通信基站美化天線周圍電磁輻射水平分析及污染防治措施

李華琴　寧健

摘 要：本文對常見的七種類型的美化天線進行了簡單的介紹，并對21個位于各種環(huán)境敏感功能區(qū)域內的美化基站周圍電磁輻射水平進行了現(xiàn)場監(jiān)測，還對一個常用于各種環(huán)境敏感功能區(qū)的方柱型美化天線的典型基站周圍的電磁輻射分布特點進行了詳細分析。監(jiān)測結果表明，各種美化基站周圍50m范圍公眾可到達區(qū)域內，功率密度隨著與天線距離的增加而減小，但均低于《電磁環(huán)境控制限值》（GB8702-2014）規(guī)定的公眾曝露限值0.4 W/m2（40μW/cm2）。此外，本文還探討了使用美化天線的利與弊，美化天線的使用原則，并針對存在的弊端提出了相應的污染防治措施，旨在強化美化天線電磁輻射環(huán)境管理，保障公眾健康與安全。

關鍵詞：通信基站 美化天線 電磁輻射水平 污染防治

前言

近年來，隨著移動通信業(yè)的迅猛發(fā)展，移動用戶數(shù)量飛速增長，通信基站的建設數(shù)量逐年增加。從城市的高層辦公寫字樓到普通的小區(qū)住宅樓，移動通信發(fā)射天線隨處可見。通信基站的天線是電磁波向周圍環(huán)境發(fā)射窗口，同時也是環(huán)境電磁輻射的源頭，引發(fā)潛在的電磁輻射污染問題。裸露的基站天線常常與周邊環(huán)境格格不入，影響城市景觀，更有可能引發(fā)公眾對通信基站電磁輻射的過度心理恐懼和擔憂，最終導致居民對基站運營商投訴的激增。因而，城市景觀問題與公眾擔憂已經(jīng)成為了通信基站建設運行過程中兩個敏感議題。為了解決這兩大問題，美化天線應運而生，并逐步受到廣泛應用。

美化天線也稱為“偽裝天線”，即在不影響天線正常功能的情況下，采用損耗小、反射少的非金屬材料對天線本身的外表進行裝飾，或是在天線外部加裝美化罩，使天線與樓宇及周邊環(huán)境相和諧，進而達到美化的目的[1]。美化天線的應用在一定程度上還減少了公眾對基站電磁輻射的心理恐懼和抵觸情緒，減少了公眾與基站運營商之間的糾紛，為社會和諧做出了貢獻。然而，由于缺乏對美化天線的電磁輻射水平的系統(tǒng)分析研究，天線的美化并不能從根本上消除公眾對基站電磁輻射污染的擔憂，仍有不少居民對美化后的基站進行投訴。此外，美化天線的隱蔽性及多樣性也增加了輻射環(huán)境監(jiān)管的難度，若監(jiān)管不善，可能會加劇基站對周邊環(huán)境的電磁輻射污染。本文通過對各種典型環(huán)境敏感區(qū)域內不同類型的美化天線類型周圍的電磁輻射水平進行監(jiān)測分析，以揭示不同類型美化天線周圍電磁輻射水平，并在此基礎上提出美化天線周圍電磁輻射污染防治措施及管理措施。

1 常見美化天線的介紹

常見的美化天線一般采用外罩罩住天線 ，根據(jù)外罩的外形特點可以將美化天線分成以下幾種[2]：

（1）方（圓）柱型

一般可做成方柱型或圓柱型立在樓頂天面的面源或者樓梯堡的天面上，高度約為2～4m，外觀的顏色與樓面顏色相似。該類型的美化天線也是目前實際應用最廣泛的一種。

（2）排氣管型

排氣管型美化天線，多應用于高層居民小區(qū)或商業(yè)區(qū)樓房天面之上，外觀顏色以白色為主，結構與尺寸與真實的排氣管一致，一般高度為高出天面2m。

（3）變色龍型

為了符合樓房外墻裝飾顏色，外表跟外墻的顏色、花紋一致?？梢愿鶕?jù)天線的實際尺寸和數(shù)量做成需要的造型，如半圓形、方形及橢圓形等，既能滿足通信信號覆蓋，又不影響城市建筑的景觀。

（4）空調機型

空調機型美化天線一般根據(jù)安裝天線的尺寸及數(shù)量，可以選擇做成4匹或6匹的室外空調機外型，主要應用于人群比較密集的居民生活小區(qū)內或者是商業(yè)區(qū)。由于空調機型天線的高度有限（一般不超過5m），為了達到盡可能大的覆蓋范圍，一般安裝在信號覆蓋區(qū)域內的最高樓層天面或者掛在外墻上。

（5）燈桿型

燈桿型美化天線適用于商業(yè)區(qū)、交通道路兩旁，立于街邊的高度一般為6～25m，可用于街道的信號覆蓋；放在樓頂?shù)奶烀嫔系母叨纫话銥?～10m，可以用于普通的住宅小區(qū)或商業(yè)區(qū)環(huán)境中。

（6）水箱型

一般常見于舊城區(qū)普通居民樓上或者鄉(xiāng)村，可做成高達6m的水箱型，饋線用PVC管包裝入水箱中，從外部看像水管，與居民放置在屋頂?shù)奶柲芩湎嗨啤?/p>

（7）美化樹型

一般用于風景區(qū)、公園、居民區(qū)的花園或周邊的山上以及廠房較多的工業(yè)園區(qū)或者新開發(fā)區(qū)的路邊綠化帶等等。外表看上去像一棵樹，隱藏在綠色植物當中，可以根據(jù)周圍的環(huán)境做成合適的高度。可以和周圍的風景形成一致，既不破風景又能達到有效的信號覆蓋。

2 電磁輻射環(huán)境質量標準

根據(jù)我國的國家標準《電磁環(huán)境控制限值》（GB8702-2014）[3]中的表1規(guī)定，頻率在30～3000MHz之間，公眾曝露限值為：電場強度12V/m，功率密度0.4W/m2（40μW/cm2）?！遁椛洵h(huán)境保護管理導則—電磁環(huán)境影響評價與方法》（HJ10.3-1996）對單個項目的影響必須控制在GB8702-1998（GB8702-2014《磁環(huán)境控制限值》自2015年1月1日起實施后替代GB8702-88）限值的若干分之一[4]）。因此單個基站的管理目標值選取GB8702-2014《電磁環(huán)境控制限值》中相應頻段功率密度限值的1/5，即0.08 W/m2（8μW/cm2）。

3 移動基站美化天線周圍電磁輻射水平實測

3.1 監(jiān)測方法

3.1.1 監(jiān)測布點

本研究選取廣東省內位于各種典型環(huán)境敏感區(qū)域內7種不同類型的美化基站21個（具體見表1），對基站美化天線周圍的電磁輻射水平進行現(xiàn)場測量。依據(jù)《移動通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測方法》（試行）（環(huán)發(fā)[2007]114號）[5]規(guī)定進行監(jiān)測布點，基站電磁輻射水平監(jiān)測點位優(yōu)先布設在公眾可以到達距離天線的最近處，原則上設在天線主瓣方向內。防護區(qū)內如有敏感目標，則通過巡測找出輻射水平較高的測點，如無敏感目標，則在天線前方50m內選取代表向監(jiān)測點。對于發(fā)射天線架設在樓頂?shù)幕?，在樓頂公眾可活動范圍內布設監(jiān)測點位。點位選擇應設法避免或盡量減少周圍偶發(fā)的其他輻射源干擾。

3.1.2 監(jiān)測時間、頻次及環(huán)境條件

移動通信的電磁輻射與基站發(fā)射功率、天線增益、頻率以及話務量密切相關。話務量指在特定時間段內呼叫次數(shù)與每次呼叫平均占用時間的乘積，通常隨著話務量的升高，基站實際發(fā)射功率會增大，因而產生的電磁輻射也會有所增強[6]。故監(jiān)測時間為移動通信基站正常工作時話務量的高峰時間段，即一天內的8：00～20： 00。監(jiān)測在無雪、無雨、無霧、無冰雹的天氣條件下進行，同時記錄下現(xiàn)場環(huán)境溫度和相對濕度。

每個監(jiān)測點位應進行連續(xù)5次電場強度測定，每次測量時間不少于15s，并讀取穩(wěn)定狀態(tài)下的最大值。

3.1.3 監(jiān)測儀器

現(xiàn)場監(jiān)測采用儀器為德國Narda公司生產的EMR-300型綜合場強儀，該儀器配備18C型探頭。儀器響應頻率為100kHz～3GHz，量程為0.20～400V/m，檢測限為0.20V/m。

3.1.4 測量頻段與數(shù)據(jù)處理

測量選取的美化基站為中國電信CDMA2000，發(fā)射頻段為870-880MHz。CDMA基站天線的輻射近場與遠場的界限大約是8 m，測量選取的美化基站周圍公眾可達到范圍屬于電磁輻射的遠場，在遠場中功率密度與電場強度的關系式為：Pd=E2/377，因此在遠場中，通過電場強度的測量即可求得功率密度。

3.2 結果與分析

3.2.1不同類型美化天線周圍電磁輻射水平

基站的電磁輻射水平不僅會受到周圍地理、環(huán)境條件的影響，還可能與天線的形式結構有關。為此，本研究對21個位于典型環(huán)境功能區(qū)內（包括居住、醫(yī)療衛(wèi)生、文化教育、科研、行政辦公區(qū)等）不同類型的美化基站周圍電磁輻射電場強度進行測量，并重點關注以發(fā)射天線為中心、半徑50m范圍內可能受到影響的居民和人群，結果見表1。監(jiān)測結果表明，位于不同環(huán)境敏感區(qū)域內7種常見美化天線基站正常運行時，周邊50m范圍內可到達區(qū)域環(huán)境功率密度在0.01～7.17μW/cm2之間，低于《電磁環(huán)境控制限值》中規(guī)定的30～3000 MHz頻率范圍內公眾曝露限值0.4W/m2（40μW/cm2）。同時也滿足單個移動通信基站運行對周圍電磁輻射環(huán)境影的管理限值0.08W/m2（8μW/cm2）。測量所選擇的7種類型美化天線有6中常用于公眾關注的居民區(qū)，測量結果表明其周圍50m范圍內公眾可到達范圍滿足文獻[3]中規(guī)定的公眾曝露限值。

3.2.2 典型美化基站周圍電磁輻射水平分析

方柱型美化天線因其外部美化罩可以裝飾成墻體的顏色而與周圍景觀形成一致，在美化基站中得到廣泛的應用，常用于各種環(huán)境敏感功能區(qū)域如：居住、文化教育、醫(yī)療衛(wèi)生區(qū)、行政辦公區(qū)、科研區(qū)等。為了進一步探究美化基站周圍電磁場的分布特性，本研究選取位于河源市東源縣濱江花園10層居民樓天面的方柱型美化基站作為典型基站。對該基站周圍50m范圍內公眾可到達區(qū)域進行了詳細測測量，采用巡測的方式，找到公眾活動區(qū)域內電磁輻射最大點位，14個監(jiān)測位點的分布如圖1所示。該基站周圍電磁輻射環(huán)境監(jiān)測結果見表2。

從圖1中可以看出監(jiān)測點位覆蓋了公眾可到達的離天線最近、高差最小的區(qū)域。表2中美化天線周圍電磁環(huán)境輻射監(jiān)測結果看以看出該基站周圍50m范圍內電磁環(huán)境輻射功率密度范圍為0.01～5.25μW/cm2，其中功率密度最大點位出現(xiàn)在天線架設天面與天線水平距離11m垂直距離6m處（點位2#）。結合圖1與表2可知，天線主瓣方向（監(jiān)測點位為1#、8#、9#、10#）區(qū)域內的功率密度高于天線副瓣（2#、7#）區(qū)域，且離天線水平距離越遠、高差越大的區(qū)域功率密度越小。以上結果表明該基站美化天線周圍50m范圍內功電磁輻射率密度均低于文獻[3]中規(guī)定的公眾曝露限值。

4 美化天線的利與弊

4.1 美化天線的有利方面

美化天線的發(fā)展和推廣在一定程度上是因為公眾的環(huán)保意識的加強及對城市景觀要求的提高，對環(huán)保以及經(jīng)濟發(fā)展有很大的積極意義。主要表面為三個方面：①美化天線具有的仿生、掩蔽的特征使得基站與其所在的周圍環(huán)境能很好的融合在一起，避免了普通天線雜亂架設對城市及鄉(xiāng)村景觀的負面影響；②天線為基站的外置部分，美化天線的采用會減少基站天線對公眾的視覺沖擊，能夠在保障通信的覆蓋與質量的同時，避免了居民對天線輻射的過分恐懼和抵觸，減少了居民心理負擔，有利于基站的建設運行[7]；③對于運營商來說，美化天線采用分體拆裝結構，體積小，運輸、安裝更加簡便，水平轉角可調且調整方便，節(jié)省運行費用。

4.2 美化天線的不利方面

雖然美化天線具有多方面的優(yōu)點，但是從環(huán)境保護和保障公眾知情角度來說也存在不可忽視的弊端，集中表現(xiàn)在四個方面：①某些運營商使用美化天線只是為了降低公眾對移動通信基站建設運行的關注度，進而損害了公眾的環(huán)境權益和知情權；②美化天線種類繁多、隱蔽性較強，偽裝成生活中常見的各種實物，增加了環(huán)境保護部門輻射環(huán)境監(jiān)管難度；③由于美化天線外部加有美化罩，在環(huán)境保護部門日常監(jiān)管、抽查測量電磁輻射水平時很難準確判斷天線主瓣方向、安裝位置及天線的數(shù)量等關系輻射環(huán)境影響的因素，也難以確定基站電磁環(huán)境輻射重點監(jiān)測范圍；④有可能激發(fā)公眾更強烈的抵觸情緒，比如，美化天線在建設及運行的過程中未充分做好與公眾的溝通工作，公眾獲知美化天線的存在后，情緒更加激動，處理不當反而會激化公眾與基站運營商之間的矛盾。

5 美化天線使用原則與電磁環(huán)境污染防治對策

5.1 美化天線架設原則

5.1.1 推薦性使用原則

在風景名勝區(qū)、旅游景區(qū)、公園、小區(qū)周邊的花園等對環(huán)境質量要求較高的地方，推薦建設美化天線，以保持上述區(qū)域的景觀協(xié)調，減小普通裸露天線對公眾視覺的沖擊，使天線能更好的融入周邊的環(huán)境。

5.1.2 限制性使用原則

在樓房密集或樓層較低的居民區(qū)及作為公眾經(jīng)?；顒訁^(qū)域的天面等限制性使用美化天線，因為美化天線本身具有的架設高度低、隱蔽性等特點，在上述區(qū)域架設時公眾經(jīng)?；顒訁^(qū)域容易出現(xiàn)超標情況。

5.2 美化天線的電磁污染防治對策

1、優(yōu)化基站選址，首先應先調查當?shù)氐碾姶泡椛洵h(huán)境背景情況，避免在電磁輻射環(huán)境背景值較高的地方建立基站；其次盡量選擇共用設施的樓房上而避開私人居民樓，應該盡量選擇公眾不能經(jīng)常到達的天面或者非公眾居住建筑物，盡可能避免影響周圍公眾的活動；第三，還應該避免在同一個天面架設過多的天線，防止由于場強的疊加，使該天面的電磁輻射水平高于超過管理目標值；第四，對于架設在樓頂?shù)幕?，應加強通往該樓頂?shù)耐ǖ拦芾聿⒃谕ㄍ炀€處懸掛警示牌[8]。

2、合理選取美化天線的主瓣方向，安裝時盡量使天線的主瓣方向避開公眾活動區(qū)域；市區(qū)基站應避免天線主瓣方向非安全距離前方處有高大樓房，以免其受到較大的電磁輻射影響而產生不必要的民事糾紛。

3、在美化天線周圍張貼電磁輻射警示標識并劃定一定方位的限制公眾活動區(qū)域，以防止公眾因不知道美化天線的存在而靠近，受到不必要的輻射。

4、加強監(jiān)督與管理工作，通信基站的運營商不得隨意提高基站的發(fā)射功率，應盡可能地降低基站的發(fā)射功率，以確保天面的電磁輻射水平低于目標管理值；基站正常運行時，環(huán)境保護監(jiān)管部門應不定期電磁輻射環(huán)境抽測檢查，保證天面上的電磁輻射水平滿足國家標準。

5、運營商應委托有電磁輻射檢測資質的單位或企業(yè)每年抽取一定比例的美化基站進行電磁輻射檢測并建立電磁環(huán)境檢測數(shù)據(jù)檔案，以及時發(fā)現(xiàn)電磁輻射環(huán)境問題。

6、明確針對于美化天線基站環(huán)境影響評及驗收階段的公眾參與要求。美化天線的“隱蔽性”引發(fā)公眾環(huán)境知情權等相關問題。從短期看，其隱蔽性有助于基站的建設，但如果處理不當勢必會導致嚴重的群眾環(huán)境事件，因此，及早主動處理溝通才能發(fā)揮美化天線的景觀優(yōu)勢而避免其負面影響的積累。而環(huán)境影響評價及驗收階段的公眾參與的主動溝通、協(xié)調可從根本上解決環(huán)境問題的積累。

6 結語

美化天線建設已被廣泛采納，在通信基站建設中所占的比例也逐年升高，運行效果良好，既起到了美化環(huán)境的作用又達到了移動信號覆蓋的目的。本研究對21個位于各種環(huán)境敏感區(qū)域內不同類型的美化天線類型周圍電磁輻射進行現(xiàn)場檢測，結果表明：美化天線周圍50m范圍內的公眾可到達區(qū)域環(huán)境電磁輻射功率密度在0.01～7.17μW/cm2之間，典型的方柱型美化基站周圍50m范圍內的公眾可到達區(qū)域環(huán)境電磁輻射功率密度在0.01～5.25μW/cm2之間，均低于《電磁環(huán)境控制限值》（GB8702-2014）中規(guī)定的30～3000MHz頻率范圍內公眾曝露限值40μW/cm2，天線主瓣方向區(qū)域內的功率密度高于天線副瓣區(qū)域，且離天線水平距離越遠、高差越大的區(qū)域功率密度越小。但是美化天線仍存在許多不足之處，需要把握美化天線的使用原則，從基站選址到正常運行都要做好各面的環(huán)保工作，并保證環(huán)評階段、驗收階段的公眾參與制度，與公眾多方面溝通協(xié)調，只有這樣美化天線才能體現(xiàn)真正的“美”。

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