电离与非电离辐射 华中科技大学同济公卫学院 劳动卫生与环境卫生学系 王正伦 电离与非电离辐射 王正伦.

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1 电离与非电离辐射 华中科技大学同济公卫学院 劳动卫生与环境卫生学系 王正伦 电离与非电离辐射 王正伦

2 物理因素概述(Overview) ★气象条件(Meteorological condition)
与劳动者密切相关的物理因素: ★气象条件(Meteorological condition) ★噪声与振动(Noise and vibration) ★电磁辐射(Electromagnetic radiation)： 包括电离辐射(Ionizing radiation)和非电离辐射(Nonionizing radiation) 电离与非电离辐射 王正伦

3 与化学因素相比，物理因素的特点 除激光外，常见物理因素均存在于自然界中； 具有特定的物理参数； 一般有明确的来源；
强度一般是不均匀的，多以发生装置为中心，向四周传播； 如噪声、微波等物理因素，可有连续波(Continuous wave)和脉冲波(Impulse wave)两种传播形式； 电离与非电离辐射 王正伦

4 与化学因素相比，物理因素的特点 对人体的损害效应与物理参数之间不呈直线相关关系(Non-linear correlation )；
对所致损伤或疾病的治疗，不需采用“驱除”或“排出”的方法，而主要是针对损害的组织器官和病变特点采取相应的治疗措施； 机体接触后，大都会产生适应(Adaptation)； 采取预防措施时，既不是设法消除，也不是将其减少到越低越好，而是设法将这些因素控制在正常范围内。 电离与非电离辐射 王正伦

5 电磁辐射 （Electromagnetic radiation)
电磁辐射已成为继水污染、大气污染、噪声污染之后，当今人们生活中的第四大污染。 电离与非电离辐射 王正伦

6 电磁波谱 电离与非电离辐射 王正伦

7 概 述 电离辐射(Ionizing radiation)：电磁辐射波谱的量子能量水平>12ev，可引起机体生物大分子发生电离作用的辐射。如宇宙线、X线、γ线等。 非电离辐射(Nonionizing radiation)：电磁辐射波谱的量子能量水平<12ev的电磁辐射不足以引起生物体电离作用的辐射。包括紫外线、可见光、红外线、激光、射频辐射等。 电离与非电离辐射 王正伦

8 （一）射频辐射 射频辐射（Radiofrequency radiation）频率为100KHz-300GHz，又称无线电波(Radio wave)。包括高频电磁场（High-frequency electromagnetic field）和微波(Microwave)。 是电磁辐射波谱中量子能量水平最小，波长(1mm-3km)最长的频段。 辐射区分为近区场(Near-field, <2D2/λ)和远区场(Far-field，>2D2/λ)。(D为辐射源口径，λ为波长)。 近区场以λ/2π为界又分为感应场 (Induction field,<λ/2π)和辐射场(Radiation field, >λ/2π) 。 电离与非电离辐射 王正伦

9 射频辐射波谱的划分 波段 频谱 高频电磁场 微波 长波 低频 （LF） 中波 中频 （MF） 短波 高频 （HF） 超短波 甚高频
（VHF） 分米波 特高频 （UHF） 厘米波 超高频 （SHF） 毫米波 极高频 （EHF） 波长 频率 3km~ 1km~ 100m~ 10m~ 1m~ 10cm~ 1cm~1mm 100kHz~ 300kHz~ 3MHz~ 30MHz~ 300MHz~ 3GHz~ 30~300GHz 电离与非电离辐射 王正伦

10 接触机会(Exposure) 广播、电视、雷达发射塔，移动、寻呼通讯基站，频率在300kHz-300GHz
工业高频感应加热(热处理、焊接、冶炼)、医疗射频设备的使用频率为300kHz-30MHz 微波加热设备频率固定在2450MHz、915MHz 微波通讯频率在3GHz-300GHz 电离与非电离辐射 王正伦

11 雷达系统 广播电视发射接受系统 电离与非电离辐射 王正伦

12 高频介质加热 高频感应加热 电离与非电离辐射 王正伦

13 中高频感应加热设备 电离与非电离辐射 王正伦

14 快餐微波灭菌加热设备 电离与非电离辐射 王正伦

15 生物学效应(Biological effect)
频率增加，波长变短，生物学效应加大。 微波（厘米波危害最大）>超短波>短波>中长波 脉冲波生物学效应大于连续波。 致热效应：一定强度的电磁辐射照射生物体组织达到一定时间，局部或全身体温升高，称射频辐射的致热效应。 非致热效应：不足以引起人体产热而产生的健康效应，可能是电磁场对神经-内分泌系统作用或对生物膜直接作用所致。 电离与非电离辐射 王正伦

16 Electromagnetic and Radiofrequency Fields Effect on Human Health
non-ionizing radiation such as radiofrequency (RF), which includes WiFi, cell phones, and Smart Meter wireless communication. Genetic damage, reproductive defects, cancer, neurological degeneration and nervous system dysfunction, immune system dysfunction, cognitive effects, protein and peptide damage, kidney damage, etc. Cellular telephone use in rural areas was also shown to be associated with an increased risk for malignant brain tumors. 电离与非电离辐射 王正伦

17 高频和微波相同的作用 （1）神经系统(Nervous system ) 是反应最敏感和最常见的表现，有类神经症和植物神经功能紊乱，如头痛、头昏、乏力、白天嗜睡、夜间失眠、多梦、记忆力减退、手足多汗、易脱发等。 （2）心血管系统(Cardiovascular system) 主要是植物神经功能紊乱，以副交感神经反应占优势者居多。具体表现为心动过缓、血压下降。心悸、心前区疼痛和压迫感。心电图检查可有窦性心律不齐、心动过缓、右束支传导阻滞等功能变化。 （3）生殖内分泌系统(Reproductive and endocrine system)：女性月经异常表现多样化；部分男工主诉有性功能减退。 电离与非电离辐射 王正伦

18 微波独有的作用 眼睛 长期接触大强度微波的工人，可发现眼晶状体混浊、视网膜改变。 血液 外周血白细胞计数、血小板计数下降。
血液 外周血白细胞计数、血小板计数下降。 手持无绳电话 对局部脑组织的功能和形态不良影响也应引起高度重视。 电离与非电离辐射 王正伦

19 高频电磁场防护 高频电磁场的主要防护措施有场源屏蔽、距离防护、合理布局。
我国超高频辐射卫生标准（GB ）规定，作业场所超高频辐射8h/d接触的容许限值: 连续波为: 0.05mW/cm2(14V/m) 脉冲波为: 0.025mW/cm2(10V/m) 当心电磁辐射 电离与非电离辐射 王正伦

20 微波防护 微波防护的基本原则：屏蔽辐射源、加大辐射源与作业点的距离、合理的个人防护。
我国微波辐射卫生标准（GB ）规定，作业场所微波辐射容许接触限值： 连续波，平均功率密度50µWh/cm2,日接触剂量400µWh/cm2； 脉冲波固定辐射，平均功率密度25µWh/cm2，日接触剂量 200µWh/cm2； 脉冲波非固定辐射容许强度（平均功率密度）与连续波同。 电离与非电离辐射 王正伦

21 防护眼镜 防护服 防护面罩 电离与非电离辐射 王正伦

22 （二）红外辐射(Infrared radiation)
凡温度高于绝对零度（-273℃）以上的物体都能发射红外线。 长波红外线(远红外线)波长为3μm-1mm，能被皮肤吸收，只产生热的感觉； 中波红外线波长为1400nm-3μm，能被角膜(Cornea)和皮肤吸收； 短波红外线(近红外线)波长为760nm-1400nm，可被组织吸收引起灼伤(Cauma)。 电离与非电离辐射 王正伦

23 接触机会(Exposure) 太阳光下的露天作业 开放的火焰 熔融状态的金属 玻璃、烘烤等作业 电离与非电离辐射 王正伦

24 对机体的危害 火激红斑 皮肤 较大强度的红外线可致皮肤局部温度升高，血管扩张，出现红斑反应(Erythema)，反复照射出现色素沉着(Chromatosis)。过量照射，除急性皮肤烧伤外，还可进入皮下组织，使血液及深部组织加热。 眼睛 可伤及眼角膜、虹膜、晶体、视网膜。长期暴露于低能量的红外线，常见的是慢性充血性睑缘炎； ☆短波红外线能被角膜吸收产生角膜的热损伤，并能透过角膜伤及虹膜；如果工龄够长，还可出现晶状体混浊，表现为白内障(Cataracta)，主诉是自觉视力减退； ☆<1μm的红外线和可见光可达到视网膜，主要损伤黄斑区(Macula lutea)，多见于弧光灯、电焊、乙炔焊操作者。 左眼黄斑区大量渗血 电离与非电离辐射 王正伦

25 (二)紫外辐射(Ultraviolet radiation)
凡物体温度达到1200℃以上时，辐射光谱中即可出现紫外线。随温度的增高紫外线的波长变短，强度变大。波长范围在100~400nm的电磁波称为紫外辐射。 根据生物学效应又可分为三个区带 ①远紫外区（短波紫外线，UV-C）,波长100nm~290nm，具有杀菌和微弱致红斑效应，为灭菌波段； ②中紫外区（中波紫外线，UV-B），波长290~320nm，具有明显的致红斑和角膜、结膜炎效应，为红斑区； ③近紫外区（长波紫外线，UV-A），波长320~400nm，可产生光毒性和光敏性，为黑线区。 波长短于160nm的紫外线可被空气完全吸收，而长于此波段则可透过真皮、眼角膜，以至晶体。 电离与非电离辐射 王正伦

26 接触机会及对机体的影响 接触机会: 电焊、气焊、电炉炼钢、紫外线照射等工作场合均可接触紫外线。 (1)皮肤损害
☆受到强烈的紫外线辐照，可引起皮肤红斑、水泡、水肿；停止照射后24h后可有色素沉着； ☆接触300nm波段，可引起皮肤灼伤； ☆波长297nm的紫外线对皮肤的作用最强，可引起皮肤红斑并残留色素沉着； ☆长期暴露紫外线可使皮肤皱缩、老化，更有甚者诱发皮肤癌。 电离与非电离辐射 王正伦

27 （2）眼睛 波长为250~320nm的紫外线可大量被角膜和结膜上皮所吸收，引起急性角膜结膜炎，称为“电光性眼炎”（Electro-ophthalmitis）一种法定的职业病，多见于无防护的电焊操作工或辅助工； 在阳光照射的冰雪环境下作业时, 大量反射的紫外线可引起角膜、结膜损伤，称为雪盲症(Snow blindness)。其发作需经过一定的潜伏期，一般为6~8h，故常在夜间或清晨发作，起初仅有眼睛异物感或不适，后有眼部烧灼感或剧痛，伴有高度畏光、流泪和视物模糊。检查可见球结膜充血、水肿，瞳孔缩小，对光反应迟钝，眼见皮肤潮红。 电离与非电离辐射 王正伦

28 (四)电离辐射 能引起物质发生电离的辐射称为电离辐射 X 射线 γ射线 α射线 β射线 中子 质子 电离与非电离辐射 王正伦

29 （四）电离辐射(ionizing radiation)
它可由不带电荷的光子组成，具有波的特性和穿透能力，如x射线、γ射线和宇宙射线。 α射线、β射线、中子、质子等属于能引起物质电离的粒子型电离辐射。 电离辐射的特点：波长短、频率高、辐射能量高，具有电离作用。 电离与非电离辐射 王正伦

30 电离辐射的某些特征(Characteristic)
类型 质量（u） 电荷（e） 能量 （Mev） 空气射程 （cm） 来源举例 α 4 2+ 100 239钚，212钋 β 5.5×10-4 1-,1+,0 0~100(max) 102 90锶，氚 n 1 0.025ev~100 235铀裂变 γ 104 60钴，192铱 X ~50 X球管、加速器 注：u是原子质量单位，1u=1.66×10-27kg；e是电子的电荷，1e=1.6022×10-19（库仑） 电离与非电离辐射 王正伦

31 常用的电离辐射单位 （1）放射性活度（Radioactivity） 国际单位制单位（SI）的专用名为“贝可”（becquerel），符号Bq，沿用的专用单位为“居里”（Curie）。1Bq=2.703×10-11Ci。 （2）照射量（Exposure，X） 仅用于X射线和γ射线，暂无SI单位专用名，保留使用单位名称为“伦琴”（Roentgen，R）。 （3）吸收剂量（Absorbed dose，D） 表示被照射介质吸收辐射能量的多少，适用于任何类型的电离辐射。吸收剂量的SI专用名为“戈瑞”（Gray），符号Gy；原使用单位为“拉德”，符号rad。1Gy=100rad。 电离与非电离辐射 王正伦

32 常用的电离辐射单位 （4）剂量当量（Dose equivalent，H） 为衡量不同类型的电离辐射的生物学效应，将吸收剂量乘以若干修正系数，即为剂量当量(H)，H=DQN。 D为吸收剂量； Q为不同辐射的品质因子，或称线质系数，指在单位长度介质中，因电离碰撞而损失的平均能量，Q值越大，相对生物效应愈强； N暂定为1。 剂量当量的SI单位专用名为“西沃特”（Sivevert），符号Sv；原使用单位名称为“雷母”（Rem）。1Sv=100rem。 电离与非电离辐射 王正伦

33 接触机会 核工业系统：放射性矿物的开采、冶炼和加工，以及核反应堆、核电站的建立和运转。
射线发生器的生产和使用：加速器、医用和工农业生产使用的X射线和γ射线辐射源。 放射核素的生产加工和使用：核素化和物、药物合成及其在实验研究及诊疗上的应用。 天然放射性核素伴生或共生矿生产：如磷肥、稀土矿、钨矿等的开采和加工。 医疗照射。 电离与非电离辐射 王正伦

34 接触机会 医用X光机 工业X光探伤机 电离与非电离辐射 王正伦

35 接触机会 核反应堆 切尔诺贝利核电站 电离与非电离辐射 王正伦

36 电离辐射对机体的损伤 外照射特点是只要脱离或远离辐射源，辐射作用就停止。
内照射是由于放射性核素经呼吸道、消化道、皮肤或注射途径进入人体后，对机体产生持续作用。 电离与非电离辐射 王正伦

37 电离辐射的损伤机制 直接作用：电离辐射可影响生物大分子如核酸、蛋白质等，使其发生电离、激发或化学键的断裂等，从而造成生物大分子结构和性质发生改变。 间接作用：射线作用于细胞内的大量水分子，引起其电离和激发，形成激发态水分子、氢自由基、羟自由基水和电子，继而作用于生物大分子使其发生改变。 电离与非电离辐射 王正伦

38 电离辐射损伤效应 随机效应 (Stochastic effect)指辐射损伤效应发生概率与剂量大小有关，但损伤程度与剂量无关，且不存在损伤效应阈值水平，如癌效应、遗传效应等。 Stochastic effects are associated with long-term, low-level (chronic) exposure to radiation. ("Stochastic" refers to the likelihood that something will happen.) Increased levels of exposure make these health effects more likely to occur, but do not influence the type or severity of the effect. 电离与非电离辐射 王正伦

39 电离辐射损伤效应 非随机效应 (Non-stochastic effect )又称确定效应(Deterministic effect)，有明确的剂量阈值（Dose threshold）当接受剂量超过一定水平时，损伤效应发生概率将急剧增高，损伤严重程度随剂量加大而增高，如放射病、放射性白内障和放射性皮肤损伤。 Non-stochastic effects appear in cases of exposure to high levels of radiation, and become more severe as the exposure increases. Short-term, high-level exposure is referred to as 'acute' exposure. 电离与非电离辐射 王正伦

40 电离辐射远后效应 定义：是指受照射后几个月至几十年或直至终生才发生的慢性效应。
☆显现在受照射本人身上，称为躯体效应(Somatic effect)； ☆显现在后代身上，称为遗传效应(Hereditary effect)。 常见的远后效应： ☆血液系统疾病（贫血、白血病），且发病率高、潜伏期短和诱发剂量低。除慢性淋巴细胞型白血病外，其他各型急、慢性白血病发病率都可因电离辐射照射而增加； ☆恶性肿瘤（甲状腺癌、支气管肺癌、乳腺癌和皮肤癌等）； ☆寿命缩短，胚胎效应和遗传效应。 电离与非电离辐射 王正伦

41 放射病（Radiation sickness）
概念(Concept)：人体受各种电离辐射而发生的各种类型和程度的损伤或疾病的总称。 分类(Classification) ●全身性放射性疾病：急、慢性放射病； ●局部放射性疾病：急、慢性放射性皮炎，放射性白内障； ●远期损伤：白血病、甲状腺癌、支气管肺癌、乳腺癌、皮肤癌。 电离与非电离辐射 王正伦

42 影响因素 （1）辐射的物理特性：辐射的电离密度和穿透力，是影响损伤的重要因素。
（2）剂量与剂量率：照射剂量愈大，生物效应愈强，但并不完全呈直线关系。而剂量率是单位时间内机体所受的照射剂量，常以Gy/d、Gy/h或Gy/min表示。一般情况下，剂量率越大，效应也大。 电离与非电离辐射 王正伦

43 影响因素 （3）照射部位：腹部>盆腔>头颈>胸部>四肢 （4）照射面积：受照面积越大，作用愈明显。
（5）机体因素：组织对辐射的易感性与细胞的分裂活动成正比，与分化程度成反比。 §淋巴细胞>原红细胞>髓细胞>骨髓巨核细胞>精细胞>卵细胞>眼晶状体上皮细胞>软骨细胞>血管内皮细胞>腺上皮细胞>肝细胞>神经细胞>肺上皮细胞>结缔组织细胞>骨细胞 电离与非电离辐射 王正伦

44 辐射的防护的要点 1.执行辐射防护三原则，即任何照射必须有正当的理由；辐射防护应当实现最优化；应当遵守个人剂量当量限值的规定。
2．外照射防护:必须具备有效的屏蔽设施，与辐射源保持一定的安全距离以及合理的工作时间。 3．内照射防护:主要采取防止放射性核素经呼吸道、皮肤、消化道进入人体的一系列相应措施，同时应十分重视防止核素向空气、水体和土壤中逸散。 电离与非电离辐射 王正伦

45 史上最可怕的核事故 ——切尔诺贝利 1986年４月26日凌晨的１点23分，前苏联乌克兰的切尔诺贝利核电站的一声爆炸，带来了人类和平使用核能历史上的一次最大的惨剧。 电离与非电离辐射 王正伦

46 消除切尔诺贝利后遗症需要800年 1986年4月26日，随着一声震天动地的巨响，火光四起，火柱高达30多米。切尔诺贝利核电站4号核反应堆发生爆炸，厂房屋顶被炸飞、墙壁坍塌。 8吨多辐射物质混合着炙热的石墨残片喷涌而出，释放出的辐射量相当于广岛原子弹爆炸的200多倍。使周围环境的放射剂量为允许值的2万倍。1700多吨石墨成了熊熊大火的燃料，火灾现场温度高达2000℃以上。 电离与非电离辐射 王正伦

47 目前，在切尔诺贝利核事故中参加救援的83. 4万人中，5. 5万人丧生，7万人残疾。乌克兰共有250万人因核事故而患各种疾病，其中包括47
目前，在切尔诺贝利核事故中参加救援的83.4万人中，5.5万人丧生，7万人残疾。乌克兰共有250万人因核事故而患各种疾病，其中包括47.3万儿童。在核受害者中最常见的是甲状腺疾病、造血系统障碍、神经系统疾病以及恶性肿瘤等。 事故发生初期，6000平方公里土地无法使用，400多个居民点成为无人区，600多所学校、 300多个企业被关闭。据预计，核事故造成的直接经济损失在2350亿美元以上。 电离与非电离辐射 王正伦

48 谢 谢 电离与非电离辐射 王正伦