我需要为生活中的“电磁辐射”担忧吗?
我们所说的电磁辐射,如上一篇文章所说,用更严谨一点的方式来表述,应该是电场和磁场。
电场是由电荷产生的。它们会对电场范围内的其他电荷施加作用力。电场强度的单位是伏/每米(V/m)。
日常生活中碰到的电场大都是低频电场。它们在距离电荷很近的时候强度最大,但随着距离增大,强度会迅速衰减。像金属之类的导体可以有效地屏蔽电场,建筑材料和树木可以提供一定的屏蔽能力。所以,房屋外面的输电线产生的电场会因为墙壁、建筑和树木的阻挡而降低。当输电线掩埋在地下的时候,地面的电场强度几乎检测不到。
磁场则是由移动的电荷产生的。磁场强度的单位是安培/每米(A/m)。在电磁场的研究中,科学家经常使用磁通量密度(单位是微特特斯拉µT)来代替A/m。和电场一样,磁场在距离它们的源头最近的时候强度最大,强度会随着距离的增大迅速减小。
不过和电场不同的是,磁场只有在打开电源开关、电流流过时才会产生。电流越大,磁场强度就越大。而且,磁场不会被建筑材料一类的普通材料所阻挡。
在下面这张表里,我们可以看出电场和磁场的区别。
日常生活中的电磁场来源
所以我们可以知道,任何有电压存在、有电流流过的地方,都会有电磁场。只要强度合理,就不会带来什么伤害。
电视机和电脑屏幕
目前广泛使用的液晶显示屏(LCD)产生的电磁场强度很低。现代电脑屏幕所产生的静电磁场,强度和环境中的背景电磁场类似。在正常使用距离(距离屏幕30厘米到50厘米)下,交变磁场的磁通量密度通常小于0.7µT,甚至比地球本身磁场强度都低得多。(地磁场的强度在25至65
µT之间),而电场强度范围从1 V/m以下到10 V/m不等。
微波炉
家用微波炉的功率比较大,会产生较强的电磁场,但是微波炉的屏蔽系统也很强,使微波炉外电磁场强度几乎无法检测得到。
除此之外,泄漏出的微波会随着与微波炉距离的增大而迅速衰减。很多国家都规定了新出厂微波炉泄漏电磁场强度的最大值,符合生产标准的微波炉不会对用户造成任何危害。
无绳电话
与手机相比,无绳电话产生的电磁场强度小得多。这是因为它们只在距离基站非常近的距离使用,不需要很强的电磁场来发送信号。所以这些设备周围的电磁场大小可以忽略不计。
手机基站
手机可以让人们在任何时间被联系到。手机是一种低功率的射频装置,与固定的低功率基站组成通信网络。按照需要处理的通话数量,在城市中基站之间可能相隔几百米,而在农村地区可以相隔几公里。
手机基站通常安装在建筑顶部,或者在15米到50米高的塔顶上。从手机基站向外发出信号的强度是不断变化的,取决于通话的次数和通话者距离基站的距离。天线会发出很窄的一束无线电波,沿着几乎与地面平行的方向散开。所以在地面上和公众平时可以进入的区域中,射频电磁场强度比安全限值低很多倍。只有当人接近天线正前方一两米的距离时,才可能超过安全标准。
在手机广泛使用之前,人们主要接触的射频辐射来自于广播和电视塔。即使是在今天,在公众可以进入的地方,手机基站信号强度通常也和远离广播和电视发射台的区域相似甚至更低。手机基站几乎不会增加我们所接受到的电磁辐射量。
相比而言,用户在使用手机时,接受到的电磁场强度会大一些。手机在使用时距离头部很近。不过,按照复杂的计算机模拟和头部模型的测量,从手机吸收的能量也远远低于目前的安全标准限值。
根据目前已有的大量研究,总体上不认为使用手机会伤害人体健康。
变电站与高压电线
电力需要使用高压电线来传递。变压器可以将高电压转换为低电压,用于人们日常生活。在我国,电力传输和分配设备、家用电线及电器所使用的,是50赫兹的交流电,这样的频率叫做“工频”。电线和变电站是家中背景工频电场磁场的主要来源。在远离电力线的住户中,背景工频磁场强度一般小于0.2
µT。而直接在高压线的下方,电磁场的强度还会更大,地面的磁通量密度可以达到几μT,在电力线下方的电场强度可以达到10 kV/m。
然而,电场和磁场强度会随着远离电力线而迅速变小,只要50到100米就好。此外,相比于房屋外面,房屋的墙壁可以明显降低电场强度。
电磁场的安全值
常见标准
设立标准是为了保护我们的健康。众所周知,关于食品添加剂、水中化学物质的浓度和空气污染物都有自己的标准。同样,设立电磁场的标准是为了避免我们在电磁场中过度暴露。
谁决定了安全准则
各个国家都针对电磁场暴露制定了国家标准。大多数国家标准,是依据国际非电离性辐射防护委员会(ICNIRP)的安全标准来制定的。这个非政府组织已经被世界卫生组织正式认可。根据对以往全世界范围内相关研究和文献的研究,ICNIRP制定了推荐的暴露限值安全准则。这些准则会定期审核,并且在有需要的情况下更新。
电磁场的安全强度随着频率的变化而变化。若是列出每个频率、每个标准、每个值,将会非常难以理解。下面的表格是ICNIRP给出的安全准则总结,涵盖了公众最担心的三个领域:家中的电器、手机基站和微波炉。
信息来源:ICNIRP, EMF guidelines, Health Physics 74, 494-522 (1998)
日常电磁辐射的安全值
在下面的表格中,你可以找到电磁场最常见的一些来源。所有的值都是公众暴露的最大强度,也就是在日常生活中你可能碰到的最强的电磁场。当然,一般没有这么强。
来源:世界卫生组织欧洲区域办公室
下面是距离家用电器较近时典型的电场强度值(距离30厘米)。来自德国辐射安全联邦办公室,1999年发布:
下面这份表格显示了一些家居和工作场所常见的电器的典型数值。测量是在德国进行的,所有的这些电器都是工作在50
Hz的交流电下。值得注意的是,实际的暴露值会随着产品的品牌型号和使用距离变化很大。
大多数家用电器在30 cm的距离产生的磁场强度完全在公众安全标准的限值100µT以下,正常的使用距离用粗体标出。(来源:德国辐射安全联邦办公室,1999年)
这张表格主要说明了两点:第一个,各种电器周围的磁场强度都会随着你远离它们而迅速减小。第二个,大多数的家用电器不会在非常靠近身体的时候工作,在大多数家用电器周围30厘米的距离,比公众的安全标准上限100 µT(50 Hz)(60 Hz是83 µT)低100倍以上。
很多人看到了各种家用电器周围的磁场强度值的时候感到很惊讶。确实,磁场强度的大小与设备的大小、复杂程度、用电多少、和产生噪声多少都没有必然联系。
不仅如此,就算看起来相似的设备,磁场强度也会有天壤之别。例如,一些电吹风的周围会有非常强的磁场,另外一些电吹风几乎不会产生任何磁场。磁场强度的不同与产品的设计有关。
电磁辐射对健康影响的研究
与电磁场有关的的国际安全准则和国家安全标准,是基于目前的科学知识来制订的,以保证日常生活中的电磁场强度不会有害于健康。为了抵消这些科学知识中的不确定性(比如实验误差、从动物来直接推断人类、统计学上的不确定性),暴露标准中会包含很大的安全系数。安全标准会定期审核,如果需要还会更新。
电磁辐射研究标准的建立
非常重要的是:安全标准限值并不是安全和危险之间的一个准确界限。这意味着,并不存在某一个强度,只要暴露超过这一强度就会对健康造成危险。更准确的说法应该是这样的;对人体健康的可能风险会随着暴露强度的增大而逐渐增加。安全标准会指出,低于某一个特定值,根据现有的科学知识,暴露在电磁场中是安全的;但并不可以直接说,超过这个限值,暴露在电磁场中就是一定有害的。
为了能够制定暴露的限值,科学研究需要鉴别出可以让健康效应开始变得明显的临界值。由于不可能直接使用人体来做实验,安全准则很大程度上依赖于动物研究。在出现健康问题之前,动物往往会有些行为上的微小改变,不正常的行为是生物反应的一个很灵敏的指标,可以作为观察到的最小有害健康效应。
不过,出现行为改变的临界值也不等于安全准则的限值。ICNIRP会除以一个安全系数10来得到职业暴露限值,除以安全系数50得到公众安全准则限值。也就是说,你在环境中或者家中遇到的最大强度,至少比动物出现明显的行为变化的临界强度低50倍。
电磁辐射与健康研究的进展
我们现在正生活在种类和来源越来越多的电磁场环境中,因此也产生了越来越多的担忧。为了应对这些担忧,世界卫生组织(WHO)在1996年启动了一个大型多学科的研究项目,叫做“国际电磁场项目”。国际电磁场项目整合了现有的知识,以及主要的国际、国家组织和科研机构可以利用的资源。
在有关非电离辐射的生物效应和医学应用领域,在过去30年中,已经发表了大约超过25,000篇论文。虽然部分人士认为需要进行更多的研究,但是这一领域的科学知识广度已经超过了对大多数化学物质的研究。根据最近一项对科学文献的深入回顾,世界卫生组织做出结论,认为目前的证据不足以确认暴露在低强度下的电磁场会造成任何的健康后果,也就是说,日常生活中的电磁场不会对我们有害。但是,对于生物效应认识上的一些分歧仍然存在,依然需要进一步的研究。
对于健康的一般影响
一些社会公众认为,暴露在家中低强度电磁场下,会导致头痛、焦虑、自杀和抑郁、恶心、疲劳和性欲减退等等。但是直到目前为止,科学研究并不认为这些症状与电磁场有任何联系。研究认为,在这些健康问题中,至少有一部分是由环境中的噪音或者其他因素导致的,或者由于心理上对新技术的焦虑而产生的。
对于怀孕结果的影响
世界卫生组织和许多其他组织,都曾经对生活和工作环境中的大量不同电磁场进行过评估。电脑屏幕,充水床垫和电热毯,电焊机,电疗设备和雷达等等,都在评估范围之内。
总体来说,暴露在正常环境的电磁场强度下,不会导致自然流产、胎儿畸形、低出生体重、先天性疾病等不良结果。在少数报告中,间接推测出电磁场暴露与健康问题之间有关联,例如电子行业从业人员的子女可能会有早熟和低出生体重的现象,但是科学界并不认为这些结果一定和和电磁场相关(要考虑到其它因素,例如接触化学溶剂等等)。
白内障
在接触高强度射频和微波辐射的工人中,偶尔会有眼部刺痛和白内障的报告,但是动物的实验结果表明,在没有达到加热危险的电磁场强度下,并不会会产生这些眼部伤害,更没有证据显示类似效应会在日常生活中能接触到的电磁场强度下发生。(译者注:大众接触到的电磁场强度,比职业工人能接触到的电磁辐射强度低很多)
电磁场和癌症
尽管已经进行了很多研究,电磁场是否可能会诱发癌症依然有很多争议。但是可以肯定的是,即使电磁场对于癌症产生真有一定效应,那么所增加的患癌风险也是非常小的。目前的研究结果存在很多互相矛盾的地方,但是无论是对于成年人和儿童来说,都没有发现任何一种癌症的发病风险出现了明显的增加。
一些流行病学调查发现,暴露在家中的极低频磁场下,可能会稍微增加儿童患白血病的风险。但是科学界并没有达成共识,认为这些结果表明暴露于电磁场中和白血病有明显的因果关系(研究中有一些缺陷,以及有一些与电磁场暴露无关的因素)。在某种程度上,我们可以认为两者之间没有因果关系。在动物实验中和实验室的研究中,并没有显示出任何可以重复的效应,来证明电磁场可以导致癌症或者加速癌症进程。在许多国家中,都在进行相关的大规模研究,或许可以帮助解决这些争议。
电磁场的超敏感性和情绪低落
一些人士报告对于电场或者磁场具有超敏感性,他们询问身体疼痛、头痛、情绪低落、嗜睡、睡眠失调,甚至抽搐和癫痫发作,是否可能与暴露在电磁场中有某种联系。 几乎没有科学证据证明电磁场的超敏感性。最近斯堪的纳维亚的研究证明,在精确控制的电磁场暴露实验条件下,并没有展示出同样的反应,而且也没有任何合理的生物机理可以解释这种超敏感性。研究这一问题比较困难,因为这不仅仅是电磁场单独的直接效应,也会各种其它主观反应会掺杂其中。关于这一问题的更多研究也在进行之中。