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浅谈移动电话的电磁辐射及防护措施
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当今世界移动通信发展迅速。我国移动电话用户至1999年底已达到4 300万，全世界移动电话用户达到4亿。据预测，到2000年，我国移动电话用户将达到7 000万，全世界用户将达到5亿。再过4年，我国移动电话用户将超过美国与日本，成为世界上手机最多的国家。到了2010年，我国移动电话用户将达到2亿。手机持有者希望在任何地方都能获得通信服务，这就势必要求移动通信基站无处不有。电磁波能够无缝覆盖使电磁环境发生了变化，以至于污染人类生活空间，对人体健康构成了威胁。那么，移动通信基站和移动通信手机的电磁辐射对人体健康到底会不会构成危害呢？
1 世界各国的研究动态
瑞典是世界上第一个正式承认强度在0.2μT以上的低频电磁场对人体有害的国家。最早状告NEC公司的移动电话用户，诉其太太因长期使用移动电话而致癌要求赔偿。以后类似的报导与争论日趋增多。对于移动电话所产生的电磁波对人体的影响，一些初期的研究提供了如下不同的结果：
（1） 移动电话基站和手机所产生的电磁波对人体无不良影响；
（2） 美国一研究部门认为可能致癌；
（3） 美国另一研究部门则认为电磁波有可能抑制肿瘤的生长；
（4） 法国的一研究部门认为断定电磁波对人体有害还为时尚早，需进行长时间的研究和积累才能得出最终结论。
于是，欧盟国家决定就此展开更为深入的研究，研究活动从1997年开始，为期至少5年；英国科学家还研制成功一种可测试移动电话对人体影响的仪器，利用它可准确测量移动电话发射的电磁波对人体不同部位的影响。日本邮政省从1997年4月开始推出一个庞大的计划，每年将耗资15亿日元，对电磁波的危害包括对地球生态的影响、对人体的危害开展调查；日本的研究机构用FDTD法(Finite-Difference Time-Domain Method)来计算移动电话1.5 GHz微波致使人脑内部温度上升情况，以判断是否对人体构成危害。澳大利亚政府决定拨出约350万美元进行为期5年的"关于使用移动电话及相关设备时给人体带来的影响"的调查；丹麦也从1996年年底开始了长达5年的"手机持有者和脑瘤人数增加有无关系"的全国性调查；世界卫生组织也投入上亿美元研究，其中重点课题是评价移动电话所带来的健康风险。在英国，专家向全世界移动电话生产厂商和销售商、运营商呼吁，要求他们像烟草商给香烟贴标识一样，在所有移动电话上贴上"有害健康"的警告标志，尤其应当提醒少儿不宜。
我国于1996年设立了"手机电磁波对人体中枢神经的影响及标准专项研究"。我国部分专家倾向认为手机电磁波对人体有害。一项调查表明，手机的电磁辐射会有一半被人体吸收，其中有1/4被人脑吸收。如长期使用手机，有人会出现头晕、记忆力减退、流泪、视力下降、耳部出现红斑等症状。因此，在尚未充分确认手机电磁波对人体是否有害的情况下，应该提醒使用者预防。
2 电磁辐射标准
电磁波产生的辐射频率的范围为3 kHz～300 GHz。频率越高，电磁辐射所衍生的能量越大。通常认为， 频率极高的X射线或γ射线会产生极大的能量，使人体生物组织中的分子与原子变成离子，称为电离辐射。而电磁波产生的非电离辐射，不会像X射线或γ射线那样导致对人体的不可逆损伤。不过，电磁波的宏观热效应能使人体内部加热。如果局部加热的热量较小，人体会对其进行自动调剂回到平衡温度。如果局部的热量不能及时耗散，就会导致对人体的损害。微波对人体的损害，与微波频率、照射时间、辐射功率及人体部位有关。美国与西欧认为电磁波（10 MHz～100 GHz）对人体照射的最大允许功率密度为10 mW/cm2。美国1982年颁布的防护标准 (军标ANSIC95.1'1982)是3 mW/cm2。而前苏联制定的最大功率密度与照射时间长短有关，在连续照射时为0.01 mW/cm2, 在20分/天照射时为1 mW/cm2。
但是，微波的非热效应可能会对中枢神经及心血管系统有影响。而正在通话的手机电磁波非常靠近脑部。它对脑部产生的影响尚不太清楚。英国放射学防护委员会等科学机构声称：手机天线的顶端是产生辐射最强的地方，而天线正对着人脑最为有害。有关机构对移动电话检测表明：手机的天线中部、耳机上部、耳机、键盘各部位释放出的电磁辐射强度分别为：440μW/cm2、950μW/cm2、350μW/cm2、160μW/cm2。如果在手机中采用电磁屏蔽技术可以减小手机机体部分的电磁辐射强度。一个美国研究机构在生物实验，对动物辐射的46次基因试验中，大多数均无致癌之虞。但是，对手机用户统计分析的初步结果显示，使用手机可能与患癌有关。统计分析表明，对持有手机的用户患病模式进行研究，发现他们患上罕见的神经细胞瘤的危险比非用户激增了近3倍。另一研究表明，右手使用手机用户患脑瘤的部位总是在右脑，但左撇子的癌症病人却无这种联系。因此，有关部门呼吁国际卫生组织与政府部门开展进一步的研究工作。美国国家癌症研究所和欧洲国际癌症研究署正在积极研究手机可能致癌的问题。
1996年，我国设立了"手机电磁波对人体中枢神经的影响及标准"专项研究。为防止电磁辐射污染、保护环境、保障公众健康和促进电磁技
术科学的发展，我国国家环境保护局、卫生部曾制定《公众照射导出限值》与《环境电磁波容许辐射强度分级标准》两个主要技术标准，并通过 GB8702-88《电磁辐射防护规定》、GB9175-88《环境电磁波卫生标准》正式颁布。1997年3月又发布国家环境保护18号令，及《电磁辐射环境保护管理办法》等。1997年，由信息产业部牵头，与国家技术监督局、卫生部、环保局一起制定了有关手机的电磁辐射标准。中国消费者协会曾公布了手机电磁波辐射结果，手机辐射最高的达到10 mW/cm2，最小值也达到0.3 mW/cm2，超过我国相关卫生标准允许的上限。虽然手机在准入市场之前要通过进网测试与安全型号认证（FTA）。FTA测试要对基站与手机的无线接口进行测试，包括电磁兼容测试。但是进网测试与FTA测试并非人体安全认证。为了对人体安全进行认证，国际上提出了SAR（Specific Absorption Rate）手机人体辐射安全标准认证。Nokia、Motorola与Ericsson等公司正在采取一致步调，将于2001年初（可能是4月前）完成SAR测试标准。一旦标准完成后，将会公布各种型号手机的SAR值，让消费者了解手机是否符合安全标准。不过，我国至今还没公布一个类似于SAR认证的手机安全标准。
GB9175-88与GB8702-88两个标准给出，安全的辐射电场强度应小于12 V/m，或功率密度小于40μW/cm2。我国标准比美国与西欧的允许功率密度10 mW/cm2要严得多，对人体更为安全。足见我国政府在制定有关电磁辐射环境保护标准方面是极其谨慎的。
3 移动电话手机与基站的发射功率
在我国，早期的移动通信系统使用模拟制式（TACS）的A、B网，通话时使用连续的电磁波，双向通信使用不同频率（相差45 MHz）。而现在我国的移动通信系统主要采用数字制式（GSM）的G网。GSM系统双向通信使用的频率仍然相差45 MHz，但通话时使用的并不是连续的电磁波，而是一种突发信号（称为TDMA信号），每个突发的持续时间为543 ms。为保证手机与基站之间既有良好的通话质量，又可减小互相干扰，双方发射功率可以根据系统控制器的要求进行自动调整。这样一来，还可以便节省手机电池的耗电量。
一个GSM移动通信蜂窝小区的最大覆盖半径为35 km。但是在城市，尤其是繁华的商业区，必须减小蜂窝小区半径，以便增大频率复用数，使区域用户容量增大。为了满足某个区域移动通信的有效覆盖，基站数量建得越多，蜂窝小区与小区之间距离越小，则GSM基站与手机之间距离越近，它们发射较小的功率已足以维持正常的通信；反之，基站数量建得越少，站间距离越大，通信时双方发射的功率也越大。GSM基站与移动台(包括GSM900与DCS1800) 发射的突发功率规范如表1所示。
表中功控每级的级差为2dB。
GSM车载移动台的最大突发功率为8 W, 而GSM手机的最大突发功率为2W。一个覆盖半径为1 km左右的城市蜂窝小区，设基站的最大发射功率不必太大，选定为10 W已足够。对于在该小区范围内的GSM移动手机而言，当手机与基站相距1 km左右进行通话时，此时的GSM手机发射的突发功率最大，可能为0.5W左右，其基站对应信道的发射功率是10W左右；反之，当GSM手机移近基站时，GSM基站与手机两侧的发射功率都将分别按2 dB的级差自动下降。例如，相距基站100～200 m时，手机发射功率会调节在0.1 W左右，基站对应信道（频率与时隙）的发射功率也会下降。由此可见，移动通信基站密度越大，每个基站的最大电磁辐射强度越低；移动通信手机距离GSM基站越近，手机在使用过程中对通话者的电磁辐射强度越低、越安全。
4 移动通信基站的电磁辐射
设基站的发射功率为 P (W)，天线的增益为G（应由dBi换算成倍数），接收点的允许功率密度为 Pd (W/m2)。则可用如下公式计算辐射安全的最小允许距离r（m）：
r=√PG/(4πPd)
有关专家曾按照Ericsson, Alcatel两家公司提供的基站技术参数P与G，依据国家环保行业标准辐射环境管理导则，使用电磁辐射监测仪器和方法（HJ/T10.2-1996）进行测试。结果在主射线方向的最小允许直线距离 r确认为22 m；它与计算值距离r吻合。当偏离主射线时由于天线增益G将急剧下降，允许的r值也将随之减小。测试结果表明，所测辐射值均符合 GB8702-88。由于GSM基站天线高度一般均在35～55 m，当电磁波穿过砖墙时要衰减6 dB 左右，而穿过带钢筋的墙要衰减20 dB左右。因此，GSM 基站天线建在大楼屋顶时，住宅内的居民是安全的。
在移动通信基站建设过程中，工程建设主管部门要会同辐射环境监测管理部门，按照GB8702-88、GB9175-标准，对移动通信基站的电磁辐射进行科学监测。典型移动通信基站辐射值测试结果如表2所示。
测试表明，在任一基站测试点，在900 MHz通频带内综合电场强度均远低于12 V/m的公众照射导出极限值。符合GB9175-88 环境电磁波容许辐射场强一级强度安全标准要求。场强测试值均符合工程技术要求与电磁辐射设计安全值。
5 GSM手机的电磁辐射及防护措施
现在，我们初略地估计一下GSM手机对人体的电磁辐射强度。
离d设为4 cm。可使用柱面公式估算功率密度:P d = Ps/(2πd L)，则可得出头部表面受到的平均辐射强度为1.25 mW/cm2,可见该值小于欧美允许功率密度标准（却超过GB8702-88，GB9175-88标准：40 μW/cm2）。但是，根据前面所述，手机的发射功率会根据系统要求进行自动调整，而一般的辐射强度要远小于1.25 mW/cm2。
移动通信手机在通话时对人体的电磁辐射是无法避免的。但是，它对健康会否构成危害这一问题还没完全得出科学结论之前，人们还是应当加强自我保护意识。为了减少GSM手机对人体的辐射所引起的伤害，应注意如下几个方面的问题：
（1） 在通信终端产品市场基本放开的情况下，要注意GSM手机及零配件销售点的供应渠道。不要购买那些没有进网许可证的手机，因为这些手机可能是未经FTA检测的，或检测通不过甚至走私货。它们的电磁辐射等技术指标不符合标准。
（2） GSM手机持有者在远离基站的情况下，要避免通话，因为此时GSM 手机发射功率可能处于2W最大功率。通常手机通话者并不知自己与基站的距离，您可以利用手机屏幕中接收信号强弱的格状显示来判断。当手机显示1格时，表明接收信号为 -110dBm左右。此时为确保正常通信，手机发射功率被调节到1W 以上；而当手机显示满格时，手机接收信号大于 -90dBm，此时手机会将发射功率降到0.1W以下。因此，通话者在发现手机显示在1格左右，尤其当您身在电梯间或地下室时，尽量不要主动呼叫，因为手机将以最大功率发射。
（3） 研究表明，电磁波的热效应对人体的损害与加热时间有关。因此应当尽量减小通话时间，不要长时间使用移动电话。如有必要，可使用插有分离式耳机/连线话筒的手机通话，让手机天线远离头部，以便减小手机的辐射强度（据测，其辐射强度减小100倍左右）。如果平时多食富含维生素B的食物，将有利于人体调节电磁场紊乱。
（4） 手机接通的最初7 s，最好不要马上贴耳接听，因为此时电磁辐射最大，而对方尚未讲话。
（5） GSM手机只要处于开机状态即使不通话，也会定时发射一些信息，以便让移动通信系统确定手机所处的位置。因此，手机持有者乘坐飞机或进入具有高精密度电子仪器控制的场所，应自觉暂时关闭手机，防止电磁辐射干扰引发意外。此外，持有心脏起搏器的患者最好不要将手机放在左前胸衣袋中，以防手机发射信号扰乱起搏器的正常工作。
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