使用手机有关的恶性脑瘤-胶质瘤:患者肿瘤发生于颞、顶、枕交界区,正好是手机天线的辐射区[1]。
2 FDTD法与SAR值
时域有限差分(FDTD)法是在1966年由K.S.Yee[2]第一次提出的求解电磁场问题的一种数值计算方法。采用有限差分法要对问题的变量空间离散化就要建立合适的网格剖分体系,K.S.Yee提出了一个合理的网格体系,成功的创立了时域有限差分法。该网格体系的特点是,电场和磁场各分量在空间的取值点被交叉地放置,使得在每个坐标平面上每个电场分量的四周由磁场分量环绕,同时每个磁场分量的四周由电场分量环绕,这样的电磁场空间配置符合电磁场的基本规律:法拉第电磁感应定律和安培环路定律,因而也符合电磁波在空间传播的规律。
FDTD方法中,计算电磁波对人体的作用,是把人体作为一个散射体,通过迭代足够的时间步,使人体模型内每一网格中的场都达到稳定,计算所获得的是人体模型内每一网格三个电场分量和三个磁场分量的稳定值。
目前国际上通常用比吸收率SAR(Specific Absorption Rate)作为手机电磁辐射的量度,来衡量电磁辐射对人体的影响,并以此来确定人体能够接受的限制值。SAR定义为单位质量所吸收或消耗的能量对时间的导数:
(1)
如果入射场为时谐场,上式可表示为:
(2)
式中为生物体组织的等效电导率;是生物体组织的质量密度;为生物组织中的最大电场强度。
由于人体电学性质的高度非均匀性,电磁场在人体内的分布很不均匀,每种组织所吸收的电磁能量不仅与其中的电场有关,也取决于自身的电导率。为了表明整个人体吸收电磁能量的水平,有时也采用平均SAR这一参量。
3 手机和人体头部的电磁模型
3.1 单极天线手机模型
在本文的计算仿真中,主要考虑的是手机距离人体头部位置不同时的辐射情况,因此手机作为辐射源的状况不是考虑的重点。本文采用在手机电磁辐射研究中广泛采用的单极天线手机模型[3],即手机天线长度为手机发射频率对应波长的1/4。对于GSM制式手机,信号激励频率为900MHz,输入功率设置参照IEEE C95标准,900MHz时为0.3W。
单极天线手机模型将手机简化为天线和机身两部分,机身为表面覆盖绝缘介质薄层的长方体金属矩形盒,表面的绝缘塑料介质,厚度通常为1㎜,其相对介电常数一般取。手机机壳内部通过一薄金属片与天线馈电端相连,该金属片用来固定手机天线并给天线馈电,大小为1.0㎝×1.0㎝,一般将其作为理想导体,其电导率取铜的电导率,固定在手机机壳上表面一角的天线长度为1/12m,近似取为8.0㎝,天线半径0.33㎝,馈电点在机壳上表面中心;长方体机身的长(a)、宽(b)、高(c)分别为2.0㎝×5.0㎝×8.0㎝,人右手持机,取z轴方向向上并与天线平行,人头水平指向手机方向为x轴,人头鼻尖至后脑勺方向为y轴。论文参考。
3.2 人体头部电磁模型的建立
本文的仿真计算中所建立的人头模型为分层球形人头模型,将人头划分为四层,包含皮肤、骨骼、肌肉、大脑四种组织,由于人的眼睛在人体各组织中具有较高的电导率,该组织处的SAR值突变明显,因此人头模型中加上眼睛一共五种组织。该模型所代表的实际人头几何尺寸为:左耳至右耳13.5㎝,鼻尖至后脑勺17.5㎝,下颚至头顶20㎝,各种人体头部组织在900MHz频率下的电参数如表1所示[4]:
表1 人体头部组织电磁属性参数(900MHz)
关键词:中波电磁辐射 危害 防护措施
中图分类号:TL7 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)05(c)-0237-01
在信息化的社会中,电磁波的应用极为广泛。谈到电磁波,不得不说电磁辐射。电磁辐射看似离我们很远,其实它就潜在我们的身边。我们时刻受着电磁辐射大大小小的影响,也许看不出对我们到底有多大的危害,但什么都怕“积累”和“反复”,如果我们长时间受电磁辐射的影响,那我们就不能对它有所忽视了。我们对电磁辐射又了解多少,只有对它充分了解之后,知道它的危害和影响,才能防患于未然。为了我们美好的生活,让我们对电磁辐射重视起来吧。
1 电磁辐射的概述
电磁波是电场与磁场交替有规则的变化所产生的。而电磁辐射就是电磁波在空中发射所产生的。电磁辐射虽说用眼看不见,用手摸不着,但它是真真切切存在的。电磁辐射的本质是一种物质,一种无形的物质。电磁辐射的发射体多种多样,比如地球、电器等。电磁辐射的类型多种多样,中波电磁辐射只是其一。电磁辐射是一种电磁波,它在发射的过程中带有电能量和磁能量,而人体本身带有电,生命活动具有生物电,其实这些生物电对电磁波是异常敏感的,因此电磁辐射会对人体带来一定的危害和影响。
2 中波电磁辐射的危害
电磁波给我们的生活带来许多便利,这是不可否认的。电磁波是一把双刃剑,它和电磁辐射是一个不可分割的整体,有它必有它。但电磁辐射对外界物体的危害是客观存在的。我们必须对电磁辐射有清楚地认识,了解它危害到“谁”,对“谁”有影响。
2.1 中波电磁辐射对人体的危害
有中波发射塔,必有中波电磁辐射。有中波发射塔,必有“人”。“人”不管是工作人员还是附近的居民,它们都是一个一个独立的人体。电磁辐射对人体有危害和影响。人体在受到电磁辐射后体温升高,进而影响正常的生命活动,器官不能正常工作,生理稳态受到冲击。如心悸、头涨、失眠、视力下降等。人体固有的微弱电磁场也会受到干扰,对血液、淋巴液等有一定负面作用。严重的话,可能导致胎儿畸形,孕妇流产。神经系统、感觉系统、免疫系统、内分泌系统、遗传效应在电磁辐射反复的影响下都有一定程度的受损。比如条件反射受抑制、听觉不灵敏、免疫蛋白降低、内分泌紊乱、降低、质量降低等一系列问题。
2.2 中波电磁辐射对电子设备的影响
电磁辐射对电子设备的影响经常是通过两种方式。一种是直接影响电子设备,即通过辐射到设备上,对其形成电磁干扰。另一种是形成电磁耦合,让电磁波在导线起影响,又从导线传递附加到设备上。从现实生活中可知,电磁辐射会使电视和广播不能正常观看和收听。从物理知识可知,仪表失灵,信号不准等都是由电磁辐射造成的。在医院中,医疗器械受到干扰,不能正常使用,病人测脉搏的仪器出现偏差,B超仪的显示屏出现微微抖动等。在学校,学生做一些物理实验时,电磁辐射可能造成信号波形消失或者观测不明显。还有那些易燃物品,如果他们在电磁辐射的环境下就会随时有燃着或者爆炸的可能存在。这种种都是电磁辐射惹的祸。
2.3 中波电磁辐射对建筑器材的危害
据官方资料可知,在2007年,广西建筑工地的起重机受到电磁辐射的强烈影响。影响机理是中波感应在起重机的吊钩处感应出高达千伏的电压。千伏电压,是致命的关键。如果一只手或者其他东西接触到吊钩,就会火花起电。那时发出的声音是可以想象出来的,是一阵巨响。此中波发射台距离建筑工地可不是一两百米的距离,至少千米的距离。如果距离更近一步,那后果更不堪设想了。
3 中波电磁辐射的防护措施
“上有政策,下有对策”在这里就变为“你有危害影响,我有防护措施”。电磁辐射是两面性的,它的电磁波确实给我们的生活带来许多便利,但电磁波本身的危害和影响也是不可埋没的。对于电磁辐射,我们要正确看待它,不能因为它有一定的弊端,我们就否定它。在我们对电磁辐射的危害有清楚地认识之后,我们要对它提出一些防护措施。
3.1 在人体健康方面的防护措施
人既然在受到电磁辐射的情况下会有一系列的不舒服。那么尽量远离电磁辐射的环境。如果实在避免不了,可以穿戴电磁防护服,将电磁辐射止于人体外。平时多吃一些含维生素的食物,维生素A和维生素C对人体有一定的调节作用,尤其对电磁辐射后生理紊乱的调理。同时我们也可以加强身体的抵抗力,尤其对电磁辐射的抵抗力。
3.2 在电子设备方面的防护措施
在学过物理之后,我们都知道防护措施有许多种,比如电磁屏蔽、接地、吸收、过滤等。电磁屏蔽是最厉害的措施之一。电磁屏蔽就是某电子设备经过一些处理后既不干扰其它设备,也不受其它设备的干扰。电磁屏蔽通常是利用一种材料制成一个封闭的物体,使其内外物体互不干扰。另外接地是将产生的感应电流引向大地中,不会是电流过于集中而产生电磁辐射。过滤从字面意思可知让有用的电磁波通过,多余的电磁波被中断,自然就不会在空中产生电磁辐射。吸收其实和过滤大同小异。吸收措施就是将那些多余的电磁信号吸收,不至于大面积的辐射。这种种手段都起到防护作用。
3.3 在建筑器材方面的防护措施
接地和绝缘是两种简便的手段。将吊钩与大地连接,如果吊钩产生巨大感应电压时能迅速将其流入大地。绝缘有两个方面,一是工作人员戴绝缘手套;二是对吊钩进行绝缘,以及与吊钩接触的部件都应进行绝缘。上面这两种防护措施是从部分进行防护,下面有几种全面防护措施。一是同轴电缆接地;二是安装共振回路衰减装置;三是安装负阻抗衰减装置;四是安装逆相位衰减装置;五是建筑塔机与电磁波长的合理搭配。这五个措施有四个是专业的防护装置,另一个是硬性条件。
4 结语
在对电磁辐射充分认识之后,我们又作何感想呢?其实在我们身边有许多人正遭受着电磁辐射的危害。可能电磁辐射的防护对于我们自身和那些发射电磁波的人来说都不太容易,但为了自己和他人的健康,让我们携手筑起电磁辐射防护墙吧!
参考文献
[1] 徐辉,.中波广播发射塔周边电磁环境场强分析[J].城市管理与科技,2005(6):23-24,37.
[2] 颜锦,黄显吞,农高海.中波发射塔周围中波电磁辐射影响及防护的探讨[J].硅谷,2008(13):27-30.
【关键词】电磁辐射 自动化主站
大气环境中,电磁辐射普遍存在,但如果长时间生活在超标高强度的电磁辐射环境中,容易患白血病、癌症。自动化机房是自动化专业核心设备所在地,自动化人员的主站工作主要在这里进行。随着滨海电网的快速发展,自动化主站工作机房的机器设备由原来的5台变为21台,并且在不断增加中,机房环境复杂,噪音和辐射也越来越大。
1 现状分析
对机房的不同位置进行辐射强度测试,结果如表1所示。从表1中可以看出,距离服务器机柜越近,辐射就越大。
通过对国网天津滨海公司的实际情况进行调查,发现存在以下情况:
(1)自动化主站负责维护3套系统。
(2)自动化主站机房安装了服务器10台,其他系统工作站20余台。
(3)机房内设备区与工作人员维护工作台间没有任何隔离措施。
(4)自动化主站人员平均每天有5个小时在机房工作。
在这种情况下,自动化工作人员每天要面对极大的辐射量,对工作人员的身体健康将造成很大影响。因此,降低自动化主站工作环境中的电磁辐射强度成为一个必须解决的课题。
2 原因分析
针对辐射强度大的问题,对现有机房情况进行调查,研究发现:机房建设之初是为调度系统设计,服务器只有6台,随着滨海电网快速发展,系统升级,调度系统服务器增至10台,加之为了方便维护,其他几套系统的维护工作站也通过网络接入主站机房,目前机房内有各种服务器工作站30余台。机房结构已经不能满足运行要求,噪音大、辐射强度大,空间狭小,辐射强度严重超标,平均辐射强度高达97毫瓦/平方厘米。
3 对策制定与实施
3.1 对策比较与确定
通过以上分析,并结合现场的实际情况,提出了两种可选方案:
(1)将机房内的机柜更换成屏蔽机柜。
(2)将机房隔离成监控区和设备区两个部分。
如果将现有的机柜更换成屏蔽机柜,需要将现有的服务器逐屏停机,搬离,更换体后,逐个上电,这样一来自动化人员的工作量十分巨大,屏蔽机柜造价昂贵,且系统停机及启动的过程中风险巨大。
如果使用屏蔽隔断将机房隔离成监控区和设备区,安装时,系统不需停机,没有系统风险,自动化人员工作量很小,安装工作均在下班后进行,所需费用也不高。
通过优缺点比较,确定使用屏蔽隔断隔离机房的设备区和监控区的办法,使得辐射集中在设备区,监控区的辐射大大降低。
3.2 实施方案
将机房隔离为设备区和监控区,需按照以下几步实施:
(1)第一步:针对现有机房内地板下线路布置,进行设计隔断位置。
(2)第二步:委托设计,出设计图。
(3)第三步:安装、施工、测试。
4 实施效果分析与总结
项目实施之前,机房设备区与工作区之间无任何阻隔,甚至一些服务器摆放在工作区。改造后,设备区与工作区之间有一道可以屏蔽电磁辐射的玻璃墙,大大削弱了辐射强度。经过测试,工作区内平均辐射强度由原来的97毫瓦/平方厘米降到了34毫瓦/平方厘米,收到了满意的效果。
5 结语
滨海新区作为国家级新区和国家综合改革配套试验区,其迅速的发展离不开电力员工的辛勤劳动。自动化机房是自动化人员的主要工作场地,由于机房设备电磁辐射较大,对自动化工作人员的健康造成了极大影响。本文采用隔离设备区与工作区的方法,减少了工作环境中的电磁辐射量,对保证自动化工作人员身心健康起到了重要作用,为滨海新区的滕飞起到了巨大的保障作用。
作者简介
赵晶(1983-),女,硕士研究生学历。现为国网天津市电力公司滨海供电分公司工程师,主要从事电网调度自动化工作。
刘梦璇(1985-),女,博士研究生学历。现为国网天津市电力公司滨海供电分公司工程师,主要从事电网调度自动化工作。
任博强(1984-),男,硕士研究生学历。现为国网天津市电力公司滨海供电分公司工程师,主要从事电网调度工作。
梁蕊宏(1986-),女,硕士研究生学历。现为天津电力设计院工程师,主要从事电力系统设计工作。
王旭东(1985-),男,博士研究生学历。现为国网天津市电力公司电力科学研究院工程师,主要从事电力系统稳定性分析及控制、智能电网等工作。
作者单位
1.国网天津市电力公司滨海供电分公司 天津市 300450
生活中孕妇接触到的辐射源
人类一直生活在充满电磁辐射的环境里。这些电磁辐射一方面是天然的电磁辐射,如热辐射、太阳光辐射以及来自太空的电磁辐射。另一方面则是来自人工产生的电磁辐射,如广播电视的发射塔、微波站、移动电话、高压电线、电视机、微波炉等等各种电器设备,在它们工作时所辐射的各种不同波长和频率的、电磁波。随着科学技术的飞速发展和电子信息设备以及各种家电设备的普及,这种人工电磁辐射源愈来愈多,已经产生不同程度的“电磁波污染”。
虽然随着电磁辐射危害的认知逐渐加深,很多孕妇自身也加强了辐射的防护,但是由于相关知识匮乏,并不能正确的避免辐射的危害。特别是隐形辐射源的存在,比如家庭装修材料等等,都在成为新的危害,我们所接触的辐射源范围在不断扩大,还需要加强对辐射源的认识。减少辐射对健康的危害。
电磁辐射对孕妇的危害
据1998年世界卫生组织的调查,过量的电磁辐射对人体有五大影响:①电磁辐射是心血管疾病、糖尿病、癌突变的主要诱因;②电磁辐射对人体生殖系统、神经系统和免疫系统造成直接伤害;③电磁辐射是造成流产、不育、畸胎等病变的诱发因素;④过量的电磁辐射直接影响大脑组织发育、骨髓发育。导致肝病,使造血功能下降,导致视力下降,严重者可导致视网膜脱落;⑤电磁辐射可使男性下降,女性内分泌紊乱,月经失调。
从以上几点不难看出,电磁辐射对人体的影响程度差别很大,但是通常对妇女和儿童最为敏感。特别是孕妇和胎儿更容易受到影响。因此,减少电磁辐射对于孕妇和胎儿的危害迫在眉睫。
减少电磁辐射危害的预防措施
专家认为,由于一般家用电器在屏蔽辐射源方面还是做得比较好的,因此,在条件允许的范围内,做到最好的保护就可以了。在孕期应该尽可能做到合理地使用电器设备,保持安全距离,减少辐射危害。同时,可以选择电磁辐射防护服。在购买防护服的时候,要看清楚产品说明的防护频率范围,根据自己的要求选择购买。
日常操作电脑时,与电脑应保持70cm的距离,并与电脑后部及侧面保持不少于20cm的距离,这样所受的电磁辐射就会大大的减少。另外,室内办公设备要合理放置,不要过于集中,避免使自己暴露在超剂量辐射的危险中。对办公设备使用的时间要注意控制,应避免长时间操作,同时尽量避免多种设备同时启动。经常长时间操作计算机的人员及在妊娠期与哺乳期内的女性,为增大保险系数,还可穿戴防辐射的服装。企业领导应从关心孕妇及胎儿健康的角度出发,在女职工怀孕期问尽可能安排远离辐射源的工作,而孕妇应有自我保护意识,避免个人及胎儿可能受到电磁辐射的危害。简要的可以总结出一下几点:①家用电器避免摆放的过于集中;②孕期少用家电,少看电视;③保持与电脑等的距离,减少上网时间;④避免使用手机和蓝牙设备;⑤穿着适合的防护服装。
电脑及其他家用电器会产生极低频电磁场,并可发射出电脑辐射,这是继大气污染、水污染和噪声污染后的第4大污染源。极低频电磁场可使血液、淋巴液和细胞原生质发生改变,造成细胞内的脱氧核糖核酸受损、染色体损伤及遗传基因发生突变而致畸形,进而诱发下一代白血病、胚胎染色体改变,并导致婴儿畸形或自然流产。孕妇操作电脑,特别在孕期的头3个月,最好选用防电磁辐射的工作服。可以采用含多元素的织物,因为既要防电场,又要消除磁场,还要阻隔少量的X射线。因此,这种含多元素的织物是当前防电磁辐射比较理想的材料。
当然,并没有必要因为家电的辐射损害就停止使用家电。只要在平时的使用中注意正确的使用方法,并不会造成过多的损伤。只要减少不必要的辐射接触,基本无需对辐射高度紧张。
护理工作中如何降低辐射危害
加大宣传力度,增强辐射防护意识:目前,充分认识到电磁辐射的危害只是有关专家、学者、工程技术人员、防辐射医务工作者等少数人。大多数人对此都还处于知之甚少或者完全无知的状态。许多人很可能要到他已经受到电磁辐射的严重伤害时,才会有所醒悟,甚至也还有些人已经受到危害仍然不知。因此应加大对人群,特别是孕妇及其周围家人的防辐射宣传。如果条件允许,在孕前就应该宣传辐射对于孕妇的危害。比如,在新婚健康培训时期,就可以加上相关的知识宣讲,以减少或者避免电磁辐射的危害。
注意妊娠期饮食,提高机体免疫力:在有电磁辐射环境下工作时,也可通过合理膳食,提高免疫力。在饮食方面,食用一些可以提高机体抗辐射能力的食物。前苏联学者研究发现,奶、蛋类食物具有较强的抗辐射功效。黑芝麻、大蒜、蘑菇、紫菜等含丰富的矿物质硒,以及多种酚类、多糖等抗氧化成分,具有较高的抗辐射作用。另外胡萝卜、番茄、卷心菜等含有丰富的强抗氧化作用的番茄红素等。辣椒类等也是抵御辐射的天然食品,辣椒不但可调动全身免疫系统,辣椒、黑胡椒、咖喱、生姜之类的香辛食物,还能保护细胞的DNA,使之不受辐射破坏。绿茶中的茶多酚也是抗辐射物质,可减轻各种辐射对人体的不良影响,茶叶中还含有脂多糖,能改善机体造血功能,升高血小板和白细胞等。
参考文献
1 郑大伟.电磁辐射的危害及其防护[J].科技信息,2010,9:39-46.
关键词:电磁辐射,存在问题,对策
中图分类号:O441 文献标识码:A
1 城市电磁辐射污染源
随着我国城市化的快速发展,着科学技术的进步,无线电技术已经被广泛应用于国防、工农业生产、交通运输、通讯、信息产业等各个领域并深入到千家万户,它给人类创造了巨大的物质文明,但同时也把人们带进了一个充满人造电磁辐射的环境里。电磁辐射主要分为天然产生和人为产生,过量的天然电磁辐射和人为电磁辐射均会造成电磁辐射污染。一般而言,城市电磁辐射污染主要指人为电磁辐射污染,按照电磁波频率的大小,人为电磁辐射源又可分为工频辐射源和射频辐射源,其中射频辐射源释放的电磁波的频率较高且频谱范围较宽,其电磁辐射的影响范围也较大。各类电磁波发射系统、工频辐射系统、利用电磁能的工业、科学、医疗设备等甚至包括部分家用电器,均是城市电磁辐射的污染源或潜在污染源(见表1) 。
由表1可知,城市电磁辐射污染源(含潜在污染源)的种类多、分布广,存在于人们生活的方方面面,其中广播电视、雷达、卫星通信及移动通信对区域电磁辐射水平贡献较大,各种电子设备、室内线缆布设是居室电磁辐射污染的主要来源。
2 城市目前电磁辐射存在的一些问题分析
2.1 我国相关法规、标准还需要继续完善
1997年我国颁布的《电磁辐射环境保护管理办法》是我国仅有的针对电磁辐射污染防治的立法,属部门规章。随着城市空域电磁辐射环境的日趋复杂,该管理办法已不能完全满足目前辐射环境监管的需要,主要表现为法规的内容相对滞后、效力级别低、难以有效执行。虽然广播、电信、电力等部门在《广播电视设施保护条例》、《中华人民共和国电信条例》、《无线电管理条例》、《城市电力规划规范》等法规和规范中对电磁辐射污染防治作出了相应规定,但《电磁辐射环境保护管理办法》中的部分制度在这些法规中没有得到充分反映,在实际执法过程中常常出现电磁辐射污染纠纷的各方当事人各执一词、各执一法的现象。因此,有必要尽快制定与实施更高级别的电磁辐射污染防治法。
在电磁辐射防护标准方面存在以下问题:第一,上世纪80年代末原国家环境保护总局的《电磁辐射防护规定》(GB8702-88)和卫生部的《环境电磁波卫生标准》(GB9175-88)是我国电磁辐射防护领域的2个基本标准,但它们对环境电磁波容许辐射强度标准的规定存在不一致。管理标准的不一致直接导致在实际执行过程中,有关行政执法部门和监测部门采用的标准不一。而且,这2个标准的法律效力相同,发生冲突时需呈请国务院裁决其适用性。第二,关于高压送变电设施的工频电磁场强度限值尚无国家标准,相关部门推荐暂分别以4kV/m和0.1mT作为居民区工频电场标准和磁感应强度标准,这直接导致输变电设施电磁场评价标准的针对性不强,即对于不同电压等级的输变电工程均适用相同的标准限值。因此为做好电磁辐射环境影响评价工作和管理工作,应统一各标准中的管理限值,并加快设立尚未制定国家标准的电磁辐射设施的辐射水平限值。
2.2 城市空域电磁辐射能量密度不断增大
电磁辐射技术的广泛应用已造成城市空域电磁能明显上升。根据资料调查显示,某地区环境电磁辐射污染1991-2006年进行调查,该地区平均辐射强度增长17.5倍,年均增长率达12.1%。此外,根据有关资料调查显示,某市部分居住社区的电磁辐射监测结果虽符合《环境电磁波卫生标准》的1级标准(小于5V/m),但100KHz~3GHz频率段的电场强度已接近容许场强值的上限,部分社区的复合功率密度出现个别值超标现象。
2.3 电磁辐射纠纷日益增多
近年来,公众的辐射防护意识逐渐提高,对居住环境的电磁辐射暴露水平也更加重视,电磁辐射污染纠纷随之逐年增多。引发电磁辐射污染纠纷的主要原因有:在社区建设移动通信基站、10kV变电站等电磁辐射设施;在社区附近建设高压输变电设施、电气化轨道交通设施;房地产开发商隐瞒商品房周围电磁辐射污染现状,以及电磁辐射污染致人身伤害等。
2.4 电磁辐射设施环境敏感性日渐增强
城市和广播电视通信技术的发展使电磁辐射设施与公众的距离得以缩短,电磁辐射设施的环境敏感性随之日渐增强,主要表现为:城市扩张使一些广播电视和无线电通信发射台逐渐被新建城区包围,造成局部居民生活区场强较高;城市用电需求的增加及电网改造工程的实施使大量高压输变电设施进入城市市区,而且电压等级不断升高,其产生的工频电磁场可能对公众健康产生不利影响,此外其产生的噪声可能干扰广播和无线电通信;通信技术的发展使居民区被通信基站包围,虽然单个基站的功率较小,但是大量的通信基站会使城市空域电磁场不断增强,另外,高层建筑顶部建有的微波定向天线、卫星天线等,易造成对高层建筑的电磁污染;城市交通的迅猛发展使交通干线的电磁噪声不断加重,在车流量高峰时段的交通路口,电磁噪声值可达44~50dBμV/m。
3 对策与建议
在利用电磁技术推进城市建设、创建便捷生活的同时,应以电磁辐射防护管理办法与防护标准为依据,加强电磁辐射环境管理,优化电磁辐射设施布设,采取有效防护措施,以降低或避免电磁辐射对公众健康和环境安全的不利影响。
3.1 不断完善电磁辐射污染防治法规、标准
现行的《电磁辐射环境保护管理办法》已不能适应当前电磁辐射监管的需要,而且其与广电、通信等领域制定的相关法规无法全面兼容,因而适时制定与电磁辐射污染防治相关的专项法规势在必行。该法规须在综合考虑电磁辐射污染源及其辐射特性的基础上,以风险预防为原则,以保护环境与公众健康为出发点,建立健全城市电磁辐射环境容量控制制度、电磁辐射设施规划制度、辐射设施环境影响评价制度、辐射环境监管与监测制度、辐射环境风险预防制度、辐射危害事件处理与报告制度、公众参与制度等。
此外,为规范电磁辐射设施的辐射水平、提高电磁辐射环境监管能力,并为解决电磁纠纷提供标准数据支持,应加快出台统一的电磁辐射防护国家标准。该标准应根据电磁辐射的危害性,并借鉴国外标准限值,在总结电磁辐射设施的辐射水平及我国城市电磁辐射环境质量现状及发展趋势的基础上,统一《电磁辐射防护规定》与《环境电磁波卫生标准》中关于电磁场强度及功率密度的导出限值。同时,还应出台相关电磁辐射安全管理导则,明确主要辐射设施的建造使用规范、管理要求、环境影响评价范围等内容。
3.2 加强电磁辐射环境管理
为保护环境安全和公众健康,促进各类电磁辐射设施的规范、有序发展,需切实加强对电磁辐射环境的管理。首先要严格执行国家相关法律法规及技术标准规范,落实电磁辐射设施环境影响评价制度、审批制度、“三同时”制度、监测制度、公众参与制度等。其次要明确城市空域电磁波发展规划,并将其纳入城市建设总体规划,合理布局电磁发射设备,防止造成城市空域局部电磁污染。实施区域电磁辐射环境容量控制措施,对可能造成周边辐射环境污染的中短波发射台实施异地搬迁,对微波天线等辐射源周围的建筑物高度予以限制,控制室内微蜂窝基站天线的悬挂高度及影响半径,如高度不宜低于2.3m,影响半径约为1m,室外宏站与周边敏感建筑的水平距离应保持30m等,高压线两侧50m内不宜建设学校、住宅及医院等环境敏感建筑。
3.3 采用电磁辐射控制技术
可以通过采取电磁辐射控制技术来防治电磁辐射污染。第一,通过产品设计、工程设计等方式有效减少电磁辐射,如在输电线路设计中采取提高输电导线对地高度、进行双回路导线逆相布置、高低压导线分层架设等方式,变电站的进出线在穿越居民区和人口密集地段时采用地下电缆布设方式。第二,通过优化设计减少基站数量并降低天线增益,如根据通信基站的发射功率、天线高度和方向图、基站覆盖区的边界场强等条件对通信基站覆盖区进行优化设计,在达到最佳地域覆盖和最佳通话质量的同时,尽量降低天线增益,减少电磁辐射污染。第三,通过屏蔽辐射源降低电磁泄漏,可采取被动屏蔽、主动屏蔽方式对辐射源进行屏蔽,还可采用高频接地方式将屏蔽体内产生的射频电流导入大地,有效避免屏蔽体成为二次辐射源。第四,增加环境保护目标与电磁辐射源间的距离及绿化。研究表明,树木具有吸收电磁能的作用,在电磁波的传播路径上进行植被绿化,可增加电磁波在传播过程中的衰减。第五,采用滤波技术抑制电磁干扰,通过滤波线路将有用信号提取出来,同时阻截干扰信号通过。第六,开发利用防电磁辐射材料。利用防电磁辐射材料对电磁波的吸收或反射等特性,在建筑、交通、包装、服装等领域使用防辐射材料可有效衰减电磁辐射强度,如使用碳素系列和金属系列等增强水泥基复合材料、防电磁波玻璃、吸收电磁波的涂料等用于建造房屋便可有效阻挡室外电磁波进入室内。
3.4 普及电磁辐射知识
城市空域及居室内广泛存在的电磁辐射因其无色、无味、无嗅的特性容易被公众忽略其存在的同时,也极易引起公众的恐慌,进而导致发生电磁辐射纠纷事件。相关部门应积极开展电磁辐射知识宣传工作,增强公众的辐射防护意识,使其了解过量电磁辐射的可能危害,正确理解生活中人为电磁辐射的来源及其实践的正当性、安全性,掌握如何降低居室电磁辐射的方法或防护方法。此外,相关部门在监管工作中要切实落实公众参与制度,并充分发挥其监督作用,与广大公众及电磁辐射设施建造运营单位共创安全的城市电磁辐射环境。
参考文献
目前,我国功能性纺织品的开发领域主要集中在内衣、家用纺织品和防护用纺织品等三个方面,涉及的功能包括抗菌防臭、远红外、抗紫外线、抗静电、防电磁辐射、拒油防水、负离子、放火阻燃、抗玷污、易去污、防水透湿、免烫 、高吸湿等。然而,目前行业面临着一大突出问题――检测难。
市场虽大 无奈检测困难
一项调查显示:在功能性纺织产品的消费人群中,买过防皱(免烫)整理产品占54%,买过拒水整理产品占31%,买过防污整理产品占25%,买过抗菌整理产品占4%。表示会再次购买的,防皱(免烫)整理占96%,拒水整理94%,防污整理占93%。这表明,功能性纺织品有良好的市场发展前景。
虽然需求巨大,然而,大多数功能性纺织品的性能消费者不能凭自己的视觉和触觉等进行判断,即看不见、摸不出和嗅不到,其功能的优劣程度,要靠一定测试方法和仪器才能进行评定。功能性纺织产品既没有色彩和图案那样直观的吸引力,又缺乏柔软飘逸等令人赏心悦目的质,只能在使用过程中慢慢品味其功效了。因此,其与其他纺织新产品一样,由于市场的不成熟,也呈现出了一哄而上、鱼龙混杂的局面,导致消费者的信任度下降。
近年来,虽然有一些科研机构、高校、标准化组织和企业开展了这方面的研究工作,并不断有一些成果面世,部分功能性评价方法也实现了标准化。但从总体上看,大部分功能性纺织品仍然缺少权威的、能被广泛接受的、经过充分科学论证的、简便易行的、重现性和准确性较高的功能性评价方法和标准。市场上王婆卖瓜式的吆喝成了消费者的主要信息来源,一些不法商家为了追求短期利益对这些高科技面料进行仿冒,真正的功能性纺织品面临珠混于鱼目的窘境,这对功能性纺织品市场的健康发展显然是不利的。
另一个不容忽视的问题就是功能性纺织品的生态安全性。众所周知,功能性纺织品的某些特殊功能,主要是通过在纤维材料中添加或在产品的后整理中使用某些具有特殊功能的化学物质来实现的。但目前在功能性纺织品上使用的这些化学物质有相当一部分并未经过严格的生态安全性能的评估,特别是未经过长期跟踪分析的安全风险评估。
典型功能的检测
抗紫外线
随着现代工业的发展,大气层中的臭氧层不断地遭到破坏,导致地表紫外线辐射量大增。紫外线是指太阳所发射的波长200~400nm的电磁波,它对人类皮肤能造成巨大的伤害。其中的UVA、UVB波段会助长黑色素生成,导致皮质老化,甚至造成白日稀⑵し舭┑炔”洹H缃,抗紫外线已成为人们习以为常的一种自我保护行为。日常生活中防晒产品层出不穷,防晒霜、晴雨伞、太阳镜等等,无不打上“UPFXX”的标识。然而,在户外特别是进行登山之类的活动,由于高山的海拔相对较高,紫外线的辐射相比平地上要强很多,这时候着装是人们抵抗紫外线辐射最直接的屏蔽物,因此,面料的防紫外线性能显得至关重要。
织物防紫外线的能力,主要取决于织物本身屏蔽紫外线的能力。屏蔽主要通过吸收光线和散射、反射来完成。影响织物防紫外线辐射性能的因素分别是织物结构、织物颜色以及漂白、染色等工艺处理。在一般情况下,吸收率和反射率增高,透过率就降低,防护性能就优越。
另外,短纤维优于长丝纤维,加工丝产品好于原丝产品,细纤维织物比粗纤维织物好,扁平异形织物优于圆形截面织物,机织物好于针织物。过测试我们发现,机织或针织结构越紧密UPF值越大。而在质地结构相同的情况下取一块浅色和一块深色面料,同时进行紫外线照射的测试,可以发现染色织物比未染色织物有更高的UPF值,并且织物颜色越深,其紫外线透过率越小,也就是说防紫外线能力越高。而织物的UVR吸收性能取决于织造过程中所采用的加工方法,如漂白、染色、施加消光剂等,这些加工过程都会对织物的UVR吸收性能产生作用。
为了使织物获得较好的防紫外性能,织物的后整理很重要。采用各种方法将无机和有机的紫外线整理剂分别或共同对纤维、纱线或织物进行处理,并使之牢固结合,这是较为传统的方法。除此之外,也可以采用纳米纺丝技术的方式。在切片聚合过程中,添加紫外线隔离因子(纳米氧化钛Ti02),使纤维及其制成的产品能有效地吸收紫外线,防止紫外线透过衣服,保护人体因紫外线过多照射而引起各种皮肤疾病。同时可以反射可视光线和红外线,降低太阳热辐射所造成的温升,保持衣服内部的凉爽感觉,让穿着更舒适与安全。这种方法具有抗紫外作用持久、永不消褪的特点。
防水透湿
人体由于运动以及新陈代谢,会通过皮肤表面蒸发水汽散热,如果这些水汽不能通过织物及时排出,就会在织物和皮肤之间产生高湿热区域,使人体感觉闷热不适。
织物的透水汽性是指气态水透过织物的能力。透水汽性与织物的原料,纱线的结构,织物组织结构及其紧密度等因素有密切的关系。当织物的一面所受水蒸气压力大于另一面时,水蒸气会透过织物。织物的透水汽按单位时间内透过水蒸气的量来表示的,它对人体的舒适和卫生影响甚大。目前,国际标准中对织物透水汽性的检测方法有很多,常用的有ASTME 96,BS 7209等,具体操作方法是:先将面料置于装有定量蒸馏水的透湿杯上,密封后称重,再放在标准规定的测试环境中(固定的温度,湿度以及气流速度),经过24小时后取出再称重,通过试样前后质量的损失来推算透过水蒸气的量。
防水透气织物是指水在一定压力下无法浸入织物,而人体散发的汗气能以水蒸气的形式通过织物传导到外界,从而避免汗气积聚冷凝在体表与织物之间,以保持穿着的舒适性。它是一种高技术、独具特色且极具实用性的功能性织物。防水对于面料行业来说并不是什么难题,关键是如何实现透气与其兼得并且实现超强防风。像雨衣、击剑服、登山服等要求不透水又不发闷,须采用微孔型织物或用传递水汽性能好的纤维制的织物。
防电磁辐射
电磁辐射已经成为继水、大气、噪声之后的第四大环境污染源。大量研究表明,电磁辐射对地球生物和人类的危害和影响已经远远超过了人们以往对它的认识。早期的防电磁辐射或抗电磁干扰研究和产品开发主要集中在军事、国防或工业领域。随着个人电脑、计算机网络通讯、移动电话、视听设备、微波炉等电子技术和产品的日益普及,电磁辐射对人们健康和生命安全的影响日益显现,开发和使用具有抗电磁辐射功能的纺织产品则是最简便和有效的手段之一。
电磁辐射是由不同波长和频率的多种类型的电磁波形成的,其频段范围可从3Hz到3×1012Hz不等。由于抗电磁辐射材料对不同频段的电磁辐射的反射和吸附能力各有不同,因此目前被采用的抗电磁辐射性能的测试方法也各不相同,必须根据抗电磁辐射材料的性质和实际用途加以选择。
防电磁辐射服装的防护方式有两种:一是用屏蔽面料直接制作的服装,另一是将屏蔽面料作为内衬或内胆制作在服装中。到目前为止,国内外尚无统一的针对抗电磁辐射纺织产品的功能评价测试方法和标准,市场上大量的抗电磁辐射纺织产品基本上都在沿用一些常规电磁屏蔽材料的性能测试方法。通常,抗电磁辐射产品可以用反射率R、透过率T、吸收率A和屏蔽效能SE来评价其抗电磁辐射的效果,其中采用最普遍的是屏蔽效能SE。研究表明,在低频时,材料的屏蔽效能主要取决于反射。由于电磁波的反射与材料表面的阻抗有关,因此,材料的导电性能越好,反射就越强,屏蔽效能就越高。而在高频时,屏蔽效能主要取决于电磁波在材料内部传播时的吸收损耗。这种吸收损耗与材料的厚度、电导率和磁导率有关。
完善测定制度 引导行业发展
将高科技运用于纺织品生产中已成为当今纺织品开发的主流, 新型纤维的应用和纺织技术的革新,使纺织品不仅美观、保暖,而且柔软富有弹性,并且发展了吸湿、透气、防雨、防风、防污、防霉、防蛀、抗紫外线、防辐射、抗静电、 保健、无霉和环保等多种功能。功能性纺织品已跳出传统形态,完全深入家用、装饰、医疗、环保、农业、建筑、地质、交通、工具、包装、休闲、防护等众多应用领域,且受到化工、汽车、机械、纺织装饰、服装等行业的高度重视。“未来的衣服能够按环境影响而向我们发出预警,例如内置全球卫星定位系统的衣服,能以光速交换数据的外套,或瞬间改变外貌的外套,Hans-Jurgen Hubner更预言纺织品能启动药物治疗。”著名功能性纺织品供应商Schoeller公司的CEO Hans-Jurgen Hubner说。
一项调查结果表明,全球消费者都喜爱不需要过多打理的服装,但不同国家的人对服装的某些具体功能偏好不同。抗皱和易于打理始终是全球消费者较为了解和期望获得的两项特性。此外,对于天然纤维,例如棉,消费者也表示出始终如一的喜爱。至于全球消费者认知度较低的,例如吸湿快干,防紫外线,除臭,抗菌也有一定市场。消费者不仅了解这些功能性并进一步转为购买行为。
我国功能性纺织品已经形成具有一定规模、品种相对齐全、功能日趋完善、发展相对稳定的产业格局,其研发和应用正向着多领域、多行业、多学科、产业化和产学研协同的方向发展,已涉及环保、医疗、卫生、矿业、热带农业、产业用纺织品、纳米、化工等领域。如电磁辐射、防护服装及其标准的研究、户外运动功能纺织品的开发、印染废水处理、天然染料及植物功能染料、镀银纤维、防蚊纺织品、功能性微胶囊、桑皮纤维、医用循环减压袜的研制等。相信随着产品开发的不断深入,功能性纺织品将是未来市场上的一支生力军。然而,令人尴尬的是,目前国内基本还没有专业专注于开发多功能纺织品的企业,功能性在很大程度上还处于被炒作概念的境地。
高密度电磁辐射对人体健康造成的不良影响已经被确认,越来越多的研究也表明:长期暴露在低频或低强度电磁辐射中会损害人体健康,即使接触功率很小、频率很低的电磁辐射,也可对机体产生危害。
1.电磁辐射及种类
电磁辐射(ElectromagneticRadiation.EMR)是带净电荷的粒子被加速时,所发出的辐射,是能量以电磁波的形式通过空间传播的物理现象。任意个振动的电荷都能在其周围产生电磁场,并发射电磁波向远方辐射能量。电磁辐射的波长愈短,频率愈高,其辐射的量子能量就愈大。
电磁辐射从来源上又可分为天然电磁辐射和人为电磁辐射。天然电磁辐射主要是指银河系和外层空间的宇宙电磁辐射,以及积聚在大气中的静电荷的放电雷电磁辐射等。人为电磁辐射主要包括极低频电磁场和射频电磁辐射两大类。在极低频电磁场中,以50Hz的工频电磁场最重要,它主要是由各种电压等级的输电线及各种电器所产生。在射频电磁辐射中,以广播、电视和各种高频设备所产生的电磁辐射最为常见。
广义的电磁辐射分为电离辐射和非电离辐射。凡能引起物质电离的电磁辐射称为电离辐射,包括X射线、γ射线、α粒子、β粒子、中子、质子等。不足以导致组织电离的电磁辐射称为非电离辐射,包括极低频(ELF,3Hz―3kHz).甚低频(VLF,3kHz―30kHz)、高频(HF,30kHz―lOOkHz)、射频(RF,lOOkHz―300GHz)、红外线、可见光、紫外线及激光等。
2.电磁辐射对人体健康的影响
步入21世纪以来,越来越多的公众和科学家认识到暴露于电磁辐射中对人类健康造成的风险。射频辐射,尤其是微波辐射(300MHz~300GHz)是对造成人体生理影响非常重要的电磁辐射。微波辐射在生活中无处不在,电源线、电视、移动电话、电脑、烤箱等日常电器均可产生。微波辐射造成的潜在影响包括引发恶性肿瘤(尤其是白血病和脑肿瘤)以及心血管和神经系统疾病。随着人们对微波辐射损伤的关注,皮肤辐射损伤逐渐成为研究方向之。但到目前为止,皮肤辐射损伤,尤其是微波辐射对生物体皮肤损伤相关数据仍是相对稀缺的。
3.微波辐射对皮肤损伤研究进展
微波辐射对皮肤损伤有两种不同机制。一种是致热效应,即一定频率和功率的电磁辐射射在生物体上时,引起体温上升。当温度超过皮肤的调温能力、受照射皮肤内吸收的能量远大生物体的新陈代谢能力时,会使皮肤的传热能力产生混乱,最后导致皮肤辐射部位温度升高,失水干燥,失去光泽。同时,为保持恒定体温,该部位毛细血管暂时性扩张充血,造成局部红斑现象。另一种是非致热效应,即各种频率电磁场所产生的生物效应,该机制下电磁能量密度不是很强,在人体内产生热量较少,但可造成辐射后活性氧增加,生物大分子DNA等损伤,可能导致氧化应激性增强,亦影响许多细胞因子、活性蛋白的表达,进而诱导各种生理变化。常用的手机、电脑等电器正常工作时,致局部组织温度升高很少(可忽略)不会产生明显的热效应,已有的研究也显示电器辐射影响生物体机能的主要是非热效应。
此外,从中医病机角度,有人认为电磁波乃六气之属,为火热之气,常则养人,电磁辐射乃六之属,为火热之邪,过则为灾,电磁辐射之火热外邪致病,先伤皮毛后伤气,先伤卫气后伤脏气,先伤肺心之气后伤脾肾之气,并提出了治疗电磁辐射损伤从气论治的观点。
研究表明,在2.45GHz无线设备辐射下(无线局域网络),雄性Wistar大白鼠皮肤氧化应激性增强,MDA含量显着增加,而在皮肤组织中SOD和GSH-Px的活动减少,微波辐射令皮肤抗氧体系受到影响。Ennamany等人,将人体重组角质形成细胞置于900MHz手机常用辐射下2h和18h,对皮肤细胞中的600个基因进行转录水平的分析,发现包括神经调节肽B、胎盘生长因子、转录因子AP-1在内的20个基因成显著上调,包括p防御素2在内的10个基因表达受抑制。其中,β防御素2是存在皮肤表皮中的一种小分子肽,具有直接杀菌、调节机体的免疫炎症反应参与皮肤创伤修复等生理功能,其表达失调或引起皮肤痤疮。Ennamany研究结果,提示微波辐射或可造成皮肤微生态失衡,引发痤疮。Garaj用7.7GHz、300W/O的连续波辐射体外培养的V79中国仓鼠成纤维细胞,发现微波辐射可抑制H3-胸腺嘧啶的掺入,从而阻止细胞进入DNA合成的S期,使细胞产生严重损伤。
4.微波辐射防护措施
Srinivasan M等在研究中发现番茄红素对辐射诱导体外原代培养的小鼠肝细胞的脂质过氧化作用及抗氧化作用具有良好的抑制作用。HanSK等发现人参提取物可诱导正常小鼠脾细胞Thl和Th2细胞因子mRNA的表达,也可促进辐射损伤脾细胞IFN-γ和Thl细胞因子mRNA的表达,从而恢复T细胞免疫功能。Kalpana KB等在研究中发现橘皮苷对辐射诱导的体外培养的人外周血淋巴细胞的损害具有积极的保护作用,证实了其对人体淋巴细胞有明显的辐射防护作用。
人们在认识微波伤害、研究微波辐射对人体伤害过程中,也在积极思考微波辐射的防护,早在20世纪50年代以前苏联和美国为代表的许多国家就开展了含微波在内的电磁辐射防护标准的研究,研究对象主要为电磁辐射环境中作业者的防护问题。随着时代的发展和电子产品的应用,普通人群接触微波辐射的机会也越来越多,微波辐射的防护越来越受到人们的重视,防护措施也在不断进步。
目前,防护微波辐射损伤的途径可归结为两大类。
第一种途径是消除或减弱人体所在位置的磁场强度。其主要措施包括屏蔽与吸收。
屏蔽即电磁屏蔽,是将电磁能量限制在所规定的空间,阻止向被保护区域扩散的技术措施。电磁屏蔽装置由铜、铝或钢(铁)制成。导体表面的场强最大;越深入内部,场强越小。这种现象就是电磁辐射的集肤效应,电磁屏蔽就是利用这效应进行工作的。现有的防护措施,如电脑保护屏、电磁防护服、手机袋等,大多是电磁屏蔽方法,易造成反射二次污染,且不能整体改善所处环境的电磁辐射强度,不能减弱电磁辐射对人体的长期累积效应。
吸收是指利用特定的吸收材料将电磁辐射(主要是微波)能量吸收掉以降低电磁辐射强度。吸收材料大致可分为谐振型吸收材料和匹配型吸收材料两大类。前者是利用某些材料的谐特性制成的,厚度较小,对很窄频率范围的微波辐射能量有吸收作用。后者利用材料和自由空间的阻抗匹配达到吸收微波辐射能量的目的,适于吸收很宽频率范围的微波辐射能量。
应用吸收材料的防护措施,一般多用在微波设备的调试上。调试微波设备时,要求在场源附近就能把辐射能量大幅度地衰减下来,以防止对较大范围的空间产生污染。吸收材料可由在塑料、橡胶、胶木、陶瓷等材料中加入铁粉、石墨、木炭和水等制成。此外,将吸收材料与屏蔽材料叠加组合可制成防护板、防护屏风,防止微波辐射的定向传播。同时能吸收电磁辐射的油漆、防电磁辐射水泥、防电磁玻璃和电磁波涂料等也正在被开发出来。
第二种途径是药物途径,即使用药物如辐射防护剂来减轻微波辐射对人体的危害。抗辐射药物,其研究在20世纪60年代后期达到高峰。这期间人们探索了大量人工合成化合物、天然药物和生物因子的抗辐射作用,并进行了相应的基础整理和研究。但由于高效、低毒、可供临床应用的辐射防护剂较难发现,导致人们对辐射防护剂的期望逐渐淡薄起来,20世纪70年代明显下降。近年来随着肿瘤放疗的进展及核工业的迅速发展,国内外对辐射防护剂的研究热情重新高涨。我国科学工作者从1958年以来开展了相当规模的辐射防护剂的研究。据粗略估计,50年来共筛选了7000多种新合成的化合物、成药和中草药。其中经过大动物实验的药物有100多个,有10多个药物已经过人体试验。研究水平可与国际上相比,在某些方面显示出我国的特色。
5.天然药物防护辐射途径与研究现状
防护辐射损伤作用是指在生物体辐射作用前或作用后应用能减轻辐射损伤程度。天然药物防护辐射作用的研究始于20世纪60年代,90年代中后期对其防护辐射作用的机制与药理实验研究逐步深入。由于天然药物含有多种成分,所以其防护辐射作用是多方面的,其作用机制主要包括对DNA、免疫系统、造血系统的保护作用及抗自由基作用,能够降低辐射对DNA的损伤,促进外周血象恢复,促进造血系统功能,抑制出血倾向,提高巨噬细胞吞噬率,吞噬指数和细胞面积,促进淋巴细胞转化和IL-2的分泌,抑制脂质过氧化反应等。天然药物还具有来源广毒性小、价格低等特点,因此天然药物抗辐射活性成分的研究已成为热点。
6.皮肤微波辐射防护护肤品现状
近年来电磁辐射污染源也急剧增加,以防辐射为主的保护皮肤类化妆品逐渐受到各方关注。产品特性主要有:①以防为主,方式单一,效果有限。主要采用物理隔离的方式,试图阻挡电磁辐射的侵害。电磁辐射的本质是电磁波,很难凭借物理隔离全部阻挡。②强调对紫外辐射防护,射频辐射、极低频辐射等电器辐射关注少。紫外辐射与电器辐射的频率不同,传递能量的高低,皮肤损伤途径均有差异。而电器辐射几乎无时不在,同样需要进行防护。亦不能与将其紫外防护混为一谈。③忽视恢复皮肤自身防御。皮肤自身存在防御机制(角质屏障、防御因子等),正常条件下能够抵御外界侵害。现有产品忽视皮肤正常防御功能的恢复,仅靠外源功效成分防御外邪,事倍功半。因此,市场对既能减轻辐射损伤、又能恢复皮肤正常防御的电器辐射防护产品的需求是十分迫切的。
【关键词】显示器;电磁泄漏;干扰技术;屏蔽技术;TEMPEST;防护
一、引言
在信息化战争条件下,信息优势成为敌对双在传统的陆海空优势以外争夺的新领域,甚至成为制约战争胜负的关键因素。随着人民防空信息系统的处理能力、链接能力的提高,人防信息系统的安全性越来越重要。信息系统安全的范围非常广泛,其中计算机显示器所泄漏的信息易于被外界接收和复现,对人民防空信息的保护工作造成极大威胁。
二、计算机显示器存在的电磁泄漏问题
计算机是人防信息系统的核心,虽然各级人防主管部门规定计算机信息系统不得直接或间接地与国际互联网或其它公共信息网络相联接,必须实行物理隔离,但是这也不能完全避免泄密。因为计算机的显示器、主板、存储器、键盘等都存在一定的泄漏问题,其中显示器信息的泄漏问题非常严重,却又经常被忽视。显示器内部数据传输方式有并行和串行两种,并行信号是二进制编码,传输速率高,频率相近,格式上又没有统一的规律可循,不容易被还原。串行数据往往遵循统一的标准和格式,而且数据的速率低,强度大,其辐射信息容易被截获和还原[1]。常见的显示器有CRT、液晶和等离子显示器三各,它们泄漏信息的部位和程度各不相同。
(一)CRT显示器信息泄漏。CRT显示器的工作原理是:计算机显示适配器将并行的数字信号转换成模拟信号输出,然后视频放大电路将模拟信号进行放大,通过射极跟随器输出,送入显像管阴极RK、GK、BK。视频信号的幅度能够达到60伏左右,行、场信号经过放大后,可能形成最高值为120伏的高电压;偏转线圈的电流比较大,可以达到安培级,它们是视频泄漏的源头。
(二)液晶显示器的电磁辐射。现在液晶显示器在人防信息系统中的应用越来越普遍了,人们大都认为它辐射小,往往不太注意它的信息泄漏问题。其实尽管液晶显示器的辐射比CRT小,但是也存在较为严重泄漏现象,它的电磁泄漏主要来源于两个部份,第一部份是液晶显示器的面板及其驱动电路,第二部分是VGA接口、数字视频接口(DVI-A和DVI-I)及其连接电缆和视频预处理电路[2]。显示器面板的背光源不携带视频信息,只提供照明,不会泄漏信息。TFT上的电流较大,辐射能力也比较强,又携带大量的视频信息,能够造成信息泄漏。但是由于TFT的驱动信号是并行信号,在现有的技术条件下难以复现、还原信息,而且驱动电压也不高,因此它不是液晶显示器的主要泄漏源。第二部分所泄漏的信息能够被目前的技术接收和复原,是液晶显示器的主要泄漏源。
(三)等离子显示器的电磁辐射。等离子体显示器在人防信息系统中的应用并不多,但是其应用的场所往往比较重要,一般在会议室、值班室和指挥中心等,所以它的信息泄漏问题就显得比较重要了。PDP的发光原理是在注入了惰性气体或水银气体的真空玻璃管上加上电压,使气体产生等离子效应,由此释放出紫外线来激发出三原色,由激发时间的长短来产生不同的亮度。PDP的前级放大电路和AD转换器以及电源、高压驱动部份、显示屏(充放电时)都能产生电磁辐射,其中电源、高压驱动部份、显示屏产生的辐射虽然大,但是它的主要成分是噪声,信号成分很小,不是信息泄漏的主要源头;AD转换器虽然存在泄漏信息,但是功率小,前级放大电路的信号是串行模拟信号,而且功率大,是信息泄漏主要源头[3]。
三、显示器信息泄漏的防护措施
目前的防电磁信息泄漏技术措施很多,本文从人防工作的实际出发,结合国情和具体情况,提出显示器防止信息泄漏的综合防护方法。
(一)加强对信息的管理。对信息保密工作来说,管理有时候比技术更重要,对人防的信息包括密级的文件,人防工程的面积、经纬度,人防指挥所相关信息等,依据国家颁布的《计算机信息系统安全保护等级划分准则》,要制定和落实严格的各项保密制度,实行分级管理。按照“谁主管谁负责、谁使用谁负责”的要求,落实信息保密责任制,并造成泄密的单位和个人追究责任,涉嫌触犯刑律的,要依法追究刑事责任。
(二)采用适当的技术措施。防止显示器信息泄漏的技术措施比较多,从人防工程的实际情况来看,下面介绍的几种技术方法比较适用。
1.屏蔽技术。屏蔽技术就是将保护的电路用由屏蔽材料制成的物体包围起来,从而切断电磁辐射沿空间的传播的途径,达到防止信息泄漏的目的。对人防行业来说,可将的人防信息系统放置在人防工程内。目前,我国的人防工程在电磁防护上主要是侧重于防止电磁脉冲对敏感设备和人员的干扰、毁伤和伤害上,还没有出台具体的防止电磁信息泄漏的技术标准。如果能用“电磁吸波混凝土”或“电磁屏蔽混凝土”[4]等混凝土类电磁防护材料修建人防工程,就能有效地防止信息泄漏。对不具备建设这种防电磁泄漏人防工程的单位来说,在实际应用中可用屏蔽机箱对计算机及显示器进行屏蔽或在显示器表面使用防辐射屏,也能在一定程度内防止电磁泄漏。技术上可对显示器内辐射量比较大的地方可以进行局部屏蔽,从而减少辐射。
2.干扰技术。干扰技术是指用干扰器发射出来的电磁波来干扰计算机辐射出来的电磁波,以掩盖计算机泄露信息的内容和特征等,让获得泄漏信息的人无法复原。干扰器分为白噪声干扰器和相关干扰器。白噪声干扰器的干扰源是白噪声,它的干扰信号和计算机泄漏的信号不相关,其噪声信号比较容易去除,保密性差。相关干扰器产生的干扰信号和计算机视频辐射信号个有相同的频谱特性,两种信号在空间混合后形成一种复合信号,破坏了原辐射的信号形态,即使被窃取也无法还原其信息。
3.滤波。滤波技术对传导泄漏十分有效,是屏蔽技术的重要补充,可以设计为只充许特定频率的信号通过。计算机视频信息的泄漏主要是在高频频段的辐射造成的[2],因此采用高通滤波器件可有效地防止视频信息的传导泄漏。
4.TEMPEST技术。TEMPEST技术是美国国家安全局和国防部联合进行研究与开发的一个极其重要的项目。它是一项综合的防护技术,是在设计和生产计算机设备时,采用干扰、屏蔽、“红”“黑”隔离、滤波、布线和元器件选择等方法,减少计算机中信息的外泄。
四、结语
从长期的趋势来看,生产和使用低辐射显示器是防止电磁泄密的根本措施。但是TEMPEST产品的在辐射低的同时,造价也非常高,价格是同样性能设备的4到5倍,对我国现在的国情来说,全部采用TEMPEST产品还不现实。现实的应对策略是在加强保密管理的基础上,在力所能及的范围内采用必要的防护技术,形成合力,切实保护好人防信息系统的各项秘密。
参考文献
[1]单国栋,戴英侠,王航.计算机电磁信息泄露与防护研究[J].电子技术应用,2004,4:6.
[2]朱海涛.液晶显示器电磁泄漏信息侦收难度分析[J].信息安全与通讯保密,2011,1:79.