微波炉电磁辐射防护研究

摘 要：介绍微波炉的工作原理以及发展历史，详细说明微波炉基于微波技术的加热机理和微波辐射危害，对微波炉的电磁辐射存在的问题进行监测和分析，提供选购微波炉的注意事项，提出微波炉电磁辐射的防范措施。

关键词：微波；微波炉；电磁辐射；防护

1 概述

自1947年雷声公司推出世界上第一台微波炉以来，微波炉就以“解放厨房”而闻名。它有以下优点：（1）加热速度快，节省时间。微波炉烹饪比普通的电灶平均可以节省时间约60%，比煤气灶烹饪平均可以节省时间约55%。可做食物的二次加热，在加热食物的同时可以保证食物的原有的质量，是许多餐饮店必备良品。（2）食物的营养流失少。由于微波炉加热的时间短，极少破坏食物体内的维生素C、维生素B、氨基酸等养分。（3）无油烟。对比煤气灶、煤炉等灶具，微波炉工作时是不会产生烟雾和二氧化碳等有害气体。（4）可以直接使用餐具盛放食物进行烹饪。使用指定的器皿盛放食物可以直接放置微波炉内加热，这样不仅保证食物造型的美观而且加热过程很卫生。（5）解冻速度快。微波炉可以在很短的时间内对冰冻的食物进行解冻，并且可以保护食物原有的鲜味。（6）节能省电。微波炉加热减少了对盛放食物器皿的热传导过程，这样就可以减少能量的热损耗，使得热效率提高，可以节约60%的电。（7）无明火，使用安全。微波炉工作时是电能，电磁能与热能之间的相互转换，不需要明火等危险程度高的条件，比其他烹饪灶具更加安全，更加卫生。（8）物理过程。微波炉加热是非化学反应，不会使食物中分子的化学键发生变化[6]。

正因为这些优点，微波炉在人类生活中扮演了极其重要的角色。然而，在大力提倡绿色健康生活的今天，微波炉的电磁辐射对人体健康安全是否有伤害的问题在社会上备受争议。

2 微波炉的工作原理

微波炉就是利用微波的热效应原理来给食物加热的现代化灶具。主要结构是由磁控管、波导管、炉腔、转盘支架、外壳、炉门、控制板和开关等组成。其工作原理框图如图1所示。市电220V交流电电源通过高压变压器转变为3800V直流电，作用在磁控管上产生2450MHz的微波。再经过波导系统，耦合到炉腔内。当微波作用于物体内的极性分子（水分子，脂肪，蛋白质，糖等）时，其有耗物体内部的极性分子在高频交变电磁场中以每秒数亿次的速度进行周期振荡，最后使微波的电磁能量转化为食物体内的热能量，即宏观上人们所说的食物温度升高，从而实现食物加热。

实现微波炉加热的微波特性：

由于微波炉加热是靠有耗物在电磁场中消耗本身的能量来实现加热，是基于极性分子对微波有吸收作用而发生的热效应，所以，要实现微波加热，还要求物体本身能够吸收微波。以下是实现微波炉加热的三大微波特性：

（1）吸波能力强，例如，水这样的极性分子，能够很好地吸收微波。所以，只要是含水的物体都是可以实现微波加热的。

（2）微波可以穿透非极性分子组成的物体，这样的物体很少吸收甚至是不吸收微波，所以适合被用来做加热的容器。例如，竹子，陶瓷，玻璃等。

（3）金属是不能吸收微波的，而且微波照射到金属表面时会发生反射，为了起到更好的加热和屏蔽微波效果，微波炉炉腔的内壁增加金属涂层。

3 微波炉的电磁辐射

3.1 微波炉中的微波

微波通常是指頻率从300MHz到3000GHz，波长从1m到0.1mm波段的电磁波。一般，市售微波炉的微波频率为2450MHz，属于高频。它有以下几种特点：（1）波长短。接近于光波的传播特性，以光速c≈3×108m/s沿直线传播。具有类似于光波的反射、散射等特性。（2）频率高。微波振荡的频率极短，每个振荡周期时间极短，在10-9s～10-12s（ns至ps）数量级。也是因为频率高，微波所包含的频带就宽，信息容量大。（3）穿透性。微波既能够穿透电离层，也能深入有耗物体。

3.2 微波炉辐射的来源

微波辐射属于非电离辐射，磁控管是微波炉中的微波发生器。所谓微波炉的电磁辐射是指单位面积辐射值超出额定功率，即电磁辐射泄漏。微波炉中的电磁辐射的主要来源为：（1）微波炉内部零器件之间的电磁不兼容导致功率过大而引起电磁辐射泄漏。（2）微波炉封锁性差也会导致微波泄漏，例如散热孔，炉门接缝处以及炉门的观察窗。（3）微波炉外壳的屏蔽性不良也会造成辐射走漏，如外壳的破损后会造成微波泄漏。（4）散热装置的出错也会导致微波炉的非正常工作，如温度过高而导致磁控管失常引起电磁辐射泄漏。

3.3 电磁辐射对人体的危害

电磁辐射会影响人体的生命机体正常运转，导致各种疾病的发生，从而危害到人体健康。具体的危害可分为热效应、生物效应和叠加效应。热效应是指电磁辐射会引起机体温度升高，使器官不能正常运转，影响人体的健康；生物效应是指外界电磁场对人体所处的电磁场进行干扰，使其处在失去平衡的状态，导致人体受到伤害。叠加效应是指人体受到电磁辐射伤害还未痊愈又再次受到电磁辐射的伤害，从而导致更大的不可恢复的危害。

4 微波炉电磁辐射的监测

世界各国制定的电磁卫生标准都不一样，当前我国尚未出台基于家电或者微波炉电磁辐射对人体健康影响的安全限值以及距离标准，国标《电磁环境控制限值》（GB 8702-2014）指出频率范围为30MHz～3000MHz的公众曝露的功率密度限值是40μW/cm2。而本文使用电磁辐射测试仪（LZT-1150型，测试频宽为5Hz～3000MHz，北京龙震天电子仪器有限公司）从不同的方位和距离对微波炉进行测量。规定电磁辐射值为40μW/cm2时，表示安全。随机抽取市场上最常见的2种品牌9个型号的微波炉（编号1～9），进行测量。把90mL的纯净水作为负载放置微波炉的转盘中，将微波功率调置到最高。

从表2中可以推测微波炉工作时，前方的电磁辐射值总是最大的，随着使用时间的增加，辐射可能会越来越大，这可能与炉门的密封性有关。使用微波炉的安全距离应该为1.5M外。

5 微波炉的使用方式以及防护措施

从微波炉的构造、工作机理以及表2的微波炉辐射监测数据结果，总结出以下几点安全提议和防护措施。（1）选购时一定要选择贴有“CCC”认证标志以及标有相应工厂代码和认证证书编号的微波炉。选择品牌产品购买，有放心的售后和安全保障。（2）使用前，认真阅读使用说明书，避免错误操作，减少对微波炉的损坏。（3）微波炉应该放置在开放的空间，不要放在休息室。（4）使用前后应仔细检查炉门的密封性和门连锁装置是否正常，不可以自行拆卸，定时检修微波炉和监测微波辐射值。（5）注意保持微波炉内外部清洁，既可以防止因污垢导致微波炉受损而引起辐射泄漏，又可以防止细菌滋生，保证食品安全。（6）不要长时间处在高强度电磁场中，与工作中的微波炉保持1.5米以上的距离。勿直视工作中的微波炉炉窗。（7）不要在微波炉旁边放置天线、电视机和收音机等电磁频射器件。（8）长期使用微波的工作人员可以擦拭隔离防护霜等进行防辐射，孕妇需要穿防辐射服，建议12岁以下的小孩勿使用微波炉。（9）可在微波炉的前方和磁控管窗口处加设防护罩，对微波辐射进行辐射源屏蔽。（10）建议购买有遥控控制装置的微波炉。

6 結束语

研究证明，人体曝露在微波辐射下的危害是由它的热效应引起的，也有一些专家认为即使是较低的微波辐射，人们长期处在辐射范围内，也是可能会被生物效应造成一定的损伤。目前，我国并没有针对微波炉等这样的电器制定统一标准，市售中的微波炉厂商都是各自制定安全辐射值，参差不齐。建议相关部门能够重视微波炉电磁辐射给人们带来的隐患并且加强宣传微波炉辐射的安全防护知识。

参考文献

[1]中华人民共和国国家标准.GB 4706.90-2014.家用和类似用途电器的安全 商用微波炉的特殊要求[S].

[2]中华人民共和国国家标准. GB 8702-2014.电磁环境控制限值[S].

[3]彭沛夫，张桂芳.微波与射频技术[M].清华大学出版社，2013，01：22.

[4]王文祥.微波工程技术[M].国防工业出版社，2014：1-28.

[5]张新德，张泽宁.微波炉维修专题问诊[M].机械工业出版社，2014：15-17.

[6]周逸婧，刘晓康.微波技术对食品安全性研究[J].农业品加工·学刊，2007，10：41-44.

[7]徐培娟，刘晶晶.微波技术在食品工业中的应用[J].食品工程，2007，6：20-22.

[8]王丽峰，胡向军，彭瑞云，等.微波辐射对大鼠大脑皮质突触结构功能影响[J].中国公共卫生，2011（7）：81-82.

[9]Orbach-Arbouys S，Abgrall S，Bravo-Cuellar A.Recent data from the literature on the biological and pathologic effects of electromagnetic radiation，radiaowaves and stary currents [J].Pathol Bio J，1999，47（10）：1085-1093.

[10]彭瑞云.电磁辐射致脑损伤与防护若干问题的思考[J].军事医学，2011，35（5）：322.

[11]郑羽，张洋，张子钊，等.低功率2450MHz射频磁场对神经元延迟整流钾通道抑制作用[J].中国生物化学与分子生物学报，2012（6）：78-83.

[12]朱文赫，沈楠，徐俊杰，等.微波辐射对大鼠能量代谢及心肌细胞凋亡的影响[J].中国病理杂志，2015，31（4）：647-651.

[13]郭鹞.厘米波生物效应[A].全国电磁兼容学术会议论文集[C].2001.

[14]巩雪，黄浙勇.磁场对心血管系统的生物学效应[J].中华物理医学与康复，2008，30（4）.

[15]严雁翎，张黎.微波对女工生殖危害探讨[J].职业医学，1995（06）.

[16]曾丽华，郭国祯，任东青，等.高功率微波辐照对雄性大鼠生殖细胞的影响[J].强激光与粒子束，1001-4322（2005）08-12667-05.

[17]周安寿.微波辐射对人体眼部的影响[J].卫生研究，1983（2）.

[18]姜涛.电磁脉冲与高功率微波对视觉系统损伤机制的研究[D].中国解放军军事医学科学院，2003.

[19]尹金玲，张天许.高功率微波辐射对人体T淋巴细胞免疫活性的影响[J].中国工业医学杂志，2005，18（5）.