微波辐射

微波是一种高频电磁波，频率范围通常为3×10⁶～3×10¹¹Hz，波长为1～1000mm。按其波长可将微波辐射划分为三种波段：1～10mm者称“毫米波”；1～10cm，“厘米波”；10～100cm，“分米波”。微波的量子能级为10-5～10-12电子伏特，属于非电离辐射。微波的场强用功率密度表示；单位为W/cm²,mW/cm²或μW/cm²。微波具有类似光的特性，有方向性，作直线传播，遇到障碍物发生反射。微波的频带较宽，信息容量大，并有一定透射能力。微波技术已广泛应用于雷达、微波通讯、电视传输和微波加热设备等。军事方面主要用于雷达和微波通讯设备。随着军用雷达作用距离的增加，发射功率日益提高。如远距离弹道测量雷达的峰值功率可达兆瓦级； 空军部队的地面警戒雷达，可达几百千瓦；飞机机载雷达，最高可达几百千瓦。雷达或其他微波设备可通过两种途径对工作人员发生影响。一种是经过设备的波导口或抛物面天线将微波直接向人体辐射，如果距离很近，辐射剂量可达100mW/cm2左右。另一种是功率发射机屏蔽不好，发生漏能现象，这种辐射暴露的剂量较低。
微波辐射的生物-医学效应 微波辐射作用于生物体，可被生物组织反射、折射、吸收或贯穿组织。当辐射至生物组织时，可激励细胞内、外液中的电解质、极化的蛋白质分子和水分子，使之发生旋转、扭曲、振动等运动，并使分子间产生摩擦而转化为热能。生物体内含水组织能强烈吸收微波能量，所以含水较多的组织，如肌肉、皮肤、内脏等受微波作用更为明显。微波穿透组织的深度与波长有关，波长愈短，穿透愈浅。毫米波均为皮肤浅表层吸收，厘米波可透入组织约一厘米，分米波则可透入十几厘米。组织吸收微波能量后温度升高，继而引起机体的功能改变，称为“致热效应”。纯粹由电磁场效应直接引起的机体功能改变称“非致热效应”。关于引起非致热效应的机理曾提出各种假设，如场致力效应、光化学反应、电磁共振等，但尚处于理论设想阶段。据1973年在华沙召开的国际讨论会建议，根据生物学效应可将微波强度划分为三级：
❶高强度，辐射功率密度大于10mW/cm²，产生明显的致热效应。
❷中等强度，1～10mW/cm²范围，可引起轻度的致热效应和其他作用。
❸低强度，低于1mW/cm²，不引起致热效应。根据微波辐射的强度、频率和作用部位，可将生物-医学效应分为局部效应和全身效应。
(1) 局部效应：微波首先作用于人体表面，使皮肤温度升高，产生热感和痛感。功率密度为10～60mW/cm²、频率为3000～10000兆赫的微波辐射，仅数秒钟的暴露即可使皮肤增温0.025～0.06℃。足以引起皮肤热感和痛感的微波强度，已超过人体剂量容许范围，应引起注意。眼球晶状体对微波比较敏感。动物实验结果表明，功率密度大于100mW/cm²、时间超过1小时，可导致晶状体急性损伤。微波辐射引起的晶状体混浊多发生在后囊皮质处： 先在晶状体缝处出现线状或羽毛状颗粒或空泡，继之皮质粗糙变厚，由小面积不透明逐渐形成环状白内障。长期从事雷达工作或其他接触微波辐射的工作人员，也可能有早期晶状体混浊症状。据北京医学院调查，在227名微波作业者中，有3例诊断为白内障，41例有空泡等早期晶状体改变。哺乳类动物的睾丸对温度增高特别敏感，动物实验表明，强度大于250mW/cm²的微波辐射即可造成损伤，如睾丸水肿、肥厚，曲精细管萎缩、纤维化以至坏死等。虽然微波作业者中暴露最大功率为几个mW/cm²，曾有性欲减退等主诉症状，但尚未见有关人体睾丸损伤的报道。
(2) 全身效应：在应用雷达的初期，个别雷达人员曾受到超过100mW/cm²的微波辐射，有过强微波辐射引起的个别病例，如腹膜炎、脾脏出血和脑膜刺激症状等。近年由于注意加强防护，一般微波作业者在正常情况下接受的功率密度虽不超过10mW/cm²，但在此种范围内长期从事微波作业亦能引起神经、心血管和内分泌系统的功能改变，其机理尚不明。
致热剂量微波辐射可明显影响中枢神经系统活动。动物实验表明，强微波辐射可使条件反射活动明显抑制，脑电图可见有慢波增多、出现尖波或梭状波、主要节律受抑制等改变。局部高强度微波照射动物头部，在颅内温度增至 38.5～41℃时，可使动物痉挛。中枢神经系统对非致热剂量微波辐射亦有反应。例如，以0.4～2mW/cm2的脉冲波照射人体时可引起幻听，如受试者可听到嘤嘤声。在动物实验中并可记录到丘脑中央膝状体核出现诱发电位。长期从事微波作业的工作人员主诉有神经衰弱症状，如头痛、疲倦感、容易激动、记忆力减退等，其机理尚不清楚。
微波作用时发生的心血管功能改变，一般认为系由植物神经功能障碍所引起。动物实验表明，微波在引起体温升高的同时。尚能引起心脏节律紊乱。当动物直肠温度达到42℃以上时，心率突然变慢，大部分动物出现心律失常。长期从事微波作业的工作者常有心血管功能失调主诉症状，如心悸、心前区痛感等，并可能有徐脉、血压偏低、心房或心室传导时间延长、心电图电压降低等变化。
微波辐射还可以引起内分泌和血液系统的功能改变。大鼠受到功率密度为15mW/cm²的微波照射60小时，血清蛋白结合碘浓度降低23%，血清甲状腺素浓度降低55%。用功率密度为10mW/cm²的微波照射狗3～24小时，可使其血液类固醇含量增加100～150%。以上结果表明，甲状腺及肾上腺皮质对微波作用比较敏感。长期从事微波作业的人员血象也有改变，血小板和白细胞计数偏低。
微波暴露容许标准和防护措施 许多国家已经制定安全容许标准。美、苏两国由于对微波作用机理观点不同，制定的标准有很大差别。美国、英国、瑞典、西德、法国和荷兰等，都以不引起致热效应为安全标准。根据Schwan计算，在正常气候条件下，功率密度10mW/cm²的微波辐射尚不致引起人体温度升高。此安全标准已得到美国国防部认可。1970年美国政府工业卫生会议(ACGIH)又制定了功率密度为100～100000兆赫范围内的三级暴露时间标准：<10mW/cm²，容许连续暴露8小时；10～25mW/cm²，每天工作8小时，每小时暴露10分钟；最高安全暴露阈限值为25mW/cm²。苏联保健部制定的安全标准：0.01mW/cm²，时间不限；0.1mW/cm²，每天连续暴露不得超过2小时；1mW/cm²，每天连续暴露不得超过20分钟。我国四机部、卫生部1975年联合制定的试行安全标准：每天连续工作8小时，辐射强度不得超过38μW/cm²。一些国家公布的微波暴露容许标准见表。

各国微波暴露容许标准^*

容许功率密度 mW/cm2	频 率 MHz	国 家	备 注
10	10～100000	美国**
		国家标准	1mW·h/cm2 24h
	100～100000	职业安全研究所 政府工业卫生会议	8h 10mW/cm2 8h 10～25mW/cm2 10min/h
	300～300000	陆空军	25mW/cm2 限值 10～55mW/cm2
1	300～300000	波 兰	0.2～10mW/cm2稳定场 (8h～11.5s) 1.0～10mW/cm2不稳定场 (8h～4.8min)
		苏 联	15～20 min/d
0.1		波 兰 苏 联	0.2mW/cm2,8 h，稳定场 24h，不稳定场 2h/d
0.025		捷 克	8h
0.01		波 兰 苏 联 捷 克	24h，稳定场 8h 8h，脉冲波

*根据S. M. Michaelson,AD/A-015200 **加拿大、英国、西德、荷兰、法国、瑞典等亦采用

微波辐射防护措施主要有以下三个方面：
❶避免和减少微波辐射作用。微波设备尤其是雷达应避免直接射向工作人员，并避开工作场所及生活区。注意监测雷达周围的功率密度，防止微波反射作用于工作人员。在调机和维护各种微波设备时，应注意机器的微波辐射漏能情况。如有漏能，应加屏蔽设施。用金属网屏蔽能使微波能量衰减20～30dB。
❷微波个人防护可采用防护服和防护眼镜。防护服用镀银或铜的尼龙纱织成。衣服制成紧身制服式。此种服装可衰减微波辐射25dB左右。防护眼镜用涂有二氧化锡导电层的玻璃制成，可衰减微波辐射23dB左右，透明度可达80%。
❸微波工作人员每年应作健康检查，包括血象、眼科、心血管系统和脑电图等。一般症状在脱离接触微波后即减轻，故短期疗养有利于恢复健康。