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目前尚无可复验的证据表明5G基站有辐射危害 | 鹅知道

2019-03-14 18:28 腾讯科技&知乎

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来源 /  腾讯科技&知乎

作者 / 甜草莓

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为了加速5G商用,各国电信运营商和设备商正在大量部署5G基站,不过在部分国家却遇到了阻碍。据外媒报道,芬兰部分居民正试图阻止5G基站的扩张,他们担心这些基站较高的电磁辐射水平可能会威胁到人类健康。他们认为,5G基站的位置比4G基站更密集,增加了公民暴露在潜在危险辐射中的危险。


基站辐射是否危害健康一直是困扰广大网友们的一大疑问。随着2G、3G到4G技术的发展,运营商基站越建越多,人们对基站辐射的担忧也越来越大。因为我们随时随地都暴露在无线信号下,到底辐射如何?今日知乎答主一名信号处理博士生通过翻阅大量文献发现,对于这个问题,只能说:迄今为止,没有任何研究表明存在一致的证据,证明接触射频场强度低于造成组织发热的限值,会产生不良健康后果。


以下为知乎答主“甜草莓”回答全文,腾讯科技整理:


作为一个曾经在芬兰待过两年的信号处理博士生,看到这个新闻的第一反应是我芬要丸?诺基亚时代的通信产业辉煌这么快就日薄西山,要被众民科取代成为国际笑柄了吗?不对啊,前两天还看到芬兰Elisa发布了第一个5G商用套餐的新闻。


但是当我收集完文献并详细阅读之后,却突然发现自己对这次事件无可置评,甚至无法选择立场。


无可置评,因为未知。


我想为了说明这事儿的前因后果,这篇回答应该从电磁场对人体的影响谈起。因为本问题其实是一个古老问题在5G时代的扩展和延续:"基站/手机对人体有危害吗?"


您肯定以为我要说这个问题弱爆了,十年前的科普问题。


然而对于这种老生常谈的问题,科学共同体的回答是:不知道,因为存在争论。


当然更斟字酌句的回答是:迄今为止,没有任何研究表明存在一致的证据,证明接触射频场强度低于造成组织发热的限值,会产生不良健康后果。


1996年,世界卫生组织(WHO)建立了"国际电磁场计划",以调查人体长期暴露在极低频电场和磁场中是否会危害健康,我国也曾经加入其中。最终该项目于2008年发布了评估结果与建议,上述黑体字来自相关结论。对于这个结论,我可能要详细解释一下,才能让大家感受到这些科学语言的严谨之美。


电磁辐射与射频标准


电是我们日常生活中不可缺少的一部分,只要电在传输,附近输电线和用电设备周围就会存在电场和磁场,包括但不限于基站,手机等电子产品。这些常用电子产品会产生电磁辐射,把能量以电磁波的形式发送到空间。一般而言,电磁波的频率和强度越高,电磁辐射的能量就越大。


当电磁辐射作用于人体时,可能会对人体产生热效应非热效应两种影响。


热效应已经研究的很透彻了,并在我们的日常生活中一直在使用,比如微波炉、太阳能热水器就是热效应的经典应用之一。通常热效应需要通过提升人体组织温度,来加热组织,从而影响人体健康。不知道大家平时注意过微波炉的功率没有,微波炉需要数百甚至数千瓦来发射电磁波,才能完成食物的加热。


热效应过高会对人体产生负面作用。那么如果我们要减弱热效应,就可以反向操作,限制功率指标。这也是目前政府和国际组织正在做的,当前世界上所有国家关于电磁功率的标准都是为了降低热效应对人类的影响而制定。


目前中国的电磁功率密度标准比欧洲和美国低2个数量级


目前我国的电磁辐射防护标准堪称世界上最严的电磁标准之一,远远低于欧洲和美国现行标准。根据中国国家标准GB8702-88《电磁辐射防护规定》,对于30-3000MHz频率范围,公众在一天24小时内环境电磁辐射场的场量参数在任意连续6分钟内的平均值应满足:按全身平均的比吸收率SAR应小于0.02W/kg。与之对比,目前大多数欧洲国家采用的ICNIRP(国际非电离辐射防护委员会)标准和美国采用的FCC(联邦通信委员会)标准分别为2W/kg和1.6W/kg。


很多学者认为,我国和欧盟,美国的电磁防护标准差异来自于制定标准时的考量。FCC和ICNIRP标准是为了防止热效应而制定,但是俄罗斯和中国制定的标准数字如此之低,是因为考虑到了电磁场的非热效应影响所作出的科学推定[1]。


5G的占用频段包含sub-6G和毫米波频段两种,其中sun-6G频段的热效应已经被研究的很透彻了,如果满足国家标准,不会对健康产生由热效应带来的影响。根据科学推断,毫米波频段可能会带来新的热效应挑战,比如对眼睛,皮肤等密度不均匀,且暴露在外的部分影响会更加显著。


不过,基于现行标准的研究表明,目前依然不需要过分担心热效的影响:科学实验表明,在10mW/〖cm〗^2下持续8小时的60 GHz毫米波辐射没有表现出眼部损伤(数值在上表范围内)[2];同时,在相似条件下的皮肤实验表明,皮肤温度上升可能在0.1-0.5度之间,考虑到血液流动和热量散失,这一温度并不会对人体造成严重的影响。


所以,只要遵循现有标准,5G所造成的热效应并没有严重的负面影响。我们之所以说这个结论无法评价,主要是因为之前提到的非热效应。


非热效应


既然国家可以通过限制发射功率来避免热效应,保护民众健康,那么是不是说就是无害的呢?


那倒不是,因为生物长时间暴露在低于热效应限值的电磁环境里,虽然不会受到组织发热等影响,但是也可能会存在其它生理影响,这些影响被统称为非热效应。科学意义上,非热效应通常包括对细胞生长和增殖速率,酶活性,组织修复和再生速率以及其他生物效应的影响,而且这些影响通常与温度变化没有直接明显关系。


针对电磁场非热效应的影响,科学家百花齐放,众说纷纭。甚至可以说是争议遍地,已经持续了数十年。IEEE国际电磁安全委员会曾经发表声明,表明这这些争议可以解释为非热效应可能不存在[3],FCC和ICNIRP制定的电磁防护规范也是遵循这一原则。


不过目前的一些现象值得讨论。


我们从积极方面说起。


自从20世纪70年代以来,在东欧地区存在一种毫米波疗法:通过每天在42.2GHz,53.6GHz或者61.2Ghz的毫米波照射中暴露15-30分钟,持续5-15天,可以治疗胃溃疡、心血血管疾病、呼吸道疾病、皮肤病等。在东欧地区使用这种疗法的患者人数众多,但是它的治疗机制并不清楚,这种疗法也尚未被西方医生和科学家接受。不过这种现象揭示一些科学意义,电磁波的非热效应可能确实会对生物体本身造成一定影响。出于对科学严谨的态度,这种疗法导致对电磁波非热效应的研究日渐增加。


Temple大学的Radzievsky等人发现61.22GHz毫米波(13.3 mW/〖cm〗^2)能够抑制皮下肿瘤生长[4],并且50-80GHz的电磁辐射有助于组织肿瘤细胞增殖[5]。另外的一些研究表明,毫米波可以增强人体免疫系统[6][7]。


早期的一些实验表明,对比无毫米波照射的对照组,有毫米波照射的兔子、老鼠等表面伤口愈合速度要快两倍[8]。实际上因为毫米波可以促进伤口愈合,并且不留伤疤,它也已经在俄罗斯的一些美容诊所中用以医疗美容。


同样有一些研究结果表明,毫米波会对生物组织产生未知影响,比如生物膜。这里的生物膜是对生物体内所有膜结构的统称,细胞膜是生物膜中我们最耳熟能详的一种。


细胞膜图片来自网络


在60GHz毫米波电磁辐射(0.9mW/〖cm〗^2)中生物膜的侧向压力会增加[9],在53.3或130GHz的(7.3mW/〖cm〗^2)毫米波中,生物膜的渗透性会发生改变。


我们并不能确定毫米波与生物膜的作用机理,但是如果这种改变影响了神经膜的渗透性,那么它就会影响神经系统中电信号的传输,从而改变人类对环境的感知能力,比如疼痛感[7]。


更有趣的是,在以往的研究结果中,我们也能找到一些针对非热效应非常负面的研究。


2018年3月,美国国家环境科学研究所(NIEHS)国际毒理学计划(NTP)公布了一份NTP关于大鼠小鼠手机电磁辐射致癌的报告草案[7]。


该报告表示,在经过14人同行评审小组的彻底审查后认为,基于GSM和CDMA调制的射频辐射具有统计学意义和明确证据,会导致雄性大鼠(Harlan-Sprague-Dawley株)心脏中出现恶性神经鞘瘤(一种罕见的肿瘤形式)。此外,对于雌性大鼠中相同的神经鞘瘤风险存在模棱两可的证据。


美国使用五类致癌活动证据对其报告中观察到的证据强度分类:“明确证据”和“一些证据”表明阳性结果;不确定的结果称为“模棱两可的证据”;“没有证据”表示没有可观察到的影响;对于由于主要实验缺陷而无法评估的结果的“不充分研究”。


报告同时提到了,这项研究虽然是同类研究中规模最大的,但是它依然不够完善,实验中变量控制不够充分等等问题依然存在,导致我们无法百分百确信结论的正确性。


具体到5G,目前我们也没有类似的毫米波频段来验证实验结果。


目前对非热效应科学界众说纷纭,但是我想为了防止本答案被歪曲解读,在回答最后必须强调一下,本节中关于非热效应的很多研究都未得到重复确认,这些只是目前的研究人员观察到的现象,由于这些现象众说纷纭甚至有些相互矛盾,因此我们也无法基于这些研究得出有公信力的结论。


关于公共政策和医疗保健的重大决策,通常不应该基于这些单独未经验证的研究结果。


因此,对于这个问题,更斟字酌句的回答是:迄今为止,没有任何研究表明存在一致的证据,证明接触射频场强度低于造成组织发热的限值,会产生不良健康后果。


同样,目前没有任何研究表明存在一致的证据,证明符合国家电磁防护规范的设备,会对人体产生不良健康后果,不论2G,3G,4G还是5G时代。


对于这次事件,我觉得他们要求更进一步研究5G可能造成的人体影响这个出发点是可以理解的,因此这次事件我无法反对,同样考虑5G产业的经济和社会推动作用,我同样无法表示支持。


仅仅希望能够在产业化的同时,能够更快推动这个领域的科学研究,尽快得到可信的结果。


作者简介:


甜草莓:知乎通信话题优秀回答者,信号处理博士。


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  参考文献:


[1]"Guidelines for limiting exposure to time-varying electric magnetic and electromagnetic fields(up to 300 GHz)",Health Phys.,vol.74,no.4,pp.494-522,Apr.1998.


[2]H.A.Kues,S.A.D'Anna,R.Osiander,W.R.Green,J.C.Monahan,"Absence of ocular effects after either single or repeated exposure to 10 mW/cm 2 from a 60 GHz CW source",Bioelectromagnetics,vol.20,no.8,pp.463-473,1999.


[3]L.Furia,D.W.Hill,O.P.Gandhi,"Effect of millimeter-wave irradiation on growth of Saccharomyces cerevisiae",IEEE Trans.Biomed.Eng.,vol.BME-33,no.11,pp.993-999,Nov.1986.


[4]A.A.Radzievsky,O.V.Gordiienko,I.Szabo,S.I.Alekseev,M.C.Ziskin,"Millimeter wave-induced suppression of B16 F10 melanoma growth in mice:Involvement of endogenous opioids",Bioelectromagnetics,vol.25,no.6,pp.466-473,Sept.2004.


[5]A.Beneduci,G.Chidichimo,R.DeRose,L.Filippelli,S.V.Straface,S.Venuta,"Frequency and irradiation time-dependant antiproliferative effect of low-power millimeter waves on RPMI 7932 human melanoma cell line",Anticancer Res.,vol.25,no.2A,pp.1023-1028,Mar.2005.


[6]M.Zhadobov,N.Chahat,R.Sauleau,C.Le Quément,Y.Le Dréan,"Millimeter-wave interactions with the human body:State of knowledge and recent advances",Int.J.Microwave Wireless Technol.,vol.3,no.2,pp.237-247,Apr.2011.


[7]Y.LeDréan,Y.S.Mahamoud,Y.LePage,D.Habauzit,C.Le.Quément,M.Zhadobov,R.Sauleau,"State of knowledge on biological effects at 40–60 GHz",Comptes Rendus Physique,vol.14,no.5,pp.402-411,May 2013.


[9]M.Zhadobov,R.Sauleau,V.Vie,M.Himdi, L.Le Coq,D.Thouroude,"Interactions between 60-GHz millimeter waves and artificial biological membranes:Dependence on radiation parameters",


[10]M.Zhadobov,R.Sauleau,V.Vie,M.Himdi, L.Le Coq,D.Thouroude,"Interactions between 60-GHz millimeter waves and artificial biological membranes:Dependence on radiation parameters",IEEE Trans.Microwave Theory Tech.,vol.54,no.6,pp.2534-2542,2006.


[11]Lin J C.Clear Evidence of Cell Phone RF Radiation Cancer Risk[Health Matters][J].IEEE Microwave Magazine,2018,19(6):16-24.




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