電磁輻射場（短波）強預(yù)測實例分析

杜玉玲，徐旭東

（廣東省環(huán)境科學(xué)研究院，廣東廣州510045）

人類認識電磁現(xiàn)象已有200多年的歷史，在電氣化高度發(fā)展的今天，各式各樣的電磁波充滿了人類生活的空間。電腦、電視、微波爐、手機等電器的普及和計算機通訊網(wǎng)絡(luò)、無線電和電視發(fā)射臺、轉(zhuǎn)播臺等電子技術(shù)的應(yīng)用使我們的生活越來越簡便，但同時我們身邊也產(chǎn)生了越來越多的電磁輻射?？茖W(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展推動了電磁技術(shù)的突飛猛進，人們有意識地利用電磁波為生活服務(wù)，卻在工作和生活中無意識地暴露在其中而受到傷害。

電磁輻射類建設(shè)項目應(yīng)用科學(xué)、準確環(huán)境影響評價方法，能有效減少建設(shè)項目對外環(huán)境的影響。并根據(jù)項目實際情況，提出切實可行的環(huán)境保護措施，使污染物排放能達標，從而減少有關(guān)電磁“污染”引發(fā)的各類糾紛。本文用場強計算預(yù)測模型估算中遠程地空通訊系統(tǒng)（短波）地面建設(shè)產(chǎn)生的場強，并評價其運行后對環(huán)境的影響。

1 電磁輻射概述

1.1 電磁輻射產(chǎn)生原理

任何帶電體周圍都存在著電場，變化的電場就會產(chǎn)生磁場，而變化磁場又會產(chǎn)生電場，電場和磁場的交互變化產(chǎn)生了電磁波。電磁輻射是指能量以電磁波的形式在空間傳播的現(xiàn)象。在環(huán)境保護領(lǐng)域，電磁輻射通常指電場強度、磁場強度和無線電干擾3種物理現(xiàn)象或物理量［1］。

1.2 電磁輻射污染源

根據(jù)不同的頻率輻射源可以產(chǎn)生不同種類電磁輻射，不同頻率范圍的電磁輻射源分類見表1［2］。一般來說，常見的電磁輻射源有衛(wèi)星雷達通訊系統(tǒng)、電視和廣播發(fā)射設(shè)備、移動通信發(fā)射設(shè)備和輸變電設(shè)備等。

表1 不同頻率的電磁輻射源分類

在實際應(yīng)用中，通常把電磁場按頻段不同分為工頻電磁場、射頻電磁輻射場和微波輻射場。工頻場源以高壓輸變電設(shè)備所產(chǎn)生的電磁輻射為主，頻率通常為50或60Hz。射頻輻射又稱高頻輻射，主要指射頻設(shè)備工作過程種所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)與電磁輻射，頻率范圍為1 000Hz～10MHz。微波輻射場是指頻率在300MHz以上的電磁波。

2 電磁輻射場強估算實例分析

2.1 項目概況

某機場建設(shè)一個中遠程地空通訊系統(tǒng)地面站。建設(shè)項目將架設(shè)3臺電臺。電臺天線位置見圖1，其中，電臺1和電臺2天線方向是全向的，電臺3天線方向是東南方；電臺1和電臺3是架設(shè)在空地上，電臺2是架設(shè)在樓頂。離建設(shè)項目最近的環(huán)境保護區(qū)域是電臺3東側(cè)150m的宿舍區(qū)。本文利用場強預(yù)測計算公式，預(yù)測3臺電臺建成后對環(huán)境的影響，并進行評價。

2.2 理論計算

2.2.1 預(yù)測計算公式

根據(jù)《輻射環(huán)境保護管理導(dǎo)則——電磁輻射環(huán)境影響評價方法與標準》（HJ／T10.3—1996），短波（水平極化波）場強計算公式：

圖1 建設(shè)項目四至圖

上述各式中：

P—發(fā)射機標稱功率（kW）；

η—天線效率（%）；

G—相對于接地基本振子（點源天線G＝1）的天線增益（倍數(shù)）；

A—地面衰減因子；

X—數(shù)量距離；

ε—大地的介電常數(shù)（無量綱）；

σ—大地的導(dǎo)電系數(shù)，1／（Ω·m）。

2.2.2 發(fā)射設(shè)備參數(shù)

3臺電臺的參數(shù)見表2。電臺的工作頻率都是11.342MHz，屬于短波。

表2 擬建3臺電臺參數(shù)

2.2.3 地面的電參數(shù)

描述大地電磁特性的主要參數(shù)是相對介電常數(shù)εr、電導(dǎo)率σ和磁導(dǎo)率μ。地面電導(dǎo)率越大，頻率越低，地面對電波的吸收越少。根據(jù)實際測量，絕大多數(shù)地質(zhì)（磁性體出外）的磁導(dǎo)率都近似于真空中的磁導(dǎo)率μ0，地面的電參數(shù)見表3［3］。

本建設(shè)項目地表性質(zhì)為空地，所以選取地面類型為干土的地面電參數(shù)，分別取εr＝4，σ＝0.001（S·m－1）。

2.2.4 擬建站址環(huán)境電磁水平背景值測量

在擬建基站周圍選取8個點作為該地區(qū)環(huán)境電磁輻射現(xiàn)狀值。測量結(jié)果場強＜0.2～1.6V／m，均值為0.9V／m。

2.3 計算結(jié)果

利用公式（1）～（4），計算3個電臺產(chǎn)生的場強與本底值復(fù)合場強。模擬計算以電臺3為原點建直角坐標系，1米步長，坐標范圍X：－200～200，Y：－200～200。計算結(jié)果見表4；圖2為計算結(jié)果平面等值線圖。

表3 地面的電參數(shù)

表4 南航中遠程地空通訊系統(tǒng)地面站電磁輻射水平計算結(jié)果

將計算結(jié)果平面等值線圖與擬建站址平面圖疊加，見圖3。更能直觀顯示電臺建成后對環(huán)境電磁輻射貢獻值的影響程度。更重要的是，平面疊加圖可以清楚地說明評價范圍內(nèi)的電場強度大小。

圖2 計算結(jié)果平面等值線圖

2.3.1 計算結(jié)果分析

由表4可看出，電場強度隨距離衰減很明顯，在輻射源200m外，電場強度值已經(jīng)接近本底水平。越接近輻射源的地方，電場強度越大。

2.3.2 環(huán)境影響評價

擬建3臺電臺的發(fā)射頻率都是11.342MHz，根據(jù)《電磁輻射防護規(guī)定》（GB8702—88）有關(guān)規(guī)定，其公眾照射導(dǎo)出限值為20V／m。

由圖4可看出，在以電臺1發(fā)射天線為中心20 m范圍外，各保護目標的電磁輻射水平符合公眾照射導(dǎo)出限值20V／m的要求；在以電臺2發(fā)射天線為中心10m范圍外，各保護目標的電磁輻射水平符合公眾照射導(dǎo)出限值20V／m的要求，但辦公樓安裝天線一側(cè)的電磁輻射已超出公眾照射導(dǎo)出限值20V／m的要求；在以電臺3發(fā)射天線為中心50m范圍外，各保護目標的電磁輻射水平符合公眾照射導(dǎo)出限值20V／m的要求。

預(yù)測結(jié)果與建議采取的措施：

（1）電臺2發(fā)射天線會造成南航勤務(wù)樓樓頂部分區(qū)域（以天線為中心，半徑為10m的區(qū)域）的電磁輻射超出公眾照射導(dǎo)出限值。建議將該樓頂區(qū)域封閉管理，除電臺工作人員外的其他人員限制進入。

（2）電臺東側(cè)南航宿舍區(qū)的電磁輻射水平符合公眾照射導(dǎo)出限值20V／m的要求。

（3）電臺3發(fā)射天線有較強的發(fā)射功率和天線增益，主發(fā)射方向（東南）50m范圍內(nèi)為強輻射區(qū)，應(yīng)設(shè)立電磁輻射警示牌，嚴禁人員長時間在此停留。

圖3 計算結(jié)果平面等值線圖與擬建站址平面圖疊加結(jié)果

3 進行電磁輻射環(huán)境影響評價注意方面

建立電磁輻射建設(shè)項目環(huán)境影響評價和審批制度，通過評價、審批、驗收3個流程，可避免項目建設(shè)的盲目性，減少或避免電磁輻射體可能帶來的污染，既有利于電磁輻射事業(yè)的發(fā)展，又能達到保護環(huán)境和保護人群健康的目的。進行電磁輻射環(huán)境影響評價要注意以下四方面。

3.1 選擇對應(yīng)頻段的防護限值

在《電磁輻射防護規(guī)定》（GB8702－88）中，電磁輻射防護限值是根據(jù)不同頻段給出的。我們生活的環(huán)境存在頻段范圍很寬的不同輻射源，對某一輻射源進行環(huán)境影響評價時，一定要按照《電磁輻射防護規(guī)定》（GB8702－88）的規(guī)定，選擇對應(yīng)頻率范圍的防護限值做評價標準。

3.2 單個項目環(huán)境影響的評價

我們生活環(huán)境的周圍存在各種各樣會產(chǎn)生電磁輻射的設(shè)備，不同輻射源的頻率不同。在《電磁輻射防護規(guī)定》（GB8702－88）中，公眾照射導(dǎo)出限值分4個頻段給出，對于在同一頻段的單個輻射源，還需考慮總量不超過《電磁輻射防護規(guī)定》（GB8702－88）中規(guī)定的限值要求。

為了使公眾受到的總照射劑量小于《電磁輻射防護規(guī)定》（GB8702－88）的規(guī)定限值，對于單個項目的環(huán)境影響必須限值在《電磁輻射防護規(guī)定》（GB8702－88）限值的若干分之一。在評價時，對于由國家環(huán)境保護局負責審批的大型項目可取《電磁輻射防護規(guī)定》（GB8702－88）中場強限值的或功率密度限值的1／2。其他項目則取場強限值的，或功率密度限值的1／5作為評價標準［4］。

3.3 預(yù)測模型參數(shù)的選擇

在電磁輻射預(yù)測模型中要運用到很多參數(shù)，很多情況下這些參數(shù)都是不確定或只有一定的取值范圍。在參數(shù)估算時，采取最“保守”原則，即采用計算結(jié)果最大的參數(shù)。這樣，只要計算結(jié)果最大的時候不超過限值，其他結(jié)果都不會超過限值。

3.4 環(huán)境監(jiān)測要注意的問題

綜合場強儀是電磁環(huán)境監(jiān)測最常用的儀器，但現(xiàn)在的綜合場強儀工作頻率范圍均不能與現(xiàn)行標準的4個頻段相對應(yīng)，所以無法準確測出某個頻段的綜合場強值。如果使用綜合場強儀測量很寬的頻帶內(nèi)的環(huán)境電磁輻射強度時，測量值超過了限值，也不能輕易下電磁輻射環(huán)境超標的結(jié)論，因為這時測出的結(jié)果不一定就是要評價的電磁輻射源產(chǎn)生的。而要使用選頻儀全頻段測量，查找輻射源、確定輻射頻率。根據(jù)分析結(jié)果，判斷該頻段內(nèi)的各輻射源的功率密度疊加值是否小于國家標準。

4 結(jié)論

由于電磁輻射污染相對其他污染物較獨特，加上科學(xué)宣傳不夠，主觀認識的差距，使人們在電磁輻射污染防治上往往出現(xiàn)過于冷漠和過度恐慌兩種極端認識。社會上出現(xiàn)了越來越多的因電磁輻射污染的糾紛，矛盾焦點都是電磁輻射是否危害健康，常見的有手機電磁輻射引發(fā)糾紛、輸變電設(shè)施建設(shè)選址糾紛等［5］。

地球本身是大磁場，人類每時每刻都生活在電磁輻射之中，人本身也是輻射體，不斷吸收輻射，也不斷散發(fā)輻射，所以沒必要談“輻射”色變。只要對電磁輻射有正確認識，采取必要措施，就可以將電磁輻射造成的危害減少到最低。

［1］ 趙素林.電磁環(huán)境輻射的監(jiān)測管理自動化［D］.西安電子科技大學(xué)，2006.

［2］ 威風.電磁輻射污染與防治［J］.黑龍江環(huán)境通報，2001，25（2）：43.

［3］ Theodore S.Rappaport.Wireless Communications：Principles and practice（2nd Edition）［J］.Prentice Hall PTR，2001，12：50－78.

［4］ HJ／T10.3—1996輻射環(huán)境保護管理導(dǎo)則——電磁輻射環(huán)境影響評價方法與標準［S］.

［5］ 楊偉利.走出電磁環(huán)境的認識誤區(qū)［J］.綠色廣東，2005，11：58－59.