我们周围的电场与磁场..doc

我们周围的电场与磁场 / 　 2004-09-08 09:22:42 　　输变电工程周围存在的电场与磁场是否对公众存在潜在的健康影响，在一些地方已成为公众关心的主题。事实上，近40年来，在国际范围内已对此进行了大量研究。其中，世界卫生组织（WHO）组织世界上40多个国家，历时10年开展的“国际电磁场研究计划”和美国全国环境卫生研究所（NIEHS）耗资4 500万美元，历时6年，已完成的“电磁场研究与公众资料传播计划”（简称EMF RAPID计划）均已通过各种方式发表了代表他们官方观点的客观、科学的见解与看法。与此同时，WHO已明确推荐了国际非离子辐射委员会（ICNIRP）和美国电气与电子工程师协会（IEEE）分别于1998年及2002年发布的保护公众健康的电场、磁场或电磁场曝露导则与标准。上述导则与标准均对其限值的含义、依据与安全性作出了明确的说明。鉴于各个国家或地区的标准若不一致，可能会增加公众的担忧或恐慌，因此，WHO在致力于全球电磁场标准协调化的进程中，已明确推荐以上述两项标准作为各国制订电磁场标准的基础。 　　从目前国内围绕输变电工程发生的一系列阻挠施工甚至诱发诉讼的事件争端来看。问题焦点很大程度上在于国内对电场、磁场、电磁场健康风险的全面、深入研究不够， 基于非科学印象与思维的“专家言论”不时出现于媒体；有关方面对国际权威组织的官方文件及大规模研究成果借鉴、分析甚少；更困惑的是，国内基本上看不到面向公众的客观、全面、均衡的环境健康公共信息，致使公众只能凭借片面或不负责任的媒体报导作判断，造成对输变电设施的恐惧与误解有增无减。中科院何祚庥院士最近一针见血地指出：“科学宣传要和科学界主流意见一致”、“在科学宣传上，没有传播错误知识的权力”，言简意赅、掷地有声。本刊自2004年第4期始，将负责任地以国际主流意见与WHO等官方文件为依据，围绕输变电工程的环境健康影响问题，以连载问与答（QA）形式，开辟科普讲座，企望能对业内外公众客观认识我们周围的电场与磁场有所帮助。 　　问题1 什么是“电场”和“磁场”？ 　　带电导体周围的电场是由导体上载有的电荷所产生。我们周围的低频电场（一般指0-300 Hz频率范围）通常与电力的传输与应用有关。当电气设备接通电源（即加上“电压”）时，其导体就带有低频的交变电荷，同时在导线与大地之间的周围空间中就形成一个低频电场。过去曾有公众感到惊奇的，在高压输电线下方手持验电笔或荧光灯管时，会发光的现象，就是“电场”作用于电极间荧光物所产生的“场致放电”结果。电场的强度是用沿某方向单位距离内的电位差（即“电压”）来度量，电场强度的计量单位为每米的伏特数或千伏数（V/m或kV/m）。 　　由于高压输电线路导线直径很小，因此邻近导线处电场高度集中，线路导线与大地间的空间电场分布是不均匀的，仅以单根（“单相”）带电高压导线为例，在无建筑物、树木等影响情况下，沿导线到地面高度的空间范围内，电位分布呈指数衰减分布（如图1所示）。越接近于地面处，电场强度（E）越小；就人体通常活动所处的地面高度（一般取离地1.0～1.5 m）处的电场强度而言，以正对导线下方的地面投影点为原点（0点），沿垂直于线路方向，地面电场强度（E）同样大致呈指数状迅速衰减（如图2所示）。按现有的线路设计，在高压线路边导线地面投影数m距离以外，人体所处地面电场强度均已小于4 kV/m控制限值。 　　众所周知，空间的电场很容易被导电物质所屏蔽或削弱（即使该物质是导电性不良的）。建筑物、树木等，都可以使空间电场畸变，并削弱其遮蔽空间内的电场；由于建筑物墙体的有效屏蔽作用，室内的电场强度一般很小且与户外输电线路产生的电场几乎没有相关性。在变电站围墙外，电场强度通常与背景水平不能区别。 　　我们还可注意到，电气设备处于充电状态、而无电流流动的情况下（例如设备未运转，输电线路充电而未传输能量时），设备导体周围仍可有电场存在。 　　电荷的流动（称之为电流）产生磁场。电气设备工作或运转时，需要电流来做功，上述电流必然会在载流导体周围感应出低频磁场。表征电流产生磁场能力的物理量称为“磁场强度”（H），以安培每米（A/m）为计量单位；而同样大小的“磁场强度”在周围空间中产生的总“磁通量”大小或相应的“磁感应强度”（又称“磁通密度”，即单位面积的磁通量）大小，则取决于周围空间介质磁导率（即导磁性能）的大小。在载流导体周围存在高磁导率的磁性物质（铁磁体）（如变压器线圈带有闭合铁心时），磁场通常会在磁性物体内高度集中，在铁心中感应出极高的“磁通量”及相应的“磁感应强度”。而在空气、砖石、非磁性金属以及自然界大量非铁磁性物质（即所谓“自由空间”）中，导磁性能与真空中相同，磁导率（单位磁场强度能产生的磁通量）是常数（μo=4π×10-7Wb/