电磁波的安全问题

作 者：现代电信科学 周重光
    摘要经过50多年的研究，目前可证实有害的“非电离辐射”生物效应是热效应（高频）与电刺激（低频）。有许多关于低强度电磁波生物效应的报导，却没有一个所谓的“非热效应”能独立地被重复证实或证明是有害的。在无线电波段，除了热效应以外，没有已知的机理可以预测有害健康的效应。国际电磁波安全标准是在对健康有影响的生物效应进行评估的基础上制定的，包括了热效应和非热效应，以及短期与长期照射的结果。过去10年内有20多个独立专家组和政府健康机构发表类似世界卫生组织在2006年的声明，迄今，所有针对无线电频率场的专家评审都得出了同样的结论：低于国际非电离放射防护委员会规定暴露限值的无线电频率场暴露对人类健康没有任何危害。

    随着科技的进步，电子电气产品日益普及，其中很多产品会发出电磁波。其实从第二次世界大战以后，人们对电磁波的安全性就产生了疑虑。美国军方科技人员在50年代即针对军用雷达的生物效应开展研究，60年代将注意力转到广播和电视台的强电磁波影响上；70年代初，苏联以微波照射美国大使馆被揭发，馆员的健康受到关注，加上美国开始有微波炉进入家庭厨房，对家庭主妇和儿童的健康顾虑，也加速了这方面研究的步伐；到80年代时，先是担心高压电是否会致癌，然后是警用汽车测速雷达是否引起□丸癌受到质疑；90年代以来，由于无线通信的普及，大家又开始担心使用手机、住在基站发射台附近、使用无线互联网是否会得癌症，这些问题都是推动研究的动力。尤其近年来因人们寿命的加长，癌症比例也随之上升，人人谈癌色变。从60年代开始，世界各地的科学家推荐了不同的最大可允许暴露值，以保障人身安全。但东欧国家（包括中国）与西方国家的最大可允许暴露值相差有千倍之多，因而引起了混乱和争辩。电磁波安全标准上的分歧，归结于对公共卫生标准发展有不同的认知思维、不同的科学方法和对科学数据不同的理解，以及不同国家在法规方面的考虑。全球标准不统一的事实，促成了部分人士对电磁波敏感、有电磁波恐惧症，而且使公众对电磁波暴露限值缺乏信心。从1996年以来，世界卫生组织就开始了一个国际电磁场项目，其使命之一就是要达到全世界电磁场标准的统一。

    笔者自1971年以来即在美国学术界（西雅图华盛顿大学14年，洛杉矶希望城国家医学中心13年）与工业界（摩托罗拉9年）从事电磁波的生物效应与医学应用方面的研究。谨以此文向国内同胞介绍这一领域的知识，并澄清一些错误概念，以避免大家不必要的忧虑，因而影响国人健康。笔者最近曾接受两位国内记者的越洋采访，他们的理解很正确而且文章写得很好，因此在文中加以引用[1，2]；本文的部分内容也曾在俄罗斯学术杂志刊登[3]。

一、辐射的概念

    图1是电磁波的频谱，最右方是“电离辐射”（核爆炸、核电站意外、X射线、伽玛射线），电离辐射的频率及光子能量极高（超过10eV），能将电子击离分子（电离），因此能使人的DNA发生改变，引起癌症。它不仅能杀死一定范围内的生物，而且其辐射也会存在很长一段时间，这种残余的辐射对人体健康仍然有害，而且有累积作用，所以一般人对“辐射”都心存恐惧。低于紫外光线频率的电磁波（包括可见光）光子能量不足以产生电离，故称为“非电离辐射”。但一般人对媒体报导的手机或基站“电磁辐射”误解为核辐射的“电离”辐射，因而有莫名的恐惧，并且希望“电磁辐射”越低越好。

    图1  电磁频谱（非电离辐射与电离辐射的分界在紫外线）

    其实人类一直生活在电磁环境里，地球本身就是一个大磁场（静场），其表面的热辐射和雷电都产生电磁辐射，阳光也是电磁辐射。此外，其他星球也自外层空间源源不断地产生电磁辐射。对这些自然的电磁辐射，人类别无选择，而且受益无穷，比如阳光是生命之源。使用中间频段的电灯、电脑、彩电、冰箱、电磁炉、微波炉等已进入大部分家庭，而这些家用电器的工作原理都是利用电磁波、电磁能。可以说，电磁能的应用已经深入到人类生活的各个方面。因此，电磁辐射在有电灯、广播和电视以来就成为了我们生活的一部分，无线电通信更是目前不可缺少的。但是这种人造的电磁辐射是否会对人体健康产生危害呢?一般人去哪里找答案呢?

    媒体和互联网是现代公众知识传播的一个主流。然而媒体报导与科学报告不同，媒体报导通常是不经提供资料者或其他专家评审的，有异于科学出版的严格评审过程。媒体主要是焦点报导而非权衡整体科学证据的报告。由于媒体特性是偏好有新闻性的故事，常有未被评审的研究结果或所谓的“专家”论点在报刊上发表，从而造成许多不必要的恐慌。媒体误传却又特别迅速，随后的更正或实验无法重复的事实却上不了新闻，或是刊登的版面很小。久而久之，负面的信息就停留在人们的脑海里而导致无谓的忧虑。不幸地，公众都是从媒体而不是从科学报告获取知识，这些负面的信息只会加深忧虑和争辩，而且确实会影响一些人的健康。更糟的是，有些政府官员竟然使用媒体的信息，做出政府决策或制定标准。笔者个人认为，累积的媒体误传是民众电磁波恐惧症的来源。因此笔者呼吁，科学家要秉承道义和责任只将“被核实的”信息通过媒体报导给公众，绝对不要误导媒体。由于媒体和一般人对“辐射”一词的误解，世界卫生组织和电气电子工程师协会在有关“电磁辐射”的文件中均代以“电磁照射”或“电磁暴露”，以避免混淆，因此以下均以“电磁照射或暴露”为文。

    二、安全标准的制定过程

    既然电磁波安不安全是一个科学问题，就应该通过科学的方法来解决。图2通过一个简图介绍了一般的标准制定过程。科学研究完成之后，结果应该提交到科学会议上报告，或出版在被同行评审过的学术刊物上。为了建立他们的有效性与可信性，研究结果必须经过严谨的技术评估。研究结果也许需要被重复或由其他实验室以独立的研究予以验证。然后科学家和管理者们可使用这些资料制定出一个委员会多数人同意的标准或法规。安全标准必须是基于科学的、有足够保护水平的，而且应该是可以实际实施的，才能作为法规的依据。科研结果应连续地被评估，如果有必要，可以根据最新研究结果对标准进行修订。通常，如果只是一个地方区域或国家的卫生防护问题，法规应由当地政府制定。但是，电磁波的安全标准是跨国界的，无法地方化，必须是全球性和根据全球性科学知识所建立的。因此，有必要对于电磁波标准进行跨国和洲际协调。世界卫生组织正努力促进全球电磁波安全标准的协调统一。

    图2  从科研到法规

    因为科学研究是标准制定的第一步和整个过程的基础，这个基础的可靠性应该被严格地审查。由于电磁剂量学[4]和生物效应的复杂性，许多不同的标准起源于对研究结果不同的采纳和解释。目前在世界上被广泛接受的标准有两个，国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP）与电气电子工程师协会（IEEE）的标准[5，6]，他们是根据以上的描述过程，按已建立的科学研究结果来定的暴露限值。国际非电离辐射防护委员会是由14位选出来的各国代表组成，不包含企业界成员。电气电子工程师协会所属的国际电磁安全委员会最近修改了标准，笔者负责牵头射频（3000Hz～300GHz）安全标准的修定，有来自24个国家的130多位委员参与了此工作，任何有兴趣者均可加入，会员有学术界、政府、业界和群众代表。10年间，共评审了1300篇论文。经过多年的协商、投票，终于在2006年4月19日出版了IEEEStdC95.1-2005射频安全标准，其中有许多曾与国际非电离辐射防护委员会导则不同的限值统一了。譬如局部比吸收率，以前限值为每一克平均是1.6 W/kg，现在每十克平均是2W/kg。目前，国际上有将近40个国家采用世界卫生组织推荐的国际非电离辐射防护委员会的导则，有四个国家（包括美国）采用电气电子工程师协会的IEEE Std C95.1-1991（1999修订版）标准。因为IEEE的新标准已与ICNIRP导则的射频基本限值相同，将来一定会趋向于世界统一。

三、文献评估

    电气电子工程师协会的国际电磁安全委员会在评估文献时，有四个文献评估工作小组：试管内、活体内、流行病学和工程学。工程小组评估集中于暴露参数，包括场强特征、极化方向、发射源、辐射特征、暴露时间、比吸收率、组织内诱导电流和电场、温度报告（在照射物内的温度，及是否使用射频干扰的温度探针）。通过这个评估过程，发现了并非所有被同行评审过的文章，在标准制定上都是有用的，原因是这些文章通常都对工程方面、生物实验或两者的细节没有充分地注意。而且许多经过同行评审过的文章没有通过这个委员会的评估。因为数据库有太多的研究论文要评审，这在标准设置过程中是一个巨大的难题，所以委员会同时请专家们在特定的主题上写综述评论，并发表在生物电磁学杂志专刊上二电磁波安全标准的设置，不能依靠单一报告的结果或有偏差的资料，而是应该根据已独立地被证实了的有害或潜在的不利影响来设定限值。

    四、风险评估

    在电磁安全标准设置过程中，需分辨生物效应和有害效应，只有确知的有害效应才应该被考虑。电气电子工程师协会的国际电磁安全委员会在IEEEStdC95.1-2005标准中，用“权衡取证法”来评估一个射频电磁照射所产生的生物或健康效应，这个过程包括评估其测试方法、实验设计的规模及优点，其结果是否与其他研究成果相符，剂量与效应的关系以及统计的关联是否在生物学上有可能。与电离辐射不同，经过50多年来的研究，在射频波段，并未发现或证实在低强度的电磁照射，除了热作用以外，还有什么机理可以证明对人体会有其他作用，因此也没有理由相信会有累积效应。目前有30多个动物长期照射的实验结果，没有确切地证明射频电磁照射会影响健康，包括癌症和减短寿命。当有一致的研究结果被不同的实验室发表在专业评审的科学文献里，而科学界也认为在特定的暴露条件下确实会有如此的反应，这个研究结果才被称为“确知的反应”。但“确知的反应”是否构成风险还无法定论，在科学家和管理者之中要对什么是确知的有害效应达成共识是个问题。而且，各国对公共卫生保护理念的差异，也使得标准协调一致相当困难。例如，有卫生官员考虑“预先警戒措施”，这是根据恐惧心理而不是科学证明的确知有害效应，如此作法可能导致长期无法达成共识。历史总是会重复的，当决策过程中非科学性的因素成为考虑的要素时，那么制定出大差距的标准就在预料之中了。标准应该根据科学，加以合理的安全裕量，以涵盖科学的不确定性和人群个体的差异。非科学性的因素不应该包括在内，因为这些通常会导致不合理的暴露限值。提倡“预先警戒措施”的人士应着重“权衡取证”，从整个文献库[2]而不是由部分的选择文献来分析，知道的越多就越有把握，而不会无理地加大安全系数。对一个已经超过50年研究历史的电磁波生物效应，在没有任何机理的情况下，增加极端安全系数，没有实质意义。基于科学的标准，能提供一个可靠和可理解的理论基础来保护全民健康。有关1300篇文献评审的细节，请参考IEEEStd C95.1-2005[6]的附录B。

    五、手机及基站的安全顾虑

    因为使用手机的人多，安全顾虑大，世界卫生组织统计，有关政府机构和业者在过去十几年，已投入了超过2.5亿美元，用来研究无线电通信是否会影响人的健康[8]，目前又有一个1.3亿美元的项目在进行中。许多上报的手机有害报导，经过更进一步仔细的求证都不能重复。如前面所言，不能重复的消息上不了报，因此一般人就只记得有害的报导，但是这不是正确的科学信息，科学必须要可以重复，不能重复的东西是不科学的。关于无线电通信安全的研究论文，目前已有500多篇，还有200多篇将要出版，没有哪一项有害的反应可以证实，世界卫生组织在2004年2月有此声明[9]：“过去30年来，在非电离辐射的生物效应和医疗应用领域发表的文章约有25000篇之多。尽管有些人认为有必要进行更深入的研究，但在这一领域的科学知识目前已非常广泛，甚至超过了大多数化学物品。通过最近对科学文献的深入研究，世界卫生组织得出结论：现有证据不能证实低水平电磁场照射会对健康造成任何影响。”因此通过检测的手机，不论是什么品牌、型号、设计、制式，都不会对人体有害。住在基站塔台下的居民请别担心，基站的无线电波是向四方远方传播，而非像路灯朝下照，并且功率很小（几十瓦），除了在天线正前方一米之内，都不会超标。如果担心这么小的能量会有害，那太阳光就不能照了，其光子能量（见图1）与强度可要大得多，会叫人流汗。科学家、业者、政府、世界卫生组织都是要对人民的健康安全负责，我们应该相信专家、相信世界卫生组织，要知道忧虑本身是对健康不利的，尤其是不必要的忧虑使健康受损更是划不来。

    六、结语

    经过50余年的研究，目前可证实有害的“非电离辐射”生物效应是热效应（高频）与电刺激（低频）。国际安全标准是在对影响健康的生物效应进行评估的基础上制定的，包括热效应和非热效应，以及短期与长期照射的结果。最近10年内，有20多个独立专家组或政府健康机构发表声明公认“没有确切的证据表明低于国际安全标准限值的电磁波会影响健康”。

    参考文献

    1陶筠.手机“辐射”概念有误.市场报，2005年7月4日.http:/www.peopledaily.ac.cn/BIG5/paper53/15130/1342220.html

    2周晨.电磁专家周重光：防手机辐射就像是在月光下打伞.科技日报，2006年4月5日.http：//www.stdaily.com/gb/content/2006-04/05/content_507484.Htm

    3CKChou.BasicProblems of Diversely Reported Biological Effects of Radio Frequency Fields[J].Radiation Biology and Radioecology，Moscow，Russia，2003，43（5）：512-518.

    4CKChou，HBassen，J Osepchuk，et al. Radio Frequency Electromag-netic Exposure：A Tutorial Review on Experimental Dosimetry.Bioelectro-magnetics 1996，17（3）：195～208

    5ICNIRP.GuidelinesforLimitingExposure to Time-varying Electric，Magnetic，and Electromagnetic Fields（up to 300 GHz）.Health Physics 1998，74（4）：494～522

    6IEEEC95.1-2005.IEEEStandardfor Safety Levels with Respect to Human Exposure to Radio Frequency Electromagnetic Fields，3 kHz to 300 GHz.Institute of Electrical and Electronics Engineers，Inc.，Piscataway，NJ.2006，pp：1～250

    7WHO’sEMFResearchDatabases.http：//www.who.int/peh-emf/re-search/database/en/index.html

    8WHO（2006）.http：//www.who.int/mediacentre/factsheets/fs304/en/index.htm19WHO（2004）.http：//www.who.int/peh-emf/about/WhatisEMF/en/index1.html

    10各政府和专家组对射频电磁波的健康影响与安全暴露限值的声明（2000～2007）

    11CKChou，AW Guy，R Galambos.Auditory Perception of Radio Frequency Electromagnetic Fields（80th Review and Tutorial Paper）Journal of Acoustic Society of America 1982，71（6）：1321～1334

    12IET.PrematurePublicationEndangersPublic Confidence.2006.http：//www.engineeringtalk.com/news/iee/iee 159 html