防辐射服能防辐射？家门口的变电站能威胁到小宝宝的健康？长时间以来，辐射与防辐射的问题一直都拥有较高的关注度，但是很多人都一直不知道是真是假。其实，生活中处处有辐射，土壤中也能放射出α射线。来看看生活中的辐射与防辐射背后的科学原理吧！
撰文 白竟楠
编辑 丁家琦
审校 岳军会（中国科学院高能物理研究所）
辐射到底是啥？
可以说，自然界中的一切物品，温度在绝对零度以上，都在以电磁波和粒子的形式向外界传送热量，永不停息，这种传送能量的方式，就是辐射。我们周围充斥着各种辐射，虽然某些物质的辐射可能会带来危害，但“辐射”本身不是褒义词也不是贬义词，要根据具体的辐射形式而定。
电磁波谱（图片来源：Philip Ronan/CC BY-SA 3.0）
电磁辐射涵盖的范围很广：从无线电波、微波到红外光、可见光、紫外光，再到X光和伽马射线，都属于电磁辐射。所有电磁波都由光子组成，但不同电磁波频率不同，其光子携带的能量也不同。组成我们现代生活重要部分的一些电磁场的人造来源，如电力、无线电波、微波等，其波长较长、频率较低，光子没有能力直接破坏化学键，被称为“非电离辐射”，这类电磁辐射对人体的伤害很小。而另一些波长很短、频率很高的辐射，如X光、伽马射线等，其光子携带的能量大到能够破坏分子间的化学键，甚至把原子中的电子打出来，使原子电离，因此被称作“电离辐射”。电离辐射在医学、工业、农业和科学研究中有多种有益用途，但短时间内受超过一定水平的电离辐射照射，就会给健康带来直接影响，低剂量电离辐射也可能会带来长期的健康风险，如癌症[1]。
电离辐射警示标志（图片来源：公有领域）
显然，对人体危害比较大的是电离辐射，但注意：我们日常生活环境中电离辐射含量很低，只有医院的X光机、核电站等地才可能出现大量的电离辐射，而这些地方都有明显的辐射警示标志，在此工作的人员也都经过专业的安全培训，穿戴着辐射防护设备。简而言之，在日常生活中，我们并不需要担心电离辐射。
信号弱的手机辐射强？
手机到底有没有辐射？答案是肯定的。手机需要通过电磁波来收发信号，肯定会发出电磁辐射。但是，手机收发的电磁辐射频率在800～3000兆赫兹之间，属于微波波段。前面说过，微波属于非电离辐射，对人体的伤害很小。微波对人体的主要作用为热效应（微波炉对食物加热就是利用的这种效应），而一般情况下，身体接收到的微波功率非常小，生物体组织吸收的微波能量较少，它可借助自身的热调节系统通过血液循环将吸收的微波能量（热量）散发至全身或体外。目前还没有真正有力的科学依据表明微波会破坏人体DNA或蛋白质结构，从而影响人的身体健康。
那手机信号弱的时候发出辐射到底会不会更强？ 在2001年发表的一篇论文中，研究人员做了一组实验，选取不同型号的21部手机作为实验对象，利用德国NARDA公司生产的宽频谱射频辐射测量仪8718型号进行测试，场地为普通房间。先来看看通话状态的手机和待机状态的手机有什么不同。测试结果表明，信号正常情况下，手机初起寻呼时的辐射场强最大，无人持机时测得最大场强为13.10W/m2，有人持机时最大为10.96W/m2，最大场强一般持续1至4秒，当手机寻呼网络接通后，射频辐射场强度明显降低，信号正常下的场强一般小于0.4W/m2。
当用同样一组手机测试不同信号强度时的辐射场强时，差距出现了。在屏蔽室内测试，手机的辐射强度瞬间最大提高到了30W/m2，开始通话之后，辐射场强降至7.98 W/m2。所以，手持移动电话在外界信号较弱的情况下使用手机打电话，机身会增大发射功率，并且增大功率的持续时间也明显延长[2]。既然手机信号弱时发出的辐射确实会更强，那增强的辐射要不要紧呢？我们来参考一下国家制定的辐射量标准。为了加强电磁环境管理，我国于2014年对《电磁辐射保护规定》（GB 8702-88）和《环境电磁波卫生标准》（GB 9175-88）合订，出台了《电磁环境控制限值》 （GB8702—2014），规定我国通信频段功率密度应该小于40µW/cm2，也就是0.4 W/m2，看来，只有在信号正常的通话过程中才符合标准。但是，超过国家标准就意味着会危害健康吗？以4G网络所在的1800MHz频段标准来看，中国标准为40（单位：µW/cm2），国际非电离辐射委员会、香港、欧盟等标准则为900，日本更是高达1000。可见，我国的标准是十分严格的[3]。
所以，在信号非常弱的时候，电磁辐射值的确会变大，尤其在刚刚拨打电话的瞬间，在接通电话后，会超过国内标准，但仍然处于国际标准范围以内，对人体不会造成伤害。不过，如果实在不放心，在打电话的时候确实应该选择信号更好的地方。
家电辐射会时刻威胁我们的健康？
在网上一搜就能找到“家电辐射排行榜”，电冰箱、微波炉、吹风机、台灯等等都在这个排行榜上有序排列，有把剃须刀排在第一位的，有把微波炉排在第一位的，有把护眼灯排在第一位的。那么，网上的这些家电辐射数据都靠不靠谱呢？
在大家关注测试数值结果的时候，似乎很少有人注意到这些测试仪器，其实，别看家电都是日常常见的电器，要想测试它们的辐射数值只用一种仪器是不能满足测试要求的。有用德国NARDA NBM-550电磁辐射分析仪的，也有用LZT-1110电磁波辐射检测仪的，等等，还有更多的报道是没有把测试仪的型号标明的。这些测试仪的确可以用来测试家电辐射，但是不能用来测试所有的家电，仅纳达分析仪就有针对不同频段和功能需求配备的不同感应接头，所以，不同家电的电磁波频率不同，需要使用频率覆盖了家电工作频率的测试仪才能进行测量。所以，在测试家电辐射的时候，除了需要电磁辐射测试仪，还需要测试家电电磁波频率的仪器。
那么，在仪器设备合理使用的前提下，不同家电的辐射值到底有没有超标的呢？
达尔问环境研究所联合森馥公司和北京晚报记者，使用ELT-400家用电器电磁场暴露分析仪、NBM-550电磁辐射分析仪、SRM3006选频电磁分析仪、VHD-1照明设备电磁暴露检测仪四种仪器，对多种家用电器进行了测试，用的标准方法依据为《IEC_62233 与人体暴露有关的家用电器和类似电器的电磁场测量方法》。
其中，对普通电器通常测量低频磁场，仪器内置了此频率范围内的不同频段的暴露标准，自动加权平均后，一般用所有低频磁场综合占标准限值的百分比表示。以发射电磁波为工作目的的电器，比如微波炉、无线路由器等，要测量所发射的电磁波的强度，而上述电器的电磁波的频谱属于射频，用功率密度（指单位时间、单位面积内所接收或发射的高频电磁能量）来表示电磁辐射的大小，单位是微瓦/平方厘米（µW/cm2）[4]。
部分测试结果如下：普通电器中，双开门冰箱在正前方30厘米测试到的电磁辐射值仅为标准限值1.7%，电磁炉在烧水时贴近测试时也只有18.94%，距离20厘米处更是只有0.24%。普通家电中电磁辐射最强的是21瓦双管台灯——贴近测试时电磁辐射值达到了标准限值的63.3%。
而大家普遍担心的以发射电磁波为工作目的的电器，如微波炉、无线路由器、电视、电脑等，它们发射的电磁波就更不值得一提了：我国标准为40µW/cm2（国际标准限值还要更高），而无线路由器即使在多图多网页下载时，电磁辐射值只有7.17µW/cm2，电视、电脑、不贴近测试的微波炉都不超过1µW/cm2，在微波炉门的正面缝隙处测得的电磁辐射值也只有5.4µW/cm2。因此，从实测数据看，完全没有担心家电辐射的必要[4]。
所以，家电正常使用都安全。在数据测试中，21瓦双管台灯在贴近测试时是最接近安全限值的，但是也没有超标。而在网上，许多测试表明台灯的辐射值是436W/m2，仅看单位，这就是一种错误的测试方法了。
其实我们日常生活中常常接触到的最危险辐射就是阳光。阳光的波长比手机辐射微波炉辐射的波长要短1万倍，已接近于电离辐射。而中午的时候，阳光的强度可达100,000µW/cm2，比手机辐射强1000倍。也就是晒一分钟太阳相当于打十小时电话。与晒一分钟太阳相比，在家里所接触到的手机辐射WiFi辐射，真是微乎其微，什么都不算。
高铁“辐射”严重致不孕吗？
在网上搜索“高铁辐射导致不孕”，会有很多帖子在讨论这个问题。曾经，这条谣言就以爆炸性新闻的方式吸引了许多人的眼球。同时，动车的工频电磁场的潜在健康影响也已经成为北京铁路局重点科研课题。
其实，这个问题应该分两部分探讨——第一，高铁的“辐射”到底大不大？第二，高铁“辐射”是否会对女性的生殖系统造成严重影响？
其实，用“辐射”这个词来表示高铁中的电磁场并不恰当。我国高铁列车的动力完全采取2.5万伏特、50赫兹的交流电，50赫兹这个频率属于极低频，又称工业频率，这么低频率的电场和磁场完全没有能力对外发射能量，因此不能称其为“辐射”，其电场强度与磁场强度随距离的增加呈指数衰减，其测试结果使用的单位是电场强度单位kV/m。
北京铁路局石家庄铁路疾控所所长霍伟等研究者选择了CRH380系列的三组列车，对高铁列车运行停靠站台时与运行过程中的电场强度进行了测试。我国作业场所工频电场卫生标准是5kV/m，而测试结果表明，在高铁外侧，高铁处于静止状态或运行状态时，电场强度几乎没有差异，在0.01kV/m上下浮动。在车厢内部，不同位置的电场强度有所不同。距离车窗玻璃0厘米处的电场强度最强，尤其是会车侧的外侧，可达到0.625kV/m，随着距离车窗位置越来越远，电场强度越来越低，在玻璃内部20厘米处，会车侧约为0.3 kV/m左右，非会车侧为0.06 kV/m左右[5]。这是因为高压线所产生的电磁场遇到金属材质会被屏蔽，当没有列车阻挡时，站台的电磁场反而是比较高的。
不论是动力车厢还是非动力车厢，它们的电磁场强度都是一样的。所以，无论在列车的哪一个部位，电场强度均远远低于我国作业场所工频电场卫生标准5kV/m。微波炉附近的电场强度能达到0.5kV/m，看来，在高铁里面坐着受到的辐射比微波炉发出辐射还少。
而且我国高铁的车皮材料由铝合金和铁板材料构成，这种金属材料本身就对辐射有很好的屏蔽效果。
根据国外流行病学调查和动物实验研究显示，生殖系统是电磁辐射损伤的主要靶器官，那么，这种辐射强度是否会对女性造成伤害呢？广东药学院附属第一医院妇产科对就职于广州铁路集团普通列车和高铁列车的女乘务员进行了抽样调查，结果显示，高铁组的女乘务员的月经异常率高于对照组，但得出的数值结论是在统计学上无差异，雌激素水平、卵巢体积、窦卵泡数均没有明显差异，所以高铁乘务员并没有出现生殖力下降的问题，并且未随工作时限的增加出现差别[6]。
对于女性和孕妇的身体都没有影响，那对于普通大众的身体就更没有影响了。
手机通讯基站辐射很可怕？
随着3G、4G、5G时代的接踵而至，人们在日常使用手机上网、通话越来越便捷，但是也有越来越多的人担心，更多的手机基站被建在公司窗外、楼顶，还有的小区为了居民方便通讯，把基站密集地建在小区里，会不会24小时都在受基站的辐射呢？会不会基站越多，辐射力度越强呢？
手机通讯基站（图片来源：Emilian Robert Vicol/CC BY 2.0）
先说标准：我国通信基站标准严格符合国家标准要求，其电场强度远小于12V/m，功率密度远小于40μW/cm2，在移动通信频段（800MHz～2100MHz），我国制定的电磁辐射标准比国际非电离辐射推荐的标准严格11.25～26.25倍，堪称全球最严格的标准[7]。
为了进一步测验基站电磁辐射值，中国疾病预防控制中心和北京市通州疾病防御控制中心联合对北京市公共场所、居民区、医院、学校及幼儿园等场所选择了101个代表性微蜂窝基站和23个室外宏蜂窝基站进行环境射频电磁场强度检测。
采样时，依据天线所在环境地点选取最大辐射方向，在天线的近场和远场选取代表性点测量距离地面1.7米和2.0米高度环境的电磁场强度（模拟身高），并且在忙时检测。
调查显示，室外宏蜂窝基站天线悬挂高度为15米时，其地面（1.7米）环境电磁场分布在距离天线50至300米范围相对较强，距离天线50至300米外的环境电磁场强度相对较弱，功率密度相差超过0.1μW/cm2。蜂窝基站定向天线环境电磁场的监测结果显示，80%定向天线射频电磁场监测值均为环境背景值，也就是小于0.1μW/cm2，其余20%中的最大值为0.456μW/cm2，低于我国HJ/T 10.3—1996《辐射环境保护管理导则———电磁辐射，环境影响评价方法与标准》对单个项目污染规定的管理限值（8μW/cm2）[8]。
在1.7米高度范围内，室内定向天线微波辐射的最大监测数据为4.42μW/cm2，室内微蜂窝基站全向天线射频电磁场监测结果都在8μW/cm2以下。
而且，电磁辐射强度与距离的平方成反比，距离10米的地方与距离1米的地方相比，辐射强度就只有100分之一。另外，电磁辐射如果穿过墙面之类的物体，辐射强度也会急剧衰减。哪怕基站造在居民住宅楼楼顶，对楼内的居民也不会产生任何影响。基站安排得密集，反而能让手机在有效距离内通过智能控制机制切换使用基站，对应信道和手机的发射峰值功率就不会太强[9]。基站没有辐射叠加效应，因为由于不同运营商发出的波不尽相同，即使相同运营商基站也不在同一位置，所以，这些电磁波很难叠加到一起。
家门口有个变电站，辐射很危险？
现代社会生活中，电能是不可或缺的，根据不断增长的用电需求，火力发电、水力发电、核电等技术逐渐形成造价低、效率高的大型、特大型发电机组，这些发电机组一般都建设在远离城市的地带，所以城市用电都需要“长途跋涉”地来到城市里的千家万户。
由于输电线路的电阻会造成巨大的电能损耗，因此为降低线路损耗，降低传送电流是提高线路输送能力的唯一办法（我们在中学物理课上可能学过，在电阻上以热量形式损耗的电能正比于电流的平方），而因为线路传输的功率是一定的，要降低电流，就要提高电压。所以，在小区门口、大街上随处可见变电站，在城市边缘还有许多电厂。电厂用升压装置将发送的电能升高电压，通常是500千伏传输，经过四次变电站降压，最终降到我们日常使用的220伏，而在电力输送与使用的过程中，输电线路、变电设备和用电设备的周围，都会存在感应电场与磁场，那么，这些电场、磁场的“辐射”会威胁到人们的健康吗？
其实，输电和变电线路中交流电磁场的频率同样只有50Hz，用“辐射”这个词来形容是不对的。2007年6月，世界卫生组织在国际电磁场计划网站上发布了“极低频场环境健康准则（EHC, No.238）”，明确指出在电力线路、电缆、民房布线和用电设备周围，存在的是感应电场和感应磁场，而不是电磁辐射。所以，这个概念本身就是错误的[10]。
中国地震局地震观测技术学科学术带头人沈梦培曾经带领测试小组，测试了北京上百个变电站和电场周围的电磁辐射值，均低于国家工频电场强度4kV/m、工频磁感应强度100μT的标准限值。
而且，看一看高压电塔的工作原理就知道了。高压电塔、变电箱都是有电线来传输电能的，而不是靠辐射出的能量，它与手机基站的工作原理完全不同。
防辐射服能更好地保护胎儿吗？
在讨论防辐射服之前，我们首先要明确一点：防辐射服防的是什么辐射？前面已经提到，对人体健康影响较大、有致癌风险的是电离辐射，像手机、路由器、电磁炉产生的非电离辐射，没有证据表明日常剂量会对人体产生危害。
那防辐射服防的是哪种辐射呢？电离辐射中的X射线和伽玛射线穿透力很强，一般要用原子序数大的物质进行屏蔽，如铅等，而防辐射服主要有两种制作工艺；一种是将导电材料涂或镀在织物表面；另一种是在织物的织造过程中按一定比例加入防辐射纤维进行混纺[11]，自然是无法屏蔽电离辐射的，最多只能对屏蔽非电离辐射起到一定的效果。
目前我国没有针对孕妇防辐射服出台国家统一测试标准，所以，中国消费者协会在2016年只能参考微波防辐射国家标准对防辐射服进行了测试。大部分的样品在日常生活中穿着的时候，能够有效的屏蔽工频、交变电场的50Hz的电磁波，效果比较好。还有就是针对2.45GHz的高频的电磁波，也有一定的防护效果，但是对于频率在100MHz到2.45GHz之间的电磁波屏蔽效果就不是特别明显。明显特点就是防护效果不管是什么面料，跟款式关系很大，如果这个服装对你身体表面覆盖越多，效果越好[11]。这一测试表明，防辐射服确实可以在一定程度上屏蔽非电离辐射，但请注意，原本就没有明确的证据表明日常生活中接触到的非电离辐射强度会影响健康，更何况我们生活环境中的非电离辐射量都远低于国家标准。即使屏蔽了非电离辐射，又有多大意义呢？
为了了解孕期防辐射服的使用情况与不良妊娠结局的关系，复旦大学上海医学院进行了研究，选取了上海市闵行区妇幼保健院建档待产的1400名孕妇作为研究对象，其中有61.43%（637人）的妇女在妊娠时穿着防护服。实验人员根据孕期电脑和手机使用时间长短，将人群分为电磁辐射高暴露组和低暴露组。研究结果发现，未观察到孕期是否穿着防辐射服、孕周开始穿着及每周穿着时间与不良妊娠结局（早产、小于胎龄儿、胎盘异常和前期胎盘）之间有关联，所以尚不能说明孕期穿着防辐射服可以降低不良妊娠结局的发生率[12]。
虽然天津医科大学夏安新等人的研究中发现，病例组早期穿着防辐射服的比例小于对照组，且开始穿着的孕周期明显晚于对照组，但相关性不能代表因果关系是科学研究结果解读的常识，所以不能说明这些结果就是由防辐射服导致的。
总而言之，从原理上看，防辐射服不能屏蔽对人体伤害较大的电离辐射，只能屏蔽非电离辐射，而从结果上看，也没有实验证据表明穿防辐射服对胎儿有保护效果。
仙人掌能吸收辐射吗？
当然不能！认为仙人掌能吸收辐射，恐怕是想着它可以在沙漠那样恶劣的环境中生存，能抵抗太阳光的暴晒，想必它一定能防辐射的吧？所以，很多人在电脑桌上摆几盆仙人掌。
仙人掌（图片来源：pixabay）
其实，这种说法是缺乏科学依据的。我们已经知道，电磁辐射波长范围很广，而仙人掌吸收并用于光合作用的太阳光，只是可见光波段的一小部分，它并不能吸收电视、电脑、手机等设备周围的微波辐射，更不用说只有铅板能挡住的X射线和伽玛射线了。
洗脸能消除电脑的辐射？
洗脸能够“清除辐射”的说法，可能来自核辐射（电离辐射）防护知识。的确，在接触了放射性物质之后，可以通过清洗来消除人体暴露部位的放射性物质，但也只在这种条件下有用了。
核辐射与电脑的电磁辐射不是一回事。核辐射时脸上的放射性颗粒不是核辐射射线本身，而是可以产生核辐射的放射性物质颗粒。而电脑的电磁辐射主要来源于电脑里的各种电路，并不是产生类似放射性物质的小微粒，所以不可能“沾”到脸上，当然更无需清洗了[13]。另外，需要再次强调的是，没有明确的证据表明日常生活中接触到的非电离辐射强度会影响健康，更何况我们生活环境中的非电离辐射量都远低于国家标准。“电脑辐射”无需通过额外手段“屏蔽”或“消除”！
参考文献：
[1]世界卫生组织官网. 电离辐射、健康影响和保护措施. 2016年4月 http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs371/zh/
[2]唐国汉，黎世林. 手持移动电话在信号不同强度环境下微波辐射的调查[J]. 中国公共卫生2001年第五期. 424页
[3]新华网. 国际国内电磁辐射防护规定概览 . 2014年10月13日http://news.xinhuanet.com/info/2014-10/13/c_133713255.htm
[4]达尔问环境研究所. 北晚新视觉：24种家用电器辐射有多大？不用担心均不超标. 2014年2月28日. http://www.bjep.org.cn/Pages/Index/76-0?rid=3075
[5]霍伟，翟壹彪，刘巧英，孙煜，石磊，丁红玉，刘晓鹏. CRH380系列高速列车车厢工频电场强度调查[J]. 环境与健康杂志2014年1月. 41页
[6]陶莹，牛刚，张祖威，荆永萍，何力，杨文生，骆婕. 高铁电磁辐射对女乘务员卵巢功能的影响[J]. 中山大学学报. 2014年3月. 275页
[7]科技日报. 告诉你基站电磁辐射的真相. 2014年3月11日第八版
[8]王强，王俊，曹兆进，张淑珍，李秋虹，曲英莉. 移动电话基站射频电磁辐射污染状况调查[J]. 环境与健康杂志. 2010年11月第11期. 975页
[9]科技日报. 告诉你基站电磁辐射的真相. 2014年3月11日第八版
[10]世界卫生组织. 环境健康准则：极低频场. 2007年6月 http://www.who.int/peh-emf/publications/Complet_DEC_2007.pdf
[11]骆建，董晓波，肖玲，邓清军. 防辐射服屏蔽效能研究与测试（下）[J]. 电子质量. 2011年第2期. 54页
[12]李琳，陈建平，金龙妹，杨芬等人. 孕期防辐射服的使用与妊娠结局关系的前瞻性队列研究[J]. 中国计划生育学杂志. 2016年2月第二期. 98页
[13]果壳网. 洗脸+仙人掌，防电脑辐射？. 2011年2月10日. http://www.guokr.com/article/6606/
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