電磁波實為一種能量,或可說為一種「能量波」,任何物體在-273oC的溫度以上時,隨時都在釋放各種不同的電磁波出來,如「波」般,在太空或我們的生活空間中到處亂竄,其實我們人類時時刻刻就生活在電磁波當中,如太陽光、日光燈之照明光線、無線電波、紅外線、X-光‧‧‧等等,都是電磁波。一個保持等溫的物質,會釋出電磁波,也會吸收電磁波,由於釋放的量等於吸收的量,所以物質可以保持定溫。
電與磁可以說是一體兩面的東西,電的變動會產生磁,磁的變動會產生電,電與磁如波般交互變動,即電變成磁,磁再變回電,這種電與磁如波般不斷的交互變動行進,就叫電磁波;而每秒中電與磁交互變動的次數,就是電磁波的頻率(frequency,或簡寫為¦)。任何物體在-273oC的溫度以上時,由於原子中的電子就會運動,電子運動會產生磁,因此就有機會釋放電磁波。電磁波既然是波(wave),就會有波長(wave length,或簡寫為l),而電磁波的頻率乘上波長就等於光速(light speed,或簡寫為c),可以簡單公式表示如下:
¦ ´ l = c
電磁波的頻率越高(即波長越短),其能量強度越強,對生物則越具破壞力,如極高頻率的X-光,對人體的傷害力已為人所熟知。依據頻率的高低(或波長的大小),我們可將一些電磁波做分類,如下所示:
電磁波頻率(Hz)
----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+--
102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020
ç======== ç====èç=========èç====è ç===è =========è
ELF RF MW IR ½ UV X-ray or g-ray
可見光
X光(X-ray)及珈瑪射線(g-ray),頻率高於1´1017Hz(或1´108GHz),其電磁波強度足以破壞生物有機分子中的化學鍵,會使生物體產生病變,所以生物體應勿長時間曝露於此類電磁波中。
紫外光(UV,ultraviolet ray),頻率約介於7.5´1014Hz(或7.5´105GHz)~2.5´1016Hz(或2.5´107GHz),除身體為製造維生素D須每日照射5-15分鐘外,因紫外光具傷害性,應儘量避免紫外光照射。
可見光(visible light),頻率約介於4´1014Hz(或4´105GHz)~7.5´1014Hz(或7.5´105GHz),除強光不利眼球健康外,未見其它傷害之記載。
紅外線(IR,infrared ray),頻率約介於3´1011Hz(或300GHz)~4´1014Hz(或4´105GHz),照射太久,易使皮膚及眼球燒傷。
微波(MW,microwave),頻率約介於3´108Hz(或300MHz)~3´1011Hz(或300GHz),照射太久,易使皮膚燒傷。
無線電波(RF,radio frequency,或稱射頻電波),頻率約介於3000Hz(或3kHz)~3´108Hz(或300MHz),對人體之傷害,尚無一致性結論。
極低頻電磁波(ELF,extremely low frequency),頻率約介於300Hz~3000Hz(或3000Hz),對人體之傷害,尚無一致性結論。
游離電磁波及非游離電磁波
電磁波的能量強度,與電磁波的頻率成正相關,當電磁波的頻率約高於1.5´106GHz時,其能量強度足以破壞生物有機分子中的化學鍵,稱為「游離」,對人體傷害甚大,因此頻率約高於1.5´106GHz的電磁波,即稱為「游離電磁波」,這類電磁波,包括部份短波長的紫外光、X光、珈瑪射線等,人類應儘可能避免曝露於此類電磁波中。
反之,若電磁波的頻率低於約1.5´106GHz時,因無法使原子離子化或產生自由基,則稱為「非游離電磁波」,這類電磁波,包括有部份長波長的紫外光、可見光、紅外線、微波、無線電波、極低頻電磁波等。非游離電磁波,對人體的傷害可分成兩種,一種為「熱效應」,另一種為「非熱效應」。
非游離電磁波的熱效應,代表當電磁波接觸人體組織時,電磁波會被人體組織所吸收而產生熱,致使曝露於電磁波的組織易導致高溫,而造成灼傷,在人體來說,其傷害主要為皮膚燒傷或眼球灼傷。
非游離電磁波的非熱效應,代表當電磁波接觸人體組織時,人體組織受到電磁波的電磁場的影響下,懷疑人體組織會有異常反應,而誘發各種病症,常被提及的有白血病、聽神經瘤、腦瘤、淋巴瘤、乳癌、不孕、早產、流產、胎兒畸形、勞累、心悸、眩暈‧‧‧等等,然這些病症與電磁波之關聯,目前仍難以醫學研究完全證實;至於人們對於非游離電磁波的恐慌,可能主要由「不確定性」所引起,仍須待未來科學家更進一步研究以求確定的結果,方能期消弭長久之爭議。
以下列舉一些非游離電磁波之常見環境來源及其相對應的頻率,提供參考
來源 頻率
可見光 (太陽) 4´105GHz - 7.5´105GHz
紅外線 (太陽) 300G Hz - 4´105GHz
個人通訊(行動電話等) 860-900 MHz,1800 -2200M Hz
電台廣播 0.3 -3M Hz(AM),30 -300M Hz(FM)
無線電視發射台 300 -3300M Hz
警用雷達 10.5、24、35MHz
家用微波爐 2450M Hz
家用無線電話 40 -50M Hz
電視 20 -40M Hz
洗衣機 1 -30M Hz
吸塵器 90 -200M Hz
吹風機 50 -1000M Hz
電磁波曝露量之衡量及其單位(Units)
我們知道了,電磁波的強度與其頻率成正相關,亦即電磁波的頻率越高,其殺傷力越大,但有多少量的照射於生物體上,則須另外量測。比如說,A病毒比B病毒的毒性(或謂致病嚴重性)大,可是只有一隻A病毒但有一千萬隻B病毒,侵入人體,請問何種病毒對人體危害較大?當然是毒性較低的B病毒了,所以病毒的總量也是判斷病毒對人體傷害力的重要關鍵。
同理,電磁波曝露(electromagnetic exposure)量越大,自然對人體的傷害機會就越大。電磁波曝露量可以利用電磁波所誘發的磁場大小來衡量,此磁場大小即磁場感應強度(magnetic induction)或稱磁通量密度(flux density),其單位為高斯(gauss,簡稱G)或特斯拉(tesla,簡稱T),其中1 T = 10000G,亦即1個特斯拉等於10000高斯。因此利用高斯計所量測到的磁場感應強度,就代表電磁波曝露量的大小。
所謂「磁場大小」,用較口語的方法說明,就是指磁引力的大小,例如磁場大小越大,表示對鐵塊吸引力就越強;反過來講,當我們說一個磁鐵吸力好強,吸鐵塊很緊,此即是說,這磁鐵在其周邊所造成的磁場大小很大的意思。
如前所述,磁場大小的單位常用的為高斯或特斯拉,為了方便,我們亦會使用毫高斯、毫特斯拉、微高斯、及微特斯拉之單位,其中「毫」代表「千分之一」,而「微」則代表為「百萬分之一」,其換算(conversions)式舉例如下:
1高斯 = 1 G = 1000 毫高斯 = 1000 mG
1 T = 1000000 微特斯拉 = 1000000 mT
1 毫高斯 = 1/1000 高斯 = 1 ´ 10-3 G = 1 mG
1 微特斯拉 = 1/1000000 特斯拉 = 1 ´ 10-6 T = 1 mT
磁場大小可用高斯計(Gaussmeter)來量測,高斯計所量測到的是,高斯計所在位置所感應到的磁場。測量電磁波的高斯計,有時又被稱作EMF (ElectroMagnetic Field,即電磁場) tester,通常量測的頻率在500 MHz以下時,可使用一般級的EMF tester,相當便宜,一台一般級的EMF tester只要台幣2000-5000元間就可買到,然若量測頻率在500 MHz以上,則須使用較專業的電磁波量測器,其價格就昂貴多了。
使用高斯計,量測方法相當簡易,設定要量測的頻率後,就可直接在顯示螢幕上讀到磁場大小;所量到的磁場大小,即代表為該頻率電磁波的曝露量。
台灣非游離電磁波曝露量之建議值
根據行政院環保署90年元月12日環署空字3219號公告http://ivy1.epa.gov.tw/nonionized_net/EME/safety.aspx,建議非職業場所之一般民眾曝露於環境中各頻段電磁波不宜超過的曝露量,部分整理如下:
頻段 最高允許暴露量
60Hz 833 (=5/0.06) mG
0.03 – 0.15 MHz 62.5 mG
0.15 – 1 MHz 9.2/f mG (如頻率為0.3MHz,則f = 0.3)
1 – 10 MHz 9.2/f mG
10 – 400 MHz 0.92 mG
400 – 2000 MHz 0.046 f1/2 mG
2 – 300 GHz 2 mG
台灣的電力設施,選用的交流電頻率為60赫茲(60Hz),因此由變電所、高壓電塔、變電室、高壓配電站等電力設施,會釋放60Hz的電磁波,又常被稱作電力電磁波。由以上數據顯示,台灣規定電力電磁波的曝露限值為833毫高斯( 833m G),因此非職業場所如果電力電磁波曝露值超過833mG,則須進行安全防護屏蔽(shielding)工程,將電力電磁波的曝露值降至833mG以下,以符規定,當然曝露值越低越好,以維護一般民眾之安全。
非游離電磁波對人體之傷害
電磁波照射到人體,不可避免會與人體組織產生交互作用,電磁波在生物組織內會以電場、磁場、電磁場、或被組織吸收產生熱的方式,對生物組織進行作用,在此種電磁波作用下,對人體是否造成傷害,正是目前專家學者努力的課題,對此課題有興趣者,可自行參考國際非游離幅射防護委員會(International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection,簡稱ICNIRP)的官方網站,可以找到許多相關資料,https://www.icnirp.org/(點選Publications中的EMF)。
電磁波會不會傷人?說會,實難否定,例如微波爐的微波,都可煮熟食物了,怎能說不會傷人呢?基本上,微波爐本身設計,就會使微波不易外洩傷人,亦實不須擔心。其實,電磁波傷不傷人,為何具如此爭議性,主要原因還是在電力系統的電磁波、電器電磁波、手機的電磁波,這些電磁波到底傷不傷人,至今仍未有一致性的看法之故。
對於電力系統的電磁波,如變電所、高壓電塔、配電站附近等地,經研究,長期暴露其對人體健康的危害,可能包括兒童白血病、乳癌、淋巴瘤、黑色素癌、胎兒畸型、自殺傾向等。
對於電器電磁波,至目前為止仍然缺乏對人體健康影響之詳細研究資料。
根據ICNIRP所搜尋的資料(RF Review - 2009),手機電磁波(包括基地台)對人體傷害所進行的研究,其傷害主要包括有血壓上升、頭痛、皮膚灼熱、失眠、記憶力減退、淋巴瘤、DNA病變、癌症等。
依據ICNIRP專家的共識,由於流行病學研究之零星案例並不足以產生統計上的顯著意義,因此認定目前仍缺乏充分證據能證實電磁波對人體健康會有任何危害。
世界衛生組織公佈手機電磁波為可能致癌因子
2010年,ICNIRP參考Cardis E. et al.的研究文獻(Cardis E. et al., International of Journal of Epidemiology, p. 1-20, 2010) http://ije.oxfordjournals.org/content/early/2010/05/17/ije.dyq079.full或http://www.oxfordjournals.org/our_journals/ije/press_releases/freepdf/dyq079.pdf,
於2010年公佈一解釋文(ICNIRP Note on Interphone Publication – 2010) https://www.icnirp.org/PubEMF.htm,文中說明手機電磁波是否引起癌症腦瘤,已被大家注意很多年,然而經過審酌最近的研究,ICNIRP仍稟持原來見解,手機電磁波不會引起腦瘤(特別是腦膠質瘤(glioma)及腦膜瘤(meningioma)兩種)的發生。
然2011年5月31日,世界衛生組織(World Health Organization,或簡稱WHO)公佈一份新聞稿,http://www.iarc.fr/en/media-centre/pr/2011/pdfs/pr208_E.pdf,聲明基於手機電磁波可能增加引起腦膠質瘤(glioma)的風險,因此將電磁波列為「可能致癌」(possibly carcinogenic)的類別;WHO強調,現階段的研究不足以證明使用手機會直接致癌,然基於現有的有限數據,已足以支持將手機電磁波列為「可能致癌」類別。
專家們認為,將手機電磁波列為「可能致癌」類別,具有警示作用,長期使用手機會增加罹癌風險,專家建議,如非必要,應減少使用手機的時間。
手機不斷發展至今,目前手機的電磁波已大幅減少,最初推出的手機,天線體積大外露(功率大),電磁波曝露量大,近年手機,天線小且藏於手機內(功率小),可大幅降低電磁波曝露量。至於目前流行的iphone手機,天線位於手機下方,使用手機時,可更進一步減少腦部電磁波曝露量,對防範腦瘤可能有所助益。
電磁波之防範
在目前的社會,處處是電器,處處有變電室所,處處有手機基地台,處處有手機,人們天天不可避免籠罩在電磁波的環境內,面對電磁波,實勿須驚慌,電磁波雖不保證完全安全,然亦不一定有害,我們應平常心看待。
對於電磁波之防範,有個原則,應為大家能能同意的,即應儘可能降低人體的電磁波曝露量,最低限度,在人的生活空間中,至少電磁波曝露量應降至環保署(環署空字3219號公告)規定的最高允許暴露量(如前文所述)。若生活空間遭到電磁波污染,曝露量超過環保署之規定,則應要求業主改善,若無善意回應,則可考慮法律訴訟手段,期設法解決電磁波曝露量超標的問題。
基本上,電磁波之防範,在技術處理上,有兩種可行的辦法,一為遠離法,另一為屏蔽(shielding)法。
遠離法,係利用電磁波在空氣中傳播,經空氣的吸收及散射(scattering)的作用,電磁波的強度會隨距離逐漸衰減的特性,遠離電磁波放射源,期降低電磁波曝露量的方法,尤其頻率越低的電磁波隨距離衰減的越快,例如家中電器使用產生的低頻電磁波,只要距離電器1.5-2公尺外,電磁波強度就會快速衰減至接近背景值,對人體不致有造成健康危害的風險;而手機基地台,產生的高頻電磁波,由於衰減較慢,則須在5-10公尺外,才會明顯降至背景值(背景值係指無發射源影響下所測得的電磁波強度),解除電磁波曝露的風險。講手機時,若能使用耳機,手拿手機離身體或頭部遠一點,亦可大幅降低身體電磁波的曝露量,減低對身體危害的風險。
手機在開機、撥號響鈴、接聽響鈴時,由於基地台與手機進行身分辨識之故,手機電磁波強度最強,此時應避免將手機置放在身上。因此不使用手機時,可將手機置放於隨身包內,接聽來電時,儘量待鈴響數聲後再開始接聽;而打手機,則待撥號接通後,再開始講手機,如此便可避免高強度電磁波的侵犯。
屏蔽法,係指利用導電性或導磁性材料隔絕電磁波的方法。通常高頻電磁波(如手機電磁波),會使用高導電性材料,如銅片,在電磁波行進方向,進行阻隔;而低頻電磁波(如電力電磁波),通常會使用高導磁性材料,如鐵片或含鐵質的金屬片,進行阻隔。因此在手機基地台附近的房屋,若在牆壁上或牆壁內,裝置一層薄銅片,就可有效阻隔電磁波的侵犯;相對的,在電力變電室、所附近,若在住屋的牆壁上或牆壁內,裝置一層含鐵質金屬片,就可有效阻隔電磁波的侵犯。須注意的是,若要使用電磁波屏蔽(electromagnetic shielding)法,最好能找專業人士幫忙處理,就金屬片的厚度及其包覆方法進行設計,以達到有效的阻隔效果。
概略總結(SUMMARY)
1. 電磁波之於人體之健康,目前尚無法確定明瞭,雖不保證完全安全,然亦不一定有害,實不須恐慌,應平常心對待。電磁波對健康的影響與否,尚待專家學者進一步研究證實。
2. 使用電器時,身體距離電器1.5 – 2公尺以上,約可避免曝露電磁波的風險。
3. 手機在開機、撥號響鈴、或接聽響鈴時,手機電磁波最強,此時應避免將手機置放在身上,應暫時遠離身體。接聽手機,倘能使用耳機,始終維持讓手機遠離身體,對避免曝露電磁波的風險,效果最好。
4. 手機基地台附近住家,可在電磁波行進方向,以高導電率的材料,如銅片或銅金屬柵網等,在電磁波方向,進行阻隔,例如在牆壁上或牆壁內,裝置一層薄銅片,就可有效阻隔電磁波的侵犯;施工費用可詢請基地台業主負擔。
5. 電力變電處所附近住家,可在電磁波行進方向,以高導磁率的材料,如含鐵金屬片或含鐵金屬柵網等,在電磁波方向,進行阻隔,例如在牆壁上或牆壁內,裝置一層薄含鐵金屬片,就可有效阻隔電磁波的侵犯;施工費用可詢請電力公司負擔。