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科学松鼠会

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什么是科学松鼠会? 我们认为,对于部分人来说,科学就像一枚枚难以开启的坚果,虽味美却不易入口。 我们希望自己能够像松鼠一样,打开科学的坚硬外壳,将有营养的果仁剥出来,让人们能够领略到科学的美妙。 我们试图让科学传播并且流行起来。

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高铁辐射很大吗?   

2013-01-21 07:46:35|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文作者:Albert_JIAO

流言: 高铁尽量不要坐,高铁乘务员最近又招了一批,因为上一批集体辞职了,因为高铁辐射严重,乘务员不是不孕就是流产,因为引进的只是高铁机芯,而车厢和防辐射设备根本没有!因为一块半米的防辐射玻璃要三万块,他们省到了自己腰包,而百姓却要深受其害!如果不相信,有人在高铁上实测了电磁辐射的变化,明显在加速的时候,特别是维持在高速运行的阶段,电磁辐射很大,甚至有的时候还要超过微波炉的电磁辐射。

开始分析这段耸人听闻的流言前,先明确一点:其实不只是高铁,电力机车、电传动内燃机车、地铁、有轨电车以及其他很多使用电力驱动的交通工具都会产生电磁辐射。列车车厢内的电磁辐射,不仅和列车使用的电气特性有关,还与车辆类型、测量点在车厢内的位置和高度、列车行驶状态等复杂的因素有关。下文讨论中,我们将重点关注高铁列车乘客车厢中的电磁辐射。

高铁辐射有多大?

其实不只是高铁,电力机车、电传动内燃机车、地铁、有轨电车以及其他很多使用电力驱动的交通工具都会产生电磁辐射。列车车厢内的电磁辐射,不仅和列车使用的电气特性有关,还与车辆类型、测量点在车厢内的位置和高度、列车行驶状态等复杂的因素有关。下文讨论中,我们将重点关注高铁列车乘客车厢中的电磁辐射。

高铁是高速铁路的简称。我国高速铁路上运行的列车,使用的电力一般为2.5万伏特、50Hz交流电。相应地,高铁的高压电力设备就会辐射出这个频率段的电场和磁场。

1,频率为50Hz的电磁场辐射限值

根据ICNIRP的安全标准[1](ICNIRP是国际非电离辐射防护委员会。这是一个非政府的独立组织,由多个领域的专家组成。这个组织根据最新科研进展,评估各种非电离辐射对人体健康的潜在危害。ICNIRP提出的辐射安全标准已经被几十个国家和国际组织采纳。我国国家环保总局的相关标准也参考了ICNIRP的标准[2]),高铁产生的50Hz左右的“极低频电磁辐射”,电场辐射的安全标准为5kV/m(kV/m即千伏特每米,电场强度的单位)以下,磁场辐射为100?T(?T即微特斯拉,磁感应强度的单位)以下。这一安全标准是根据国际上相关医学研究制定出的,目前还没有足够的科学证据表明这一标准需要调整。

【ICNIRP对公共人群制定的电磁场安全参考水平[1]。50Hz的电磁场应参考第四行,其中电场限值为250/f,频率f=0.05kHz,因此限值为5000V/m;磁场限值为5/f,同理计算可得限值为100?T。)】

2,中外高铁列车磁场辐射实测

高铁上运行的列车有不同的类型。一种是动力集中式,这种列车主要的电气设备和牵引电机集中在列车一端或两端的机车上,与乘客车厢是分离的。另一种是动力分散式,动力系统分布在多个车厢。英国1998年一项研究[3]表明:动力集中式列车的电磁辐射集中在机械间、司机室附近;乘客车厢的磁场辐射值一般在30?T以下,在乘客坐着的高度,典型的辐射值小于5?T。动力分散式列车,特别是早期型号,在车厢地板高度上的电抗器附近可以测到比较大的磁场辐射;但乘客全身收到的辐射量仍然在安全范围内。

中国的情况如何呢?经过检索中文期刊,我们没有找到关于乘客车厢内的磁场辐射的文献报道。但互联网上曾经流传一段视频,视频中有人用仪器在列车的车窗附近测量了磁场辐射值,测到的值大约是10?T左右。遗憾的是视频只测量了车窗附近的磁场辐射,也没有说明是在什么类型的高铁列车上进行的。而且该视频并非源自正式的媒体报道,仅可作为参考。但仅从该视频中来看,这个实测的磁场强度值是在ICNIRP规定的限值(100?T)以内的。

3,我国动车组电场辐射实测

一篇2012年的中文论文[4]测量了动车中的电场辐射,发现对于CRH2A和CRH5A型动车组,在一等车厢、二等车厢、车厢连接处、驾驶室等位置,电场辐射值分布在0.011-0.021kV/m的范围内。这个值也在ICNIRP规定的限值(5kV/m)以内。

4,其他频段辐射

除上述50Hz工频辐射之外,高铁也会产生其他频段的辐射。其产生原因很多,比如因为受电弓和接触网接触不良而产生的辐射,以及电流在变压、变频等过程中相关元件产生的辐射等。这类辐射的频率范围较广,从几十Hz到2GHz都有分布。对于这类辐射有相应的研究,也有国家标准[5]对其测量方法和数据处理方法做出了规定。

国内2010年有一篇论文[6]对动车组列车车厢内的这类辐射进行了实测和分析,论文重点关注了30MHz到200MHz频段的辐射。经实测,这个频段的辐射在车厢内电场强度只有50dB?V/m左右,不到1mV/m(毫伏特每米)。而ICNIRP给这个频率波段的电场辐射制定的安全标准是28V/m[1],我国环保局制定的电磁辐射防护标准则未指定限制,而是给出参考值为12V/m[7]。无论按哪一个值来看,上述研究中的测量值与安全标准相比还有较大距离。对这类辐射一般只考虑对电子设备的干扰,对人体的影响可以忽略不计。

高铁辐射vs微波炉辐射

流言中说“(高铁电磁辐射)超过微波炉的电磁辐射”,这个说法很容易引起误解。首先,这里与高铁的电磁辐射进行比较的显然不能是指微波炉内部产生的、用来加热食物的微波辐射。这二者频率不同,无法直接比较。更何况微波炉的微波辐射被金属炉身限制在其内部,并不会对外面的生物产生危害。如果要比,就应该与微波炉(以及其他家用电器)向外散发的低频辐射进行比较。以下是家中一些电器在30厘米距离上磁场辐射值的大小[8],可作为参考:

  • 微波炉:4 - 8 ?T
  • 日光灯:0.5 – 2 ?T
  • 洗衣机:0.15 – 3 ?T
  • 电冰箱:0.01 – 0.25 ?T
  • 电视机:0.04 – 2 ?T
  • 电脑:小于0.01 ?T

前面说过,有研究测出车厢内的磁场辐射值在30?T以下,典型为5?T。可见高铁车厢的辐射相比于部分常见家用电器的辐射还是要高一些,但也仅仅是略高,且都在安全范围(100?T)内。还要考虑到我们在火车上的时间一般只有几个小时,因此不必过于担心。

(关于家用电器的电磁辐射,还可参考这篇文章: 《电吹风是高辐射的杀手吗?》 )

三万块的防辐射玻璃存在吗?

流言里还提到有一种“半米价格就要三万块的防辐射玻璃”。不过经过网络搜索,我们并没有发现这种和切糕价格有一拼的玻璃在哪里有卖。

防辐射玻璃一般是指用在医院X光室或者核电站、掺入少量铅的玻璃。它可以吸收和阻挡X射线辐射和核辐射[9]。这种玻璃防护的是电离辐射(可以破坏分子、对生物体造成伤害的辐射,包括X射线、核辐射等),而 低频电磁辐射属于非电离辐射 ,与这类防护玻璃的功能风马牛不相及。也有的防辐射玻璃是指一些建筑使用的吸收阻挡热量辐射、让房间冬暖夏凉的玻璃[10]。这些辐射指的都不是高铁上的这种低频电磁辐射。

即使这种用于防护低频电磁辐射的玻璃真的存在,对于高铁辐射也不会有多大用处。如前所述,车厢内部的电磁辐射主要来源于有动力的车厢底部的牵引电机。除非把这种“防辐射玻璃”铺在地板上,否则就跟车厢内辐射关系不大。事实上,车厢本身的金属外壳对于电磁辐射就有一定屏蔽作用。列车设计者会让车厢底部的金属板厚一些,以阻挡来自于牵引电机的辐射。

高铁的辐射让乘务员不孕?

上面谈了高铁辐射对一般人群的影响。那么,对于长期在高铁上工作的乘务员们,高铁辐射会让她们“不孕”或“流产”吗?

首先来看动物实验。根据世界卫生组织的报告[11],科学家以往做过很多关于极低频电磁辐射对生物生殖系统影响的研究,比如在实验室里把怀孕的小白鼠连续几十天放到不同强度的极低频电磁辐射之下,观察小白鼠有没有出现流产、不孕、胎儿畸形一类的现象。大部分结果都发现,不仅在高铁车厢的辐射强度级别下(几?T到几十?T),就算是一些实验中辐射强度达到数千数万?T,是高铁辐射的很多倍,小白鼠也可以健康地生出小小白鼠,没有发现极低频电磁辐射可以导致生物不孕或者流产的“罪证”。

除了在小白鼠身上做实验以外,研究人员也调查过日常生活中接受不同电磁辐射的人群的怀孕和流产率是否有明显的不同,包括不同职业、不同生活习惯(像平时是不是经常使用可以产生极低频电磁辐射的电热毯)的人群[11]。研究结果不一,其中大多数研究没有发现接受电磁辐射相对较多的女性不孕和流产的比例明显增高;最严重的也只是“风险相比于普通人稍高一些”,比如有研究[12]认为在24小时全天候接受最大为3.51 μT极低频电磁辐射的情况下,女性早产风险值是正常情况的2倍。不过此类调查也存在一些缺陷,比如有研究发现在电气设备附近工作的女性流产率稍高,但是无法排除到底是因为辐射,还是因为工作劳累或噪声等其他原因。综合这些研究结果来看,“乘务员不是不孕就是流产,集体辞职” 的恐怖情况纯属危言耸听,是不会出现的。

(关于电磁辐射对孕妇的影响,还可参考这篇文章: 《孕妇要不要穿防辐射服?》 )

结论: 高铁作为电力驱动的交通工具的确会产生辐射,但是车厢中的辐射值仅仅是相比于家中的那些家用电器大一些而已,符合国际电磁辐射安全标准,目前没有证据证明对人体健康构成威胁。防辐射玻璃防的是电离辐射,与高铁电磁辐射无关。高铁和其他电器产生的极低频电磁辐射与女性的不孕率和流产率之间的关联在研究中也并没有被明确证实。

参考资料:

[1] ICNIRP限值时变电场、磁场和电磁场(300GHz以下)暴露的导则

[2]《HJ/T 24-1998 500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》

[3]Magnetic fields on British trains. Chadwick P, Lowes F. National Radiological Protection Board, Chilton, Didcot, Oxon, U.K,

[4]动车车厢工频电场强度的分布特征;翟壹彪,霍伟,刘巧英,陈宝山,张金龙,石磊;环境与健康杂志;2012年9月第29卷第9期
[5]《GB/T 15708-1995 交流电气化铁道电力机车运行产生的无线电辐射干扰的测量方法》

[6]电力机车弓网离线噪声辐射场强车厢内外转换关系的研究;张强

[7]《GB 8702-1988 电磁辐射防护规定》

[8]世界卫生组织:电磁场

[9]防辐射材料的研究进展;熊俊,宋涛;中国组织工程研究与临床康复;第14卷第12期

[10]浅谈低辐射玻璃;龚建华,张浙军

[11]世界卫生组织:极低频电磁辐射的环境健康标准论著 第10章:生殖与发育

[12]A Nested Case-Control Study of Residential and Personal Magnetic Field Measures and Miscarriages. Lee GM, Neutra RR, Hristova L, Yost M, Hiatt RA. Epidemiology. 2002 Jan;13(1):21-31.

关于本文

本文首发于果壳网(guokr.com)“谣言粉碎机主题站”《高铁辐射很大吗?》,本站发表版本有修改。

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