龍巖新羅區(qū)移動通信基站電磁輻射環(huán)境影響分析

福建省輻射環(huán)境監(jiān)督站　李婉暉

龍巖新羅區(qū)移動通信基站電磁輻射環(huán)境影響分析

福建省輻射環(huán)境監(jiān)督站李婉暉

該文對龍巖新羅區(qū)110個移動通信GSM/TD-SCDMA基站進行監(jiān)測與分析。結果表明，其中109個基站電磁輻射滿足單個項目管理低于目標限值0.08W/m2的標準。超標的基站采取整改措施后，功率密度值也降低到目標限值以內。可見，龍巖新羅區(qū)的移動通信基站在正常運行時，對周圍的電磁輻射環(huán)境影響符合國家相應標準的要求。

移動通信基站 電磁輻射 環(huán)境影響

1　概述

隨著社會的進步和通信技術的發(fā)展，移動通信業(yè)飛速發(fā)展，移動通信系統已從最初簡單的通話網絡系統發(fā)展到通信網絡、電視網絡和計算機網絡融于一體的多功能系統，它已徹底改變了人們的生活方式和工作方式。為了更好地滿足公眾對信號的需求，移動通信基站覆蓋面越來越廣，越來越密集，尤其是在居民區(qū)、商業(yè)區(qū)及學校等人口密度較大的區(qū)域，移動通信基站遍布居民樓或大廈天臺上［1］。在移動通信基站的建設和運行過程中，電磁輻射問題成為人們關注的焦點。為了使公眾對移動通信基站電磁輻射有正確、客觀的認識，避免不必要的恐慌，基站電磁輻射強度和分布特點的研究顯得尤為重要。

移動通信基站由發(fā)射機、饋線和發(fā)射天線三部分組成，電磁波主要是通過發(fā)射天線發(fā)射出去，發(fā)射天線是基站電磁輻射的源。因此，研究基站的電磁輻射是針對基站發(fā)射天線的電磁輻射而言，發(fā)射天線的功率、增益和架設方式、角度等將對基站周圍電磁環(huán)境產生影響。

2　移動通信基站電磁輻射控制與評價標準

基站周圍環(huán)境電磁輻射的評價標準采用《電磁環(huán)境控制限值》（GB8702-2014）和《輻射環(huán)境保護管理導則 電磁輻射環(huán)境影響評價方法與標準》（HJ/T10.3-1996）中的相關標準要求。

2.1公眾曝露控制限值

《電磁環(huán)境控制限值》（GB8702- 2014）中第4.1款對公眾曝露控制限值進行了規(guī)定。本文中所涉及的基站中GSM網所用頻段為900MHz和1800MHz，TD-SCDMA網所用頻段為2000 MHz，因此基站周圍公眾曝露控制限值取0.4W/m2（即40 μW/cm2）。

表1　公眾曝露控制限值

2.2單個項目的電磁輻射影響管理限值

按照HJ/T10.3-1996中第4.2款的要求，單個項目的電磁輻射影響的管理限值的確定應遵循下列原則：

（1）為使公眾受到總照射劑量小于GB8702-1988的規(guī)定值，對單個項目的影響必須限制在GB8702-1988限值的若干分之一。

（2）在評價時，對于由國家環(huán)境保護局負責審批的大型項目可取GB8702-88中場強限值的或功率密度限值的1/2。

因此，單個項目功率密度評價標準為0.08 W/m2。2015年1月1日起，不再執(zhí)行GB8702-1988，而是由《電磁環(huán)境控制限值》（GB8702-2014）替代，GB8702-2014中關于公眾控制限值仍然沿用0.4 W/m2的評價標準，因此不影響單個項目的電磁輻射影響管理限值。

3　龍巖新羅區(qū)移動基站電磁輻射環(huán)境現狀監(jiān)測

為了滿足龍巖地區(qū)對通信信號的需求，提高通訊網絡的競爭力，龍巖移動公司目前已擁有多種通信網絡，包括GSM（俗稱2G）、TD-SCDMA（俗稱3G）和TD-LTE（俗稱4G）等網絡。本文中所測的基站主要針對的是龍巖地區(qū)2013年之前建設的GSM和TD-SCDMA的基站，其中GSM基站包含GSM900和DCS1800兩種。共選取龍巖新羅區(qū)110個基站，1090個監(jiān)測點位。

3.1監(jiān)測布點方法

根據《移動通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測方法》、《輻射環(huán)境保護管理導則—電磁輻射監(jiān)測儀器和方法》的規(guī)定，監(jiān)測點位一般布設在以發(fā)射天線為中心半徑50m的范圍內可能受到影響的保護目標， 主要考慮天線主瓣方向和周圍敏感點，具體點位設置在人可以到達的距離各天線最近處。對于發(fā)射天線架設在樓頂的基站，在樓頂公眾可活動范圍內布設監(jiān)測點位。同時，也應根據基站周邊居民要求，對居民關心的位置進行布點監(jiān)測。

測量高度均為儀器探頭距地面（ 或立足點）1.7m處，探頭（天線尖端） 與操作人員之間距離不少于0.5m，在室內監(jiān)測，一般選取房間中央位置， 點位與家用電器等設備之間距離不少于1m。在窗口（ 陽臺） 位置監(jiān)測， 探頭（ 天線） 尖端在窗框（ 陽臺） 界面以內。

3.2監(jiān)測時間、頻次及環(huán)境條件

測量時間選擇在城市及鄉(xiāng)村話務量的高峰期，一般為一天內8：00～18：00。測量時的天氣條件應為無雪、無雨、無霧、無冰雹，每個監(jiān)測點為進行連續(xù)測量5次的電場強度監(jiān)測，每次測量時間不小于15秒，并讀取穩(wěn)定狀態(tài)下的最大值。

3.3監(jiān)測工況

移動通信的電磁輻射與基站發(fā)射功率、天線增益、頻率和話務量密切相關，當功率和天線增益一定時，決定電磁輻射強度大小的是話務量［6］。本文中監(jiān)測的龍巖新羅區(qū)基站的全天平均話務量為151.06～191.30ERL。

3.4監(jiān)測儀器及其參數（見表2）

表2　NBM-550綜合場強測量儀器參數

3.5監(jiān)測結果分析

3.5.1功率密度隨距離的變化

選取龍巖新羅區(qū)110個GSM/TD基站，根據站址所在環(huán)境的特點進行布點監(jiān)測。在抽測的110個基站中，GSM單網基站有16個，GSM/TD共址基站共93個，TD單網基站有1個；移動與其他運營商（電信或聯通）同時架設共址的有68個，中國移動單獨架設的基站有42個。110個基站的電磁輻射環(huán)境監(jiān)測結果見表3、表4。

表3　龍巖新羅區(qū)抽測基站周圍環(huán)境電磁輻射監(jiān)測結果（μW/cm2）

表4　龍巖新羅區(qū)抽測基站周圍環(huán)境電磁輻射監(jiān)測結果（μW/cm2）

根據《輻射環(huán)境保護管理導則—電磁輻射監(jiān)測儀器和方法》（HJ/T10.2-1996）微波天線遠場主瓣軸向功率密度的理論計算可知，對于單網架設的移動通信基站，分別在距離GSM900、GSM1800和TD-SCDMA天線主瓣軸向35.3m、35.3m和12.5m處或者低于天線底部6.6m、7.2m和2.2m處時，電場功率密度值已衰減到單個移動通信基站產生對環(huán)境電磁輻射場的貢獻0.08W/m2［2］。對于GSM、TD天線共址架設的移動通信基站，分別在距離天線主瓣軸向37.6m處或者低于天線底部7.6m處時，電場功率密度值已衰減到單個移動通信基站產生對環(huán)境電磁輻射場的貢獻0.08W/m2，不會對更遠處的環(huán)境保護目標造成電磁輻射環(huán)境影響。同時，測點與天線的水平距離和垂直距離，都直接影響著功率密度值，主瓣與旁瓣區(qū)的功率密度值有明顯的差異。

上述理論計算結果表明，發(fā)射天線前方存在一個輻射的主瓣區(qū)域，在主瓣區(qū)內，電磁輻射強度最大，而旁瓣區(qū)則相對較小，實測結果也與理論計算的結果相符。表3實測結果說明，在水平距離0～10m區(qū)域內，測值較小。這個區(qū)域內的一些點位屬于旁瓣區(qū)，因此功率密度值較小，即俗稱的“塔下黑”現象。隨著水平距離的增大，10～20m內的區(qū)域，更多的測點位于輻射的主瓣區(qū)域，功率密度平均值較高，電磁輻射強度較大，波動性強； 出現最大值后， 以后隨著距離增加，功率密度迅速衰減。因此，在水平距離20～30m區(qū)域內，功率密度均值開始降低［3］。其次，表3說明，移動與其他運營商共址架設的基站的測值總體高于移動單獨架設的基站，可見，在多輻射源的環(huán)境中，測值會較單一輻射源高，在監(jiān)測過程中布設監(jiān)測點位時，應盡量避開其他輻射源的影響才能更為客觀地反映移動基站對電磁環(huán)境的影響［4］。

根據表4的統計結果，可以得知，在水平距離相同的條件下，測點與天線的垂直距離（高差）對測點功率密度值有較大的影響。以水平距離10～20m為例，在測點與天線高差在2～4m時，功率密度均值達2.092μW/cm2，而測點與天線高差在4～6m時，均值是1.004μW/cm2。其主要原因是主瓣與旁瓣二者的電磁輻射強度相差較大，而對于基站周圍環(huán)境的監(jiān)測布點時，選取典型的環(huán)境保護目標主瓣區(qū)內的點位顯得尤為重要。

3.5.2測值分段統計結果

為了更直觀地反映測點的功率密度值的分布情況，將測值進行分段統計，結果見表5。

表5　龍巖新羅區(qū)抽測基站測值分段統計結果（μW/cm）

由表5可見，48.0%的監(jiān)測點功率密度值分布在0.1～1μ W/cm2，累積百分比75.6%的測點功率密度小于1μW/cm2；0.6%的監(jiān)測點測值超過單個項目環(huán)境管理限值（8μW/cm2），99.4%的測點都是符合管理限值要求的。由此可見，抽測基站周圍環(huán)境的電磁輻射水平控制在了較為安全的范圍內，對周邊環(huán)境的電磁輻射影響較小。

3.5.3超標基站原因分析與整改

表5中，7個測點超過標準限值的要求，均屬于同一個基站，位于龍巖新羅區(qū)閩西大學6號樓的屋面抱桿型基站，整改前后周圍環(huán)境監(jiān)測結果見表6。該基站的天線數量共有11個，而且天線的架設高度相對較低，使得基站本樓屋面正好位于天線的主瓣區(qū)域內。移動公司通過加高天線的架設高度，減小天線增益，以達到標準限值的要求。

表6　新羅區(qū)閩西大學6號樓基站周圍環(huán)境監(jiān)測結果

4　結語與建議

（1）綜上所述，龍巖新羅區(qū)110個GSM/TD基站中，109個基站均符合《電磁環(huán)境控制限值》（GB8702-2014）和《輻射環(huán)境保護管理導則 電磁輻射環(huán)境影響評價方法與標準》（HJ/T10.3-1996）中的相關標準要求，即單個項目功率密度評價標準8μW/cm2。1個超標基站在采取整改措施后，也達到了標準限值的要求。監(jiān)測結果統計說明，75.6%的測點功率密度小于1μW/cm2，可見，抽測基站對周邊環(huán)境的電磁輻射影響較小。

（2）基站發(fā)射天線與監(jiān)測點的水平距離和垂直距離對功率密度值有較大的影響。主瓣區(qū)與旁瓣區(qū)的電磁輻射強度相差較大。監(jiān)測時，應在主瓣區(qū)內的環(huán)境保護目標布設必要的點位，確保可以調查了解到電磁輻射影響最大的環(huán)境保護目標的電磁環(huán)境狀況。

（3）天線主瓣發(fā)射方向應注意避免正對醫(yī)院門診及住院樓、學校教學樓和幼兒園等環(huán)境敏感目標，應最大限度拉大與周圍建筑的距離，同時在基站選址時就必須考慮該區(qū)域的電磁輻射環(huán)境本地狀況，對于電磁輻射源較多的區(qū)域，在建設基站時就應更加慎重，確保電磁輻射不能超出標準限值［5-6］。

（4）對于個別基站周圍環(huán)境有超標的情況，應先分析超標原因，針對原因采取整改措施。一般來說，應盡可能采取減小發(fā)射功率和天線增益，增加發(fā)射天線的高度，調整發(fā)射天線架設位置和朝向等有效措施，使其主瓣方向偏離環(huán)境保護目標，保證環(huán)境電磁輻射的功率密度值低于標準限值。

［1］ 李東偉， 李東興， 陳潛. 移動通信基站電磁輻射的危害［J］. 移動通信，2012 （9）： 35-36.

［2］ 陸智新. 泉州市移動通信基站電磁輻射環(huán)境影響分析［J］. 環(huán)境監(jiān)測管理與技術，2014， 26（5）： 56-60.

［3］ 張海鷗， 潘超， 夏遠芬， 等. 移動通信基站電磁輻射時空分布及衰減特征［J］. 電力環(huán)境保護， 2009， 25（4）： 57-60.

［4］ 李少婷. 武漢市GSM移動通信基站電磁輻射環(huán)境影響調查［J］. 輻射防護通訊， 2010， 30（6）： 36-38.

［5］ 王榮鎖，楊本，楊國陳.移動通信基站的電磁環(huán)境影響分析與評價［J］.中國輻射衛(wèi)生，2007，16（4）：459-460.

［6］ 張軼，洪韻.TD-SCDMA 移動通信基站對周圍環(huán)境電磁輻射影響分析［J］.硅谷，2011（4） ： 32，89.