電磁輻射對人體健康的危害

隨著現代科技的高速發展，一種看不見、模不著的污染源日益受到各界的關注，這就是被人們稱為“穩形殺手”的電磁輻射。今天，越來越多的電子、通信設備投入使用，使得各種頻率的不同能量的電磁波充斥著地球的每一個角落乃至更加廣闊的宇宙空間，電磁輻射對人的影響程度與輻射強度、頻率、作用時間、環境等因素有關，輻射強度越大、作用于人體的時間越長、頻率越高，影響就越大。一定程度的電磁輻射對人體的傷害已成定論，是危害人類健康的大敵。

一、基本概念

電磁輻射是指以電磁波形式通過空間傳播的能量流，且限于非電離輻射，包括信息傳遞中的電磁波發射，雷達系統、電視和廣播發射系統、射頻感應及介質加熱設備、射頻及微波醫療設備、各種電加工設備、通信發射臺站、衛星地球通信站、大型電力發電站、輸變電設備、高壓及超高壓輸電線等都可以產生各種形式、不同頻率、不同強度的電磁輻射。

1、電磁輻射場區的劃分

電磁輻射場區一般分為遠區場和近區場。近區場是指以場源為中心，在一個波長范圍內的區域，也可以稱為感應湯。近區場內，電場強度與磁場強度的大小沒有確定的比例關系。即：E×H≠377。一般情況下，對于電壓高電流小的場源（如發射天線、饋線等），電場要比磁場強得多，對于低電流大的場源（如某些感應加熱設備的模具），磁場要比電場大得多。

近區場的電磁場強度比遠區場大得多。從這個角度上說，電磁防護得重點應該在近區場。近區場的電磁場強度隨距離的變化比較快，在此空間內的不均勻度較大，遠區場是指以場源為中心，半徑為一個波長之外的空間范圍，也可稱為輻射場。在遠區場中，所有的電磁能量基本上均以電磁波形式輻射傳播，這種場輻射強度的衰減要比感應場慢得多。電場強度與磁場強度有如下關系：E×H=377，電場與磁場的運行方向互相垂直，并都垂直于電磁波的傳播方向。遠區場為弱場，其電磁場強度均較小。

對于線天線而言，近似地認為遠場區只有輻射場，而近場區只有感應場。如距離的增強，感應場逐漸減弱，輻射場逐漸增加，進入輻射區。從λ/2π至D2/2λ間稱為輻射近區，這一區域的電磁波基本集中在以天線口面為柱狀的管狀波束內。從D2/2λ至2D2/2λ間稱為輻射中區，電磁波開始由管狀波束向外擴散。2D2/2λ以遠稱為輻射遠區。（這里D為天線直徑）

二、電磁輻射測試的依據

為防止電磁輻射污染、保護環境、保障公眾健康和促進電磁技術的科學運用與發展，相繼頒布發國際GB8702-88“電磁輻射防護規定”（國家環保總局）、國際GB9175-88“環境電磁波衛生標準”（衛生部）。我國制定的微波輻射標準均分為居民（公眾）標準，即每天24小時連續照射和職業標準，即每天照射時間不超過8小時，具體規定為下表。

居民標準和職業標準

居民標準（一級標準）為安全區標準。當24小時連續照射時，在該環境電磁波強度下長期居住、工作、生活的一切人群，均不會受到任何有害影響。在這個區域中新建、改建或擴建的電臺、電視臺和雷達站等發射天線，在其居民覆蓋區內，必須符合“一級標準”的要求。

職業標準每天照射時間不超過8小時，GB9175-88沒有規定職業標準，但它的二級標準為中間區，可建造工廠和機關，但不許建造居民住宅、學校、醫院和療養院等。超過二級標準為危險區，對人體可帶來有害影響，在此區內可作綠化或種植農作物，但禁止建造居民住宅及人群經常活動的一切公共設施，如機關、工廠、商店和影劇院等。

三、電磁輻射的計算

1、輻射強度

以場源為中心，距離大于5—0.5米范圍的區域，均為遠區輻射場。移動基站一般架設在建筑物樓頂，距離居民均在5米以上，因此，基站的電磁輻射可用遠場區來分析。

下面我們以常用的集群系統為例，來計算基站的輻射。

基站最大發射功率：70W（48.5dBm）

基站發射天線增益：10dB

基站發射頻率：850MHz

則距離基站5米處的功率密度為：

10log（S0）=10log｛100PTG/（πd2）｝

=20+10logPT+10logG-10log（πd2）

=20+10log70+10-10log（3.14*52）

=29.55dBuW/cm2

S0＝901.57uW/cm2

同樣可算出，當S0=10Uw/cm2時，居民離基站的距離為：d=42.3m

2、照射時間和總劑量

電磁輻射對人的影響除了輻射強度外，連續照射時間和每天照射的總劑量也是重要因素。每天允許接受照射的總劑量等于單位時間（小時）的平均功率密度與規定照射時間的乘積。

如GB12638-90規定微波連續波輻射的職業標準為50uw/cm2，每天工作8小時，則全天接受的總劑量為50×8=400 uw/cm2。安全限值與照射時間的關系為：pd=400/t uw/cm2

式中：pd為平均功率密度，uw/cm2 t為每日暴露時間0．1＜t＜8單位為小時。當每天暴露時間小于8小時時，平均功率密度可加大，如t=0.1時，則允許的最大功率密度為4000 uw/cm2；若每天暴露4小時，則允許的最大功率密度為100 uw/cm2。因此，限制暴露時間可減少電磁輻射對人體的影響。

四、結論

從以上計算可知，當基站以最大功率發射時，在距離基站5米處的輻射強度高達901.57 uw/cm2。只有距離基站42米以上時，輻射強度才降為10 uw/cm2；移動通信系統一般采用蜂窩覆蓋，小區半徑越小，基站密度就越大，這時基站發射功率就越小，單個基站對環境的影響就越小，但這時必須考慮多個基站對環境的影響；如果基站在某點的輻射限值超過國際規定，就應該考慮采取防護措施。

本文分析使用的基站天線均以線天線為基準。