電磁輻射及健康

電磁輻射可根據其電離原子及破壞化學鍵的能力分為兩類：電離輻射和非電離輻射。紫外線及更高頻率的射線（如 X 射線、γ 射線等）屬於電離輻射，它們有其特殊的危害性，具體可參見輻射、急性輻射綜合症和慢性輻射綜合症等條目。就目前而言，生活中最為常見的一類輻射損傷是曬傷，該損傷每年導致超過一百萬人患上皮膚癌。

## 危害的種類

### 電氣危害

超高強度的電磁輻射可以感應產生足以對人畜造成電擊的強大電流，並可導致電氣設備過載和損壞。太陽風暴也是通過震盪磁場感生電流的方式對地面電氣電子設備產生影響的，這會導致輸變電設備的損壞甚至爆炸，造成災難性的大規模停電（如發生在 1989 年 3 月的超強磁暴就導致加拿大魁北克地區大面積停電）以及干擾電磁信號（如廣播、電視及電話信號等）。

### 火災危害

當高強度電磁輻射所產生的感應電壓超過周圍介質（比如空氣）的擊穿電壓時，感應電流就可以在介質中激發電火花（電弧）。這些電火花可以引燃周圍的易燃物或易燃氣體，甚至造成爆炸。

尤其是對於周圍存放有爆炸物或軍火彈藥的場所而言，這是一種非常嚴重的安全威脅，因為高強度的電磁輻射所產生的電火花可能導致可怕的爆炸事故。這種潛在的風險被稱作 HERO，即電磁輻射對軍械的危害（Hazards of Electromagnetic Radiation to Ordnance）。美軍 MIL-STD-464A 標準就要求對系統中的 HERO 風險做出評估，美國海軍的 OD 30393 號文件則為 HERO 風險的預防和控制提供了一些設計及實踐原則。

另一方面，與燃料相關的電磁輻射危害被稱作 HERF，即電磁輻射對燃料的危害（Hazards of Electromagnetic Radiation to Fuel）。針對 HERF 風險，美國海軍 OP 3565 號文件第 1 卷給出的估計是在 225MHz 頻率下最大許可的電磁功率密度是 0.09W/m²（大致相當於距離 40W 發射器 4.2 米處的功率密度）。

### 生物危害

關於電磁輻射的生物效應，目前人們了解的最為清楚的就是射頻加熱，譬如在高功率發射器工作期間接觸其天線或者在其附近逗留都有可能造成嚴重的燒傷。微波爐正是利用這種效應對食物進行加熱的。

這種加熱效應與電磁輻射的功率及頻率有關，具體強弱可用吸收輻射率（SAR）來度量，其單位是瓦 / 千克（W/kg）。為避免射頻加熱效應對人體產生損害，IEEE 和許多政府監管部門都按照國際非電離輻射防護委員會（ICNIRP）的導則針對不同頻率電磁輻射確立了以 SAR 描述的安全限值。

一些學術刊物和報告認為功率極弱的、無加熱效應的電磁場也會對生物體產生複雜的生物效應（參見生物電磁學），其中包括超低頻率的低功率電磁場、調製射頻和微波。但到目前為止，學界對於無加熱效應的極弱電磁場對生物體作用的基本機理仍缺乏足夠的了解。

2009 年，瑞士巴塞爾大學的 F.Focke 等人採用單細胞凝膠電泳分析法研究了電磁輻射對於人體細胞的影響，結果表明在間歇性發射的強度為 1mT（10G）的 50Hz 電磁波影響下，人體細胞 DNA 斷鏈的概率顯著增加。不過需注意該項研究中電磁場照射劑量高於目前已制定的安全限值。

## 政府及科學團體立場

### 世界衛生組織

2011 年 5 月，世界衛生組織下屬的國際癌症研究機構發布的關於電磁場健康風險的評估報告認為，關於使用行動電話可導致神經膠質瘤與聽神經瘤的證據十分有限，同時關於電磁場引起其他健康風險的證據也不夠充分。其中「可能致癌」的表述往往被人誤讀為學界已經發現並確認了明確的健康風險，但事實上這一表述的含義是按照現有數據資料無法徹底地、結論性地排除這種可能性。

### 加拿大衛生部

「沒有發現明確的、結論性的證據能夠證明加拿大家庭和學校所處環境中（包括靠近輸電線路的場所環境）的電磁場輻照水平可引起任何健康損害。」

### 比利時 2014 年關於行動電話的立法

比利時政府關於「聯邦公共服務：健康、食品安全與環境」的網站上指出：

　
: 「2014 年 3 月 1 日，行動電話的銷售將適用新的法規。一方面，針對 7 歲以下少年兒童生產的行動電話將禁止銷售；另一方面，所有銷售手機的場所（包括線上電商和線下商場）都必須標明行動電話的 SAR 值」……「**為何要標明這個量值？**主要是作為一種預防手段，因為國際癌症研究機構於 2011 年發布的報告指出頻繁使用行動電話有潛在的可能會增加罹患腦癌的概率，射頻無線電也因此被國際癌症研究機構定為『可能致癌物』。在學界得出清楚明確的科學結論之前我們需要採取一定的措施，立法的本意就是要引起行動電話用戶對這一問題的關注。」

### 美國聯邦標準

在美國聯邦標準 1037C 中，美國政府採納了以下定義：

　
: **電磁輻射的危害**（RADHAZ）：由無線電發射器或天線產生的電磁輻射對周邊軍械、人員或燃料產生的超出已有安全限值或將當前水平增加到危險水平的危害；或者環境中的電磁輻射對人員、軍械或燃料的既定任務或使用所帶來的危害。這些危害主要由足夠強度的電磁場以下方式產生：（a）感應足夠強大的電流或足夠高的電壓激發彈藥的電子引爆器或其他武器裝備的電控爆炸裝置；（b）對人畜的生理健康產生危害；（c）擊穿介質產生足以引燃易燃物質的電火花。 — 國防部軍事及相關術語詞典編輯部

## 電力輸送

優勢證據表明因電力輸送而產生的低功率、低頻率電磁輻射不會導致短期或長期的健康風險。儘管學者提出了一些關於電磁輻射致癌的生物機理（例如輸電線路產生的電場可以吸引和集聚氣膠污染物），但其中還沒有一種機理得到證實。即便如此，還是有一些研究報導了電磁場與一系列不利的健康效應之間存在相關性，對此有學者認為二者並非真正相關，而是統計學上的相關不蘊涵因果。這些被提及的健康風險包括兒童白血病、成人白血病、神經退行性疾病（比如俗稱「漸凍人症」的肌萎縮性脊髓側索硬化症）、流產及阿茲海默症。一些研究則認為電磁輻射與肌萎縮性脊髓側索硬化症、帕金森症或多發性硬化無關。

### 緩解措施

鑑於高架輸電線路可能會有潛在的健康風險，一種應對措施是將其埋於地下。地下電纜周圍的土壤和包容物可以顯著地阻止輸電線路產生的電場向外輻射，並大幅降低電纜輻射出的磁場強度。但不論如何，埋設地下電纜的成本還是要比高架輸電線路高出數倍。

### 白血病與癌症

#### 支持電磁輻射與白血病 / 癌症無關的意見

1997 年美國國家癌症研究所（IARC）在《新英格蘭醫學雜誌》上發表了一份為期七年的流行病學調查的結論報告。這項研究調查了罹患兒童白血病的 638 位兒童和 620 位控制組對象，得出的結論是「幾乎沒有證據可以證明在較高的平均電磁場水平（時間加權平均）環境中生活會增加兒童罹患兒童白血病的風險」。在這份報告發布之後，美國能源部解散了電磁場研究與公眾信息傳播研究項目（RAPID），給出的理由是此項目已沒有必要繼續進行。

2005 年加拿大聯邦 - 省份 - 地方輻射防護委員會發表聲明：「近來的一份對於多個流行病學調查的匯總分析報告指出，在平均磁場強度大於 0.4µT 的環境中生活的兒童罹患白血病的概率比其他兒童高出一倍。儘管如此，本委員會的觀點是迄今為止的流行病學調查數據都不足以可靠地證明加拿大家庭（不論是否靠近輸電線路）環境中的電磁輻射會導致兒童罹患白血病。」

2007 年 6 月世界衛生組織發布了基於世衛組織工作組、IARC 和 ICNIRP 相關研究課題的 322 號情況說明，其中綜述了近來的若干研究成果。這份情況說明指出：「就公眾日常所能接觸到的超低頻電場而言，沒有證據證明其對人體健康能產生實質性的不良影響」；對於超低頻磁場，該說明認為：「現有的證據不足以證明超低頻磁場與兒童白血病之間存在因果關係」，「而對於其它兒童或成人的癌症等疾病，世衛組織工作組認為支持超低頻磁場與這些疾病之間存在因果關係的證據比兒童白血病的相關證據還要更弱一些。對於某些癌症（比如乳腺癌），現有證據表明電磁場與其無關。」

按照印度國家物理實驗室 Lakshmikumar 博士的說法，要在射頻無線電和癌症（包括白血病）之間建立直接的因果關係就意味著「對普朗克黑體輻射定律及整個量子力學的徹底背棄。」

2010 年 M.Maslanyj 等學者採用布拉德福德・希爾準則對現有的證據進行了校驗，以了解這些證據是否支持減少電磁輻射照射劑量能夠作為一種合理有效的針對微小且不確定的公眾健康風險的預防手段。在匯總了所有數據之後，他們認為現有證據不足以確立「足夠的相關性、劑量 - 反饋關係、生物合理性或生物一致性」。他們同時也指出只要學界還存在著對於數據的不同解釋方法，有關這一問題的爭議和矛盾就將一直持續下去。

#### 支持電磁輻射與白血病 / 癌症有關的意見

2001 年 I.C.Ahlbom 等學者對電磁場與健康的關係進行了研究，結果發現在平均磁場強度大於 0.4µT 的環境中生活的兒童罹患白血病的概率比其他兒童高出一倍，但他們同時也指出「…… 這有一定可能是統計偏差。在沒有明確的理論機理或可再現的實驗證據支持下，學界很難對相關問題做出確切的解釋。」

2002 年 P.Michelozzi 等學者的研究發現居住地距離梵蒂岡廣播電台發射塔的遠近與白血病發病率之間存在相關性，但是「這項研究本身存在局限性，因為案例數據較少並且缺乏具體的照射劑量數據。」

2005 年 G.Draper 等學者發現在高架輸電線附近 200 公尺（656 英尺）距離內兒童白血病發病率要比平均水平高出 70%，而在 200 至 600 公尺（656 至 1,969 英尺）距離內的發病率比平均水平高 23%。他們認為「這一相關性可能只是巧合或統計混淆」，尤其是在 200 至 600 公尺（656 至 1,969 英尺）距離內的發病率數據，因為他們確知這一區域內磁場強度遠低於 0.4µT。英國布里斯托大學曾針對這些發病率的增長提出過一種可能的機理，即輸電線附近的電場會吸引和集聚氣膠污染物。

#### 其它結論

2001 年 10 月世界衛生組織發布了關於超低頻電磁場與癌症關係的 263 號情況說明。此說明指出根據 IARC 關於兒童白血病的類似評估，超低頻電磁場屬於「可能致癌物」；但其中同時也表明目前「沒有足夠的證據」能夠確切地、結論性地將其它癌症與超低頻電磁場關聯起來。世衛組織稍後指出以上結論所依賴的證據的效力「因處理方法方面的問題而有所減弱」，因此「總的來說，關於兒童白血病的證據不足以支持確切的因果關係。」

2007 年英國健康保護局發布報告指出英國 43% 的家庭因為受到地上或地下 132kV 以上輸電線路的影響而出現超過 0.4µT 的磁場水平。

#### 英國 SAGE 報告

2004 年英國衛生部成立了關於超低頻電磁場健康效應的利益相關方諮詢會員會（SAGE）以了解並預防輸電線路的電磁場對於兒童白血病的潛在影響。2007 年 4 月，該委員會發布了第一階段中期評估報告 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館），認為居住地靠近輸電線路的遠近與兒童白血病發病率之間的關係已經確切到足夠發布預防建議的程度，具體建議包括將新建的輸電線路儘可能改為地下線路以及禁止在距離輸電線路 60 公尺（197 英尺）以內建設新的住房。其中關於新建住房的限制措施並不是向政府提出的官方建議，因為對兒童白血病風險所做的成本效益分析表明其潛在效益不足以讓政府發布相關條例；這項建議之所以被列入評估報告是因為如果後續研究表明其它健康風險也與輸電線路電磁場相關的話，政府就有必要根據此建議發布限制新建住房的位置。

## 行動電話

隨著行動電話用戶的大幅增長（截止到 2005 年 8 月，全球共有 20 億人使用行動電話），**行動電話輻射和健康**這個話題也越來越受到人們的關注。行動電話使用微波波段的電磁波進行通訊，一些人認為這可能對人體健康造成損害。這些擔憂促使學界進行了大量的針對性研究（包括流行病學調查和實驗研究，既有動物模型也有人體實驗）。近來人們也開始陸續關注其他無線電子設備及系統（如無線網絡）對人體健康的影響。

根據科學及醫療團體的一致意見，世界衛生組織發布聲明指出行動電話及移動通訊基站造成健康損害（如頭痛或致癌）的可能性微乎其微。不過，「IARC 仍將射頻電磁場列為可能致癌物（2B 類致癌物）。該分類下的物質或環境可能與癌症之間存在可信的因果關係，但巧合、偏差及統計混淆等因素始終存在，因而無法建立確切合理的聯繫。"

物理學家 Vasant Natarajan 指出：「我們的確應該警覺現代化、工業化的生活方式讓我們生活的世界中充滿了致癌物 —— 從食物中含有的殺蟲劑到空氣及水中的工業污染物等等。但我確信行動電話的電磁輻射不屬於致癌物。」他認為行動電話的電磁輻射能量低於任何可能的致癌閾值，因此不會導致使用者罹患癌症。

## 照明

### 緊湊型螢光燈泡

當包裹螢光塗層的屏蔽保護層因安裝錯誤等原因而出現損壞或破碎時，緊湊型的節能螢光燈可能會放射出達到危險水平的紫外線。這種情況下發生出的紫外線足以導致燒傷甚至引發皮膚癌。這種螢光燈泡之所以會產生紫外線，是由其發光機理決定的：先由燈泡中的蒸氣退激發出不可見的紫外線，再由螢光塗層將紫外線轉化為可見的螢光。

### LED 路燈

* LED 燈泡照射對於人體褪黑素合成的抑制作用是高壓鈉燈的五倍。人們已知峰值波長在 400-500nm 左右的白光可以有效抑制松果體合成褪黑素，具體機理是白光干擾了人體的生物鐘並導致睡眠周期的紊亂。
* 人工夜燈對於人體（以及野生動物）會產生各種效應，例如直接或間接地影響人體心理及行為。其中很多領域尚未被人們所了解，照明工程學會（IES）也強調有必要對其進行進一步研究。

## 不同頻率電磁輻射對人體的影響

儘管大多數電磁輻射引起的急性病都可以很快地被確認為曬傷，但有關長期或職業性照射可能需要數月乃至數年才能產生可供辨識的健康效應。

### 超低頻射頻無線電

高功率的超低頻射頻無線電可以產生大致為數個 kV/m 的電場，目前人們已知這種電場可以在人體內感應出可感知的電流並導致令人不悅的刺痛感。通常情況下，這些體內產生的電流都可以通過與地面相接觸的雙腳或者人體與地面之間形成的電弧而流入大地。

### 微波

低於政府監管機構設定的 SAR 限值的微波輻照被認為是一種無害的非電離輻射，它對人體不會產生任何影響。但高於美國聯邦通訊委員會設定限值的微波輻照則被認為具有潛在的危害性。美國國家標準學會（ANSI）為射頻及微波設定的 SAR 安全輻照限值是 4W/kg，高於該限值的輻照意味著人體吸收的能量已經足以產生有害的生理效應。為保險起見，最終推薦的保護導則採用了 10 倍的安全因子，將射頻及微波的 SAR 閾值設定為 0.4W/kg。關於射頻輻射究竟要低到什麼程度才屬於「安全」，目前仍有不少分歧，比如俄羅斯和東歐國家針對射頻及微波設定的 SAR 閾值就遠低於西方國家。

人體中的眼睛和睪丸往往被人們懷疑最容易受到射頻加熱的影響，因為這兩個器官相比之下都缺少足以散熱的血液流量。實驗室中的實驗研究表明短期高水平射頻照射（100-200 mW/cm²）可以導致兔子患上白內障。此外，實驗中還發現高水平射頻照射可能影響精子數量和精子活性，並因此導致暫時性的不育。

通過動物模型實驗以及流行病學調查，人們已經發現長期高水平微波照射可導致白內障。其具體機理尚不清楚，但據推測可能包括射頻加熱影響了晶狀體保護細胞蛋白質的熱敏酶。另一張可能的機理是射頻在眼房水中引發的壓力波直接損壞了晶狀體。

目前已知高功率的微波射頻照射可導致皮膚燒灼感、微波聽覺效應、中等規模的劇烈疼痛、微波燒傷以及皮膚水泡等。

### 毫米波

隨著科技的進步，近來出現的應用於機場安保的毫米波掃描儀及應用於個人區域網路的 WiGig 使得 SAR 安全限值法規開始面向 60GHz 及微波以上波段。在此之前，這一波段的微波主要應用於點對點的衛星通訊，所產生的人體照射劑量極小。毫米波段的輻射水平相當於高頻微波波段或接近紅外部分波段的水平。

### 紅外線

750nm 以上波長的紅外線可以影響人眼的晶狀體。例如玻璃工人型白內障就是玻璃或鋼鐵工人因紅外熱輻照而罹患晶體異位的病症。長期裸眼觀察燒紅的玻璃或鋼鐵的工人們的眼睛還有可能患上其他類白內障的病變。

影響致病效果的另一個重要因素是工人與紅外輻射源之間的距離。以電弧焊作業為例，紅外輻射的強度隨距離劇烈衰減，因此在距離焊接處 3 英尺的位置上紅外線就不足以對人眼造成損傷，但焊接產生的紫外線仍會構成健康威脅。這就是為何焊接者必須佩戴染成深色的護目鏡，而旁邊的觀察者卻只需要佩戴能過濾紫外線的無色護目鏡。

### 可見光

調製的高功率雷射足以灼傷視網膜甚至是皮膚。為避免危害的發生，人們採取了多種保護措施，例如 ANSI 的 Z136 標準和 IEC 的 60825 標準都按照功率和波長對雷射進行了分類，這些標準規範同時也規定了相應的安全措施，例如給雷射器增加安全警告標誌，要求雷射使用人員必須佩戴專門的護目鏡等等（參見雷射安全）。

除了紅外線和紫外線之外，焊接作業還會產生劇烈的可見亮光，這可能會導致暫時性的閃光盲。一些資料認為在沒有合適的安全保護的情況下，不存在所謂裸眼觀察焊接作業的最小安全距離。

### 紫外線

短期（數小時）強烈的紫外線照射可以導致曬傷。

紫外線（特別是其中 UV-B）已被證實可以導致白內障，同時一些證據表明年輕或幼年時佩戴太陽眼鏡可以減緩老年時白內障病症的發展。地球大氣層能夠過濾掉大部分來自太陽的紫外線，因此經常在高空大氣中飛行的飛行員因為接受紫外線照射劑量較高的緣故往往更容易罹患白內障。有學者認為臭氧層空洞所導致的地面紫外線強度升高會增加今後白內障的發病率。需注意人眼晶狀體可自行過濾掉紫外線，因此如果晶狀體被外科手術摘除，則人眼應當可以直接看到紫外線。

長期的陽光紫外線照射可能導致黑色素瘤或其他皮膚惡性腫瘤。現有證據可靠地證明了紫外線（特別是其中段的 UV-B）是導致絕大多數非黑瘤皮膚癌（世界上最為常見的一類癌症）的最主要致病因素。紫外線還能引起皺紋、雀斑和痣等皮膚問題。紫外線的損害是終生累積的，因此某些危害在照射後可能不會立即顯現。

300nm 以下的紫外線輻射（光化射線）能夠殺傷角膜上皮細胞，這種損傷在高海拔地區以及雪原、湖泊或沙漠等易反射陽光的環境中非常常見。與之類似，焊接作業所產生的紫外線也能夠傷害角膜並導致光性角膜炎。

### X 射線

包括 X 射線在內的電離輻射都可導致白內障 。正對晶狀體的 500-800 拉德 X 射線輻照劑量即可引起白內障，在某些情況下晶狀體渾濁可能要等照射後數月至一年左右才會顯現。

X 射線裝置使用中一個最主要的潛在危害就是局部皮膚受照後產生的燒傷。根據相對較大面積的 X 射線皮膚燒傷病例推算，大約 300 拉德（3 戈瑞）的輻照劑量就可以導致可見的皮膚紅腫；大約 1500 拉德（15 戈瑞）的劑量可以產生帶有水泡的嚴重燒傷；當劑量達到 3000 拉德（30 戈瑞）時，輻照所導致的燒傷就需要採取植皮手術或截肢處理。這種燒傷症狀根據劑量的不同，可能需要一到數周的病程發展。

備註：截止到 2014 年，市面上還沒有針對 50eV 至 10keV 區間軟 X 射線的商品化探測器。

### γ 射線

高劑量的 γ 射線或其他電離輻射可以導致大量細胞損傷和死亡。人們對於高劑量電離輻射影響的認識主要來自於對第二次世界大戰期間廣島和長崎原子彈爆炸倖存者的流行病學調查數據。這些數據表明受輻照者患癌概率明顯高於常人，並且罹患癌症的概率隨著受照劑量的升高而升高。

大於 5 戈瑞的一次性高能射線全身照射通常會導致受照者在 14 天內死亡。這個量值相當於一個 75 千克的成年人吸收 375 焦耳的能量（大致相當於 20mg 蔗糖所包含的化學能）。對於輻射劑量而言，戈瑞是一個很大的單位，因此輻照醫學中經常使用毫戈瑞（mGy）作為單位。

根據對接受放射治療的患者的跟蹤調查，受照劑量超過 1 戈瑞時就會出現脫髮；一次性接收 10 戈瑞的劑量即可出現永久性的脫髮，但如果分次進行照射，則總劑量達到 45 戈瑞時才會導致永久脫髮。唾液腺和淚腺能夠承受的劑量限值是總共 30 戈瑞（每次 2 戈瑞），但通常頭頸部癌症治療時所用的輻照劑量都超過了這個值，因此接受治療的患者會感到口乾和眼乾，這可能會成為令人苦惱的長期折磨並嚴重影響患者的生活質量。與之類似，受照皮膚的汗腺將會停止分泌汗液，而接受盆腔放療的婦女也往往會受到陰道黏膜乾燥的困擾。對卵巢進行 8 戈瑞劑量以上的輻照可導致永久性的不孕。

### 一般性的射頻輻照

加拿大健康與福利部安全法第 6 條推薦將 100kV/m 作為脈衝電磁場的電場強度限值以避免空氣擊穿和產生電火花。根據實驗室研究的結果，該法規還附加了合理限制以避免實驗室中大鼠曾出現過的微波聽覺效應或因電磁能量導致的神志昏迷。

## 相關條目

* 無線電子設備與健康
* 行動電話輻射和健康
* 宇宙射線的健康威脅
* Central nervous system effects from radiation exposure during spaceflight
* 電磁波過敏症
* 電磁輻射計
* 電磁場測量
* 宇宙線
* 本底輻射
* BioInitiative Report
* COSMOS cohort study
* 電磁學
* 磁生物學
* _Microwave News_
* 微波聽覺效應
* 吸收輻射率

## 參考資料

## 外部連結

* Information page （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） on electromagnetic fields at the World Health Organization web site
* Biological Effects of Power Frequency Electric and Magnetic Fields (May 1989) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） (over 100 pages)
* CDC - Electric and Mangetic Fields - NIOSH Workplace Safety and Health Topic （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）