本文由「Light科普坊」出品
撰稿 ：焦述銘（鵬城實驗室）
審稿專家 ：張心正（南開大學）
如今人人每天智慧型手機不離手，電動車和智能家居電器也越來越普及，你擔不擔心電磁輻射傷害呢？
有人會說「全世界那麼多人都在用，也沒聽說誰因為這個生病送醫院的，放心用就好，不用管它」，也有人會說「還是保險起見，謹慎一點好，寧可信其有不可信其無，平時能少玩手機就少玩，身體真出了問題，到時後悔就晚了」，還有人會說「輻射可不是鬧著玩的，那玩意兒相當厲害，都能讓胎兒畸形，我用手機打電話時間長了都頭暈，現在到處都可以連WiFi，實在防不勝防，最近家裡買了幾大盆仙人掌來吸收輻射」。
此輻射非彼輻射
究竟什麼是電磁輻射？可以先從下面這張「電磁波頻譜圖」說起。無論是核電站放射性物質泄露產生的γ射線，醫院裡拍攝CT時的X光，烈日下的陽光和室內的LED燈光，手機通話和無線上網時使用的射頻電磁波，檢測體溫時使用的紅外線，他們都屬於電磁波大家族，都可以以波動形式向外傳播電場和磁場。一束光的亮度可以看起來是保持不變的，但實際上每秒內光都由亮變暗和由暗變亮周期性變化了很多次，只是人眼察覺不出來。頻率可以用來衡量電磁波每秒變化了多少次，也就是變化的快慢。下圖中從左到右，頻率從最低的0Hz一直到最高的10²⁰Hz。不要小看了頻率這一數值，不同類型的電磁波僅僅因為頻率不同，所表現出的特性就大不相同，比如有的能穿透金屬和人體，有的擅長繞過障礙物，有的可以被人眼看到，有的擅長加熱物體等等。當然，不同頻率的電磁波對於人體產生的效應也是不同的。
圖1：電磁波頻譜圖
圖源：Light科普坊/VEER
平時說的電磁輻射在專業資料中也被稱為「電磁場下的暴露」，日常接觸的主要分為兩類：極低頻電磁場和射頻電磁場，準確來說它們都屬於非電離性電磁輻射。前者的出現是因為平時使用的交流電通常為50Hz或60Hz頻率，各種電力設備和電器都會產生這一頻率附近的電磁場，像輸電線，變電站，軌道電車，電動車，電視機，空調機，電冰箱，洗衣機，電磁爐，電熱毯等周圍都不可避免有一定強度的極低頻電磁場。後者更多產生於具有通訊功能的設備，比如手機，平板電腦，WiFi路由器，手機基站等，射頻電磁場（800MHz至3GHz的頻率）是跨越一定距離傳播信息的載體，微波爐用於加熱食物所使用的微波也屬於這一頻段。
它們是否有可能對人體產生傷害呢？答案是肯定的。事實上各種電磁波只要強度足夠大，都夠讓你「吃一壺」的。哪怕是表面看起來「人畜無害」的可見光，如果照的太強烈，也會讓你曬傷，讓你熱的要死，而把光的能量集中會聚，還可以設計出專門的雷射武器，「殺人不眨眼」。當然在平常強度下，柔和的陽光和燈光還是可以把你照的舒舒服服的。
具體就極低頻電磁場和射頻電磁場而言，有一個好消息和一個壞消息。好消息是它們作為非電離性電磁輻射，不具備電離性效應。電離性效應是高頻率的電磁波（包括α射線、β射線、γ射線等核輻射和X射線這樣的電離性電磁輻射）所專有的，可以破壞人體內蛋白質和DNA等分子的化學鍵，造成分子的性質改變，甚至讓細胞內的分子失去生理活性或者整個細胞受損死亡，還有機會讓體內的正常的細胞變成癌細胞，誘發癌症。由於電離性效應，核武器爆炸和核電站泄漏產生的核輻射殺傷巨大。
作為一個基本常識，「此輻射非彼輻射」，極低頻電磁場和射頻電磁場並不具備核輻射的那些本領，不應把別的類型輻射的「鍋」讓非電離性電磁輻射來背。
壞消息是相對沒那麼可怕的非電離性效應還是存在的。射頻電磁場具有加熱效應，可以加速物體內分子運動，產生熱量，造成溫度升高，這也是微波爐的工作原理。如果強度足夠高，加熱人體造成燒灼傷害也是可能的。而極低頻電磁場可以在人體內形成感應電流，如果強度足夠高，會對神經系統和內臟的正常工作造成影響，甚至相當於產生了觸電的效果。
現有證據不足以證明危害
我們在平時實際場景中接觸到的射頻電磁場或者極低頻電磁場的強度，相比於被加熱或者觸電的程度還是低很多個數量級的，比如用來加熱食物的微波爐工作功率一般為500瓦至1000瓦，而筆記本電腦發射類似頻率WiFi信號時的功率只有不到0.0002瓦。但研究者關心的也不僅僅是電磁輻射會不會「一擊殺傷致命」，還可能「溫水煮青蛙」，每次接觸時候對人體正常工作產生點不利影響，「貢獻綿薄之力」，日積月累最後成為「健康刺客」。
對於極低頻電磁場和射頻電磁場會不會危害人體健康這個問題，科學家已經進行過很多年的研究，根據世界衛生組織(WHO)的統計，僅僅在過去三十年就有大約25000篇相關的論文，這裡無法一一列出所有研究結果，但總體結論是「現有證據不足以證明暴露在低強度的電磁場中會對人體健康造成影響」。值得一提的是，很多研究關注的不僅是普通人群，也包括兒童和孕婦這樣的特殊群體，範圍也涵蓋了各種可能的疾病，比如癌症，情緒低落，抑鬱焦慮，不孕不育，胎兒流產和畸形，眼部疾病等等，都與上面所說的總體結論相符。下面是這方面研究的幾個具體例子：
● 2022年英國牛津大學和國際癌症研究機構（IARC）的研究團隊發表論文顯示，經過對130萬名英國女性超過10年的數據跟蹤分析，幾乎沒有跡象表明使用手機（包括十年以上長期使用者）會增加腦腫瘤的風險，也不會影響具體類型或腫瘤位置。
● 2020年美國俄勒岡州立大學的研究人員展示的研究結果顯示，對於基因組和發育過程與人類相似的斑馬魚，實驗中將其胚胎暴露在5G手機通信頻段的電磁場下兩天時間，胚胎死亡率、發育情況或對光的反應沒有受影響。
● 2013年英國帝國理工大學和巴斯大學的一項研究顯示，居住在高壓輸電線附近的成年居民在白血病，腦癌，惡性黑色素瘤、乳腺癌等多種癌症的發病率上沒有統計上顯著提升。
● 2009年一項針對丹麥、芬蘭、挪威、瑞典四個北歐國家大規模研究顯示，從1974年到2003年，儘管手機的使用率逐年提高，但是腦膜瘤及膠質瘤的發病率並沒有隨之有增長的趨勢，兩者之間幾乎沒有關聯。
如同食品保質期一樣，目前多個國際組織也設置了電磁輻射強度的安全上限，在限制值以內，目前不僅沒發現會導致人體健康危害，連更細微的生物效應都不足以產生。例如國際非電離輻射防護委員會(ICNIRP)對於極低頻電磁場設置的安全上限為磁場強度100μT，實際中電冰箱，電視機，空調，洗衣機，洗碗機，電腦，吹風機等電器在距離三十厘米外磁場強度一般都在3μT以下，甚至不到1μT，而高壓輸電線附近的磁場強度也只有0.2μT。一般情況下，各種電器和電子設備的電磁輻射值都是符合標準的。移動通信中每部手機和每個基站保持發出信號強度在一定上限之內，也是一舉多得，不僅滿足了電磁場強度的安全上限規定，也防止了信號之間相互干擾而影響通信質量，還可以節省電量。
圖2：密密麻麻的的架空輸電線
圖源：Light科普坊/VEER
事實上，人類與極低頻電磁場和射頻電磁場打交道已經有了超過百年的歷史，1894年義大利人馬可尼發明了無線電報，收發設備就會讓不少人暴露在無線電波的電磁場中。而同一時期，美國「發明大王」愛迪生也已經獲得了多項電器的發明專利，日常各種電器周圍產生極低頻電磁場也無可避免。在無線電報發明之後的第二年即1895年，另一位物理學家倫琴發現了X光，數年後倫琴與馬可尼分別都獲得了諾貝爾物理獎。但無線通信和X光的後續劇情卻大不相同，一個是持續大放異彩的起點，另一個是潘多拉魔盒的打開。X光機剛剛問世的時候，其實也曾經風靡一時，追求時尚的人們爭相為自己拍攝「骷髏骨架」照片，體驗新奇效果，成為大眾的玩具，但是經過不長時間後，人們就逐漸意識到了其中的「不對頭」，X光機器的深度玩家出健康問題的越來越多，X光作為一種電離性電磁輻射，其危險逐漸被人們所正視，最終X光機被嚴格局限在了醫學等少數專門用途。各種與電有關的機器儘管一直是非電離性電磁輻射的源頭，但百年以來一直沒有發現明顯的健康威脅，快速發展的腳步一刻也沒有停下，非電離性電磁輻射一定程度上也是經受住了時間的檢驗。
應該說，現有的大量研究結果和經驗常理，有力證明了非電離性電磁輻射不大可能產生像「手機一打電話就頭暈」這樣明顯和立竿見影的健康影響，否則怎麼一直沒人發現呢？但是對於長期微弱而又不顯著的健康風險，科學家也很難通過研究完全否定，斬釘截鐵、板上釘釘說完全不存在，而反過來要證明日常接觸的電磁輻射具體會提升某種疾病的風險，必須要有非常充足的證據，排除複雜的其它各種可能，才有信服力。「非常微弱的聯繫」和「完全無關」兩者之間並不那麼容易區分。
英國科學家曾經做過研究認為高壓電線附近居住的兒童由於電磁場下的暴露，患白血病的風險會是普通兒童的2倍。但研究結果面臨著多方面的質疑，比如其它研究中也探索了類似問題，但結論是兩者之間並沒有關聯，單項研究的結果距離得到學界公認和上升為共識，還相差很遠。此外，居住在高壓電線附近居民往往本身家庭經濟條件和居住環境就差，而列車震動和噪聲等因素也無法排除，如果實驗人群中患者個數非常少，巧合和誤差也容易產生影響。兒童白血病發病率上升會不會與這些干擾因素「脫不開干係」，並不是高壓電線電磁輻射的錯？有待進一步研究和驗證。目前來說，非電離性電磁輻射導致兒童白血病只能稱得上是一個假想或者懷疑。
如何看待不同大小的風險
有人會說，非電離性電磁輻射是不是像吸菸一樣，是一種可能的風險，就像有人吸菸一輩子，到八九十歲也很健康，有人從不吸菸，但也患上了肺癌。事實上，兩者的風險程度完全不在一個級別，「吸菸有害健康」已經是學術界乃至社會大眾公認的觀點，吸菸具體會引發什麼樣的疾病，具體會提高多少風險，都已經被大量研究所揭示。根據美國疾病控制與預防中心（CDC）網頁資料，吸菸僅在美國就造成每年48萬人死亡，吸菸者患肺癌的風險可升高達25倍，吸菸可以提升懷孕女性嬰兒早產的可能……而非電離性電磁輻射對人體健康的負面影響主要停留在猜測和懷疑，還缺乏證據支持。
圖3：各種禁菸標識
圖源：Light科普坊/VEER
不同的健康風險有大小之分，比如根據世界衛生組織下屬的國際癌症研究機構（IARC）發布的指南，可能導致癌症的物質分為四個級別：1A級，2A級，2B級和3級。1A級是指有足夠證據證明的致癌物，包括121種物質；2A級是指有相當可能的致癌物，但沒有充足的證據，比如動物實驗發現了致癌性，人體實驗卻沒有發現明顯致癌性，包括89種物質；2B級是指可能的致癌物，但證據非常有限和微弱，包括318種物質；3級是指可疑的致癌物，但缺乏證據支持，包括499種物質。四個級別導致癌症的風險由大到小遞減，射頻電磁場和極低頻磁場被列入了2B級，極低頻電場被列入了3級。
1A級致癌物是風險最高的，也是最需要採取措施防範的，各種電離性輻射全部都是1A級致癌物，而平時生活中經常接觸的香菸，酒精飲料，檳榔，加工肉類，鹹魚，苯並芘（燒烤油炸食物中含有），室外空氣污染，木屑，人乳頭瘤（HPV）病毒，幽門螺桿菌，黃麴黴毒素（發霉食物中含有）等也都屬於1A級致癌物。也就是說，IARC認為非電離性電磁輻射的致癌風險遠低於上面這些「隱形殺手」，完全不能與這些最危險致癌物相提並論，當然現實中大多數人還是難以完全遠離這些「1A殺手」。
紅肉（牛肉、羊肉等）和65度以上的熱飲料被列為了2A級，IARC認為非電離性電磁輻射的致癌風險也要顯著低於它們。和非電離性電磁輻射同致癌風險檔次的日常例子有2B級的泡菜，3級的咖啡（曾被列入2B級，後來下調到3級）和茶。平時在咖啡廳里會被問到「Tea or Coffee（茶還是咖啡？)」，其實不管選哪一樣，都是喝了一杯「可疑致癌物」，咖啡和茶的致癌嫌疑一直沒有完全洗脫，只是風險很低。對待日常接觸的電磁輻射，不妨可以參考一下平時對待類似風險級別的泡菜，咖啡和茶時的態度。
那麼平時的那些防輻射手段是否有用呢？首先，「家庭微信群」和營銷公眾號上經常轉發的「絕招」，比如在電腦旁放一盆仙人掌，穿孕婦防輻射服，手機防護貼等，在科學上不靠譜，並不能真正降低電磁輻射。而真正能降低周圍電磁場強度的簡單有效方法有兩個，一是減少電磁輻射產生的源頭，比如減少各種家用電器和電子設備的使用時間，極端的做法甚至是返璞歸真，回到「家裡只有手電筒一件家用電器」的原始生活，二是電磁場輻射強度基本都遵循著「距離產生美」的規律，隨著距離增大，電磁輻射強度迅速下降，那麼睡覺的時候把手機放的距離遠一些，將居住場所搬離變電站之類的做法確實可以減弱一些輻射。
但是要考慮的一點是，以上所減少的有限電磁輻射劑量是否會真的起作用。比如晚上睡覺時把待機狀態手機放遠處所降低的電磁場暴露強度，相比於白天使用手機時候的電磁場暴露強度，如果前者只是後者的一個零頭（事實上待機狀態手機產生的電磁場強度也確實明顯小於使用狀態下），則做法意義並不大。我們平時每天接觸的是各種來源產生電磁場的累加，不只是各種電器，連自然界本身都是電磁輻射源頭之一，只是減少其中某一兩個，可能對總體影響微乎其微。另一個需要橫向對比的是，如果不採取防護措施，平時接觸的電磁場強度相比於安全上限值依然非常低（比如前者只是後者1%），那麼採取措施將1%降到0.5%，也是意義很小。
在我們平時生活的世界，每時每刻都要面臨各種風險，有的風險會大概率轉化成實際中的可怕危險，值得人們花大力氣去防護。面對非電離電磁輻射威脅健康這樣尚沒有明確證據支持的擔憂，並不很值得花費成本去防護，而且現代生活也很難離開各種電氣電子設備所帶來的便利。除了非電離性電磁輻射，此類非常微弱的風險還可以列舉出很多，隨處可見。如果遇到每個都如臨大敵，恐怕正常工作生活都無法維持了。當然目前的認知和對策都是基於已有的研究結果，也不排除未來新的科學發現會影響人們重新審視日常電磁輻射問題。
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http://monographs.iarc.fr/ENG/Classification/index.php.
作者簡介
焦述銘，鵬城實驗室助理研究員，香港城市大學電子工程博士，從事全息三維顯示算法，單像素成像，光學計算，圖像處理，信息安全，機器學習等研究，曾獲得香港特區政府Hong Kong PhD Fellowship Scheme和廣東省「珠江人才計劃」海外青年引進計劃(博士後資助項目)。在, , ,等期刊上以第一或通訊作者發表論文20餘篇，獲得2020年國際顯示技術大會(ICDT 2020)優秀論文獎。擔任《應用光學》和《液晶與顯示》期刊青年編委，中國光學學會全息與光信息處理專業委員會委員，中國圖像圖形學學會三維成像與顯示專業委員會委員，中國圖像圖形學學會三維視覺專業委員會委員。擔任中國科普作家協會會員，Light科普坊科學家顧問團成員，曾在果殼網，科學大院，南方都市報，讀者原創版等網絡和平面媒體撰寫科普文章，2013年第六版《十萬個為什麼》圖書數學分冊和電子信息分冊作者之一。
監製：趙陽
編輯：趙唯
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來源：中國光學
編輯：Childe
