工频电磁场对公众健康及风险感受影响调查

郝 娇,汪美顺,翟国庆*(.浙江大学环境污染控制技术研究所,浙江 杭州30058；.国家电网公司,北京0003)



工频电磁场对公众健康及风险感受影响调查

郝 娇1,汪美顺2,翟国庆1*(1.浙江大学环境污染控制技术研究所,浙江 杭州310058；2.国家电网公司,北京100031)

摘要：为调查工频电磁场对附近居民健康及风险感受的影响,对16条已投运110～500kV输电线两侧居民(n=615)开展问卷调查,根据输电线运行参数计算工频电磁场相对曝露强度,分析了工频电磁场对距线路中心50m内、外受调查者产生的健康影响差异,以及不同工频电磁场曝露强度、电压等级、塔型附近受调查者风险感受和负面情绪的均值差异,并通过多元线性逐步回归分析分别建立了工频电磁场公众风险感受、负面情绪与影响因素之间的最优回归模型.结果表明,工频电磁场对50m内和50m外受调查者产生健康影响的相对风险值为0.87; 在本次调查的工频电磁场范围内(E<0.35kV/m,B<0.80µT),公众风险感受和负面情绪受工频电磁场曝露强度影响很小,受输电线架线塔外观大小、塔型、既有身体状况等因素影响显著.

关键词：工频电磁场；公众健康；公众风险感受；高压输电线

* 责任作者, 副教授, dgq@zju.edu.cn

自Wertheimer等[1]报道了输电线产生的极低频电磁场与附近儿童白血病的发生可能有关的流行病学调查报告以来,工频电磁场健康影响备受关注.大量研究未发现极低频或工频电磁场存在任何健康影响[2].少量研究指出高压输电线与附近居民行为影响的关系,如产生抑郁和自杀[3],且工频电磁场曝露与脑瘤、儿童白血病的发生有一定的联系(促进作用),但是联系程度是微弱的[4].既有科学研究尚未对工频电磁场曝露产生的健康影响提供结论性证据[5],居民工频电磁场曝露与健康影响之间的关系仍然存在争议.国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)总结流行病学、志愿者、细胞和实验室动物学方面的研究成果,确认了短期、高水平电磁场曝露的有害健康影响,形成了电磁场曝露导则[6]的基础.低水平、长期曝露的健康影响证据未能确认[2],然而公众更加关注其可能产生的长期效应.因此,调查工频电磁场是否存在长期健康效应具有重要意义.

近年来,电磁场公众风险感受逐渐成为国内外学者调查研究的热点.Siegrist等[7]通过电话调查方式,了解公众对手机、移动基站等射频场源和其他工频电磁场源的风险感受,调查发现对手机、移动基站接受程度较低的公众风险感受较高.Tseng[8]在台湾开展过一项针对环境中工频和射频电磁场源风险感受的调查,发现对电磁场的敏感程度可影响风险感受.Slovic[9]通过心理学调查,指出不被尊重、不可控等均可在主观上影响风险感受.世界卫生组织[10]指出,影响风险感受的因素包括个人特征、外部环境、风险性质等众多因素.因此,识别影响电磁场风险感受的主要因素是目前面临的难题.

本研究选取环境中最重要的工频电磁场源—110～500kV高压输电线,对距线路中心不同距离处居民的客观健康状况及主观风险感受进行对比调查,结合居民住宅窗外1m处的工频电磁场相对曝露强度理论计算值,分析了工频电磁场曝露是否对居民健康产生影响,识别了影响风险感受的电磁因素和非电磁因素,并建立了可预测风险感受的最优回归模型.

1 方法

1.1 高压输电线及受调查者选取

按照投运时间1a以上、实际运行参数较易获取、附近敏感目标相对较多的原则,在浙江杭州共选取16条110～500kV输电线,线路实际投运时间为1993～2011年不等.于2013年3～5月,对线路两侧不同距离处16～83岁居民(n=615)开展面对面问卷调查.为了解工频电磁场曝露对受调查者的健康、风险感受及负面情绪影响,参照相关研究[11],将受调查者分为两组,即距线路中心50m内(≤50m) 和50m外(>50m).由于高压输电线产生的工频电磁场属极低频场,主要通过感应方式对近场区产生影响[12].大量500kV及以下电压等级输电线附近工频电场、工频磁感应强度测量也表明,距线路中心50m外工频电磁场一般已接近背景值.

1.2 问卷调查

面对面问卷调查由调查者和受调查者共同完成.调查者填写调查人问卷,包括高压输电线运行参数、架线塔类型、受调查者与高压输电线相对位置等信息.受调查者填写调查问卷,包括性别、年龄、教育程度、既有身体状况(如患病,需填写患病时间)、居住地类型(农村和城市)、居住时间(根据与高压输电线运行时间先后关系,判断受调查者是否自愿曝露)、家中是否有儿童、每天平均在家时间(h)等社会统计学信息,以及受调查者对高压输电线工频电磁场的风险感受(请用数字1～7描述高压输电线工频电磁场的健康危害程度,1表示没有任何危害,7表示危害极大)和负面情绪(请用数字1～7描述高压输电线工频电磁场的害怕程度,1表示一点也不害怕,7表示感到非常害怕).对调查结果的检查表明,风险感受和负面情绪间的Cronbach’s α系数为0.74.可见本调查问卷中,风险感受和负面情绪具有较好内部一致可信度.

1.3 工频电磁场相对曝露强度表征

高压输电线工频电磁场对不同受调查者的相对曝露强度,用受调查者住宅窗外1m处工频电场强度(E)和工频磁感应强度(B)表征.相对曝露强度根据高压输电线电压等级、导线半径、相序、平均电流强度等运行参数,采用国际大电网会议第36.01工作组推荐方法[13]计算.

由于受调查线路中有2条输电线路运行参数缺失,无法计算其沿线样本相对曝露强度,最终得到已知相对曝露强度的545个样本.采用五分位法,根据E和B的大小,按每组包含相等数量样本为原则将上述545个样本分为5组(E <0.02kV/m、0.03 ～0.06kV/m、0.06 ～0.15kV/m、0.15 ～0.30kV/m、≥0.30kV/m和B<0.12μT、0.13 ～0.30μT、0.30 ～0.50μT、0.50 ～0.80μT、≥0.80μT),各样本组E值分别用0.02、0.05、0.11、0.22、0.30表征,各样本组B值分别用0.12、0.21、0.40、0.65、0.80表征.

1.4 工频电磁场是否产生健康影响假设

为分析高压输电线工频电磁场对受调查者的健康影响,本研究特作如下假设(图1).对于自我报告健康的受调查者,认为投运高压输电线工频电磁场对健康无影响.对于自我报告患病的受调查者,根据高压输电线的运行时间、受调查者居住时间及受调查者患病时间三者的先后关系,判断高压输电线工频电磁场是否产生健康影响.若受调查者在搬入居住地之后患病(患病时间≤居住时间),且患病时间≤高压输电线运行时间,认为高压输电线工频电磁场可产生健康影响;若患病时间>高压输电线运行时间,则认为不能确定是否产生健康影响.若受调查者在搬入居住地之前患病(患病时间>居住时间),也认为不能确定是否产生健康影响.

图1　工频电磁场是否产生健康影响假设Fig.1 Hypothesis about whether PF-EMF has health effects

1.5 统计分析

调查样本社会统计学特征中,变量用频数(百分比)表示,距线路中心50m内和50m外两组样本差异采用卡方检验.卡方检验也用于检验工频电磁场可能对距线路中心50m内和50m外两组受调查者产生的健康影响百分比差异.工频电磁场公众风险感受均值和负面情绪均值(标准误)分别用MRP(SEM)和MNF(SEM)表示,独立样本t检验用于比较工频电磁场风险感受、负面情绪在距线路中心50m内、外两组间的均值差异,若双尾P值小于0.05,则认为存在显著差异(事后成对比较的Bonferroni校正除外).

采用线性回归建立风险感受与工频电场强度E、磁感应强度B的关系模型,并建立负面情绪与工频电场强度E、磁感应强度B的关系模型;采用单因素方差分析法比较不同电压等级高压输电线附近公众风险感受的均值差异和负面情绪的均值差异,若存在显著差异,则进一步通过Bonferroni校正(校正水平为α*=α/n)做事后成对比较;采用独立样本t检验比较不同塔型架设的输电线附近风险感受和负面情绪的均值差异附近风险感受和负面情绪的均值差异.

将可能影响公众风险感受和负面情绪的电磁因素和非电磁因素加入多元线性逐步回归分析的自变量列表,建立风险感受和负面情绪的最优回归模型.以上分析均采用SPSS 20.0软件.

2 结果

2.1 受调查者社会统计学特征

如表1所示,本研究共有615位居民接受调查,其中距线路中心50m内285位(46.3％),距线路中心50m外330位(53.7％),男女比为1:1.对于距线路中心50m内、外两组受调查者,中等教育程度的受调查者分别占57.7％和54.0％,居住于农村的受调查者(分别为66.7％和67.9％)多于城市,非自愿曝露者分别为178位和230位,家中是否有儿童者分别占62.4％和61.3％.两组受调查者社会统计学特征无显著差异(P>0.05).

2.2 负面情绪与风险感受的相关分析

对615个受调查者的负面情绪与风险感受评分值进行线性拟合,结果表明,其Pearson相关系数为0.620(P<0.001).可见,负面情绪与风险感受呈显著正相关.

2.3 电磁因素对健康、风险感受及负面情绪影响

2.3.1 工频电磁场曝露强度对风险感受、负面情绪影响 本研究计算得到的距线路50m内工频电场强度E均值为0.28(±0.24)kV/m,工频磁感应强度B均值为0.79(±0.37)μT.根据1.3节中工频电磁场相对曝露强度的分组,将风险感受、负面情绪与工频电磁场相对曝露强度(E、B)分别进行线性拟合(图2).由图2(a)可知,在本次调查的工频电场相对曝露强度范围内(E<0.35kV/m),风险感受与E呈显著正相关(决定系数R2为0.80,显著性水平P值为0.026),但风险感受随E变化较小,E每增加1kV/m,风险感受值增加0.95;负面情绪与E不显著相关(R2=0.80,P=0.083).由图2(b)可知,在本次调查的工频磁场相对曝露强度范围内(B<0.80μT),风险感受、负面情绪与B均不显著相关(P>0.05).当E、B均为0时,居民对工频电磁场风险感受值大于4.10,负面情绪值大于3.50,仍处于相对较高水平.

表1　受调查者社会统计学特征Table 1 Socio-demographic characteristics of respondents

2.3.2 距离对健康、风险感受及负面情绪影响 根据图1中高压输电线工频电磁场对附近居民是否产生健康影响假设,本次调查样本中共有541个受调查者的健康状况可根据这一假设判断是否由高压输电线工频电磁场引起(表2).由表2可知,高压输电线工频电磁场对77名受调查者产生健康影响,其中32人距线路中心50m内,占该组总人数的13.1％;45人距线路中心50m外,占该组总人数的15.1％,工频电磁场对距线路中心50m内、外两组受调查者产生健康影响的样本百分比无显著差异(χ2=0.403, P=0.627).两组受调查者的相对风险(即距线路中心50m内产生健康影响的样本所占百分数与距线路中心50m外产生健康影响的样本所占百分数之比)为0.87.由于距线路中心50m外工频电磁场已接近背景值,因此可排除工频电磁场曝露对距线路中心50m外的受调查者(根据图1假设统计得到的45名受调查者)产生健康影响的可能性.

图2　风险感受、负面情绪与工频电磁场相对曝露强度的关系Fig.2 Relationship of relative exposure intensity of PF-EMF and RP, NF respectively

2.3.3 电压等级对风险感受、负面情绪的影响由表3给出的不同电压等级输电线附近居民风险感受、负面情绪均值(标准误)及单因素方差分析结果可知,不同电压等级高压输电线附近受调查者的风险感受和负面情绪均值均存在显著差异(RP:F2,612= 4.04, P = 0.023; NF: F2,612= 8.04, P=0.002).经 Bonferroni 校正的事后成对比较显示,500kV输电线(MRP=4.66)附近受调查者的风险感受均值显著高于110kV输电线(MRP=4.03), 而500kV输电线(MNF=4.36)附近受调查者的负面情绪显著高于220kV输电线(MNF=3.70)和110kV输电线(MNF=3.42).

表2　不同距离下健康、风险感受及负面情绪统计分析Table 2 Statistic analysis of health, RP and NF with different distances

表3　不同电压等级输电线附近受调查者的风险感受和负面情绪比较Table 3 Mean Comparison of RP and NF of respondents living near HVTL with different voltages

2.3.4 架线塔型对风险感受、负面情绪的影响本调查的220kV输电线存在两种不同类型的架线塔,即角钢塔和钢管塔.表4分别给出了采用角钢塔和钢管塔架设线路附近受调查者的风险感受、负面情绪均值(标准误)及其独立样本t检验结果.结果表明,采用角钢塔架设线路附近受调查者的风险感受和负面情绪均值(MRP=5.04, MNF= 4.69)高于采用钢管塔架设线路附近受调查者的风险感受和负面情绪(MRP=3.79,MNF=3.06),且两组受调查者的风险感受、负面情绪均值均存在显著差异(RP:t=-4.76,P<0.001;NF:t=-6.07, P< 0.001).

2.4 风险感受、负面情绪最优回归模型

为识别公众风险感受和负面情绪的影响因素,将风险感受和负面情绪分别作为因变量,性别(x1)、年龄(x2)、教育水平(x3)、居住区类型(x4)、既有身体状况(x5)、家中是否有儿童(x6)、是否自愿曝露(x7)、每天平均在家时间(x8)、电压等级(x9)、E(x10)、B(x11)等作为自变量,进行多元线性逐步回归分析,其中x1、x4、x5、x6、x7为虚拟变量,x2、x3、x8、x9、x10、x11为连续变量.由逐步回归分析结果(表5)可知,依次进入风险感受回归方程的变量为既有身体状况(x5)、家中是否有儿童(x6)、电压等级(x9),依次进入负面情绪回归方程的变量为既有身体状况(x5)、居住区类型(x4)、性别(x1),其余变量因显著性不足未能进入回归方程.

表4　不同架线塔架设的输电线附近受调查者的风险感受和负面情绪比较Table 4 Mean Comparison of RP and NF of respondents living near HVTLs with different types of tower

表5　风险感受和负面情绪最优回归模型Table 5 Optimal regression model of RP and NF

既有身体状况在风险感受和负面情绪的最优回归模型中标准回归系数最大,自我报告身体健康受调查者的风险感受和负面情绪,均低于自我报告身体不健康的受调查者.对于风险感受,家中有儿童的受调查者高于家中无儿童者,位于较高电压等级输电线附近的受调查者高于较低电压等级附近受调查者.对于负面情绪,居住于农村的受调查者高于城市,女性受调查者高于男性.

3 讨论

芬兰在全国范围内开展过一项流行病学调查[14],调查对象是1970 ～1989年间居住于110～ 400kV输电线附近的成年居民,该研究发现极低频磁场累积曝露强度(分为5组,<0.20μT、0.20～ 0.39μT、0.40～0.99μT、1.00～1.99μT、≥2.00μT)与成人癌症的增加没有呈正相关.与这一调查结果相似,本调查也发现高压输电线工频电磁场对距线路中心50m内、外两组受调查者(均大于16周岁)健康影响无显著差异,需要说明的是上述两项调查对象均不是儿童.与本调查分组方法相似,Feychting等[11]对距220kV、400kV输电线附近儿童调查发现,与距输电线大于等于101m相比,小于等于50m的儿童患中枢神经系统肿瘤和患其他癌症的相对风险值分别为0.5和1.0,而患白血病的相对风险值则高达2.9.Ahlbom等[5]针对极低频电磁场和慢性疾病的流行病学研究综述指出,磁感应强度大于等于0.4μT时,儿童患白血病的相对风险值为2.0(95％置信区间:1.27～ 3.13). Feychting等[11]和Ahlbom等[5]的两项研究均指出高曝露强度与儿童白血病的可能联系,但未阐述与其他儿童癌症的联系.世界卫生组织对不同研究总结[2]指出,公众通常遇到的极低频电场水平,不存在实际健康影响,而支持极低频磁场曝露可产生其他任何健康影响的科学证据比儿童白血病的证据更弱.可见,现有研究基本支持,只要实际环境中居民住宅与500kV及其以下高压架空线下相导线距离满足设计规程中净空距离要求,工频电磁场曝露不会对居民健康

产生影响,极低频磁场曝露对儿童白血病产生健康影响仅能提供极其微弱的研究证据.

本研究发现受调查者的风险感受与E呈显著正相关,但风险感受值随工频电场强度E变化较小;风险感受与工频磁感应强度B、负面情绪与E和B均不显著相关.受调查者风险感受与负面情绪在距线路中心50m内、外不存在显著差异,但发现500kV输电线附近受调查者的风险感受和负面情绪均显著高于110kV输电线附近受调查者.对这一现象有两种可能的解释,第一种解释是受调查者已知500kV输电线附近工频电磁场曝露强度比110kV输电线附近大,对自身健康危害相对也大,因此风险感受和负面情绪评价值较高,但Cook等[15]指出,公众很少知道附近高压输电线的电压等级及其对工频电磁场曝露强度的影响,无法根据自身与输电线的距离对工频电磁场做出简单估算,且由于还存在电流等其他因子影响[16],这一解释很难让人信服.第二种可能的解释是,从外观上看,高压输电线电压等级较高,架线塔体形越大,下相导线对地高度相对较高,单相导线分裂数越多,在这一视觉冲击下,受调查者的害怕程度相对越高,导致电压等级较高(500kV)输电线附近受调查者的风险感受均值和负面情绪均值均显著高于电压等级较低(110kV)输电线附近受调查者,本研究发现220kV输电线路中,采用外观体型较大的角钢塔架设的输电线附近受调查者的风险感受和负面情绪显著高于采用体型相对较小的钢管塔架设的输电线附近受调查者.根据这一解释,可将高压输电线改为地下电缆,以有效降低高压输电线工频电磁场公众风险感受和负面情绪,但地下电缆的工程造价一般远高于架空线[17],这时,采用造价相对较低的钢管塔架设高压线不失为一种好的选择.

本研究内容既涵盖了工频电磁场曝露强度、电压等级等电磁因素,又包括了性别、年龄、既有身体状况等非电磁因素.并发现既有身体状况对风险感受有显著影响,Tseng等[8]对环境中工频、射频电磁场源和其他非电磁场源的风险感受调查结果,也支持这一结论,其给出的解释是患病人群对环境要素比较敏感,从而表现出较高的风险感受.对于家中有儿童的受调查者表现出较高风险感受,如本文前面所述,到目前为止,除极低频电磁场曝露对儿童白血病影响有一定微弱证据,其他健康影响基本没有证据[2].本调查发现女性受调查者对高压输电线的负面情绪高于男性,这与女性更加关注环境风险,对健康影响的焦虑程度较高[7]有关.

值得注意的是,本研究并未发现年龄和教育程度对负面情绪的显著影响,这与相关研究指出的年龄较高、教育程度偏低公众的负面情绪较高[15]不一致,可能与现阶段政府在普及和宣传工频电磁场相关知识方面取得的一定成效有关.公众通过对相关知识的了解,负面情绪得到一定控制和降低.由于负面情绪与风险感受具有显著相关性,从而在一定程度上也降低了公众风险感受[9].这给我们一个重要启示,即加强宣传,普及工频电磁场相关知识可有效降低公众风险感受.

4 结论

4.1 在受调查居民住宅与高压架空线下相导线距离满足设计规程中净空距离要求情况下,环境中500kV及其以下高压输电线工频电磁场曝露不会对居民产生健康影响.

4.2 在本调查的工频电磁场范围内(E< 0.35kV/m, B<0.80μT),受调查者的风险感受与工频电场强度E呈显著正相关,但风险感受值随E变化较小;风险感受与工频磁感应强度B、负面情绪与E和B均不显著相关.

4.3 风险感受和负面情绪受高压输电线电压等级、架线塔型、既有身体状况等因素影响均显著.

4.4 通过减小高压输电线架线塔外形尺寸 (如采用钢管塔代替角钢塔);或通过加强宣传,普及工频电磁场相关知识,均可有效降低高压输电线工频电磁场公众风险感受和负面情绪.

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致谢：感谢参与本次调查和数据整理、分析的老师和同学.

Influencial investigation of power-frequency electromagnetic fields on public health and risk perception.

HAO Jiao1, WANG Mei-shun2, DI Guo-qing1*(1.Institute of Environmental Pollution and Control Technology, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China；2.State Grid Corporation of China, Beijing 100031, China). China Environmental Science, 2016,36(2)：596～602

Abstract：To investigate the public health, risk perception (RP) and negative feeling (NF) effects of power frequency electromagnetic fields (PF-EMF), a survey was conducted among 615 residents near 16 operating 110～500kV high-voltage transmission lines (HVTLs). Relative exposure intensity of PF-EMF was calculated by running parameters of HVTLs. The differences of health effects between respondents inside 50m and outside 50m from the center of HVTLs were analyzed, as well as the mean difference of RP and NF of respondents near HVTLs with different exposure intensity of PF-EMF, voltage level and types of tower. Optimal regression models were established through multiple linear stepwise regression analysis to estimate RP of and NF to PF-EMF. Results showed that the health effects of PF-EMF had a relative risk of 0.87 for respondents inside 50m compared with outside 50m from the center of HVTLs. In the scope of PF-EMF of this survey, i.e., E<0.35kV/m and B<0.80µT, the public RP and NF were slightly influenced by PF-EMF exposure intensity, while greatly influenced by size of HVTLs, types of tower, health status and etc.

Key words：power frequency electromagnetic fields；public health；public risk perception；high-voltage transmission lines

作者简介：郝 娇(1988-),女,河南新乡人,浙江大学硕士研究生,主要从事环境物理领域噪声、电磁效应及其控制方面的研究.

基金项目：国家核安全局核与辐射计划项目(调查0705,监测0905)

收稿日期：2015-07-27

中图分类号：X508

文献标识码：A

文章编号：1000-6923(2016)02-0596-07