快轉給你的父母，告訴他們輻射的真相！｜SciFM Vol.04
文章推薦指數： 80 %
今天，我們聊一聊最常見的電磁輻射~
我們日常可以見到哪些輻射？
輻射的強度指標是什麼？
各種輻射和人體怎麼相互作用？會不會對人體有害......
請點擊上面音頻按鈕收聽聲音吧~
相信大家聽完我們的節目後，馬上就能分辨出朋友圈裡轉的各種關於輻射的謠言啦~
1
什麼是電磁輻射？
說白了，電磁輻射就是常見的電磁波。
那麼第一個問題就來了，電磁波是怎麼產生的呢？負責任地說，把麥克斯韋方程組裡的方程代換一下就得到電場和磁場的波動方程，解出來的解就是電磁波。
當然這等於沒說，所以通俗一點來說呢，變化的電場會產生磁場，而變化的磁場又會產生電場。
這樣電場和磁場交替相互產生，向遠處傳播出去，就得到了電磁波。
2
電磁輻射的分類
主要按照頻率或者波長進行分類：
頻率比較低，波長比較長，對應的單光子能量比較低，對物質的電離能力比較弱，叫作非電離輻射；頻率比較高，波長比較短，對應的單光子能量高，對物質電離能力強，叫作電離輻射。
除此之外，頻率處於不同範圍的電磁波有各自的日常用途和名稱，主要分為無線電波、微波、紅外線、紫外線、X射線。
用圖表示出來就是所謂的電磁波譜。
今天我們主要討論的是非電離輻射，就是頻率相對比較低的電磁輻射。
3
我們日常生活中都有哪些電磁輻射？
來源是什麼？
按照來源分類，有：
1.輸電設備，如變電站、電線
2.家用電器，所有使用交流電的電器
3.用於通信的電磁輻射
按照頻率分，主要分為：
低頻（1Hz-100kHz），主要來自於供電設施，和大多使用交流電的家用電器和電子產品。
高頻(100kHz-300GHz)，主要用於通信、手機信號、WIFI信號、收音機、電視，和一些安全檢查設備和醫學檢查設備（比如MRI），這些都會產生高頻電磁輻射，以及用於加熱的微波爐。
4
如何衡量電磁輻射的強弱？
衡量電場強弱的物理量是電場強度E，單位是伏特/米（V/m），衡量磁場強弱的物理量是磁感應強度B，單位是特斯拉T。
（但是這個單位比較大，我們一般考慮微特斯拉μT）。
此外也會用到電磁波的功率密度，單位是瓦特/平方米（W/m^2），表示每平方米的面積上電磁波的功率大小。
一些常見的家用電器周圍的電磁場強度：
1.電場強度
2.磁場強度
（來源：德國輻射安全聯邦辦公室，1999年）
5
電磁輻射對於生物體有什麼影響？
在低頻的電磁場下，人體是一塊良導體，電場線基本垂直於人體，由於電磁場在不斷震盪，在人體表面會產生震盪的電荷；同時呢，人體內的磁場和外加的磁場基本是一致的。
在複雜的耦合作用下，低頻的電磁場會在人體內感生出電場和電流。
由於人體內本身就有微弱的生物電流和電場在參與人體內的各種生理過程，如神經信號的傳遞，大多數生物化學反應比如消化過程，心臟活動等等，如果感應出的電流大小達到一定的強度，會對影響到一些人體內的生理過程，比方說會刺激人體的神經和肌肉，在視場邊緣產生一些光幻視等等。
這些影響都是可逆的，不會影響健康。
但如果達到非常大的強度，就可能會對心腦血管產生不可逆的影響，甚至燒傷人體組織。
高頻電磁輻射作用於人體，主要的效應為加熱效應。
高頻電磁場可以一定程度上穿透人體，頻率越高，穿透深度越大，身體裡帶有電偶極矩的分子會在電磁場的作用下震動，這個動能會因為摩擦耗散變成熱能釋放出來……其實就是微波爐的原理，跟我們用微波爐加熱雞腿是一個道理。
由於人體內有溫度調節機制，我們的身體是能夠承受一定的升溫的，比如當我們大量運動完後體內也會釋放很多熱量，但並不會對身體健康造成什麼影響。
這裡是一樣的道理。
但是當超出一定水平時，這種效應會給人體帶來嚴重的傷害，例如中暑和燒傷。
總結一下，低頻的電磁場主要作用是在體內感應出電流和電場，從而影響人體生理活動，而高頻的電磁場主要作用是加熱，跟微波爐一個道理。
6
安全標準的制定
那麼我們日常生活中接觸到的各種電磁輻射到底會不會影響身體健康呢？
俗話說，拋開劑量談毒性都是耍流氓。
每個國家和一些國際性的組織都制定了一系列的標準，來確保公眾接觸到的輻射強度足夠低，身體健康不會受到影響。
各種電器和通信設備在製造和建立時都必須確保不會超過這個標準，因此可以說我們平常是非常安全的。
圖：中國《GB8702-2014 電磁環境控制限值》中對於各頻率電磁輻射的公眾暴露限值的規定
我知道我這麼說大家肯定不放心，憑啥你說沒影響就是沒影響呢？而且，萬一我一不小心超了這個標準怎麼辦？
這就需要我們了解一下這個標準是怎麼制定的。
為了找到輻射開始影響生物體健康的臨界值，我們需要做實驗。
當然人體是不能拿來做實驗的，所以會用各種動物做實驗。
在加大電磁輻射的過程中，動物的健康受到影響之前，它的正常行為一定會先發生改變。
那麼這個值就被記錄下來，作為最小的有害健康的輻射強度值。
但是呢，為了保險起見，我們也不會把這個值直接拿來作為人體的安全標準，所以要把這個值除以50，再來作為公眾安全限值。
不同的國家制定的標準各有不同，大多數國家都參考了國際非電離性輻射防護委員會（ICNIRP）定義的一套標準。
除此之外，我們在制定安全標準時，總是假設電磁場和人體有最大程度的耦合。
但由於人體形狀非常複雜，還有各種不同的組織，實際上人體和電磁場的耦合程度並沒有那麼強，或者說，人體屏蔽了一部分電磁場，使得實際上在你體內感生出來的電壓電流和加熱效應並沒有那麼強。
綜合以上兩點，短時間地處於超過安全標準限值的電磁輻射下，對健康也是沒有什麼影響的。
不過，我們普通人也很難處於超出安全標準限值的環境中就是了。
順帶一提，某些職業需要暴露在一定的電磁輻射下，這些從業人員的安全標準限值比公眾的限值要高5倍。
這是因為他們一般都經過培訓，對可能的風險有足夠認知並且會有一些相應的防護措施。
對於普通公眾來說，這個標準自然是越嚴格越好啦~
7
我們每天都待在電磁輻射裡面，長期接觸會不會帶來健康問題呢？
實際上，到目前為止，人們已經基本把有可能和電磁輻射有關的疾病都擔心了一個遍。
過去的幾十年里，各國的科學家們也在積極研究電磁輻射和各種疾病的關係。
然而直到目前為止，結論是：
無論是低頻還是高頻電磁輻射，都沒有有效的證據支持電磁輻射會導致任何健康問題。
從癌症、白血病、白內障，到失眠、頭痛、情緒低落，經過各國科學家的各種實驗和調查統計，到目前為止都沒有任何有效的證據表明電磁輻射和這些症狀有任何關係。
當然，相關的各種研究仍然在繼續，各國的電磁輻射最大暴露值標準也會根據相關的研究進展不斷更新。
由於篇幅有限，我們也只能簡略地介紹一些概念。
其實關於上文的每一個陳述，背後都有許多調查報告和論文在支撐。
所以以後再看到朋友圈裡轉的「震驚！電磁輻射的十大危害不轉不是中國人」之類的文章時，我們要先冷靜下來，先看看他說的是什麼東西的輻射有危害，然後去搜索一下它產生的電場強度磁場強度有多大，功率密度是多少，再比對一下安全標準，馬上就可以知道他是不是在胡說八道了。
關於輻射的可靠消息都會公布在國際非電離性輻射防護委員會（ICNIRP）的網站上，那裡還有相關的報告和參考文獻以及一些更細節的科普，大家有興趣可以繼續深入閱讀。
總之，只要這篇文章能夠讓大家在看到相關的謠言文章時能夠停下想一想他說的到底靠譜不靠譜，然後動手搜索求證一下，那我們本期節目的目的就算達到了。
所以手機通信基站到底會不會對附近居民健康造成影響呢？大家不妨動手查一下？
