移動通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測與評價

王 浩 韋 慶

(江蘇省蘇核輻射環(huán)境科技有限責(zé)任公司，南京 210019)

電磁輻射是指在射頻條件下，電磁波向外傳播過程中存在電磁能量發(fā)射的現(xiàn)象。隨著廣播電視、無線電通信的快速發(fā)展，電視發(fā)射塔臺、廣播發(fā)射站、移動通信基站等產(chǎn)生發(fā)射電磁場的設(shè)備越來越多，導(dǎo)致環(huán)境中電磁能量密度增大、頻譜增寬、無線電噪聲水平增高等，對環(huán)境產(chǎn)生電磁干擾和對公眾健康產(chǎn)生不利影響，構(gòu)成環(huán)境污染［1－3］。

移動通信基站電磁輻射環(huán)境評價是電磁輻射環(huán)境管理的基礎(chǔ)，有利于正確判斷區(qū)域環(huán)境形勢，科學(xué)開展電信、廣電通信等行業(yè)規(guī)劃環(huán)境影響評價，為相關(guān)行業(yè)發(fā)展規(guī)劃提供決策依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

揚州市地處江蘇省中部，位于長江北岸、江淮平原南端，人口443 萬，下轄廣陵、江都、邗江三個行政區(qū)和高郵、儀征、寶應(yīng)三個行政縣(市)。該市目前擁有的大型電磁輻射污染源主要有:廣播電視臺(塔)、中波發(fā)射臺、無線通訊設(shè)施、輸變電設(shè)施及工、科、醫(yī)射頻設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計，截至2013年6月，全市建有移動通信基站約4800 個，接近全省各地市平均水平，具有區(qū)域代表性。本文選取揚州地區(qū)為研究區(qū)，分別收集整理2013年2月、2013年10月和2013年11月該地區(qū)移動基站電磁輻射監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，評價該市電磁輻射環(huán)境現(xiàn)狀及變化趨勢。

2 區(qū)域移動通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測

2.1 監(jiān)測技術(shù)條件

監(jiān)測方法:按照《電磁輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則——電磁輻射監(jiān)測儀器和方法》(HJ/T10.2－1996)、《移動通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測方法(試行)》執(zhí)行［7］。

監(jiān)測頻率:每個測點連續(xù)測5 次，每次監(jiān)測時間不小于15s，并讀取穩(wěn)定狀態(tài)下的最大值。若監(jiān)測讀數(shù)起伏較大時，適當(dāng)延長監(jiān)測時間。

氣象條件:在無雨、無雪的天氣條件下進(jìn)行監(jiān)測。

監(jiān)測布點:在以發(fā)射天線為中心，沿主瓣方向距天線水平距離10m、20m、30m、40m、50m 處分別布設(shè)監(jiān)測點位，并在以發(fā)射天線為中心半徑50m 的范圍的多層住宅建筑物布設(shè)垂直監(jiān)測斷面，點位周圍環(huán)境空曠，無高大建筑、樹木阻擋。

監(jiān)測儀器:使用行業(yè)認(rèn)可并經(jīng)計量認(rèn)證的NBM－550 型及SMZ－3000 型電磁場強度測量儀(德國Narda公司)。根據(jù)基站工作頻率(800～2200MHz)選擇全向電場探頭，探頭頻率范圍為100kHz～3GHz;為保證測量的精密及準(zhǔn)確度在調(diào)查過程中使用了定位裝置和環(huán)境溫濕度監(jiān)測裝置。

2.2 監(jiān)測時間及移動基站抽測情況

依據(jù)城市移動通信基站分布規(guī)律，重點在基站分布密集且話務(wù)量較高的城鎮(zhèn)區(qū)域選取移動通信基站進(jìn)行抽測，同時兼顧?quán)l(xiāng)村區(qū)域。分別對揚州地區(qū)2013年2月、2013年10月和2013年11月三個時段的移動基站電磁輻射監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，各時段全市抽測移動基站約300 個，廣陵等三區(qū)和高郵等三縣的抽測比例分別約為10%和5%左右，能夠反映該市移動通信基站周邊電磁輻射環(huán)境狀況。

所抽測的移動通信基站涵蓋了三家通信運營商的各種工作頻段，監(jiān)測均在基站正常工作時間內(nèi)進(jìn)行。

2.3 數(shù)據(jù)處理

綜合場強測量儀讀數(shù)是單位為V/m 的電場強度值，將連續(xù)測量值進(jìn)行算術(shù)平均，就可以計算出該測點的綜合場強值(E，V/m)。并根據(jù)《電磁輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則——電磁輻射監(jiān)測儀器和方法》(HJ/T10.2－1996)中給出的單位轉(zhuǎn)換公式得出該測點的功率密度值(S，W/m2)。

式中:E——綜合場強，V/m;

Ei——第i 次測量的讀數(shù)，V/m，i =1，2，3，4，5;

n——測量次數(shù)，5。S = E2/η

式中:S——功率密度，W/m2;

E——綜合場強，V/m;

η——電磁波在自由空間的波阻抗，η≈377Ω。

2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

統(tǒng)計結(jié)果表明，研究區(qū)三個評價時段的移動通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測值在＜1.1 ×10－4～2.3 ×10－2W/m2之間，滿足《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》(GB8702－1988)［8］中公眾照射導(dǎo)出限值0.4W/m2的要求?？紤]到電磁輻射水平隨電磁能量在傳播過程中的時空差異造成監(jiān)測數(shù)據(jù)的波動，采用平均中值、平均峰值和平均底值反映某時段內(nèi)區(qū)域電磁輻射環(huán)境水平，如表1。

表1 各時段移動通信基站抽測比例統(tǒng)計表

平均底值為區(qū)域電磁輻射環(huán)境水平中的低值，用于代表自然背景條件下，未受(或較少受到)移動基站電磁輻射影響的背景數(shù)值;平均中值為區(qū)域電磁輻射環(huán)境水平中的中間值，代表移動基站周邊環(huán)境電磁輻射環(huán)境的整體水平;平均峰值為區(qū)域電磁輻射環(huán)境水平中的高值，代表移動基站周邊在特定點位或高峰話務(wù)量條件下，電磁輻射能夠造成的環(huán)境影響程度。

3 區(qū)域移動通信基站電磁輻射環(huán)境評價

3.1 行政分區(qū)評價

分別統(tǒng)計Ⅰ－Ⅲ時段研究區(qū)6 個轄區(qū)縣的電磁輻射環(huán)境水平如表3。從中可以看出，①各區(qū)縣平均底值(綜合場強)均為＜0.2V/m，監(jiān)測數(shù)據(jù)低于儀器檢測限值，說明移動基站周邊的部分區(qū)域處于環(huán)境背景水平，未受或較少受到電磁輻射影響。②對各區(qū)縣平均中值對比分析得出，廣陵、江都、邗江三區(qū)較高郵等三縣(市)略高，說明縣城區(qū)域電磁環(huán)境輻射水平整體略優(yōu)于城區(qū)，人口密度、話務(wù)量和移動基站建設(shè)密度是造成整體水平差異的主要原因。③三區(qū)平均峰值明顯高于三縣(市)，說明城區(qū)移動基站周邊環(huán)境受基站輻射影響程度高于縣城，高層住宅較多、話務(wù)量高峰時間長是造成部分監(jiān)測數(shù)值較高的原因。

表2 不同時段電磁輻射環(huán)境水平統(tǒng)計分析表

表3 不同時段各區(qū)縣電磁環(huán)境輻射水平統(tǒng)計分析表(綜合場強，V/m)

3.2 高度分區(qū)評價

電磁波傳播特性、移動基站架設(shè)高度、城市人口的空間活動范圍是引起電磁輻射水平在空間上呈梯度分布特征的重要原因，主要表現(xiàn)為電磁輻射監(jiān)測數(shù)據(jù)隨監(jiān)測高度的不同而呈現(xiàn)一定規(guī)律性變化。

表4 Ⅰ時段電磁環(huán)境輻射水平高度分區(qū)統(tǒng)計表

以Ⅰ時段監(jiān)測數(shù)據(jù)為例，統(tǒng)計分析各監(jiān)測高度區(qū)間電磁環(huán)境輻射水平變化規(guī)律，得出以下結(jié)論:①電磁輻射平均底值隨監(jiān)測高度上升緩慢增加，綜合場強值由地面(測量高度1.7m)處的＜0.20V/m 上升至10 層樓面(測量高度＞30m)處的0.47V/m，電磁輻射環(huán)境背景值的增加符合電磁波在城市空間的傳播特性。②電磁輻射平均中值隨監(jiān)測高度呈一定程度的上升趨勢，說明就整體水平而言，區(qū)域電磁輻射程度隨高度上升而增加。③電磁輻射平均峰值最大值出現(xiàn)在4 層～6 層樓面(測量高度10～15m)處，且較其他高度區(qū)間增幅明顯，該高度區(qū)間基站建設(shè)密度較大、人員活動區(qū)域距離基站天線較近是造成這一區(qū)間出現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)高值的主要原因。

4 結(jié) 論

針對移動通信基站展開區(qū)域電磁輻射環(huán)境評價，以揚州地區(qū)為研究區(qū)，對三個時段的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析和分區(qū)評價，得出以下結(jié)論:

(1)研究區(qū)三個評價時段的移動通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測值在(＜1.1 ×10－4～2.3 ×10－2)W/m2之間，滿足《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》(GB8702－1988)中公眾照射導(dǎo)出限值0.4 W/m2的要求。

(2)監(jiān)測時段內(nèi)縣(市)城區(qū)域電磁環(huán)境輻射的整體水平為(2.1 ×10－4～6.1 ×10－4)W/m2，略低于城市區(qū)域整體水平(7.7 ×10－4～1.5 ×10－3)W/m2，二者的差異在距離基站天線較近的點位和話務(wù)量高峰期間表現(xiàn)得更為明顯。

(3)就整體而言，移動通信基站周邊受電磁輻射程度隨高度上升呈增加趨勢。電磁輻射平均峰值最大值出現(xiàn)在4～6 層樓面(測量高度10～15m)處，且較其他高度區(qū)間增幅明顯?；窘ㄔO(shè)密度較大、人員活動區(qū)域距離基站天線較近是造成這一高度區(qū)間出現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)高值的主要原因。

電磁輻射污染屬于能量流污染，具有難以人體感知、不存在殘剩物質(zhì)、隨距離衰減明顯等特征，與水污染、大氣污染等存在較大差異。但隨著移動通信基站等電磁輻射污染源的大規(guī)模建設(shè)和工作頻段、發(fā)射功率的升級，區(qū)域電磁輻射整體水平呈現(xiàn)逐年上升的趨勢。為合理利用城市電磁輻射環(huán)境，有必要先期制定城市電磁輻射環(huán)境容量管理制度，在規(guī)劃層面預(yù)防和減緩輻射污染行為，促進(jìn)電信等相關(guān)行業(yè)的有序發(fā)展。

［1］溫銳彪．GSM 移動通信基站對周圍環(huán)境電磁輻射影響［J］．生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2011，20(6－7):1158－1160．

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［7］中華人民共和國環(huán)境保護(hù)局．HJ/T 10.2—1996 電磁輻射監(jiān)測儀器和方法［S］．北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，1998．

［8］中華人民共和國環(huán)境保護(hù)局．GB 8702—1988 電磁輻射防護(hù)規(guī)定［S］．北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1988．