微波爐電磁輻射防護研究

陳雪霞+++吳艷+++曾百科+++蔣毅+++張文

摘 要：介紹微波爐的工作原理以及發展歷史，詳細說明微波爐基于微波技術的加熱機理和微波輻射危害，對微波爐的電磁輻射存在的問題進行監測和分析，提供選購微波爐的注意事項，提出微波爐電磁輻射的防范措施。

關鍵詞：微波；微波爐；電磁輻射；防護

1 概述

自1947年雷聲公司推出世界上第一臺微波爐以來，微波爐就以“解放廚房”而聞名。它有以下優點：（1）加熱速度快，節省時間。微波爐烹飪比普通的電灶平均可以節省時間約60%，比煤氣灶烹飪平均可以節省時間約55%。可做食物的二次加熱，在加熱食物的同時可以保證食物的原有的質量，是許多餐飲店必備良品。（2）食物的營養流失少。由于微波爐加熱的時間短，極少破壞食物體內的維生素C、維生素B、氨基酸等養分。（3）無油煙。對比煤氣灶、煤爐等灶具，微波爐工作時是不會產生煙霧和二氧化碳等有害氣體。（4）可以直接使用餐具盛放食物進行烹飪。使用指定的器皿盛放食物可以直接放置微波爐內加熱，這樣不僅保證食物造型的美觀而且加熱過程很衛生。（5）解凍速度快。微波爐可以在很短的時間內對冰凍的食物進行解凍，并且可以保護食物原有的鮮味。（6）節能省電。微波爐加熱減少了對盛放食物器皿的熱傳導過程，這樣就可以減少能量的熱損耗，使得熱效率提高，可以節約60%的電。（7）無明火，使用安全。微波爐工作時是電能，電磁能與熱能之間的相互轉換，不需要明火等危險程度高的條件，比其他烹飪灶具更加安全，更加衛生。（8）物理過程。微波爐加熱是非化學反應，不會使食物中分子的化學鍵發生變化[6]。

正因為這些優點，微波爐在人類生活中扮演了極其重要的角色。然而，在大力提倡綠色健康生活的今天，微波爐的電磁輻射對人體健康安全是否有傷害的問題在社會上備受爭議。

2 微波爐的工作原理

微波爐就是利用微波的熱效應原理來給食物加熱的現代化灶具。主要結構是由磁控管、波導管、爐腔、轉盤支架、外殼、爐門、控制板和開關等組成。其工作原理框圖如圖1所示。市電220V交流電電源通過高壓變壓器轉變為3800V直流電，作用在磁控管上產生2450MHz的微波。再經過波導系統，耦合到爐腔內。當微波作用于物體內的極性分子（水分子，脂肪，蛋白質，糖等）時，其有耗物體內部的極性分子在高頻交變電磁場中以每秒數億次的速度進行周期振蕩，最后使微波的電磁能量轉化為食物體內的熱能量，即宏觀上人們所說的食物溫度升高，從而實現食物加熱。

實現微波爐加熱的微波特性：

由于微波爐加熱是靠有耗物在電磁場中消耗本身的能量來實現加熱，是基于極性分子對微波有吸收作用而發生的熱效應，所以，要實現微波加熱，還要求物體本身能夠吸收微波。以下是實現微波爐加熱的三大微波特性：

（1）吸波能力強，例如，水這樣的極性分子，能夠很好地吸收微波。所以，只要是含水的物體都是可以實現微波加熱的。

（2）微波可以穿透非極性分子組成的物體，這樣的物體很少吸收甚至是不吸收微波，所以適合被用來做加熱的容器。例如，竹子，陶瓷，玻璃等。

（3）金屬是不能吸收微波的，而且微波照射到金屬表面時會發生反射，為了起到更好的加熱和屏蔽微波效果，微波爐爐腔的內壁增加金屬涂層。

3 微波爐的電磁輻射

3.1 微波爐中的微波

微波通常是指頻率從300MHz到3000GHz，波長從1m到0.1mm波段的電磁波。一般，市售微波爐的微波頻率為2450MHz，屬于高頻。它有以下幾種特點：（1）波長短。接近于光波的傳播特性，以光速c≈3×108m/s沿直線傳播。具有類似于光波的反射、散射等特性。（2）頻率高。微波振蕩的頻率極短，每個振蕩周期時間極短，在10-9s～10-12s（ns至ps）數量級。也是因為頻率高，微波所包含的頻帶就寬，信息容量大。（3）穿透性。微波既能夠穿透電離層，也能深入有耗物體。

3.2 微波爐輻射的來源

微波輻射屬于非電離輻射，磁控管是微波爐中的微波發生器。所謂微波爐的電磁輻射是指單位面積輻射值超出額定功率，即電磁輻射泄漏。微波爐中的電磁輻射的主要來源為：（1）微波爐內部零器件之間的電磁不兼容導致功率過大而引起電磁輻射泄漏。（2）微波爐封鎖性差也會導致微波泄漏，例如散熱孔，爐門接縫處以及爐門的觀察窗。（3）微波爐外殼的屏蔽性不良也會造成輻射走漏，如外殼的破損后會造成微波泄漏。（4）散熱裝置的出錯也會導致微波爐的非正常工作，如溫度過高而導致磁控管失常引起電磁輻射泄漏。

3.3 電磁輻射對人體的危害

電磁輻射會影響人體的生命機體正常運轉，導致各種疾病的發生，從而危害到人體健康。具體的危害可分為熱效應、生物效應和疊加效應。熱效應是指電磁輻射會引起機體溫度升高，使器官不能正常運轉，影響人體的健康；生物效應是指外界電磁場對人體所處的電磁場進行干擾，使其處在失去平衡的狀態，導致人體受到傷害。疊加效應是指人體受到電磁輻射傷害還未痊愈又再次受到電磁輻射的傷害，從而導致更大的不可恢復的危害。

4 微波爐電磁輻射的監測

世界各國制定的電磁衛生標準都不一樣，當前我國尚未出臺基于家電或者微波爐電磁輻射對人體健康影響的安全限值以及距離標準，國標《電磁環境控制限值》（GB 8702-2014）指出頻率范圍為30MHz～3000MHz的公眾曝露的功率密度限值是40μW/cm2。而本文使用電磁輻射測試儀（LZT-1150型，測試頻寬為5Hz～3000MHz，北京龍震天電子儀器有限公司）從不同的方位和距離對微波爐進行測量。規定電磁輻射值為40μW/cm2時，表示安全。隨機抽取市場上最常見的2種品牌9個型號的微波爐（編號1～9），進行測量。把90mL的純凈水作為負載放置微波爐的轉盤中，將微波功率調置到最高。

從表2中可以推測微波爐工作時，前方的電磁輻射值總是最大的，隨著使用時間的增加，輻射可能會越來越大，這可能與爐門的密封性有關。使用微波爐的安全距離應該為1.5M外。

5 微波爐的使用方式以及防護措施

從微波爐的構造、工作機理以及表2的微波爐輻射監測數據結果，總結出以下幾點安全提議和防護措施。（1）選購時一定要選擇貼有“CCC”認證標志以及標有相應工廠代碼和認證證書編號的微波爐。選擇品牌產品購買，有放心的售后和安全保障。（2）使用前，認真閱讀使用說明書，避免錯誤操作，減少對微波爐的損壞。（3）微波爐應該放置在開放的空間，不要放在休息室。（4）使用前后應仔細檢查爐門的密封性和門連鎖裝置是否正常，不可以自行拆卸，定時檢修微波爐和監測微波輻射值。（5）注意保持微波爐內外部清潔，既可以防止因污垢導致微波爐受損而引起輻射泄漏，又可以防止細菌滋生，保證食品安全。（6）不要長時間處在高強度電磁場中，與工作中的微波爐保持1.5米以上的距離。勿直視工作中的微波爐爐窗。（7）不要在微波爐旁邊放置天線、電視機和收音機等電磁頻射器件。（8）長期使用微波的工作人員可以擦拭隔離防護霜等進行防輻射，孕婦需要穿防輻射服，建議12歲以下的小孩勿使用微波爐。（9）可在微波爐的前方和磁控管窗口處加設防護罩，對微波輻射進行輻射源屏蔽。（10）建議購買有遙控控制裝置的微波爐。

6 結束語

研究證明，人體曝露在微波輻射下的危害是由它的熱效應引起的，也有一些專家認為即使是較低的微波輻射，人們長期處在輻射范圍內，也是可能會被生物效應造成一定的損傷。目前，我國并沒有針對微波爐等這樣的電器制定統一標準，市售中的微波爐廠商都是各自制定安全輻射值，參差不齊。建議相關部門能夠重視微波爐電磁輻射給人們帶來的隱患并且加強宣傳微波爐輻射的安全防護知識。

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