电磁波危害中学教育中学学案_中学教育-中学学案.pdf

拒绝愚昧迷信，走出手机辐射误区！手机辐射是电磁波辐射的一种，因此要了解手机辐射必须先从电磁波谈起。什么是电磁波辐射？从科学的角度来说，电磁波是能量的一种。正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气 一样，人们也看不见无处不在的电磁波。电磁波就是这样一位人类素未谋面的“朋友”。电 磁波是电磁场的一种运动形态。电可以生成磁，磁也能带来电，变化的电场和变化的磁场构 成了一个不可分离的统一的场，这就是电磁场，而变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波，所以电磁波也常称为电波。1864 年，英国科学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础 上，建立了完整的电磁波理论。他断定电磁波的存在，推导出电磁波与光具有同样的传播速 度。1887 年德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在。之后人们又进行了许多实验，不仅证明光是一种电磁波，而且发现了更多形式的电磁波，它们的本质完全相同，只是波长 和频率有很大的差别。将常见的电磁波按频率顺序列举如下：长波 广播中波 广播短波 广 播调频 微波 红外线 可见光 紫外线x射线 伽玛射线。在我们的生活环境中，除了大自然 的太阳光和闪电外，各种电器用品如电视、微波炉、电灯泡、电脑等都会产生电磁波，而广 播电台、电视台、卫星通信等发射出的电磁波，都存在于我们的生活环境中。所以我们在享 受便利生活的同时，也正和电磁波朝夕相处，和平共存。下面列举一些常见设备产生电磁波 频率段：50Hz5KHz：电力公司使用的高压输配电缆、变电站、电磁炉、吹风机、电脑、电 视机、洗衣机、电热毯、空调、台灯；5KHz500MHz调频广播、调幅广播、无线电、电视 信号、对讲机；500MH 50GHz手机、雷达、微波炉、GPS卫星通信；50GH 2.4PHZ:太阳光、电灯泡、红外线、烤箱、炼钢电炉。(Hz：赫兹，频率的单位，这里表示电磁波在一秒中内振动的次数。下面是常用的电磁波频 率换算 1KHz=1000Hz=1X10A3Hz 1MHz=1000KHz=1X10A6Hz 1GHz=1000MHZ=1X10A9Hz 1THz=1000GHz=1X10A12Hz 1PHz=1000GHz=1X10A15Hz 1EHz=1000PHz=1X10A18Hz 手机辐射是什么？当人们使用手机时，手机会向发射基站传送无线电波，这些电波就被称为手机辐射。手机通 信时所发出的电磁波属于微波，通常情况下频率在 800MHz2100MHz之间的几个波段。根 据国际电子电气工程师学会(IEEE)的定义，微波是频率在0.3GHz300GHz之间的电磁波，其波长为 1 毫米到 1 米。作为电磁波的一种，微波也是被广泛应用的，从雷达到微波炉，从 电脑显示器到电视信号都是微波。随着科学技术的发展，微波正在信息技术、通信、医疗、军事、测绘、勘探等领域发挥着越来越重要的作用。核弹可以造成无数人的死亡，难道辐射没危害吗？首先要澄清的一点是：核弹致人死亡主要是利用原子核裂变产生的大量热能和随之产生的空 气冲击波的物理作用，核辐射只是核弹爆炸后的副产品，会造成严重的环境污染，影响生物 的健康，但并不是核弹致人伤亡的直接原因。原子弹以及各类核物质泄露事故发生后，会有 大量的放射性物质弥散于环境中，这些放射性物质会发生称为衰变的物理现象。通常的，衰 变现象会发出三种类型的射线，分别是阿尔法射线、贝塔射线和伽玛射线。阿尔法射线射线 是氦原子核流，贝塔射线是电子流，这两种射线都不属电磁波，当然和手机辐射就完全扯不 上关系了。与上述两种射线不同的是，伽玛射线是一种强电磁波，而且对人体有害，但它的 频率与手机发射的电磁波频率是完全不在一个数量级上的。由此可以看出，原子核幅射与手 机辐射是完全不同的两回事。电磁波是否都能穿透人体呢？电磁波是一种横波，具有横波的一般特性：频率越高波长越短，传播时波长越短的越容易受 到障碍物的阻挡，波长越长的越容易绕过障碍物或发生衍射现象。电磁波在传输过程中遇到 不同的材料时，会产生反射、吸收和穿透现象，这些作用和其程度、效果取决于电磁波的频 率和被照射物质的特性。一般来讲，频率越高的电磁波穿透能力越强。事实上，常常对于同 一种介质，不同频率的电磁波的穿透性与频率有时并不成正比关系，这与介质自身性质有关。对于 X 射线和伽马射线这类极高频的电磁波，它们更具有粒子性，因而能够穿透大多数物体。因此医院用 X 射线检查体内病变，工业上用伽马射线为工件探伤。微波也具有一定的穿透性，但相对较弱。对于人体，微波的穿透深度和微波波长处于同一数量级。经实验测试，频率为 915MHz的微波源的人体实际穿透深度为 56厘米，频率为2450MHz微波源的人体实际穿透 深度为24厘米。因此现在医疗技术中常使用微波热辐射对浅层组织进行治疗，从而减少 病患开刀的痛苦。而对于频率更低的电磁波，如广播信号等基本是不会发生穿透作用的，一 般仅会利用反射或衍射作用绕过障碍物进行传播。电磁波辐射有哪几种类型？电磁波辐射可按照其产生的效应分为两种：游离辐射和非游离辐射。根据波粒二象性理论，所有的电磁波也可以被视为光子束。而在高频率时，电磁波会比较像是粒子式的能量。因此 当高频高能量电磁波把能量传给其他物质时，光子就有可能撞出该物质内原子、分子的电子，使物质内充满带电离子，这种效应称为游离化，而造成这种游离化现象的电磁波就称为游离 辐射，伽玛射线、X光、紫外线都属于游离辐射。频率低于红外线（约为 30GHZ的电磁波 辐射都不会发生游离效应，称为非游离辐射。此类辐射则不具游离化能力，不会产生有害人 体的自由化离子。非游离辐射又可分为以下三种类型：1.波长远小于身体的光学辐射，可 产生电子激发效应，如紫外线、可见光和红外线；2.波长小于身体，以诱发电流而造成加 热的效应，如微波和高频率的射频；3.波长远大于身体，很少发生诱发电流而加热，如低 频率的射频、交流电频率和静电场（直流电场）。有害的游离电磁辐射是如何伤害人体的呢？电磁波的粒子特性是主要的，每个粒子能量是决定其生物效应的因素。高频率的电磁波粒子（光子）有足够能量可以产生游离效应，从而打断被照射生物组织有机物的化学键，例如 X 光（波长小于 10 纳米）。当高频电磁波射线进入到人体的内部时，会与体内细胞发生电离作 用，与细胞内的构成活细胞组织的主要物质成份（如蛋白质、核酸和酶）抢夺电荷。一旦这 些物质中的原子的电荷失去，分子的结构就会出现不稳定，形成离子。一些离子很容易通过 化学反应破坏该离子所在位置的细胞物质，从而导致细胞结构的损坏甚至细胞死亡。更加严 重的是，如果细胞核中的遗传物质被损坏，也就意味着基因序列受到干扰，细胞就有可能向 着无法预计的方向发展，比如成为可以无限增殖的癌细胞，最终可能导致癌症等疾病的发生。非游离电磁辐射会对人体造成伤害吗？在低频率，如可见光、射频、微波等，这些非游离辐射的光子的能量不足以打断化学键结，因此非游离辐射与上面所述游离辐射造成的生物效应是完全不同的。当然，非游离的电磁波 也可能是有害的，如紫外线、可见光、红外线，但是要取决于光子的能量，而且它们在生物 体上产生的效应主要是电子的激发而不是游离。激发效应会在生物体内诱发电流，会产生灼 热感，但激发效应的产生仍取决于射源的频率、被照射物的大小和照射的方向性。至于频率 低于调频广播的电磁波，则连激发效应也无法产生。由此可得知，大量非游离电磁波只会造 成热效应，就如同做日光浴或站在浴霸灯下方一般，只要不在短期内将太多能量传给人体，生理组织就能加以调控。所以在安全范围下长期接受非游离电磁波，并不会产生累积性伤害（如细胞癌变）。即使当非游离电磁波的强度达到一定的程度时，最多也只是灼伤。显然，可见光、广播信号、电视信号、手机信号这类功率极低的非游离辐射都不会产生对人体有危 险性的幅射。微波炉会把一块猪肉烤焦，为什么还说微波对人体无害？微波炉的辐射只要不直接接触人体，是无害的。国际上规定家用微波炉的微波波长为 122 毫米，对应频率为 2450MHz它的工作原理是发射和水分子频率相当的电磁波，使水分子产 生共振运动，在强大的振动能量下水分子相互磨擦产生热量，从而达到使带有水分的食物加 热的目的。如果人体直接被微波炉产生的微波照射，只会产生烫烧伤损害，而不会造成累积 性伤害。而手机与微波炉相比功率极低，因此对人体是安全的。紫外线和红外线也是电磁波吗？它们对人体有伤害吗？正如上面所介绍的，紫外线和红外线都是电磁波。在极端情况下，他们对人体都是有一定伤 害的。红外线和紫外线广泛的存在于我们的周围，只有要磁波辐射从科学的角度来说电磁波是能量的一种正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样人们也看不见无处不在的电磁波电磁波就是这样一位人类素未谋面的朋友电磁波是电磁场的一种运动形态电可以生成磁磁也能带来磁波所以电磁波也常称为电波年英国科学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上建立了完整的电磁波理他断定电磁波的存在推导出电磁波与光具有同样的传播速度年德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在之后人们又进的差别将常见的电磁波按频率顺序列举如下长波广播中波广播短波广播调频微波红外线可见光紫外线射线伽玛射线在我们的生活环境中除了大自然的太阳光和闪电外各种电器用品如电视微波炉电灯泡电脑等都会产生电磁波而广播电太阳，就会有这两类射线。前面提 到过，红外线和紫外线都属于光线，但频率不属于可见光的范围，肉眼无法看见。大家知道 可见光按频率高低可以分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七个色段。比红光频率更低的是红 外线，比紫光频率更高的是紫外线。太阳光中就有很强的紫外线，虽然紫外线穿透人体的能 力不强，但可以达到真皮层，所以长时间的曝晒太阳会使皮下组织受到损伤，致病原理和 X 射线类似，当伤害积累到一定程度时会使细胞 DNA中的分子结构被损伤而引起器质性病变，比如皮肤癌等。也正是因为紫外线可以破坏细胞组织，所以在医学上常用来作消毒。太阳在 发射大量紫外线的同时也在发射高能的红外线，它的波长较长，无法穿透人体，但红外线有 很强的热效应，所以高强度的红外线可以使人体表皮灼伤。家里面常用的浴霸就是利用了红 外线的热效应。红外线也可被用来作信号的载波，比如家用电器的遥控器和手机与电脑的红 外数据传输等就是如此，但这类红外线的能量是极低的（数量级为 10毫瓦），根本不足以让 被照射到的生物组织升温或产生电流。手机信号有很多种，都对人体无害吗？是的，现在常见的手机通信协议有 GMSCDMA和WCDM等，它们的微波频段分布较广，而且 全世界各地的设定都不一样。常见的有 800MHz 900MHz、1800MHz 1900MHz和2100MHz 等，远远低于可产生游离效应的电磁辐射频率下限（约为 30GHz，而且一般手机的发生功 率都不会超过 2瓦，这是极其微弱的，要知道一般家用微波炉的功率可以高达 2000瓦。当 然，现在很的很多手机还支持蓝牙和 802.11 的协议，这些协议所利用的波段也都属于微波。蓝牙的辐射频率为 2.4GHz2.48GHz,802.11协议通常有2.4GHz和5GHz两个工作频段，比 普通GSM言号的频率高，但这些微波的发射的能量极低（几毫瓦），不可能对人体有害。一 些手机还支持红外协议,其原理和电视遥控器是一样的。可以确信的是,无论今后手机上有 任何新的通信协议问世,只要使用的电磁波频段在微波的泛围内,就对人体完全无害,这是 手机自身功率的限制所决定的。世界各地对于手机辐射又是怎样认识的呢？以下是一些世界上比较权威的机构关于微波电磁辐射发表的声明或研究结果。世界卫生组织（WHO：人体暴露於极低频的电磁波中，不会产生生理影响。美国国会技术评核室（OTA）:许多实验结果发现，是否暴露在电磁波之下，对生物并无差异。英国国家放射线防护委员会（NRPB：无线电波没有足够的强度损伤人体基因组织（DNA,也不会引起癌症。美国南加州电力公司（SCE：一项针对36221位员工所做的调查显示：这些员工虽然比一般 民众接触较多的电磁波,但整体受访者在白血病、脑瘤、癌症的罹患机会上与一般民众相同,并没有比较高的倾向。美国联邦通讯委员会（FCC与电子电器工程师学会（IEEE）这两大组织在1990年代开始支 持一些回顾性研究之后发表陈述：迄今尚无有力的科学证据能证明,常规使用的非游离电磁 波会危害人体。美国劳工部（DOL）：没有确信的证据支持“暴露在家电器具、电缆及显示器等所放出的极低 频电磁波下,会有害健康。”瑞典国家电力安全局（NENB于1994年发表电磁场信息小册，说明尚无法证实磁场对人体 是否有影响。美国贝尔实验室于 1995 年提出声明：即便是在各种基站功率最大极限下，基站附近群众所 能到达的范围内，其电磁波功率最少小于各种安全规范 687 倍以下，因此大众根本不必担心。美国国家研究评议会（NRC:该组织统计十七年来五百多种不同主题后表示，没有明显可信 的证据显示基站的电磁波会对周遭居民造成伤害，当地居民罹患癌症比例、妇女生产率、婴 儿成长状况、学习能力与其他地区相较并无明显差异。既然无害，为什么国际上还要制定那么多限制微波辐射的标准呢？实然上那些标准是针对于大功率电磁波辐射制定的，现今绝大多数家用电器，包括手机所发 射的电磁波都极难达到这些标准。而且这些标准也是相当苛刻的，比如国际非电离性辐射保 护委员会（ICNIRP）规定的SAR值标准为2w/kg（瓦/千克）体重，这一标准已被大多数欧 洲国家采用。而且至今没有确切的科学证据证明，超过 ICNIRP 限值内的辐射会影响人体健 康。更加苛刻的是 TCC认证，TCC认证是瑞典专业雇员联盟就电子设备制定的安全及环保标 准。而针对显示器的发展到今天已经有了 TCO92、TCO95、TCO99、TCO01、TCO03、TCO05 等几个标准。TCC01 规定:在信号最强的情况下，以 6 分钟为计时，每公斤重量生物组织 所接受的辐射不磁波辐射从科学的角度来说电磁波是能量的一种正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样人们也看不见无处不在的电磁波电磁波就是这样一位人类素未谋面的朋友电磁波是电磁场的一种运动形态电可以生成磁磁也能带来磁波所以电磁波也常称为电波年英国科学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上建立了完整的电磁波理他断定电磁波的存在推导出电磁波与光具有同样的传播速度年德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在之后人们又进的差别将常见的电磁波按频率顺序列举如下长波广播中波广播短波广播调频微波红外线可见光紫外线射线伽玛射线在我们的生活环境中除了大自然的太阳光和闪电外各种电器用品如电视微波炉电灯泡电脑等都会产生电磁波而广播电得超过 0.8 瓦，在测试的时候以 10 克的生物组织立方体为标准，也就是说，TCO01所规定的SAR直为0.8w/kg。而手机的最强电磁辐射量与此相当，有资料显示诺基亚 N95（RM-320）的 SAR值为 0.47w/kg，诺基亚 E70（RM-10）为 1.01w/kg，摩托罗拉 V9 为 0.62w/kg。中国在手机电磁辐射上的认识和规定是怎样的？电磁波在空中传播衰减很快，有测试表明，发射功率为 20 瓦的大功率基站，其天线前 10 米的功率密度是 0.6微瓦/平方厘米（1瓦=1X10A6微瓦），远低于40微瓦/平方厘米的国家 标准。其次，当电磁波穿过一般砖墙时要衰减 6分贝，而穿过带钢筋的墙体要衰减 20分贝 左右。因此，将 GSM基站天线建在一般住宅楼顶时（中国移动的基站天线高度均在 35至55 米之间），住宅内的居民是绝对安全的。而且，高踞楼顶的基站电磁波向水平方向发射，在 垂直方向的强度几乎为 0，楼下居民是辐射死角，不会对健康造成影响。我国考虑到人口密 集等因素，现行的电磁辐射防护标准（GB8702-88）为40微瓦/平方厘米，比欧美各工业化 国家要更加严格，如美国 1982 年颁布的标准是 3000 微瓦/平方厘米，欧盟的标准是 450 微 瓦/平方厘米。而且，在我国只有符合安全标准的设备才能入网，作为运营商，也会严格执 行国家相关标准，在移动基站的网络规划上从用户角度出发，对基站布点进行严格的覆盖优 化设计，保障基站附近居民生活安全。我们可以得出什么结论呢？在现行标准下，各大手机生产商所生产的手机，以及各大电信营运商所建立的基站，它们发 射出的辐射对人体是没有任何危害的。作为人类通信使用的微波已经诞生了几十年，但世界 各地都没有找到任何证据来证明这种电磁波会对人体产生危害。磁波辐射从科学的角度来说电磁波是能量的一种正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样人们也看不见无处不在的电磁波电磁波就是这样一位人类素未谋面的朋友电磁波是电磁场的一种运动形态电可以生成磁磁也能带来磁波所以电磁波也常称为电波年英国科学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上建立了完整的电磁波理他断定电磁波的存在推导出电磁波与光具有同样的传播速度年德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在之后人们又进的差别将常见的电磁波按频率顺序列举如下长波广播中波广播短波广播调频微波红外线可见光紫外线射线伽玛射线在我们的生活环境中除了大自然的太阳光和闪电外各种电器用品如电视微波炉电灯泡电脑等都会产生电磁波而广播电