3G網(wǎng)絡(luò)基站電磁環(huán)境影響分析

周 聰，余 萍

(沈陽理工大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，遼寧沈陽110159)

隨著移動通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，我國已進(jìn)入3G時代。移動通信正在對人類產(chǎn)生著重要的影響，給人們帶來便利和財(cái)富;與此同時，其電磁輻射也給人類的身體健康造成負(fù)面影響。如:對眼睛、神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、心血管、消化系統(tǒng)、骨組織等產(chǎn)生危害［1－7］。隨著移動通信第三代技術(shù)的問世，尤其是共址基站的增多，更增加了對人體健康的影響。目前對這方面的研究成果還有所欠缺，且3G網(wǎng)絡(luò)基站采用的通信技術(shù)與GSM網(wǎng)絡(luò)基站有較大的差別。

3G網(wǎng)絡(luò)基站采用 FDMA、TDMA、CDMA、SDMA多種多址方式，以及時分雙工、智能天線、聯(lián)合檢測等多種先進(jìn)的無線技術(shù)，具有較高的頻率利用率、呼吸效應(yīng)不明顯的特點(diǎn)。智能天線技術(shù)是由6或8個天線單元的陣列組成。其原理是使一組天線和對應(yīng)的收發(fā)信機(jī)按照一定的方式排列和激勵，利用波的干涉原理可產(chǎn)生強(qiáng)方向性的輻射方向圖，使用數(shù)字信號處理方法使主瓣自適應(yīng)地指向移動臺方向，提高信號的信噪。因此，智能天線技術(shù)減小了對功放的要求，降低基站發(fā)射功率，從而進(jìn)一步降低了對周圍環(huán)境電磁輻射影響［8］。

1 通訊基站基本概況

在遼寧某市新建3G網(wǎng)基站，該基站使用的頻段范圍屬微波范圍。新建設(shè)的城內(nèi)基站布設(shè)為小區(qū)制，小區(qū)制移動通信基站的服務(wù)半徑縮小，發(fā)射機(jī)功率隨之減小，每個基站發(fā)射天線周圍的電磁波強(qiáng)度減小。基站采取“頂端激勵”方式，采用三個呈120°角扇形覆蓋的定向天線，使電磁場呈“三葉草”形態(tài)，具有一定的方向性，且方向可調(diào)，扇區(qū)方向多為0°/120°/240°。

2 移動通訊基站電磁輻射評價標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)據(jù)來源

2.1 移動通訊基站電磁輻射評價標(biāo)準(zhǔn)

據(jù)《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》［9］(GB 8702-88):職業(yè)照射，每天8h工作期間內(nèi)，電磁輻射場的功率密度在任意連續(xù)6min內(nèi)的平均值應(yīng)滿足200μW/cm2的標(biāo)準(zhǔn)限值;公眾照射，一天24h內(nèi)，電磁輻射場的功率密度在任意連續(xù)6min內(nèi)的平均值應(yīng)滿足40μW/cm2的標(biāo)準(zhǔn)限值。

據(jù)《輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則:電磁輻射環(huán)境影響評價方法與標(biāo)準(zhǔn)》［10］(HJ/T10.3-1996):在環(huán)境影響評價時，對于由國家環(huán)境保護(hù)負(fù)責(zé)審批的大型項(xiàng)目可取GB8702－88中功率密度的1/2，其它項(xiàng)目則取功率密度的l/5作為評價依據(jù)。對遼寧某市新建3G網(wǎng)的基站建設(shè)項(xiàng)目取功率密度限值的1/5作為評價標(biāo)準(zhǔn)，對于頻率范圍為30～3000MHz環(huán)境功率密度限值為40μW/cm2的1/5:8μW/cm2為評價標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 數(shù)據(jù)來源

3G網(wǎng)基站相關(guān)參數(shù)由相關(guān)公司提供，基站電磁輻射測試數(shù)據(jù)通過理論預(yù)測與現(xiàn)場監(jiān)測獲得。

2.2.1 理論預(yù)測模式

根據(jù)《輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則-電磁輻射監(jiān)測儀器和方法》［11］(HJ/T10.2 －1996)，對微波頻段遠(yuǎn)場軸向功率密度Pd按下列公式計(jì)算

式中:P為天線輻射功率，W;G為天線最大輻射方向的功率增益，倍數(shù);r為離天線軸向距離，m。

2.2.2 現(xiàn)場監(jiān)測

采用經(jīng)中國計(jì)量科學(xué)研究院測試校準(zhǔn)的PMM-8053A電磁場分析儀，EP330型射頻探頭，頻率響應(yīng) 0.1 ～3000MHz，檢出限為 0.3V/m，即0.05μW/cm2。測試項(xiàng)目為功率密度。

測量時間為用戶使用手機(jī)高峰時間段:9:00～11:30，下午13:00～17:00。監(jiān)測時所有基站均已開通運(yùn)行，且無雨、無雪，濕度小于40%，風(fēng)力小于3級。

3 典型基站電磁輻射特征分析

目前基站共址十分普遍，常在一個站址附近有多個輻射源，形成復(fù)合影響［12］。遼寧某市新建的57個3G網(wǎng)絡(luò)基站中與原有GSM網(wǎng)共站址基站40個，其中典型基站有3個。

3.1 典型基站理論預(yù)測

典型基站的預(yù)測參數(shù)如表1所示。

表1 典型基站預(yù)測參數(shù)

典型基站產(chǎn)生的電磁輻射預(yù)測結(jié)果與實(shí)測結(jié)果見表2。

表2 典型基站產(chǎn)生的電磁輻射預(yù)測及監(jiān)測結(jié)果

3.2 基站及監(jiān)測點(diǎn)位信息

對基站周圍50 m范圍內(nèi)的敏感人群所處位置，尤其是定向天線主軸方向的主瓣區(qū)域的敏感人群，適當(dāng)增加室內(nèi)外測點(diǎn)［13］。

圖1 各基站周圍環(huán)境及監(jiān)測布點(diǎn)圖

1#典型基站為樓頂抱桿，天線掛高15m，位于4層居民樓上，與聯(lián)通基站共址。北側(cè)13m為6層居民樓，東北側(cè)30m為6層居民樓，西北側(cè)28m為6層居民樓，南側(cè)25m為7層居民樓，西南側(cè)27m為7層居民樓。監(jiān)測點(diǎn)分別設(shè)在北側(cè)和西北側(cè)的6層居民樓內(nèi)(見圖1a)，監(jiān)測結(jié)果見表2。

2#典型基站為樓頂增高架，天線掛高23m，位于4層辦公樓上，與聯(lián)通基站共址。東側(cè)23m為5層酒店，西側(cè)34m為4層辦公樓，南側(cè)52m為5層辦公樓。監(jiān)測點(diǎn)設(shè)在東側(cè)的5層酒樓和西側(cè)的4層居民樓內(nèi)(見圖1b)，監(jiān)測結(jié)果見表2。

3#典型基站為樓頂增高架，天線掛高28m，位于5層歌廳上，與聯(lián)通基站共址。北側(cè)33m為6層居民樓，東北側(cè)37m為6層居民樓，東側(cè)40m為7層居民樓，南側(cè)32m為7層居民樓。監(jiān)測點(diǎn)設(shè)在南側(cè)的7層居民樓和北側(cè)的6層居民樓內(nèi)(見圖1c)，監(jiān)測結(jié)果見表2。

3.3 數(shù)據(jù)特征分析

通過理論預(yù)測與實(shí)測結(jié)果對比分析，理論預(yù)測值與監(jiān)測值的比值表明:1#和3#基站理論預(yù)測與實(shí)際監(jiān)測結(jié)果差距不大;2#典型基站理論預(yù)測值與監(jiān)測值的比值為1.73和3.40，即a點(diǎn)的理論預(yù)測值是監(jiān)測值的1.73倍，b點(diǎn)的理論預(yù)測值是監(jiān)測值的3.40倍。理論預(yù)測是以預(yù)測點(diǎn)位于天線的主射方向?yàn)榍疤嵊?jì)算的，由于2#典型基站環(huán)境條件所限，為反映基站周圍敏感人群照射的輻射量，選擇的監(jiān)測點(diǎn)不在天線的主射方向上，所以導(dǎo)致2#典型基站的理論預(yù)測值與監(jiān)測值略有偏差。

以上3個典型基站敏感點(diǎn)的理論預(yù)測與監(jiān)測數(shù)據(jù)均低于8μW/cm2，滿足基站建設(shè)項(xiàng)目對于環(huán)境功率密度的限值40μW/cm2，以及單個項(xiàng)目容量的限值8μW/cm2。其中，環(huán)境功率的頻率范圍為30～3000MHz。

典型基站均位于樓頂，根據(jù)張海鷗［14］等的移動通信基站電磁輻射時空分布及衰減特征研究，樓頂塔型基站電磁輻射對所在樓的室內(nèi)空間影響較小，僅對樓頂空間有明顯影響。典型基站的電磁輻射最大值出現(xiàn)于樓頂。電磁輻射值由于樓層的阻擋、吸收，隨樓層降低迅速衰減。

規(guī)范、科學(xué)地架設(shè)天線，一般不會污染周圍的環(huán)境敏感建筑物，因?yàn)殡姶挪ㄖ靼旰蛷?qiáng)副瓣會從周圍樓房頂部或空隙中穿過［15］。

4 結(jié)束語

理論預(yù)測與實(shí)地監(jiān)測顯示，遼寧某市新建3G網(wǎng)絡(luò)基站電磁輻射值均低于國家標(biāo)準(zhǔn)限值，該市3G網(wǎng)絡(luò)基站的建設(shè)，在加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋率的同時未對四周敏感點(diǎn)造成明顯影響。

由于遼寧某市新建3G網(wǎng)絡(luò)基站多位于樓頂，樓頂塔型基站電磁輻射對所在樓的樓頂空間有明顯影響，所以對設(shè)置移動通信基站的高層建筑，要做好樓頂通道的管理，在樓頂入口設(shè)立警示標(biāo)記，禁止公眾進(jìn)入。

［1］姚耿東，姜槐.關(guān)于電磁輻射危害的研究現(xiàn)狀與展望［J］.環(huán)境與健康雜志，2000，17(5):259 －260.

［2］孟超，高燕，于淼，等.城市電磁輻射污染的產(chǎn)生與危害［J］.安全，2005，(5):29 －33.

［3］王振杰，郭亞紅.電磁輻射危害及對策［J］.漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，8(2):39－40.

［4］劉志華，時麗冉.電磁輻射對人類健康的影響［J］.生物學(xué)通報(bào)，2006，41(3):30－31.

［5］彭關(guān)中，王琦，郝景濤.電磁輻射－－室內(nèi)隱形殺手［J］.制冷空調(diào)與電力機(jī)械，2006，27(112):60－63.

［6］楊紅萍.電磁輻射的危害與防護(hù)［J］.科技信息，2007，(33):367，407.

［7］王亞君，方華，趙毅.電磁輻射的評價與防護(hù)［J］.電力環(huán)境保護(hù)，2004，20(1):12－14.

［8］張軼，洪韻.TD-SCDMA移動通信基站對周圍環(huán)境電磁輻射影響分析［J］.高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，2011，(4):32，89.

［9］GB 8702-1988，中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［10］HJ/T10.3-1996，中華人民共和國環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［11］HJ/T10.2-1996，中華人民共和國環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［12］王毅，麻桂榮，郭幼英.移動通信網(wǎng)基站電磁輻射調(diào)研及居民環(huán)境超標(biāo)原因分析［J］.中國環(huán)境監(jiān)測，2002，18(3):44－46.

［13］王亞民，張永富，張金明.移動通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測布點(diǎn)的討論［J］.輻射防護(hù)通訊，2002，22(3):27 －29.

［14］張海鷗，潘超，夏遠(yuǎn)芬，等.移動通信基站電磁輻射時空分布及衰減特征［J］.電力環(huán)境保護(hù)，2009，25(4):55 －57.

［15］王毅，徐輝，麻桂英，等.城市電磁環(huán)境的新問題［J］.城市管理與科技，2001，3(3):14 －18.