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2013考研工学类专业选择：电磁场与微波技术
&&&&&&& 学科门类：08&工学
　　一级学科：0809&电子科学与技术
　　专业名称：080904&电磁场与微波技术
　　北京：(10001)北京大学&(10004)北京交通大学&(10013)北京邮电大学&(10033)中国传媒大学
　　(10054)华北电力大学&(80001)中国科学院研究生院&(83221)中国航天科工集团第二研究院
　　天津：(10055)南开大学&(10056)天津大学
　　河北：(10079)华北电力大学(保定)&(10080)河北工业大学&(10216)燕山大学
　　(83010)石家庄通信测控技术研究所&(90035)军械工程学院
　　山西：(10110)中北大学
　　吉林：(10183)吉林大学
　　黑龙江：(10213)哈尔滨工业大学&(10217)哈尔滨工程大学
　　上海：(10246)复旦大学&(10254)上海海事大学&(10269)华东师范大学&(10280)上海大学
　　(80014)中国科学院上海应用物理研究所&(84002)电信科学技术第一研究所(上海)
　　江苏：(10284)南京大学&(10286)东南大学&(10287)南京航空航天大学&(10288)南京理工大学
　　(10293)南京邮电大学&(10299)江苏大学&(83005)南京电子技术研究所
　　(90006)中国人民解放军理工大学
　　浙江：(10335)浙江大学&(10336)杭州电子科技大学
　　安徽：(10357)安徽大学&(10358)中国科学技术大学&(10359)合肥工业大学
　　(90019)解放军电子工程学院
　　福建：(10384)厦门大学
　　山东：(10422)山东大学&(90039)海军航空工程学院
　　河南：(10459)郑州大学&(83006)中国电波传播研究所&(90005)解放军信息工程大学
　　湖北：(10487)华中科技大学&(10511)华中师范大学&(84011)武汉邮电科学研究院
　　(90038)海军工程大学&(90047)空军雷达学院
　　广东：(10561)华南理工大学&(10574)华南师范大学
　　广西：(10595)桂林电子科技大学
　　重庆：(10617)重庆邮电大学
　　四川：(10610)四川大学&(10613)西南交通大学&(10614)电子科技大学
　　(84004)电信科学技术第五研究所(成都)&(90103)中国人民解放军总参第五十七研究所
　　陕西：(10698)西安交通大学&(10699)西北工业大学&(10701)西安电子科技大学
　　(83269)中国空间技术研究院504所&(84003)电信科学技术第四研究所(西安)
　　(90045)空军工程大学&(90112)西北核技术研究所
　　甘肃：(10732)兰州交通大学
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&&&点击查看文都何凯文..剖析尚无定论的电磁辐射对人的危害性
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|个人分类:|系统分类:|关键词:电磁辐射 电子设备 学术界 style 如何
析都世民摘要：夲文主要阐述手机和其他电子设备对人有没有危害。综述各国的相关报道，並剖析这些报道中存在的问题。在此基础上讨论当前学术界如何解决这些问题，其中的难点，以及未来的可能走向。关键词：FDTD分析法，癌症。一、引言自电磁之父麦克斯韦于1873年，发表&电磁学通论&至今已百年有余，而赫兹在麦克斯韦去世后，巧妙地证实了电磁波的存在，他发明了第一对天线，将这一肉眼看不见的物质，展现在世人面前。从此后，电磁波的应用非常广泛，如今在航空、航天、宇宙探测、雷达、导航、全球定位、气象、遥测、遥感、核磁共振医学、电磁理疗、电视、移动通信、家电产品（如微波炉）等诸多领域应用广泛[1]。电磁领域的飞速发展给人类造福，与此同时也给人类带来烦恼和困惑。特别是目前全球用户已经高达46亿以上，手机电磁辐射可能会对人们身体健康带来伤害的忧虑，一直倍受关注。电磁辐射对人的危害主要表现在两个方面：一是对人类生存环境的影响；二是对人的健康的影响。无论在科技界和社会上都广受关注，又充满争议。诸多专家的结论是尚无定论[2-9]。于今令人惊讶的是：有些人竟然不負责任地声称电磁辐射对人没有危害，是空穴来风。夲文将综述并讨论电磁辐射对人有没有危害，国际和我国制定的相关标准有没有用。二、不久前的英、美、法报道说明什么？不久前，英、美、法三国关于手机辐射对人类潜在危害的报道[10-12]。美国的报道是科研人员所写，专业性强，结论明确。研究方法和研究实体与过去的报道不同，测试方法也比较新。该报道表明：研究者发现，不论是手机开机或者关机状态，整个大脑的新陈代谢都不受影响。但是大脑的部分区域却有显著变化。在手机开机状态下，手机天线附近大脑区域的新陈代谢显著地高于手机关机的状态（大约是7%）。葡萄糖代谢的迅速提高表明大脑区域受到手机辐射的影响较大。这些研究结果表明人类的大脑对手机辐射是敏感的。[10]但是研究者明确指出：手机辐射影响大脑葡萄糖新陈代谢的机制还不是很清楚，手机打一次长达50分钟的电话），而影响大脑新陈代谢活动提供了科学证据。英国这一报道则指出：英国卫生防护局发布的研究报告说，该机构专家汇集大量与手机辐射有关的研究结果，经分析后认为，现在仍没有证据显示手机对人的健康有害。但报告同时又指出，因手机出现的时间还不长，对其长期影响还需要继续跟踪关注。另外该文还指出：就现有证据而言，手机及相关无线网络中的辐射只要低于国际通行标准，就不会引发人体疾病症状；对手机辐射与癌症风险的关系已经有了大量研究，总的来说还不能证实两者之间存在关联；对手机之外其他一些无线信号发射源的影响，现在相关研究还较少，也还没有证据显示它们会导致癌症等疾病。这一报道不是科研人员所写，没有阐述研究方法和研究实体，测试方法也未说明。其结论明确：低于国际通行标准，不会导致人体疾病症状。[11]法国国家卫生安全署，2011年设立由16名专家组成的专家组，查阅2009年以来300多项科学研究报告，就“无线电频率与健康”撰写相关评估报告。报告明确指出：现阶段，“没有证据表明”和等电子产品的电磁辐射对人体健康有“影响”。另外，法国权威机构还提及，一些科学研究表明，就长期而言，“频繁”使用手机可能提高患脑瘤的风险。卫生安全署风险评估部门主管多米尼克·贡贝尔说，“频繁”是指一天中使用手机通话超过40分钟。卫生安全署提出多项具体建议：1.民众尽可能少地暴露在电磁辐射下；2.频繁通话时尽可能使用“免手持”工具；3.儿童则更要减少使用手机的时间和次数。4.购买手机时，可以选择比吸收率低的手机；5.国际非电离辐射防护委员会制定的标准，的比吸收率最高限值为2w/kg。另外，购买手机时，可以选择比吸收率低的手机。比吸收率反映人体暴露于电磁辐射下身体吸收辐射量的水平。[12]国外媒体报道，北京时间2012年8月8日，美国联邦政府发布的一份报告称，现在应“重新评估”在美销售的的辐射量限值。美国政府问责局（Government Accountability Office）用了一年的时间，重新评估了以下三个方面问题：1.当前危害的研究结果；2.美国法律对手机行业的监督；3美国公众对潜在的健康威胁的理解程度。报告最终对手机辐射量限值标准提出质疑，该项标准还是基于1991年的研究数据。[13] & &2012年4月23日，美国联邦通信委员会（FCC）发布了关于射频曝露和比吸收率符合性要求的6个KDB文件的修订草案，其中KDB865664是关于100MHz～6GHz的比吸收率测试文件，这次修订主要是顺应LTE等新一代移动通信规范中无线电信号频率上升到700MHz～6GHz的客观要求，而以前所考虑的无线电信号主要是2GHz以下。目前我国有少数人否认这些标准的实际作用，似乎是多此一举。笔者认为了解卫生安全标准的人发此言论实属不该。从现在报道的科研成果和社会上各种言论看，将手机辐射和其它电子设备的电磁辐射与癌症挂钩，至今确实尚无充分证据。但是手机辐射对人类的负面影响和潜在危害确实存在。然而韩国未来创造科学部，于2013年8月1日，制定并公布了《电磁辐射等级标准标示对象及标示方法》，要求等无线设备产品明确标示电磁辐射的等级。韩国由此成为第一个由政府直接立法要求企业标示的国家[14]。综上所述，可以看出：1、美、英、法三国对上述问题至今仍很关注；2、美国直接用人体做试验受体，过去都是用动物做试验受体，这是笔者首次看到的研究方法，这种方法得出的结论更有说服力；3、测试目的与学术界现在有的手机辐射对人体影响的分析模型和定量分析方法能够协同，这种方法也能被医学和生物学界认同；4、肯定国际通行安全标准的必要性，美、英、法三国权威机构都着重强调了这一标准的重要性，韩国成为第一个由政府直接立法要求企业标示的国家。实际上这一标准涉及到手机生产商、手机用户、电磁辐射防护产品的厂商、市场的监管部门、检测部门、相关研究机构、国际贸易部门等，这几个方面发出的言论不会一样。手机厂商不希望对电磁辐射标识，手机用户则希望电子产品对电磁辐射标识，管理部门也希望标识；5、对电磁辐射的长期效应均认为有进一步研究的必要，在医学上对药物负作用是临床研究，可是长达几年的跟踪研究，做起来就困难多了；6、对于手机辐射与癌症风险的关系无定论，三份报道结论有些差异。7.对“频繁”使用手机的界定，其通话时间是超过40分钟。美国直接用人体做试验，选择50分钟，两者比较接近。这一点对手机用户很重要。 &三、尚无定论的焦点议题无论是学术期刊论文，还是各个网站的博客、文库论文、百科词条，大都认为手机电磁辐射对人体健康的危害尚无定论。特别是手机电磁辐射是否会增加癌症的发病率，更是无证据证明。[15-28]“尚无定论”就是说手机电磁辐射与危害性这两者之间的关联度存在争议。分歧点是什么呢？笔者归纳如下：1.手机电磁辐射是否会对人体健康产生负面影响？有两种截然不同的看法。2.手机电磁辐射对人体健康产生影响的前提条件是什么？这包括手机的使用频率、辐射功率、近场辐射特性、手机离人体的距离、手机靠近人体的部位、持续使用时间、比吸收率的极限门值、比吸收率的测试方法等。3.研究手机电磁辐射对人体健康影响有多种方式方法，哪种方法可信度高？4.手机电磁辐射对人体健康的危害，主要体现在脑部、眼睛、肾脏、生殖器官、血液、神经系统、免疫系统、新陈代谢等方面。不同研究团队研究的部位是不同的，相互看法也不相同。5. 电磁辐射对人体健康的影响机理的分析和验证，是单纯热效应影响，还是既有热效应，又有非热效应。相互看法也不会相同。6. 手机电磁辐射对人体健康的分析模型和定量分析方法，如何通过试验验证，创建成熟的分析理论。研究者做法也不相同。7.对不同年龄、体质的人群如何区分？8.对于人类生存环境中不可避免的影响因素(包括水、空气、食物、噪声、电磁辐射等因素)如何区分它们对人体健康的影响。如今有些人将“尚无定论”解读为手机电磁辐射对人体健康无影响。显然这种解读是不对的。9.医学上对脑癌发病原因也不很清晰，电磁辐射进入人体后，产生的影响能否自己修复，如何关联？10.对长期效应如何评估？如何跟踪定量分析？笔者认为，应对上述问题进行深入分析才能使分歧逐步统一。四、电磁生物效应机理早在20世纪50年代，电磁学与物理学研究成果渗透到生物学、医学，为细胞生物学和分子生物学的研究开创了新局面，近些年来，手机用户的迅速增加，电磁场对生物体的作用及其机理的研究很受关注，形成了生物电磁学科。这一学科的作用包括两个方面：一是将物理学、电子学用于生物学和医学，使这一领域的研究由定性分析变成定量分析；二是将这些成果所揭示的生命运行中的规律，以及生物在遗传进化过程中所获取的生物信息，经处理后获得的优异特性来启发电子学和信息科学，从而导致新变革。[30]早先，电磁生物效应大多数指电磁波照射到人体后，所产生的效应归纳为两种：热效应和非热效应。大家对其机理的解释，都看作电磁能在生物体内简单地、`静态、局部转化。这些机理的解释是在微观层面，具体内容是：因为生物组织内部有自由电荷，在交变电磁场作用下，带电粒子和正、负离子会产生宏观迁移，从而产生传导电流，引入电导率来表征。[31]另外，生物组织在电场作用下呈现介质特性，这可以解释为生物组织的分子中的束缚电荷，在电场作用下呈现的特性。而生物组织中的带电粒子在电场作用下，还要呈现极化特性，包括电子极化、离子极化、取向极化和空间电荷极化等然而正、负电荷，还会产生偶极子矩，称之为极性分子。例如水分子就是有较大偶极子矩的极性分子。而氨基酸中的氨基、酸基，核普酸中碱基和磷酸基都会产生偶极子矩。这些大分子的偶极子矩，是这些局部电磁偶极子矩的矢量和。在电场作用下，正、负电荷被电磁感应，导致偶极子矩和极化状态的改变，它会改变分子的构象。基于上述机理，在宏观层面归结为两种：热效应和非热效应。这可解释为：在给定功率、频率、极化、时间的前提下，生物体内各个层次生物组织吸收的电磁能转变为热能。这是因为极性分子在交变电磁场作用下，会产生碰撞和摩擦，从而产生热量。当此热量超过生物体新陈代谢能量时，生物体局部会产生体温上升，使生物体传热机能混乱，最终导致生物体组织破坏和死亡。然而人体血液、脂肪、淋巴等组织的主要成份是水，水分子是高极性分子，当频率足够高时，在交变电磁场作用下的极性分子的极性变化，会跟不上交变电场变化，导致驰豫过程。当频率更高时，会产生滞后，导致介电损耗产生。这种机理解释，认为磁场对生物组织无影响。基于上述，手机电磁辐射不会产生明显体温上升。[32、33]五、微波生物效应的双重性与转换机制电磁波照射到人体后所产生的热效应，在业界是无争议的。但是热效应对人体健康是益还是害？还在研究之中。这是业外人士困惑的问题。为什么微波既能致病，又能治病。研究者刘静提出：对中晩期癌症患者实施微波诱导发热全身热疗法。试验证明可以抑制小白鼠B16-F10肺转移黑色素瘤生长，免疫应答増强，肿瘤细胞増加速率下降。[34]电磁波照射到人体后，所产生的热效应是福还是祸？这中间的“转换开关”在哪里？尚未知晓。除此之外，还有用微波实施对人体局部(如脑瘤)加热，来杀死癌细胞的研究。Phillips[35]等研究者用微胶电泳的彗星检测法，来检测DNA断裂和修复，他们发现培养的人类癌细胞，对低强度(比流行健康标准能低一千多倍)能做出反应。观察到微波能加速修复DNA潜在正效应。对于两种照射强度，发现手机电磁辐射对鼠肿瘤细胞可能有诘抗作用。试验表明：在SAR为2.6W/kg和2.4W/kgTDMA信号，辐照时间为2h和4h时，观察到损伤DNA减少，在SAR为26W/kg时，DNA损伤明显加剧。这表明DNA损伤和修复之间存在平衡机制。这表明微波非热效应也有正面和负面。研究者认为辐照时间和信号调制起主要作用。但是对这一机理仍不清楚，有待进一步研究。后来，研究者对上述机理解释进了一步，提出功率窗、频率、作用时间窗等效应的新概念。[35]近些年来，对其机理的解释又有新的认知，蕴含着许多复杂的效应。也就是说将生命体本来具有的都考虑进来，不再把生命体看成非生命体的导体、半导体和绝缘体。文章[10]的试验就考虑了新陈代谢的因素。从电磁能辐射到生命体，就功率而言，过去只考虑平均功率，对峰值功率的因素未作，如今有新的认知，将能量的峰值作用于生命体时，会形成一种触发机制，当这一峰值超过系统运行的门限值时，就会使生命体有序而又平衡的机制(包括`神经系统、免疫系统和内分泌系统)产生非线性响应。[10、36]-六、方法的讨论手机或者是其它电子设备电磁辐射，对生命的影响和危害，其目的是要找到辐射源与受体之间的关联度。既要有，又要有定量分析。要想有定论，必须方法正确，现在看来这方面问题确实复杂，这是跨多个学科的难题目前所釆用主要包括以下的内容：1.群体比对法，就是选择长期、长和不使用手机的用户，进行比对调查，或进行体检。笔者认为过去采取的调查比对法，无论是人数、调查项目、准确性及其它相关问题，很难令人信服。比如手机使用时间电信运营商提供数据，手机电磁辐射数据应由计量检测部门提供数据，人体健康状况应当由专科医院提供数据，调查时间、周期、人数、年龄、性别等选择要考虑多种因素，然后用大数据方法处理，在此基础上得到的结论会好些。[37、38]2.动物，这是过去和现在很多研究人员釆用的方法，取得很多有益的结论。Dubreuil[39]对小白鼠进行手机电磁辐照，900MHz，SAR值为1wpkg和315wpkg，45分钟，对空间学习记忆能力进行测试，结果显示无差异。法国研究者[40]对手机电磁辐照到鸡胚上，在温度38度，湿度45%-55%，手机离鸡蛋水平间距10mm，辐照时间24小时，全频带2w功率，在3至13天，每2天对死胚计数，发现死亡率比对照组高岀6倍。然而，问题是人与动物毕竟有很大不同。特别是人的新陈代谢、免疫调节功能、内分泌功能和神经系统功能等方面。过去的文献资料得到的结论，大都是针对眼睛、神经系统、生殖器官、胸部、心脏等方面。3.人体实验法文章[10]的方法是人体实验法，更直接，更有说服力。但是文章[10]的方法结论，能否被业界重复和认可，仍然需要其它科研机构做工作，或进一步改进。Lee对人大脑的注意力进行测试，在手机电磁辐照下，无明显影响。[41、42]文章[43、44]对人大脑电功能进行测试，利用脑电图(EEG)和听觉诱发电位(AEP)测试，而且对志愿者进行问卷调查，其结论是普通GSM手机电磁辐照强度，可以改变大脑初期生物电活动，这是对特定功能和脑局部解剖位置发生的。这个结论是一种推测，因为对此机理尚未知晓。因手机电磁辐射是十分靠近人的头脑，研究者主要针对大脑功能、眼睛、耳朵听力、脑肿瘤等方面进行试验和问卷调查。4.建立分析模型和仿真软件，同时构建人体测试模型，来验证理论分析结果。这种方法是有前途的，但面临很多困难。主要有以下几方面：首先是创建理论分析模型，给定边界条件，来求解麦克斯韦方程，困难在于分析模型不能准确逼真人体，而且在数学上无法精确求解麦克斯韦方程，只能利用电脑作数值解，目前使用较多的方法是FDTD(时域有限差分)法和矩量法。[45-50]这些方法是借鉴于微波天线和微波器件的研究成果，同时也由于计算机仿真实用化。另一方面是实验模型的创建，其目的是验证理论分析模型的结果，从而创建电磁辐射生物效应的定量分析方法和理论。这是生物电磁学、生物电磁剂量学的基础。困难在于实验模型也不能准确逼真人体，因人体各组织的电磁特性不同，运行机制又未知，所以实验模型相当粗糙，而且测试方法也有不少问题。另外这些分析方法与实验方法总体思路也存在问题。因为人不是一种材料，也不是一个微波天线和微波器件。从西医解剖学看，人是由一些器官组成。但是血液循环、神经系统、免疫系统等功能无法仿真。从中医经络学说和阴阳学说看，也无法仿真。人是一个复杂的系统，还有一些运行机制未知，想逼真尚不可能。七、癌症病因[51-55]电磁辐射生物效应尚不可能定论，其原因是找不到电磁辐射与人体致癌之间的关联，这並不意味着电磁辐射对人体没有影响，即使有影响又搞不清楚人体运行机制，再加上人的生活环境复杂，有水污染、空气污染、食物污染、土壤污染、各种类型的电磁污染。而人生病与心理因素又有关，这是精神污染。人的生存环境可以看成一个兼容的复杂系统。对于癌症病因，业内专家认为有三个方面：遗传因素；环境因素；心理因素。另外还有专家认为癌症是因为：人的免疫功能低下；病毒感染；易感基因导致；基因转移等。上述诸多因素中，虽然包含有环境电磁污染，但它与癌症之间的关联却不知晓。上述研究方法也不能勾画岀其间的联系。加上它们之间的科学技术问题涉及相当多学科，而现有的科学研究运行机制，分工十分细，横向沟通、协作难。因此解决上述问题，因素多、难度大。八、展望未来随着电磁能应用的发展，作为其产品的用户的数量迅速增加，电磁辐射离人体的距离愈来愈近，电磁能辐射功率也在增加，不仅用手机的人增加，而且从事有电磁辐射的电子产品研制、使用、维护的人数也在增加。电磁环境污染也不断增强。电磁辐射生物效应会更加受到关注。对电磁辐射生物效应的研究会更加深入，更加直接。一种是对辐射源的分析与仿真，这主要研究手机天线的辐射特性，由于移动通信和手机使用頻带扩展，成为多頻和超宽带，[56]制式也有改变。天线辐射特性的研究和仿真，已成为研究热点。已经取得许多进展。对癌症病因的研究，也已成为生物学和医学研究热点。[51-55]笔者认为卫生部门和医学界，特别是职业病防护部门，能对从事电磁辐射研制、使用、维护的工作人员，建立工作与健康档案，体检时有所区别，对患癌症者作一些检查和分析，对相关数据建立长期工作与健康档案。笔者在北京地区的同事和同行中，共四个研究室(天线室、无线电室、目标特性室)，患癌症者有十二人之多，但病因不明。患癌症者年龄从40-70岁。有一人患脑肿瘤，做了两次头部手术，还健在。其他都已先后死亡。这项工作需要政府有关部门参与。在辐射源与其照射的人之间的研究，需要改进方法，变换思路。不是将人看成一个形状像人的模型，其内部只填充几种材料。而是构成一个形状像人的自控复杂系统。其內部成分达到分子量级。这必须建立在纳米材料、纳米电子、纳米计测技术的基础上，能否在纳米管道内安装电磁收发装置，数字摄像和精确定位装置。用来实时测量人体受电磁辐射的相关参数，並且测量人体内各局部参数变化，经体外观测系统进行数据处理和成像。这是今后的发展方向。如果这一思路能实现，其分析方法、分析理论、仿真软件和实验验证都要重新考虑。&参考文献 & [1]都世民，吴毅，电磁环境与生活&,中国计量出版社，(1990年1月1日)。[2]作者：甘晓，手机辐射致癌：研究方法仍存争议，&&正文来源：&发布时间：:26:24。[3]，热点追踪：追问世卫“手机可能追问致癌”声明，科学网，， 10:33。[4]奥卡姆剃刀，手机辐射致癌，或许只是传说，中国数字科技馆博客，
14:56:45。[5]lazzi and OP Gandhi, Realisticallytilted and truncated anatomically based models of the human head for dosimetryof mobile telephones [J].IEEE Trans. On Electromagnetic Compatibility,) ：55-61。[6]刘晓东，郑晓泉，釆用FDTD法研究手机电磁辐射对人体的影响，百度文库。[7]手机电磁辐射能引发脑癌吗？百度文库，该文指出这是引自世界卫生组织著的&电磁辐射的风险与规避&。[8]代子文，手机电磁辐射对人体的影响及其预防，道里巴巴文库。[9]郝欣&，手机可能正在谋害你， http://www.c114.net& & 来源：腾讯科技。[10]孜孜咪，使用手机可能会影响大脑的活动，但对健康的影响未知,发布日期
15:12:25 更新日期3]
12:3[11]英报告说仍无足够证据显示手机有害健康, 文章来源：新华网时间： 14:20[12]法国卫生安全署:手机辐射影响健康“尚无证据”， C114中国通讯网，http//www.c114.net, &[13]Edward，手机辐射标准为1991年数据美政府建议提高标准，, ttp://www.c114.net (
08:06 ) 来源：搜狐IT[14]韩国手机出厂需标注辐射等级，http:/ www.c114.net (
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