电磁波与人体健康

1. 电磁波与人体健康 中国科学院老科技工作者协会 中国科学院电工研究所 吴石增

2. 目录 一、电磁波已构成人类的生活环境 二、电磁波的传播 三、电磁波谱 四、电磁波的生物效应与“双刃剑”作用 五、对人体健康影响的防护 六、结束语

3. 一、电磁波已构成人类的生活环境（1） （一）、从几个问题看电磁波 的功用和存在 • 1、大家每天都看电视 • 2、几乎每个人都用手机

4. 一、电磁波已构成人类的生活环境（2） • 3、绝大多数人做过X射线胸透和CT 检查 • 4、绝大多数家庭都用微波炉

5. 一、电磁波已构成人类的生活环境（3） • 5、很多人都使用电脑 • 6、不少家庭有人使用过频谱 治疗仪

6. 一、电磁波已构成人类的生活环境（4） （二）、 充满电磁波的生活环境 从以上事实看，人类要天天和电 磁波打交道，我们周围充满了 各种类型的电磁波，它与人们的生 活和生产活动紧密相关。如今，电 磁波像水和空气一样，已构成人类 的生活环境。它在人们的生产和生 活活动中起着不可估量的作用。

7. 一、电磁波已构成人类的生活环境（5） （三）、 电磁波是人类的“双刃剑” 当电磁波为人们谋福利的同时， 也为人们的生活和健康带来一定的负 面影响,成为人类生活和健康的“双 刃剑”。为此，人们有必要认识电 磁波的“双刃剑”作用，在使用它们为 自己谋利的时候，要采取相应的防护 措施，防止电磁波对人体健康的伤害。

8. 二、电磁波的传播（1） （一）电磁波的基本概念 电磁波简单地说就是电磁场的波动。电场的变化产生磁场，磁场的变化也会形成电场，两者交互作用的波动，称为“电磁波”。

9. 二、电磁波的传播（2） （二）电磁波的传播 电磁波在自由空间的传播速度等于光速，即约为3×108米/秒。这一速度大致相当于电磁波在一秒内沿赤道绕地球传播七周半。其传播的基本物理形式如下图所示：

10. 二、电磁波的传播（3） （二）电磁波的传播 • 电场变化动态图

11. 二、电磁波的传播（4） （二）电磁波的传播 • 磁场变化动态图

12. 三、电磁波谱(1) 不同波长的电磁波对应不同的频率，按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来，就形成电磁波谱。其波谱图如下

13. 三、电磁波谱(2)电磁波特征参数一览表

14. 三、电磁波谱(3) （二）、电磁波谱的特点和规律 从以上的电磁波谱表可以看出，其特点和规律是波长依次从长变短，频率依次由低变高，能量依次由小变大。当其作用到人体时，不同波段的电磁波会产生不同的生物效应。低能量波段的电磁波产生非电离辐射效应，高能量波段则产生电离辐射效应。

15. 电离辐射 生物活性分子的电离和激发 四、生物效应与双刃剑作用(1) （三）、电磁波的生物效应（1） 从大的方面来说，电磁波的生物效应分两种：电离辐射效应和非电离辐射效应。 1、电离辐射效应（1） （1）什么是电离辐射 电离辐射作用如图所示。电离辐射效应是具有高能量的电磁波对生物体辐射时，足以将生物组织的分子结构打散成带电的离子，从而引起生物体细胞、组织或器官功能和结构的改变，导致病变，对生物体造成伤害。

16. 四、生物效应与双刃剑作用(2) （三）、电磁波的生物效应（2） 1、电离辐射效应（2） (1)什么是电离辐射(2) 电离辐射基本概念图 人体组织的基本单元是细胞，细胞又由分子所构成，分子又由原子所组成。 细胞的构成 分子的构成 原子的构成

17. 四、生物效应与双刃剑作用(3) （三）、电磁波的生物效应（2） 1、电离辐射效应（3） （2）电离辐射作用对人体伤害的基本原理 大剂量的辐射将引起大范围的细胞 死亡，直接对人体造成大的伤害。在 少量剂量下，它并不能对人体直接造成 伤害。在某些情况下，细胞并不死亡， 但是变成非正常细胞，那些非正常细胞 甚至发展为癌变细胞。在小剂量的辐射 下，人体或部分被辐射器官能存活下来， 但是 最终导致癌症发病的几率大大 增加。

18. 四、生物效应与双刃剑作用(4) （三）、电磁波的生物效应（3） 2、非电离辐射效应(1) 非电离辐射效应是具有较低能 量的电磁波对生物组织进行辐射时， 不至于使生物体的化学分子结构 发生变化，不会对生物体直接造 成伤害。 非电离辐射虽然对人体没有明 显的伤害作用，但长时间作用也会 产生潜移默化的累积性伤害作用， 人们也需要在了解它的基础上，对 其进行正确地使用和必要地防护。

19. 四、生物效应与双刃剑作用(5) （三）、电磁波的生物效应（4） 2、非电离辐射效应(2) ·非电离辐射效应的类型 （1）热效应 热效应是指进入生物系统的电磁波 转化为热能，当吸收的热能超过体温 调节能力时，引起机体组织温度升高。 （2）刺激效应（法拉第效应） 低于100kHz的交流电会产生有限的 如肌肉痉挛、疼痛、心室纤维颤动等 刺激现象，这种现象又称为法拉第效应。

20. 四、生物效应与双刃剑作用(6) （三）、电磁波的生物效应（5) 2、非电离辐射效应(3) ·影响身体健康的诱因——累积效应 人体的器官和组织都存在微弱 的电磁场，在正常情况下它们是 稳定和有序的。一旦受到外界电 磁波的干扰，所产生的热效应或 非热效应作用于人体后，处于平 衡状态的微弱电磁场即遭到破坏， 人体正常循环机能就会遭受一定 程度的破坏。

21. 四、生物效应与双刃剑作用(7) （三）、电磁波的生物效应（6） 2、非电离辐射效应(4) ·影响身体健康的诱因——累积效应 如果外界电磁波的干扰经短时间 的作用后及时消除，人体组织内所 存在的微弱电磁场就会恢复到稳定 和有序的状态，对人体健康不会有 什么影响。 如果外界电磁波连续或者较频繁地 重复作用于人体，所产生的热效应和 非热效应对人体的伤害尚未来得及自 我修复之前，再次受到电磁波辐射的话， 其伤害程度就会随之发生累积，久而久 之其累积效应就会诱发永久性病变。

22. 四、生物效应与双刃剑作用(8) （三）、电磁波的生物效应（7） 2、非电离辐射效应(5) ．积累效应的常见症状 各国科学家经过长期研究证明： 长期接受电磁辐射会造成人体免疫 力下降、新陈代谢紊乱、记忆力减 退、提前衰老、心率失常、视力下 降、听力下降、血压异常、皮肤产 生斑痘、粗糙，甚至导致各类癌症 等；男女生殖能力下降、妇女易患 月经紊乱、流产、畸胎等症状。

23. 四、生物效应与双刃剑作用(9) （四）、电磁波辐射效应作用的波段划分 射频 微波 红外线 可见光 紫外线 X射线 射线 非电离辐射波段 过渡波段 电离辐射波段

24. 四、生物效应与双刃剑作用(10) （四）电磁波的热效应及其治疗作用 热效应是电磁波对生物组织非电离辐射作用的主要物理效应。 1、热效应产生的机制（1） 当电磁波作用到生物组织时，受到了外加电磁场的作用，将发生以下两种机制的热效应： （1）、欧姆加热效应： 其原理就是电流 流经电阻即产生热 量的道理。生物体内部的自由电子、 离子沿外加电场、磁场力的方向运动， 引起定向传导电流或局部涡旋电流， 这些电流与生物组织的电阻抗相互作用，产生欧姆加热效应。

25. 四、生物效应与双刃剑作用(11) （四）电磁波的热效应及其治疗作用 1、热效应产生的机制（2） （2）、波动能量加热效应： 其原理就是摩擦生热的道理。 生物体内极性分子则在交变电磁 场的作用下随其频率作振动，原 非极性分子因为电磁场的作用变 成极化分子也随电磁场的频率作 振动，结果使分子内能增加， 温度升高，即产生波动能量加热效应。

26. 四、生物效应与双刃剑作用(12) （四）电磁波的热效应及其治疗作用 2、热效应对疾病的治疗作用（1） 人体的疾病多种多样，但一般来说分为两大类，即恶性肿瘤和一般良性病。电磁波的热效应对两类疾病均有治疗作用。 （1）、对良性病的治疗作用 电磁波的热效应使皮下组织温度上升， 致使毛细血管扩张，加速血液流动， 使微循环血流量能增加1倍，致使 病变组织微循环得到充分的改善， 吸收能量养分、排除废物，以促进 病变组织的新陈代谢，增强机体 的生物免疫功能，提高细胞活力， 改善局部组织的营养状态，达到 治疗疾病的目的。

27. 四、生物效应与双刃剑作用(13) （四）电磁波的热效应及其治疗作用 2、热效应对疾病的治疗作用（2） （2）、对肿瘤的治疗作用（1） 随着对电磁波及其应用技术的研究和发展，人们认识了电磁波对生物组织的热效应以及对肿瘤有效治疗作用，对加热治疗肿瘤有了更加理性的认识。 第一，肿瘤组织细胞与正常组织细胞相比对加热敏感，41～43℃即死亡，而正常组织在这个温度范围内不受损伤； 第二,癌组织中含水量明显高于正常组织，对电磁波的吸收转化为热的效应远高于正常组织，发热容易； 第三，肿瘤组织内血管紊乱，血流量低，仅为正常组织的2～15%，电磁波辐射后使瘤体发热容易、散热慢，很快形成高温。 以上三点就形成了肿瘤组织高温致死时间远少于正常组织的原因。

28. 四、生物效应与双刃剑作用(14) （四）电磁波的热效应及其治疗作用 2、热效应对疾病的治疗作用 （2）、对肿瘤的治疗作用（2） （1)辐射治疗（2）消融治疗

29. 五、对人体健康影响的防护（1） （一）、对电离辐射电磁波仪器设备的防护（1） 1、对安装放射医用设备的机房建筑防护墙。对具有电离辐射作用的x射线和γ射线的医用设备所安装的机房，要用具有防电磁辐射的建筑材料（例如重晶石混凝土）砌建其墙壁，把好防止射线对室外来往公众人员辐射损害的第一关。

30. 五、对人体健康影响的防护（2） （一）、对电离辐射电磁波仪器设备的防护（2） 2、建立防护电离辐射的屏蔽室。在安装有x射线和γ射线的医用设备的机房内，要将设备放置在能防电磁辐射的铅玻璃屏蔽室内，临床医务工作人员在屏蔽室外操作仪器，以防止射线对临床医务工作人员的的伤害。

31. 五、对人体健康影响的防护（3） （一）、对电离辐射电磁波仪器设备的防护（3） 3、仪器设备的维护和维修技师 要密切监测仪器的工作状态和运行状况， 严格防止因仪器的故障造成射线的泄露。 4、医师要正确合理地使用ｘ射线 检查手段，凡能用其它手段达到检查 诊断目的的应尽可能避免使用ｘ射线检查； 5、放射技师对进行ｘ射线检查的 患者（受检者）不嫌麻烦，必要时帮助 患者穿戴好x射线防护用具； 6、接受射线检查和治疗的患者要主 动配合，听从临床医务工作人员的安排、 意见和劝告。一般情况下不要让自己的 陪护人员留在机房内。

32. 五、对人体健康影响的防护（3） （二）对非电离辐射电磁波仪器设备的防（1） 1、国家规定标准的防护（1） 对电离辐射仪器的防护有较强的地域性和时间性，相对容易些，但非电离仪器设备时刻伴随着人们的生活和工作，单纯要求仪器设备的用户采取防护措施就很不现实。需要有关国家管理部门颁布规章制度和相关标准，对生产出厂的各种仪器设备的电磁辐射剂量进行限制，符合标准的才是合格产品，才允许上市销售。

33. 五、对人体健康影响的防护（4） （二）、对非电离辐射电磁波仪器设备的防护（2） 1、国家规定标准的防护（2） 比如，2003年我国就对电脑产品推行了电脑强制性安全认证——“3C”认证（China Compulsory Certificate）；我国将手机辐射的“比吸收率（SAR）值”限定为1W/kg，比国际非电离辐射保护委员会(ICNIRP）的规定2W/kg要小一倍;我国微波炉泄漏“每平方厘米不超过1毫瓦”的标准比“每平方厘米不超过5毫瓦”的国际标准还要严格。

34. 五、对人体健康影响的防护（5） （三）、对非电离辐射电磁波仪器设备的防护（3） 1、国家规定标准的防护（3） ·我国环保部门规定的限定值 关于我国电磁辐射标准，目前的状况是不同的部门所制定的多个相关的国家标准同时并存，但目前起主导作用的国家标准，是由国家环境保护部门所制定的GB8702－88《电磁辐射防护规定》。GB8702－88《电磁辐射防护规定》所规定的职业照射导出限值和公众照射导出限值分别如下两表所表示。

35. 五、对人体健康影响的防护（5） （二）、对非电离辐射电磁波仪器设备的防护（3） 1、国家规定标准的防护（4） GB8702-88职业照射导出限定值（从事相关电磁设备的工作人员，在每天8h工作期间，在任意连续6min内所允许吸收的电磁辐射量的平均值）

36. 五、对人体健康影响的防护（6） （二）、对非电离辐射电磁波仪器设备的防护（4） 1、国家规定标准的防护（5） GB8702-88公众照射导出限定值(身处电磁辐射环境的公众人员，在每天24h的任意连续6min内所允许吸收电磁辐射量的平均值）

37. 五、对人体健康影响的防护（7） （二）、对非电离辐射电磁波仪器设备的防护（5） 2、用户使用中的自我防护 （1） （1）对非电离辐射电磁波医用仪器电磁辐射的防护 对于使用此两种仪器的医务工作人员，需要长期工作在仪器的旁边。为了防止射频和微波对他们长期辐射所造成积累性伤害，就需要将仪器放置在由铜网所做成的屏蔽室内。下图即为两种不同形式的铜丝屏蔽网。

38. 五、对人体健康影响的防护（8） （二）、对非电离辐射电磁波仪器设备的防护（5） 2、用户使用中的自我防护 （2） （2）对微波炉电磁辐射的防护 上图 所示就是大家日熟能详的微波炉， 它的工作频率是2450MHz，工作原理属于典型 的波动能量加热。微波炉目前已经广泛进入 人民群众的家庭，成为绝大多数家庭必不可 少的辅助烹饪设备，同时微波炉是高功率近 距离使用的设备，对它辐射泄漏的防护尤为 重要微波炉的设计、生产是严格按国家或国际标准来组织生产的，微波泄漏量 是微波炉质量检验中的核心项目，也是国家监督检验时强检项目。尽管有国家 监管检验制度的保证，用户也要注意以下事项： ① 一定要购买国家规定的合格产品 ② 开机使用时要保持一定距离，站在1米以外处，电磁辐射就很微弱 ③经常检查微波炉的门是否能关紧，表面密封处理有没有损坏，不要让食物残渣在门缝处积累

39. 五、对人体健康影响的防护（10） （二）、对非电离辐射电磁波仪器设备的防护（6） 2、用户使用中的自我防护 （3） 3)对电视机电磁辐射的防护（1） 关于电视的发射台站的电磁辐射受到国家标准的严格监管，不会对人体造成累积性伤害。需要用户在使用中自我防护的是家庭室内电视机电磁辐射问题。目前，家庭电视机有三种不同的形式： （1） 阴极射线管型 又称CRT（Cathode Ray Tube）型。 CRT显示器显示材料是荧光粉，通过 电子束撞击荧光粉而显示，电子束在 打到荧光粉上的一刹那间会产生强大 的电磁辐射，包括X射线、紫外线、 可见光、红外线等高频辐射。其电子 线路部分则会产生低频辐射。

40. 五、对人体健康影响的防护（11） （二）、对非电离辐射电磁波仪器设备的防（7） 2、用户使用中的自我防护 （4） 3)对电视机电磁辐射的防护（2） （2) 液晶型 又称LCD（Liquid Crystal Display）型 液晶显示器相对CRT显示器， 有比较小的电磁辐射。

41. 五、对人体健康影响的防护（12） (二）、对非电离辐射电磁波仪器设备的防护（7） 2、用户使用中的自我防护 （5） 3)对电视机电磁辐射的防护（3） （3）等离子型： 又称PDP（Plasma Display Panel）型 三种形式的电视机，其中CRT型电磁辐射 较大，LCD和PDP型比较微弱。建议用户在 购买电视机时，尽量选购液晶型或等离子型。

42. 五、对人体健康影响的防护（13） （二）、对非电离辐射电磁波仪器设备的防护（8） 2、用户使用中的自我防护 （6） 4）手机电磁辐射对人体健康的影响（1） 人体在长期反复接受微波辐射后， 会产生非电离辐射的积累效应，使神经 系统的技能发生变化，出现神经衰弱症 综合症。国内外学者研究发现，长时间 使用手机，可引起疲乏、情绪激动、 恶心、视力下降、听力下降、入睡困难、 多汗、胸闷等症状。

43. 五、对人体健康影响的防护（14） （二）、对非电离辐射电磁波仪器设备的防护（9） 2、用户使用中的自我防护 （7） 4）手机电磁辐射对人体健康的影响（2） 2011年5月31日世界卫生组织宣称，使用手机将增加 罹患神经胶质瘤和听觉神经瘤等脑癌的风险。 该机构已将手机使用等同于铅使用、汽车尾 气排放，列入“致癌性危害”种类。由14个 国家31名科学家组成的研究小组在审议了有 关手机的同类研究后，作出了这一声明。 最近听说了我国与世界卫生组织声明相 呼应的病例，我们北京市朝阳医院泌尿科38 岁主任医师因使用手机过多而诱发脑癌的事例。

44. 五、对人体健康影响的防护（15） （二）、对非电离辐射电磁波仪器设备的防护（9） 2、用户使用中的自我防护 （6） 5）对手机电磁辐射的防护（1） （1）避开电磁辐射最强时段（1） 手机在以下两种情况下辐射最强，用户要注意避开这两个时段： 第一，手机信号刚接通时。因为这时信号 传输系统还不稳定，处在最大工作功率的状态， 此时的电磁辐射最大。所以信号接通的瞬间 最好把手机放在离头部远一点的地方。 第二，手机电池电量剩一格时。有关科学 实验证明，手机电池电量剩一格电的时候辐射 量是正常时的10倍以上。这时由于电力不足引 起了系统主动加大发射功率，造成辐射大幅度 增加。为此，手机用户当手机显示电池电量低的 时候，就需要马上充电或更换电池。

45. 五、对人体健康影响的防护（16） （二）、对非电离辐射电磁波仪器设备的防护（10） 2、用户使用中的自我防护 （7） 5）对手机电磁辐射的防护（2） （2）尽量选用低辐射模式手机 目前，在世界范围内市场上销售的手机分为两种模式，即GSM模式和CDMA模式。 （a）GSM模式 GSM是英文“Global System for Mobile Communications”的缩写，中文意思是“全球移动通讯系统”，俗称“全球通”。 （b) CDMA模式 CDMA是英文“Code Division Multiple Access”的缩写，其中文意思是“码分多址”。 关于两种模式的手机电磁辐射的差异，2001年12月上旬，有关公司的工程技术人员，沿北京市二环路全线进行了CDMA和GSM现网中手机发射功率的测试。测试结果表明，在二环路上CDMA手机平均发射功率为1.72毫瓦, GSM手机平均发射功率为773毫瓦，考虑到GSM手机只在八分之一时间内发射，GSM 手机在时间上的等效平均发射功率可减少到96.63毫瓦。对这两组数据进行折算，CDMA手机的平均发射功率相当于GSM手机在时间上的等效平均发射功率的1.78%。由此看来CDMA模式“绿色手机”的美誉是名符其实的。

46. 五、对人体健康影响的防护（17） （二）、对非电离辐射电磁波仪器设备的防护（11） 2、用户使用中的自我防护 （8） 5）对手机电磁辐射的防护（3） 关于3G手机的分析和讨论 （1）什么是3G手机 （2）3G手机的频段范围 国际电联确定的3G频段是1885—2025Mz及2110—2200MHz频段。 （3）3G手机的标准和模式 目前常用的标准是WCDMA(Wideband CDMA )、CDMA2000和 TD-SCDMA(TimeDivision-Synchronous CDMA)。 其中中国移动采 用的是TD-SCDMA，中国电信采用的是CDMA2000，中国联通采用 的是WCDMA。 （4）3G手机特点 CDMA 是第三代移动通信技术的技术基础， CDMA系统以其 频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、 通信质量好、软容量、软切换等特点显示出比较大的发展潜力。 它的电磁辐射量低微更是其主要特点。

47. 五、对人体健康影响的防护（18） （二）、对非电离辐射电磁波仪器设备的防护（12） 2、用户使用中的自我防护 （9） 5）、对手机电磁辐射的防护（4） （2）、注意使用方式 ⅰ、尽量使用耳机 ⅱ、尽量发短信 ⅲ、打电话常换手 ⅳ、不要长时间通话 ⅴ、别在封闭空间打手机 vi、尽量不使用手机上网和看视频 ⅶ、不要将手机经常装入裤兜内 vⅲ、睡觉时不要将手机放在枕边

48. 五、对人体健康影响的防护（19 ） （二）、对非电离辐射电磁波仪器设备的防护（13） 2、用户使用中的自我防护 （10） 7）关于电脑防辐射问题的讨论（1） （1）电脑的基本构成 显示屏、主机、键盘和 鼠标四部分构成，下面对每 部分的电磁辐射问题及其防 护做一分析和讨论。

49. 五、对人体健康影响的防护（20 ） （二）、对非电离辐射电磁波仪器设备的防护（14） 2、用户使用中的自我防护 （11） 7）关于电脑防辐射问题的讨论（2） （2）显示屏的辐射和防护 参照前面所介绍的电视机的显示器，就能找到答案。计算机显示器和电视机显示器的发展是完全同步的，二者对显示器的使用也是完全兼容的，经历了阴极射线管（CRT）显示器、液晶（LCD）显示器、等离子(PDP)显示器三个阶段。对这三者前面已作介绍，三者相比较，阴极射线管显示器的电磁辐射辐射相对要强，液晶显示器和等离子显示器的电磁辐射比较微弱。

50. 五、对人体健康影响的防护（21 ） （二）、对非电离辐射电磁波仪器设备的防护（15） 2、用户使用中的自我防护 （12） 7）关于电脑防辐射问题的讨论（3） （3）主机的辐射和防护 我国自2003年8月推行了电脑强制性 安全认证——“3C”认证。所谓“3C”认证 就是中国强制性产品认证的英文名称 “China Compulsory Certificate”缩写 简称“3C”认证就对电脑产品的安全性能、 电磁兼容性、防电磁辐射等相关问题都 作了详细规定，其中也对主机的电磁辐射 作了严格限制。用户在购买时一定要 购买一定要购买通过“3C”认证的合格产品。