工频电磁场对人体健康的影响

电场强度 V / m 103 ~ 5 104 103 ~ 104 103 ~ 5 103 102 ~ 3 103 10~ 5 102 103 1~ 100 5~ 500 104 ~ 2 104 5 107 5 105 ~ 3 106 2 7 5 104 103 103 磁场强度 A / m 10~ 100 1~ 40 10~ 100 0. 1~ 2. 0 0. 1~ 2 40~ 100 200 0. 01~ 0. 5 0. 1~ 300 3 103 ~ 3 104 106 4 103 320 -
2
1 概述
现代电力设备在运行中所产生的 工频电磁场对人体健康的影响是目前 许多国际组织( 例如国际电工委员会, 国际大电网会议等 ) 广泛讨论和研究 的课题。 研究的目的是将这种影响的 实际危险性具体化, 并制定出相应的 标准 , 以保护直接从事电力设备运行、 维修和试验的工作人员和位于电力设 备附近居民的健康。 在 45 年以前就有人提出了本课 题。 前苏联和美国对此进行了一系列 的研究。 在 70 年代制定出关于高频 电磁场容许临界参数的第一批标准文 件。 其后越来越多的资料证明工频弱 电磁场对人体健康和精神心理也可产 生不良影响。在很多国家中进行了工 频电磁场对人体和动物器官影响的多 种研究。 目前关于这个课题已经发表 了 12 000 篇以上的文献 。
4
留, 在场强大于 2. 5
3
下, 如无保护措施 , 则不允许停留 。在 电场强 度为 5 10 ~ 2 10 V/ m 范 围内 , 允许停留的小时数按以下公式 计算 : T = 50/ E - 2 ( 式中电场强度 E 的单位为 kV/ m) 。 在电场强 度 2 104 ~ 2. 5 104 V/ m 范围内, 停留时间不应超过 10 分钟。 工作场所式频磁场强度的容许极 限值与磁场的持续作用时间和作用方 式( 连续或断续) 有关 , 其规定值在 1. 4 10 - 10 A/ m 范围内。 为了制定 有科学依据的关于限制工作人员在工 频电磁场下停留时间的标准, 需要进 一步研究电磁场作用对人体健康的影 响。
对象名称或参数 500kV 及 750kV 户外配电装置 380kV 架空输电线路 330kV 架空输电线路 110kV 架空输电线路 6~ 35kV 架空线路 6kV 母线桥 6kV 户内配电装置 住宅 、 楼房 家用电器 人体可接受的极限 心脏肌肉收缩节律破坏 空气间隙绝缘强度 按器官细胞受激条件得出的 安全场强计算值和试验值 按 DIN VD E 的场强标准 按 GO CT 的场强标准
环保技术
距离高压输 电线路 50m 以内的地区 的儿童 , 患白血病的人数比患其它癌 症的人数多。另有对少量病人研究得 出的关于受电磁场影响导致癌症发病 率增加 1. 5~ 3 倍的结论 , 但因这种病 例数量少 , 可能还有其它原因 , 故此结 论并不可靠。 如果在流行病学的研究中采用场 强测量值 , 而不采用仨计值, 对同样一 组病史的分析, 往往得出相互矛盾的 结论 。因此人们对流行病学研究的客 观性 , 尤其对病因和场强关系的研究, 产生了怀疑。在发达国家中家用电器 的人均拥有量比发展中国家高得多, 但建康状况并没有下降 。可以认 为, 流行病学的研究有两个明显的缺点: 得出最终结论的病史统计量不足和评 价电磁场的影响具有不确定性 。人们 的活动总是处在不断变化的电磁场作 用下, 而且高压输电线路的运行方式 也在变化 。 由于这些原因 , 电磁场的 作用和影响很难估计, 因此具有不确 定性 。 103 V/ m 。 虽然在 工频电 磁场 的长期 作用 下, 对人体健康的影响目前还不够明 确, 但对安全场强值与在周围现实环 境中存在的工频电磁场场强值进行比 较是很有意义的。 表内列出了现场测 得的不同电力设施所产生的工频电场 强度和工频磁场强度的数值及人体接 受的场强值。 从表中看出 , 实际电磁场强度能 常比安全值和标准值低很多倍。在户 外配电装置或高压输电线路附近工作 的人员属于例外的特殊情况 。在这些 情况下电场 强度不 仅可 能超过 标准 值, 而且有可能超安全值以及人体可 接受的极限值 。由于使心房发生纤维 性颤动 的电场 强度大 给为 10 V/ m, 大超过了空气间隙的绝缘强度, 因此 电场在人体内款感应出极限电流直接 威胁人体器官生命活动之前, 已对人 体发生了放电 。 电磁场强度虽在人体可接受的极 限 10 ~ 2
2 电磁场作用于人体的机理
电磁场对周围环境产生越来越强 烈的影响 。许多文献对这种现象引用 了一个新的名词 电子雾或电磁污 染。 对周围环境造成工频电磁场污染 的污染源主要是电力工程设施 。它们 是高压输电线路 、 高压变电站 、 电气化 铁道 、 大容量的工频电力设备 , 以及各 种各样的家用电器。 科学论证了电磁场对人体影响的 两种机理: 一是外界电磁场在人体中 感生的电流对神经细胞和组织细胞的 刺激; 二是人体器官组织由于吸收电 磁场能量而发热 。
在, 只 有 5% 的 人 在 场 强 达 到 7 103 V/ m 时就感觉到电场存在。 人体对磁场及其感应电流的感觉 更为迟钝 , 只有在磁场强度超过在生 活中遇到 的场强 很多倍 时才有 所感 觉。曾做过以下试验, 有两个外形完 全相同的房间 , 其中一个房间处在场 强 1 600A/ m 的磁场作用下 。 两组人 员每天进入各自的房间数小时, 经过
3 流行病学的研究
应该指出 , 确定人在弱电磁场下 工作和生活所受到的影响是相当困难 的。 但经常有弱电磁场损害健康的报 道。 例如居住在高压输电线路附近和 长期使用电气设备的人们, 得病的人 数增多, 其中得癌症的人数增加。 流行病学研究患病人数和患病原 因之间的联系 , 研究大量患者和控制 组的 患病历 史。 例 如在瑞 典选 出了 436 000 个 病史, 研 究式频电 磁场与 患病人数之间的联系, 其中有 123 000 个 儿 童 病 史。 这 些 人 生 活 在 距 离 220kV~ 380kV 输电线路 300m 以内 的地区, 时间至少一年以上。 根据分 析, 这些人有患癌症的危险性 , 生活在 61
的作用产生了密度约为 0. 01A/ m 的 一周后, 这两组人员的自我感受相同, 感应电流 , 细胞 就有 可能受 到刺 激。 心理反应也没有什么不同, 化学分析 神经组织和肌肉组织的细胞对频率从 10 到 1 000Hz 范围内的刺激 最为敏 感。可以认为, 受激频率从起始值提 高到 100 倍以上 , 并不对人体器官有 害, 因这时人体有各种补偿性的机能 发生作用 。 由于细胞膜信息通道的打开具有 惯性 , 受激灵敏度随着外界电磁场频 率的提高而下降, 电磁场的作用主要 以细胞组织发热的形式出现 。人在正 常活动情况下从细胞组织中释放出热 量, 其功率约为 1W/ kg 。这些热量通 过热调节系统释放到外界空间。在单 位功率 4W/ kg 条件下 , 人体组织的温 度升高 0. 5 ~ 1 , 这对人体没有危 险。 在计算电磁场安全强度时要求采 用的单位 功率为 上述的 1/ 10, 即 0. 4W/ kg 。 某些微生物、 鸟类和爬行动物具 有专门接受电磁场的器官, 但人体不 同, 在电场作用下毛发感应电荷, 产生 颤振 , 或人体的某些部位发生瘙痒 , 出 现这些间接特征表明人体处在电场的 作用下 , 大约 80% 的人在场强达到 2 10 4V/ m 时才开始感觉到电场的存 结果也相同。 人体出现强烈的痉挛现 象只是在磁场强度超过 105A/ m 时才 发生 。 除了上述电磁场对人体的两个作 用机理以外, 还可能有其它机理作用, 例如在电磁场的长期作用下细胞交换 物质和细胞生殖的过程以及某些器官 的功能受到影响。
人体的健康有影响 。这已被在户外配 电装置和高压输电线路附近工作的人 员健康状况恶化所证实 。为了保护这 些工作人员, 可以采取电磁场屏蔽和 限制在电磁场下停留时间的措施。 在 技术上可实现电场屏蔽, 但不能实现 磁场屏蔽 。 人员受电磁场作用的时间或在电 磁场下的停留时间, 建议采用下列极 限值 :
5 结束语
国外对电磁场作用用于生物的各 种可能机理进行了大量研究, 科学地 论证了其中几个最重要的机理, 而且 积累了大量统计资料, 并可对工频电 磁场作用于人体和损害健康的危险程 度作出估计。 当电磁场强度超过人体可接受的 极限值时 , 电磁场的短时间和长时间 作用都对人体产生现实的危害性 。为 了制定关于电磁场场强和人员在电磁 场中的停留时间容许值的标准提出科 学依据, 庆集中力量研究在电磁场强 度超人体可接受的极限值时的影响。
国际电力 1997 年第 4 期
环保技术
工频电磁场对人体健康的影响
摘要 论述了工频电磁场作用于人体的机理 , 指出流行病学关于工频电磁场损害健康的研究结果具有不确 定性 , 人们对其研究结论产生怀疑 。文中列出了架空输电线路和配电装置等电气设备的电磁场强度数据。 最后提出对本课题需要进一步深入研究和对现有的标准需要进一步完善的意见 。 关键词 工频电磁场 健康 标准 人体 人体器官的细胞功能会因外界电 磁场的存在而受到影响 。神经信息的 传递是依赖 细胞膜 边界 电位差 的变 化, 促使其信息通道打开和钠离子从 中通过来实现的。 肌肉组织的收缩是 在钙离子透明的细胞膜中形成信息通 道而促成的。 与这些过程同时发生的 电流密度约为 0. 01A/ m 2 。 如果在人体组织中受外界电磁场
不同电力设施所产生的工频电磁场强度和人体可接受的强度值
* 作者
*
*
A. . 捷亚科夫 俄罗斯科学研究院通讯院士, 教授
62
3 4
10 V/ m 范围内, 但 已对
4
4 安全场强标准
在计算电磁场安全强度时 , 采用 单位功率 0. 4W/ kg, 得 出 50Hz 电场 和磁场强度的安全值或容许值分别为 2 104 V/ m 和 4 10 3A/ m 。 这就 是 电磁场强度容许值的标准 。 按德国工业标准 DIN VDE 0848 安全场强为 7 103 V/ m 和 320A/ m, 按前苏 联国家 标准 OCT , 则为 5