5G真的会危害人类健康！看看科学如何解释

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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？

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。”

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。

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。

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。

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。”

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。

(参考原文： Does 5G pose health risks? (part 1)，by Larry Desjardin)
 

本文来源EE Times姊妹网站，ASPENCORE旗下EDN Taiwan