IEEE標(biāo)準(zhǔn)C 95.6－2002

4. 保護(hù)的人群和相互作用的機(jī)制

4.1 保護(hù)的人群

保護(hù)是提供給公眾個(gè)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(duì)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(jì)用于*告人們注意可能影響的告示牌、或減輕曝露頻度與強(qiáng)度的特定工作方法。對(duì)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(gè)人。這種曝露可能發(fā)生在住房、對(duì)公眾開放的場地、個(gè)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(jī)制

一個(gè)已確認(rèn)的人體機(jī)制是具有下列特性的機(jī)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(shí)，或動(dòng)物的數(shù)據(jù)能夠有信心地外推到人體上；

d）被強(qiáng)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(jī)制，被分類為“建議的”。對(duì)建議機(jī)制的研究進(jìn)展應(yīng)當(dāng)予以監(jiān)控和評(píng)估，以便確定是否能夠列入到已確認(rèn)機(jī)制的清單上去。

已確認(rèn)的機(jī)制根據(jù)這些準(zhǔn)則（Reilly [B75]，[B76]，[B77]）已經(jīng)得到鑒定。機(jī)制的一個(gè)級(jí)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(lì)，在此稱之為“電刺激”；這些效應(yīng)決定了對(duì)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(dòng)電荷上的磁流體動(dòng)力效應(yīng)，則支配1Hz以下的生物作用。

這些機(jī)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(duì)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(jì)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(jī)制涉及長期或慢性的曝露效應(yīng)（Olden [B68]；Reilly [B76]）。這些機(jī)制典型地會(huì)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(jī)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(shí)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(jī)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(duì)感覺或運(yùn)動(dòng)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(xiǎn)的活動(dòng)時(shí)，會(huì)引起傷害的肌肉激勵(lì)；

c）神經(jīng)元的激勵(lì)或大腦中突觸活動(dòng)的直接改變；

d）心臟的激勵(lì)；

e）與在軀體內(nèi)快速運(yùn)動(dòng)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(duì)生物組織內(nèi)電動(dòng)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(duì)生物媒質(zhì)內(nèi)的電場，列出了對(duì)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(qiáng)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(duì)一般公眾為峰值167 mT，受控環(huán)境內(nèi)為500 mT。對(duì)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(duì)f≤fe，Ei（基本限值）＝E0；對(duì)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(duì)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(duì)正弦形場的曝露

表2列出了對(duì)頭部與軀干*大許可的磁場限值（磁通密度B和磁場強(qiáng)度H）。對(duì)一項(xiàng)均方根值（rms）測量的平均時(shí)間，*頻率超出25 Hz而言、是0.2秒。對(duì)較低的頻率，其平均時(shí)間要求平均值內(nèi)至少要包含5個(gè)周波，但*大的時(shí)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(píng)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(yàn)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(shí)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(duì)相位上非恒定值時(shí)，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(yàn)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(píng)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(shí)，*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?yàn)閮煞N指標(biāo)都是保守的，只要驗(yàn)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(yàn)證符合下述兩個(gè)分節(jié)之一，*足以證實(shí)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(duì)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(shí)間。相持續(xù)時(shí)間規(guī)定為一個(gè)波形（具有零平均值）兩個(gè)零交叉點(diǎn)間的時(shí)間。對(duì)一個(gè)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(diǎn)間的持續(xù)時(shí)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(shí)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(gè)待考慮其是否符合的時(shí)變磁通密度波形。

a）確定環(huán)境場的時(shí)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(shí)間。相持續(xù)時(shí)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(shí)間。

5.2.4.2 基于傅立葉（函數(shù)）分量的限值

對(duì)由多種頻率組成的一個(gè)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(gè)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(shí)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(duì)方程式(2)進(jìn)行評(píng)估。為了這種評(píng)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(qiáng)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(duì)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(shí)的限值，f是頻率以Hz計(jì)。

5.3 *大許可曝露值：環(huán)境電場

5.3.1整個(gè)軀體曝露到不變的（常數(shù)）正弦形電場

表4列出針對(duì)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(duì)相位是恒定值。對(duì)一項(xiàng)均方根值（rms）測量的平均時(shí)間，*超出25 Hz的頻率而言、是0.2秒。對(duì)較低的頻率，其平均時(shí)間是這樣的、即平均值內(nèi)至少要包含5個(gè)周波，但*大的時(shí)間是10秒。對(duì)受控的環(huán)境，其中曝露的個(gè)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(yàn)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(gè)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(shí)是很容易發(fā)生的，而在5－10 kV∕m沒有防護(hù)措施時(shí)，是有可能的。

c.1Hz以下的限值不小于1Hz時(shí)所規(guī)定的數(shù)值。

d.在5 kV∕m時(shí)，感應(yīng)的火花放電對(duì)約7%的成人（良好絕緣的個(gè)人碰觸到接地體）會(huì)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(shí)，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(duì)相位上非恒定值時(shí)，平均的環(huán)境場應(yīng)當(dāng)限制到表4所列出的水平。對(duì)受控的環(huán)境中，曝露的個(gè)人并不在碰觸到接地導(dǎo)電物體范圍之內(nèi)時(shí)，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(shí)，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(shí)也應(yīng)符合在5.2.4.1和5.2.4.2中所述判據(jù)之一。對(duì)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(duì)公眾應(yīng)當(dāng)適用于368－3000 Hz間的頻率，而對(duì)受控環(huán)境適用于272－3000 Hz。 在低于這些頻率而高于1 Hz時(shí)，峰值的電場對(duì)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(duì)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(duì)自由站立而不接觸到金屬物體的個(gè)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(gè)人在碰觸到一個(gè)導(dǎo)電的對(duì)通路地時(shí)，是與地絕緣的，這個(gè)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(duì)一項(xiàng)均方根值（rms）電流測量的平均時(shí)間，*超出25 Hz的頻率而言、是0.2秒；對(duì)較低的頻率，其平均時(shí)間應(yīng)當(dāng)至少要包含5個(gè)周波，但*大的時(shí)間是10秒。對(duì)峰值曝露的限值，是針對(duì)采用從零到*高頻率的帶寬所測量到的瞬時(shí)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(shí)現(xiàn)握緊的接觸，并避免對(duì)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(duì)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(duì)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(shí)現(xiàn)握緊的接觸，來避免對(duì)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(shí)，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(shí)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(shí)*大許可電流的數(shù)值。