0.1～3000MHz射頻電磁環(huán)境時間變化規(guī)律及其與人群作息時間關系的研究

繆爾康

(四川省輻射環(huán)境管理監(jiān)測中心站，成都 610031)

1 前言

在過去很長的一段時間內(nèi)，電磁環(huán)境［1］監(jiān)測大多采用人工手動的方式，由于受到儀器和人力的限制，這種方式所獲得數(shù)據(jù)僅能反映監(jiān)測點位很短一個時段內(nèi)的電磁環(huán)境值。在實際的監(jiān)測活動中，時常會有公眾提出疑問:“我們每天24小時生活在這里，你們的監(jiān)測時間卻那么短，能不能反映我們這里的電磁環(huán)境水平?”由于缺少長時間連續(xù)的數(shù)據(jù)支撐，回答此問題多以經(jīng)驗判斷。因此，研究掌握電磁環(huán)境隨時間變化的規(guī)律無論對于監(jiān)測時段的合理選取，還是對于回答公眾的疑問都是很有必要的。為此，本文通過一系列的自動連續(xù)監(jiān)測研究工作以獲取答案，與此同時，還希望通過研究找到電磁環(huán)境時間變化規(guī)律與人群作息時間的一些聯(lián)系。

2 實施情況

2.1 研究區(qū)域及其電磁環(huán)境背景值

電磁環(huán)境包含了人為和天然電磁輻射［2］，天然電磁輻射主要來源于地球產(chǎn)生和外層空間，如太陽輻射、雷電、宇宙射線等;人為電磁輻射則來源于各類設施的使用，如廣電發(fā)射臺、移動通信基站等。區(qū)域經(jīng)濟越發(fā)達、人口密度越大，此類設施的使用量越多，人為電磁輻射對電磁環(huán)境貢獻就越大。人為電磁輻射是目前重要的環(huán)境問題之一，特別是在城市區(qū)域公眾更加關注，因此本文選取了成都市主城區(qū)進行研究。

2.2 頻率選取

各種電磁輻射以頻率特性［3］作為區(qū)分，按照慣例，可以0.1MHz為界，較為初略的分為射頻和低頻。從實際應用上看，對于人為電磁輻射，公眾接觸較多的廣播電視［4］、通信電磁波頻段［4］都集中在0.1～3000MHz以內(nèi)，因此，本文研究主要針對射頻段的電磁輻射，頻率范圍選定在0.1～3000MHz。為確保頻率選取的準確性，我們還開展了研究區(qū)域內(nèi)的頻譜分析，研究區(qū)域頻譜實測統(tǒng)計結果見表1。

表1 研究區(qū)域頻譜實測統(tǒng)計結果Tab.1 Statistics of the frequency spectrum of the studied area

頻譜實測結果表明研究區(qū)域內(nèi)0.1～3000MHz頻段電磁輻射主要來源確為廣播電視和通信電磁波，選取該頻段進行測試分析可以有效反映區(qū)域內(nèi)電磁環(huán)境的變化。

2.3 研究區(qū)域電磁環(huán)境背景值

通過對整個研究區(qū)域實施網(wǎng)格布點的方式進行測試，點位設置盡最大可能避開人工電磁輻射源以區(qū)域電磁環(huán)境背景值。統(tǒng)計近300個網(wǎng)格點位的0.1～3000MHz功率密度測值數(shù)據(jù)，0.0001 ～0.001W/m2區(qū)間是測量值出現(xiàn)最多的，約占總數(shù)的64.1%，另有17.3%的測量值小于0.0001 W/m2。有18.6%的測量值大于0.001 W/m2?？梢耘袛?，區(qū)域電磁環(huán)境背景值大致處于10-4W/m2量級或以下。

2.4 點位設置

為了保證數(shù)據(jù)的多樣性，點位選取考慮了室內(nèi)、室外、臨近電磁輻射設施、遠離電磁輻射等多種因素，監(jiān)測點位明細見表2。

表2 監(jiān)測點位明細表Tab.2 List of monitoring points

2.5 監(jiān)測時間設置

每個點位至少連續(xù)測試6天，不但可以獲得該點位較長時間周期的電磁環(huán)境測量值，還有利于我們發(fā)現(xiàn)該點位工作日和公休日的電磁環(huán)境測量值的差別。

2.6 數(shù)據(jù)的記錄和處理

按照《電磁輻射防護規(guī)定》 (GB8702-88)要求，將儀器設定為6分鐘平均值［6］模式，數(shù)據(jù)自動傳輸至服務器，并通過軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)圖形化。

3 監(jiān)測結果及分析

圖1～圖6為各測點0.1～3000MHz射頻電磁環(huán)境測量值隨時間變化曲線圖，每一個豎格表示一天。

圖2 天府廣場原環(huán)保廳大樓Fig.2 The former environment protection bureau building near TianFu Square

圖3 科園南二路新環(huán)保廳大樓Fig.3 The environment protection bureau building in KeYuan′nan Road 2

圖4 省輻射站樓Fig.4 Sichuan management＆ monitoring center station of radioactive environment building

圖5 富臨大廈Fig.5 Fulin mansion

圖6 蜀都大廈Fig.6 Sudu mansion

從圖1～圖6中可以看出，無論監(jiān)測點位處于室內(nèi)還是室外，臨近位置有無電磁輻射體，各點位每天電磁環(huán)境測量值在一天中的變化規(guī)律基本一致，與人群作息時間緊密相關，各點位一天數(shù)據(jù)變化趨勢與人群作息對應情況見表3。

表3 各點位一天數(shù)據(jù)變化趨勢與人群作息對應表Tab.3 Variation trend of data and people corresponding time table of people

各點位電磁環(huán)境測值最大值和最小值均分別出現(xiàn)在人群活動時段和人群睡眠時段且趨于穩(wěn)定，從統(tǒng)計結果來看各點位最大值相比最小值至少有25%的增量，顯然人群活動增多會使電磁環(huán)境測量值增大，各點位最大和最小值統(tǒng)計見表4。

從各點位測量值大小來看，還有如下的一些規(guī)律。為便于比較，將儀器讀數(shù)的電場強度值換算為等效的電磁輻射功率密度值。

(1)室內(nèi)點位測量值小，室外點位測量值相對較大。很明顯，位于室內(nèi)的1號測點一天中的最大測值僅為2.39×10-4W/m2，小于室外點位2、3、4、5、6號測點的最大測值。

(2)臨近位置沒有可見電磁輻射體的點位(1、2、3號測點)測值與區(qū)域電磁環(huán)境背景值整體水平基本相同，更多的處在10-4W/m2數(shù)量級。

(3)臨近位置有電磁輻射體的點位比附近沒有電磁輻射體的點位測量值更大一些。臨近位置沒有電磁輻射體的點位 (1、2、3號測點)，晝夜最大測值 (出現(xiàn)在2號點位)數(shù)量級為10-3W/m2;對于距離電磁輻射體較近的點位 (4、5、6號測點)，晝夜測值有1到4個數(shù)量級的增大，最大值達到了1.53 W/m2(出現(xiàn)在6號點位)，可見人工電磁輻射體的存在，會使周邊一定區(qū)域內(nèi)的電磁環(huán)境值升高。

表4 各點位最大和最小值統(tǒng)計Tab.4 Statics of the max ＆ min values of each monitoring point

(4)處于居民區(qū)的點位 (上表中1、4號測點)，12:00～13:00的測值也略有降低，與人群午休有關。

4 結論

(1)某個區(qū)域的0.1～3000MHz射頻電磁環(huán)境總體水平取決于外環(huán)境情況。

監(jiān)測結果表明，由于外環(huán)境的不同，某個區(qū)域的0.1～3000MHz射頻電磁環(huán)境測值的總體水平也不同:室內(nèi)環(huán)境測值小于室外環(huán)境，靠近移動通信基站、電視、廣播發(fā)射塔等電磁輻射體區(qū)域的測值則大于遠離電磁輻射體的區(qū)域。

(2)0.1～3000MHz射頻電磁環(huán)境呈現(xiàn)周期變化。

從各點位監(jiān)測值隨時間變化圖可以看出，無論點位所處位置外環(huán)境有何差異，其0.1～3000MHz射頻電磁環(huán)境測值變化規(guī)律是一致的:每天1:00～4:00處于低谷，4:00～6:00逐漸增高，6:00～24:00趨于穩(wěn)定，24:00～次日1點逐漸降低，周而復始。

(3)同一點位工作日與公休日0.1～3000MHz射頻電磁環(huán)境測值并無明顯差別

由于每個點位的測量時間均在6天以上，因此在該點位獲得了包含工作日和公休日的監(jiān)測數(shù)據(jù)。從各點位監(jiān)測值隨時間變化圖中可以看出，每一天的數(shù)值曲線變化趨勢一致，各時刻的測值大小相近，表明0.1～3000MHz射頻電磁環(huán)境測值不會因為工作日或公休日而發(fā)生明顯變化。

(4)0.1～3000MHz射頻電磁環(huán)境變化周期與人群作息時間緊密相關。

將電磁環(huán)境變化周期中各時段與人群作息時間進行比較后不難看出，對一個外環(huán)境固定的區(qū)域而言，除了受到自然界電磁輻射晝夜變化的影響外，電磁環(huán)境測值變化與該區(qū)域內(nèi)絕大多數(shù)人是否入睡有明顯關系。

每天凌晨1:00～凌晨4:00時段內(nèi)，絕大多數(shù)人已入睡，電磁輻射設施、設備的使用量大大減小，電磁環(huán)境測值處于一天中最小的時段。凌晨4:00以后人群逐漸起床開始一天的活動，電磁輻射設施、設備的使用量開始逐步增加，從而導致電磁環(huán)境測值也開始增加、逐漸趨于穩(wěn)定并維持至次日凌晨1:00。

(5)人工手動監(jiān)測時段的合理選取。

如前所述，某一個點位的0.1～3000MHz電磁環(huán)境會在人群睡眠時段處于低值，在人群活動時間段內(nèi) (即每天凌晨4:00以后～次日凌晨1:00)都是較為穩(wěn)定地維持在一個相對較大的數(shù)值上，因此在人工手動監(jiān)測時，選取白天任意時段都可以;當然，對于集中居住區(qū)，若想測得相對較大值，監(jiān)測時段還需要避開12:00～13:00的午休時間。

(6)對公眾疑問的回答

前言中提到公眾的疑問“我們每天24小時生活在這里，你們的監(jiān)測時間卻那么短，能不能反映我們這里的電磁環(huán)境水平?”顯然，根據(jù)前面的分析，對于都是在晝間進行的電磁環(huán)境監(jiān)測，一次較短時間的人工監(jiān)測是可以反映出當?shù)氐碾姶怒h(huán)境水平，而且還是一個較大值。

［1］ GB/T4365-1995，電磁兼容術語［S］.

［2］ 楊維耿，翟國慶.環(huán)境電磁監(jiān)測與評價［M］.杭州:浙江大學出版社，2011.1.

［3］ World Health Organization.Electromagnetic fields［EB/OL］.http://www.who.int/peh-emf/about/WhatisEMF/en/index.html，2013.7.

［4］ (美)克勞斯(Kraus，J.D)，等著;章文勛譯.《天線》(第三版)(上冊)［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2004.6.

［5］ 周建明，高攸綱，徐小超，金宏彬.通信電磁輻射及其防護［M］.北京:人民郵電出版社，2010.173-174.

［6］ GB8702-88，電磁輻射防護規(guī)定［S］.