射频(radiofrequency, RF)就是射频电流, 它是一种高频交流变化电磁波的简称。将电信息源(模拟或数字的)用高频电流进行调制(调幅或调频)形成射频信号, 经过天线发射到空中; 远距离将射频信号接收后进行反调制, 还原成电信息源, 这一过程称为无线传输。二十世纪初, 无线电技术的迅速发展, 得力于人们对电磁波的不断深化认识, 同时人们对电磁波的应用也不断扩大。自从电磁波发现以来, 他的应用得到了飞速的发展。1895年俄国科学家波波夫发明了第一个无线电报系统, 1914年语音通信成为可能。1920年商业无线电广播开始使用, 20世纪30年代发明了雷达, 40年代雷达和通信得到飞速发展, 自50年代第一颗人造卫星上天, 卫星通讯事业得到迅猛发展。如今电磁波已在通讯、遥感、空间控测、军事应用和科学研究等诸多方面得到广泛的应用。

目前全球已经有20%大约14多亿人口依赖于移动通讯技术, 这样我们的生活就被日常存在的电磁场(electromagnetic fields, EMFs)所包围, 也被称为“电子污染(electrosmog) ”。因此, 长期慢性暴露于各种低水平RF源的健康问题逐渐成为人们非常关注的一个焦点话题。

1 RF暴露水平

通过无线摩尔斯电码、无线电通讯、电视和无线电话技术等, RF波长期以来已经广泛应用于不同方式的信息交换。无线电波波谱范围从调幅(AM)的0.5MHz到雷达的30 000MHz, RF发射装置在家里、办公室和学校随处可见。表 1概括了现代生活中各种RF源对环境中无线电波本底的贡献^[1]。有报道指出在美国^[2]和欧洲^[3]即便是在发射天线附近RF水平也远远低于允许暴露标准。手机的普遍使用, 使无线接入网络持续扩张, 比如无线局域网(WiFi)已经进入家庭、学校、办公区和社区。随着手机用户的增多, 商业竞争的激烈, 以及能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式, 提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务的第三代数字通信(3G)等新通信技术的要求, 基站数量也随之增加。人们的生产生活中越来越多地依赖于移动电话技术, 由于手机机体操作与身体近距离接触、大量的基站天线用于满足广大消费者的业务需要, RF暴露的健康问题就越来越引起公众、管理者和科研人员的关心。

电磁辐射大小取决于源的类型, 根据RF源或天线的有效辐射能决定, 表 2给出了不同RF源的发射功率^[1], 表 3比较了RF源和非RF源的辐射能和电磁场^[1], 电磁能流水平越高电磁波能量越高, 高于手机波段RF最大允许值的可见光和红外线的能量就远远高于手机。人体本身可以发射红外辐射能, 通过“夜视”照相机可以观察到, RF能量约为0.003W/m^2[1]。表 3中可以看出, 手机和基站的电磁辐射能都远低于一般的电磁辐射能源和特殊的RF源^[1]。

表 4列出了家庭和办公场所各种RF能源的频率范围和最大输出能量^[4], 国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)规定的电磁场公众允许暴露水平是30 ~ 60V/m^[5]。国际上有两大主流标准, 一个是ICNIRP标准^[5], 另一个标准是美国的电气电子工程师协会(IEEE)标准^[6]。室内各种RF源20cm处最大电磁场均远低于ICNIRP规定的电磁场公众允许暴露水平^[5]。美国、澳大利亚、加拿大和韩国采用IEEEC 95.1标准, 而欧盟、日本等采用ICNIRP导则。

2 RF调制

调制是指用一个信号(调制波)去控制一个电振荡(载波, CW)的参量过程。通过调制(调频、调相、调幅)可将信息加载于无线电波之上。随着手机技术的不断发展, 调制方式也越来越复杂, 那么高频调制RF波是否比正弦RF波更具健康危害潜能?基础物理在各个系统的应用尤其是在生物学方面的应用, 指出调制不可能导致意想不到的RF与离子、分子、细胞或器官系统的相互作用^[7]。调制通过频率传播来携带RF信号, 但是网络RF信号的频率带宽只占载波中心范围很窄的一部分, 调制电磁波主要是高频载波而不是低频调制方式。表 5列出了各种RF场的调制特征^[8]。

电磁场与生物体的相互作用是从物理到生物的一个复杂过程。电磁场的生物效应需要依靠生物学和医学的研究结果来验证, 关于手机频率范围RF调制和一般RF暴露致肿瘤作用, Elder等^[9]综述了使用啮齿类动物的36篇研究报道(表 6), 根据RF调制类型、频率和能量的不同, 36篇论文共报道了68个独立实验, 所用的实验动物主要为大鼠和小鼠, RF频率范围435 -9, 400MHz。大多数实验结果是阴性, 近来几个实验设计更好的实验仍是没有观察到RF的致肿瘤作用。虽然, 表 6中有7个阳性结果的实验报道, 但是作者都没有得出实验剂量-效应关系以及实验的一致性和可再现性。

到目前为止, 根据手机RF对人体的可能作用机制尚不清楚调制RF导致不利作用的具体途径。

3 RF的潜在健康危害 3.1 癌症

许多细胞水平的研究都没有发现RF场对DNA的损伤, 包括动物实验在内的生物资料, 目前为止尚无RF场暴露导致癌症危险度上升的报道^[10]。就基站本身而言, RF水平远远低于与文献中报道的观察到任何生物作用的暴露水平。世界卫生组织(WHO)下属的国际癌症研究机构(IARC)正在组织在13个国家之间使用相同的调查方法开展一项有关手机使用与癌症的综合性调查研究, 项目名称叫“对讲机(INTER - PHONE) ”, 采用病例对照研究调查区域内30 -59岁之间的手机使用者头颈部肿瘤的发生情况。由于RF暴露水平根据每一位接受调查的人员自己每天使用手机时间的记录来估算, 因此是可信的。调查资料来源于所有接受调查人员的大量数据, 所以结果是相当有统计学说服力的。比如Schoemaker报道^[11]对北欧4国和英国采用相同的调查程序, 对手机使用者和听神经瘤危险度之间关系进行的6个人群的病例对照研究, 结果终生使用模拟或数字型手机与听神经瘤危险度无关。最近来源于INTERPHONE的调查指出对日本^[12]、德国^[13]以及北欧5国中期的分析结果^[14]均未发现手机使用与听神经瘤或脑瘤危险度之间关系。虽然有一些关于手机使用与肿瘤尤其是头部肿瘤的报道, 但是这些研究都无法给出RF暴露与健康危害的直接证据^{[15, 16]}。英国1项连续4年的跟踪调查指出长期正常使用手机与常见的头部肿瘤神经胶质瘤危险度无关^[17]。德国的1项调查虽然指出神经胶质瘤危险度上升, 但是并无统计学意义, 作者指出手机使用者神经胶质瘤或脑膜瘤危险度均无额外升高^[18]。还有一种研究方法就是比较短期内疾病发生率的趋势与手机使用频度之间的相关性, 如果听神经瘤发生率上升与手机使用频度之间是平行或是滞后的情况下, 这种短期的趋势很有可能与RF暴露有关。但是对英格兰和威尔士地区听神经瘤发生趋势的调查表明并不滞后于使用手机流行期^[19]。有些流行病学调查研究商业无线电发射塔附近测量的RF暴露水平的潜在癌症危险度, 这些研究结果都没有得出发射机RF暴露与癌症或其它健康危害有关的阳性结果^[20]。

3.2 非肿瘤健康危害

有报道指出EMF暴露与心血管功能改变相关, 但是该资料来源于广播电台的话务员^[21], 即职业暴露。但是对于公众暴露于非常低水平的基站EMF, 目前尚无有关导致健康危害的明确证据^{[22, 23]}。

3.3 潜在的神经行为作用

自愿者暴露于手机的低水平RF场对大脑的功能和神经行为影响的研究表明, 可以导致非特异性综合症, 常见的是失眠、疲劳、头晕、消化障碍、注意力难集中。但是, 通过严密设计或双盲调查RF暴露却与上诉症候群无关。因此, 认为这些症候群的产生很有可能来源于事先存在对暴露于RF的恐惧心理, 而非RF暴露本身引起。到目前为止, 暴露水平相当于手机接近人头部时, 只是有一些轻微的或者暂时的不良影响的报道, 而对于健康危害尚无明确报道^[24], 而手机基站对公众的RF暴露水平远远低于手机接近人头部时的暴露水平。

Fox^[25]等综述了电磁波超敏反应, 正在开展的一个通过相对盲目或双盲激发的广泛系统研究个体对于EMF存在引起的潜在超敏反应, 中期分析结果未发现EMF对超敏反应具有加强作用, 也就是说微电磁场可能不是导致神经系统症候群的主要起因^[26-28]。Markova等^[29]比较了EMF超敏反应患者和正常病人血细胞中淋巴细胞对GSM手机RF的反应, 未发现任何差异。Seitz等^[30]的研究同样指出目前尚无手机电磁辐射暴露对人类神经行为损害的有确实根据的证据。但, 重要的是我们一定要认识到人类超敏反应这一多种非特异性症候群。近来WHO发行了与手机基站和其它EMF设施RF场有关的非特异性症候群情况说明书^[31]。另外, Fox^[32]小组发表了一篇在英国连续分析电磁波超敏反应的文章。

到目前为止尚无基站或无线网络信号发射系统导致短期或长期健康危害的证据。事实上, 人体从FM无线电波和电视频率(约100MHz)吸收的RF能量要比从基站频率(1 -2GHz)吸收能量大约高5倍以上, 并且无线电和电视广播站已经存在50多年。

4 小结

综上所述, 根据当前国际、国内使用的电磁辐射防护标准, 基站RF暴露以及手机RF水平还没有导致健康危害的确凿证据。但是并不说明在现有的防护标准基础上就是安全的。电磁场作用于生物体(细胞和生物介质), 能引起热效应(thermal effect)即使其温度升高, 并由此而引起的生理和病理变化, 同时电磁场也可以通过使生物体温度升高的热作用以外的方式改变生理生化过程, 即非热效应(non-thermal effect)^[33], 也称为场的特异性效应。电磁场对生物体的热效应已得到了确认。目前在国际上具有代表性的电磁辐射防护标准为ICNIRP导则和IEEEC 95.1^{[5, 6]}, 均是在电磁场热效应的基础上制订出最大容许暴露水平或限值水平的, 并没有完整包含非热效应在内的电磁场生物效应。国内现行电磁辐射防护标准包括“卫生标准”和“环保标准”, “卫生标准”对非职业人员(公众)可能受到的工频电磁场的照射没有给予应有的考虑, 而“环保标准”没有充分考虑到不同频率的电磁场对人体热作用的不同以及近场与远场的区别。由于移动通信基站和广播电视发射设备等电磁辐射源已进入人们的日常生活, 生活在这些区域的人群可能受到长期、低强度电磁场的照射。现行的国内外的基于短时热效应的电磁辐射防护标准已不适用于变化的新形势。因此, 应综合考虑电磁场的热效应、非热效应和流行病学的最新研究成果, 制订适合目前新形势的国家电磁辐射防护标准。同时, RF对人类健康危害也有待进一步深入研究。