手機輻射的基本概況

集號吧丨發(fā)表時間：2014-06-23丨訪問量：798

[摘要]

手機和基站的輻射會不會危害人體健康？這是個老生常談的話題了，國內(nèi)媒體充斥著形形色色的專家建議，公眾也都有著自己的看法。事實上，國外發(fā) 國家對此已經(jīng)有過很多研究，結(jié)論是其與腦瘤等疾病無關(guān)。“日常生活中的電磁輻射對人體健康沒有危害”早已是科學(xué)界的共識。

《破解手機輻射危害健康的流言》分析了手機輻射問題，《基站與健康》分析了基站輻射問題，還特別解釋了“若想減輕輻射，應(yīng)把基站請進(jìn)小區(qū)”的道理。但尚無全面介紹電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)的科普文章，文獻(xiàn)庫里的科技文章專業(yè)性太強，不適合公眾閱讀，因此我整理了相關(guān)內(nèi)容寫就此文，以期幫助公眾對此產(chǎn)生清晰明確的認(rèn)識。

從對人體健康潛在影響的角度來看，國際上對電磁輻射的測量標(biāo)準(zhǔn)有兩種，分別是功率密度標(biāo)準(zhǔn)和比吸收率標(biāo)準(zhǔn)，前者屬電磁學(xué)領(lǐng)域，后者仍與電學(xué)相關(guān)，但已擴展到生物學(xué)領(lǐng)域了。

1、功率密度標(biāo)準(zhǔn)

功率密度指的是單位面積所接收到的輻射功率，它所測量的是信號強度，可以用電場強度和磁場強度來表示，但更普遍采用的是功率密度。下圖是我國現(xiàn)行的《電磁輻射防護規(guī)定》（GB8702-88）中對公眾照射限值的規(guī)定，圖中的前兩行屬中短波，不屬于移動通信頻段，其中3MHz～30MHz是軍隊使用的短波波段，跟公眾關(guān)系不大，不必關(guān)心。在30MHz ～ 30000MHz范圍內(nèi)的電磁波，頻率越高則穿透人體能力就越差，因此從對人體影響的角度出發(fā)，頻率越高則允許的功率密度就越大，即從30MHz的0.4W/ m到30000MHz的2W/m。

手機的峰值功率2W，美國電氣子工程師協(xié)會（IEEE）不考慮發(fā)射功率7W以下的安全問題，但美國國家輻射防護測量委員會（ N CRP）主張更嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）對2G手機所集中使用的900MHz頻段規(guī)定的輻射限值為6W/m，比我國的0.4W/m寬松了15倍。

我國現(xiàn)行的電磁輻射防護規(guī)定GB8702-88是國際上嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)之一，通信公司建基站和國家環(huán)保部的檢查，依據(jù)的就是這個標(biāo)準(zhǔn)。有網(wǎng)友基站的輻射功率在變小，輻射功率密度呈現(xiàn)下降趨勢。由于新技術(shù)的應(yīng)用，手機的功率也在減小，手機和基站對人體潛在的威脅程度不是增加了，而是降低了。

88年的國標(biāo)畢竟年頭久了，環(huán)保部推出了擬替代GB8702-88標(biāo)準(zhǔn)的征求意見標(biāo)準(zhǔn)，其中手機頻段的限值并沒有變化，仍然是0.4W/m，標(biāo)準(zhǔn)中將1MHZ~300GHz的電磁設(shè)備的豁免管理等效功率定為了100W，即100W（含）以下的向沒有屏蔽空間輻射的設(shè)備并不需要報批，高過100W的也不是說不能搞，只是要報批而矣。基站單站功率不過20W左右，按這個征求意見標(biāo)準(zhǔn)，根本不用報批，而且也不可能超標(biāo)。

一般GSM基站天線高度為35 55米，國家環(huán)保部曾監(jiān)督測試過上千部基站，結(jié)果表明：射功率為20瓦的基站，基天線前10米的功率密度是0.006W/m，遠(yuǎn)低于苛刻的限值標(biāo)準(zhǔn)。

手機和基站等電磁輻射不會影響人身健康，這本是科學(xué)界共識，在國外也從來不是個問題，但在卻引起了公眾恐慌。究其原因，運營商為競爭而散布的輻射謠言是源頭，當(dāng)初推廣CDMA手機時，某運營商打出了“綠色手機”的偽概念，拿低輻射作為賣點，用欺騙公眾的手段來提高競爭力。其實CDMA手機的輻射功率并不比GSM小，GSM手機峰值功率2W，實際使用過程中，只在1/8的時間發(fā)射，所以大平均功率為250mW，而CDMA是連續(xù)發(fā)射的，大平均功率也約為250mW，兩種差別不大。

公眾不必知道具體原理，只憑常識就能判斷CDMA手機輻射與GSM大體相當(dāng)，因為兩種手機的電池容量差不多，除系統(tǒng)運行所需要基相同的能量外，其余能量都輻射出去了，兩者的待機和連續(xù)通話時間又差不多，若CDMA手機輻射功率遠(yuǎn)小于GSM的話，那余下的能量哪里去了？難道能量守恒定律不成立了嗎？

雖然GSM和CDMA兩種手機的大平均功率均在250mW左右，但實際發(fā)射功率會遠(yuǎn)低于這個水準(zhǔn)，這源于基站對手機功率的自動控制機制。由于手機距離基站的遠(yuǎn)近不同，手機輻射相同的功率，基站接收到近處手機的信號功率就強，接收到遠(yuǎn)處手機的信號功率就弱。手機自己不知道距離基站的遠(yuǎn)近，開頭會采用大功率發(fā)射，基站收到后會向手機發(fā) 送逐階降低發(fā)射功率的指令，1秒鐘內(nèi)會發(fā)送幾十到幾百次指令，處于近處的手機會在極短的時間時把發(fā)射功率調(diào)整到很低的水平，例如0.02W。

基站發(fā)射功率雖然比手機大，但由于手機距離人體近，綜合比較后，還是手機對人體的輻射量更大得多。因害怕輻射而抵制基站是的做法，沒有之一，因為手機與基站的距離遠(yuǎn)了，手機使用者反而要遭到更強的輻射，這恐怕是抵制者們所沒有想到的。

運營商已經(jīng)為當(dāng) 初的輻射謠言付出了代價，基站很難進(jìn)入小區(qū)了，到處被居民驅(qū)趕，把基站偽裝成燈桿和大樹的招數(shù)也已經(jīng)不靈了。時至今日，仍有運營商打虛假的綠色牌，還在做這種飲鴆止渴的傻事，真令人嘆為觀止。

2、比吸收率標(biāo)準(zhǔn)

比吸收率（S AR ）的定義是：給定密度的體積微元內(nèi)質(zhì)量微元所吸收的能量微元對時間的微分值，它說的其實就是單位時間和單生物體質(zhì)量所吸收的電磁能量，單位是W/kg。

相對前面介紹的功率密度標(biāo)準(zhǔn)，這個標(biāo)準(zhǔn)更多地考慮了人體情況，應(yīng)該是更值得參考的標(biāo)準(zhǔn)，但它卻很難以操作。功率密度標(biāo)準(zhǔn)的檢驗很簡單，拿個場強儀或頻譜分析儀就可以測量，但比吸收率標(biāo)準(zhǔn)的檢驗卻需要人體模型來配合，而且后續(xù)的數(shù)據(jù)算法也非常復(fù)雜。

美國輻射保護與測量委員會（NCRP）和美國電氣電子工程師協(xié)會（IEEE）所制定的美標(biāo)為SAR≤1.6W/kg，國際非電離輻射防護委員會（ICNIRP）制定的歐標(biāo)為SAR≤2.0W/kg，其中歐標(biāo)是世界衛(wèi)生組織（WHO）薦的標(biāo)準(zhǔn)。我國的《移動電話電磁輻射局部曝露限值》（GB21288-2007），主要內(nèi)容只有一頁紙，其實就說了一句話：我國遵從世衛(wèi)組織推薦的歐標(biāo)2.0W/kg標(biāo)準(zhǔn)。

標(biāo)準(zhǔn)有了，但該如何測試呢？現(xiàn)行的是人民共和國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) YD/T 1644.1-2007，該標(biāo)準(zhǔn)的第1部分：靠近耳邊使用的手持式無線通信設(shè)備的SAR評估規(guī)程（頻率范圍300MHz~3GHz），第2部分：手持和身體配戴設(shè)備在人體頭部和身體內(nèi)的SAR評估規(guī)程（頻率范圍300MHz~6GHz）。

測試頭顱內(nèi)部所吸收的電磁能量，當(dāng)然不能把活人開瓢，只能制作一個跟頭顱形狀、密度、電介常數(shù)相當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)人頭模型，上述的標(biāo)準(zhǔn)對模型進(jìn)行了規(guī)范化，以保證測量結(jié)果的一致性和可比性。標(biāo)準(zhǔn)中要求用糖鹽為主的懸浮液來模擬頭的組織液，手機有貼臉和傾斜兩種標(biāo)準(zhǔn)測試位置，對信號頻率和功率、探頭規(guī)格、測試程序等也都有著一整套的規(guī)范。

這個標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容非常詳盡，共參考了65篇歐美國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)。但實際的內(nèi)容基本都是移植于歐美的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。有趣的是，我國標(biāo)準(zhǔn)中所采用的頭部模型數(shù)據(jù)，居然來自1988年的美國軍人的人體測量報告，這倒是與美國的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)完全一致。

標(biāo)準(zhǔn)中，根據(jù)美國男軍人頭部尺寸的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，將成年男子的頭部按從小到大的次序分成1到10號，1號小10號大，模型擇了9號，考慮到婦女兒童的頭部尺寸肯定比9號小，這樣就可以保證所有使用者有超過90%的人的頭部比模型小，會遭受更低的輻射，從而使基于這個9號模型所得到的SAR標(biāo)準(zhǔn)是保守和安全的。

媒體經(jīng)常稱 SAR值是根據(jù)成年男子的頭部模型制定的，對孩子應(yīng)該采取更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，這種說法沒有科學(xué)根據(jù)，根據(jù)劑量學(xué)的研究，成年男性頭部比婦女兒童的大，吸收的輻射量更大，這就已經(jīng)構(gòu)成了壞情況下的電磁輻射。

在人頭模型中測量用的探頭，并不是溫度計，而是一個接收天線，接收的是電磁輻射能量，得到測試數(shù)據(jù)后，還要經(jīng)過復(fù)雜的算法處理，才能得到SAR的值。探頭天線要根據(jù)不同頻段進(jìn)行精度校準(zhǔn)，其測量步驟和數(shù)據(jù)推算是非專業(yè) 和復(fù)雜的。

根據(jù)以往的測試結(jié)果，手機輻射在頭部引起的大溫升為0.194攝氏度，根據(jù)IEEE的安全標(biāo)準(zhǔn)，人體內(nèi)局部溫度升高的閾值為不超過3.5攝氏度，若人體正常溫度若是36.5攝氏度，局部溫度不能高過40攝氏度，而手機輻射所能引起的高溫度還不到 37攝氏度，當(dāng)然是無關(guān)緊要的，而且人類還可通過本身的體液流動來調(diào)節(jié)自身局部的溫度。

SAR與手機的制式（例如 SM或CDMA）沒有關(guān)系，國外許多實驗室多年的研究資料表明，SAR與功率密度也沒有換算關(guān)系，但在國內(nèi)常常將兩者比較，以期定性地說明問題。

2012年4月 23日，美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）發(fā)布了關(guān)于RF曝露和SAR符合性要求的6個KDB文件的修訂草案，其中KDB8 65664是關(guān)于100MHz～6GHz的SAR測試的，這次修訂主要是順應(yīng)LTE等新一代移動通信規(guī)范中無線電信號頻率上升到700MHz～6GHz的客觀要求，而以前的所考慮的無線電信號主要是2GHz以下的。

新文件有三個主要變化，一是原2GHz以下信號使用的插入頭部模型中的天線直徑為6mm~7mm，信號頻率變高了，因此波就相應(yīng) 地縮短了，需要3 mm~4mm，在接近6GHz時需要使用直徑1.5mm的天線。為什么信號頻率高了天線就要短呢？因為信號的頻率與波長成反比，當(dāng)天線的長度與波長成正比時，發(fā)射和接收的效率會更高。所以，信號頻率高了，波長短了，天線也要短些了；二是由于單一信號的頻帶寬了，單探頭就不適合了，分離的多個探頭就成為了未來測試的趨勢；三是頭部模型中的模擬液，以前的糖鹽液體不適合1G以上的信號，需要使用礦物油、甘油等新型混合液體。通過文獻(xiàn)檢索，尚未發(fā)現(xiàn)國內(nèi)的相關(guān)部門和機構(gòu)對這些變化進(jìn)行跟進(jìn)研究。

《移動電話電磁輻射局部曝露限值》（GB21288-2007）標(biāo)準(zhǔn)的后一條對移動電話產(chǎn)品的標(biāo)識提出了要求，應(yīng)在說明書中以黑體字表示產(chǎn)品的SAR，并鼓勵在產(chǎn)品外包裝上標(biāo)明SAR的大值。起碼在現(xiàn)階段，我對這個要求并不抱希望，前面已經(jīng) 介紹過，測量一個產(chǎn)品的SAR是個專業(yè)性很強的復(fù)雜過程，能有這個能力的科研機構(gòu)并不多，而必須要有國家授予的檢測資質(zhì)，否則就跟屠戶在豬肉上扣個自己刻的檢疫合格章一樣是無效的。因此，在SAR檢測尚未展開的情況，若某款移動電話的說明書上標(biāo)明了SAR值，我們反而要核實下，這個數(shù)據(jù)是在哪里測出的？這個機構(gòu)被授予了相關(guān)資質(zhì)了嗎？

與其它盛行的流言一樣，電磁輻射恐懼在國內(nèi)大行其道，包括我在內(nèi)的科普人士曾做過很多努力，但遠(yuǎn)沒有成為主流的聲音， “日常生活中的電磁輻射對人體健康沒有危害”這個真相也未能令多數(shù)人認(rèn)同，這令多年來致力于消除電磁輻射恐懼的我感到有些無奈。

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