IEEE標(biāo)準(zhǔn)C 95.6－2002

4. 保護(hù)的人群和相互作用的機制

4.1 保護(hù)的人群

保護(hù)是提供給公眾個體以及在受控環(huán)境中的群體。雖然曝露限值應(yīng)當(dāng)保護(hù)幾乎所有人群，避免有害影響，但本標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為在受控環(huán)境中可采取教育與各種緩解措施來降低對曝露人體有害作用的可能性，受控環(huán)境中電場的火花放電則可能是例外。然而，在某些情況下有害影響如果是可預(yù)料到的，可采取與預(yù)期曝露環(huán)境相應(yīng)的預(yù)防性措施來得到緩解。這些措施的例子包括保護(hù)手套或衣服、設(shè)計用于*告人們注意可能影響的告示牌、或減輕曝露頻度與強度的特定工作方法。對于公眾，可準(zhǔn)入（進(jìn)入）性是不受限制的，并且可以包括未被告知潛在曝露或可能有害影響的個人。這種曝露可能發(fā)生在住房、對公眾開放的場地、個人并不預(yù)見有曝露的工作場所，或者工作者并不知道曝露情況或防護(hù)與緩解方法的工作場所。

4.2 生物物理作用的機制

一個已確認(rèn)的人體機制是具有下列特性的機制：

a）它可用來預(yù)測人體中的生物效應(yīng)；

b）可用公式或參數(shù)關(guān)系作出明確的模型；

c）在未受損人體內(nèi)已得到證實，或動物的數(shù)據(jù)能夠有信心地外推到人體上；

d）被強力的證據(jù)所支持；

e）為科學(xué)團(tuán)體內(nèi)專家所廣泛接受。

不具備這些特性的機制，被分類為“建議的”。對建議機制的研究進(jìn)展應(yīng)當(dāng)予以監(jiān)控和評估，以便確定是否能夠列入到已確認(rèn)機制的清單上去。

已確認(rèn)的機制根據(jù)這些準(zhǔn)則（Reilly [B75]，[B76]，[B77]）已經(jīng)得到鑒定。機制的一個級別關(guān)聯(lián)到膜的極化，即是，由于生物組織內(nèi)的電場而使細(xì)胞膜的自然靜止電位發(fā)生改變。神經(jīng)和肌肉膜的去極化可導(dǎo)致它們的激勵，在此稱之為“電刺激”；這些效應(yīng)決定了對頻率從約1Hz到約3kHz（本標(biāo)準(zhǔn)的界限）作用的*小閾值。作用到流體中移動電荷上的磁流體動力效應(yīng)，則支配1Hz以下的生物作用。

這些機制產(chǎn)生短期效應(yīng)，即它們使得電場和磁場的作用，是發(fā)生在曝露開始之后幾秒之內(nèi)的（通常是幾分之1秒）。熱效應(yīng)是眾所周知的，但并不支配100 kHz以下的頻率，因此它（熱效應(yīng)）并不影響到本文件內(nèi)所制訂的曝露限值。

產(chǎn)生電刺激效應(yīng)的基本作用力是在生物組織內(nèi)的電場，而不是內(nèi)部的電流密度（見6.1節(jié)）。對電刺激效應(yīng)的更*的限值可作為組織內(nèi)電場的函數(shù)導(dǎo)出，而不是內(nèi)部的電流密度，這（電流密度）在過去已經(jīng)是一種通常的做法（Bernhardt [B11]；ICNIRP [B43]；IEEE [B46]）。生物組織內(nèi)的電場在軀體內(nèi)的分布與電流密度的分布是不同的，而生物組織內(nèi)電場的計算，與內(nèi)部電流密度相比，較不敏感于組織導(dǎo)電率的假設(shè)性。

被分類為“建議的”相互作用機制涉及長期或慢性的曝露效應(yīng)（Olden [B68]；Reilly [B76]）。這些機制典型地會在關(guān)于低水平電場與磁場慢性曝露影響的假設(shè)中被提及，包括癌癥、生殖影響、神經(jīng)系統(tǒng)影響等等。在這些機制不能視為不相干而不予考慮的情況下，此方面現(xiàn)有的知識不足以構(gòu)成可作為導(dǎo)出人體曝露限值可靠基礎(chǔ)的已確認(rèn)的機制。

4.3 有害生物影響

*大曝露限值是根據(jù)避免下列的短期作用：

a）對感覺或運動神經(jīng)元產(chǎn)生厭惡的或痛苦的刺激；

b）在完成存在潛在危險的活動時，會引起傷害的肌肉激勵；

c）神經(jīng)元的激勵或大腦中突觸活動的直接改變；

d）心臟的激勵；

e）與在軀體內(nèi)快速運動電荷上（諸如血流）感應(yīng)電勢或作用力相關(guān)聯(lián)的有害影響。

5. 曝露限值

5.1 基本限值

基本限值是對生物組織內(nèi)電動力的限制，以適當(dāng)?shù)乇苊庥泻Φ挠绊?。這些限值是考慮了有害電氣閾值、在人群中的分布、以及安全因子（見第6章）而得出的。

表1針對生物媒質(zhì)內(nèi)的電場，列出了對軀體特定部位的基本限值，在表中列出了在生物組織內(nèi)場的基強度Eo和頻率參數(shù)fe。限值按表1，并按方程式（1a）和方程式（1b）確定：

         Ei＝Eo                 當(dāng)f≤fe                                      （1a）

         Ei＝Eo（f∕fe）    當(dāng) f≥fe                                 （1b）

這里Ei是在生物組織內(nèi)感應(yīng)的*大許可電場。在生物組織內(nèi)電場的基本限值是在表1所示的組織內(nèi)任何方向上，取0.5 cm長度直線段，所確定的算術(shù)平均值。

除表1中所列出的生物組織內(nèi)電場的限值之外，生物組織內(nèi)低于10 Hz的磁場應(yīng)當(dāng)限制到對一般公眾為峰值167 mT，受控環(huán)境內(nèi)為500 mT。對超出10 Hz的頻率，在生物組織內(nèi)磁場的限值在本標(biāo)準(zhǔn)中并不予以規(guī)定。

表1.應(yīng)用到軀體各部位的基本限值a,b

a.表的解釋如下： 對f≤fe，Ei（基本限值）＝E0；對f≥fe，Ei＝E0 （f∕fe）

b.除上述限值外，頭部與軀干曝露到低于10Hz的磁場，公眾限值為峰值167mT，受控環(huán)境中則為500mT；對頻率大于10Hz的磁場，本標(biāo)準(zhǔn)不予規(guī)定。（譯注：軀體body與軀干torso是有區(qū)別的）

5.2 *大許可曝露（MPE）值：磁通密度

5.2.1頭部與軀干對正弦形場的曝露

表2列出了對頭部與軀干*大許可的磁場限值（磁通密度B和磁場強度H）。對一項均方根值（rms）測量的平均時間，*頻率超出25 Hz而言、是0.2秒。對較低的頻率，其平均時間要求平均值內(nèi)至少要包含5個周波，但*大的時間是10秒。

表2.*大許可的磁場曝露水平（MPE）：頭部和軀干的曝露a,b

a. f 是頻率，單位Hz。

b. MPE 指空間*大值。

符合表2可確保符合表1的基本限值。然而，不符合表2并不必然地意指不符合基本限值，但是更確切地說，這可能需要來評估是否基本限值已經(jīng)得到滿足。如果表1中的基本限值并未超過，那么表2中的MPE數(shù)值可以超過。所以，驗證是符合表1、或是符合表2，*足夠了。

為了證明是否符合本標(biāo)準(zhǔn)，表2和表4應(yīng)當(dāng)各別地進(jìn)行考慮，而不是相加。

本標(biāo)準(zhǔn)表1中和其它各處的數(shù)值有時給出的是3位有效數(shù)字。提供這種程度的*性，使讀者能夠追蹤本標(biāo)準(zhǔn)中所提出的各種派生關(guān)系及曲線，而并不意指數(shù)字的量已認(rèn)知到這種*度。

5.2.2正弦形磁場內(nèi)的不均勻曝露

當(dāng)頭部和軀干上的磁場在其數(shù)值、方向、和相對相位上非恒定值時，頭部和軀干上的*大磁場應(yīng)當(dāng)限制到表2中的水平上。作為另一種選擇，驗證是符合基本限值也應(yīng)當(dāng)是允許的。

5.2.3 手臂或腿的曝露

手臂或腿的*大許可曝露（MPE）在表3中列出。 符合表3可確保符合表1的基本限值。然而，不符合表3并不必然地意指不符合基本限值，但是更確切地說，這可能需要來評估是否基本限值已經(jīng)得到滿足。

表3. 磁通密度*大許可曝露水平：手臂或腿的曝露a

a. f 是頻率，單位Hz。

5.2.4 脈沖場或非正弦形場

當(dāng)磁通密度的波形不是正弦形時，*大許可曝露應(yīng)當(dāng)符合表1或表2的均方根限值（rms）。此外，*大曝露限值應(yīng)當(dāng)符合分節(jié)5.2.4.1或是5.2.4.2（因為兩種指標(biāo)都是保守的，只要驗證符合*大許可曝露限值或是基本限值之一，已是足夠的了）。

5.2.4.1基于峰值場的限值

驗證符合下述兩個分節(jié)之一，*足以證實已符合基于峰值場的限值了。分節(jié)5.2.4.1.1適用于生物組織內(nèi)的感應(yīng)電場，而分節(jié)5.2.4.1.2適用于環(huán)境場。

5.2.4.1.1 在生物組織內(nèi)的峰值場

生物組織內(nèi)的峰值場應(yīng)當(dāng)限制到表1內(nèi)的rms限值乘上 所得的數(shù)值。對非正弦形波形，該表中的頻率f系規(guī)定為f＝1∕（2 tp），其中tp是生物組織內(nèi)電場偏幅的相持續(xù)時間。相持續(xù)時間規(guī)定為一個波形（具有零平均值）兩個零交叉點間的時間。對一個指數(shù)型波形，tp被解釋為從波形峰值到衰減成0.37（1∕e）峰值這一點間的持續(xù)時間。峰值的限值適用于使用帶寬從零到*高頻率（適用于所考慮的波形）所測量到的瞬時數(shù)值。

5.2.4.1.2 峰值環(huán)境場

峰值環(huán)境磁場B應(yīng)當(dāng)按照下列程序予以限制，其中B是一個待考慮其是否符合的時變磁通密度波形。

a）確定環(huán)境場的時間導(dǎo)數(shù)（微分），dB∕dt＝ 。

b）鑒定 任何偏幅的峰值和相持續(xù)時間。相持續(xù)時間應(yīng)當(dāng)按5.2.4.1.1中來確定。

c）從表2中確定 的許可峰值限值，取為 p＝  MPEB（2πf）；這里 p是 的*大許可數(shù)值，MPEB是與表2與表3一致的磁通密度，f＝1∕（2 tp），而tp是 的相持續(xù)時間。

5.2.4.2 基于傅立葉（函數(shù)）分量的限值

對由多種頻率組成的一個曝露波形，測試曝露波形是否符合應(yīng)當(dāng)滿足下列準(zhǔn)則：

這里 Ai 是曝露波形第i次傅立葉分量的數(shù)值?！?/span>

MEi 是頻率為fi的單個正弦形波形的*大許可曝露或生物組織內(nèi)基本限值。

其和是從曝露波形的*低頻率到*高頻率5MHz間進(jìn)行的。注意Ai 和MEi 必須以相同量以及相同的單位進(jìn)行度量。舉例：如果Ai是磁通密度波形的數(shù)值，則MEi也必須以磁通密度度量。另外，Ai和MEi兩者都可以用場的時間導(dǎo)數(shù)來度量，也可以是在生物組織內(nèi)的感應(yīng)電場或是感應(yīng)電流密度。

可能必須在本標(biāo)準(zhǔn)限值以外的頻率，對方程式(2)進(jìn)行評估。為了這種評估，應(yīng)用到超過3kHz頻率的MEi數(shù)值應(yīng)當(dāng)決定如下：

a）基本限值（表1）。生物組織內(nèi)電場（Eob）的基強度數(shù)值應(yīng)當(dāng)假設(shè)為頻率從fe到5 MHz。

b）磁場MPEs（表2和表3）。B或H的MPE值應(yīng)當(dāng)被確定到*大頻率3350 Hz，使用表中*末一行的表達(dá)式。對于3350 Hz－5 MHz，MPE值應(yīng)當(dāng)?shù)扔?350 Hz的MPE值。

c）電場MPEs（表4）。適用到3000 Hz的MPE值應(yīng)當(dāng)假設(shè)為*大頻率5 MHz。

d）感應(yīng)和接觸電流MPEs（表5）。在3000 Hz所列出的MPE值應(yīng)當(dāng)使用以下關(guān)系式外推到*大頻率5 MHz：MPEi＝MPE3000（f∕3000），這里MPEi是相應(yīng)頻率為3kHz和5 MHz間的限值，而MPE3000是3000 Hz時的限值，f是頻率以Hz計。

5.3 *大許可曝露值：環(huán)境電場

5.3.1整個軀體曝露到不變的（常數(shù)）正弦形電場

表4列出針對未畸變（沒有人的）環(huán)境場E的*大電場限值。這是假設(shè)在人體軀體空間范圍上，未畸變場的數(shù)值、方向、和相對相位是恒定值。對一項均方根值（rms）測量的平均時間，*超出25 Hz的頻率而言、是0.2秒。對較低的頻率，其平均時間是這樣的、即平均值內(nèi)至少要包含5個周波，但*大的時間是10秒。對受控的環(huán)境，其中曝露的個人并不在可觸及接地物體的范圍之內(nèi)的，則超出表4中的限值可以是接受的。本標(biāo)準(zhǔn)并不規(guī)定包括接觸到未接地的物體這種情況下的限值。

為了驗證是否符合本標(biāo)準(zhǔn)，表2和表4應(yīng)當(dāng)各別地進(jìn)行考慮，而不是相加。

表4.環(huán)境電場*大許可曝露水平（MPE），整個軀體的曝露

a.在電力線走廊內(nèi)，公眾的MPE在正常負(fù)荷工況下是10 kV∕m。

b.痛感的放電在20 kV∕m時是很容易發(fā)生的，而在5－10 kV∕m沒有防護(hù)措施時，是有可能的。

c.1Hz以下的限值不小于1Hz時所規(guī)定的數(shù)值。

d.在5 kV∕m時，感應(yīng)的火花放電對約7%的成人（良好絕緣的個人碰觸到接地體）會有痛感。

e.當(dāng)工作者并不處于觸及接地導(dǎo)電物體范圍之內(nèi)時，在受控的環(huán)境中，20 kV∕m的限值可以超過。在本標(biāo)準(zhǔn)中，并不提供特定的限值。

5.3.2 不均勻或部分軀體曝露到正弦形電場

在人體軀體尺寸范圍內(nèi)，當(dāng)環(huán)境的電場在數(shù)值、方向、和相對相位上非恒定值時，平均的環(huán)境場應(yīng)當(dāng)限制到表4所列出的水平。對受控的環(huán)境中，曝露的個人并不在碰觸到接地導(dǎo)電物體范圍之內(nèi)時，則超出表4中的限值是可以接受的。本標(biāo)準(zhǔn)并不規(guī)定這些情況下的限值。任何情況下，表1的基本限值或是表5中的接觸電流限值都不可超過。

5.3.3 脈沖或非正弦形場 

當(dāng)電場的波形為非正弦形時，諸如脈沖或混合頻率的波形，MPE限值應(yīng)當(dāng)符合表4的rms限值，同時也應(yīng)符合在5.2.4.1和5.2.4.2中所述判據(jù)之一。對這種應(yīng)用中，環(huán)境的磁場由未畸變電場來替代，Ai被理解為代表環(huán)境電場波形的第i次傅立葉分量的數(shù)值，而MEi是在頻率fi下*大許可電場的數(shù)值。

*電場曝露而言，5.2.4.1和5.2.4.2對公眾應(yīng)當(dāng)適用于368－3000 Hz間的頻率，而對受控環(huán)境適用于272－3000 Hz。 在低于這些頻率而高于1 Hz時，峰值的電場對于公眾和受控環(huán)境應(yīng)分別不超過7100和28000 V∕m（即5kV∕m× 和20 kV∕m× ），而在電力線路的走廊內(nèi)對公眾不應(yīng)超出14100 V∕m（即10 kV∕m× ）。

5.4 接觸和感應(yīng)電流的*大許可曝露限值

5.4.1 正弦形電流

接觸電流應(yīng)當(dāng)按表5進(jìn)行限制，分別下列情況：

a）表5的限值對自由站立而不接觸到金屬物體的個人，應(yīng)不超出列在表明“雙腳”、“每腳”行內(nèi)的數(shù)值。

b）在表5中的接觸限值，假設(shè)自由站立的個人在碰觸到一個導(dǎo)電的對通路地時，是與地絕緣的，這個判據(jù)并不必然地能夠防止在直接接觸到接地通路之前和之后瞬間，來自火花放電的厭惡感覺。

c）對一項均方根值（rms）電流測量的平均時間，*超出25 Hz的頻率而言、是0.2秒；對較低的頻率，其平均時間應(yīng)當(dāng)至少要包含5個周波，但*大的時間是10秒。對峰值曝露的限值，是針對采用從零到*高頻率的帶寬所測量到的瞬時值。

d）在受控環(huán)境中，握緊接觸的限值應(yīng)用于那里人員受過訓(xùn)練來實現(xiàn)握緊的接觸，并避免對導(dǎo)電物體碰摸接觸的場合，這種是存在痛感接觸電流可能性的接觸。握緊接觸的面積假設(shè)是15 cm2。使用防護(hù)手套、金屬物體的禁止、或是人員的訓(xùn)練，可能已足以保障在受控環(huán)境中符合接觸電流的MPE。對于公眾，假設(shè)接近與準(zhǔn)入、接觸的方法、和保護(hù)的措施都是無約束的。

e）對公眾來說，碰觸（碰摸接觸）假設(shè)具有 1 cm2的接觸面積。

表5.連續(xù)正弦波形的感應(yīng)和接觸電流MPEs（mA－rms），0－3 kHz a,b

a. 握緊接觸的限值適用于受控的環(huán)境，那里人員受過訓(xùn)練來實現(xiàn)握緊的接觸，來避免對導(dǎo)電物體的碰摸接觸－后者存在痛感接觸的可能性。

b. 限值適用于流經(jīng)人體與人員可能接觸到的接地物體間的電流。

5.4.2 非正弦形（脈沖或混合頻率）電流

當(dāng)電流的波形不是正弦形時，諸如帶有脈沖或混合頻率的波形，MPE限值應(yīng)當(dāng)符合表5的rms限值，同時也應(yīng)符合在5.2.4.1 和5.2.4.2中所述的任一準(zhǔn)則。在這種應(yīng)用之中，環(huán)境場由應(yīng)用的電流來替代，Ai被理解為代表電流波形的第i次傅立葉分量的數(shù)值，而MEi是在頻率fi時*大許可電流的數(shù)值。