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無線通信的電磁輻射與人體健康

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2024年12月07日 14:54

隨著無線電通信技術(shù)的迅速發(fā)展，無線通信設(shè)備的安全性，尤其是其電磁輻射與人體組織交互作用的潛在危害性引起了人們的高度關(guān)注。其實，現(xiàn)代人們都生活在無處不在的電磁波環(huán)境之中。如電閃雷擊、太陽黑子活動、大氣、宇宙等都產(chǎn)生電磁波，這是來自自然的電磁波現(xiàn)象；而人為的電磁波主要來源于無線電發(fā)射設(shè)備、工業(yè)設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備，如廣播電臺、無線通信電臺、手持移動電話、氦弧焊機、交流高壓輸電線、汽車點火器、熒光燈、微波爐、電動機、電視機、計算機等等都會產(chǎn)生電磁波。實際上，在地球上的任何地方，無論白天還是黑夜都存在著各種頻率、強度不一、看不見、摸不著又聞不到的電磁波。因此，我們需要仔細、深入地研究這個問題，精確量化這些電磁輻射對人的交互作用，確定他們是否遵循相關(guān)的安全標準。

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一、電磁輻射及對人體健康的影響

1、無線電波與電磁輻射

電磁波向空中發(fā)射或泄漏的現(xiàn)象叫電磁輻射，過量的電磁輻射就造成了電磁污染。目前電磁輻射的來源主要來自高頻感應(yīng)加熱方面、高頻介質(zhì)加熱方面、微波方面、生活方面和信號發(fā)射設(shè)備等幾個方面，具體詳見表1-1。

表1-1：電磁輻射的主要來源

而對于無線電通信而言，根據(jù)《中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定》，廣播使用的主要是中波和短波，而毫米波、厘米波和分米波又統(tǒng)稱微波，如衛(wèi)星通信、微波中繼通信、移動通信等則使用的是微波頻段。目前與人們形影不離的移動通信GSM/CDMA使用的是890~954MHz；3G使用的是1920~2170MHz；4G使用到2700MHz，都屬于微波頻段中的分米波；5G可使用到毫米波段。通常，在考慮到電磁輻射的危害時，往往是指定在100kHz~300GHz范圍內(nèi)。

2、電磁輻射對人體健康的影響

由上介紹可知，電磁輻射無處不在，人們已生活在電磁輻射環(huán)境之中。通過研究，電磁輻射可以對人體產(chǎn)生作用，其機理是一種將輻射能轉(zhuǎn)化為熱能的過程。在能量轉(zhuǎn)換過程中，對人體生物組織導(dǎo)致健康的危害，以至于發(fā)生病變。當(dāng)然這種危害取決于輻射頻段、輻射能量、暴露的時長、暴露的生物組織部位等等種種因素。但只要對這些因素進行控制，限制人體吸收的劑量，對人們健康的影響就可以忽略不計。在這里關(guān)鍵是控制電磁輻射的各種場量。

關(guān)于電磁輻射對人體健康的影響機理，在國際非電離性照射保護委員會（ICNIRP）的《限制暴露于電磁場的導(dǎo)則》中有專門的分析介紹。

欲詳細了解ICNIRP《限制暴露于電磁場的導(dǎo)則》相關(guān)內(nèi)容的請進入。

二、電磁輻射的量

關(guān)于電磁輻射對環(huán)境或?qū)θ梭w的影響，相對于電磁輻射的量有下述兩種表示方式：

1、電磁輻射強度

我們知道電磁輻射其實是一種能量，它對環(huán)境的影響大小主要取決于能量的強弱。用來表示其強度大小的場量及單位主要有：功率（W）、功率密度（W/m2或μW/cm2）、電場強度（V/m）、磁場強度（A/m）、磁感應(yīng)強度（T或Gs）等。當(dāng)然，這些場量相對于天線的輸出功率時正比的，相對于傳播距離是成反比的。

注意，這些場量不可避免的分布在自然環(huán)境中的，當(dāng)然其不可避免的會否人體機體產(chǎn)生影響，影響到人類的健康。其影響程度關(guān)鍵在于在一定時間下，被人體吸收的場量劑量大小，當(dāng)人體生物組織吸收的場量劑量不超過規(guī)定的限值時，其認為電磁輻射時安全的。衡量被人體生物組織吸收的場量劑量大小即比吸收率（SAR）的概念。

2、比吸收率SAR

比吸收率（SAR，Specific Absorption Rate）是用來衡量電磁輻射對人體作用的大小。比吸收率（SAR）被國際非電離性照射保護委員會（ICNIRP）定義為：為因熱產(chǎn)生的增量能量（δW），被增量質(zhì)量（δm）消散或者吸收的時間導(dǎo)數(shù)，增量質(zhì)量又可以表示為增加體積（δV）乘以密度（ρ，kg/m3）。比吸收率（SAR）被我國國家標準GB 21288定義為：生物組織單位時間（dt）單位質(zhì)量（dm或ρdV）所吸收的電磁波能量（dW）。

因此，SAR即吸收計量率，其單位為每千克瓦特（W/kg）。它是以熱效應(yīng)和熱交換原則為依據(jù)的。顯然它與地磁輻射場量的能量是成正比的。SAR值測量系統(tǒng)由人體模型、測量儀表、探針、機械臂等組成。計量是在人體模型內(nèi)倒入專用測試液體，液體的電磁性與人體的電磁性一致；將發(fā)射源緊貼模型放置，設(shè)置好發(fā)射源的發(fā)射功率，由機械臂帶動探針在液體內(nèi)運動，自動測量場強E，由下式就可以計算出SAR的值，式中E為場強；δ為介電常數(shù)；ρ為液體密度。

SAR = E2（δ/ρ）

上式中，是將生物組織或器官的介電性能通常被認為是介電損耗材料和磁透明材料，因為其相對磁導(dǎo)率（μr）為1?？傮w來說，總能量吸收和身體核心溫度的關(guān)系與頻率無關(guān)。然而，在高于幾個GHz的頻段，由于空氣對流、表面輻射和血液中的熱量傳遞，在相同的全身平均SAR下，身體核心溫度不會像低頻下那樣升高那么多。下表2-2給出了在6~300GHz頻段時人類皮膚組織的穿透深度與頻率的關(guān)系。

表 2-2：人類皮膚組織的穿透深度與頻率的關(guān)系（6~300GHz）

三、電磁輻射限值規(guī)定

1、國際上SAR值的規(guī)定

在國際上，國際非電離性照射保護委員會（ICNIRP）、美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）、美國電氣與電子工程師協(xié)會（IEEE）等機構(gòu)先后制定了電磁輻射對人體作用的衡量技術(shù)標準。下表3-1給出了ICNIRP、歐洲和美國的相關(guān)電磁輻射SAR的限值標準要求（公眾暴露）。

表3-1：國際上SAR限值的規(guī)定

2、我國SAR值的規(guī)定

我國經(jīng)過大量的調(diào)查和動物實驗，以在可能對人的各種器官產(chǎn)生危害之前就加以防止，即對任何人“無作用”的原則出發(fā)，早期使用的SAR值標準是國家環(huán)境保護局制定的國家標準GB 8702-1988《電磁輻射防護規(guī)定》的規(guī)定。規(guī)定中給出了職業(yè)照射和公眾照射兩種SAR限值，詳見下表3-2-1。但GB 8702在2014年進行了修訂，修訂后取消了職業(yè)照射限值的要求，也沒有再給出SAR限值要求，只是給出了公眾照射的各種場量參數(shù)的方均根值限制要求。

表3-2-1：我國SAR值的規(guī)定（僅供了解）

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表3-2的限值要求比較嚴苛，在GB 8702-2014沒有給出SAR限值要求，但在GB 21288標準中給出了移動通信終端電磁輻射暴露限值要求時，規(guī)定公眾暴露的SAR限值為不超過2W/kg（頭部和軀干）。

欲詳細了解GB 21288標準具體規(guī)定要求的請進入。

對于移動通信終端，GB 21288標準是給出了SAR限值要求。而對于移動通信基站，我國通信行業(yè)標準YD/T 5202《移動通信基站安全防護技術(shù)暫行規(guī)定》給出的是各種場量（電場強度、磁場強度、功率密度等）的限值要求。

欲詳細了解YD/T 52028標準具體規(guī)定要求的請進入。

另外，SAR的測量是在屏蔽室中進行的，而我們生活的空間無線電波復(fù)雜程度遠遠超過屏蔽室，這使人們比較難以接受SAR的概念。在早期，我國衛(wèi)生部為了控制電磁波對環(huán)境的污染、保護人民健康、促進電磁技術(shù)發(fā)展，而制訂了國家標準GB 9175-1988《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標準》。但是GB 9175-1988已被GB 8702-2014所代替了。

已廢止的GB 9175-1988沒有沿用國際流行的SAR標準，而是采用功率密度μW/cm2（對微波頻段）和電場強度V/m（其它波段）作參數(shù)。適用于一切人群經(jīng)常居住和活動場所的環(huán)境電磁輻射，不包括職業(yè)輻射和射頻、微波治療需要的輻射。將環(huán)境電磁波容許輻射強度標準分為兩級（安全區(qū)和中間區(qū)），具體參見下表3-2-2，僅供參考。

表3-2-2：我國環(huán)境電磁波許可輻射強度分級標準（僅供了解）

我國制訂的這個國家標準相對其他國家標準是比較嚴格的。歐洲大部分國家現(xiàn)在都是200μW/cm2，美國1982年頒布的標準是3000μW/cm2，比我國要寬松75倍，足已證明我國政府在有關(guān)電磁輻射環(huán)境保護方面是極其負責(zé)的。

欲進一步的了解我國通信工程建設(shè)環(huán)境保護技術(shù)要求的請進入。

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