电磁辐射防护服装及其标准研究

　　第九届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集电磁辐射防护服装及其标准研究施楣梧张燕总后勤部军需装备研究所，北京，摘要：本文从电磁波对人体的损伤机理、电磁污染的频率和强度特征、现有国内外电磁防护标准的暴露限值分析对比、以及现有电磁辐射防护服及产品标准的分析对比入手，研究了电磁辐射暴露限值标准的确定、电磁辐射防护服防护频率范围的确定、电磁屏蔽效果表达方式和测试方法，在此基础上制订了电磁辐射防护服标准。关键词：电磁防护服；暴露限值；屏蔽效能；产品标准一、引言电磁污染的防护是涉及公众和职业人员安全健康的重大问题。在不能采用控制电磁设备的发射场强、由设备屏蔽电磁波的情况下，使用电磁防护服是保护职业人员安全的最后一道防线。过度防护不利于功效性和舒适性，防护不足则仍然对人体造成损伤。因此，确定电磁防护服产品标准、的屏蔽效能并指导应用，是制定电磁防护服产品标准的重要内容。目前较多国家已经在电磁污染较为严重的作业场所采用电磁辐射防护服，为职业人员在电磁环境下的人身安全起到防护作业。但是由于电磁辐射防护服标准的制订涉及电磁防护标准的暴露限值确定、电磁屏蔽材料的性能水平、电磁辐射防护服防护性能的检测方法等诸多因素，目前全球只出现过一个美国军用标准”。
　　和一个德国标准旧。，且美军标已经在年代废止，可供借鉴的国外标准甚少。并且作为制订电磁辐射防护服标准的“上位”标准，现有各国电磁防护限值标准、国内由卫生部、环保总局、电子部、国防科工委等部门颁发的电磁标准在暴露限值方面差异很大，媒体和商界也存在过度渲染电磁污染危害的现象。本文试图通过研究我国电磁污染实际情况，寻求兼顾科学性和实用性的暴露限值标准及其频率范围作为电磁防护服屏蔽效能的等级设定依据和选择使用依据，以便职业人员在超过暴露限值的电磁环境中工作时，采用有适当屏蔽效能的电磁防护服对外界电磁场有足够的衰减，使电磁防护服内的微小空间中的电磁场衰减到暴露限值以下，以兼顾职业人员的安全性和舒适性、工效学。二、电磁波对人体的损伤机理电磁技术给人类创造巨大物质文明的同时，也把人类带进一个充满电磁场的环境中。电磁波已成为全球继大气污染、水污染和噪声污染之后的第四大污染源。电磁波对人体的损伤，可导致感觉疲劳、记忆力衰退、失眠、多梦、脱发、头昏等症状；较强的高频电磁场的长期作用，还可能引发白内障、白血病、脑肿瘤，心血管疾病、大脑机能障碍以及妇女流产和不孕等严重的损伤，甚至导致人类免疫机能的低下，引起癌症等病变。
　　电磁波对人体损伤，基于其热效应、非热效应和积累效应。第九届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集热效应是指生物器官受电磁波辐照导致升温而引起生理和病理变化的作用，这种损伤是各国学者公认的，并已将对热效应的防护体现到了各国相关电磁防护标准之中。例如，不少电磁防护标准以比吸收率为基本限值单位，一定意义上也体现了这些标准的主要是针对热效应的损伤进行防护的。非热效应是指生物器官虽然没有因电磁场导致升温，但人体器官如同一个精密的电磁器件受外界电磁场干扰而导致功能失调甚至器质性病变，这种损伤被前苏联和欧洲部分国家的研究人员所认可，而有的学者（如美国研究者）则认为非热效应对人体不至于造成损伤、或可轻易恢复。试图说明非热效应的相干电震荡理论、离子回旋谐振理论、粒子对膜的穿透理论、自由基效应等几种理论和假说，也没有通过足够多的生物电磁学实验而得到严格意义上的证实，但多数学者认为存在非热效应。正因为如此，欧、美分别制定的人体电磁暴露限值标准曾相差倍。积累效应是指虽然人体所处环境的电磁场强度低于暴露限值，但长时间受到低强度照射也会因日积月累而导致损伤。也有学者将“积累效应”归并到“非热效应”之中，而认为只存在“热效应”和“非热效应”两类。
　　但是，除了极强的电磁波给人体造成的损伤受到学术界公认以外，在暴露限值之下甚至稍偏高的电磁场，尚未有充分的证据证明对人体有害，特别是低频磁场。国际非电离辐射委员会（）带定的《伽（）》（简称为导则，年出版）即持这样的观点。三、电磁污染的频率和强度电磁污染源的种类有很多。除了太阳风暴、雷电、火山喷发等天然电磁污染外，对人类造成危害的电磁污染主要源于各种电磁设备，包括雷达、广播电视发射设备、通信基站、电磁加工机床、医疗仪器、科研设备、高压电力设备、交通工具、以及各种电器和电子设备。上述辐射源据其结构特征和工作状态，可分为开放性污染源（如雷达、通信基站、高压输电线等）直接发射电磁波对人体的损伤；以及封闭性污染源（如微波炉等电器设备）意外泄漏的电磁波对人体造成的损伤。电磁污染源据其频率特性，还可发射工频、射频、微波等不同频率的电磁波，频率较高的电磁波所携带能量高，对人体的损伤更为严重。
　　在工频及其谐波范围，有输电线、电力牵引系统等引起的工频辐射；在以下，有雷电等引起的甚低频污染；在～范围内，有高压直流输电高次谐波、交流输电及电气铁路高次谐波造成的载频污染；在～姗，有工业、科学、医疗设备等引起的射频污染；在唧～，有微波炉、微波接力通信、卫星通信、移动通信发射机、雷达等设备发出的微波污染。虽然微波的频率范围是从姗到，但实际上目前具备适当发射器件、可提供具有应用价值的发射功率的微波，频率最高约在，实际进入应用的是在以下，普遍使用的是在以下。第九届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集从上述电磁污染的涉及面分析，工频、甚低频、载频污染通常由其开放部位的辐射涉及公众暴露，故受环境保护部门的监控。目前的大量电磁普查结果表明，各地的电力、交通设施几乎均未超出我国目前规定的公众暴露限值；即使在变电站等终端部位，其场强绝大多数也低于职业暴露限值，故绝大多数情况下对职业人员也不构成威胁：对于射频和微波污染，最典型的广播电视发射塔和移动通信中继站，绝大多数不对公众构成威胁；但对于职业人员、特别是雷达维修保养中需要进入旁瓣甚至主瓣作业的职业人员，会有高出暴露限值十几倍甚至几十倍的电场强度。
　　因此，只有在微波段、或者少量的射频段工作人员，需要采用电磁防护服。同时，由于这些频率的电磁波均低于可见光和红外线的频率，不产生电离作用，故从光子能量的角度看，这些电磁波的辐射均属于非电离辐射，其对人体的损伤属于非电离损伤，故不可能达到电离辐射（如射线）的损伤程度。正因为如此，国外先进电磁标准、及我国近期颁布的电磁标准，都尽量避免称电磁波为“辐射”，以免产生类似于电离辐射那样的、带有强损伤力的感觉；或者说明如何屏蔽电磁辐射，电磁波可以采用“辐射”这个词，但已有别于“电离辐射”，而带有“照射”的含义；更多的是采用“暴露”这个词，如同暴露于日光一样，有损伤，但不严重。从这个角度也看出，电磁污染对人体的损伤，没有像某些媒体和商家说所说的那样严重。四、国内外电磁防护标准分析国外电磁防护标准的典型差别是：美国国家标准协会（）和美国电子电气工程师协会（）多乓同带定的《》（最亲斤瑚更为）、和国际非电离辐射防护委员会（）制定的《导则》以热效应为基础、暴露限值偏高，且不认为非热效应对人体有确定的损伤；而前苏联标准在长期人体跟踪试验和动物试验的基础上认为非热效应是对人体造成损伤的一种原因，即即使不发热仍可致伤，故暴露限值较低，目前仅为美国标准的以下。
　　现行国内电磁防护标准包括卫生部制定的《作业场所高频电磁场职业接触限值》、一《作业场所工频电场卫生标准》、一《作业场所超高频辐射卫生标准》、一《作业场所微波辐射卫生标准》、《环境电磁波卫生标准》；国家环保总局制定的《电场辐射防护规定》；电子部制定的《微波和超短波通信设备辐射安全要求》；国军标《电磁辐射暴露限值和测量方法》（代替一《微波辐射安全限值》、《微波辐射生活区安全限值》、《生活区微波辐射测量方法》、卜《作业区超短波辐射测量方法》、《超短波作业区安全限值》、《超短波辐射生活区安全限值及测量方法》、卜《短波辐射暴露限值及测量方法》个国军标）。撼九；功能性纺织厦纳米技术矾怆淹女集罔闻内并典型屯标准的錾姑阻值埘年信息产业部、卫生部、周家环保总局、广总局、国家力公司、家质检总硒等个部委对遂个日家标准进行归统，在此基础完成，《电磁辐射暴露限值和测量订沽》蚓家标准（征求意见稿）弗公开征求意见。
　　仉备部委制荐自的业务和学术观点差异，尚不能达成统意见，至今尚未形成正标准。国内电磁标准的接露限值对比分析如所示。以打小：（）各典型标准的？｝鲜阻值均表现为在频率轴【：“两头高、中问低”的走向。即对于约｛以的电磁波，以及约以上的电磁波，对人体的损伤较小，人体即使鬃露在较高的电场强度也町耐受；在约删～的范围内成为最域感的频段，各典氆电磁标准均规定了相对较低的鬃薪；限值，印往这个频率范尉内人体｛能在较低的场强下方吖耐受：（）在连续波、职业人员、每作门椠函；的缆’前提，“环保标准”在最敏感频段的最低捶露限位为（在。为肺）：“申标准”年盯肌最敏感频段内的最低器露限值分别为：“征求意见稿”在最敏感波段的蛀低捶繇限值为（在为）：则在。州此可以看“生标准”过严、“环境标准”过松“征求意见稿”尚未达到正代版本也偏松，战棚比之，由舰定的塾露限【比较理，叮作为电磁辐射防护服装标准的“，位标准”，用以确定屏蔽性能及指导合理选川。
　　（））他电磁标准分别存频率范围过带、再部门相互问难以认可、标龄过长等缺陷不宜作为指导磁辐射防护服鲜蔽性能啦训和合理选用的依据。因此，确定采川《磁辐射每｝露限位和测｛｝汀法》规定的辣露限值作为电磁辐射防护服的设甜和使依据。五、电磁辐射防护服的屏蔽性能的确定电磁辐射防护服肝蔽教能的讯值，前木出现址敞效能：选以的迕体产品：燕军标准规定的解蔽教能址。根据屏敲教能虾定义以规定的的礁辐射为例（佃），胛敲第九届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集效能为的电磁辐射防护服，可在场强达到、即暴露限值的倍的高场强下使用。这一超出倍数已经可以覆盖实际检测到的一般职业暴露下的工作岗位场强：在特殊环境（如某些载有大量雷达的特种船舶），还可能会在进行设备抢修是，局部作业环境超出上述场虽然可用于电磁辐射防护服的柔性电磁屏蔽材料（金属化织物反射方式为主，包括吸波材料吸收方式）可以达到左右的屏蔽效能，但由于服装通常存在开口处，即使采用完全密闭方式也存在软连接造成的屏蔽薄弱环节，故实际上一般电磁辐射防护服能实现的屏蔽性能可达到左右；在精心布置服装的上下身接口、避免手足部泄露和面罩与服装间泄露的前提下如何屏蔽电磁辐射，电磁辐射防护服的整体屏蔽效能可达到。
　　因此，根据需要与可能，电磁辐射防护服的屏蔽性能设置范围最高达到。并且为了适应不同的需求，设置了、、三档要求。采用各种屏蔽材料和服装结构的电磁防护服屏蔽效能测试结果可知，采用金属化织物和全封闭的服装结构，电磁辐射防护服的屏蔽效能可在较广的范围内达到。并且根据金属化织物屏蔽效能的频率分布规律，在射频段和微波段也可达到的防护服屏蔽效能。而由不锈钢纤维织物加工而成的电磁辐射防护服，其屏蔽效能为～。因此，采用现有屏蔽材料，电磁辐射防护服可以实现屏蔽效能分别达到、或三个等级的防护效果；并且可采用分体式、大褂式结构，以在较低电磁场中兼顾防护效果和穿着舒适性及工效性。六、电磁辐射防护服的测试方法和指标确定对于电磁辐射防护服的防护频率范围，由电磁辐射源的频率分布和对人体伤害的频率特性考虑，主要防护频率应该是在删～，即微波的相对低频端。电磁辐射防护服的电磁屏蔽效果，电磁辐射防护服的屏蔽效能，理论上可采用人体模型在受到电磁辐射防护服的屏蔽防护前、后所检测到的比吸收能（基础限值）、电场强度和功率密度（导出限值）等指标计算得到。
　　但是难以检测且在概念上偏向热效应，故不采用；而导出限值电场强度和功率密度的检测，在测试原理和测试传感器上完全一样，故选用了首选的电场强度作为直接测量指标，并通过人体模型被电磁辐射防护服屏蔽防护前后的电场强度数值变化，根据屏蔽效能的定义，计算得到屏蔽效能值。在具体测量中，以对电磁波基本透明的高分子材料制成的人台（即假人）为防护服的承载体，在头部（齐眼高）、胸部（齐乳头高）和下腹部（脐与会阴之中点）设置无方向性的电场探头，采用多种频率，根据定义多次检测该点的电场强度，并以平均值计算该点的屏蔽指数；而防护服的屏蔽效能以多点检测计算结果中的最低值作为最终的屏蔽效能指标。在测试频率上，采用单一典型值和适用波段内多点检测相结合的方法。首先以常用的为典型检测频率，在此频率下必须对每一个检测部位以次检测所得平均值计算该部位的屏蔽效能；但对于其他频率，在规定检测的点数（或间隔）的前提下，可单次检测各部位的屏蔽效能。采用这样的方法，兼顾了检测结果的准确性和检测工作量。七、电磁辐射防护服的结构要求第九届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集电磁辐射防护服的结构设计取决于电磁屏蔽材料的屏蔽效能、防护服的屏蔽效能和兼顾其舒适性、功效性。
　　由于常规服装款式存在的开口处会泄漏电磁波，故即使电磁屏蔽材料具有以上的屏蔽效能，成衣的电磁辐射防护效果并不好，通常仅能达到～。因此，对于严酷电磁环境下使用的电磁辐射防护服（即屏蔽效能达以上的高防护等级防护服），采用全身密闭、带帽罩、手套、鞋子的结构形式；对于场强较低且属于近场辐射、作业环境场强仅比暴露限值稍有超出的电磁环境，可以采用无帽、分体式、甚至只在电磁敏感器官局部施加电磁屏蔽材料的办法，以兼顾穿着舒适性和工效学要求。此外，为了减少电磁波从服装开口处射入防护服内部，在不影响穿着舒适性和功效性的前提下，应尽可能选用合体的服装尺寸，适度紧身，并将领口、袖口、裤脚口及上衣下摆适度收紧；对于相邻部位的屏蔽层，应设置电连接，以保证屏蔽效果。参考文献【】微波辐射防护连体工作服【】防护服第部分频率范围为舳盹至的电磁场防护要求和试验方法【】电场辐射防护规定】环境电磁波卫生标准【】作业场所微波辐射卫生标准【】作业场所超高频辐射卫生标准‘【】微波和超短波通信设备辐射安全要求；【】作业场所工频电场卫生标准【作业场所高频电磁场职业接触限值【】微波辐射安全限值【】暇作业区超短波辐射测量方法【】佃；超短波作业区安全限值【】短波辐射暴露限值及测量方法【旧电磁辐射暴露限值和测量方法【】许正平、姜槐，对确定中国电磁场暴露限值依据的探讨，中华预防医学杂志，（），，～【】刘宝华、孔令丰，国内外现行电磁辐射防护标准介绍与比较，辐射防护，（），，～