本文由「Light科普坊」出品
撰稿 ：焦述铭（鹏城实验室）
审稿专家 ：张心正（南开大学）
如今人人每天智能手机不离手，电动车和智能家居电器也越来越普及，你担不担心电磁辐射伤害呢？
有人会说“全世界那么多人都在用，也没听说谁因为这个生病送医院的，放心用就好，不用管它”，也有人会说“还是保险起见，谨慎一点好，宁可信其有不可信其无，平时能少玩手机就少玩，身体真出了问题，到时后悔就晚了”，还有人会说“辐射可不是闹着玩的，那玩意儿相当厉害，都能让胎儿畸形，我用手机打电话时间长了都头晕，现在到处都可以连WiFi，实在防不胜防，最近家里买了几大盆仙人掌来吸收辐射”。
此辐射非彼辐射
究竟什么是电磁辐射？可以先从下面这张“电磁波频谱图”说起。无论是核电站放射性物质泄露产生的γ射线，医院里拍摄CT时的X光，烈日下的阳光和室内的LED灯光，手机通话和无线上网时使用的射频电磁波，检测体温时使用的红外线，他们都属于电磁波大家族，都可以以波动形式向外传播电场和磁场。一束光的亮度可以看起来是保持不变的，但实际上每秒内光都由亮变暗和由暗变亮周期性变化了很多次，只是人眼察觉不出来。频率可以用来衡量电磁波每秒变化了多少次，也就是变化的快慢。下图中从左到右，频率从最低的0Hz一直到最高的10²⁰Hz。不要小看了频率这一数值，不同类型的电磁波仅仅因为频率不同，所表现出的特性就大不相同，比如有的能穿透金属和人体，有的擅长绕过障碍物，有的可以被人眼看到，有的擅长加热物体等等。当然，不同频率的电磁波对于人体产生的效应也是不同的。
图1：电磁波频谱图
图源：Light科普坊/VEER
平时说的电磁辐射在专业资料中也被称为“电磁场下的暴露”，日常接触的主要分为两类：极低频电磁场和射频电磁场，准确来说它们都属于非电离性电磁辐射。前者的出现是因为平时使用的交流电通常为50Hz或60Hz频率，各种电力设备和电器都会产生这一频率附近的电磁场，像输电线，变电站，轨道电车，电动车，电视机，空调机，电冰箱，洗衣机，电磁炉，电热毯等周围都不可避免有一定强度的极低频电磁场。后者更多产生于具有通讯功能的设备，比如手机，平板电脑，WiFi路由器，手机基站等，射频电磁场（800MHz至3GHz的频率）是跨越一定距离传播信息的载体，微波炉用于加热食物所使用的微波也属于这一频段。
它们是否有可能对人体产生伤害呢？答案是肯定的。事实上各种电磁波只要强度足够大，都够让你“吃一壶”的。哪怕是表面看起来“人畜无害”的可见光，如果照的太强烈，也会让你晒伤，让你热的要死，而把光的能量集中会聚，还可以设计出专门的激光武器，“杀人不眨眼”。当然在平常强度下，柔和的阳光和灯光还是可以把你照的舒舒服服的。
具体就极低频电磁场和射频电磁场而言，有一个好消息和一个坏消息。好消息是它们作为非电离性电磁辐射，不具备电离性效应。电离性效应是高频率的电磁波（包括α射线、β射线、γ射线等核辐射和X射线这样的电离性电磁辐射）所专有的，可以破坏人体内蛋白质和DNA等分子的化学键，造成分子的性质改变，甚至让细胞内的分子失去生理活性或者整个细胞受损死亡，还有机会让体内的正常的细胞变成癌细胞，诱发癌症。由于电离性效应，核武器爆炸和核电站泄漏产生的核辐射杀伤巨大。
作为一个基本常识，“此辐射非彼辐射”，极低频电磁场和射频电磁场并不具备核辐射的那些本领，不应把别的类型辐射的“锅”让非电离性电磁辐射来背。
坏消息是相对没那么可怕的非电离性效应还是存在的。射频电磁场具有加热效应，可以加速物体内分子运动，产生热量，造成温度升高，这也是微波炉的工作原理。如果强度足够高，加热人体造成烧灼伤害也是可能的。而极低频电磁场可以在人体内形成感应电流，如果强度足够高，会对神经系统和内脏的正常工作造成影响，甚至相当于产生了触电的效果。
现有证据不足以证明危害
我们在平时实际场景中接触到的射频电磁场或者极低频电磁场的强度，相比于被加热或者触电的程度还是低很多个数量级的，比如用来加热食物的微波炉工作功率一般为500瓦至1000瓦，而笔记本电脑发射类似频率WiFi信号时的功率只有不到0.0002瓦。但研究者关心的也不仅仅是电磁辐射会不会“一击杀伤致命”，还可能“温水煮青蛙”，每次接触时候对人体正常工作产生点不利影响，“贡献绵薄之力”，日积月累最后成为“健康刺客”。
对于极低频电磁场和射频电磁场会不会危害人体健康这个问题，科学家已经进行过很多年的研究，根据世界卫生组织(WHO)的统计，仅仅在过去三十年就有大约25000篇相关的论文，这里无法一一列出所有研究结果，但总体结论是“现有证据不足以证明暴露在低强度的电磁场中会对人体健康造成影响”。值得一提的是，很多研究关注的不仅是普通人群，也包括儿童和孕妇这样的特殊群体，范围也涵盖了各种可能的疾病，比如癌症，情绪低落，抑郁焦虑，不孕不育，胎儿流产和畸形，眼部疾病等等，都与上面所说的总体结论相符。下面是这方面研究的几个具体例子：
● 2022年英国牛津大学和国际癌症研究机构（IARC）的研究团队发表论文显示，经过对130万名英国女性超过10年的数据跟踪分析，几乎没有迹象表明使用手机（包括十年以上长期使用者）会增加脑肿瘤的风险，也不会影响具体类型或肿瘤位置。
● 2020年美国俄勒冈州立大学的研究人员展示的研究结果显示，对于基因组和发育过程与人类相似的斑马鱼，实验中将其胚胎暴露在5G手机通信频段的电磁场下两天时间，胚胎死亡率、发育情况或对光的反应没有受影响。
● 2013年英国帝国理工大学和巴斯大学的一项研究显示，居住在高压输电线附近的成年居民在白血病，脑癌，恶性黑色素瘤、乳腺癌等多种癌症的发病率上没有统计上显著提升。
● 2009年一项针对丹麦、芬兰、挪威、瑞典四个北欧国家大规模研究显示，从1974年到2003年，尽管手机的使用率逐年提高，但是脑膜瘤及胶质瘤的发病率并没有随之有增长的趋势，两者之间几乎没有关联。
如同食品保质期一样，目前多个国际组织也设置了电磁辐射强度的安全上限，在限制值以内，目前不仅没发现会导致人体健康危害，连更细微的生物效应都不足以产生。例如国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)对于极低频电磁场设置的安全上限为磁场强度100μT，实际中电冰箱，电视机，空调，洗衣机，洗碗机，电脑，吹风机等电器在距离三十厘米外磁场强度一般都在3μT以下，甚至不到1μT，而高压输电线附近的磁场强度也只有0.2μT。一般情况下，各种电器和电子设备的电磁辐射值都是符合标准的。移动通信中每部手机和每个基站保持发出信号强度在一定上限之内，也是一举多得，不仅满足了电磁场强度的安全上限规定，也防止了信号之间相互干扰而影响通信质量，还可以节省电量。
图2：密密麻麻的的架空输电线
图源：Light科普坊/VEER
事实上，人类与极低频电磁场和射频电磁场打交道已经有了超过百年的历史，1894年意大利人马可尼发明了无线电报，收发设备就会让不少人暴露在无线电波的电磁场中。而同一时期，美国“发明大王”爱迪生也已经获得了多项电器的发明专利，日常各种电器周围产生极低频电磁场也无可避免。在无线电报发明之后的第二年即1895年，另一位物理学家伦琴发现了X光，数年后伦琴与马可尼分别都获得了诺贝尔物理奖。但无线通信和X光的后续剧情却大不相同，一个是持续大放异彩的起点，另一个是潘多拉魔盒的打开。X光机刚刚问世的时候，其实也曾经风靡一时，追求时尚的人们争相为自己拍摄“骷髅骨架”照片，体验新奇效果，成为大众的玩具，但是经过不长时间后，人们就逐渐意识到了其中的“不对头”，X光机器的深度玩家出健康问题的越来越多，X光作为一种电离性电磁辐射，其危险逐渐被人们所正视，最终X光机被严格局限在了医学等少数专门用途。各种与电有关的机器尽管一直是非电离性电磁辐射的源头，但百年以来一直没有发现明显的健康威胁，快速发展的脚步一刻也没有停下，非电离性电磁辐射一定程度上也是经受住了时间的检验。
应该说，现有的大量研究结果和经验常理，有力证明了非电离性电磁辐射不大可能产生像“手机一打电话就头晕”这样明显和立竿见影的健康影响，否则怎么一直没人发现呢？但是对于长期微弱而又不显著的健康风险，科学家也很难通过研究完全否定，斩钉截铁、板上钉钉说完全不存在，而反过来要证明日常接触的电磁辐射具体会提升某种疾病的风险，必须要有非常充足的证据，排除复杂的其它各种可能，才有信服力。“非常微弱的联系”和“完全无关”两者之间并不那么容易区分。
英国科学家曾经做过研究认为高压电线附近居住的儿童由于电磁场下的暴露，患白血病的风险会是普通儿童的2倍。但研究结果面临着多方面的质疑，比如其它研究中也探索了类似问题，但结论是两者之间并没有关联，单项研究的结果距离得到学界公认和上升为共识，还相差很远。此外，居住在高压电线附近居民往往本身家庭经济条件和居住环境就差，而列车震动和噪声等因素也无法排除，如果实验人群中患者个数非常少，巧合和误差也容易产生影响。儿童白血病发病率上升会不会与这些干扰因素“脱不开干系”，并不是高压电线电磁辐射的错？有待进一步研究和验证。目前来说，非电离性电磁辐射导致儿童白血病只能称得上是一个假想或者怀疑。
如何看待不同大小的风险
有人会说，非电离性电磁辐射是不是像吸烟一样，是一种可能的风险，就像有人吸烟一辈子，到八九十岁也很健康，有人从不吸烟，但也患上了肺癌。事实上，两者的风险程度完全不在一个级别，“吸烟有害健康”已经是学术界乃至社会大众公认的观点，吸烟具体会引发什么样的疾病，具体会提高多少风险，都已经被大量研究所揭示。根据美国疾病控制与预防中心（CDC）网页资料，吸烟仅在美国就造成每年48万人死亡，吸烟者患肺癌的风险可升高达25倍，吸烟可以提升怀孕女性婴儿早产的可能……而非电离性电磁辐射对人体健康的负面影响主要停留在猜测和怀疑，还缺乏证据支持。
图3：各种禁烟标识
图源：Light科普坊/VEER
不同的健康风险有大小之分，比如根据世界卫生组织下属的国际癌症研究机构（IARC）发布的指南，可能导致癌症的物质分为四个级别：1A级，2A级，2B级和3级。1A级是指有足够证据证明的致癌物，包括121种物质；2A级是指有相当可能的致癌物，但没有充足的证据，比如动物实验发现了致癌性，人体实验却没有发现明显致癌性，包括89种物质；2B级是指可能的致癌物，但证据非常有限和微弱，包括318种物质；3级是指可疑的致癌物，但缺乏证据支持，包括499种物质。四个级别导致癌症的风险由大到小递减，射频电磁场和极低频磁场被列入了2B级，极低频电场被列入了3级。
1A级致癌物是风险最高的，也是最需要采取措施防范的，各种电离性辐射全部都是1A级致癌物，而平时生活中经常接触的香烟，酒精饮料，槟榔，加工肉类，咸鱼，苯并芘（烧烤油炸食物中含有），室外空气污染，木屑，人乳头瘤（HPV）病毒，幽门螺杆菌，黄曲霉毒素（发霉食物中含有）等也都属于1A级致癌物。也就是说，IARC认为非电离性电磁辐射的致癌风险远低于上面这些“隐形杀手”，完全不能与这些最危险致癌物相提并论，当然现实中大多数人还是难以完全远离这些“1A杀手”。
红肉（牛肉、羊肉等）和65度以上的热饮料被列为了2A级，IARC认为非电离性电磁辐射的致癌风险也要显著低于它们。和非电离性电磁辐射同致癌风险档次的日常例子有2B级的泡菜，3级的咖啡（曾被列入2B级，后来下调到3级）和茶。平时在咖啡厅里会被问到“Tea or Coffee（茶还是咖啡？)”，其实不管选哪一样，都是喝了一杯“可疑致癌物”，咖啡和茶的致癌嫌疑一直没有完全洗脱，只是风险很低。对待日常接触的电磁辐射，不妨可以参考一下平时对待类似风险级别的泡菜，咖啡和茶时的态度。
那么平时的那些防辐射手段是否有用呢？首先，“家庭微信群”和营销公众号上经常转发的“绝招”，比如在电脑旁放一盆仙人掌，穿孕妇防辐射服，手机防护贴等，在科学上不靠谱，并不能真正降低电磁辐射。而真正能降低周围电磁场强度的简单有效方法有两个，一是减少电磁辐射产生的源头，比如减少各种家用电器和电子设备的使用时间，极端的做法甚至是返璞归真，回到“家里只有手电筒一件家用电器”的原始生活，二是电磁场辐射强度基本都遵循着“距离产生美”的规律，随着距离增大，电磁辐射强度迅速下降，那么睡觉的时候把手机放的距离远一些，将居住场所搬离变电站之类的做法确实可以减弱一些辐射。
但是要考虑的一点是，以上所减少的有限电磁辐射剂量是否会真的起作用。比如晚上睡觉时把待机状态手机放远处所降低的电磁场暴露强度，相比于白天使用手机时候的电磁场暴露强度，如果前者只是后者的一个零头（事实上待机状态手机产生的电磁场强度也确实明显小于使用状态下），则做法意义并不大。我们平时每天接触的是各种来源产生电磁场的累加，不只是各种电器，连自然界本身都是电磁辐射源头之一，只是减少其中某一两个，可能对总体影响微乎其微。另一个需要横向对比的是，如果不采取防护措施，平时接触的电磁场强度相比于安全上限值依然非常低（比如前者只是后者1%），那么采取措施将1%降到0.5%，也是意义很小。
在我们平时生活的世界，每时每刻都要面临各种风险，有的风险会大概率转化成实际中的可怕危险，值得人们花大力气去防护。面对非电离电磁辐射威胁健康这样尚没有明确证据支持的担忧，并不很值得花费成本去防护，而且现代生活也很难离开各种电气电子设备所带来的便利。除了非电离性电磁辐射，此类非常微弱的风险还可以列举出很多，随处可见。如果遇到每个都如临大敌，恐怕正常工作生活都无法维持了。当然目前的认知和对策都是基于已有的研究结果，也不排除未来新的科学发现会影响人们重新审视日常电磁辐射问题。
参考资料
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作者简介
焦述铭，鹏城实验室助理研究员，香港城市大学电子工程博士，从事全息三维显示算法，单像素成像，光学计算，图像处理，信息安全，机器学习等研究，曾获得香港特区政府Hong Kong PhD Fellowship Scheme和广东省“珠江人才计划”海外青年引进计划(博士后资助项目)。在, , ,等期刊上以第一或通讯作者发表论文20余篇，获得2020年国际显示技术大会(ICDT 2020)优秀论文奖。担任《应用光学》和《液晶与显示》期刊青年编委，中国光学学会全息与光信息处理专业委员会委员，中国图像图形学学会三维成像与显示专业委员会委员，中国图像图形学学会三维视觉专业委员会委员。担任中国科普作家协会会员，Light科普坊科学家顾问团成员，曾在果壳网，科学大院，南方都市报，读者原创版等网络和平面媒体撰写科普文章，2013年第六版《十万个为什么》图书数学分册和电子信息分册作者之一。
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来源：中国光学
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