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5G真的会危害人类健康!看看科学如何解释

时间:2019-05-08 作者:Larry Desjardin,Modular Methods LCC总裁 阅读:
从几乎没有任何伤害到会影响你的大脑和控制人口,有关5G和健康风险的讨论五花八门。起初,我以为研究此类风险只是一篇简单直接的文章,然而事实并非如此……我们看看科学如何解释。身为工程师和科学家更应该......
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从几乎没有任何伤害到会影响你的大脑和控制人口,有关5G和健康风险的讨论五花八门。起初,我以为研究此类风险只是一篇简单直接的文章,然而事实并非如此。couEETC-电子工程专辑

在这个系列文章中,我对这个主题没有默认主观想法。作为一名工程师,我更愿意研究事实并得出自己的结论。查阅报告会有副作用;对于一些偏激或含糊不清的地方,我不下定论。本文以及后续文章中将会介绍一些关键问题,以及可从研究中收集到的任何结论。文中还会尝试为制造商、营运商和用户提供一些缓解建议,以便最大限度地降低任何健康风险。couEETC-电子工程专辑

最近我收到一位朋友发来的一则新闻报导《Clallam County urged to prohibit 5G》,内容是关于在华盛顿西北乡村地区举行的一次富有争议的有关5G健康风险的公开会议。里面有一些引述,例如“我想清楚明确地指出,我没同意你们在我孩子身上试验5G技术。”尽管我们可以简单地认为说这话的人有着老套俗见,但身为工程师和科学家的我们至少应该看看科学如何解释。couEETC-电子工程专辑

首先,我们先设定讨论的边界条件。这里将探讨的是毫米波(mmWave)辐射对人类造成的健康风险。毫米波频率范围是30GHz~300GHz,而大多数5G系统工作在28GHz~80GHz之间,即所谓的FR2频率范围,而不是6GHz以下的FR1频段。从相关文献中我们可知有 三个关注点:热效应、电离效应(图1)和电磁(EM)效应。本文中介绍前两项,如果有读者提出其他风险,我们也会在后续的文章中增加相关讨论。couEETC-电子工程专辑

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图1:当能量(这里指光子)足以移除电子时,会发生电离过程,而毫米波的光子远低于电离阈值。couEETC-电子工程专辑

我查阅的第一项研究报告《mmWave Health Effects(毫米波健康影响)》来自纽约大学无线研究中心。这项研究解释了热效应和电离效应这两个问题。电离效应更容易解释,只要搞清楚毫米波光子是否会导致电子从其轨道上移开。电离是癌症的成因之一,我们都知道阳光下的紫外线辐射容易致癌。从基础物理课程中可知,光子的能量可以透过E = hf计算得出,其中h是普朗克常数,4.136×10-15eV(电子伏特)。以300GHz作为最高毫米波频率,可以计算出毫米波光子的能量为1.2meV;随着频率降低,能量随之减小。couEETC-电子工程专辑

然而,碳的电离能为11.3eV(请注意:是碳基生命形式)。这比最高毫米波光子能量高出近10,000倍。事实上,纽约大学的这个研究已得出结论:“与频率更高的紫外线、X光和伽马辐射不同,毫米波辐射是非电离的。”英飞凌(Infineon)文章《Health effects of mmWave radiation(毫米波辐射对健康的影响)》也总结道:“毫米波光子的最高光子能量为1.2meV,而电子挣脱其原子束缚所需的光子能量约为12eV,也就是说,毫米波光子能量比电离所需能量小近10,000倍。”由此我得出的第一个结论是,电离不会产生任何危害。couEETC-电子工程专辑

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图2:手机辐射会导致皮肤局部发热。美国联邦通信委员会(FCC)认为低于1mW/cm2的辐射是安全的。但电磁效应呢?couEETC-电子工程专辑

但是还有发热问题。“因此,主要的安全担忧在于人体吸收毫米波能量会引起眼睛和皮肤发热。”该纽约大学的研究指出。EMR Safety(加州大学柏克莱分校健康学院的一部分)的一项研究(对研究结果的研究)为许多热效应提供了背景信息。这项研究特别关注5G毫米波对健康的影响。它指出,毫米波主要会在皮肤2mm以内和眼角膜表面部位被吸收,尤其要注意眼睛,因为眼睛中的血液很少,难以产生冷却效果。该文指出,当功率密度高于5mW/cm2时会产生加热效应。除了长时间暴露在辐射下,发热感会转变成疼痛外,该文还指出,温度升高“会影响细胞的生长、形态和新陈代谢,引发自由基的产生,并损害DNA。”couEETC-电子工程专辑

那么上述功率密度可能产生吗?假设暴露时间为30分钟,对于1.5GHz和100GHz之间的频率,FCC所允许的最大暴露量为1.0mW/cm2。据英飞凌称,24GHz系统在最大辐射功率下工作,距离皮肤5cm时,其功率密度为0.3mW/cm2,是FCC限值的三分之一,低于显著加热值15倍。couEETC-电子工程专辑

因此,本文的结论有些微妙。我不清楚如果将手机直接放在耳朵上,其功率密度是否会低于这些阈值。这种情况下,皮肤与发射器的距离可能只有2mm而不是5cm,因此皮肤上的功率密度会很高。本文建议使用有线耳机或免持设备,而将手机保持在安全距离。即使对3G和4G手机来说,这可能也是一个好建议,尽管我还没有研究过这些低频设备的等价效果。couEETC-电子工程专辑

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图3:我们生活在一个有持续低水平电磁辐射的环境中。5G出现后,还将多出毫米波频率辐射。couEETC-电子工程专辑

那么,透过采取一些预防措施,我们就安全吗?对于电离效应和热效应,我相信如此。但是,EMR Safety论文在得出同样的结论后,又提到:“因此,5G辐射对健康的影响会限于长时间暴露在毫米波辐射,以及低中频调频辐射下所产生的非热效应。”couEETC-电子工程专辑

而这又带来了一个新的问题,科学显示这其中很大可能会有一些负面影响。我们将在本系列的下一篇文章中介绍该主题,与此同时,我以后打手机会用扬声器模式。couEETC-电子工程专辑

(参考原文: Does 5G pose health risks? (part 1),by Larry Desjardin)couEETC-电子工程专辑
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本文来源EE Times姊妹网站,ASPENCORE旗下EDN TaiwancouEETC-电子工程专辑

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