在现代化的城市里,众多的电视中继站、广播发射台、雷达站,各种类型的微波装置,鳞次栉比的天线,数十万公里的动力线,是人们获得信息和能源的神经中枢。但是,随之而产生的射频、微波辐射和高压电源“照射”所引起的“电磁雾”却日益增厚,像汪洋大海一样包围着人类。人们越来越关心:作为一种环境因素,“电磁雾”可能对人体产生何种作用?有多大程度的危害需要防护?如果存在电磁污染,应当怎样加以控制?
宇宙中的γ射线,X射线辐射是电离辐射,它荷载的能量会直接破坏生物组织。射频、微波辐射和高压电源产生的电磁场却属于非电离辐射的范畴。科学家们断定,非电离辐射最重要的有害效应是致热效应。高电平电磁辐射的致热效应使动物产生白内障、灼伤和暂时不育症。然而,它能否导致非致热的生物效应?低电平的电磁辐射是否对人体有害?这在美国环保界引起了一场大争论,近两三年来,争论达到了高峰。这场激烈的争论同时引起了各国政府有关部门和广大环境工作者的关注。
五十年代后期,美国科学家对动物进行高功率微波辐射试验。他们发现,兔子在强度为100,000 μw/cm2(μw/cm2为功率密度单位,微瓦/[厘米]2以下均同)的微波辐射一小时后,其眼睛温度竟高达110 F,—个星期之后,兔子得了白内障。在另一实验里,二百只雄性鼠每天接受空军雷达发射机短周期的强烈辐射,百分之四十的鼠生殖机能退化,百分之三十五的鼠血液中的癌细胞有发展。当时,美国国家标准协会(ANSI)决定把上面提及的发射量的十分之一,即10,000 μw/cm2,规定为工作人员可承受的最大发射量。
苏联在更早的时候就报道过,雷达工作者受微波辐射之后,一般有头痛、疲劳、抑郁、机能降低、记忆力衰退等症状,他们称之谓“微波病”,并将它作为一种特殊的临床对待。值得注意的是,苏联的标准一开始就比美国低1000倍,为10 μw/cm2。其他不少国家也都比美国低,如波兰为200 μw/cm2,加拿大和瑞士为1000 μw/cm2,捷克斯洛伐克为25 μw/cm2由此可见,美国与苏联等国的控制标准相差甚为悬殊。这是因为苏联和一部分美国学者对此存在很大的分歧。一部分美国学者认为,只有致热的电磁辐射才对人体有害;苏联学者却认为,对电磁辐射来说,存在非致热的特异生物效应。
随着广播电视事业、微波事业和电力事业的飞速发展,无线电发射台、电视发射台、微波装置、高压变电所如雨后春笋般地涌现,显得毫无节制。美国国内不可避免地出现了尖锐的批评,问题集中到:低电平电磁辐射同样对人体有害,必须严格加以控制。另一些人却指责说,这未免大惊小怪,问题未必有这么严重。双方都持有各自的研究资料,都拥有自己的追随者。科学家们通过对动物的研究纷纷报道,低电平的电磁辐射确实会使动物的免疫系统、神经系统和行为产生细微的变化。但动物的这些变化对人类的医学意义却又在激烈的争论中。
可以认为,美国环保局(EPA)为争论的一方。它为了调查公众受电磁辐射“照射”的电平,曾花两年时间和巨大的经费,对全国12个大城市的甚高频和超高频广播的环境辐射强度进行过一次测量,以分析受照于不同电平的群众比例以及空间可能受到的最大照射强度。美国环保局组成了一个环保局科学顾问团,吸收部分外国科学家参加,顾问团对所发表过的有关研究成果作充分的、公正的评价,立足于美国控制标准的发展情况提出参考意见。这样,美国环保局在对有关各种文献资料作了深入的研究之后,写了一个500页的报告。
报告中提出:
4 W/kg(W/kg为平均吸收比率单位,瓦/公斤,以下均同)是以前观察到的产生有害生物效应的一个界限(注:4 W/kg可与10,000 μw/cm2互推计算)。最新的动物实验表明,当吸收量小于4 W/kg时,无线电射频辐射也会使动物的体温升高,这种升高与血液系统、免疫系统和内分泌系统的改变相联系。辐射吸收量为3 W/kg时,如果体内或周围环境温度增加会反过来影响生物体内的上述各种变化。在有的实验里,当周围的环境温度升高时,甚至在1 ~ 2 W/kg的情况下都会产生生物效应。这值得科学家们高度重视,因为它意味着,人们在夏天里,在高温和湿度的情况下,可能更容易受到无线电射频辐射的影响,特别对于婴幼儿、老人和心血管病患者。
实验表明,天竺鼠和兔子在吸收了低电平的电磁辐射之后,白血球细胞增加。类似情况下,老鼠血液里集中的各种荷尔蒙都有相应的变化。另一实验说明,此时癌助长因素趋于活跃。
最后,环保局在报告中提出:应该把现在的控制标准1000 μw/cm2和0.4 W/kg(该标准由美国国家标准协会1980年提出)限制到100 μw/cm2和0.04 W/kg。美国环保局对电磁辐射持严格控制的态度,它已向美国政府建议,应该通过一项限制电磁辐射的法令,这是前所未有的措施,足见环保局对这一问题的态度之强硬。
除环保局外,持这一观点的还大有人在。
美国报道血液血球生理效应的报界支持这种观点:比较成熟的研究表明,人类免疫系统在受到低功率的微波辐射之后会发生变化。
得克萨斯大学生理学家罗伯特 · 莱勃维兹指出,受低功率微波辐射的鼠在辐射期间活动能力降低。
爱伦 · 富莱,二十年以前曾就人们收听某些微波频率之后活动能力的变化发表过研究论文,他最近发现,雄鼠在受到特高频电视群脉冲波的辐射后,尾部萎缩,行为消极,但变得好斗。
加利福尼亚州退伍军人管理局医院研究中心副主任W · 罗斯 · 阿泰依更是激进。他和一些人认为,即便是调整到最低频率的电磁辐射,也会改变动物脑细胞中碳化钙离子的流量,因此他们说,环保局的研究对那些相当微弱的电磁场的生物效应注意得还不够。不过,他也同意把限制标准定为100 μw/cm2,他说:“实验室里,在100 μw/cm2的情况下,还没有发现会产生什么有害的生物效应。”
马萨诸塞州目前已经实行200 μw/cm2的标准,而一些地方团体协会已将“土政策”订到5 μw/cm2。
与美国环保局相比,美国国家标准协会的态度就显得“保守”得多。它于1970年就提出限制标准为10,000 μw/cm2,1980年提出的修正意见也不过是1,000 μw/cm2。一些广播事业的代理人,一些科学家有类似的意见。
老资格的全国广播协会副会长汤姆逊 · B · 克勒先生,专门负责广播涉及的科技事务,他说:“距离是我们最伟大的朋友,一般来说,离开发射源1,000英尺就不会有任何问题。”他还说:“我们是要有一个统一的标准,但并不等于要限制在100 μw/cm2到200 μw/cm2之间,假如这个标准吃得不准,一些私立的广播单位将会由于这一法令的制定而蒙受惨重的打击。”
相当权威的电子器件工程公司的发言人图 · 杰思泰斯特指出,苏联的限制标准是建立在毫不产生生理效应的基础上的,而美国的标准是建立在对人体没有危害的基础上的。他说:“倘若苏联卫生学家对电磁辐射采取类似红外辐射的态度,那任何细小的热源,连同太阳都要被排斥。”
国家信息通讯管理局的杰恩、赫伦提出:“要明确,电磁辐射所产生的生物效应并不尽是有害的。”
罗彻斯特医学和牙科学培训学院的辐射专家苏伦姆 · 米坎尔森和其他一些人认为,还没有确凿的证据可说明存在不同于灼伤的有害生物效应。他们还发表了一个严谨的研究:培养的人类白血球细胞在微波辐射下能保留抵抗一般感冒病毒的能力。他们提出,值得注意的是,这些生物效应的变化是可逆的。体温的升高可以引起白血球的增加和骨髓组织的变化,白血球的增加和骨髓的变化又可以引起体温的升高。与电离辐射不同,非电离辐射的生物效应是可逆的,不是累积性质的。
确实,许多被认为有害的生物效应是这样的细微和隐蔽,很难证明它们就来自电磁辐射的“照射”,还有使人怀疑的是:某个特殊条件下某种生物的实验结果能否推断到对人类的作用?此外,即便电磁辐射会引起某些生物变化,也不能贸然确定这些变化都是有害的。
由于科学界对电磁辐射的看法分歧很大,美国环保局的一些官员预计:与当初制定大气污染的规定一样,在电磁辐射的问题上,目前离开制定法令还有相当的距离。
上面谈的只是“电磁雾”的一个方面的情况,所涉及的另一个方面是高压动力线所引起的电磁场。关于这个问题的争论更没有统一的结果。原来,曾经规定高压传输线路下的“照射”量不得超过60 Hz。其实,一般厨房的中央,在1-3 V/m(V/m为电场强度计量单位)的情况下,就可达60 Hz。那么,60 Hz是否有危险?科学家们做了一些实验和统计,没有作出结论。
现在使用的高压传输线电压最高可达765,000伏特,电场强度为10,000 V/m,此时,人的颈子后面的头发会抖动,如果头顶悬挂着打开的荧光灯,用手指去挨近它,手指头好像会感到光的闪动。路易斯安那州立大学的安德鲁 · 马里诺观察到,在15,000 V/m的情况下(它大于目前遇到的最大场强),老鼠的生长发育迟缓,血液的化学成分有变化。蜂房里的蜜蜂,由于受到强电场的“照射”,蜂蜜储量减少,难以过冬。
宾夕法尼亚州农学家盖依 · 麦基和生态学家H. B. 格兰富斯的实验却令人乐观。麦基获得电力研究所的协助,将各种不同的植物放在60 Hz电场和强电场下做实验。他发现,只有在场强大得足以产生电晕的情况下,即超过2×107V/m时,植物才会受害。这个场强是目前最大场强的二百倍,此时,导体周围会发出一种微弱的光。格兰富斯花了八年的时间,做了许多实验。他把成千只鸡和或百只啮齿动物放在106V/m的场强下,寻找这些动物脑电波活动能力的变化,内分泌的变化,电生理机能的变化结果什么也没有。同时,他观察被实验的鸽子是否失去了回家的能力,结果也是否定的,他说:“只有一个反应是有意识的,实验中的鸽子大约感到了羽毛的旋度(这是电场中的羽毛出现的情况),它们可能有一种我们目前未知的感受器。”格兰富斯还把老鼠放在40,000 V/m到80,000 V/m的场强下,对它们的血液作分析。他说:“这些老鼠身上很快出现中等量的皮质硬酯酮(肾上腺内分泌素),它通常出现在动物的搏斗性飞行中,返回后很快会消失,人类看到降落物经过时,也会产生这种反应。”格兰富斯总结说:“实际上,当场强达到最大场强的两倍或更多倍的‘照射’,被实验的动物才会对场强产生反应,但通过几次经历就可以适应。”
马里诺 · 麦基和格兰富斯用动物实验作分析,另一些科学家却根据统计资料作分析,他们觉得这些数据提出了许多疑问。
科伦拉多医学中心大学的研究人员南希 · 维施姆和埃特 · 里帕发现,生活在强高电压器和变电所附近的孩子比起远离高压电源区的孩子,死于神经系统肿瘤病和白血病的数字要多出两倍。
英国约克郡同样很重视这个研究。一个从事非电离辐射研究的专家小组对六百名自杀者进行核查,发现高压线路区附近的居民占有惊人的百分比。
是巧合么?也许是,也许不是。但目前无法解释,一直要到有另外的实验依据来肯定或否定它,才会得出结论。当前没有人能够对电离辐射作出完整的解释,但是不少科学家都提出了各自不同的见解。
美国外科医生倍克假定,所有的生物都需要某种信息转换系统(一种神经系统),从指挥中心发出信号,每个细胞又有它自己的电化学传输系统,而且这个电化学传输系统能够对与指挥中心无关的化学或电的作用作出反应,所以,动物在非电离辐射下会产生这些生物效应。
加州退伍军人管理局医院的神经生理学家W. 罗斯 · 阿泰依有类似的看法。他指出,生物细胞间有作为互相通讯联系用的电化学小道,所以,在公认的临界电场强度的万分之一的场强作用下,就可以观察到相应的、细微的生物变化。他设想,微弱的电离辐射可能使酶分子里的接受点上产生某种形式的变化。如果真是这样,还有许许多多的东西可进一步研究,所有的生物作用过程都取决于酶。
众说纷纭,要把非电离辐射的机理说清楚是很困难的。工程学家或物理学家企图用工程学的原理和方法来分析,并在此基础上提出各种模型;生物学家则强调生命现象的复杂性和特殊性,他们断定用工程学方法的分析计算不可能预言生物效应。在实验方面,对人体不能直接进行微波照射和体内有伤测量。而由动物做实验,然后又外推到人是很复杂的,不能简单根据体积大小来进行测算。人体体内各种生理调节机能很难以模拟,只有用简化的模型来进行理论性的计算。所以这种研究的特点一是它的长期性,二是多学科综合性。国防上已发了上千篇文章探讨这个问题,其研究历史已有几十年,至今仍然处于探索和发展的阶段,国外有人甚至称其为当代“最危险的科学游戏”。这正是激励科学家们在这个领域内探索的动力。我国尚少有这方面的研究和报道,希望这篇介绍能引起人们的兴趣。
[Science,1984年7月6日]