關(guān)于移動通信基站電磁輻射影響的剖析與思考

王建華

(泰州市經(jīng)濟和信息化委員會，江蘇 泰州 225300)

關(guān)于移動通信基站電磁輻射影響的剖析與思考

王建華

(泰州市經(jīng)濟和信息化委員會，江蘇 泰州 225300)

對電磁輻射的定義、形成、影響及標(biāo)準(zhǔn)作了介紹與分析，重點對移動通信基站電磁輻射安全距離的理論計算與實測值進行了比較分析，并對移動通信基站規(guī)劃建設(shè)提出了建議意見。

移動通信；基站；電磁輻射;規(guī)劃

0 引言

當(dāng)今世界無線電應(yīng)用無處不在。從智能手機到衛(wèi)星電視，從導(dǎo)航儀到遙控鑰匙，包括飛機的通信導(dǎo)航、高鐵的調(diào)度控制、氣象的播測預(yù)報等等，無線電新技術(shù)、新業(yè)務(wù)已經(jīng)和正在進一步滲透到經(jīng)濟建設(shè)、國防建設(shè)和社會生活的方方面面。然而，各類無線電設(shè)備在運行中不可避免產(chǎn)生電磁輻射，尤其近年來移動通信產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，不斷建設(shè)的移動通信基站對人體健康究竟有無影響？更是引起了人們的廣泛關(guān)注。這里，謹(jǐn)從理論層面結(jié)合工作實踐談幾點粗淺看法。

1 無線電電磁輻射對人體影響剖析

1.1 電磁輻射的定義及形成

所謂電磁輻射，是指電場和磁場相互作用和變化產(chǎn)生的電磁波，向空中發(fā)射或泄漏的一種現(xiàn)象。在生活環(huán)境中，振動無處不在，而振動就能形成波，當(dāng)波的振動頻率較低時，如50Hz的交流電，其磁電間變化緩慢，能量大部分通過介質(zhì)返回原電路，極少部分輻射出去,而且必須借助有形的導(dǎo)體方能傳遞；而對于振動頻率較高的無線電波，磁電互變速度快，能量無法全部返回原振蕩電路，電能、磁能隨著電場與磁場周期變化以電磁波的形式向空間傳播，且不需要任何介質(zhì)便可以在自由空間任意傳遞，這便是一種輻射形式，在無線電通信領(lǐng)域稱之為電磁輻射。

1.2 電磁輻射的影響及特點

電磁輻射對人體的影響主要表現(xiàn)在熱效應(yīng)和神經(jīng)效應(yīng)兩大方面。所謂熱效應(yīng)類似微波爐加熱食物，當(dāng)高頻電磁波穿過人體時，體內(nèi)水分子隨著無線電波而振動，產(chǎn)生摩擦使體內(nèi)溫度升高，影響器官正常工作和身體機能。摩擦同時也會使水分子散發(fā)導(dǎo)致器官缺水，如果受無線電波輻射時間過長，則將破壞人體的熱平衡引發(fā)某些病變。神經(jīng)效應(yīng)方面：人體為適應(yīng)大自然的規(guī)律，器官和組織內(nèi)部存有微弱的電磁場，因此，當(dāng)本身帶有微弱磁場的無線電波穿過人體時，如同磁鐵間作用力一樣，直接影響與改變體內(nèi)原本穩(wěn)定的電磁場。

對于含水量較高的人體組織,如皮膚組織、肌肉、肝、腎、心臟、血管、眼睛等，熱效應(yīng)較為明顯；對于含水量較少的人體組織, 如骨骼、骨髓等,對電磁輻射吸收少反射多,從而使其鄰近的組織吸收更多的電磁輻射。

另外，如果電磁波頻率不同,則對人體的影響也不同。一般而言，低頻電磁輻射對人體影響以神經(jīng)效應(yīng)為主，高頻電磁輻射對人體影響以熱效應(yīng)為主。如在150MHz以下頻段，電磁波會直接穿過人體組織而很少被吸收；在150MHz-3000MHz頻段，大部分電磁波易被人體內(nèi)部各器官吸收而直接轉(zhuǎn)化為熱量，產(chǎn)生熱效應(yīng)，尤其是骨骼周圍的組織，受到骨骼的反射作用，熱效應(yīng)更加明顯；在3000MHz以上的頻段，電磁波大部分被體表吸收，對皮膚危害較大。

1.3 電磁輻射執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

我國電磁輻射照射標(biāo)準(zhǔn)限值相對于國際標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格。目前，我國在電磁輻射方面影響最為普遍的標(biāo)準(zhǔn)有GB8702-88電磁輻射防護規(guī)定》和 GB9715-88《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，分別對不同頻段電磁波給出了不同的照射限值。以移動通信系統(tǒng)使用頻段為例，在30 MHz-3 GHz這一公眾最敏感范圍內(nèi)的功率密度標(biāo)準(zhǔn)限值為40μW/cm2，電場強度限值為12V/m，相對于ICNIRP規(guī)定的450μW/cm2和IEEE規(guī)定的600μW/cm2限值，我國環(huán)保方面的標(biāo)準(zhǔn)也明顯高于國際標(biāo)準(zhǔn)。

2 移動通信基站電磁輻射影響分析

隨著公眾移動通信事業(yè)的迅猛發(fā)展，為保證網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和通信質(zhì)量，移動通信運營企業(yè)加快興建移動通信基站，在拉動經(jīng)濟社會發(fā)展、完善信號覆蓋、提升優(yōu)質(zhì)高效服務(wù)的同時，也在某種程度上加大了電磁環(huán)境的復(fù)雜性。那么，移動通信基站所產(chǎn)生的電磁輻射對人們的生活環(huán)境到底有無影響呢？這里，以目前使用最普遍的GSM基站為例進行分析。

2.1 移動通信基站輻射類別

在移動通信領(lǐng)域，基站和移動臺之間動態(tài)調(diào)整通信信道頻率、輻射功率與接收靈敏度等,以實現(xiàn)通話質(zhì)量和干擾控制。很顯然，移動終端與基站的距離決定了基站和手機的發(fā)射功率。對于同一個基站覆蓋范圍內(nèi)的移動終端而言，距離基站越遠(yuǎn)，對應(yīng)基站和手機的發(fā)射峰值功率越大；移動通信基站密度越高，相應(yīng)每個基站電磁輻射強度越弱。同時，采用蜂窩小區(qū)制基站之間為了避免同頻干擾，各基站發(fā)射功率也不會太高。對于基站密度相對較大的主城區(qū)范圍內(nèi)，普通2G基站發(fā)射機功率不會高于20W，3G基站僅為2W-3W，天線增益在11dBi～15dBi。

概括起來講，移動通信基站在電磁輻射方面可能形成對環(huán)境的影響涵蓋三個方面：設(shè)備泄露、傳輸線路、天線的電磁輻射。因此，為了保障通信安全和傳輸質(zhì)量，所有基站設(shè)備和傳輸線路都已做了一定的屏蔽，其輻射可忽略不計。由此可見，基站可能形成的主要影響來自天線端電磁輻射。而GSM基站大都采用扇區(qū)天線，一般為三扇區(qū), 每個扇區(qū)天線夾角120°, 三個主瓣方向電磁波信號較強,其余為非主瓣方向，電磁波信號相對較弱。

2.2 基站電磁輻射相關(guān)理論計算

首先，根據(jù)自由空間傳播條件下，天線傳給相應(yīng)接收機的功率計算公式：

Pr=(λE/2π)^2Gr/120式中：λ為波長，E為電磁波場強(V/m)，Gr為接收天線功率增益。移動電話可視為點源天線，Gr值為0dBi。將GB9175-88規(guī)定的限值帶入公式，計算出符合標(biāo)準(zhǔn)的最大接收功率，分別為：800 MHz CDMA系統(tǒng)0.49dBm，900 MHz GSM系統(tǒng)-0.53dBm，1 800 MHz GSM系統(tǒng)-6.55 dBm。

其次，根據(jù)接收點電磁波接收功率計算公式:

Pr=Pt+Gb+Gm-Lb-Lm-Ld-LM

和自由空間路徑衰耗計算公式：

LM=32.45+201gf+201gd

得出距離計算公式為：

d= 10^[(Pr+Lb+Ld+Lm-Pt-Gb-Gm-32.45-201gf)/20]

其中：Pr為接收點的電磁波接收功率；Pt為基站載頻發(fā)射機輸出端的總功率，一般為20W；Gb為基站發(fā)射天線增益，取15dBi；Gm為接收天線增益，取0dB；Lb為基站饋線衰耗，取3dB；Lm為移動臺饋線衰耗，取0dB；Ld為基站天線多頻道共用器衰耗，取3dB；f為發(fā)射頻率。

將符合標(biāo)準(zhǔn)的最大接收功率帶入Pr中，計算出基站處于最大功率發(fā)射狀態(tài)時，在正對天線并無遮擋的情況下，符合GB9175-88的最小距離。通過計算得出：GSM系統(tǒng)安全距離為11.2m，CDMA系統(tǒng)的安全距離為11.18m。需指出的是，實際運行中基站一般不會處于最大功率發(fā)射狀態(tài)，人體也不會正對天線，水平或者垂直偏離天線發(fā)射主瓣的衰耗將更大，加之建筑物的阻擋及環(huán)境對電磁波的吸收和散射，故實際安全距離應(yīng)比理論值小。

2.3 移動通信基站電磁輻射抽樣實測

為了驗證理論數(shù)據(jù)，抽樣選擇了泰州移動GSM和電信CDMA系統(tǒng)分別位于市區(qū)和郊區(qū)各2個基站進行測試，結(jié)果如表1。

表1 測試結(jié)果表

由于實際測試過程中基站密度不同，測試方向不在主瓣方向、話務(wù)量差異造成的基站未滿載發(fā)射、建筑物反射及遮擋等客觀因素，測試值相對于理論值要小。總體來說，從不同距離、高度實際測試的結(jié)果來看，所有測試值均優(yōu)于國家規(guī)定的12V/m標(biāo)準(zhǔn)。此外，因天線要向遠(yuǎn)方發(fā)射，傾角一般不會很大，故并非離天線越近輻射越大，如在天線的正下方區(qū)域由于電磁波的半波輻射原因，使得輻射值很低。從現(xiàn)場測試結(jié)果看，以上移動通信基站電磁輻射指標(biāo)符合國家環(huán)保要求，對人體健康無任何影響。

2.4 移動通信終端更應(yīng)引起注意

相對于移動通信基站，日常使用的手機更應(yīng)引起注意。因為手機在使用過程中與大腦距離很近。同基站一樣，手機也使用功率控制技術(shù)，在距離基站較遠(yuǎn)或接收基站信號較為微弱時，其自身發(fā)射功率相對會比較大，部分手機峰值功率可達2W，在不考慮天線增益和距離因素的情況下就達到3dBm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)值-0.53dBm(900MHz頻段)。正常情況下，手機接通瞬間功率最大，而接通后相對穩(wěn)定，一般維持在700mW-800mW左右(-0.96dBm)。由于手機距頭部很近，其輻射會直接影響大腦中的神經(jīng)元細(xì)胞，從而使得神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞增殖。因此，在使用手機時應(yīng)注意接通瞬間不要把手機靠近頭部，待接通1s-2s后再進行通話，并盡量使用耳機、縮短通話時間。隨身攜帶不要將手機貼近人體，睡覺時也不要將手機置于枕邊。此外，購置手機應(yīng)選擇正規(guī)廠家，避免使用信號很強、超功率發(fā)射的山寨產(chǎn)品。

3 關(guān)于移動通信基站規(guī)劃建設(shè)

3.1 移動通信基站建設(shè)必須做好正確的輿論導(dǎo)向

不可否認(rèn)，近年來國內(nèi)外某些媒體對電磁輻射的負(fù)面報道在一定程度上助推了公眾對移動通信基站電磁輻射的擔(dān)憂。2013年5月，泰州市無線電管理辦公室在全市作了一次社會抽樣調(diào)查。他們隨機發(fā)放了1000份調(diào)查問卷，其中95%以上的被調(diào)查者認(rèn)為基站輻射肯定會對人體造成健康影響；100%的被調(diào)查者都缺乏對電磁輻射影響的科學(xué)認(rèn)識，認(rèn)為基站數(shù)量越多，輻射強度越大；100%的被調(diào)查者都不愿基站建在自家附近，但又希望運營企業(yè)多建基站以提高信號品質(zhì)。因此，政府相關(guān)部門和移動通信運營企業(yè)有責(zé)任加大輿論宣傳工作力度，如通過舉辦法律法規(guī)、國家標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)班、宣講會及相關(guān)知識的科普宣傳，多與老百姓互動溝通，消除公眾心理負(fù)擔(dān)，全方位提升整個社會和廣大老百姓對無線電方面的認(rèn)知度。同時，要積極組織公眾實際觀摩和參與基站建設(shè)環(huán)境評估，使環(huán)境影響評價民主化、公眾化，以減少移動通信基站建設(shè)過程的阻力。

3.2 移動通信基站建設(shè)必須做好規(guī)劃與環(huán)評

應(yīng)當(dāng)看到，長期以來移動通信基站的規(guī)劃建設(shè)并未納入地方各級政府城市建設(shè)總體規(guī)劃，三大移動通信運營企業(yè)基本處于無序競爭狀態(tài)。由于基站選址多在人口密集的市區(qū)、新興城區(qū)和新建小區(qū)，不僅建設(shè)用地矛盾緊張，而且大量新建基站忽視共建共享因素造成資源浪費，加之老百姓出于認(rèn)知上的誤解與自身利益的考慮，對在其附近建設(shè)基站抵觸反對，所有這些都給基站規(guī)劃建設(shè)增加了難度，影響施工進度甚至迫使基站遷址。去年，泰州移動公司曾有76個已建基站在維護過程中受到群眾阻撓；泰州聯(lián)通公司某基站前年手續(xù)就已全部辦理完畢，但因老百姓阻止至今未能開工建設(shè)。

由此可見，除了做好宣傳引導(dǎo)工作，還必須將科學(xué)規(guī)劃的理念貫穿基站建設(shè)全過程。只有做好城市發(fā)展整體規(guī)劃與通信基站規(guī)劃的融合，方能有效促進移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模性發(fā)展，也有利于減少基站輻射的疊加效應(yīng)，實現(xiàn)基站發(fā)展與城市規(guī)劃的有機統(tǒng)一。因此，政府規(guī)劃部門在新建居民小區(qū)及有關(guān)公共建筑時，應(yīng)充分考慮預(yù)留基站站址；有關(guān)部門與移動通信運營企業(yè)在基站規(guī)劃建設(shè)過程中也要從資源優(yōu)化配置出發(fā)，在充分考慮資源共建共享的基礎(chǔ)上做好網(wǎng)絡(luò)設(shè)計；所有基站建設(shè)項目必須嚴(yán)格進行環(huán)境影響評估與公示，在項目竣工驗收及實際運行階段，必須嚴(yán)格評估測試，確保符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。在天線布局方面，應(yīng)避免主瓣直接指向近距離內(nèi)有人員經(jīng)常出現(xiàn)的暴露區(qū)域，同時要注意做好天線美化措施以和諧融入周邊整體環(huán)境。

4 結(jié)語

根據(jù)我國有關(guān)法律法規(guī)規(guī)定，相應(yīng)的電磁輻射安全標(biāo)準(zhǔn)十分嚴(yán)格，只有經(jīng)過核準(zhǔn)、監(jiān)測和檢測完全達標(biāo)設(shè)備方能投入運行。實際工作中，依法建成一個移動通信基站必須經(jīng)過“四關(guān)”，即項目投資關(guān)、基站選址關(guān)、電磁輻射關(guān)、設(shè)備發(fā)射關(guān)，需要經(jīng)過多個部門的層層把關(guān)與測試，決不允許電磁輻射值超標(biāo)影響人體健康。另據(jù)考證，截至目前世界上尚未發(fā)現(xiàn)一例因基站電磁輻射對人體產(chǎn)生危害的確定案例。因此，各移動通信運營企業(yè)必須在統(tǒng)一規(guī)劃指導(dǎo)下，嚴(yán)格按照規(guī)定程序依法建設(shè)基站，廣大社會公眾也應(yīng)積極理解與支持這一于國于民均有益的事情。

[1] 周建明，等. 通信電磁輻射及其防護[M]. 北京：人民郵電出版社，2010.

[2] 王學(xué)誠，姜維國，卜立軍. GSM 移動通信基站電磁輻射環(huán)境影響分析[J]. 北方環(huán)境，2004.10.

[3] 朱東照，邵曉龍. 蜂窩移動通信系統(tǒng)基站電磁輻射的分析[J].無線通信，2003.8.

Investigation on Electromagnetic Radiation of Mobile Communication Base Station

WANG Jian-hua

(Taizhou Economic and Information Technology Commission, Taizhou 225300,China)

This paper introduces the definition, influence and standard of the electromagnetic radiation and analyzes the safe distance of the electromagnetic radiation of mobile communication base station， based on calculation and measure results and then offers a suggestion on its the plan construction.

mobile communication; base station; electromagnetic radiation; plan

王建華，男，江蘇泰州人，經(jīng)濟師，研究方向為經(jīng)濟管理，無線電管理等。

TN929.5

A

1671-5276(2014)02-0150-03

2013-07-01