電磁輻射場（短波）強預測實例分析

杜玉玲，徐旭東

（廣東省環境科學研究院，廣東廣州510045）

人類認識電磁現象已有200多年的歷史，在電氣化高度發展的今天，各式各樣的電磁波充滿了人類生活的空間。電腦、電視、微波爐、手機等電器的普及和計算機通訊網絡、無線電和電視發射臺、轉播臺等電子技術的應用使我們的生活越來越簡便，但同時我們身邊也產生了越來越多的電磁輻射?？茖W技術的飛速發展推動了電磁技術的突飛猛進，人們有意識地利用電磁波為生活服務，卻在工作和生活中無意識地暴露在其中而受到傷害。

電磁輻射類建設項目應用科學、準確環境影響評價方法，能有效減少建設項目對外環境的影響。并根據項目實際情況，提出切實可行的環境保護措施，使污染物排放能達標，從而減少有關電磁“污染”引發的各類糾紛。本文用場強計算預測模型估算中遠程地空通訊系統（短波）地面建設產生的場強，并評價其運行后對環境的影響。

1 電磁輻射概述

1.1 電磁輻射產生原理

任何帶電體周圍都存在著電場，變化的電場就會產生磁場，而變化磁場又會產生電場，電場和磁場的交互變化產生了電磁波。電磁輻射是指能量以電磁波的形式在空間傳播的現象。在環境保護領域，電磁輻射通常指電場強度、磁場強度和無線電干擾3種物理現象或物理量［1］。

1.2 電磁輻射污染源

根據不同的頻率輻射源可以產生不同種類電磁輻射，不同頻率范圍的電磁輻射源分類見表1［2］。一般來說，常見的電磁輻射源有衛星雷達通訊系統、電視和廣播發射設備、移動通信發射設備和輸變電設備等。

表1 不同頻率的電磁輻射源分類

在實際應用中，通常把電磁場按頻段不同分為工頻電磁場、射頻電磁輻射場和微波輻射場。工頻場源以高壓輸變電設備所產生的電磁輻射為主，頻率通常為50或60Hz。射頻輻射又稱高頻輻射，主要指射頻設備工作過程種所產生的電磁感應與電磁輻射，頻率范圍為1 000Hz～10MHz。微波輻射場是指頻率在300MHz以上的電磁波。

2 電磁輻射場強估算實例分析

2.1 項目概況

某機場建設一個中遠程地空通訊系統地面站。建設項目將架設3臺電臺。電臺天線位置見圖1，其中，電臺1和電臺2天線方向是全向的，電臺3天線方向是東南方；電臺1和電臺3是架設在空地上，電臺2是架設在樓頂。離建設項目最近的環境保護區域是電臺3東側150m的宿舍區。本文利用場強預測計算公式，預測3臺電臺建成后對環境的影響，并進行評價。

2.2 理論計算

2.2.1 預測計算公式

根據《輻射環境保護管理導則——電磁輻射環境影響評價方法與標準》（HJ／T10.3—1996），短波（水平極化波）場強計算公式：

圖1 建設項目四至圖

上述各式中：

P—發射機標稱功率（kW）；

η—天線效率（%）；

G—相對于接地基本振子（點源天線G＝1）的天線增益（倍數）；

A—地面衰減因子；

X—數量距離；

ε—大地的介電常數（無量綱）；

σ—大地的導電系數，1／（Ω·m）。

2.2.2 發射設備參數

3臺電臺的參數見表2。電臺的工作頻率都是11.342MHz，屬于短波。

表2 擬建3臺電臺參數

2.2.3 地面的電參數

描述大地電磁特性的主要參數是相對介電常數εr、電導率σ和磁導率μ。地面電導率越大，頻率越低，地面對電波的吸收越少。根據實際測量，絕大多數地質（磁性體出外）的磁導率都近似于真空中的磁導率μ0，地面的電參數見表3［3］。

本建設項目地表性質為空地，所以選取地面類型為干土的地面電參數，分別取εr＝4，σ＝0.001（S·m－1）。

2.2.4 擬建站址環境電磁水平背景值測量

在擬建基站周圍選取8個點作為該地區環境電磁輻射現狀值。測量結果場強＜0.2～1.6V／m，均值為0.9V／m。

2.3 計算結果

利用公式（1）～（4），計算3個電臺產生的場強與本底值復合場強。模擬計算以電臺3為原點建直角坐標系，1米步長，坐標范圍X：－200～200，Y：－200～200。計算結果見表4；圖2為計算結果平面等值線圖。

表3 地面的電參數

表4 南航中遠程地空通訊系統地面站電磁輻射水平計算結果

將計算結果平面等值線圖與擬建站址平面圖疊加，見圖3。更能直觀顯示電臺建成后對環境電磁輻射貢獻值的影響程度。更重要的是，平面疊加圖可以清楚地說明評價范圍內的電場強度大小。

圖2 計算結果平面等值線圖

2.3.1 計算結果分析

由表4可看出，電場強度隨距離衰減很明顯，在輻射源200m外，電場強度值已經接近本底水平。越接近輻射源的地方，電場強度越大。

2.3.2 環境影響評價

擬建3臺電臺的發射頻率都是11.342MHz，根據《電磁輻射防護規定》（GB8702—88）有關規定，其公眾照射導出限值為20V／m。

由圖4可看出，在以電臺1發射天線為中心20 m范圍外，各保護目標的電磁輻射水平符合公眾照射導出限值20V／m的要求；在以電臺2發射天線為中心10m范圍外，各保護目標的電磁輻射水平符合公眾照射導出限值20V／m的要求，但辦公樓安裝天線一側的電磁輻射已超出公眾照射導出限值20V／m的要求；在以電臺3發射天線為中心50m范圍外，各保護目標的電磁輻射水平符合公眾照射導出限值20V／m的要求。

預測結果與建議采取的措施：

（1）電臺2發射天線會造成南航勤務樓樓頂部分區域（以天線為中心，半徑為10m的區域）的電磁輻射超出公眾照射導出限值。建議將該樓頂區域封閉管理，除電臺工作人員外的其他人員限制進入。

（2）電臺東側南航宿舍區的電磁輻射水平符合公眾照射導出限值20V／m的要求。

（3）電臺3發射天線有較強的發射功率和天線增益，主發射方向（東南）50m范圍內為強輻射區，應設立電磁輻射警示牌，嚴禁人員長時間在此停留。

圖3 計算結果平面等值線圖與擬建站址平面圖疊加結果

3 進行電磁輻射環境影響評價注意方面

建立電磁輻射建設項目環境影響評價和審批制度，通過評價、審批、驗收3個流程，可避免項目建設的盲目性，減少或避免電磁輻射體可能帶來的污染，既有利于電磁輻射事業的發展，又能達到保護環境和保護人群健康的目的。進行電磁輻射環境影響評價要注意以下四方面。

3.1 選擇對應頻段的防護限值

在《電磁輻射防護規定》（GB8702－88）中，電磁輻射防護限值是根據不同頻段給出的。我們生活的環境存在頻段范圍很寬的不同輻射源，對某一輻射源進行環境影響評價時，一定要按照《電磁輻射防護規定》（GB8702－88）的規定，選擇對應頻率范圍的防護限值做評價標準。

3.2 單個項目環境影響的評價

我們生活環境的周圍存在各種各樣會產生電磁輻射的設備，不同輻射源的頻率不同。在《電磁輻射防護規定》（GB8702－88）中，公眾照射導出限值分4個頻段給出，對于在同一頻段的單個輻射源，還需考慮總量不超過《電磁輻射防護規定》（GB8702－88）中規定的限值要求。

為了使公眾受到的總照射劑量小于《電磁輻射防護規定》（GB8702－88）的規定限值，對于單個項目的環境影響必須限值在《電磁輻射防護規定》（GB8702－88）限值的若干分之一。在評價時，對于由國家環境保護局負責審批的大型項目可取《電磁輻射防護規定》（GB8702－88）中場強限值的或功率密度限值的1／2。其他項目則取場強限值的，或功率密度限值的1／5作為評價標準［4］。

3.3 預測模型參數的選擇

在電磁輻射預測模型中要運用到很多參數，很多情況下這些參數都是不確定或只有一定的取值范圍。在參數估算時，采取最“保守”原則，即采用計算結果最大的參數。這樣，只要計算結果最大的時候不超過限值，其他結果都不會超過限值。

3.4 環境監測要注意的問題

綜合場強儀是電磁環境監測最常用的儀器，但現在的綜合場強儀工作頻率范圍均不能與現行標準的4個頻段相對應，所以無法準確測出某個頻段的綜合場強值。如果使用綜合場強儀測量很寬的頻帶內的環境電磁輻射強度時，測量值超過了限值，也不能輕易下電磁輻射環境超標的結論，因為這時測出的結果不一定就是要評價的電磁輻射源產生的。而要使用選頻儀全頻段測量，查找輻射源、確定輻射頻率。根據分析結果，判斷該頻段內的各輻射源的功率密度疊加值是否小于國家標準。

4 結論

由于電磁輻射污染相對其他污染物較獨特，加上科學宣傳不夠，主觀認識的差距，使人們在電磁輻射污染防治上往往出現過于冷漠和過度恐慌兩種極端認識。社會上出現了越來越多的因電磁輻射污染的糾紛，矛盾焦點都是電磁輻射是否危害健康，常見的有手機電磁輻射引發糾紛、輸變電設施建設選址糾紛等［5］。

地球本身是大磁場，人類每時每刻都生活在電磁輻射之中，人本身也是輻射體，不斷吸收輻射，也不斷散發輻射，所以沒必要談“輻射”色變。只要對電磁輻射有正確認識，采取必要措施，就可以將電磁輻射造成的危害減少到最低。

［1］ 趙素林.電磁環境輻射的監測管理自動化［D］.西安電子科技大學，2006.

［2］ 威風.電磁輻射污染與防治［J］.黑龍江環境通報，2001，25（2）：43.

［3］ Theodore S.Rappaport.Wireless Communications：Principles and practice（2nd Edition）［J］.Prentice Hall PTR，2001，12：50－78.

［4］ HJ／T10.3—1996輻射環境保護管理導則——電磁輻射環境影響評價方法與標準［S］.

［5］ 楊偉利.走出電磁環境的認識誤區［J］.綠色廣東，2005，11：58－59.