解读电磁辐射的两种标准

手机和基站的辐射会危害人类健康吗？这是一个常见的话题。国内媒体充斥着各种专家建议，公众也有自己的看法。事实上，国外发达国家对此做了大量研究，结论是它与脑瘤和其他疾病无关。“日常生活中的电磁辐射对人体健康无害”一直是科学界的共识。《破除手机辐射危害健康的谣言》分析手机辐射问题，《基站与健康》分析基站辐射问题，特别解释了“如果你想减少辐射，就应该把基站带进居民区”的原因。然而，没有科普文章全面介绍电磁辐射标准。文献数据库中的科学文章过于专业，公众无法阅读。因此，我整理了相关内容来撰写这篇文章，以帮助公众对此有一个清晰的认识。

从对人体健康的潜在影响来看，测量电磁辐射有两个国际标准，即功率密度标准和比吸收率标准。前者属于电磁学领域，而后者仍与电磁学有关，但已扩展到生物学领域。

1.功率密度标准功率密度指单位面积接收的辐射功率。它测量信号强度，可以用电场强度和磁场强度来表示，但更常用的是功率密度。下图显示了中国现行《电磁辐射防护条例》(GB87088)中规定的公众接触限值。图中前两行属于中短波，不属于移动通信频段，其中3 MHz ~ 30 MHz为军队使用的短波频段，与公众无关，无需关注。对于30兆赫至30000兆赫范围内的电磁波，频率越高，穿透人体的能力越差。因此，从人体冲击的角度来看，频率越高，允许的功率密度越大，即从30兆赫的0.4W/ m2到30000兆赫的2W/m2。

手机的峰值功率是2W。美国电气和电子工程师协会(电气和电子工程师协会)不考虑传输功率低于7W的安全问题。然而，国家辐射防护测量委员会(NCRP)提倡更严格的标准。美国联邦通信委员会(联邦通信委员会)为2G手机密集使用的900兆赫频段设定了6W/m2的辐射限值，比中国的0.4W/m2低15倍。

中国现行的电磁辐射防护法规GB87088是世界上最严格的标准之一。本标准是通信公司建设基站和国家环保部门检查的依据。一些网民认为这是88年设定的标准。那时，手机还远未普及。既然手机如此受欢迎，标准应该提高。事实上，基站越来越密集，单个基站的辐射功率越来越小，辐射功率密度呈下降趋势。由于新技术的应用，手机的功率也在下降，手机和基站对人体的潜在威胁不是在增加，而是在减少。

毕竟，有88年历史的国家标准是很久以前的事了。现在环境保护部已经引入了一个咨询标准来代替GB87088标准。手机频段限制没有变化，但仍为0.4W/m2。该标准将电磁设备的豁免管理等效功率设置为1 MHz至300 GhZ(100瓦)，即100瓦以下(含100瓦)未屏蔽空间辐射的设备无需批准。如果高于100瓦，并不意味着不能运行，但需要批准。目前，单个基站的功率只有20W左右。根据这种征求意见的标准，不需要批准，也不可能超过标准。

一般情况下，GSM基站天线的高度为35 ~ 55m，国家环保部门已经监督测试了数千个基站。结果表明，对于功率为20瓦的基站，前10米基站天线的功率密度为0.006瓦/平方米，远低于中国严格的限制标准。

手机和基站等电磁辐射不会影响人体健康。这是一个科学共识，在国外从未成为问题，但在中国却引起了公众恐慌。原因是运营商为了竞争而传播辐射的谣言是源头。当码分多址移动电话首次推广时，一家运营商使用了“绿色移动电话”的伪概念，利用低辐射作为卖点，欺骗公众以提高竞争力。事实上，码分多址手机的辐射功率并不小于全球移动通信系统。GSM手机的峰值功率是2W。在实际使用中，它仅在1/8的时间内传输，因此最大平均功率为250毫瓦。然而，码分多址是连续发射的，最大平均功率也在250毫瓦左右。两者之间没有太大的区别。

公众不需要知道具体的原理，但只有常识可以判断，码分多址手机的辐射大致相当于全球移动通信系统，因为两个手机的电池容量是相似的。除了系统运行所需的基本相同的能量外，其余的能量被辐射出去，两者的待机时间和连续呼叫时间是相似的。如果码分多址手机的辐射功率远小于全球移动通信系统，那么其余的能量在哪里？能量守恒定律不能成立吗？

虽然全球移动通信系统和码分多址移动电话的最大平均功率约为250毫瓦，但实际发射功率将远远低于这一水平，这是由于基站对移动电话功率的自动控制机制。由于移动电话和基站之间的距离不同，移动电话辐射相同的功率，因此基站接收来自附近移动电话的强信号功率和来自远处移动电话的弱信号功率。移动电话本身并不知道离基站的距离，在开始时会使用最大功率进行传输。基站收到命令后会向手机发送命令，逐步降低发射功率。它将在一秒钟内发送数十到数百个订单。附近的移动电话会在很短的时间内将发射功率调整到非常低的水平，例如0.02瓦。

虽然基站的发射功率大于手机的发射功率，但由于手机离人体很近，经过综合比较，手机对人体的辐射要大得多。第二种方法是抵抗基站辐射。没有人，因为手机和基站之间的距离很远，手机用户反而会暴露在更强的辐射下。这可能超出了抵制者的预期。

现在运营商已经为最初的辐射谣言付出了代价。基站很难进入居民区，并且由各地的居民驾驶。将基站伪装成灯杆和大树的把戏已经不再有效。时至今日，仍有运营商打着假绿卡，还在做一些愚蠢的事情，如喝鳖解渴，这真是令人惊讶。

2.比吸收率标准比吸收率(SAR)定义为给定密度的体积微量元素内的大量微量元素随时间吸收的能量的差值。它实际上是指单位时间和单位生物体质量吸收的电磁能量，单位为瓦/千克。

与之前引入的功率密度标准相比，该标准更多地考虑了人体状况，应该是一个更具参考性的标准，但操作起来比较困难。功率密度标准的测试非常简单，可以用场强计或频谱分析仪进行测量，但比吸收率标准的测试需要人体模型的配合，后续的数据算法也非常复杂。

美国辐射防护和测量委员会(NCRP)和美国电气和电子工程师协会(电气和电子工程师协会)制定的美国标准是合成孔径雷达≤1.6W/kg。国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)制定的欧洲标准为SAR≤2.0W/kg，其中欧洲标准由世界卫生组织(WHO)推荐。中国的“手机电磁辐射局部暴露限值”(GB21288-2007)只有一页主要内容，但实际上它说了一句话:中国符合世界卫生组织推荐的欧洲标准2.0W/kg。

有标准，但是应该如何测试？*现行通信行业标准YD/T 1644.2007是手持和身体佩戴的无线通信设备(人体模型、仪器和程序)对人体的电磁辐射。标准的第1部分:在耳朵附近使用的手持无线通信设备的合成孔径雷达评估程序(频率范围300兆赫-3千兆赫)，第2部分:手持和人体佩戴设备在人体头部和身体的合成孔径雷达评估程序(频率范围300兆赫-6千兆赫)。

当然，为了测试头骨中吸收的电磁能量，活人是不能被打开的，只能制作一个与头骨的形状、密度和介电常数相当的标准人头模型。上述标准对模型进行了标准化，以确保测量结果的一致性和可比性。该标准要求含有糖和盐的悬浮液用于模拟头部组织液。手机有粘贴面和倾斜两个标准测试位置，并有一套完整的信号频率和功率规格、探头规格、测试程序等。

本标准的内容非常详细，参考了来自欧美国家的65个相关标准和文件。然而，实际内容基本上是从欧美移植过来的相关标准。有趣的是，我们国家标准中使用的头部模型数据实际上来自美国军方1988年的人体测量报告，这与相关的美国标准完全一致。

在标准中，根据美国男性士兵头部大小的统计数据，成年男性的头部按照从小到大的顺序分为数字1到10、最小的数字1和最大的数字10。模型选择9号。考虑到妇女和儿童的头部尺寸肯定小于9号，这可以确保90%以上的用户的头部尺寸小于9号模型，并且将遭受更低的辐射，从而使得基于9号模型获得的合成孔径雷达标准保守且安全。

媒体经常说合成孔径雷达的价值是基于成年男性的头部模型，应该对儿童采用更严格的标准。这种说法没有科学依据。根据剂量学研究，成年男子的头部比妇女和儿童的大，吸收更多的辐射，这已经构成了最糟糕的电磁辐射。

人头模型中用于测量的探头不是温度计，而是接收电磁辐射能量的接收天线。在获得测试数据后，只有经过复杂的算法处理才能得到合成孔径雷达值。探头天线必须根据不同的频段进行校准，其测量步骤和数据估计非常专业和复杂。

根据之前的测试结果，手机辐射对头部造成的最大温升为0.194摄氏度。根据美国电气和电子工程师协会的安全标准，人体局部温度升高的阈值不超过3.5摄氏度。如果人体的正常温度是36.5摄氏度，本地温度不能高于40摄氏度，而手机辐射造成的最高温度低于37摄氏度，这当然无关紧要。此外，人类可以通过自己的体液流动来调节局部温度。

合成孔径雷达与移动电话的标准(如全球移动通信系统或码分多址)无关。许多外国实验室多年来的研究数据表明，合成孔径雷达与功率密度没有转换关系，但在中国，为了定性地解释这一问题，经常将两者进行比较。

2012年4月23日，美国联邦通信委员会(联邦通信委员会)发布了关于射频暴露和合成孔径雷达符合性要求的六份KDB文件的修订草案，其中KDB865664适用于100兆赫至6千兆赫的合成孔径雷达测试。此次修订主要是为了符合长期演进技术和其他新一代移动通信规范中无线电信号频率应升至700兆赫至6千兆赫的客观要求，而以前认为无线电信号主要低于2千兆赫。

新文件有三个主要变化。首先，插入到头部模型中用于低于2GHz的原始信号的天线的直径是6毫米到7毫米。现在信号频率变得更高，因此波长相应地缩短，需要3毫米到4毫米。当接近6千兆赫时，需要直径为1.5毫米的天线。当信号频率高时，为什么天线应该短？因为信号的频率与波长成反比，当天线的长度与波长成正比时，发射和接收效率会更高。因此，信号频率越高，波长越短，天线越短。第二，由于单个信号的带宽，单个探针是不合适的，并且多个探针的分离已经成为未来测试的趋势。第三个是头部模型中的模拟液体。以前的糖和盐液体不适用于1G以上的信号，需要新的混合液体，如矿物油和甘油。通过文献检索，没有发现中国相关部门和机构跟踪这些变化。

央视曾经做过一个关于“防辐射孕妇装”的节目，并介绍了由陈星研究人员进行的实验。穿着防辐射孕妇装的假人上方安装了八个木制天线，场强计的探头放在防辐射孕妇装和假人之间的缝隙中进行测量。结论是辐射反而增加了，原因是由于来回振荡的电磁波的叠加，功率增加了。这个结论非常令人遗憾，因为它是一个典型的伪科学陈述。尽管该项目得出的结论是防辐射孕妇装没用是正确的，但它使用了错误的论点。这种“假假假”是最有害的。

后来*电视台制作了另一个节目，邀请了中国工程院院士刘尚河，他是中国静电防护和电磁辐射方面的顶尖专家。他还在现场做了实验，得出防辐射孕妇装有一定的防辐射效果，这是一个科学结论。然而，有一种科学说法延伸到生物领域而没有被引入，即衰减的辐射对人类健康没有意义。

“防辐射孕妇装”也不是无用的。戴上它们可以得到更多的关注，并增加在公共汽车上获得座位的机会。欧洲、美国、日本等国家从未见过这种产品，但它在中国已经成为一个巨大的产业。

标准《手机电磁辐射局部暴露限值》(GB21288-2007)的最后一条要求对手机产品进行标识。产品的合成孔径雷达应在说明书中用粗体字母标明，最大合成孔径雷达值应鼓励在产品的外包装上标明。至少在这个阶段，我对这个要求没有希望。如前所述，测量产品的合成孔径雷达是一个高度专业化和复杂的过程。具备这种能力的科研机构不多，必须具备国家授予的检测资质。否则，它就像猪肉上的屠夫检疫印章一样无效。因此，当合成孔径雷达检测尚未开始时，如果某部手机的规格上显示了合成孔径雷达值，我们必须验证该数据是在哪里检测到的。该机构是否被授予相关资格？

像其他流行的谣言一样，对电磁辐射的恐惧在中国也很普遍。包括我在内的科普专家已经做了很多努力，但还远远没有成为主流声音。“日常生活中的电磁辐射对人体健康无害”这一事实还没有被大多数人接受，这让我在多年努力消除对电磁辐射的恐惧后感到有些无助。

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