郝 嬌,汪美順,翟國慶*(.浙江大學環(huán)境污染控制技術研究所,浙江 杭州30058；.國家電網公司,北京0003)

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工頻電磁場對公眾健康及風險感受影響調查

郝 嬌1,汪美順2,翟國慶1*(1.浙江大學環(huán)境污染控制技術研究所,浙江 杭州310058；2.國家電網公司,北京100031)

摘要：為調查工頻電磁場對附近居民健康及風險感受的影響,對16條已投運110～500kV輸電線兩側居民(n=615)開展問卷調查,根據輸電線運行參數計算工頻電磁場相對曝露強度,分析了工頻電磁場對距線路中心50m內、外受調查者產生的健康影響差異,以及不同工頻電磁場曝露強度、電壓等級、塔型附近受調查者風險感受和負面情緒的均值差異,并通過多元線性逐步回歸分析分別建立了工頻電磁場公眾風險感受、負面情緒與影響因素之間的最優(yōu)回歸模型.結果表明,工頻電磁場對50m內和50m外受調查者產生健康影響的相對風險值為0.87; 在本次調查的工頻電磁場范圍內(E<0.35kV/m,B<0.80μT),公眾風險感受和負面情緒受工頻電磁場曝露強度影響很小,受輸電線架線塔外觀大小、塔型、既有身體狀況等因素影響顯著.

關鍵詞：工頻電磁場；公眾健康；公眾風險感受；高壓輸電線

* 責任作者, 副教授, dgq@zju.edu.cn

自Wertheimer等[1]報道了輸電線產生的極低頻電磁場與附近兒童白血病的發(fā)生可能有關的流行病學調查報告以來,工頻電磁場健康影響備受關注.大量研究未發(fā)現極低頻或工頻電磁場存在任何健康影響[2].少量研究指出高壓輸電線與附近居民行為影響的關系,如產生抑郁和自殺[3],且工頻電磁場曝露與腦瘤、兒童白血病的發(fā)生有一定的聯系(促進作用),但是聯系程度是微弱的[4].既有科學研究尚未對工頻電磁場曝露產生的健康影響提供結論性證據[5],居民工頻電磁場曝露與健康影響之間的關系仍然存在爭議.國際非電離輻射防護委員會(ICNIRP)總結流行病學、志愿者、細胞和實驗室動物學方面的研究成果,確認了短期、高水平電磁場曝露的有害健康影響,形成了電磁場曝露導則[6]的基礎.低水平、長期曝露的健康影響證據未能確認[2],然而公眾更加關注其可能產生的長期效應.因此,調查工頻電磁場是否存在長期健康效應具有重要意義.

近年來,電磁場公眾風險感受逐漸成為國內外學者調查研究的熱點.Siegrist等[7]通過電話調查方式,了解公眾對手機、移動基站等射頻場源和其他工頻電磁場源的風險感受,調查發(fā)現對手機、移動基站接受程度較低的公眾風險感受較高.Tseng[8]在臺灣開展過一項針對環(huán)境中工頻和射頻電磁場源風險感受的調查,發(fā)現對電磁場的敏感程度可影響風險感受.Slovic[9]通過心理學調查,指出不被尊重、不可控等均可在主觀上影響風險感受.世界衛(wèi)生組織[10]指出,影響風險感受的因素包括個人特征、外部環(huán)境、風險性質等眾多因素.因此,識別影響電磁場風險感受的主要因素是目前面臨的難題.

本研究選取環(huán)境中最重要的工頻電磁場源—110～500kV高壓輸電線,對距線路中心不同距離處居民的客觀健康狀況及主觀風險感受進行對比調查,結合居民住宅窗外1m處的工頻電磁場相對曝露強度理論計算值,分析了工頻電磁場曝露是否對居民健康產生影響,識別了影響風險感受的電磁因素和非電磁因素,并建立了可預測風險感受的最優(yōu)回歸模型.

1 方法

1.1 高壓輸電線及受調查者選取

按照投運時間1a以上、實際運行參數較易獲取、附近敏感目標相對較多的原則,在浙江杭州共選取16條110～500kV輸電線,線路實際投運時間為1993～2011年不等.于2013年3～5月,對線路兩側不同距離處16～83歲居民(n=615)開展面對面問卷調查.為了解工頻電磁場曝露對受調查者的健康、風險感受及負面情緒影響,參照相關研究[11],將受調查者分為兩組,即距線路中心50m內(≤50m) 和50m外(>50m).由于高壓輸電線產生的工頻電磁場屬極低頻場,主要通過感應方式對近場區(qū)產生影響[12].大量500kV及以下電壓等級輸電線附近工頻電場、工頻磁感應強度測量也表明,距線路中心50m外工頻電磁場一般已接近背景值.

1.2 問卷調查

面對面問卷調查由調查者和受調查者共同完成.調查者填寫調查人問卷,包括高壓輸電線運行參數、架線塔類型、受調查者與高壓輸電線相對位置等信息.受調查者填寫調查問卷,包括性別、年齡、教育程度、既有身體狀況(如患病,需填寫患病時間)、居住地類型(農村和城市)、居住時間(根據與高壓輸電線運行時間先后關系,判斷受調查者是否自愿曝露)、家中是否有兒童、每天平均在家時間(h)等社會統計學信息,以及受調查者對高壓輸電線工頻電磁場的風險感受(請用數字1～7描述高壓輸電線工頻電磁場的健康危害程度,1表示沒有任何危害,7表示危害極大)和負面情緒(請用數字1～7描述高壓輸電線工頻電磁場的害怕程度,1表示一點也不害怕,7表示感到非常害怕).對調查結果的檢查表明,風險感受和負面情緒間的Cronbach’s α系數為0.74.可見本調查問卷中,風險感受和負面情緒具有較好內部一致可信度.

1.3 工頻電磁場相對曝露強度表征

高壓輸電線工頻電磁場對不同受調查者的相對曝露強度,用受調查者住宅窗外1m處工頻電場強度(E)和工頻磁感應強度(B)表征.相對曝露強度根據高壓輸電線電壓等級、導線半徑、相序、平均電流強度等運行參數,采用國際大電網會議第36.01工作組推薦方法[13]計算.

由于受調查線路中有2條輸電線路運行參數缺失,無法計算其沿線樣本相對曝露強度,最終得到已知相對曝露強度的545個樣本.采用五分位法,根據E和B的大小,按每組包含相等數量樣本為原則將上述545個樣本分為5組(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),各樣本組E值分別用0.02、0.05、0.11、0.22、0.30表征,各樣本組B值分別用0.12、0.21、0.40、0.65、0.80表征.

1.4 工頻電磁場是否產生健康影響假設

為分析高壓輸電線工頻電磁場對受調查者的健康影響,本研究特作如下假設(圖1).對于自我報告健康的受調查者,認為投運高壓輸電線工頻電磁場對健康無影響.對于自我報告患病的受調查者,根據高壓輸電線的運行時間、受調查者居住時間及受調查者患病時間三者的先后關系,判斷高壓輸電線工頻電磁場是否產生健康影響.若受調查者在搬入居住地之后患病(患病時間≤居住時間),且患病時間≤高壓輸電線運行時間,認為高壓輸電線工頻電磁場可產生健康影響;若患病時間>高壓輸電線運行時間,則認為不能確定是否產生健康影響.若受調查者在搬入居住地之前患病(患病時間>居住時間),也認為不能確定是否產生健康影響.

圖1　工頻電磁場是否產生健康影響假設Fig.1 Hypothesis about whether PF-EMF has health effects

1.5 統計分析

調查樣本社會統計學特征中,變量用頻數(百分比)表示,距線路中心50m內和50m外兩組樣本差異采用卡方檢驗.卡方檢驗也用于檢驗工頻電磁場可能對距線路中心50m內和50m外兩組受調查者產生的健康影響百分比差異.工頻電磁場公眾風險感受均值和負面情緒均值(標準誤)分別用MRP(SEM)和MNF(SEM)表示,獨立樣本t檢驗用于比較工頻電磁場風險感受、負面情緒在距線路中心50m內、外兩組間的均值差異,若雙尾P值小于0.05,則認為存在顯著差異(事后成對比較的Bonferroni校正除外).

采用線性回歸建立風險感受與工頻電場強度E、磁感應強度B的關系模型,并建立負面情緒與工頻電場強度E、磁感應強度B的關系模型;采用單因素方差分析法比較不同電壓等級高壓輸電線附近公眾風險感受的均值差異和負面情緒的均值差異,若存在顯著差異,則進一步通過Bonferroni校正(校正水平為α*=α/n)做事后成對比較;采用獨立樣本t檢驗比較不同塔型架設的輸電線附近風險感受和負面情緒的均值差異附近風險感受和負面情緒的均值差異.

將可能影響公眾風險感受和負面情緒的電磁因素和非電磁因素加入多元線性逐步回歸分析的自變量列表,建立風險感受和負面情緒的最優(yōu)回歸模型.以上分析均采用SPSS 20.0軟件.

2 結果

2.1 受調查者社會統計學特征

如表1所示,本研究共有615位居民接受調查,其中距線路中心50m內285位(46.3％),距線路中心50m外330位(53.7％),男女比為1:1.對于距線路中心50m內、外兩組受調查者,中等教育程度的受調查者分別占57.7％和54.0％,居住于農村的受調查者(分別為66.7％和67.9％)多于城市,非自愿曝露者分別為178位和230位,家中是否有兒童者分別占62.4％和61.3％.兩組受調查者社會統計學特征無顯著差異(P>0.05).

2.2 負面情緒與風險感受的相關分析

對615個受調查者的負面情緒與風險感受評分值進行線性擬合,結果表明,其Pearson相關系數為0.620(P<0.001).可見,負面情緒與風險感受呈顯著正相關.

2.3 電磁因素對健康、風險感受及負面情緒影響

2.3.1 工頻電磁場曝露強度對風險感受、負面情緒影響 本研究計算得到的距線路50m內工頻電場強度E均值為0.28(±0.24)kV/m,工頻磁感應強度B均值為0.79(±0.37)μT.根據1.3節(jié)中工頻電磁場相對曝露強度的分組,將風險感受、負面情緒與工頻電磁場相對曝露強度(E、B)分別進行線性擬合(圖2).由圖2(a)可知,在本次調查的工頻電場相對曝露強度范圍內(E<0.35kV/m),風險感受與E呈顯著正相關(決定系數R2為0.80,顯著性水平P值為0.026),但風險感受隨E變化較小,E每增加1kV/m,風險感受值增加0.95;負面情緒與E不顯著相關(R2=0.80,P=0.083).由圖2(b)可知,在本次調查的工頻磁場相對曝露強度范圍內(B<0.80μT),風險感受、負面情緒與B均不顯著相關(P>0.05).當E、B均為0時,居民對工頻電磁場風險感受值大于4.10,負面情緒值大于3.50,仍處于相對較高水平.

表1　受調查者社會統計學特征Table 1 Socio-demographic characteristics of respondents

2.3.2 距離對健康、風險感受及負面情緒影響 根據圖1中高壓輸電線工頻電磁場對附近居民是否產生健康影響假設,本次調查樣本中共有541個受調查者的健康狀況可根據這一假設判斷是否由高壓輸電線工頻電磁場引起(表2).由表2可知,高壓輸電線工頻電磁場對77名受調查者產生健康影響,其中32人距線路中心50m內,占該組總人數的13.1％;45人距線路中心50m外,占該組總人數的15.1％,工頻電磁場對距線路中心50m內、外兩組受調查者產生健康影響的樣本百分比無顯著差異(χ2=0.403, P=0.627).兩組受調查者的相對風險(即距線路中心50m內產生健康影響的樣本所占百分數與距線路中心50m外產生健康影響的樣本所占百分數之比)為0.87.由于距線路中心50m外工頻電磁場已接近背景值,因此可排除工頻電磁場曝露對距線路中心50m外的受調查者(根據圖1假設統計得到的45名受調查者)產生健康影響的可能性.

圖2　風險感受、負面情緒與工頻電磁場相對曝露強度的關系Fig.2 Relationship of relative exposure intensity of PF-EMF and RP, NF respectively

2.3.3 電壓等級對風險感受、負面情緒的影響由表3給出的不同電壓等級輸電線附近居民風險感受、負面情緒均值(標準誤)及單因素方差分析結果可知,不同電壓等級高壓輸電線附近受調查者的風險感受和負面情緒均值均存在顯著差異(RP:F2,612= 4.04, P = 0.023; NF: F2,612= 8.04, P=0.002).經 Bonferroni 校正的事后成對比較顯示,500kV輸電線(MRP=4.66)附近受調查者的風險感受均值顯著高于110kV輸電線(MRP=4.03), 而500kV輸電線(MNF=4.36)附近受調查者的負面情緒顯著高于220kV輸電線(MNF=3.70)和110kV輸電線(MNF=3.42).

表2　不同距離下健康、風險感受及負面情緒統計分析Table 2 Statistic analysis of health, RP and NF with different distances

表3　不同電壓等級輸電線附近受調查者的風險感受和負面情緒比較Table 3 Mean Comparison of RP and NF of respondents living near HVTL with different voltages

2.3.4 架線塔型對風險感受、負面情緒的影響本調查的220kV輸電線存在兩種不同類型的架線塔,即角鋼塔和鋼管塔.表4分別給出了采用角鋼塔和鋼管塔架設線路附近受調查者的風險感受、負面情緒均值(標準誤)及其獨立樣本t檢驗結果.結果表明,采用角鋼塔架設線路附近受調查者的風險感受和負面情緒均值(MRP=5.04, MNF= 4.69)高于采用鋼管塔架設線路附近受調查者的風險感受和負面情緒(MRP=3.79,MNF=3.06),且兩組受調查者的風險感受、負面情緒均值均存在顯著差異(RP:t=-4.76,P<0.001;NF:t=-6.07, P< 0.001).

2.4 風險感受、負面情緒最優(yōu)回歸模型

為識別公眾風險感受和負面情緒的影響因素,將風險感受和負面情緒分別作為因變量,性別(x1)、年齡(x2)、教育水平(x3)、居住區(qū)類型(x4)、既有身體狀況(x5)、家中是否有兒童(x6)、是否自愿曝露(x7)、每天平均在家時間(x8)、電壓等級(x9)、E(x10)、B(x11)等作為自變量,進行多元線性逐步回歸分析,其中x1、x4、x5、x6、x7為虛擬變量,x2、x3、x8、x9、x10、x11為連續(xù)變量.由逐步回歸分析結果(表5)可知,依次進入風險感受回歸方程的變量為既有身體狀況(x5)、家中是否有兒童(x6)、電壓等級(x9),依次進入負面情緒回歸方程的變量為既有身體狀況(x5)、居住區(qū)類型(x4)、性別(x1),其余變量因顯著性不足未能進入回歸方程.

表4　不同架線塔架設的輸電線附近受調查者的風險感受和負面情緒比較Table 4 Mean Comparison of RP and NF of respondents living near HVTLs with different types of tower

表5　風險感受和負面情緒最優(yōu)回歸模型Table 5 Optimal regression model of RP and NF

既有身體狀況在風險感受和負面情緒的最優(yōu)回歸模型中標準回歸系數最大,自我報告身體健康受調查者的風險感受和負面情緒,均低于自我報告身體不健康的受調查者.對于風險感受,家中有兒童的受調查者高于家中無兒童者,位于較高電壓等級輸電線附近的受調查者高于較低電壓等級附近受調查者.對于負面情緒,居住于農村的受調查者高于城市,女性受調查者高于男性.

3 討論

芬蘭在全國范圍內開展過一項流行病學調查[14],調查對象是1970 ～1989年間居住于110～ 400kV輸電線附近的成年居民,該研究發(fā)現極低頻磁場累積曝露強度(分為5組,<0.20μT、0.20～ 0.39μT、0.40～0.99μT、1.00～1.99μT、≥2.00μT)與成人癌癥的增加沒有呈正相關.與這一調查結果相似,本調查也發(fā)現高壓輸電線工頻電磁場對距線路中心50m內、外兩組受調查者(均大于16周歲)健康影響無顯著差異,需要說明的是上述兩項調查對象均不是兒童.與本調查分組方法相似,Feychting等[11]對距220kV、400kV輸電線附近兒童調查發(fā)現,與距輸電線大于等于101m相比,小于等于50m的兒童患中樞神經系統腫瘤和患其他癌癥的相對風險值分別為0.5和1.0,而患白血病的相對風險值則高達2.9.Ahlbom等[5]針對極低頻電磁場和慢性疾病的流行病學研究綜述指出,磁感應強度大于等于0.4μT時,兒童患白血病的相對風險值為2.0(95％置信區(qū)間:1.27～ 3.13). Feychting等[11]和Ahlbom等[5]的兩項研究均指出高曝露強度與兒童白血病的可能聯系,但未闡述與其他兒童癌癥的聯系.世界衛(wèi)生組織對不同研究總結[2]指出,公眾通常遇到的極低頻電場水平,不存在實際健康影響,而支持極低頻磁場曝露可產生其他任何健康影響的科學證據比兒童白血病的證據更弱.可見,現有研究基本支持,只要實際環(huán)境中居民住宅與500kV及其以下高壓架空線下相導線距離滿足設計規(guī)程中凈空距離要求,工頻電磁場曝露不會對居民健康

產生影響,極低頻磁場曝露對兒童白血病產生健康影響僅能提供極其微弱的研究證據.

本研究發(fā)現受調查者的風險感受與E呈顯著正相關,但風險感受值隨工頻電場強度E變化較小;風險感受與工頻磁感應強度B、負面情緒與E和B均不顯著相關.受調查者風險感受與負面情緒在距線路中心50m內、外不存在顯著差異,但發(fā)現500kV輸電線附近受調查者的風險感受和負面情緒均顯著高于110kV輸電線附近受調查者.對這一現象有兩種可能的解釋,第一種解釋是受調查者已知500kV輸電線附近工頻電磁場曝露強度比110kV輸電線附近大,對自身健康危害相對也大,因此風險感受和負面情緒評價值較高,但Cook等[15]指出,公眾很少知道附近高壓輸電線的電壓等級及其對工頻電磁場曝露強度的影響,無法根據自身與輸電線的距離對工頻電磁場做出簡單估算,且由于還存在電流等其他因子影響[16],這一解釋很難讓人信服.第二種可能的解釋是,從外觀上看,高壓輸電線電壓等級較高,架線塔體形越大,下相導線對地高度相對較高,單相導線分裂數越多,在這一視覺沖擊下,受調查者的害怕程度相對越高,導致電壓等級較高(500kV)輸電線附近受調查者的風險感受均值和負面情緒均值均顯著高于電壓等級較低(110kV)輸電線附近受調查者,本研究發(fā)現220kV輸電線路中,采用外觀體型較大的角鋼塔架設的輸電線附近受調查者的風險感受和負面情緒顯著高于采用體型相對較小的鋼管塔架設的輸電線附近受調查者.根據這一解釋,可將高壓輸電線改為地下電纜,以有效降低高壓輸電線工頻電磁場公眾風險感受和負面情緒,但地下電纜的工程造價一般遠高于架空線[17],這時,采用造價相對較低的鋼管塔架設高壓線不失為一種好的選擇.

本研究內容既涵蓋了工頻電磁場曝露強度、電壓等級等電磁因素,又包括了性別、年齡、既有身體狀況等非電磁因素.并發(fā)現既有身體狀況對風險感受有顯著影響,Tseng等[8]對環(huán)境中工頻、射頻電磁場源和其他非電磁場源的風險感受調查結果,也支持這一結論,其給出的解釋是患病人群對環(huán)境要素比較敏感,從而表現出較高的風險感受.對于家中有兒童的受調查者表現出較高風險感受,如本文前面所述,到目前為止,除極低頻電磁場曝露對兒童白血病影響有一定微弱證據,其他健康影響基本沒有證據[2].本調查發(fā)現女性受調查者對高壓輸電線的負面情緒高于男性,這與女性更加關注環(huán)境風險,對健康影響的焦慮程度較高[7]有關.

值得注意的是,本研究并未發(fā)現年齡和教育程度對負面情緒的顯著影響,這與相關研究指出的年齡較高、教育程度偏低公眾的負面情緒較高[15]不一致,可能與現階段政府在普及和宣傳工頻電磁場相關知識方面取得的一定成效有關.公眾通過對相關知識的了解,負面情緒得到一定控制和降低.由于負面情緒與風險感受具有顯著相關性,從而在一定程度上也降低了公眾風險感受[9].這給我們一個重要啟示,即加強宣傳,普及工頻電磁場相關知識可有效降低公眾風險感受.

4 結論

4.1 在受調查居民住宅與高壓架空線下相導線距離滿足設計規(guī)程中凈空距離要求情況下,環(huán)境中500kV及其以下高壓輸電線工頻電磁場曝露不會對居民產生健康影響.

4.2 在本調查的工頻電磁場范圍內(E< 0.35kV/m, B<0.80μT),受調查者的風險感受與工頻電場強度E呈顯著正相關,但風險感受值隨E變化較小;風險感受與工頻磁感應強度B、負面情緒與E和B均不顯著相關.

4.3 風險感受和負面情緒受高壓輸電線電壓等級、架線塔型、既有身體狀況等因素影響均顯著.

4.4 通過減小高壓輸電線架線塔外形尺寸 (如采用鋼管塔代替角鋼塔);或通過加強宣傳,普及工頻電磁場相關知識,均可有效降低高壓輸電線工頻電磁場公眾風險感受和負面情緒.

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致謝：感謝參與本次調查和數據整理、分析的老師和同學.

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

作者簡介：郝 嬌(1988-),女,河南新鄉(xiāng)人,浙江大學碩士研究生,主要從事環(huán)境物理領域噪聲、電磁效應及其控制方面的研究.

基金項目：國家核安全局核與輻射計劃項目(調查0705,監(jiān)測0905)

收稿日期：2015-07-27

中圖分類號：X508

文獻標識碼：A

文章編號：1000-6923(2016)02-0596-07