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儿童对电磁辐射的敏感性


电力系统和通讯系统已经成为现代文明的技术平台,犹如19世纪"工业革命"在带来社会进步的同时给人类带来了"三废"污染,电力及通讯行业的飞速成长也给人类带来了第四种环境污染:电磁辐射。由于电磁辐射无所不在,几乎世界上的每一个人都袒露于电磁辐射,因而即便其对人类健康影响十分稍微,但由于受影响人群数量重大,随之而来的公共健康问题亦不容忽视。随着通讯技术及电力工程的进一步成长,环境电磁辐射强度必将日益增高,正处于生长发育时期的儿童由于最先接受电磁辐射的年龄小,因而与现在的成人比拟其累积袒露量将远远高于成人,电磁辐射对儿童的远期健康影响亦将更加显著。各国现行的电磁辐射职业袒露及公众袒露限值的订定原则仅是为了防止呈现充裕已知且证据确凿的健康影响,而对低剂量电磁辐射的恒久健康影响予以忽略,但是由于儿童电磁辐射袒露的不防渲嗽和儿童对电磁辐射袒露的相对易感性,现有的公众袒露限值可能无法有效掩护儿童青少年的健康。为评估儿童对电磁辐射的敏感性,世界卫生构造(WHO)于2004年6月在土耳其伊斯坦布尔举办了专题学术会议。本文拟结合儿童的生长发育特点阐发儿童对电磁辐射的相对易感性及开展电磁辐射对儿童健康影响研究的紧迫性。

1           儿童电磁辐射袒露程度

儿童的袒露因素及袒露程度不单与成人有所不同,并且儿童对环境因素的袒露可能有高度的年龄依靠性。在刚最先怀孕及整个妊娠过程中胎儿的电磁辐射袒露紧张包孕住宅及父母对极低频(0~300Hz)及射频(10MHz~300GHz)电磁场的袒露,包孕母亲使用家用电器及使用手机时对胎儿的袒露;婴儿及刚会走路的幼儿袒露紧张来自于家庭环境及幼儿园的用电设备;而青少年的电磁辐射袒露源随着青少年手机用户的增加而扩展到手机的电磁辐射或学校的电力电信设施的电磁辐射。在此本文紧张针对2个紧张的袒露源进行阐发:即家庭的极低频和射频电磁场袒露及手机电磁场袒露。

家庭的袒露源

每个人城市袒露于家中极低频电场和磁场[1]。住在高压线四周居民,其儿童的紧张袒露源就是高压线;但只有~1%的儿童居住在高压线四周,大多数儿童紧张恒久袒露于低强度的初级及次级配电线路的电磁辐射、间断性的短期袒露于身边家用电器的高强度电磁场。在学校、在乘坐公共交通及使用手机时也可能存在极低频电场袒露。一般家庭平均工频磁场强度为 0.05~0.1μT,家庭工频磁场强度高于平均程度的比例数在各国家也有所差别,如英国为1%~2%,而美国则有10%的家庭工频磁场强度>0.2μT。家用电器的电磁辐射袒露约占总袒露量的30%,家庭环境工频磁场的袒露一般<100μT。一般来讲,由于幼儿使用电器的机会较少(也很少到外面去),所以幼儿的个体袒露量很接近家里的电磁辐射强度。

射频电磁场是由广播、电视、手机和基站及其他通讯基础设施发射的,广播电视信号发射站点较少,但是其覆盖范围十分广,手机基站覆盖范围相对较小,其孕育发生的电磁辐射强度也相对较弱,但是与广播电视信号比拟其站点密度要大得多(许多国家的基站数量都成千上万)。所以一般来讲基站是个人射频辐射袒露的最常见袒露源,而广播电视等射频袒露源可能相对较少,但是其辐射强度要大得多。由于射频电磁波具有必然的宽度和角度,而地球和地面的建筑物对射频信号具有必然的扰动作用,因而在射频电磁场强度与距离辐射源的远近之间可能不存在相关关系。一般室外典型的功率密度为0.01~1 mW / m2,但是也可能比这个值超出跨越几倍,与丈量地点有关。由于建筑物的屏蔽作用,一般室内射频电磁场强度要比上述强度低几倍。 在欧洲,一般室内的平均功率密度为0.005 mW / m2,本底环境电磁辐射(无外界人工电磁辐射源时环境电磁场强度本底值)是儿童射频电磁场袒露的紧张袒露源。家庭的无线通讯设备(如儿童床无线监控装置、无绳电话及无线网络等)及在儿童身边使用手机(使儿童接受被动辐射)等也是儿童在家里的射频电磁场袒露源,由于5岁以下儿童通常大多时间都呆在家里,所以可用家中的电磁场强度来估算儿童的电磁场袒露量[1,2]。由于不大接触其他的袒露源,因而儿童射频电磁场袒露量的估算要比成人轻易得多。当这些儿童成年之后,现在的儿童射频电磁场累积袒露量将比现在的成人高得多。现阶段,公众的射频电磁场袒露远不及极低频电磁场袒露轻易描述,部分是因为技术问题(缺乏充沛的丈量设备)、手机技术的快速更新(频率、解码方式等)和手机新用途的开发等(呼叫、短信办事等);但最紧张的原因是对极低频电磁场的研究要比对射频电磁场的研究深入得多。

手机的使用

现在的儿童的射频电磁场累积袒露时间因手机的使用将比现在的成人长,因为儿童最先使用手机的年龄小并且可能一直使用下去。多国家成人脑癌病例-对照研究注解,低年龄组脑癌患者的手机使用率及天天手机的使用量是最高的(如19%的年轻病例其天天使用手机通话时间凌驾30min,而仅10%相对年长的病例手机通话时间凌驾30min)[3,4],尤其是目前手机普及率提高、价格降低及针对儿童的手机广告等导致越来越多的儿童最先使用手机[5]。几项民意查询拜访均注解儿童手机用户量激增[6]。例如在澳大利亚90%6~9岁的儿童注解有时会使用其父母的手机,而1/3的德国9~10岁的儿童拥有本身的手机。显然手机已经成为十几岁孩子及其父母射频电磁场袒露的紧张袒露源。

2           儿童对电磁辐射的敏感性

2.1    极低频电磁场对儿童的影响

极低频电磁场(0~300Hz)能够在人体内诱发电流,极低频电磁场袒露指南就是依据这个机制而定的,紧张是为了防止感应电场和感应电流以及防止神经构造的电高兴性刺激,尤其是要防止极低频电磁场与中枢神经系统彼此作用而孕育发生有害的健康影响。现行国际非电磁辐射防护委员会发布的职业袒露指南依据的是中枢神经系统感应电流基准限值,电流密度为10mA/m2,与中枢神经系统内部100mV/m的电场接近[7]。而公众袒露限值则插手了额外的安适系数,从基准限值10mA/m2降低到2 mA/m2(20mV/m)。基准限值通过计量学方法(依据仿真人体模型和人体差别构造的介电特征)与外部场强相联系(参考值),工频电场和磁场的公众袒露参考值别离为5 kV/m 和100μT。

目前针对儿童而进行的介电参数换算还未得到广泛应用,而针对孕妇和未出生胎儿的介电参数的推算尚属空白。总之由于体长和体型的差异,虽然成人袒露于外部极低频电磁场之后孕育发生的内部电场强度要比儿童高,但是其分布情况与儿童差别,在同等强度的外部电磁场作用下,儿童的某些构造内部将孕育发生更高的场强和电流密度,并且由于接触电流而诱导孕育发生的内部场强和电流密度在儿童体内也要比成人高很多。操作校正的儿童人体模型进行的电磁辐射袒露剂量计算成果注解,作用于手臂的、微弱的不易察觉的10μA电流会在幼儿骨骼下端孕育发生平均~50 mV/ m的电场,并在5%的骨骼构造中孕育发生约150mV/ m的电场。由于妊娠而导致孕妇体型改变,所以在孕妇体内感应电场和电流强度及其分布也与一般成人差别,但这无法在胎儿或胚胎的袒露评估中加以测算。因而在评估极低频电磁场对儿童的健康影响时应当把上述影响因素及介电性质差异性考虑进去。

儿童对电磁辐射的敏感性在临床上紧张表示在儿童白血病患病率增高,袒露于0.3~0.4μT的工频磁场将比袒露于<0.1μT工频磁场的儿童白血病发病率加倍[7,8]。工频(50/60Hz)磁场导致白血病发病率增加的原因可能在于儿童与用水设备或水流接触时有接触电流(contact current)流过儿童的骨髓,接触电流是指当人接触两个电压差别的平面时在人体流过的电流,接触电流的孕育发生是因为居民送水系统的接地可使水孕育发生一个小的电压差,并与人体组成一个回路[9]。相关计算注解这种压差可在骨髓诱导孕育发生大于100mV/m的电场,虽然这种弱电场增加造血构造发生急性淋巴细胞性白血病的原因还未查明,但很可能是影响了前白血病细胞的功能;工频磁场是通过干扰松果体夜间褪黑激素分泌量而导致儿童白血病发病率增加[10],尽管国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)认为这方面的研究没有可信的证据,但是工频磁场对褪黑激素的某些生理影响是难以被排除的,因而专家建议应当进一步研究工频磁场与儿童白血病的关系。尽管存在必然的科学不确定性,但世界卫生构造(WHO)仍建议应当采纳防备办法对儿童进行掩护。

2.2   射频电磁场对儿童健康的影响

射频(10MHz~300GHz)电磁场能够导致机体构造的温度升高,从而使机体的总热负荷增加,射频电磁场的袒露限值便是依据射频电磁场的致热特性而制订的,紧张是为了防止射频电磁场对机体局部构造孕育发生致热作用,并防止因全身热负荷增加而导致生理负荷增加。现行的ICNIRP射频电磁场职业袒露指南规定射频电磁场的全身比吸收率(SAR)应小于0.4W/㎏,与由于重体力劳动和/或由于周围环境温度升高而导致机体热负荷增加(约4W/㎏)比拟,0.4W/㎏是一种可忽略的热负荷。基本限值中的局部袒露SAR值,是10克相邻构造的平均值,头和躯干SAR值为10W/㎏,四肢为20 W/㎏[11],这些限值都是为了防止局部构造的温度过度升高。射频电磁场的公众袒露限值接纳了5倍安适系数,将其全身袒露限值降低到0.08 W/㎏, 头部袒露限值降低到2 W/㎏。温度的变革是通过计量学方法计算和热量模型推导的,SAR值还通过计量计算与外部场强相关联。与SAR值对应的射频电磁场参考计量单位是功率密度,功率密度的袒露限值一般与频率相关,1800 MHz射频电磁场的公众袒露限值为10W/m2。

成人与儿童射频电磁场袒露量的计算在过去的十几年中准许存在体型的差异因素,这些差异在袒露指南中已经计算在内。由于体格和体形差别,并且射频电磁场的吸收在头部构造的分布情况也存在很大的差异,儿童袒露量可能会高些,此外射频电磁场对儿童的穿透力更强,这与儿童头部的直径较小有关。对大鼠、小鼠和兔子的小仔及成年动物的电介质参数研究(130MHz ~ 10 GHz及300 kHz ~ 300 MHz)成果注解,脑构造的介电常数和电导率与年龄密切相关并且差异很大,皮肤和骨构造电介质参数年龄差异更大[12~14]。因此必需成立射频电磁场SAR分布和温度变革的儿童模型,并在计算电介质参数时考虑使用差别年龄的构造特异的电介质参数。别的,还应考虑妊娠期间射频电磁场SAR和温度的分布特性,并应留意胎儿的血液循环与母亲血流是彼此分开的,胎儿代谢孕育发生的热量要扩散到母亲的胎盘中,但是这种散热不尽如人意,通常胎儿的体温要比母亲高~0.5°C[15]。儿童与成人散热能力的差异较小,在一般运动过程中儿童可以像成人一样有效地连结体温不乱或向外环境散热。但当周围环境温度凌驾体温时,与成人比拟儿童对热的吸收率要更高些。别的,尽管成人和儿童在运动中都不能补足因出汗而损失的体液,但是儿童因其更加依靠皮肤血流散热,所以脱水对儿童的损害更重。假如在怀孕期间发生过高热将导致胚胎死亡、流产、生长缓慢和发育缺陷;动物尝试研究注解中枢神经系统对过高热尤为敏感[15]。虽然未能证明发热与发育缺陷之间有因果关系,但人流行病学研究注解假如母亲温度升高2°C凌驾24小时,那么发热将导致胎儿一系列的发育缺陷。别的2到3个月的婴儿与新生儿比拟代谢率高、构造绝缘性好、身体外貌积/质量比相对较小,因而发热对婴儿的损害比对新生儿损害大。不过严肃的健康损害仅与过高热有关(>40°C),而如此高的升温效应已远远凌驾各国射频电磁场公众袒露的最大准许限值。

近年的研究还揭示了许多射频电磁场与构造彼此作用的非致热效应机制[16~19] 。尽管目前认为低于公众袒露限值的射频电磁场不会孕育发生上述效应,但是基于自由基与各种疾病之间的联系,射频电磁场对非配对电子的影响与体内自由基的浓度变革之间的关系令人关注。

婴儿、幼儿及青少年发育过程中的中枢神经系统对射频电磁场的敏感性已经引起关注。中枢神经系统在生长发育过程中的变革紧张为髓鞘的成熟(即髓鞘增加)从而使信息传递更为便捷,髓鞘的完全成熟要比及20岁摆布,但一般在出生后2 岁以内为快速发育期,并从2岁以后至青春期对神经细胞之间的突触连接通过剪除多余突触而进行重新塑造[20],关于突触的形成,一般认为自发的和外界刺激的电活动对神经轴突的生长及靶细胞上突触分布的局部竞争起要害作用[21]。目前尚不清晰射频电磁场是否能够影响上述过程,曹兆进等对神经行为影响研究成果注解射频电磁场,尤其是手机,对手机使用者的简朴反应时及睡眠质量有显著不良的影响[22]。关于射频电磁场对生长发育影响目前已有许多研究,包孕射频电磁场对哺乳动物、鸟类、和其他非哺乳动物生长发育影响研究,研究注解具有致热作用的射频电磁场对动物具有明确的致畸作用,而非致热作用强度的射频电磁场的致畸作用研究成果纷歧致[23];我们的近期研究注解915MHz(30V/m)袒露组Wister大鼠(断乳鼠)体重增长显著高于假袒露组大鼠[24]。

由于手机在儿童的普及应用,并且与成人比拟儿童的手机辐射袒露量相对较高,因而开展射频电磁场对儿童脑肿瘤影响的研究已经迫在眉睫。近来一研究强调儿童与现在的成人比拟,使用手机的年头更长因而其累积袒露时间也更长[25],而一般使用手机凌驾10年才可能发生听神经瘤。儿童使用手机的方式(如发送文字信息);儿童在生理上的易感性以及较之更长的袒露时限,使得操作现有成人的研究资料猜测电磁场对儿童的健康影响成为难题。

3           结语

由于构造介电特性的差别,在同等强度的外部电磁场作用下,儿童的某些构造内部孕育发生的感应场强和电流密度比成人高;由于儿童正处于生长发育阶段,尤其是神经系统和免疫系统尚需在婴幼儿阶段渐渐发育,发育构造的电生理活动十分活跃,因而对环境电磁辐射更加敏感。综上所述,儿童对环境电磁辐射比成人敏感,某些低强度环境电磁辐射可能对成人不会孕育发生影响,但是却可能通过干扰儿童活跃的电生理活动而发生不良的健康影响;相对强度较高的电磁辐射则会在儿童导致比成年人更严肃的不良反应或孕育发生成人不受影响的有害作用。鉴于儿童对电磁辐射的不凡敏感性,建议重点开展环境电磁辐射对儿童健康影响的研究,积极寻找防护对策,从而减少因环境电磁辐射对社会造成额外的疾病承担。

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