微波的危害及防護(hù)

1、微波的危害及防護(hù)微波的危害及防護(hù) 微波是電磁波中的一個特定波段，一般指頻率為300 MHz至300 GHz，亦即波長從1 m至1 mm的電磁波。隨著微波技術(shù)在廣播、電視、通訊、科技和國防領(lǐng)域中應(yīng)用的日益廣泛，信息傳輸、無線電工具已成為人類文明生活不可缺少的伴侶，從而也使整個生物界沉浸在人為電磁輻射環(huán)境之中，因此，微波輻射對受照者及其后代的不良后果引起了公眾深切的關(guān)注。有關(guān)微波生物學(xué)效應(yīng)研究的文獻(xiàn)甚多，但這些研究所得的結(jié)果分歧很大，其焦點在于低強度微波輻射是否存在著有害的生物學(xué)效應(yīng)。然而，盡管學(xué)者們觀點各異，有一點還是較為一致的，即人體中樞神經(jīng)對微波輻射最為敏感1。本項目從微波的生物效應(yīng)和材料的

2、微波特性入手，從多種方案中篩選出最佳防護(hù)材料和方法，研究手機微波對人體的輻射問題，微波作業(yè)人員和過敏人群的衣帽服飾問題，靠近微波發(fā)射源建筑物的微波防護(hù)問題等，研究有效實用的微波防護(hù)方法、制成微波防護(hù)薄膜及手機微波防護(hù)器，從而有效地解決微波對人體的不良生物效應(yīng)。1 微波的危害11 微波熱效應(yīng)自19世紀(jì)中葉物理學(xué)家麥克斯韋、赫茲等人提出并證實了電磁場有關(guān)理論后，人類開始了對電磁波造福人類的應(yīng)用研究，無線電通訊應(yīng)運而生，并從軍事走向民用。直到20世紀(jì)30年代，人們才發(fā)現(xiàn)經(jīng)常接觸微波的人群中，出現(xiàn)有失眠、頭痛、乏力、心悸、記憶力減退、毛發(fā)脫落及白內(nèi)障等癥候群。經(jīng)研究才知一定強度的微波輻射會對人體造成不

3、良影響。50年代各國相繼建立了安全標(biāo)準(zhǔn)，但那時被認(rèn)為有問題的僅是顯而易見的微波熱效應(yīng)。 12 微波非熱效應(yīng)70年代以來，從相繼發(fā)表的研究報告表明，低強度微波的非熱作用對人體引起的不良影響，更是當(dāng)今社會的一大公害。微波的非熱效應(yīng)，是指電子在生物體內(nèi)細(xì)胞的分子中間移動，擾亂了生物體的電反應(yīng)而引起的作用，或者說人體在反復(fù)接觸低強度微波照射后，溫度雖無上升，但造成機體健康的損害。實驗和病理學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這種非熱作用對人體的健康影響比較廣泛，能引起神經(jīng)、生殖、心血管、免疫功能及眼睛等方面的改變。長期低強度射頻電磁輻射非致熱效應(yīng)，對動物神經(jīng)、內(nèi)分泌、膜通透性、離子水平等都有影響，也有報告認(rèn)為能引起DNA損傷

4、、染色體畸變等2。13 低強度微波對人體的危害（1）對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響主要表現(xiàn)為神經(jīng)衰弱癥候群，其癥狀主要有頭痛、頭暈、記憶力減退、注意力不集中、睡眠質(zhì)量降低、抑郁、煩躁等3。實驗發(fā)現(xiàn)微波輻射能使大鼠腦組織耗氧率減慢一半，反映大鼠腦組織氧代謝能力減弱，耗氧能力下降4。從實驗?zāi)苡^察到小鼠下丘腦的超微結(jié)構(gòu)改變，線粒體變化明顯。出現(xiàn)線粒體腫脹、融合和變形；脊缺損、斷裂及空化等，主要表現(xiàn)為線粒體結(jié)構(gòu)受損5。部分腦區(qū)腦電總量降低，腦電峰值能量明顯下降。下丘腦海馬琥珀酸脫氫酶含量明顯下降6。國外有學(xué)者也指出，腦的呼吸鏈和氧化磷酸化對電磁波輻射是很敏感的指標(biāo)。較低強度微波輻射對下丘腦超微結(jié)構(gòu)的改變，結(jié)果在

5、神經(jīng)元未顯示粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細(xì)胞器形態(tài)改變前，首先表現(xiàn)線粒體膜的輕度不完整。（2）微波對眼的影響有關(guān)微波對眼部的損害，無論是職業(yè)接觸人群流行病學(xué)調(diào)查還是動物試驗方面，國內(nèi)外均已有大量的報道。一般認(rèn)為，因晶狀體本身無血管組織，故成為微波造成熱損傷的敏感部位。長期在低強度微波環(huán)境中工作，也可使眼晶狀體混濁、致密、空泡變性，且與接觸時間成比例。有學(xué)者認(rèn)為，低強度微波致眼損傷的機理可能是微波的長期蓄積作用、非致熱作用或聯(lián)合作用所致7，也有學(xué)者認(rèn)為微波使晶體滲透壓改變，房水滲入晶體，抑制其核糖核酸合成而致晶體混濁等，加速晶體老化和視網(wǎng)膜病變，而對視力、眼晶狀體損傷、眼部癥狀（如：干燥、易疲勞）有顯著影響8。

6、（3）對循環(huán)系統(tǒng)的影響低強度微波輻照對循環(huán)系統(tǒng)的影響國內(nèi)已有大量的報道，且結(jié)果大致相同，主要表現(xiàn)為心悸、心前區(qū)疼痛、胸悶等癥狀及心電圖異常率增加、竇性心動過緩加不齊、心臟束枝傳導(dǎo)阻滯等，另外血壓、血象、腦血流、微循環(huán)也會有不同程度的改變9。微波對心血管系統(tǒng)的影響，主要是因為微波輻照引起植物神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂，以副交感神經(jīng)興奮為主，即使在低場強的情況下，這種影響仍然存在。而微波對腦血流的影響說明其所形成的電磁場可影響腦部血循環(huán)及血管功能，腦部經(jīng)微波照射后，血管擴張，血流量增加、彈性血管管壁張力減低，血管緊張度增高，所以導(dǎo)致了腦血流圖的一系列變化10。（4）對免疫方面的影響主要是抑制抗體形成，使機體

7、免疫功能下降。微波的免疫效應(yīng)與功率密度和暴露時間有關(guān)，功率密度較大時，短期暴露可刺激機體的免疫機能，長期暴露則抑制免疫；功率密度較低時，產(chǎn)生免疫刺激則需較長時間的暴露。另外，微波對機體免疫功能的影響還表現(xiàn)出累積效應(yīng)11。（5）對生殖機能的影響國外有學(xué)者指出，用低功率的微波輻射懷孕大鼠，會導(dǎo)致小鼠出生后小腦浦肯野細(xì)胞的減少。此后，有不少學(xué)者以子代腦的形態(tài)和行為作指標(biāo)，觀察了微波輻射懷孕動物的致畸效應(yīng)。也有對孕鼠輻射導(dǎo)致后代腦AChE活性下降的報道。國內(nèi)也有許多非致熱效應(yīng)微波引起機體生殖系統(tǒng)危害的報道。低強度微波輻照的非熱效應(yīng)能影響精子細(xì)胞。實驗發(fā)現(xiàn)5 mWcm2微波輻照對人精子的活動度、存活率及

8、穿卵率影響顯著12。微波輻照附睪或睪丸可導(dǎo)致雄性生殖細(xì)胞內(nèi)多種酶活性的改變。有研究觀察了微波照射男性志愿者睪丸，發(fā)現(xiàn)血清睪酮含量隨照射時間的延長而顯著降低，同時，黃體生成素顯著上升，提示微波可損害睪丸間質(zhì)細(xì)胞合成睪丸酮的功能13。另一項研究也發(fā)現(xiàn)雷達(dá)作業(yè)人員血清17羥皮質(zhì)醇和睪丸酮含量異常率高。（6）對遺傳方面的影響新的研究還表明：微波會以別的方式影響生物細(xì)胞，破壞含有遺傳信息的生物分子脫氧核糖核酸（DNA），破壞染色體結(jié)構(gòu)。2 微波防護(hù)的方法由于微波幾乎是直線輻射的，在傳播時，它的衰減程度與傳播距離的平方大致成反比關(guān)系，要求盡量讓保護(hù)主體遠(yuǎn)離微波源。由于微波的積累效應(yīng)的存在，就要盡量縮短接觸

9、照射的時間，在無法避免的場合，在微波源與保護(hù)主體之間設(shè)置防護(hù)膜，使保護(hù)區(qū)域的微波場強小于國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的限值，達(dá)到安全防護(hù)的目的。微波防護(hù)膜如圖1所示，由微波反射材料、吸收材料、表面涂層和紙墊層復(fù)合而成。反射材料采用電阻率較低的金屬箔膜或絲網(wǎng)組成，如采用鋁箔和黃銅絲網(wǎng)。吸收材料采用粘膠劑和石墨組成。將復(fù)合材料制成厚度小于05 mm的薄膜，設(shè)置于保護(hù)主體與微波發(fā)射源之間，如可設(shè)置于手機的外殼，手機套上，也可設(shè)置在衣帽上，建筑物上，使保護(hù)主體與微波源相隔離。3 手機微波的防護(hù)31 手機微波的特點目前，常用的手機微波輻射場強值為6003 000Wcm2，頻率890960 MHz，其能量以217

10、Hz脈動式重復(fù)速率傳輸。由于其頻率高，波長短，作用于生物體時不是持續(xù)的場能而是脈沖式的波能，因此，對生物體的影響更大。我國作業(yè)場所微波輻射衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)14（GB1043689）規(guī)定微波輻射場強值應(yīng)小于50Wcm2，環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)15（GB917588）規(guī)定微波輻射應(yīng)小于40Wcm2。可見，手機微波超出標(biāo)準(zhǔn)允許限額的10多倍，而且手機緊貼人腦邊使用，未雨綢繆，防患于未然是十分必要的。 32 防護(hù)主體微波的波長、強度、輻射源的性質(zhì)及與保護(hù)主體的關(guān)系，決定了微波的被吸收、反射、折射、透射的情況。若被完全透射或反射，則對保護(hù)主體無多大影響。只有當(dāng)微波輻射穿透組織并被吸收時，才發(fā)生生物效應(yīng)。組織穿透深度

11、與波長即頻率有關(guān)，隨著頻率的增加，波長變短，穿透深度也減低。一般來說，微波頻率在20 00030 000 MHz以上的，則在表層吸收；1 0003 000 MHz的微波，可在淺層吸收；1 000 MHz以下的，可穿至組織深層被吸收16。手機微波正是處于能穿至組織深層被吸收的頻段。由于微波照射于人的體表時，大部分能被反射出去，反射的程度取決于照射部位表面脂肪層厚度，有脂肪層保護(hù)的組織受損較小，所以，對脂肪層很少的頭部、雄性生殖器和完全沒有脂肪的眼睛、耳朵更應(yīng)加強保護(hù)措施。而且微波的生物效應(yīng)大都是對頭部照射所引起的，因此，我們把頭部作為保護(hù)主體。 33 設(shè)計思想在微波發(fā)射源與保護(hù)主體之間設(shè)置一道防

12、護(hù)屏障，就可以阻隔微波進(jìn)入主體，但同時又要使手機的信號和其他功能不受影響。如圖2、圖3所示，將防護(hù)膜設(shè)置于手機上，這樣，讓保護(hù)主體與微波的發(fā)射源相隔離，人體不在微波場內(nèi)，微波的熱效應(yīng)和非熱作用所起的不良影響也就不復(fù)存在。 34 防護(hù)方式篩選被測手機為西門子0168X型，防護(hù)樣品有：耳孔罩20種，天線檔片18種，防護(hù)套12種，防護(hù)材料22種。測試儀器為美國Narda 8700場強儀。實驗?zāi)康氖呛Y選出最有效的防護(hù)材料及方法。實驗方法是將手機豎立固定于實驗桌某點，反復(fù)撥通外地某特定電話，用場強儀檢測手機靠近人腦一側(cè)有關(guān)各點的微波輻射強度，在35s采樣時間內(nèi)讀取最大值。場強儀探頭至手機外殼的距離為26

13、 cm，如圖4所示。依次對手機在無防護(hù)及采用不同防護(hù)材料和方法防護(hù)的情況下進(jìn)行檢測，并對防護(hù)效果最佳的手機進(jìn)行通話實驗。實驗結(jié)果如表1所示。 實驗結(jié)果表明，單純小面積的耳孔罩與天線檔片等無明顯防護(hù)效果，只有用幾種材料組合達(dá)到一定面積，可使手機靠入腦側(cè)的輻射大幅度下降至0.005mW/cm2以下。這已完成符合國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。對手機采用本實驗探索出的最佳防護(hù)后，與市內(nèi)市外等處通話，雙方聽感清晰，與防護(hù)前無差異。 35 防護(hù)效果比較測試儀器：美國Narda 8700場強儀，MF10型萬用表；被測手機：西門子0168X型，Motorola microtac型；防護(hù)樣品：R型和B型手機防護(hù)套，T3R8Z1

14、0手機貼。實驗?zāi)康模簷z測安裝防護(hù)膜前后手機有關(guān)部位微波輻射場強的變化及防護(hù)效果。安裝防護(hù)膜后，對通話有無影響。實驗方法同上，實驗結(jié)果如表2所示。實驗結(jié)果表明，防護(hù)效果很明顯，可使手機靠人腦側(cè)的輻射場強從340 mWcm2降至0005 mWcm2以下。對手機配上防護(hù)裝置后，與市內(nèi)市外等處通話，聲音清晰，雙方聽感與不用防護(hù)裝置時無差異。36 用戶反應(yīng)經(jīng)用戶使用，效果明顯，反應(yīng)良好，裝了防護(hù)器后不但聲音清晰，信號正常，而且以前那種耳痛、眼燥、疲勞、臉部發(fā)熱、頭部麻木等不適感覺均有減輕和消失。4 討論（1）由于采用防護(hù)膜，并在結(jié)構(gòu)上聯(lián)成一體，形成多重防護(hù)，可以完全消除微波對人腦的輻射，使手機使用者處于安全狀態(tài)。（2）由于防護(hù)膜只設(shè)置于手機人腦側(cè)，并不超過天線的二分之一部位，所以，不影響手機的信號和其他功能。由于采用了反射材料、吸收材料、表面涂層和紙墊層復(fù)合而成的材料，耳孔罩采用絲網(wǎng)或小孔膜片，不但能濾去一些雜波，而且使得天線增益。所以手機聲音清晰，信號穩(wěn)定。（3）在無防護(hù)時，測試探頭越靠近手機，場強值越大。實際上人們打手機時，手機緊貼耳朵使用，場強要大于上表。（4）目前手機用戶及微波發(fā)射臺站的數(shù)量激增，全國現(xiàn)有手機用戶16億，并且仍在迅猛增加。推而廣之開發(fā)微波防護(hù)薄膜在服飾、建筑物、微波發(fā)射臺站等作業(yè)場所的微波防護(hù)任重道遠(yuǎn)，市場大。5 結(jié)語微波