5G无线技术：毫米波的健康效应

 

2019年2月22日更新

原文：https://www.saferemr.com/2017/08/5g-wireless-technology-millimeter-wave.html

作者：Joel M. Moskowitz 博士

美国加州大学伯克利分校

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5G，即第五代通讯技术最近一直在新闻中出现，因为无线行业一直在推动州和联邦层面的争议性立法，以加快这项技术的部署。 该立法将阻碍地方政府及其公民在公共“通行权”中控制蜂窝天线安装的权利。城市地区或许每隔10-20个房屋就要在公用电线杆上安装一组天线。 据业内人士称，仅在加利福尼亚州就需要多达50,000个新的蜂窝基站，在全国范围内需要800,000个或更多的蜂窝基站。

 

许多城市和报纸都反对这一立法，不过新蜂窝天线站点扩散带来的潜在健康风险却被忽视了。 这些小区天线将使人群暴露于新的射频辐射源，包括毫米波。

 

5G将采用低频 (0.6 GHz - 3.7 GHz)，中频（3.7 - 24 GHz）和高频频率 (24 GHz及更高频率)。在美国，联邦通信委员会（FCC）已经分配了0.6 GHz（例如600 MHz）的“低频段”频谱，3.5 GHz范围内的“中频”频谱和 11 GHz的“高频段”频谱 、27.5-28.35 GHz 和 37-40 GHz 的许可频谱，以及 64-71 GHz的待许可频谱，向所有无线设备制造商开放。 在广泛部署之前，主要的手机运营商正试验在全国各地社区采用“高频”频率的新技术。 “高频带”频率主要由毫米波（MMW）组成，毫米波是一种波长为1到10毫米，频率范围为30到300 GHz（或每秒数十亿个周期）的电磁辐射。

 

MMW的特性不同于蜂窝和无线工业目前使用的“低频带”（即微波）频率。 MMW可以在短距离内传输大量数据。 传输可以被导入窄波束中，这通过视线(line-of-sight) 传播并能以高速率（例如，高达每秒100亿比特）移动数据，在传输之间具有短滞后（或延迟)。信号被建筑物阻挡，树叶可以吸收大部分能量。 而且，波可以被金属表面反射。 虽然天线可以小到几毫米，但 “蜂窝站点” 的天线阵列可能包括数十个甚至数百个天线单元。

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研究告诉我们毫米波的生物和健康影响是什么？

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毫米波（MMW）主要在1至2毫米的人体皮肤和角膜的表层中被吸收。 因此，皮肤或近表面区域的组织是辐射的主要目标。 由于皮肤含有毛细血管和神经末梢，MMW生物效应可能通过皮肤或神经系统的分子机制继续传播。

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当波的功率密度高于5-10mW / cm2时，会发生热（或加热）效应。 这种高强度MMW以剂量依赖的方式作用于人体皮肤和角膜 -- 从热感开始，然后在较高暴露时疼痛和物理损伤。 温度升高会影响细胞的生长，形态和代谢，诱导自由基的产生，并破坏DNA。

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对于一般公众，FCC允许的最大允许暴露量为1.0 mW / cm2，平均在30分钟内，对应于 1.5 GHz至100 GHz的频率。 该指南于1996年通过，旨在保护人类免于急性暴露于射频辐射的热水平。 但是，该指南并非保护我们免受长期接触射频辐射或累积效应―可能发生的非热辐射风险。

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随着5G基础设施的部署，该国大部分地区将首次持续暴露于MMW。 由于FCC指南，这些暴露可能是低强度的。 因此，5G暴露的健康后果在于长时间暴露于MMW并伴随暴露于低频和中频辐射而产生的非热效应。

 

不幸的是，很少有研究检查过长时间暴露于低强度MMW的影响，并且我所知道的研究都没有关注暴露于MMW和其他射频辐射的组合中。 尽管低强度MMW的生物学效应已经研究了数十年，特别是在东欧，但研究结果往往不一致，因为这些影响与许多因素有关，包括频率，调制，功率密度和暴露持续时间，以及被研究的组织或细胞的类型。

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研究结果各不相同 ：一些研究显示MMW诱导或抑制细胞死亡并增强或抑制细胞增殖。 一些研究发现辐射抑制细胞周期进展，一些研究报告没有生物学效应（ Le Drean等，2013年） 对2010年研究的回顾指出，“大量细胞研究表明MMW可能改变膜的结构和功能特性。”暴露于MMW可能通过改变离子通道活性或通过改变磷脂双层来影响质膜。 水分子也在这些效应中发挥作用。 皮肤神经末梢可能是MMW的目标，也是许多生物效应的可能起点。 MMW可通过刺激外周神经系统来进入免疫系统。（Ramundo-Orlando，2010）。

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1998年，美国陆军和空军研究机构雇用的五名科学家发表了对MMWs研究的开创性评论。 他们报道： “个体对MMW的敏感性甚至超敏感性增加可能是真实的。 根据暴露特征、特别是波长，30％至80％的健康受试者感受到低强度MMW辐射（Lebedeva，1993,1995）。 一些临床研究报道了MMW超敏反应，其过程是或不限于某一波长（Golovacheva，1995年）。

“ 值得注意的是，虽报告了各种生物效应，但没有研究报道低强度MMW辐射对人类的健康危害。实际上，回顾过的低强度MMW研究都不旨在评估健康风险，尽管鉴于MMW技术的众多生物效应和日益增长的使用，这个研究目标看起来非常合理。这种MMW效应，如细胞生长速率和紫外线敏感性的改变，致病细菌的生物化学和抗生素电阻率变化，以及许多其他对安全标准具有潜在重要性，但据报道，即使局部和短期暴露也会产生显着效果。还应该认识到，从未研究过全身或大体积区域的长期或慢性MMW暴露的生物效应。这些类型暴露的安全限制仅基于能量沉积和MMW加热的预测，但鉴于最近的研究，这种方法不一定足够。“（Pakhomov等，1998年）

 

微生物也受MMW辐射的影响。 2016年，发表关于MMW对细菌影响的研究综述（Soghomonyan等，2016）。 作者总结了他们的发现如下：

“...细菌和其他细胞可能通过亚极高频率范围的电磁场相互通信。 这些MMW影响大肠杆菌和许多其他细菌，主要是抑制它们的生长和改变性质与活性。 这些影响是非热的，并取决于不同的因素。 MMW效应的重要细胞靶点可能是水，细胞质膜和基因组...... MMW与细菌相互作用的后果是它们对不同生物活性化学物质（包括抗生素）敏感性的变化......这些影响对于理解改变的代谢途径和区分细菌在环境中的作用具有重要意义；它们可能导致细菌对抗生素产生抗药性。“ “通过MMW照射改变细菌对抗生素的敏感性对于理解环境中的抗生素抗性非常重要。 在这方面，有趣的是，在 Bacillus 和 Clostridium spp 等电信基站 附近存活的细菌。 已被发现具有多重耐药性（Adebayo et al.2014年）。“ （Soghomonyan 等，2016年）

 

总之，经同行评审的研究表明，短期接触低强度毫米波（MMW）辐射不仅会影响人体细胞，还可能导致对人体有害的多重耐药细菌的生长。 由于很少对长期暴露于MMW的健康后果进行研究，因此广泛部署5G无线基础设施构成了一项可能对公众健康产生不利影响的大规模试验。

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俄罗斯早期对毫米波辐射的研究

 

俄罗斯科学家对暴露于毫米辐射的影响进行了大量早期研究。 美国中央情报局收集并翻译了已发表的研究报告，但直到几十年后才将其解密。 1977年，N.P。 Zalyubovskaya 在一本俄语期刊 “Vracheboyne Delo” 上发表了一项名为 “毫米波的生物效应” 的研究。 美国中央情报局在2012年对该文件进行了解密。 该研究检查了将小鼠暴露于毫米辐射（37-60GHz; 1毫瓦/平方厘米），每天15分钟，持续60天的效果。 将动物实验结果与使用毫米发生器的人员样本进行比较。 以下是该文件的简要概述：