輸變電工程的電磁環境影響
恐懼和敵對情緒,往往源於人們對事物的認知不足。對風、火、雷、電等自然現象,人類都經歷了恐懼、崇拜、認知、應用的漫長過程。
直至今天,國內絕大多數公眾對電場、磁場健康風險的認識仍屬空白。各種非科學思維的“專家言論”不時出現在國內媒體;國內對國際權威組織的官方文件及研究成果借鑒、分析甚少;基本看不到面向公眾的客觀、全面的環境健康公共信息。這些狀況導致公眾只能根據片面或不負責任的媒體報道作判斷,混淆了輸變電設施的電磁場與電磁污染、電磁輻射等概念,導致公眾恐懼與誤解有增無減,阻礙了輸變電建設。
中科院院士何祚庥曾一針見血地指出:“科學宣傳要和科學界主流意見一致”“在科學宣傳上,媒體沒有傳播錯誤知識的權力”。在經濟快速增長、電網建設亟待加快的今天,進行正確的電磁場科普宣傳,樹立科學發展觀,糾正“偽科學”,是及時和必要的。
部分媒體誤導在於模糊了“量”
我們生活在地球上,在沐浴陽光雨露的同時,也受到聲、光、電的影響。對於生命而言,接受各種基本粒子影響都有度的限制,在一定程度內,受其影響是無害甚至有益的,只有超過限度才會造成傷害。譬如沒有陽光,我們就無法生存,可是如果陽光過強了,我們的身體就會枯萎,眼睛就會失明。
所謂過猶不及,對於電磁環境來説也同樣如此。不同頻率的電磁源對生物體的影響是不同的。在一定的範圍內,電磁場對人體是無害的,在生活中還能加以利用,例如電熱毯、紅外療法等。近年來,國內某些報刊頻頻發表“電磁輻射危害人體”的文章,引起了公眾對輸變電設施的誤解和恐懼。這種觀點的誤區就在於模糊了不同頻率的電場、磁場、電磁場對人體具有不同作用機理與影響的事實,忽略了電磁場的強弱對人體産生不同影響這一關鍵前提,使輸變電工程蒙受了不白之冤。
事實上,世界衛生組織(WHO)從1998年至今,分別以“國際電磁場研究計劃”信息發佈文件(Fact Sheets)形式,以多國文字公佈了不同頻率電磁源對公眾健康有何影響的官方意見,分別闡述了暴露于不同頻率電磁源對人體産生影響的作用機理及安全限值。
電磁環境對生物系統産生的影響,決定於電磁源的波長(頻率)及其能量的大小,頻率越高能量越大,對人體的影響也就越大。
“離子輻射”是極高頻的電磁波(X射線與γ射線),它具有足夠的光子能量來斷開細胞遺傳物質分子中的DNA化學鍵,即産生電離化。
“非離子輻射”是電磁頻譜中頻率和能量較低頻段部分的通用術語,指該頻率段中光子能量太微弱,不足以斷開細胞分子間的化學鍵。它們包括紫外線(UV)輻射和可見光波、紅外線波、射頻與微波,以及極低頻與靜止的電場和磁場。不論“非離子輻射”的強度有多高,都不能在生物系統中引起電離化。
輸變電工程不會危及人體
輸變電設施會産生工頻電場、磁場、無線信號干擾和一些噪音,而引起人們恐慌的主要是電場和磁場。當電氣設備接通電源(即加上“電壓”)時,其導體就帶有低頻的交變電荷,同時在導線與大地之間形成一個低頻電場。我國輸變電工程採用的電力頻率為50赫茲。在電力或動力領域中,通常將50赫茲頻率稱為“工業頻率”,屬於極低頻電場。
據中國電科院陸家榆博士介紹,極低頻磁場由導體電流在其周邊所感應産生,故磁感應強度隨著與磁場源(載流的導體)距離的增加而迅速衰減。在變電站周界或圍墻外,由變電設備産生的磁場水平通常接近當地背景水平。
在輸電線路或電力設施周圍環境中,電場與磁場單獨存在,並不類似高頻電磁場那樣以電磁波形式形成有效的電磁能量輻射或形成體內能量吸收。因此,國際權威組織在極低頻環境健康影響領域內,只涉及電場與磁場分析,而不使用“電磁輻射”這一籠統模糊的概念,更沒有任何國際權威組織會在該領域誤用“電磁輻射”這一術語。
事實上,我國對輸變電電磁場的環境標準限定比國際標準更為嚴格。WHO推薦的國際權威組織頒布的旨在保護公眾健康的工頻電場強度暴露限值為5千伏/米,工頻磁場強度暴露限值為0.1毫特斯拉;而我國對公眾的保護限值為電場4千伏/米,磁場為0.1毫特斯拉,在實際施工中,往往還低於這些標準。
以北京電力公司所有變電站和高壓輸電線區域檢測數據為例:高壓輸電線區域的磁場強度為1微特斯拉(1000微特斯拉=1毫特斯拉)左右,電場強度小于2.8千伏/米;高壓輸電線輸入的變電站磁場強度為1微特斯拉左右,電場強度小于0.7千伏/米;電纜輸入供電的變電站磁場強度小于0.08微特斯拉,感生電場強度小于0.001千伏/米。
目前,我國輸變電線路、變電站基本都按同一水平設計。可以説,我國現行的輸變電工程環境評價標準,完全符合或嚴於世界衛生組織推薦的國際權威標準所規定和“旨在保護人體安全”的暴露限值,正常工作的電力設備對人體不會産生不良影響。
事實上,在我們的生活中,電磁場無處不在。據測算,當我們欣賞美麗的月光時,當我們在家中打開電視時,身邊的電磁場強度已遠遠高於輸電線路。地球本身也具有地磁場,將地球上存在的地磁場與輸變電設施産生的磁場相比較,也可以得出有趣的結論:在北京觀測到的地磁場數據為54微特斯拉,當磁場反轉時,強度最大值約為100微特斯拉,是輸變電設施電磁場的50~100倍。這説明,人們生活在幾十微特斯拉的電磁場裏幾乎是沒有任何感覺的,即使是在變電站內24小時值班的工作人員,其健康也不會受到影響。如此看來,居民對輸變電設施電磁環境的恐懼確實有點“杞人憂天”的味道。
真正可能影響健康的高頻電磁輻射往往潛伏在我們身邊,不那麼引人注意。據美國全國環境衛生學研究所(NIEHS)的調查統計,較高水平的電磁場並非來自高壓輸電線路,而多由各種頻率的電加熱或冶煉設備、各類電動工機具、電氣化交通、建築物供電佈線及某些家用電器産生。
當這些高頻電磁波産生感生電磁場,並穿過人體時,非同相位的波會對人體造成影響。譬如,手機的波長是1.8吉赫茲,相當於15厘米的波,長期接聽手機,會對人腦有一定危害。微波爐裏面的微波發生器,能夠發出2.45吉赫茲的微波,有較大的能量輸出。所以,接通微波爐開關後,應該遠離微波爐。與此類高頻電磁波相比,我國供電系統産生50赫茲電磁波的波長大約是6000千米,人體長度最大為兩米左右,電磁波傳播時穿過一個人幾乎都是同相位的,50赫茲電磁波感生電磁場的磁感應強度遠小于100微特斯拉。因此,它對人體健康不構成威脅。
輸變電工程會産生哪些生物影響
“既然輸電線路對人沒有危害,為什麼有時在高壓線下會有類似靜電的感覺?”很多人都會有這樣的疑問。事實上,輸變電工程工頻電磁場雖不會危害人體,但會對生物體産生一些細微的影響,就如冬天脫毛衣會發生靜電一樣。
WHO將這種影響定義為“生物影響(biological effect)”,並指出“生物影響”與“有害影響(adverse heath effect)”是完全不同的兩個概念:當暴露引起生物系統內某種可注意到的或可檢測到的生理變化時,“生物影響”就發生了;而當“生物影響”超過軀體正常的補償範圍時,“有害影響”就發生了,並可能導致生物出現某種有害的健康狀態。
國際研究表明,輸變電工程産生的極低頻電磁場,在生物系統中的主要影響是,在體內感應出電場與電流的作用。其所感應的電流一般比我們體內自然存在的電流數值還低,並未發現具有值得注意的健康影響。現有證據表明,除了由軀體表面電荷産生的刺激外,暴露到高達20千伏/米的電場幾乎沒有什麼影響,並且是無害的。即使電場強度高達100千伏/米以上時,電場也沒有顯示對動物生殖與發育有任何影響。
關於磁場影響,WHO指出:沒有什麼確認的實驗室證據表明,在家庭或環境中所遇到的場強度下,極低頻磁場會影響人體的生理與行為;志願者暴露到強度高至5毫特斯拉的極低頻磁場達數小時的時候,對其所做的一些臨床與生理試驗(包括血液變化、心電圖、心率、血壓和體溫)仍表明,一切正常。
針對最讓人們恐慌的致癌傳言,WHO也作出了明確回應:沒有可信的證據表明暴露到極低頻磁場會引起對生物分子(包括DNA)的直接傷害,所以極低頻磁場是不可能誘發癌症的;最近的動物研究未發現極低頻磁場暴露會影響或促進癌症發生率的證據;個別關於低頻磁場暴露與兒童白血病關聯的流行病學研究報告,缺乏實驗研究支持,沒有建立起科學的解釋。
科普小問答
1. 電磁場頻率如何分類?
電磁場跨越的頻率範圍十分廣闊,不同的波段對人體健康的影響後果差別也很大。通常電磁波的頻譜可粗略劃分為工頻(50赫茲/60赫茲)、射頻或高頻(1千赫茲~100兆赫茲)和微波(大於1吉赫茲)。(1千赫茲=1000赫茲,1兆赫茲=1000千赫茲,1吉赫茲=1000兆赫茲)
2. 常見電磁輻射的頻率是多少?
高壓電力設備:工頻50赫茲
GSM移動通信基站:900/1800兆赫茲
調頻廣播:88-108兆赫茲
電視:50-958兆赫茲
家用微波爐:2450兆赫茲