交流磁場
交流 (AC) 磁場
電流流動就會產生交流磁場，也稱為極低頻電磁場 ELF-EMF (Extremely Low Frequency Electromagnetic Field) 。 常見的交流磁場發生源包括高壓電塔、電器及錯誤的電線裝設。
交流磁場的性質
- 極低頻電磁波的頻率是50/60 Hz或50/60 Hz 的倍數。
- 單位是毫高斯 (milliGauss, mG) 或微特斯拉 (microTesla, μT)。 10 μT = 1 mG。
- 可以以高斯計檢測交流磁場。
- 交流磁場會穿入一般的牆壁, 並難以屏蔽。
- 據說交流磁場跟地球的自然直流(DC)電磁場不一樣,會引起身體的電場 (induce electric fields in the body)。
- 電器開啟之前,如果插進插座,電線會有 電場但沒有磁場。 開啟電器之後,電器兼具電場和磁場。
交流 (AC) 電磁場的研究
以下列出一些關鍵的科學報告及聲明。 最近有些科學報告建議一毫高斯的安全限制值。 相較之下,官方的標準是 833 毫高斯 (mG)(60 Hz)，不足以保護公共衛生。- 2007和2012年的電磁波風險評估報告(Bioinitiative Report) 建議 一毫高斯。 2009年八月的Pathophysiology 期刊, (電磁波的特刊)都有相關報導。
- Seletun 科學聲明 2011建議一毫高斯為暴露值。
- 1989年五月，美國國會科技評估辦公室 (Office of Technology Assessment) 發表的 《Biological Effects of Power Frequency Electric and Magnetic Fields》 (《交流電場及磁場的生物效應》) 報告
- 1990年美國環保局EPA的草案 "Evaluation of the Potential Carcinogenicity of Electromagnetic Fields" 《評估電磁場的可能致癌性》
常見的交流磁場發生源
高壓電塔及高壓電纜線
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高壓電塔 是交流磁場的發生源之一。 大和小高壓電纜線都得考慮，但是應保持的距離不同 。 英國的PowerWatch組織估計,若要達到2mG以下的電磁場, 必須距離較強400 kV高壓電纜線 ~150 公尺以上才安全。 相較之下,我們跟較弱11 kV 高壓電纜線只需要保持約~15公尺以上的距離就較安全。 然而,這些大概的距離只提供參考，PowerWatch建議我們以高斯計測量電磁場。
電磁場的源點(Point Sources)
源點(Point Sources): 所有耗電的電器都是電磁場的發生源。 源點的強度通常隨著距離的增加而快速地減弱 (請參考平方反比定律的算術)。 距離一般電器一公尺以上 通常夠安全了。 在一英尺以內,電磁場會較高。 線圈 (Coils) 也會產生高的電磁場, 以立方反比定律減弱。 (Karl Riley's 《Tracing EMFs in Building Wiring and Grounding》)。 請參考預防措施表總整理表。 距離一般家用電器一公尺通常就夠了, 因為電磁場的強度隨著距離的增加而快速地減弱。 譬如,一個鬧鐘的交流磁場約 50mG (milligauss), 但距離一英尺約~2mG, 距離二英尺約~0.6mG。
電磁場的線源(Wiring Sources)
有些裝設電線錯誤會產生很大的交流磁場，修改該錯誤可以解決問題。錯誤的電線裝設, 例如 ganged neutrals 可產生廣泛的高交流磁場區域。 在所謂ganged neutrals的裝設電線錯誤，也被稱"paralleled neutrals", 兩個不同的分支電路( branch circuits )的中性線(neutral)被綁起來。 由於是線源(Line Sources)而不是源點(Point Source),電磁場的強度不以平方反比定律減弱，而且隨著距離的增加而線性下降(declines linearly)。 另外常見的裝設電線錯誤是在main service panel以外將中性線接到地線(neutral to ground connections)。 因為回來的電流有多重回流路徑,就會使一些電流從不同的道路回來。 因此,回流被分成多重不同路徑。 原來應該使用的路徑的電流就會減低, 但是新的路徑就有多出來的電流。 當熱線的電流大於或少於中性線的電流時，這兩個電流不會互相抵消。 這種淨電流(net current) 就會產生電磁場, 隨著距離的增加線性地減弱。 電磁場就可能會影響廣泛的區域, 也許它的影響超過高壓電塔附近住家的電磁場。
修改裝設電線的錯誤
如果住家有該問題，可以找一位有執照的電工來修改裝設電線的錯誤，但請注意一般的電工不熟習交流磁場跟裝設電線錯誤的關係。 因此，必須先解釋一些理論。 加州以前為了電磁波方案( California EMF program)出版影片。 1995年,Karl Riley進行了一項調查,測量了150個建築,結果發現 65% 的高電磁場是由裝設電線錯誤而來的。 (請參考Karl Riley的影片或者書和加州電磁波方案的修改電線指導。)
其他交流磁場的發生源
其他交流磁場的發生源包括:
- 水管的電磁場.
- 舊式的「knob-and-tube wiring」。 在「knob-and-tube wiring」, 由於熱線與中性線有大約一吋的距離, 兩條線的電流不會完全抵消。
安全建議
建議直: Bioinitiative Working Group及Seletun科學聲明建議長期暴露值不超過一毫高斯, 等同於 0.1 μT。 有些標準建議在睡覺區域追求更低的磁場,例如 SBM 2008。 世界衛生組織指出, 流行病學研究謂, 住家平均三至四毫高斯的強度會提高兒童白血病的風險。 Samuel Milham 指出有超過50個家和100個職業研究指出交流磁場與癌症有關。 研究指出,長期暴露於1.6 mG會降低精子品質。 1 mG 也可能影響雞胚的發展。
| 建議 | 強度 | |
|---|---|---|
| TCO 標準 (Swedish Confederation of Professional Employees) | 2 mG | |
| BioInitiative 建議 (2007), Seletun 科學聲明建議 (2011) | 1 mG | |
| SBM 2008 睡覺區域的建議 | 0.2 mG | |
| 一般的環境暴露值 | 平均值 | 接觸時間 |
| 平均住家, 北美洲 (來源: 世界衛生組織) | 1.1 mG | 不斷 |
| 平均住家, 歐洲 (來源: 世界衛生組織) | 0.7 mG | 不斷 |
| 自然交流磁場(AC magnetic, 非DC magnetic) | <0.000002 mG | 不斷 |
| 高壓電塔 | 測量值 | 接觸時間 |
| 兒童白血病和高壓電纜線的研究報告 | 3 mG 以上 | 不斷 |
| 400 kV line at ~150m
or 11 kV line at ~15 meters (來源:Powerwatch) |
2 mG | 不斷 |
| 線源(Line Sources) | 測量值 | 接觸時間 |
| 裝設電線錯誤,如「Ganged Neutrals」 | 有時候可高達50 mG | 此情況僅在開啟電源時 |
| 源點(Point Sources) | 測量值 | 接觸時間 |
| 電子刮鬍刀 (6 英寸, EPA)- 減少使用時間 | 100 mG (median) | 使用的時間平常很短 |
| 彩色電視 (一英尺,EPA)- 兒童應保持一公尺以上的距離 | 7 mG (median) | 開啟電源時 |
高壓電纜線與健康風險評估
有很多研究,包括科學實驗及流行病學研究, 指出交流磁場的可能危害。
研究報告及假設的機制
- DNA 斷裂及基因毒性效應: Svedentstal et al (1999), Lai 及Singh (2004), 歐盟贊成的REFLEX方案
- 細胞壓力反應 Martin Blank; 交流磁場會引起哺乳動物細胞產生熱休克蛋白質 70 (hsp70)。
- 鈣外流: 交流磁場，有如高頻電磁波，能造成頭腦組織的鈣外流。這個可能會影響神經遞質。 電磁場也能跟細胞膜的鈣離子通道蛋白質(calcium channel proteins)互動。
- 延長自由基的存在。 有人假設這是因為延長自由基的重組。
- 減少褪黑激素。 褪黑激素有助於除掉自由基及抗癌。 請參考 Liburdy et al. 1993, Reiter 及 Robinson 1995 和 Wilson et al. 1990, 及極低頻電磁波的生物效應
流行病學
- 兒童癌症: 1970年代, 流行病學家 Nancy Wertheimer 觀察到高壓電纜線附近的兒童白血病罹患率較高。 後來, Dr. David Savitz 也觀察到了一樣的現象。 根據流行病學研究報告，三到四毫高斯以上的交流磁場跟兒童白血病有可能的關聯. 甚至一毫高斯的長期暴露也會增加兒童癌症罹患率的風險。 有DNA斷裂而難以修正的兒童較容易得病。 請參考 Ahlbom et al (2000), Greenland et al (2000), 及 Michael Kundi 的文獻評論。
- Schuz et al 比較暴露於 (a) <1 mG, (b) 1-<2mG, (c) 2-<4mG 及 (d) >4 mG與白血病的罹患率,結果發現較高的交流磁場跟白血病的罹患率有關係。 此外,兒童的風險比各年齡層的人高。 請參考 Magda Havas的 流行病學研究介紹。 這些研究都指出有電磁波強度反應。
- 職業電磁場與癌症: 上班族接觸電子電器的電磁場的黑色素瘤罹患率較高,甚至在身體蓋住的部分(接觸太陽與否無關)。 女性電工也有較高的乳癌罹患率。甚至男生的職業電磁場也跟男生的乳癌有關。男生的乳癌較罕見。 有人假設電磁場引起的褪黑激素含量減少會讓乳癌較容易擴展 (Reiter, 1995)。
- 阿茲海默症: 有些職業有較高的電磁場,如縫紉機操作員及電工。 有研究指出縫紉機操作員的阿茲海默症風險較高。 有一項瑞士研究報告指出居住在距離高壓電纜線50公尺以內的人得阿茲海默症風險也會因接觸高電磁場的時間提高。 (請參考 Microwave News期刊。) 2013年,The Journal of Occupational and Environmental Medicine期刊指出職業電磁場的接觸會提高神經退化性疾病的風險,如阿茲海默症和 側索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis,ALS).
- IARC 2B組致癌物 美國國家環境衛生研究院 (NIEHS) 主辦的小組討論會有30位科學家。 當他們投票時，有19位科學家認為交流磁場應歸類為2B組致癌物，8位不同意。 Dr. Marron 說民眾終於會知道電磁波研究人員長久以來早已知道的真相。 但是,現在一般人還不了解交流磁場的風險。
「一所加州San Diego城市的醫院發現在18個自閉症患者當中,14個有頭腦的損傷(lesions),就跟給實驗暴露於電磁波的老鼠在出生之後第一到第六天所受的損傷一樣。」 (Alasdair & Jean Philips, 《The Powerwatch Handbook》, 178)
- 不孕症及流產: De-Kun Li 的研究發現每天接觸六小時以上和1.6mG以上的交流磁場的男生,精子品質減退的風險就高4倍。 接觸 16mG以上的女生也有較高的流產發生率。 暴露於一毫高斯的100 Hz交流磁場以下也對雞胚的發展有不良影響 (Dr. Delgado in Levitt, 163)。
- 憂鬱症: 幾項研究觀察了電磁波與憂鬱症的可能關聯性 (Poole et al. 1993 and DeMatteo 1986, Wilson 1988)。 有人假設電磁場造成褪黑激素含量降低會導致憂鬱症Biological Effects of Low Frequency, p.219。
- 氣喘: 根據2011年科學家De-Kun Li et al 的研究,產婦在產前接觸交流磁場跟小孩得氣喘的風險有關。 電磁場越高,氣喘的罹患率會提高。
- 電腦螢幕: 有研究指出舊式CRT電腦螢幕跟出生缺陷(birth defects)嬰兒有關(Levitt, 169)。 Olle Johansson的研究發現CRT螢幕對健康人及電磁波過敏症患者都有生物效應。他特別觀察了有關免疫系統及皮膚的生物效應。 Magda Havas 也研究她自己的血,結果發現她使用70分鐘的電腦之後就會觀察到血球凝集反應(blood clumping)。 請參考 電磁場對血球的影響。 幸好,她說若停下使用電腦，十分鐘以後,血球會恢復正常的狀況。
- 吸引毒性氣體: 也有人假設高電壓電塔會吸引某些毒性的氣體。 因此,即使氣流下游的社區沒有一樣的交流磁場,也會受到毒性氣體的不良影響。
預防措施
- 測量: 搬到新的住家以前,應先測量交流磁場,因為難以屏蔽交流磁場。 請參考高斯計的評論.
- 避免電線裝設的錯誤，如 ganged neutrals 會減少建築的交流磁場。若已裝錯,必須修改.請參考 Karl Riley的影片及書《Tracing EMFs in Building Wiring and Grounding》或參考以上的影片。
- LCD 電腦螢幕 的電磁場少於舊式 CRT螢幕。 買螢幕的時候，可以參考螢幕是否符合TCO99 或 TCO03的標準,但請注意,螢幕仍然有些 中頻電磁波。 筆記型電腦 也有電磁場,該電磁場也有中頻電磁波。 為了減少該電磁場的影響,建議使用筆記型電腦時保持兩英尺以上的距離。 如果使用 USB 鍵盤及USB 滑鼠,請避免無線鍵盤及無線滑鼠,並注意有一些USB 鍵盤有高電磁場。
- 電子電器: 建議跟電器保持一公尺的距離,如 抗浪湧電源插座排插(power surge protectors)、 UPS 不斷電系統(uninterruptible power supply)、插電式鬧鐘、收音機、等等。 有些吹風機有氣管,可以加長頭腦與吹風機的距離。某些電燈的電磁場較好, 一般白熾燈(incandescent)比鹵素燈(halogen)安全。
- 電池式鬧鐘的交流磁場比插電式鬧鐘少。然而,電池式的馬達(motor),如電池式的縫紉機,的電流常常被轉換成交流電,因此也會有交流磁場.
- 手機: 手機不但有高頻電磁波,也有些手機有高電磁場, 因此開啟手機時,總得保持幾公分的距離。
- 電毯和按摩椅也有交流磁場的風險。
- 請測量轎車的交流磁場-- 有些車子的交流磁場在引擎的附近較高,有些轎車只有一邊比較高(比方說,右邊)。 如果有高壓電纜線在高速公路旁邊或有高壓電纜線埋在路底下,高速公路的交流磁場也會很高,。 即使交流磁場很低, 轎車也可能有中頻電磁場。
請參考預防措施總整理表。
參考資料
- Seletun科學聲明 - 建議1毫高斯的暴露限制值
- Powerwatch UK 網站 - 交流磁場概覽
- 極低頻電磁場的生物效應(Magda Havas)
- 裝設電線錯誤: 裝設電線錯誤。 (Powerwatch) 及 Mike Holt Code Forum,
電工必須知道的電磁波知識 - 加州的EMF方案
- US EPA, Dr. Carl F. Blackman 《Alterations in Calcium Ion Activity Caused by ELF and RF Electromagnetic Fields》
推薦書
- 馬丁‧布藍克博士 (Martin Blank, PhD),《電磁波的真相》(OverPowered)
- Robert Becker's《 The Body Electric》
- B. Blake Levitt, 《Electromagnetic Fields (1995)》
- Ellen Sugarman, 《 Warning: The Electricity Around You May Be Hazardous to Your Health. How to protect yourself from electromagnetic fields》
- Alasdair 和Jean Philips, 《The Powerwatch Handbook (2006)》
- Ann Louise Gittleman,《Zapped (2010)》
- Samuel Milham,《 Dirty Electricity (2010)》