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不同频率的电磁场的生物效应有什么区别
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    近年来,国内经常可见到所谓“电磁辐射对人体有五大影响”的报道称:① 电磁辐射是心血管疾病、糖尿病、癌突变的主要诱因;② 电磁辐射对人体生殖系统、神经系统和免疫系统造成直接伤害;③ 电磁辐射是造成流产、不育、畸胎等病变的诱发因素;④ 过量的电磁辐射直接影响大脑组织发育、骨髓发育、视力下降、肝病、造血功能下降,严重者可导致视网膜脱落;⑤ 电磁辐射可使男性性功能下降,女性内分泌紊乱,月经失调。

    上述“五大影响”的说法,忽视了从数赫兹到数百吉赫兹不同频率的电场、磁场、电磁场曝露源对人体具有不同的作用机理与影响这一关键事实,笼统地渲染“电磁辐射”的危害;同时,它脱离了现实生活中实际存在的电磁源曝露能量水平,忽略了受曝露的剂量是对人体产生影响或危害的关键前提,在客观上混淆了概念,导致公众恐惧的后果。

    WHO1998年至今,分别以“国际电磁场计划”信息发布文件(Fact Sheets)的形式,在WHO网站上,公布了其对不同频率电磁源与公众健康关系的官方意见(每一篇都经该计划顾问委员会批准后发布)。分别阐述了不同频率电磁源曝露对人体的不同影响、作用机理及安全限值[49]。下面仅引述文件中关于不同频率电磁源对生物体产生影响的相关内容。

    WHO强调,不同频率的电磁源对生物体作用的机理是不同的。EMF曝露对生物系统产生何种影响,决定于电磁源的波长(频率)及其能量的大小。

    电离辐射(IR)是频率极高的电磁波(X射线与γ射线),它具有足够的光子能量可把原子或分子内的电子撞出,产生带正电荷的离子及带负电荷的电子,即产生电离。对生物体,它能断开细胞遗传物质分子中的DNA化学键,并形成确定的健康危害。

    非电离辐射(NIR)是针对电磁频谱中频率和能量较低的频段部分(波长大于100nm)的通用术语。在该频段中,光子能量太微弱,不足以产生电离,断开细胞分子间的化学键。它们包括紫外线(UV)辐射和可见光、红外线、微波与射频电磁波,以及极低频与静止的电场和磁场。不论非电离辐射的强度有多高,都不能在生物系统中引起电离。但是,NIR会产生其他生物效应,例如发热效应和体内感应电流效应。WHO还强调,需区别“生物效应”与“健康危害”的实质性差别:当曝露引起某种可注意到或可检测到的生物系统内的变化时,就认为是出现了生物效应;而当生物效应超出了生物体正常的代偿范围时,就可能产生了负面健康影响,并导致某种健康危害[4]。WHO强调,生物效应并不都是有害的,有些甚至是有益的。例如,日光产生热量使皮肤中血流加快;日光的曝露可御寒,或帮助躯体活化维生素D等,就是有益健康的例子。但日光灼伤或可致皮肤癌等则属有害的健康影响。射频(RF)场属非电离辐射范围。产生射频场的电磁源包括显示器与视频显示单元(330kHz)、调频无线电(30kHz3MHz)、工业感应加热器(0.33MHz)、微波加热、透热疗法(0.33GHz)、雷达(0.315GHz)、卫星、微波通信(330GHz)以及太阳光(3300GHz)[5]。射频范围内电磁场曝露产生的生物效应主要是生物体内的热效应和体内感应电流。

    超过10GHz频率的射频场,因频率高,故大部分能量在皮肤表面上被吸收,只有非常小的能量渗透到皮下组织之中,对10GHz以上的频率,用场的强度即功率密度来度量,以每平方米的功率(W/m2mW/m2或μW/m2)计量。在射频场的功率密度为1000W/m2以上时,才会通过细胞杀伤产生有害健康影响(如白内障和皮肤灼伤)。如此高的功率密度在日常生活环境中是遇不到的。只有在非常靠近强力雷达的附近才可能出现,但这些区域是禁止人们逗留的。

    低于10GHz(到1MHz)频率的射频场能渗透到组织内,并由于吸收而产生热效应。渗透的深度随着频率的降低而变深。该频段射频场在体内组织中的吸收可以用一定组织质量内的比吸收率(SAR)来度量,SAR的单位为瓦每千克(W/kg)。在此频率范围内,至少4W/kgSAR曝露才会产生已知的有害健康影响。这种强度的曝露只在离FM调频天线几十米处才可能出现,这些区域是禁止人们进入的。

    1MHz10GHz频段中,躯体组织内的感应产热可激起各种生理与热调节上的反应,包括完成任务的能力降低,但这种有害影响在组织或躯体温升超过1时才会出现;对胎儿发育、男性生育能力的影响或出生缺陷、白内障等危害可在温升23时出现,但这种曝露在日常生活环境中是不会遭遇的。

    低于1MHz的射频场的热效应未达到值得注意的程度,但是它在生物组织中感应电流和电场。体内电流密度以安培每平方米(A/m2mA/m2)度量,感应电流至少要超过100mA/m2才会对生物体的正常功能产生干扰,或导致非主动性的肌肉收缩。美国电气电子工程师协会(IEEE)则认为采用体内电场强度(V/m)来作为限制曝露的基本限值更为直接,并相应规定了生物体内特定部位电场强度的允许基本限值。

    目前的移动电话系统采用8001800MHz工作频率。移动电话使用者受到的曝露高于居住在蜂窝基站附近的人群,但移动电话只是在呼叫时发送较强的射频电磁能量,而基站则是连续发送信号的。WHO指出,在公众可进入的基站附近,射频曝露水平远低于国际标准,通常有不小于100倍的安全因子。与移动通信基站天线相比,电视和无线电广播天线发射的射频水平更高。据美国调查,大城市中平均的射频背景水平约为50μW/m2,约1%的居民曝露于超出10μW/m2的射频场中。射频场渗透到组织的深度在移动通信频率下可达1cm,它在躯体中产生的热量可通过人体正常的热调节带走。WHO指出,没有一项研究表明低于国际导则限值的曝露水平会产生有害的健康影响。

    对射频范围的所有频段,WHO明确指出,现有的科学证据表明,曝露于射频场不可能引发或促进癌症。一些流行病学研究涉及射频曝露与癌症风险的关联,但这些结果缺乏一致性,尚不足以对射频场曝露与癌症风险的关联性作出恰当的评价。关于生活环境中低强度射频曝露的其他生物效应也在研究之中,一些细胞实验中观察到的影响迄今并未得到确认,它们对人体健康的含义也还没有被认清,更不能作为限制人体曝露限值的基础。

    关于极低频的电场和磁场,国际上的研究一致表明,这些场对人体生物系统中的主要影响,是在体内感应出电场与电流。低水平的磁场曝露与儿童期白血病之间的关联性并未得到证实。关于静(直流)电场与磁场,除了在非常高的场强下造成电气放电、体内磁力作用和对运动的生物体感应电流以外,并未发现有值得注意的健康影响。关于极低频电场、磁场的生物效应,将在问题12中进一步阐述。

    对照世界卫生组织针对不同频率电磁场曝露的客观分析,我们可以确信,不同频率的电磁场曝露,对人体的作用机理是不同的。所谓“五大影响”的笼统说法是不科学、误导性的。

 

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