「谣完」5G 辐射会威胁到人体健康吗?

前方高能,长也要看。

感谢知友 @甜草莓 投稿。

前不久华为发布首款 5G 手机,一时间 5G 再次踏上风口浪尖。与此同时,5G 辐射的传言也甚嚣尘上。

3月13日消息,据外媒报道,芬兰在开发和部署 5G 蜂窝技术方面发挥了巨大作用。然而,现在许多芬兰公民却在试图阻止 5G 基站的扩散,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。芬兰请愿书声称,2G、3G、4G 和 Wi-Fi 已经影响了人类的大脑,增加了患癌风险,降低了生育率,更强的 5G 信号可能会增加这些效应。

从 5G 提出以来,它就吸引了大量关注,话题经久不衰。本期「谣完」,我们邀请到通信话题优秀回答者 @甜草莓 跟我们聊聊 5G 手机真的会比其他手机危害更大吗,5G 网络对人的辐射会更大吗?


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。

「5G 对人的辐射危害」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?」。

手机、网络辐射危害的新闻不绝于耳,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。对于移动通信系统来说,用户能体验到的电磁辐射可能来自于基站和手机。

因为电磁波在空间传输会遭遇能量衰减,WHO 的研究结果显示,日常手机能够对人体造成的电磁辐射要远远大于基站,也就是说 5G/4G/3G 网络中主要的电磁辐射来源,是手机。

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什么问题。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。不过这确实有一些科学意义,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(13.3mW/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

一些实验表明,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,那么它可以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,这项研究是同类研究中规模最大的,但是它依然不够完善,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。

目前对非热效应科学界众说纷纭,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 2,3,4 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。

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. De Rose, 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. Le Dréan, Y. S. Mahamoud, Y. Le Page, 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.


本期谣完即以上内容,再次感谢 @甜草莓 投稿,新的一期欢迎大家投稿。

拓展阅读:

5G 商用元年序幕拉开,新一轮「战事」也在升级。5G 比 4G 多一代,为什么不止于手机提升,而是产业的全面变革?5G 新赛场,激战正酣。

来源:知乎 www.zhihu.com

作者:知乎小管家

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