纽约市的城市射频电磁场暴露情况

《Environmental Research》：Urban Radio-Frequency Electromagnetic Field Exposure in New York City

　　阿诺·蒂伦斯|萨尔瓦托雷·达维|萨萨马·赫马|里卡多·托莱多-克劳
美国纽约市立大学研究生中心高级科学研究中心，地址：纽约州纽约市圣尼古拉斯露台85号，邮编10031

**摘要**
本研究调查了纽约市五个行政区内的射频电磁场暴露情况。2024年9月至2025年5月期间，研究者在城市内不同具有代表性的区域沿着38条预定路径行走，背负装有测量设备的背包，对88兆赫至5.925吉赫频率范围内的39个频段中的射频电磁场强度进行检测。我们以电场强度单位伏特/米计算出了各项统计指标，包括最小值、第25百分位数、算术平均数、几何平均数、中位数、第25百分位数、第50百分位数、第75百分位数、第90百分位数以及标准差，并从以下角度对不同区域的射频电磁场暴露情况进行了定量比较：商业区、住宅区、绿地、地铁区域、渡轮区域、室内环境；纽约市的五个行政区：曼哈顿、布鲁克林、皇后区、布朗克斯和斯塔滕岛；以及六类技术来源：广播电视信号、蜂窝网络下行链路、蜂窝网络上行链路、无线局域网、时分双工技术以及总体暴露水平。同时，我们还分析了各区域的人口密度和人流量与射频电磁场暴露程度之间的关联。

研究发现，纽约市的平均总射频电磁场暴露强度为0.97±0.88伏特/米。其中蜂窝网络下行链路是导致环境暴露的主要因素，在各行政区的总暴露量中占比为45%至55%。暴露程度与人流量之间存在中等程度的正相关关系（相关系数ρ=0.5，p值小于0.05），而与人口密度则存在较弱但具有统计学意义的正相关关系（相关系数ρ=0.1，p值小于0.05）。

本研究详细分析了不同城市环境中的射频电磁场暴露水平，有助于人们更清楚地了解像纽约这样人口密集且无线通信网络不断发展的城市中的暴露状况。这些研究结果对于政策制定者而言非常重要，他们可据此为纽约市及北美其他城市的人群制定射频暴露标准。

**1. 引言**
射频电磁波被广泛应用于无线电、电视和手机等无线通信设备中。当这些设备工作时，普通民众就会受到射频电磁场的照射。这种暴露来自个人携带的便携式无线设备以及固定或移动的外部环境射频源，其频率范围主要在10兆赫至6吉赫之间（Jalilian等人，2019年）。通常，这两种类型的暴露需要通过不同的方法来量化（Velghe等人，2021年）。在考虑个体所受的累积暴露量时，环境中的射频电磁场是主要贡献因素（Liorni等人，2020年；van Wel等人，2021年）。因此，本研究旨在分析纽约市外部环境中的射频暴露来源。过去，这类暴露主要由四种技术造成：蜂窝网络下行链路、蜂窝网络上行链路、无线局域网以及广播信号。不过近年来，时分双工技术也被认为是重要的暴露源之一（Bhatt等人，2024年；Veludo等人，2025a、2025b年）。一种评估此类暴露的方法是在小型公共空间或环境中进行测量，即所谓“微环境”测量法。在这种方法中，由受过训练的人员在不携带主动发射射频信号的设备的状态下，按照预先选定的路径行走15至30分钟，完成一个微环境的测量（Huss等人，2021年）。这类测量的相关流程已经得到开发并验证（Jalilian等人，2019年）。目前，这种个人射频电磁场暴露情况已在世界各地的不同地点得到测量，主要集中在欧洲和澳大利亚（Bhatt等人，2016a、2016b年；Jalilian等人，2019年；Ramirez-Vazquez等人，2023b年；Velghe等人，2019年）。而在北美，至今只有四项研究对此类暴露进行了测量：一项在洛杉矶（Sagar等人，2018年），一项在南卡罗来纳州的哥伦比亚市（Koppel和Hardell，2022年），还有两项在墨西哥城仅针对无线局域网进行了研究（Ramirez-Vazquez等人，2023a年、2021年）。与欧洲大约100项相关研究相比，显然，美国其他大型城市在个人射频电磁场暴露数据方面还相当缺乏。

有研究认为，人口密度和/或城市化程度是影响环境射频电磁场暴露水平的重要因素（Velghe等人，2019年）。有趣的是，新电信技术网络的普及速度也取决于人口密度，因为数据需求和规模经济效应会推动这些技术的应用。用户数量不仅取决于人口密度，还与某地区的日常人流量有关。因此，本研究旨在调查纽约市人口密度较高、人流量较大的区域以及人口密度较低、活动较少的住宅区的射频电磁场暴露情况，从而分析人口密度和人流量对暴露程度的影响。此外，鉴于纽约市在文化和经济方面的重要性，研究该城市的射频电磁场暴露情况对广大市民而言也具有现实意义。

除了为纽约市居民提供更多关于射频电磁场暴露的信息外，本研究还希望了解时分双工频段对总体射频电磁场暴露的相对贡献。欧洲和澳大利亚的最新研究显示，时分双工频段也可能对非使用者造成一定的射频电磁场暴露，因此本研究的一个目标就是验证这一结论是否成立。在此，我们所说的非使用者指的是那些没有携带或使用正在发射射频电磁波信号的设备的人，他们的暴露完全来自外部源，包括其他使用蜂窝设备的用户。也就是说，本研究中的研究人员在开展测量时属于非使用者。

为填补这一知识空白，我们在纽约市五个行政区的多个城市区域开展了射频电磁场暴露测量工作。下文将详细介绍此次测量的方法和结果。

**2. 方法**
**2.1 测量与测量设备**
微环境下的个人射频电磁场暴露评估是使用ExpoM-RF4?型测量仪进行的，该仪器由瑞士苏黎世的Fields at Work GmbH公司生产，能够以伏特/米为单位测量39个用户可自定义的频段内的电场强度，这些频段覆盖了88兆赫至5.925吉赫的范围，具体见图S1顶部和表S1。该测量仪以1兆秒/次的速率对每个频段进行50毫秒的采样，即每个频段可采集50,000个样本。根据Bolte（2016年）的采样间隔分析，为避免测量数据丢失，当仪器需同时测量39个频段时，测量间隔应设定为7秒，这是该仪器推荐的最低间隔时间。

研究人员在沿着预定路径行走时进行测量，测量仪被放置在一个泡沫块中，固定在背包里，如图1左上角所示，这样可以确保仪器始终相对于携带者处于相同位置，测量方式遵循Loizeau等人（2023年）提出的方案。测量时背包内没有其他物品。每条预定的行走路径单程所需时间在10至25分钟之间。为了排除身体对信号的屏蔽作用，我们按照Bhatt等人（2024年）的方法，对每条路径进行两次测量，即沿两个方向各走一次，具体见图S2。在路径的转折点，研究人员无需取出测量仪，只需伸手进入背包按下仪器上的“标记”按钮即可。作为非使用者，研究人员在测量过程中会关闭自己的蜂窝设备，以避免干扰测量结果（Huss等人，2021年）。为了确定方向，研究人员会使用笔记本和打印好的路径地图。一旦完成一个方向的行走，他们就会按下仪器上的标记按钮，标记出转折点，然后再沿相反方向返回。图1展示了这些路径在纽约市地图上的位置，表S2则列出了每条路径的精确起点和终点坐标。在前往城市不同区域的路径之间移动时，仪器会一直处于关闭状态，直到到达下一条要测量的路径的起点为止。

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图1：纽约市地图，标出了五个行政区，研究中的29条测量路径以宽色的线条表示。路径颜色的变化反映了该街道的行人流量等级，左侧的颜色键说明了不同颜色的含义：曼哈顿的行人流量等级最高，而外围行政区的等级较低。水路上的渡轮路径以黑色显示。左上角的插图展示了测量仪放置在研究人员所穿的简单背包内的泡沫块中的样子。（数据来源：纽约市交通部《行人流动规划》，2024年）

**2.2 测量路径**
我们在纽约市选择了38种不同的城市环境，具体列表见补充材料中的表S2。其中26处为位于五个行政区的户外环境，另外还有4条室内路径、5次地铁环境测量以及3次水上渡轮路线测量，这些测量地点涵盖了纽约市重要的公共交通枢纽和交通方式。在每个行政区，我们选择的路径都是基于公共交通的可达性，并且代表了三种不同的城市环境类型：住宅区、商业区和休闲公园区（绿地）。选择这些路径时，并未事先了解该区域的行人流量或人口密度。

路径测量工作在2024年9月20日至11月29日的每周五进行，时间为上午10点至下午4点，这是第一阶段，即2024年秋季的测量。第二阶段测量则在2025年4月11日至5月23日的相同日期和时间段内进行，即2025年春季的测量。这两个阶段的数据被用来验证测量结果的重复性，不过第二阶段的数据并未纳入统计分析。所有数据均可在我们的数据仓库中获取，网址为github.com/NextGen-Environmental-Sensor-Lab/Urban-RF-EMF。

**2.3 数据分析**
首先，我们在无回声室中对测量仪进行了特性测试，以检验该仪器的最低检测限、在持续暴露条件下的测量稳定性以及频段间的串扰情况，据报道频段间串扰较为常见（Eeftens等人，2018年）。更多细节可见补充部分SS1。测得的最低检测限与仪器说明书中的数值一致。我们没有对低于检测限的数据进行修正，不像Loizeau等人（2023年）那样，他们用ExpoM RF-3型仪器检测限的一半值来替代ExpoM RF-4型仪器中被截断的数据（Sagar等人，2016年）。由于我们将各个频段汇总到了广播、下行链路、上行链路、无线局域网以及总体射频电磁场强度等几类技术类别中，因此最低检测限对统计指标的影响很小，具体见图S1底部和表1。

表1：将不同频段汇总到五大技术类别中
| 技术类别 | 包含的频段 |
|----------|------------|
| 广播 | FM广播；VHF 1、2、3频段；UHF1、UHF2、UHF3频段 |
| 上行链路 | 所有上行链路频段 |
| 下行链路 | 所有下行链路频段 |
| 无线局域网 | 所有无线局域网频段以及ISM频段 |
| 分时双工技术 | 所有时分双工频段 |
| 总体 | 所有频段的平方和平方根 |

在汇总过程中，以下频段被排除在外：
- 680.5兆赫的上行链路频段：在校准测量中发现该频段的信号强度很低，而且由于频段重叠，与相邻的上行链路频段698.5兆赫存在41%的串扰现象；
- 1412.5兆赫的蜂窝网络上行链路或下行链路频段：该频段未检测到信号；
- 1925兆赫的DECT频段：在校准测量中发现该频段存在72%的串扰现象；
- 3965兆赫的时分双工频段：该频段未检测到信号。

串扰是指一个射频频段的信号被错误地归类到另一个频段中，从而导致附近频段出现异常检测信号或噪声。DECT频段以及某些上行链路和下行链路频段都可能出现串扰现象（Eeftens等人，2018年）。在我们的研究中，我们发现蜂窝网络上行链路频段680.5兆赫、698.5兆赫，DECT频段1925兆赫以及时分双工频段3965兆赫的串扰程度均超过了36%（见表S3）。由于这些频段与相邻频段存在频率重叠，从而导致信号泄漏，因此预计会出现串扰现象。为避免因重复记录曝光值而高估数值，UL 680 MHz频段因检测不到的数值过多而被剔除。UL 698.5 MHz频段则被保留下来。此外，我们发现DECT对辐射暴露水平的贡献不大（见图S3），因此也将其从数据集中移除（Loizeau等人，2023年）。最后，TDD（3965 MHz）以及蜂窝网络的上行或下行频段（1412.5 MHz）也多为检测不到的数值，故同样被从数据集中剔除（见图S3）。

2.3.1 数据汇总
在88 MHz至5.925 GHz范围内测量的39个频段被汇总为5个技术频段，具体如表1和图S1底部所示。确定这些技术类别的方法是将每个频段的电场强度（V/m）转换为功率密度（W/m2），再将五个技术类别的功率密度相加，最后通过取平方根的方式转换回电场强度（V/m），即均方根值。为避免出现因测量设备未正确放置在背包中而导致的异常读数，每条路径的第一个测量时间点都被删除了。所有的数据处理和分析都是使用Python和Google Sheets完成的。相关的处理脚本和数据可在我们的Github页面上找到（github.com/NextGen-Environmental-Sensor-Lab/Urban-RF-EMF）。而QGIS（QGIS.org）则被用来创建二维和三维的地理可视化图表。

2.3.2 描述性统计
数据收集工作在两个季节进行。2024年秋季，我们在38条不同的路径上进行了首次测量。其中26条是户外步行路径，几个月后的2025年春季，我们对这些路径再次进行了测量，以评估数据的重复性（Huss等人，2021年）。我们根据两轮测量结果计算出了统计摘要数据（包括6652个商业区域、4832个住宅区、2712个绿化区域、455个室内环境以及2158个交通区域的采样点）。第二轮重复测量仅用于验证数据的重复性，因此并未纳入此处呈现的描述性统计中。在纽约市地铁列车上的测量至少持续了15分钟，而在纽约市水路渡轮上的测量则持续了一趟行程的时间，以便了解水上交通环境中的辐射暴露水平。渡轮上的数据记录时间则在17分钟到57分钟之间不等。统计摘要数据是按照城市区域和行政区划来汇总的。

2.3.3 对比性统计
为研究测量结果的季节性重复性，我们对同一26条户外路径在两个季节中所进行的重复测量结果进行了斯皮尔曼相关性分析，并按照Frei等人（2009年）提出的方法，计算出每条测量路径的总电场强度的中位数。这26对中位数被用来计算斯皮尔曼相关系数，当p值小于0.05时，该相关系数被视为具有显著性。较高的正相关系数表明测量结果具有重复性。此外，还对这26对算术平均值、几何平均值和中位数进行了配对威尔科克森符号秩检验，以便对两个季节所获得的数据进行两两比较。

2.3.4 人口与行人流量分析
我们利用Open Data NYC（opendata.cityofnewyork.us）以及美国2020年人口普查数据（www.census.gov），研究了该市的人口密度和行人流量强度是否与射频电磁场暴露水平存在关联。

2.3.4.1 行人流动数据
纽约市交通局在2023年发布了《行人流动计划》，该计划将纽约市的街道分为5个类别：
1.全球走廊：这类街道上有大量人群在多个方向流动，且周边有众多吸引来自世界各地游客的场所。这类街道占城市道路总数的不到0.5%。
2.区域走廊：这类街道上有较多人群相互经过，周边有较多吸引周边地区人群的场所或大型景点。这类街道约占城市道路总数的2.5%。
3.社区走廊：这类街道上的人群规模较小，且周边有固定的行人活动场所，比如社区商业区、大型学校或公园。这类街道约占城市道路总数的12%。
4.社区连接路：这类街道上主要是个体或小群体行人流动，多为连接附近小型公园、学校或交通枢纽的住宅区街道。这类街道约占城市道路总数的25%。
5.基础街道：这类街道上的行人流量较少，行人经过的频率也不高，通常为没有大量行人活动的住宅区街道。这类街道约占城市道路总数的60%。这些分类标准是基于附近的交通设施、公园、旅游景点、商业场所以及实际测量的行人流量来确定的（NYC DOT，2024年）。我们下载了相关的地理数据集，并对行人流动等级进行了反向调整，使得行人流量较大的街道对应更高的等级。图S4展示了这类数据的一个示例。

2.3.4.2 人口数据
纽约市城市规划局提供了不同尺度的人口统计地理单元数据，用于报告人口普查信息。最小的人口统计单元是普查街区，这些街区是由具体的街道和地理边界所界定的（见图S4）。除此之外，按面积和人口规模递增顺序，还有普查街区群、普查区域以及社区统计区域。在我们的分析中，使用了普查街区数据。有趣的是，纽约市提供的普查街区数据并未包含实际的人口数量。为此，我们从美国人口普查局获得了纽约州的相关数据，并按照补充章节SS2中介绍的方法对其进行了后处理，最终得到了一个标注了各普查街区人口数量的地理分布图层。

2.3.4.3 暴露数据整合
我们利用ExpoM-4辐射测量仪所提供的GPS经纬度信息，将2024年秋季的第一阶段测量数据上传到QGIS中，为每条路径创建了一个对应的图层，并给出了总的辐射暴露值（见图1和图S4）。对于每一个测量点，我们都根据“行人流动图层”中距离最近的街道的等级来为其分配相应的行人流动等级。不过，如果距离最近的街道超过60米远，我们就给该点分配0级等级——这一等级在原始的行人流动图层中并不存在。这样做是为了能够将那些位于纽约市街道之外的公园及其他城市区域内的测量数据也纳入分析范围。这样一来，我们的路径数据就包含了多个行人流动等级，因为这些路径会经过行人流量多寡不同的区域（见图S4）。最后，我们还为每个路径点添加了人口数量数据，这样每个数据点就同时包含了总辐射暴露值、行人流动等级以及人口数量等信息。我们利用这些数据计算出了斯皮尔曼相关系数，用以分析辐射暴露、行人流量与居民人口数量之间的关系。

3. 结果
3.1 纽约市的射频电磁场暴露水平
图2展示了我们在第一阶段测量中所有数据的光谱图。可以明显看到，处于中心行附近的图像呈现出对称特征，这一特征对应着路径发生转向的节点。而在仅进行单向测量的渡轮上则观察不到这种对称性。图2还显示了不同频段的使用情况，颜色代表经过对数变换后的电场强度值（单位：V/m）。值得注意的是，由于信号活跃度较低，有一些频段在我们后续的分析中被排除在外——包括移动通信用的UL 680.5MHz频段、移动通信用的上行或下行频段1412.5MHz，以及TDD 3965MHz频段，这些频段在光谱图中表现为几乎完全黑暗的垂直条纹，说明没有信号传输（渡轮上的测量数据除外）。另外，DECT 1925MHz频段也因为受到上下相邻频段的强烈串扰而被剔除，其信号强度似乎会随相邻频段的变化而波动。图2的色彩映射还显示出TDD频段在纽约市各个城市区域中几乎都存在持续的信号活动，这反映出电信运营商正在利用TDD频段来承载下行数据流量以及常规网络流量，同时随着城市需求的不断增加，这些频段的使用频率也在不断上升（Verizon Communications, Inc., 2025年）。

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图2. 第一阶段在纽约市各路径上进行的测量所得到的均方根电场强度的光谱图。每张图片代表一条路径，按照平均总均方根电场强度从高到低排序。关于这张图的详细说明可见正文内容。

1-时代广场，M线
2-华尔街，M线
3-休斯顿街，M线
4-上东区，M线
5-杰伊街，BK线
6-扁铁区，M线
7-格兰德康科斯大道，BX线，R线
8-上西区，M线，R线
9-皇后区广场，Q线，R线
10-索格斯尼克，F线，T线
11-牙买加，Q线，C线
12-本森赫斯特，BK线，C线
13-弗雷什庞德，Q线，C线
14-罗斯福大道，Q线，C线
15-富尔顿街，BK线，C线
16-西哈莱姆，M线，R线
17-莫特黑文，BX线，C线
18-史泰登岛，F线，T线
19-法罗克威，F线，T线
20-中央公园，M线，G线
21-伍德劳恩，BX线，G线
22-科尼岛，BK线，C线
23-圣乔治，SI线，C线
24-大军广场，BK线，R线
25-里戈公园，Q线，R线
26-科罗纳公园，Q线，G线
27-展望公园，BK线，G线
28-埃尔廷维尔，SI线，R线
29-柳树溪公园，SI线，G线

我们对那些检测不到信号的情况进行了更深入的分析，图S3显示了第一阶段测量中检测不到信号的比例。我们发现，1412.5 MHz的蜂窝网络上行或下行频段中检测不到信号的比率高达99.98%，这说明该频段在纽约市并未被使用。WLAN频段（5000 - 5887.5 MHz）的检测不到信号比例也超过了79%，这表明这些频段的活跃度不高，因为通常情况下，Wi-Fi更多是在室内使用的。而TDD频段（2350 MHz）的活跃度最高，只有1%的测量点检测不到信号。

图3以三维视角展示了纽约市各行政区（未显示史泰登岛）的均方根电场强度的空间变化情况。从图中可以看出，最高的单点总辐射暴露值出现在曼哈顿下城的金融区。图4则进一步对整个纽约市的情况进行了量化分析，展示了每条测量路径的均方根电场强度的中位数、几何平均值、算术平均值以及最大值。有趣的是，虽然时代广场的算术平均值最高，但曼哈顿的其他三条路径以及布鲁克林的一条路径的峰值却更高。

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图3. 第一阶段（2024年秋季）在纽约市进行的总均方根电场强度测量结果。图中显示的是曼哈顿岛，北部还有布鲁克林、皇后区和布朗克斯区的部分区域。最高的单点电场强度出现在华尔街地区，为13.33 V/m；而最高的平均电场强度则出现在时代广场周边，平均值为2.681 V/m。图中的条形图表示总均方根电场强度，其高度和颜色均经过对数处理。（该图像是用Google Earth Pro和自定义脚本制作的。）

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图4. 第一阶段针对每条路径测量的总均方根电场强度的均值、中位数、几何平均值以及最大值。这些路径是按照最大值从低到高的顺序排列的。蓝色和红色虚线分别代表ICNIRP规定的最大推荐暴露限值：对于400 MHz以下的频率，该限值为27.5 V/m（用蓝色标出）；对于2 GHz以上的频率，该限值为61 V/m（用红色标出）。在0.4 GHz到2 GHz之间的频率范围内，该限制值会随着频率的升高而上升。

3.1.1 各行政区的比较
表2和图S5显示，曼哈顿的所有行政区中，总电场强度的均值最高，为1.42 V/m，这一数值是史泰登岛最低均值（0.3 V/m）的4倍多（见图S5）。布朗克斯区、布鲁克林区和皇后区的总均方根电场强度也高于史泰登岛。从表2可以看出，布朗克斯区、皇后区和布鲁克林区的总射频电磁场暴露水平大致相当。

表2. 纽约市各行政区以及整个城市的射频电磁场暴露情况的统计摘要。数据为各行政区以及整个城市中不同技术类型的均方根电场强度的均值（）和标准差（），单位为V/m。

空白单元格
广播信号
下行信号
上行信号
WLAN
TDD
总计

布朗克斯区：0.228 0.214 0.704 0.715 0.046 0.047 0.074 0.070 0.361 0.420 0.913 0.770

布鲁克林区：0.193 0.199 0.684 0.767 0.067 0.087 0.072 0.076 0.351 0.402 0.840 0.858

曼哈顿区：0.258 0.290 1.220 0.953 0.147 0.132 0.084 0.070 0.548 0.536 1.421 1.081

皇后区：0.220 0.255 0.646 0.584 0.070 0.087 0.102 0.118 0.392 0.351 0.867 0.656

史泰登岛：0.071 0.075 0.249 0.352 0.022 0.029 0.030 0.028 0.101 0.147 0.297 0.379

纽约市总计：0.251 0.299 0.743 0.794 0.093 0.104 0.105 0.109 0.385 0.421 0.965 0.878

中位数数值（见表3中的p50）与算术平均值所呈现的趋势相似，不过我们发现皇后区的总射频电磁场强度中位数（0.76 V/m）高于布朗克斯区（0.72 V/m），而算术平均值的情况则恰恰相反。有趣的是，布鲁克林区和布朗克斯区的p90数值要高于皇后区。布鲁克林（杰伊街与本森赫斯特）和布朗克斯（莫特黑文）的数值也高于皇后区的任何区域。曼哈顿的p90值最高，为3.05 V/m。表3显示了纽约市RF-EMF暴露的统计摘要，包括各行政区以及整个城市的均方根电场强度的25%、50%、75%和90%分位数。空白单元格广播下行链路上行链路无线局域网时分双工总值P25P50P75P90P25P50P75P90P25P50P75P90P25P50P75P90P25P50P75P90P25P50P75P90曼哈顿0.100.160.280.600.560.981.672.310.060.110.190.320.040.060.110.170.180.400.751.190.651.141.962.72布鲁克林0.090.130.220.420.160.420.931.600.020.030.080.180.020.050.100.170.090.220.490.830.250.541.101.93皇后区0.080.120.280.490.230.480.861.380.030.050.080.150.040.080.130.190.140.300.550.790.380.721.151.70布朗克斯0.070.150.330.520.210.450.951.610.020.030.050.090.030.050.090.140.090.190.500.840.380.651.221.93史泰登岛0.040.050.080.110.050.100.300.610.010.010.020.050.010.020.040.060.020.050.140.240.080.140.360.71总计0.080.150.300.580.190.491.011.750.030.060.120.210.030.070.140.170.120.260.510.880.380.701.272.113.1.2.按技术类别比较图S5和图S6展示了每种技术对各行政区总暴露量的绝对值和相对贡献。下行链路信号的范围在0.26到1.33 V/m之间，是所有五个行政区中主要的暴露源，这说明该技术是纽约市RF暴露的主要来源。在曼哈顿和史泰登岛上，下行链路暴露占RF暴露的50%以上。总体而言，时分双工是总RF-EMF暴露的第二大来源（见图S6），其次是广播、上行链路，而无线局域网的贡献最小。3.2 纽约市不同城市环境中的RF-EMF暴露水平3.2.1 户外：住宅区、商业区、绿地、交通区域表4列出了每种技术及不同微环境类型下的均方根电场强度的统计摘要。商业城市环境中的均方根总强度平均值最高，为1.35 V/m，其次是住宅区，为0.81 V/m，渡轮上为0.76 V/m（见表4）。与行政区的情况类似，总均方根电场的中位数也呈现出与室外平均值相同的趋势（见表S4）。在住宅区，下行链路的平均值为0.65 V/m，而在商业区则为1.13 V/m，这表明在纽约市的户外区域，下行链路是RF-EMF暴露的主要来源。然而，在交通领域，如渡轮和火车上，其他频段则是主要贡献者。在上行链路方面，绿地地区的强度最低，为0.05 V/m，我们认为这是由于潜在用户的空间分布更广所致。与其他研究区域相比，所有户外区域的无线局域网信号强度都较低。表4中的数值分别可以在图S7和图S8中看到，前者为绝对值，后者为相对值，按技术分类展示不同城市环境中的数值。表4. 按微环境类型划分的统计摘要：各微环境类型及每种技术的均方根电场强度的平均值()和标准差()。空白单元格广播下行链路上行链路无线局域网时分双工总计商业区0.2400.2741.1280.9470.1220.1290.1080.0830.5910.5071.3541.061渡轮0.4880.4520.2880.2740.1260.0890.2630.1060.2650.1410.7630.461绿地0.1960.1650.3110.3590.0480.0630.0210.0200.0910.1100.4220.375住宅区0.1840.2400.6490.5960.0610.0590.0710.0940.3110.3240.8060.663室内*0.0690.2290.3480.3890.0780.0680.1940.2370.1840.2060.5330.474火车*0.0250.0570.0600.1250.2510.3880.1510.0760.0770.0660.3760.366*这些测量数据未包含在纽约市的总数值中。3.2.2 室内室内环境中的RF-EMF暴露水平因不同频率源而异，其中下行链路的平均值最高，为0.35 V/m，这表明在封闭空间中，移动网络信号是主要的贡献者，与户外环境类似。无线局域网在室内的强度明显高于室外，但仍低于渡轮上的强度。这些发现表明，移动技术和Wi-Fi技术在很大程度上决定了室内的RF暴露水平。3.2.3 交通领域渡轮的广播信号平均值最高，为0.49 V/m，高于室内和室外环境，这可能是由于船上无线电设备导致的广播信号存在。火车的总体RF-EMF暴露平均值最低，为0.38 V/m，这表明隧道具有屏蔽作用。3.3 重复测量的比较分析为了评估数据的重复性，图5展示了在不同季节（2024年秋季为第一季，2025年春季为第二季）对相同路径进行测量时所得总暴露量中位数的散点图。我们计算了每个行政区的斯皮尔曼相关系数及其对应的p值，p值小于0.05视为具有统计学显著性。表5列出了斯皮尔曼相关系数，结果显示我们的测量结果具有很高的重复性，因为我们观察到了强烈的正相关关系（p < 0.01）。鉴于分析的路径数量为26条，p值较小，说明这种相关性具有统计学显著性，且排名一致性很强。这一结论得到了图S9的进一步支持，该图展示了两个季节中每条路径的排名中位数均方根电场值的散点图。对成对数据进行线性拟合后，得到的决定系数接近于1，趋势线几乎与对称轴重合。下载：下载高分辨率图像（325KB）下载：下载全尺寸图像图5. 在纽约市五个行政区（布鲁克林为BK，布朗克斯为BX，曼哈顿为M，皇后区为Q，史泰登岛为SI）中，对相同路径在两个不同季节（2024年秋季为第一季，2025年春季为第二季）进行的重复测量所得的总均方根电场强度中位数的散点图。标记显示了中位数数值，并按行政区用不同颜色标注。绿线表示线性最小二乘回归曲线，以及相应的决定系数值R2。表5. 第一季和第二季总均方根电场强度中位数的斯皮尔曼等级相关分析。第一季和第二季测量结果的斯皮尔曼等级相关分析Tp值0.973320.78667.451E-17在图5中，我们发现位于对称轴下方的数值多于上方的数值。表6列出了对路径测量数据进行的配对威尔科克森符号秩检验的结果。结果显示，两个季节之间的RF-EMF暴露存在中等程度但具有统计学显著性的季节性变化。这种变化体现在暴露值的均值、中位数和几何均值上，所有情况下的p值均小于0.001，表明季节之间存在系统性差异。我们推测这是由于户外活动的季节性变化所致。表6. 第一季与第二季测量的总均方根电场强度的均值、中位数和几何值的配对威尔科克森符号秩检验。空白单元格p值均值420.000320703中位数500.000835389几何均值350.0001258853.4. 人流量与人口密度分析3.4.1 人流量分析图S10展示了测得的总体均方根电场强度与行人流动率之间的散点图。可以观察到，随着流动率升高，暴露强度也有所增加。图6（顶部）进一步证实了这一点，显示出在所有行政区中，暴露强度与流动率之间存在中等程度但具有统计学显著性的正相关关系，其中曼哈顿的相关性最强，皇后区最弱。所有相关系的p值均小于0.01。下载：下载高分辨率图像（346KB）下载：下载全尺寸图像图6. 各行政区（顶部）以及不同技术类型（底部）的行人流动率与总体均方根电场强度的斯皮尔曼等级相关系数。分析表明，无论是按行政区还是按技术类型划分，两者之间都存在中等程度但具有统计学显著性的相关关系（p < 0.05）。根据图6（底部）所示的斯皮尔曼相关结果，以及表S5和图S11的进一步分析，除皇后区的上行链路和广播信号以及布朗克斯区的广播信号外，所有被测技术都与人流量存在具有统计学显著性的正相关关系（p < 0.05），其中皇后区的上行链路和广播信号呈弱负相关或几乎无相关，而布朗克斯区的广播信号则没有相关关系。对于所有路径而言，时分双工技术的相关系数最强，为0.55，p < 0.01，这说明随着人流量的增加，时分双工技术的传输强度也会显著上升，这可能反映了在人口密集区域更高的数据使用量以及时分双工网络的动态特性。3.4.2 人口密度分析图S12展示了总体均方根电场强度与人口普查区块人口数量之间的散点图。与人流量散点图（图S10）不同，这里并未观察到明显的趋势。图7和表7显示，在皇后区、布鲁克林区、曼哈顿区以及所有路径的整体上，都存在较弱但具有统计学显著性的正相关关系。而在布朗克斯区，暴露强度与人口数量之间存在弱负相关关系。在史泰登岛上则未发现具有统计学显著性的相关关系（p < 0.05的显著相关关系以实线柱状图表示）。图S13和表S6展示了每种技术类型的相关系数。对于所有路径而言，除了广播信号外，各种技术类型的人口密度与RF暴露之间大多存在较弱但具有统计学显著性的正相关关系，而广播信号则存在几乎可忽略的负相关关系。作为城市中最偏郊区的区域，史泰登岛在上行链路、无线局域网和广播信号方面，与城市其他区域相比，呈现负相关关系。结合人流量分析的结果，这些发现表明，仅靠人口密度可能无法成为这些测量中RF-EMF信号强度的主要决定因素。下载：下载高分辨率图像（135KB）下载：下载全尺寸图像图7. 根据人口普查区块数据得出的总体均方根电场强度与人口密度之间的斯皮尔曼相关性。除史泰登岛外，所有行政区都存在具有统计学显著性但较弱的关联（p > 0.05）。布朗克斯区则存在具有统计学显著性的负相关关系。具有统计学显著性的相关关系（p < 0.05）以实线柱状图表示。表7. 根据人口普查区块数据计算得出的总体均方根电场强度与人口密度之间的斯皮尔曼相关系数。相关系数是基于每个行政区所有测量数据计算得出的。无显著相关关系（p>0.05）以红色标出。4. 讨论4.1 主要发现我们报告了纽约市不同城市环境中88 MHz至5.9 GHz频率范围内的个人RF-EMF暴露情况。由于大多数RF-EMF研究都是在欧洲进行的，因此我们是首个在美国最密集的城市区域开展全市范围测量的团队。研究人员使用背负式的ExpoM-RF4辐射计，沿着预先确定的路线在城市中行走以收集数据。他们关闭了手机设备，以避免干扰测量结果。许多先前的研究都观察到了DECT以及某些蜂窝网络的上行链路或下行链路频段存在串扰现象。我们在隔声室中对ExpoM RF-4进行了测试，以确定是否有其他频段也存在这种问题。如补充表S3和补充章节SS1所示，蜂窝网络的上行链路680.5频段以及时分双工3965频段也存在较高的串扰水平。通过事先量化串扰现象，我们避免了在统计数据中偏向某些测量频段，从而提升了数据质量。我们也是首批测量环境中时分双工信号暴露情况的研究团队，至少在美洲是如此。鉴于时分双工是一项相对较新的技术，目前尚未在其他研究中得到广泛报道。我们的研究表明，在纽约市，这项新技术是仅次于下行链路暴露的第二大环境RF-EMF暴露来源，而在户外城市环境中，下行链路暴露则占据主导地位。最后，我们发现，在那些以行人交通为主要出行方式的都市环境中，行人流动强度比人口密度更能预测RF-EMF暴露水平，而此前人们认为人口密度才是预测此类暴露的最佳指标。4.2 分时双工分析分时双工是一项正在得到广泛应用的新技术，纽约市也在使用这项技术（Verizon Communications, Inc., 2025）。随着人们对连接性、速度和带宽需求的增加，运营商们正在通过采用时分双工作为核心技术，来推出4G和5G网络，以满足市场需求。在我们的研究中，对纽约市时分双工暴露情况的分析表明，它是整体暴露水平的主要贡献者。在曼哈顿，它占总相对功率的20.96%，在皇后区这一比例甚至高达27.76%。总体而言，它在五个行政区中的暴露占比约为25%（见图S6）。与欧洲的先前研究不同，时分双工逐渐成为总体RF-EMF暴露水平的第二或第三大贡献者。尤其是2350 MHz的时分双工频段，在所有城市环境中都是最活跃的技术频段，这表明除了下行链路和上行链路上的流量之外，运营商也大量使用这一频段。4.3 与其他研究的比较所测得的暴露范围与欧洲关于公共环境RF-EMF暴露情况的报告一致。Jalilian等人（2019）在回顾截至2019年欧洲所有城市环境RF-EMF暴露研究后发现，户外环境的平均暴露值在0.07 V/m到1.27 V/m之间。本研究中纽约市整体的户外平均暴露值为0.97 +-0.88 V/m，处于这一范围内。那项研究还指出，下行链路是户外总暴露的主要来源，这一结论在纽约市的研究中也得到了验证。至于欧洲的公共交通工具，同一项研究显示，公交车、有轨电车和火车上的暴露值在0.14 V/m到0.69 V/m之间。我们在火车上测得的暴露值为0.38 +- 0.37 V/m，也在这一范围内。2021年，欧洲的最新城市环境研究显示，瑞士五个城市中心的平均电场强度为0.48伏特/米（Loizeau等人，2023年）；2023年，瑞士苏黎世城区的电场强度在0.25至0.78伏特/米之间（0.16至1.6毫瓦/平方米），而巴塞尔城区的电场强度则在1.0至2.6伏特/米之间（2.77至17.65毫瓦/平方米）（Veludo等人，2025a年）；2023年，法国里昂的電場強度为0.97伏特/米（2.5毫瓦/平方米）（Sandoval-Diez等人，2025年）；2023年至2024年，欧洲十座大城市的城区电场强度在0.8至2.7伏特/米之间（0.02至20毫瓦/平方米），这些城市包括奥地利维也纳、比利时布鲁塞尔、法国巴黎、匈牙利布达佩斯、意大利米兰、荷兰阿姆斯特丹、波兰华沙、西班牙巴塞罗那以及英国伦敦（Veludo等人，2025b年）。所有这些数值都与我们在纽约市测得的数值处于同一范围。在澳大利亚，Bhatt等人（2016a年、2024年）测得的总电场强度中位数为0.22伏特/米（2016年）和0.24伏特/米，这一数值低于我们在纽约市测得的中位数（0.70伏特/米）。将我们的研究结果与多项城市研究的系统综述结果进行比较（Ramirez-Vazquez，2023b年，表3），纽约市在总平均暴露强度排名中位列第10位（五个行政区均为0.97伏特/米）。不过，我们在曼哈顿金融区的华尔街测得了13.3伏特/米的最高暴露强度，这一数值高于该系统综述中所报告的各城市最高值。Loizeau等人（2023年）发现，在城市中心，下行链路是射频电磁场暴露的主要来源，其占比约为80%。Deprez等人（2025年）在针对多个欧洲城市的研究中也发现，在用户与非用户之间，下行链路同样是主要的暴露源。Veludo等人（2025a年）在巴塞尔和苏黎世进一步证实了这一点，并且还发现，在欧洲十个城市的城区，对于不使用通信设备的人群而言，情况也是如此（Veludo等人，2025b年）。Sanoval-Diez等人（2025年）在法国和荷兰的测量中也得到了类似结果。最后，Bhatt等人（2016a年、2024年）还发现，在澳大利亚墨尔本，下行链路也是户外射频电磁场暴露的主要来源。我们也在纽约市发现，下行链路是主要的暴露源，占总射频电磁场暴露强度的47%（见图S5和S6）。有趣的是，Veludo等人（2025b年）发现，在欧洲的大城市中，对于不使用通信设备的人群而言，上行链路的贡献相对较小，只有在巴黎和伦敦，上行链路的贡献较高（例如在英国为20%），这一数值与我们本研究的结果相似。这些研究结果表明，较为动态的上行链路信号需要一定程度的行人流量，而只有在这类大型都市中才能达到这一条件，从而被非用户所感知。Ramirez-Vazquez等人（2023a年）报告称，墨西哥城WiFi频段的最高平均暴露强度为0.21伏特/米，这一数值是我们在美国纽约市WLAN聚合频段所测得数值的两倍（1.05伏特/米，见表2）。这很可能是因为墨西哥城街头公共WiFi热点的普及所致。Manassas等人（2025年）报告称，马其顿中部的某个城区测得的最高电场强度为13伏特/米，这一数值与我们在美国华尔街测得的最高值13.33伏特/米相当。最后，我们测得的室内总平均电场强度为0.53伏特/米（见表4），虽然这一数值较高，但仍然在其他人的研究结果范围内，比如Kiouvrekis等人（2020年）和Panagiotakopoulos等人（2023年）测得的0.42伏特/米，以及Ramirez-Vazquez等人（2021年）测得的0.43伏特/米。

4.4 与暴露指南的比较

图4显示了纽约市测得的总均方根电场强度，以及国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP，2020年）推荐的最高暴露阈值，这些阈值也被美国联邦通信委员会所采用（《美国联邦法规》，2026年）。ICNIRP的参考标准是通过将已确定的不良效应阈值降低约10倍作为职业限值，再降低5倍作为公众限值而制定的，由此形成了大约50%的整体安全裕度。美国联邦通信委员会的射频暴露限值也基于类似的安全裕度。如图4所示，我们所有的测量结果，即便是最高值，也远低于这些阈值。

4.4 强项与局限性

本研究的一个显著优势在于，除了因不可预测性而无法在交通服务领域进行测量外，我们在不同的城市环境中一致地使用了ExpoM设备进行测量。此外，由于没有使用个人手机设备，所测得的上传链路和WiFi暴露强度仅反映附近设备产生的环境暴露，从而提高了对纽约市暴露情况的评估精度。不过，这种方法并未考虑个人设备带来的暴露风险。因此，我们未来的工作计划采用类似Veludo等人（2025a年、2025年）和Sandoval-Diez等人（2025年）所使用的测量方案，以便能够同时测量由设备自身产生的下行链路和上传链路暴露。本研究没有进行基于身体佩戴设备的校准修正（Bolte等人，2016年）；而是通过重复进行户外测量并取平均值来解决这一问题。虽然我们进行了校准测量以量化串扰问题，但实际上只要避免不同频段相互重叠，就可以提前避免这一问题。未来，具有灵活带宽功能的设备将有助于解决这一难题。我们的测量时间仅限于每周五的上午9点至下午5点，因此可能无法捕捉到高峰时段或周末的射频电磁场暴露变化，因为在这些时段，一些城市地区的行人流量会大幅增加。此外，为了反映日常暴露情况，研究人员在数据采集时是步行而非骑车或开车。最后，我们没有测量FR2（24 - 28吉赫兹）频段的射频电磁场暴露强度，尽管这一频段在纽约市已经获得许可并被使用。虽然我们认为这一频段主要带来的是设备自身产生的射频电磁场暴露，而非环境中的暴露，但我们计划在未来的研究中对其进行量化。

5 结论

本研究显示，纽约市五个行政区的平均总环境射频电磁场暴露强度为0.97伏特/米，这一数值与其他技术发达城市的类似暴露水平相当，且远低于ICNIRP和联邦通信委员会规定的安全参考阈值。我们还发现，在所有行政区中，暴露强度与行人流量（即行人的流动情况）之间存在中等程度且具有统计学意义的正相关关系。斯皮尔曼相关分析显示，相关系数满足p值小于0.05的条件。我们还研究了暴露强度与人口密度（住宅区）之间的关系，发现在大多数行政区中，两者之间存在较弱或几乎可以忽略但具有统计学意义的相关关系，斯皮尔曼相关系数的范围也在相应区间内，p值同样小于0.05。这些研究结果表明，行人流量较大的区域，射频电磁场排放强度也较高，而且这些区域的移动通信设备使用需求和频率也更高。统计分析显示，五个行政区的商业区的总暴露强度最高，为1.35伏特/米。曼哈顿的测量结果显示，其平均总均方根电场强度为1.42伏特/米，高于布鲁克林、皇后区、斯塔滕岛和布朗克斯区。在所有行政区中，下行链路都是导致射频电磁场暴露的主要因素，占比为47%。我们未来的工作将致力于测量纽约市偶尔出现的6吉赫兹以上频率的射频源对个人的暴露情况，还将对上行链路和下行链路的暴露情况进行更详细的分析。此外，我们计划在城市内的选定地点使用固定设备进行长期纵向测量，以研究暴露强度随时间以及季节的变化规律，这一研究方法与Iakovidis等人的研究类似（2025年）。最后，未来的研究可以利用我们的研究结果，将行人流量和人口密度纳入机器学习模型中，用于估算和预测射频电磁场暴露情况，例如通过制作暴露地图。

CRediT作者贡献说明

Salvatore Davi：撰写——初稿、资源获取、项目管理、调查研究、正式分析、数据整理、概念构建。Sassama Hema：资源获取、项目管理、研究方法、调查研究、数据整理。Arno Thielens：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、可视化处理、结果验证、监督指导、软件应用、资源获取、项目管理、研究方法、资金筹措、正式分析、数据整理、概念构建。Ricardo Toledo-Crow：撰写——审阅与编辑、可视化处理、结果验证、监督指导、软件应用、资源获取、项目管理、研究方法、资金筹措、正式分析、数据整理、概念构建。

未引用参考文献

Verizon Communications Inc., 2025.