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Re: [color=darkblue]2003 年全国电磁辐射生物学学术会议论文集[/color]
Session 6-4
中国电磁场辐射标准的科学依据的探讨
姜槐 许正平
浙江大学 浙江省生物电磁学重点实验室,杭州 310031
1.中国现行射频电磁辐射标准的制定依据
中国现行的射频电磁场辐射标准是在以往暂行标准(Chiang, 1981) 的基础上,于1988 和1989
年建立的。
(1) 基本出发点:用于标准建立的健康危害评价主要依据暴露于射频电磁场的群体的健康
调研。动物实验和理论推算结果可作为人群调研结果的补充。根据上述资料,我们可以评价人
体的真实暴露水平是否有害,并制定暴露限值。
(2) 中国已经做了一些关于职业和环境暴露于不同频率电磁场的人群健康效应调查。调查
结果表明慢性暴露于电磁场与多种非特异性症状有关,其中包括神经衰弱症候群,植物神经功
能失调,外周血象、眼晶体和非特异性免疫功能的轻微改变。这些效应似乎与一些动物实验和
别国的人群调查结果相一致。健康效应的阈值:0.1 – 30 MHz 为50-100 V/m;> 30 MHz 为50-200
uW/cm2。
(3) 动物实验:在0.2 – 1.0 mW/ cm2 可表现出心电图和免疫功能的改变。
(4) 尽可能地做到安全性和可行性结合,在经济上不花费或少花费。
2.目前修订中国电磁场暴露标准(草案)的依据
中国现行的射频电磁场暴露标准已经实行十多年了。其在降低职业场所和环境中电磁场暴露水平方
面起了很大的作用。然而,由于无线电通讯设施的飞速发展,经济的全球化,世界上电磁场的辐射标准需
要协调统一。因此,在国内组织了一个联合工作组提出修订电磁场辐射标准草案。电磁场辐射标准草案象
国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP) 的标准一样包含电磁场的整个频率范围,也有基准限值和参考限
值(暴露限值)两种类别,基准限值为电流密度(只对电场),SAR 和功率密度。亦有职业暴露限值和公
众暴露限值两类标准。
与国际非电离辐射防护委员会的主要不同和其科学依据如下:
(1)ICNIRP 的标准是基于对外周神经和肌肉的刺激等短时的效应及暴露于电磁场后能量吸收
引起的组织温度的升高(热效应)。然而,有大量文献报道在不产生热和刺激效应的辐射强度下,
电磁场亦可产生健康效应。
射频辐射射频辐射干扰动物行为(ICNIRP 制定4 W/kg 为限值的主要依据)的SAR 阈值低
于4 W/kg 。如D'Andrea 等(1986 年) 报道大鼠长期暴露于射频辐射,其行为效应的阈值在0.14 和
0.7W/kg 之间;还有其他不少学者的研究显示了行为效应的较低阈值:如DeWitt 等 (1987 年):
0.14W/kg; Thomas 等 (1975 年): 1.5-2.7 W/kg ; Schrot 等 (1980 年): 0.07 W/kg: Lai 等 (1989 年): 0.6
W/kg. 为了阐明辐射效应在神经系统方面的潜在机制,Lai 等研究认为大脑中类胆碱能和内源性阿
片样神经传递素与微波辐射引起的空间记忆缺失有关(Lai et al, 1989) 。Sanders 等 (1985 年) 报道大
鼠暴露于SAR 为 0.1-0.5 W/kg 的脉冲微波后,其大脑皮层的ATP 、CP 含量明显下降,并认为辐射
降低了线粒体的电子传递功能。Chiang 等(1984 年)亦观察到在SAR 等于或大于0.5 W/kg 时,小鼠
暴露于脉冲微波后线粒体标志酶SDH 和 MAO 减少。
对于健康来说免疫系统也是非常重要的。俄罗斯曾报道了一系列长期辐射暴露对免疫系统影响
的实验研究。使用补体结合试验、嗜碱细胞脱颗粒、溶血空斑形成等试验发现大鼠、豚鼠、兔子等
暴露于50 μW/cm2 或500 uW/cm2 2450 MHz 的微波后,引起了大脑蛋白结构的损害和抗细胞毒素
抗体的产生,随后发生了自身免疫过程(Vinogradov and Dumanskij, 1975; Shandala 等, 1985) 。
Vinogradov 等把暴露动物的免疫活性细胞转到另一只大鼠身上进一步证实长期暴露于500 μW/cm2
的微波可导致自身免疫反应。Shandala 等1982 年报道 500 μW/cm2 微波可导致孕鼠自身免疫的发
生,并观察到丝裂原诱导的淋巴母细胞转换受到明显抑制。Vinogradov 和 Dumanskij 于 1975 报道
豚鼠长期暴露于50 μW/cm2 微波后引起中性粒细胞吞噬功能的抑制。虽然以上实验没有提供SAR
值,但是根据报道提供的辐射条件,从暴露动物的任何极化方向估计该2450 MHz 微波的SAR 值
都远远小于0.5 W/kg 。小鼠长期暴露于更低强度的微波后可引起免疫系统的双相改变。Fesenko 等
1999 年报道大鼠24 小时暴露于1 μW/cm2 的正弦微波后腹膜巨噬细胞的TNF 含量增加,而暴露7
天后则引起TNF 含量的减少。有学者(Veyret 等, 1991 年)研究了30 μW/cm2 (SAR, 0.01W/kg) 的
脉冲微波,在振幅调制和不调制的情况下对小鼠的影响。发现在没有振幅调制时未见免疫功能的改
变(用细胞溶血空斑形成试验), 而在振幅调制时,可导致免疫反应的增强和减弱。Chiang 等(1989
年)亦报道了人暴露于环境中低强度的射频辐射后中性粒细胞吞噬功能的双相性改变。
从体外研究来看,射频辐射存在非热生物效应的证明不断地增加(如de Pomerai 等, 2000 和
2002; Kwee 等, 1998 和2001)。有关低强度电磁场潜在健康危害的分子生物学机制的认识也在增加
(Goodman 和 Blank, 2002; Lin 等, 2001; Leszczynski 等, 2002)。低强度微波暴露引起大脑屏障通
透性增加和DNA 双链断裂的研究在2002 年由Leszczynski 等再一次报道。
总之,许多体内外研究报道了微波辐射的非热的健康效应,上文仅引用了其中的一部分。100
kHz 到 10 GHz 的微波所致危害效应的SAR 阈值可能在0.5 到 1.0 W/kg, 而不是 4.0 W/kg 。因此,
在中国的电磁场暴露标准草案中,将SAR 0.1 W/kg 作为职业暴露的限值,而SAR 0.02 W/kg 作为一
般的公共暴露限值。
工频磁场国际非电离辐射委员会对极低频电磁场的暴露限值根据以下假设提出:即磁场是通
过它的感应电场发生作用的,为防护电磁场引起的外周神经和肌肉刺激,职业暴露以电流密度10
mA/m2 作为基本限值。然而,越来越多的研究表明磁场本身可穿透细胞和组织从而产生生物学效应。
例如,Chiang 等(2002 年)报道磁场抑制细胞间隙连接通讯功能(GJIC )并非由感应电场所致,
而是磁场本身的作用。GJIC 在维持细胞的增殖与分化方面起着重要的作用,它被用作可疑促癌剂
的一个观察指标。50 Hz 磁场导致GJIC 抑制的阈值为0.4 mT ,而0.2 mT 的磁场可增强TPA 诱导的
GJIC 功能抑制(Hu 等, 2002; Li 等, 1999)。磁场引起GJIC 功能抑制的机理是CX43 蛋白表达的过
磷酸化和CX43 蛋白从胞膜向胞质内移(Hu 等, 2001; Zeng 等,2003) 。Goodman 、 Blank 和他们的
同事研究发现μT 级60 Hz 磁场暴露可快速诱导热休克蛋白产生,这可能是磁场致某些生物学效应的
机理。他们发现磁场诱导的热应激蛋白70 基因表达发生在转录水平并在3 个序列位点与C-myc 蛋
白结合,这对其他的热应激反应不是必需的。极低频磁场可以直接与DNA 中移动的电子相互作用
(Goodman 和 Blank, 2002; Lin 等, 2001; Blank 和Soo, 2001)。Carlo 等(2002 年)报道了长期暴露于
磁场引起热应激蛋白70 表达水平下降和细胞自我保护能力的下降。
有许多文献报道0.1 mT 极低频磁场暴露可影响细胞功能。如Massot 等(2000)研究认为 0.1 mT
50 Hz 磁场可影响5-HT1B 受体,包括其蛋白结构的改变并导致受体功能的下降。这可能与暴露工
人主诉的烦躁、头痛、疲劳等症候有关。Ivancsits 等(2002 )报道间断性暴露于50 Hz 磁场可引起
DNA 双链断裂并存在剂量反应关系,其阈值为0.07 – 0.1 mT 。
同样地,亦有体内实验研究报道0.1 mT 的极低频磁场暴露所致的不良健康效应。如
Thun-Battersby S(1999 )和Loscher(2001) 等在二甲基苯并蒽的大鼠乳腺癌模型中,发现0.1 mT 50
Hz 磁场暴露可明显促进乳腺癌的发生发展,尤其是在头颈侧的乳腺。Mevissen 等(1999 )研究表
明:在大鼠暴露于0.1 mT 的极低频磁场两周后,可观察到一个细胞增殖的关键酶OCD 活性的明显
增强。同时发现在头颈复合部位对与磁场有关的OCD 改变特别敏感。Marino 等(2000 )报道雄性
小鼠暴露于0.1 mT 60 Hz 磁场49 和105 天以后,NK 细胞的细胞毒性受到明显影响。
国际癌症研究中心已经将极低频磁场列为人类可疑致癌物,根据日益增多的磁场有关生物学效
应机理的研究和动物实验结果的佐证,在标准修订草案中极低频磁场的暴露限值建议比目前国际非
电离辐射委员会的标准低,即职业暴露限值:< 0.08 mT , 公众暴露限值: < 0.03 mT ( ICNIRP 为0.5
和 0.1 mT)。
值得指出的是在生物电磁学研究领域中,已发表的论文缺乏一致性,通常有不少相反的结果。
为什么会有这么多的阳性和阴性结果出现呢?使用不同的动物种属(亚系)和细胞株,而其又有不
同的基因型别,这可能是产生不同结果的一个主要原因。举例来说:最近,在德国Hannover 研究组
(Fedrowitz et al, 2003)又比较了用不同亚系的SD 大鼠进行极低频磁场暴露对DMBA 诱发乳腺癌的促
癌作用,结果在SD1 大鼠中,磁场导致乳腺肿瘤的发生和发展,但磁场对SD2 大鼠则无影响。又
如极低频磁场抑制melatonin 对细胞的抗增殖效应,在使用由UCLA 提供的MCF-7 细胞株中得到
几个实验室的证实,但这抑制作用在使用由American Type Culture Collection 提供的MCF-7 细胞
株时则不显示(Ishido et al, 2001)。应用基因组和蛋白质组学等方法研究,观察到具有不同遗传背景
的细胞对EMF 的反应不同,因此细胞的反应及其程度等都可能与不同的基因类型有关(Leszcynski F
et al, 2003) 。其次,Marino 等(2001) 指出电磁场和其相关的生物学效应间的关系,按其自然规律
来说,一般是非线性的,但是人们通常以一个生物体对场的反应被假定是受线性规律控制的,生物
体间的测量差异仅仅是随机引起的。用非线性规律作统计,他们发现小鼠在持续暴露于0.1 mT 60 Hz
磁场175 天后,出现了淋巴表型的明显变化(十个免疫参数)。然而,用线性统计分析上述实验则
未发现明显差异。另外,要重复出由电磁场暴露所致的弱的效应,在统计上的概率也是其研究结果
不一致的一个原因。例如,要重复出由Hannover 工作组报道用大鼠暴露于极低频磁场所致其潜在的
促癌效应,仍用100 只大鼠,其重复率只能有75% 。因此,诸如上面提到的一些重要的生物效应将
不被认为是确定了的效应,在为标准制定提供基础资料时被拒绝采纳。也因为这些原因,电磁场的
公共卫生学意义被低估了。
(2)SAR 的应用及其局限性
对射频辐射来说,SAR 是个有效的能量吸收率的测量指标,但不是生物效应的量化指标。例如,
在相同SAR 下,连续和间断的射频暴露,调制和不调制的微波暴露所引起的生物学效应都不同,这
就对SAR 作为基本限值提出了疑问。由于低强度射频辐射的机理尚未阐明,SAR 对某个频率的辐
射从动物实验外推至人是有用的,但有其局限性。在中国的暴露标准修订草案中,所谓的基本限值
实际上是初步的限值。暴露限值不仅仅来自SAR 值,并且还依据暴露时间的不同和参考流行病学研
究资料,从而确定暴露限值。
ICNIRP 的标准指出如果测量值高于参考值,就不一定说明基本限值已经被超过了,即不一定
是超标。然而,基于SAR 的局限性,在草案中,用暴露限值而不是以基本限值来评估其与标准的一
致性,判定是否超标。
(3) 至于局部SAR 限值,ICNIRP 建立的局部暴露限值也是从防止热效应出发的,即使眼睛的
温升不超过1℃。由于与以上同样的理由以及实践的可能性,在草案中原建议采用1.2 的ICNIRP 提
出的SAR 限值。如公众暴露时头和躯干SAR 的限值是在任何10 克组织中平均为1.0 W/kg, 它接近
于目前电气和电子工程师协会所采用的任何1 克组织中平均SAR 为1.6 W/kg 。然而,手机使用者的
暴露时间是很短的,通常每天小于1 小时,此外, 手机是个商品,使用手机是个人行为,如吸烟等。
因此,如果需要的话,该限值还可以放宽。
3.虽然越来越多的研究表明电磁场暴露与潜在的健康效应有很大的关联,但至今在评价电磁场暴
露及其有关健康效应的知识还很有限,尚不能提供令人满意且让大家普遍都能接受的暴露限值。中
国的暴露标准修订草案亦存在一些问题需要进一步完善,但它是有据可依的,是合理的。随着科学
进展,包括分子生物学的快速发展所带来的新的技术和观念上的更新,使研究者可以解决电磁场健
康效应的许多争论。然而,暴露标准旨在保护人,另一方面,电力和通讯的发展对人民是十分有利
的。因此,一个能被大家普遍接受并能付诸实践的暴露标准应当在预防的原则下进行代价与利益的
合理分析后才能产生。
参考文献: 42 篇,请在本论文集相应的英文论文中查阅。 |
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