《环境与职业医学》杂志官方网站 《环境与职业医学》杂志官方网站

首页> 过刊浏览> 正文

2018, 35(5):457-459, 477.doi:10.13213/j.cnki.jeom.2018.18130

静电场和静磁场职业接触限值的研究现状


广东省职业病防治院, 广东省职业病防治重点实验室, 物理因素监测所, 广东 广州 510300

收稿日期: 2018-01-15;  发布日期: 2018-07-06

基金项目: 职业卫生标准制修订项目(编号:20150705);广东省省级科技计划项目(编号:2017A020216015);广东省职业病防治重点实验室(编号:2017B030314152)

通信作者: 陈青松, Email: qingsongchen@aliyun.com  

作者简介: 徐国勇(1983-), 男, 硕士, 副主任医师; 研究方向:职业卫生; E-mail:

静电场和静磁场是指方向和强度不随时间发生变化的电场和磁场。因其广泛存在于各种职业环境中,众多国家和组织制定了相应的职业接触限值以控制其产生的职业危害。本综述介绍国际组织和国家制定的静电场和静磁场职业接触限值,并结合我国的相关研究现状,指出应尽快制定我国相应的职业接触限值。

关键词: 静电场;  静磁场;  职业接触限值 

静电场(static electric fields)和静磁场(static magnetic fields)是指方向和强度不随时间发生变化的电场和磁场[1]。静电场、静磁场广泛存在于各种职业环境中, 如高压直流输电线路、用直流电的交通运输系统、快速磁悬浮客运列车、热核反应堆、磁流体动力系统、超导发电机等高能技术, 生产氯或铝等的电解工艺, 气体焊接, 磁体生产等[2]。为控制静电场和静磁场的职业危害, 众多国家和组织制定了相应的职业接触限值, 国际非电离辐射防护委员会(International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection, ICNIRP)、美国电气和电子工程师协会(Institute for Electrical and Electronic Engineers, IEEE)、美国政府工业卫生学家会议(American Conference of Governmental Industrial Hygienists, ACGIH)等制定的职业接触限值得到了大多数国家和组织的承认及应用, 欧盟、日本等均借鉴其研究成果制定相应的职业接触限值。本综述拟通过对上述国家和组织制定的静电场和静磁场职业接触限值进行研究和分析, 结合我国的相关研究现状提出意见和建议。

1   国内外静电场和静磁场职业接触限值研究

1.1   ICNIRP导则

ICNIRP未专门制定静电场的职业接触限值, 只是在其1998年出版的《限制时变电场、磁场和电磁场暴露的导则(300 GHz以下) 》 [3]中提及, 频率 < 1 Hz的电场为静态电场。25 kV/m以下的场强不会产生令人感到紧张或烦恼的火花放电感。

ICNIRP于2009年制定了《静磁场暴露限值导则》 [4]。对大量文献系统综述后认为静磁场与生物体通过3种已确定的物理机理相互作用, 即磁感应、磁-机械作用、电子交互作用。HOLDEN [5]利用心脏电生理学模型计算电场对心脏功能的影响, 发现场强值< 8 T时不太可能影响心率和心律, 但场强值更高时则未必。针对静止暴露于 < 8 T磁场的人体神经行为研究证明, 包括短期记忆、工作记忆、语言及听觉-运动反应时间等在内的很多指标无明显变化[6-8]。而有研究指出, 暴露于2~3 T静磁场的人在移动眼或头部时, 会感觉到与在静态梯度磁场移动相关联的眩晕、恶心、金属味和磁致光幻视等暂时性感官效应[9-11]。但是, 降低人在梯度磁场中的运动速度后, 这些症状的发生率和严重程度会降低[6]。在综合体内外细胞、分子、动物研究以及人群志愿者研究和流行病学研究之后, ICNIRP建议在一般的工作场所, 为防止眩晕、恶心和其他感觉, 头部和躯干的职业暴露最高值设定为2 T; 但对于特殊的工作场所, 如环境可控且已实施了恰当的工作方法, 则高达8 T的暴露也是允许的。当暴露范围仅限四肢时, 最高亦可接受8 T的暴露。ICNIRP并未制定长时间的暴露限值, 因为目前的研究显示任何影响都是急性的。同时, 因为可能存在间接健康影响, ICNIRP认为对于体内植入了铁磁体或电子医疗设备的人群, 应将限值降低至0.5 mT。

1.2   IEEE标准

IEEE于2002年制定了关于人体暴露于0~3 kHz电磁场的安全水平, 规定了静电场和静磁场的接触限值[12]。该标准认为目前并未明确长期(慢性)暴露的影响, 只明确了静电场和静磁场的短时接触限值。IEEE认为电磁场作用到流体中移动电荷上的磁流体动力效应引起神经和肌肉膜的去极化[13-15], 产生短期效应, 所导致的电磁场反应在接触几秒钟后即表现出来。关于人体在强静磁场和准静磁场中快速运动而产生的磁流体动力效应和电荷上的作用力, 已经观察到多样化的生物效应。对50%的对象(人), 在频率低于1 Hz, 峰值为1.5 T时, 可观察到眩晕、平衡困难、恶心、头痛、麻木和麻刺感、光幻视和不正常味觉等有害效应, 在4 T时产生更明显的作用[16]。因此IEEE采用峰值1.5 T作为有害影响的中位数阈值, 其关联到慢速变动的正弦形场为均方根值1.06 T, 并赋予3倍的安全系数, 即以均方根值353 mT作为受控环境的静磁场限值。IEEE认为20 kV/m的电场很容易产生痛感、火花放电, 并以此作为受控环境的电场限值。IEEE标准与ICNIRP导则具有同样的科学依据, 但前者采用了较低的安全因子。

1.3   ACGIH建议

ACGIH每年均对大量文献进行综述, 不断修订其阈值。其2017年修订版建议[17], 在普通环境中全身接触不应超过2 T的静磁场, 但对于接受过特别培训以及在受控工作环境中操作的工人, 其上限值可以达到8 T。特别培训包括让工人们意识到在2 T以上静磁场中快速运动可能造成短暂的感官效应, 受控的工作环境是指静磁场对金属物体施加的力不会产生具有潜在危险的抛射物。但ACGIH认为, 如仅有四肢接触, 限值可增加10倍, 即20 T。对于佩戴电子医疗设备的人员, 建议其最高接触限值为0.5 mT。ACGIH认为强电场会诱导产生体内电流密度, 从而引起不良健康效应。因此, 对于静电场, ACGIH建议电场强度不应超过25 kV/m。

1.4   欧盟和日本的标准

欧盟于2016年颁布了《关于实施电磁场的良好行动的非约束性指南》 [18], 主要参考ICNIRP推荐的接触水平进行规定, 关于静电场并无相应的接触限值, 静磁场接触限值与ICNIRP 2009 [4]一致。

日本亦每年颁布其容许标准, 2017年的版本中有静磁场但无静电场的容许值[19]。关于静磁场的标准提案年度仍为1998年, 与ICNIRP 1994年制定的《静磁场暴露限值指南》 [20]基本一致, 建议头部和躯干平均容许值为200 mT, 最大容许值为2 T; 四肢取2.5的安全系数, 平均容许值为500 mT, 最大容许值为5 T。日本的最大容许值的接触时间规定为1 h以内。另外, 也建议将0.5 mT作为佩戴类似心脏起搏器等医疗器械者的接触限值。

1.5   我国的职业接触限值

我国在职业卫生领域于2007年将300MHz~300GHz的微波辐射、30~300MHz的超高频辐射、100kHz~30MHz的高频电磁场和50 Hz的工频电场的职业接触限值整合在一起[21], 陈青松等亦制订了1 Hz~100 kHz电场和磁场的职业接触限值。已报批待颁布, 但目前并无静电场和静磁场的职业接触限值。

静电场在电力行业高压直流输电线路中是一种特殊的存在。直流输电线路运行时, 导线表面的电场强度超过空气的击穿强度, 导线表面发生电晕放电现象, 电晕产生的离子(或电荷)在空间产生电场。线路带电后导线上的电荷产生的电场即标称电场或静电场, 标称电场和离子产生的电场叠加形成合成电场[22]。考虑到直流电场引起的刺痛感电击[23], 多个电力行业标准均一致规定, 直流线路下地面合成场强不应超过30 kV/m [24-26]。对于直流磁场的限值, DL/T 1088— 2008 《 ±800 kV特高压直流线路电磁环境参数限值》中规定, ±800 kV直流架空输电线路下方的磁感应强度限值为10 mT [25], 而DL/T 275—2012 《 ±800 kV特高压直流换流站电磁环境限值》中则规定, 地面上方1.5 m处的直流磁感应强度不超过400 mT [26], 但均未说明制定该值的依据。

2   存在的问题和建议

2.1   静电场职业接触限值

目前关于静电场对人体主要的健康效应已基本明确, 即为高强度电场引起人体表面电荷与皮肤相互作用造成的火花放电的刺痛感。WHO亦已明确表示, 目前没有任何研究表明暴露于静电场会对人体造成长期或慢性的健康影响[2]。但目前各标准中规定的最高值略有偏差, 同时, 如何考虑高压直流输电线路中以合成电场存在的静电场, 制定适合各行各业的静电场职业接触限值, 需要开展进一步研究。

2.2   静磁场职业接触限值

通过现有的研究, ICNIRP和IEEE等认为静磁场的主要健康效应均为高强度接触时出现的眩晕、恶心、金属味和磁致光幻视等暂时性感官效应, 且大部分标准认为依据现有的研究暂不能制定静磁场的长时间接触限值。但ICNIRP制定标准的理论是磁感应、磁-机械等作用, IEEE制定标准的理论是作用到流体中移动电荷上引起神经和肌肉膜的去极化的磁流体动力效应, IEEE规定的限值与其他标准的相差5倍以上。虽然ICNIRP和IEEE分别于2014年和2007年进行了进一步审校, 但并未对限值进行修正。在这基础上, 如何结合国外现有标准以及国内外最新的研究文献来制定适合我国国情的静磁场职业接触限值, 值得进一步探讨。

2.3   建议

物理因素职业接触限值的制定需搜集、分析国内外相关标准文献, 明确危害因素对人体健康的影响; 开展不同作业现场的调查检测, 掌握我国职业人群的接触情况及流行病学资料; 结合人体健康效应和经济技术可行性, 提出适合我国国情的职业接触限值[27]。目前我国静电场和静磁场的职业接触限值均有待全面研究和补充完善, 以保护直流电电力巡检工、氯或铝电解工艺操作员等接触到静电场和静磁场的职业人群。

参考文献

[1]

职业卫生名词术语: GBZ/T 224-2010[S]. 北京: 人民卫生出版社, 2010.

[2]

WORLD HEALTH ORGANIZATION. Environmental health criteria 232: static fields[M]. Geneva: World Health Organization, 2006.

[3]

INTERNATIONAL COMMISSION ON NON-IONIZING RADIATION PROTECTION. Guidelines for limiting exposure to time-varying electric, magnetic and electro-magnetic fields(upto 300 GHz)[J]. Health Phys, 1998, 74(4):494-522.

[4]

INTERNATIONAL COMMISSION ON NON-IONIZING RADIATION PROTECTION. Guidelines on limits of exposure to static magnetic fields[J]. Health Phys, 2009, 96(4):504-514.

[5]

HOLDEN A V. The sensitivity of the heart to static magnetic fields[J]. Prog Biophys Mol Biol, 2005, 87(2/3):289-320.

[6]

CHAKERES DW, DE VOCHT F. Static magnetic field effects on human subjects related to magnetic resonance imaging systems[J]. Prog Biophys Mol Biol, 2005, 87(2/3):255-265.

[7]

CHAKERES DW, BORNSTEIN R, KANGARLU A. Randomized comparison of cognitive function in humans at 0 and 8 tesla[J]. J Magn Reson Imaging, 2003, 18(3):342-345.

[8]

KANGARLU A, BURGESS R E, ZHU H, et al. Cognitive, cardiac, and physiological safety studies in ultra high field magnetic resonance imaging[J]. Magn Reson Imaging, 1999, 17(10):1407-1416.

[9]

DE VOCHT F, STEVENS T, VAN WENDEL-DE-JOODE B, et al. Acute neurobehavioral effects of exposure to static magnetic fields:analyses of exposure-response relations[J]. J Magn Reson Imaging, 2006, 23(3):291-297.

[10]

DE VOCHT F, VAN DROOGE H, ENGELS H, et al. Exposure, health complaints and cognitive performance among employees of an MRI scanners manufacturing departmen[t J]. J Magn Reson Imaging, 2006, 23(2):197-204.

[11]

ATKINSON I C, RENTERIA L, BURD H, et al. Safety of human MRI at static fields above the FDA 8T guideline:sodium imaging at 9.4T does not affect vital signs or cognitive ability[J]. J Magn Reson Imaging, 2007, 26(5):1222-1227.

[12]

IEEE standard for safety levels with respect to human exposure to electromagnetic fields, 0-3 kHz: C95. 6-2002[S]. New York: IEEE, 2002.

[13]

REILLY J P, ANTONI H. Applied bioelectricity: from electrical stimulation to electropathology[M]. New York: Springer, 1998.

[14]

REILLY J P. Electrophysiology in the zero to MHz range as a basis for electric and magnetic field exposure standards[C]//MATHES R, VAN RONGEN E, REPACHOLI M. Health Effects of Electromagnetic Fields in the Frequency Range 300 kHz to 10 MHz. Germany: ICNIRP, 2000.

[15]

REILLY J P. Neuroelectric mechanisms applied to low frequency electric and magnetic field exposure guidelines-Part I:sinusoidal waveforms[J]. Health Phys, 2002, 83(3):341-355.

[16]

SCHENCK J F, DUMOULIN C L, REDINGTON R W, et al. Human exposure to 4.0-Tesla magnetic fields in a whole-body scanner[J]. Med Phys, 1992, 19(4):1089-1098.

[17]

AMERICAN CONFERENCE OF GOVERNMENTAL INDUSTRIAL HYGIENISTS. 2017 TLVs and BEIs[M]. Cincinnati: ACGIH, 2017: 139, 142.

[18]

EUROPEAN COMMISSION. Non-binding guide to good practice for implementing directive 2013/35/EU electromagnetic fields volume 1: practical guide[S/OL]. (2016-02-22)[2018-01-11]. https: //publications. europa. eu/en/publicationdetail/-/publication/c6440d35-8775-11e5-b8b7-01aa75ed71a1/language-en/format-PDF/source-60721459.

[19]

日本産業衛生学会.許容濃度等の勧告(2017年度)[J].産衛誌, 2017, 59(5):153-185.

[20]

INTERNATIONAL COMMISSION ON NON-IONIZING RADIATION PROTECTION. Guidelines on limits of exposure to static magnetic fields[J]. Health Phys, 1994, 66(1):100-106.

[21]

工作场所有害因素职业接触限值第2部分: 物理因素: GBZ 2. 2-2007[S]. 北京: 人民卫生出版社, 2007.

[22]

宋伶俐, 邬雄, 李妮, 等.直流输电线路合成电场控制指标问题分析[J].高电压技术, 2012, 38(11):2843-2847.

[23]

邬雄.特高压输电的电磁环境问题研究[J].电力系统通信, 2006, 27(6):1-5.

[24]

高压直流架空送电线路技术导则: DL/T 436-2005[S]. 北京: 中国电力出版社, 2006.

[25]

±800 kV特高压直流线路电磁环境参数限值: DL/T 1088-2008[S]. 北京: 中国电力出版社, 2008.

[26]

±800 kV特高压直流换流站电磁环境限值: DL/T 275-2012[S]. 北京: 中国电力出版社, 2012.

[27]

职业卫生标准制定指南第3部分: 工作场所物理因素职业接触限值: GBZ/T 210. 3-2008[S]. 北京: 人民卫生出版社, 2008.

上一张 下一张
上一张 下一张

[基金项目] 职业卫生标准制修订项目(编号:20150705);广东省省级科技计划项目(编号:2017A020216015);广东省职业病防治重点实验室(编号:2017B030314152)

[作者简介] 徐国勇(1983-), 男, 硕士, 副主任医师; 研究方向:职业卫生; E-mail: 830302xgy@163.com

[收稿日期] 2018-01-15 00:00:00.0

【点击复制中文】
【点击复制英文】
计量
  • PDF下载量 (57)
  • 文章访问量 (282)
  • XML下载量 (1)
  • 被引次数 (0)

目录

静电场和静磁场职业接触限值的研究现状

导出文件

格式

内容

导出 关闭
《环境与职业医学》杂志官方网站