10.2.1 电磁污染
电磁波就是在空间传播的交变电磁场，它包括无线电长波、中波、短波、红外线、X射线、γ射线及微波等。它看不见、摸不着、嗅不到，然而就像幽灵一样对人类生活和健康、生产科研等产生巨大的影响，其中人工电磁波最令人担忧。人工电磁波是指通过电视、广播、通信、电器、输电线等持续发出的电磁波。不少科学家预言，21世纪电磁污染将成为首屈一指的生态环境的物理污染。
一、电磁污染源
随着科学技术的发展，遍布全球的无线电通信、广播、电视、雷达、微波炉、电脑、手机及来自远处、地下或高空的无数看不见、摸不着的电磁波，都可能成为环境的污染源。
任何交流电路都会向周围的空间放射电磁能，形成交变电磁场，当交流电的频率达到105 Hz及以上时，交流电路周围便形成了射频电磁场。通常射频电磁辐射按频率划分为不同的频段（表10-3）：高频、超高频和特高频（微波）。
表10-3 射频电磁波（场）分类
1.天然电磁环境
1）来自太阳的电磁波
太阳以电磁波的形式不停地向外辐射能量。从波谱角度看，来自太阳的电磁波从波长小于10-3 nm的高能γ射线一直到波长大于104 m的低频无线电长波，几乎覆盖了全部电磁波谱，短波部分如紫外线、X射线和γ射线虽然所占能量份额很小，但其量值随太阳的活动而变化剧烈，对人类产生严重的影响。
2）地磁场
众所周知，地球是一个大的磁体，在它的周围存在着电磁场，被称为地磁场。包括人类在内的一切生物都生活在其中，慢慢适应着地磁场的作用，并且有自己的微弱磁场（人体磁信号主要集中在肺部）。人们由于长期受地磁场的作用，一旦处于“电磁真空”的环境下会不适应，将受到“电磁饥饿”的危害。俄、美科学家发现，长期在太空生活的宇航员返回地面后身体都较虚弱，究其主要原因是脱离了地磁场环境所致，于是科学家专门设计了一种电磁环境，让返地的虚弱的宇航员进去，约3天后，果然基本康复。
2.人为电磁环境
1）广播电视
城市中影响电磁环境的最大辐射源是电视、广播发射塔。位于市区内的电视、广播发射塔发射的电磁波频率范围是48.5～960 MHz，属于超短波与分米波频段。而中、短波广播发射台一般建在城市近郊区。中波广播的频率是531～1602 kHz，其传播以地波为主，一般为近距离传送。短波广播的频率范围为3～30 MHz，其传播以天波为主，可实现远距离传送。
2）通信设施
通信设施主要包括雷达微波站、卫星地面站、移动通信基站、无线电寻呼和手机等，它们给人们的工作和生活带来了极大的方便，但是也给城市电磁环境带来新的问题。
3）交通工具
电气化机车、有轨及无轨电车使沿线附近居住的居民收看电视受到影响，使城市电磁噪声呈上升趋势。发动机点火系统是最强的宽频电磁噪声干扰源之一，产生干扰最主要的原因是电流的交复和电弧现象。除此之外，还有汽车喇叭、发电机整流器、蓄电池的大电流瞬时通断等，甚至电动车窗的电动机也会产生很窄的尖峰电磁干扰。
4）电力系统
我国目前的变电站等级最高达到750 kV，这种高电压、大容量的变电站的电磁环境相对于低电压等级（500 kV、220 kV）的变电站的电磁环境更为恶劣。影响电磁环境的电力系统骚扰源主要有：高压隔离开关和断路器的操作产生的暂态过电压，电源本身的电压暂降、中断、不平衡、谐波和频率变化，高压架空输电线导线表面的高场强造成电晕放电及其附近的工频电场和工频磁场，变电站二次回路的开关操作而产生的暂态电压。
5）工业、科研、医疗
工业、科研、医疗技术中使用的高频设备很多，如高频加热设备，短波、超短波理疗设备等，它们在工作时产生的电磁感应场和辐射场场强较大，并时有电磁辐射泄漏，造成不同程度的辐射污染，且对周围广播电视信号的接收和电子仪器造成干扰。
6）家用电器
随着各种家用电器进入千家万户，家庭环境的电磁能量密度不断增加。研究发现，长期生活在0.2 μT以上的低频电磁场环境中，将对人体产生有害影响，表10-4是家庭常用电器磁感应强度值。
表10-4 家庭常用电器磁感应强度值 （单位：μT）
二、电磁污染的传播
电磁辐射的传播方式包括地面波传播、天波（电离层）传播、视距传播、散射和绕射传播等。在分析预测电磁环境时，通常取其中一种或几种作为主要的传播途径。
1）地面波传播
天线低架于地面（天线架设高度比波长小得多），电波从发射天线发射后，沿地表面传播的那一部分电波称为地面波。地面波受地面参数影响很大，频率越高，地面对电波吸收产生的损耗越大，所以它适于低频率（30 kHz～30 MHz）的电波传播（例如长波和中波）。我国的中波广播主要属于这类传播方式，地面波主要是垂直极化波。(https://www.daowen.com)
2）天波传播
天线发出的电波，在高空被电离层反射后到达地面接收点，称天波传播。长波、中波、短波都可以利用天波传播。采用天波传播方式，由于发射天线方向对着电离层，电波经反射或散射后到达地面，传播距离很远，到达地面的场强已不太强。
3）视距传播
对于短波和微波段，由于频率很高，电波沿地面传播损耗很大，又不能被电离层反射，所以主要采用视距传播方式。视距传播是指在反射天线和接收天线能相互“看得见”的距离内，电波直接从发射天线传播到接收点，也称直接波或空间波传播。其传播方式主要是直射波和反射波的叠加。电视、调频广播、移动通信、微波接力通信都属于这种传播方式。
4）绕射传播
电波绕过传播路径上的障碍物的现象称为绕射。绕射波遇到地面上的障碍物（如山岗、凹地、高大建筑物等）时发生绕射传播，波长越长，绕射能力也越强。因此，长波、中波和短波的绕射能力比较强，电视、调频广播和微波段的电波遇到障碍物的阻挡也能产生绕射，但绕射区的场强一般较弱。
三、电磁污染的危害
1.电磁污染对人体伤害的影响因素
（1）功率。设备输出功率越大，辐射强度越大，对人体的伤害越严重。
（2）频率。辐射能的波长越短，频率越高，对人体的伤害越大。
（3）距离。离辐射源越近，辐射强度越大，对人体的伤害越大。
（4）振荡性质。脉冲波对机体的不良影响比连续波严重。
（5）照射时间。连续照射时间越长或累计照射时间越长，伤害越严重。
（6）外界环境。环境温度越高或散热条件越差，伤害越严重。
电磁辐射对女性和儿童的伤害较严重；人体被照射的面积越大，伤害越严重；人体血管较少的部位传热能力较差，较容易受到伤害。
如前所述，任何交流电路都会向周围的空间发射电磁能，形成交变电磁场，当交流电的频率达到105 Hz及以上时，交流电路周围便形成了射频电磁场。对人体造成危害的电磁辐射主要是射频电磁辐射。射频电磁辐射分为长波、中波、短波和微波辐射。射频电磁辐射主要由无线电广播、电视通信、雷达探测等电子设备产生。大功率的电磁辐射对人体有明显的伤害和破坏作用，微波辐射对人的危害尤为严重。
2.电磁辐射对人体危害的机理
电磁辐射对人体健康产生危害，其机理目前尚未完全清楚，但现在“热效应”和“非致热效应”两种观点普遍为大家所接受。
水是构成人体的重要组成部分，生物水具有很强的偶极性。当人体处于电磁场中时，人体的极性分子（如水）在电场作用下（形成偶极子）有一定的取向性，即在自然状况下排列较为紊乱的极性分子按阴阳极调整排列，产生取向运动。在交变电流电磁波不断变化的情况下，极性分子将随着频率变化而来回排队。这样，在分子运动时会互相碰撞摩擦而产生热，在电变频率高时，产生的热来不及失散，从而使机体温度上升，表现出热效应。由于电磁辐射热效应的存在，所以它对血液流通较差的组织伤害较大，因为这些组织受热后不易通过血液把热带走。人眼睛的晶状体就是这种组织，这也反过来证实了该理论的正确性。
非致热效应是指人体受到长时间强度不大的电磁辐射时，虽然人体温度没有明显升高，但会引起人体细胞膜共振，出现膜电位改变，使细胞的活动能力受限。因此，非致热效应也被称为“谐振”效应。生物大分子蛋白质的固有振荡频率在高频段，蛋白质的束缚电荷可受极高频波的影响，在分子内及分子间发生电子转移。极高频波还可通过对氢键的激励，改变蛋白酶的活性，增加酶反应速度，从而使机体表现出其他症状。另外，还有一种看法是电磁波可以干扰人体的生物电，尤其会对脑电和心电产生干扰，从而影响脑的正常功能和心脏活动。
3.电磁辐射对人体的伤害
当人体吸收了高强度的电磁辐射后，机体会产生极化和定向弛豫效应，导致分子的振动和摩擦，使人体温度升高。若人体的调节功能不能适应某些部位的过高温升时，就会造成一定伤害。电磁辐射也会使机体产生某些生理变化，因为强电场、强磁场可使人体内分子自旋轴发生偏转，使体内的电子链出现反常排列，导致体内电磁阵容发生变化，从而引起白细胞、血小板减少，可能造成心血管系统和中枢神经系统功能障碍。特别是微波污染会引起神经系统、心血管系统、生殖系统等发生某些功能病变。电磁辐射尤其对人的眼睛伤害较大。因为眼睛是人体中对微波辐射比较敏感且易受伤害的器官。电磁辐射对胎儿的影响最为严重，胎儿的各组织器官正处于逐渐形成和生长发育阶段，对电磁的“毒性”作用比成年人敏感。
（1）对眼球晶状体的影响：强功率微波照射可导致晶状体蛋白质凝固，形成白内障。
（2）对血液生成的影响：表现为白细胞总数的波动及淋巴细胞和嗜酸性细胞减少。
（3）对内分泌的影响：在性功能上男性表现为阳痿，女性出现月经周期紊乱，其他方面有甲状腺肿大、碘摄取率增高、妇女乳汁分泌功能下降、糖代谢内分泌紊乱等。
（4）对免疫力的影响：微波照射抑制了抗体形成，甚至球蛋白抗体完全消失，还可能使机体的血清补体率升高和免疫球蛋白含量下降。
（5）对心血管系统的影响：反映在心电图上的一些指标改变，如心动过缓、心动过速、R波变宽、K值减少、局限性心室传导阻滞增加、血压波动等。
（6）对中枢神经系统的影响：除了改变大脑对体温调节的控制功能外，主要还表现为头痛、全身无力、易疲劳、睡眠障碍、记忆力减退、易冲动等。
4.电磁波对电子设备的干扰
许多正常工作的电子、电气设备所发生的电磁波能对邻近的电子、电气设备产生干扰，使其性能下降乃至无法工作，甚至造成事故和设备损坏。例如，在身上安装起搏器的人，只要靠近正在运行的电力变压器、电冰箱等，就会有不舒服的感觉，起搏器可能会失调。目前，许多电子设备的内部基本电路都工作在低压状态，如电视机的高频头、视频放大器、计算机主板、CPU等，特别是随着半导体技术的发展，集成电路工作电压越来越低，有的只有1 V左右，甚至更低。因此，电子设备很容易受到电磁波的辐射干扰，安全性和可靠性都受到威胁。
