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手机电磁辐射的危害有哪些

电磁辐射又称电子烟雾,是由空间共同移送的电能量和磁能量所组成,而该能量是由电荷 移动所产生。举例说,正在发射讯号的射频天线所发出的移动电荷,便会产生电磁能量。电磁“频谱”包括形形色色的电磁辐射,从极低频的电磁辐射至极高频的电磁辐射。两者之间还有无线电波、微波、红外线、可见光和 紫外光等。电磁频谱中射频部分的一 般定义,是指频率约由3千赫至300吉赫 的辐射。有些电磁辐射对人体有一定的影响。

目录 手机电磁辐射的危害有哪些 电磁辐射的原理 电磁辐射的分类 电磁辐射和电场辐射有什么不同 解读电磁辐射的两种标准

1手机电磁辐射的危害有哪些

  普通公众虽然对电磁学和生物学并不了解,但还是普遍认为手机辐射有害,其中一个重要的原因是:同样也是电波辐射的伽玛射线和X光射线会伤害人体健康,长时间照射甚至有引发癌症的危险。但是,这两种射线与手机辐射有着本质的不同,前者是电离性辐射,辐射能量能被人体组织大量吸收而导致化学键断裂。而手机辐射属于非电离辐射,其频率远远低于这两种射线,产生的热效应微乎其微,根本没有产生使化学键断裂的危险。

  手机辐射对人体健康潜在的危害,主要是人体组织吸收辐射能量所产生的有害热效应,检验手机对人体健康危害的国际标准是SAR,即用户头部对手机辐射能量的吸收率,美国的标准是1.6瓦/每公斤,欧洲的标准是2.0瓦/每公斤。这个标准的来源是上世纪初为保护无线发射设备工人的身体健康而制定的一种工业标准,当时对非电离辐射的安全性认识不够,制定的标准比较严苛。其实即使长年接收更大功率的非电离低频率电波辐射,也不会对健康造成损害。

  一般的,只有是手机信号基站所产生的辐射对人体的危害更为严重。法国的一项研究显示,在手机信号基站300米以内生活的人常常感觉疲劳;200米内生活的人会出现头痛、睡眠质量下降等不舒服的状态;而生活在手机信号基站100米内的人则会出现抑郁、不安、易怒、失忆、眩晕、性欲下降等不良反应。其中,女士的反应比男士更强烈。因此从保证身体健康角度来看,基站周围三百米内不宜于人类长期停留或居住。

  如今生活空间的辐射源越来越多,电磁环境越来越复杂。即使认定手机辐射有害健康而不使用手机,那也一样逃避不了电波的辐射。在密集的辐射环境中,个人手机的功率是微不足道的,即使不使用手机,所受的辐射量也不会比手机使用者低多少,就跟在烟雾缭绕的吸烟室里戒烟一样毫无意义,除非有能力关停所有的基站,或远离人群生活在杳无人烟的地方。

2电磁辐射的原理

  电场和磁场的交互变化产生的电磁波,电磁波向空中发射或泄露的现象,叫电磁辐射。电磁辐射是以一种看不见、摸不着的场。人 类生存的地球本身就是一个大磁场,它表面的热辐射和雷电都可产生电磁辐射,太 阳及其 他星球也从外层空间源源不断地产 生电磁辐射。围绕在人类身边的天然磁场、太阳光、家用电器等都会发出强度不同的辐射。电磁 辐射是物质内部原子、分子处 于运动状态的一种外在表现形式。

  电磁辐射(有时简称EMR)的形式为在 真空中或物质中的自传播波。电磁辐射有一个电场和磁场分量的振荡,分别在两个相互垂 直的方 向传播能量。电磁辐射根据频率或波长分为不同类型,这些类型包括(按序增加频率):电力,无线电波,微波,太赫兹辐射,红外辐射, 可见光,紫 外线,X射线和伽玛射线。其中,无线电波的波长最长而伽马射线的波长最短。X射线和伽玛射线电离能力很强,其他电磁辐射电离能力相对较弱。

  波长和频率决定了电磁场的另外一个特性:电磁波是以小微粒光子作为载体的。高频率(短波长)电磁波的光子会比低频率(长波长)电磁波的光子携带更多的能量。一些电磁波的每个光子携带的能量可以大到拥有破坏分子间化学键的能力。在电磁波谱中,放射性物质产生的伽马射线,宇宙射线和X光具有这种特性,被称作“电离性辐射”。光子的能量不足以破坏分子化学键的电磁场称作“非电离性辐射”。组成我们现代生活重要部分的一些电磁场的人造来源,像电力(输变电、家用电器等)、微波(微波炉、微波信号发射塔等)、无线电波(手机移动通信、广播电视发射塔等),在电磁波谱中处于相对长的波长和低的频率一端,它们的光子没有能力破坏化学键。因此,此类电磁波为非电离性电磁场,对人体影响为即时性,类似声波影响,而电离对人体影响为累积性。

  电磁辐射所衍生的能量,取决于频 率的高低:频率愈高,能量愈大。频率极高的X光和伽玛射线可产 生较大的能量,能够破坏构成人体组织的分子。事实上 ,X 光和伽玛射线的能量之巨,足以令原子和分子电离化,故被列为“电离”辐射。这两 种射线虽具医 学用途 ,但照射过量将会损害健康。X光和伽玛射线所产生的电 磁能量,有别于射频发射装置所产生的电磁能 量。射频装置的电磁能量属于频谱中频率较低的那一端,不能破解把分子紧扣一起的化学键,故被列为“非电离”辐射。哪里会有电磁辐射?电磁辐射的来源有 多种 。人体内外均布满由天然和人造辐射源所发出的电能量和磁能量;闪电便是天然辐射源的例子之一。至于人造辐射源,则包括微波炉、收音机、电视广播发射机和卫星通讯装置等。

  电磁辐射 分两个级别,工频段辐 射、射频电磁波。工频段国家标准电场强度为4000v/m,磁感应强度为0.1mT;射 频电磁波 的单位 是μW/㎝2,国家标准限值为40,对于一般公众环评取值为20%。

  常用公式

  库仑定律:F=kQq/(r^2);

  电场强度:E=F/q

  点电荷电场强度:E=kQ/(r^2);

3电磁辐射的分类

  所谓的电磁辐射就是能量以电磁波形式发射到 空间的现象。电流在导体内的流动会产生电场,电流在导体内变化会产生磁场,因 此辐射出去的叫电磁波。稳恒的直流电由于只产生电场不产生交变磁场,即使是超高压直流电,它也只是电场强到使空气电离 而发光,此时的光辐射是空气电离发出的,并不是导线,不产生电磁波。

  对我们生活环境有影响的电 磁 辐射分为 天然电磁辐射和人为电磁 辐射两种。大自然 引起的如雷、电一类的电磁辐射属于天然电磁辐射类,而人为电磁辐射污染则主要包括脉冲放电、工频交变磁场、微波、射频电磁辐射等。

  这样的污染源包括:

  鱼缸水泵:辐射达国标一半★★★★☆

  把仪器靠近 水泵最近的鱼缸玻璃,检测到的磁场强度最高值50微特,达到国家标准的一半。只要检测仪器离开鱼缸五六厘米, 辐射 就瞬间 掉 到了零点几微特。

  因此没必要为鱼缸水泵辐射担心,除非整天头贴着鱼缸赏鱼。

  无绳电话:离5厘米就没事★★★

  无绳电话检 测到的功率 密度最大值为15微瓦/平方厘米。当检测仪器离开5~10厘米时,数据就跌落到1微瓦/平方厘米以下了。国家标准是40微瓦/平方厘米。

  微波炉:工作时远离即可★★

  大家都会担心微波炉泄露造成辐射。检测时紧挨门边,检测到的数据为5~10微瓦/平方厘米。当仪器距门10厘米时,检测到的数据是1~2 微瓦 /平方厘米。高频电器的国家标准都是40微瓦/平方厘米。微波炉的最大的检测结果仅为国家标准的1/8到 1/4之间。

  微波炉辐射只有在工作时才会泄露,因此,在微波炉工作时远离它就会免受其害了。

  高压输电线路:危害等同咖啡★☆

  咸菜不是不能吃,而是不能多吃,咖啡对人体有害还是有益更是没有定论。世界卫生组织就把它们列为对健康有害的“嫌疑类”,而 高压输电线路的磁场危害也位列其中。检测到的数据显示,高压输电线路的磁场强度远远低于国家标准,可以 忽略 不计。

  电脑主机:磁场 危害被夸大★

  很多人担心电脑主机 辐射对人体健康有危害,尤其是怀孕的人,更是远离电脑。检测辐射时紧挨机箱,其磁场强度仅为1~2微特。人们之 所以担 心 其辐射主要是因为心理上恐惧而已。商家为了促销自己的产品,也夸大了电磁场对人体的伤 害。

4电磁辐射和电场辐射有什么不同

  平常所说的辐射其余主要是包括:工频电磁场、射频电磁场和电离辐射这三大概念,其中工频电磁场和射频电磁场属于非电离辐射范畴,这两种辐就是平常所说的电磁辐射。中国电力工业(包括民用和工业用电)的标准频率定为50赫兹,故50赫兹又被称为工频。在我们的生活中,工频电磁场存在于家附近的变电站、高压电线,家里的电吹风、电视机、电脑、电冰箱等电器周围。当有电流通过电线或电器时,就会有感生磁场产生,其强度会随着电流强度的增大而增大。工频电磁场是一种感生磁场,单位一般以特斯拉(T)计,按照国家标准,100微特(μT)以下,即为相对安全范围。需要注意的是,因为工频的频率很低,不足产生对外传播的电磁波,因此,工频电磁场不应该被称为工频电磁辐射,准确的名称应该是工频电场强度及工频磁场强度。在物理学上,电磁辐射是一种能量以电磁波的形式通过空间传播的现象,因而我们平时常说的非电离辐射,一般就是指射频辐射。射频电磁场是指工作频率在100kHz~300GHz的高频、起高频、微波等电磁场。普通生活环境中的射频场主要由手机、基站、路由器、广播电视发射塔、微波炉、电磁炉和雷达等产生。这种电磁场的产生是由电器主动向外侧空间发射电磁波而形成的,故这种电磁场又叫电磁辐射,其计量单位为微瓦每平方厘米(μW/cm2)。目前,我国制定的《电磁辐射防护规定》(GB8702-88)中规定的标准比一些发达国家更严格,美国和日本的标准是功率密度3000微瓦每平方厘米,欧盟的标准是450微瓦每平方厘米,而我国的标准是40微瓦每平方厘米。电磁辐射是一种复合的电磁波,以相互垂直的电场和磁场随时间的变化而传递能量。人体生命活动包含一系列的生物电活动,这些生物电对环境的电磁波非常敏感,因此,电磁辐射可以对人体造成影响和损害。但是相比起来,电离辐射对人体造成的影响和损害就要大得多。电离辐射又叫核辐射,是指波长短、频率高、能量高的射线,其种类很多,包括高速带电粒子(如:α粒子、β粒子、质子)和不带电粒子(如:中子以及X射线、γ射线)。电这些射线在照射人体后,会破坏人体的细胞的分子键,造成断裂,会有致癌的可能,因此,让人们谈之色变。电离辐射可引起放射病,它是机体的全身性反应,几乎所有器官、系统均发生病理改变,但其中以神经系统、造血器官和消化系统的改变最为明显。判断电离辐射对人体危害的程度,主要是看辐射的剂量(其国际单位是:Sv)和剂量率强度(其国际单位是:Sv/h)。最常见的电离辐射要数去医院拍摄X光片、核电站以及各种建材的辐射(比如天然花岗岩的辐射等)。我们国家在电辐射辐射方面有比较严格的限制标准,对于个人辐射安全标准主要有如下两方面:职业照射剂量限值:应对任何工作人员的职业照射水平进行控制,使之不得超过下列限值:1.由监管部门决定的连续5年的年平均有效剂量,20mSv;2.任何一年中的有效剂量,50 mSv;眼晶体的年当量剂量,150 mSv;3.四肢(手与足)或皮肤的年当量剂量,500 mSv。公众照射剂量限值:实践使公众中有关关键人群组的成员受到的平均剂估计值不应超过下述限值:1.年有效剂量,1 mSv;2.特殊情况下,如果5个连续年的年平均剂量不超过1 mSv/a,则某一单一年份的有效剂量可提高到5 mSv;3.眼晶体的年当量剂量,15 mSv;4.皮肤的年当量剂量,50 mSv。由此可见,衡量工频电磁场、射频电磁场和电离辐射这三者的单位首先就不相同。即便由此推算,也能发现这三者的能量产生形式本质上就不同。因此,虽然在平时都以笼统的“辐射”二字描述这三种“辐射”,但应当明白这三者之间有什么样的区别,不能一概论之,也应该明白对于这三种本质上不同的“辐射”是不能比较大小的。

5解读电磁辐射的两种标准

  、功率密度标准

  功率密度指的是单位面积所接收到的辐射功率,它所测量的是信号强度,可以用电场强度和磁场强度来表示,但更普遍采用的是功率密度。下图是我国现行的《电磁辐射防护规定》(GB8702-88)中对公众照射限值的规定,图中的前两行属中短波,不属于移动通信频段,其中3MHz~30MHz是军队使用的短波波段,跟公众关系不大,不必关心。在30MHz~30000MHz范围内的电磁波,频率越高则穿透人体能力就越差,因此从对人体影响的角度出发,频率越高则允许的功率密度就越大,即从30MHz的0.4W/ m2到30000MHz的2W/m2。

  手机的峰值功率2W,美国电气电子工程师协会(IEEE)不考虑发射功率7W以下的安全问题,但美国国家辐射防护测量委员会(NCRP)主张更严格标准,美国联邦通信委员会(FCC)对2G手机所集中使用的900MHz频段规定的辐射限值为6W/m2,比我国的0.4W/m2宽松了15倍。

  我国现行的电磁辐射防护规定GB8702-88是国际上最严格的标准之一,通信公司建基站和国家环保部的检查,依据的就是这个标准。有网友觉得这是88年定的标准,那时手机远未流行,现在手机这么普及了,标准应该提高。而实际上,基站现在越建越密,单基站的辐射功率在变小,辐射功率密度呈现下降趋势。由于新技术的应用,手机的功率也在减小,手机和基站对人体潜在的威胁程度不是增加了,而是降低了。

  88年的国标毕竟年头久了,现在环保部推出了拟替代GB8702-88标准的征求意见标准,其中手机频段的限值并没有变化,仍然是0.4W/m2,标准中将1MHZ~300GHz的电磁设备的豁免管理等效功率定为了100W,即100W(含)以下的向没有屏蔽空间辐射的设备并不需要报批,高过100W的也不是说不能搞,只是要报批而矣。现在基站单站功率不过20W左右,按这个征求意见标准,根本不用报批,而且也不可能超标。

  一般GSM基站天线高度为35~55米,国家环保部曾监督测试过上千部基站,结果表明:射功率为20瓦的基站,基天线前10米的功率密度是0.006W/m2,远低于苛刻的中国限值标准。

  手机和基站等电磁辐射不会影响人身健康,这本是科学界共识,在国外也从来不是个问题,但在中国却引起了公众恐慌。究其原因,运营商为竞争而散布的辐射谣言是源头,当初推广CDMA手机时,某运营商打出了“绿色手机”的伪概念,拿低辐射作为卖点,用欺骗公众的手段来提高竞争力。其实CDMA手机的辐射功率并不比GSM小,GSM手机峰值功率2W,实际使用过程中,只在1/8的时间发射,所以最大平均功率为250mW,而CDMA是连续发射的,最大平均功率也约为250mW,两种差别不大。

  公众不必知道具体原理,只凭常识就能判断CDMA手机辐射与GSM大体相当,因为两种手机的电池容量差不多,除系统运行所需要基本相同的能量外,其余能量都辐射出去了,两者的待机和连续通话时间又差不多,若CDMA手机辐射功率远小于GSM的话,那余下的能量哪里去了?难道能量守恒定律不成立了吗?

  虽然GSM和CDMA两种手机的最大平均功率均在250mW左右,但实际发射功率会远低于这个水准,这源于基站对手机功率的自动控制机制。由于手机距离基站的远近不同,手机辐射相同的功率,基站接收到近处手机的信号功率就强,接收到远处手机的信号功率就弱。手机自己不知道距离基站的远近,开头会采用最大功率发射,基站收到后会向手机发送逐阶降低发射功率的指令,1秒钟内会发送几十到几百次指令,处于近处的手机会在极短的时间时把发射功率调整到很低的水平,例如0.02W。

  基站发射功率虽然比手机大,但由于手机距离人体近,综合比较后,还是手机对人体的辐射量更大得多。因害怕辐射而抵制基站是最二的做法,没有之一,因为手机与基站的距离远了,手机使用者反而要遭到更强的辐射,这恐怕是抵制者们所没有想到的。

  现在运营商已经为当初的辐射谣言付出了代价,基站很难进入小区了,到处被居民驱赶,把基站伪装成灯杆和大树的招数也已经不灵了。时至今日,仍有运营商打虚假的绿色牌,还在做这种饮鸠止渴的傻事,真令人叹为观止。

  2、比吸收率标准

  比吸收率(SAR)的定义是:给定密度的体积微元内质量微元所吸收的能量微元对时间的微分值,它说的其实就是单位时间和单位生物体质量所吸收的电磁能量,单位是W/kg。

  相对前面介绍的功率密度标准,这个标准更多地考虑了人体情况,应该是更值得参考的标准,但它却很难以操作。功率密度标准的检验很简单,拿个场强仪或频谱分析仪就可以测量,但比吸收率标准的检验却需要人体模型来配合,而且后续的数据算法也非常复杂。

  美国辐射保护与测量委员会(NCRP)和美国电气电子工程师协会(IEEE)所制定的美标为SAR≤1.6W/kg,国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)制定的欧标为SAR≤2.0W/kg,其中欧标是世界卫生组织(WHO)推荐的标准。我国的《移动电话电磁辐射局部曝露限值》(GB21288-2007),主要内容只有一页纸,其实就说了一句话:我国遵从世卫组织推荐的欧标2.0W/kg标准。

  标准有了,但该如何测试呢?现行的是中国人民共和国通信行业标准 YD/T 1644.1-2007 手持和身体佩戴使用的无线通信设备对人体的电磁照射--人体模型、仪器和规程,该标准的第1部分:靠近耳边使用的手持式无线通信设备的SAR评估规程(频率范围300MHz~3GHz),第2部分:手持和身体配戴设备在人体头部和身体内的SAR评估规程(频率范围300MHz~6GHz)。

  测试头颅内部所吸收的电磁能量,当然不能把活人开瓢,只能制作一个跟头颅形状、密度、电介常数相当的标准人头模型,上述的标准对模型进行了规范化,以保证测量结果的一致性和可比性。标准中要求用糖盐为主的悬浮液来模拟头部的组织液,手机有贴脸和倾斜两种标准测试位置,对信号频率和功率、探头规格、测试程序等也都有着一整套的规范。

  这个标准内容非常详尽,共参考了65篇欧美国家的相关标准和文献。但实际的内容基本都是移植于欧美的相关标准。有趣的是,我国标准中所采用的头部模型数据,居然来自1988年的美国军人的人体测量报告,这倒是与美国的相关标准完全一致。

  标准中,根据美国男军人头部尺寸的统计数据,将成年男子的头部按从小到大的次序分成1到10号,1号最小10号最大,模型选择了9号,考虑到妇女儿童的头部尺寸肯定比9号小,这样就可以保证所有使用者有超过90%的人的头部比模型小,会遭受更低的辐射,从而使基于这个9号模型所得到的SAR标准是保守和安全的。

  媒体经常称SAR值是根据成年男子的头部模型制定的,对孩子应该采取更加严格的标准,这种说法没有科学根据,根据剂量学的研究,成年男性头部比妇女儿童的大,吸收的辐射量更大,这就已经构成了最坏情况下的电磁辐射。

  在人头模型中测量用的探头,并不是温度计,而是一个接收天线,接收的是电磁辐射能量,得到测试数据后,还要经过复杂的算法处理,才能得到SAR的值。探头天线要根据不同频段进行精度校准,其测量步骤和数据推算是非常专业和复杂的。

  根据以往的测试结果,手机辐射在头部引起的最大温升为0.194摄氏度,根据IEEE的安全标准,人体内局部温度升高的阈值为不超过3.5摄氏度,若人体正常温度若是36.5摄氏度,局部温度不能高过40摄氏度,而手机辐射所能引起的最高温度还不到37摄氏度,当然是无关紧要的,而且人类还可通过本身的体液流动来调节自身局部的温度。

  SAR与手机的制式(例如GSM或CDMA)没有关系,国外许多实验室多年的研究资料表明,SAR与功率密度也没有换算关系,但在国内常常将两者比较,以期定性地说明问题。

  2012年4月23日,美国联邦通信委员会(FCC)发布了关于RF曝露和SAR符合性要求的6个KDB文件的修订草案,其中KDB865664是关于100MHz~6GHz的SAR测试的,这次修订主要是顺应LTE等新一代移动通信规范中无线电信号频率上升到700MHz~6GHz的客观要求,而以前的所考虑的无线电信号主要是2GHz以下的。

  新文件有三个主要变化,一是原2GHz以下信号使用的插入头部模型中的天线直径为6mm~7mm,现在信号频率变高了,因此波长就相应地缩短了,需要3mm~4mm,在接近6GHz时需要使用直径1.5mm的天线。为什么信号频率高了天线就要短呢?因为信号的频率与波长成反比,当天线的长度与波长成正比时,发射和接收的效率会更高。所以,信号频率高了,波长短了,天线也要短些了;二是由于单一信号的频带宽了,单探头就不适合了,分离的多个探头就成为了未来测试的趋势;三是头部模型中的模拟液,以前的糖盐液体不适合1G以上的信号,需要使用矿物油、甘油等新型混合液体。通过文献检索,尚未发现国内的相关部门和机构对这些变化进行跟进研究。

  CCTV曾对“防辐射孕妇装”做过一期节目,介绍了陈姓研究人员做的实验,在穿上防辐射孕妇装的假人上方安置了八木天线,把场强仪的探头放进防辐射孕妇装和假人之间的缝隙进行测量,结论是辐射反而增强了,理由是电磁波来回振荡叠加导致功率增强,这个结论很令人遗憾,因为这是典型的伪科学说法。虽然防辐射孕妇装无用的节目结论是正确的,但却使用了错误的论据,这种“以假打假”是最有危害的。

  后来CCTV又做了一期节目,请来了中国工程院刘尚合院士,他是国内静电防护和电磁辐射方面的顶级专家,他也当场做了实验,结论是防辐射孕妇装有一定的防辐射作用,这是个科学结论。但有个扩展到生物领域内的科学说法没有介绍,那就是衰减的这点辐射对人体健康没有意义。

  “防辐射孕妇装”也不是一点作用没有,穿上它可以得到更多的关照,在公交车上被让座的机率会大增。欧美日等国家从没有过这种产品,但在中国却已经成为了一个庞大的产业。

  《移动电话电磁辐射局部曝露限值》(GB21288-2007)标准的最后一条对移动电话产品的标识提出了要求,应在说明书中以黑体字表示产品的SAR,并鼓励在产品外包装上标明SAR的最大值。起码在现阶段,我对这个要求并不抱希望,前面已经介绍过,测量一个产品的SAR是个专业性很强的复杂过程,能有这个能力的科研机构并不多,而且必须要有国家授予的检测资质,否则就跟屠户在猪肉上扣个自己刻的检疫合格章一样是无效的。因此,在SAR检测尚未展开的情况,若某款移动电话的说明书上标明了SAR值,我们反而要核实下,这个数据是在哪里测出的?这个机构被授予了相关资质了吗?

  与其它盛行的流言一样,电磁辐射恐惧在国内大行其道,包括我在内的科普人士曾做过很多努力,但远没有成为主流的声音,“日常生活中的电磁辐射对人体健康没有危害”这个真相也未能令多数人认同,这令多年来致力于消除电磁辐射恐惧的我感到有些无奈。

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