周 聰,余 萍
(沈陽理工大學環(huán)境與化學工程學院,遼寧沈陽110159)
隨著移動通訊技術的飛速發(fā)展,我國已進入3G時代。移動通信正在對人類產(chǎn)生著重要的影響,給人們帶來便利和財富;與此同時,其電磁輻射也給人類的身體健康造成負面影響。如:對眼睛、神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、心血管、消化系統(tǒng)、骨組織等產(chǎn)生危害[1-7]。隨著移動通信第三代技術的問世,尤其是共址基站的增多,更增加了對人體健康的影響。目前對這方面的研究成果還有所欠缺,且3G網(wǎng)絡基站采用的通信技術與GSM網(wǎng)絡基站有較大的差別。
3G網(wǎng)絡基站采用 FDMA、TDMA、CDMA、SDMA多種多址方式,以及時分雙工、智能天線、聯(lián)合檢測等多種先進的無線技術,具有較高的頻率利用率、呼吸效應不明顯的特點。智能天線技術是由6或8個天線單元的陣列組成。其原理是使一組天線和對應的收發(fā)信機按照一定的方式排列和激勵,利用波的干涉原理可產(chǎn)生強方向性的輻射方向圖,使用數(shù)字信號處理方法使主瓣自適應地指向移動臺方向,提高信號的信噪。因此,智能天線技術減小了對功放的要求,降低基站發(fā)射功率,從而進一步降低了對周圍環(huán)境電磁輻射影響[8]。
在遼寧某市新建3G網(wǎng)基站,該基站使用的頻段范圍屬微波范圍。新建設的城內基站布設為小區(qū)制,小區(qū)制移動通信基站的服務半徑縮小,發(fā)射機功率隨之減小,每個基站發(fā)射天線周圍的電磁波強度減小?;静扇 绊敹思睢狈绞剑捎萌齻€呈120°角扇形覆蓋的定向天線,使電磁場呈“三葉草”形態(tài),具有一定的方向性,且方向可調,扇區(qū)方向多為0°/120°/240°。
據(jù)《電磁輻射防護規(guī)定》[9](GB 8702-88):職業(yè)照射,每天8h工作期間內,電磁輻射場的功率密度在任意連續(xù)6min內的平均值應滿足200μW/cm2的標準限值;公眾照射,一天24h內,電磁輻射場的功率密度在任意連續(xù)6min內的平均值應滿足40μW/cm2的標準限值。
據(jù)《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》[10](HJ/T10.3-1996):在環(huán)境影響評價時,對于由國家環(huán)境保護負責審批的大型項目可取GB8702-88中功率密度的1/2,其它項目則取功率密度的l/5作為評價依據(jù)。對遼寧某市新建3G網(wǎng)的基站建設項目取功率密度限值的1/5作為評價標準,對于頻率范圍為30~3000MHz環(huán)境功率密度限值為40μW/cm2的1/5:8μW/cm2為評價標準。
3G網(wǎng)基站相關參數(shù)由相關公司提供,基站電磁輻射測試數(shù)據(jù)通過理論預測與現(xiàn)場監(jiān)測獲得。
2.2.1 理論預測模式
根據(jù)《輻射環(huán)境保護管理導則-電磁輻射監(jiān)測儀器和方法》[11](HJ/T10.2 -1996),對微波頻段遠場軸向功率密度Pd按下列公式計算
式中:P為天線輻射功率,W;G為天線最大輻射方向的功率增益,倍數(shù);r為離天線軸向距離,m。
2.2.2 現(xiàn)場監(jiān)測
采用經(jīng)中國計量科學研究院測試校準的PMM-8053A電磁場分析儀,EP330型射頻探頭,頻率響應 0.1 ~3000MHz,檢出限為 0.3V/m,即0.05μW/cm2。測試項目為功率密度。
測量時間為用戶使用手機高峰時間段:9:00~11:30,下午13:00~17:00。監(jiān)測時所有基站均已開通運行,且無雨、無雪,濕度小于40%,風力小于3級。
目前基站共址十分普遍,常在一個站址附近有多個輻射源,形成復合影響[12]。遼寧某市新建的57個3G網(wǎng)絡基站中與原有GSM網(wǎng)共站址基站40個,其中典型基站有3個。
典型基站的預測參數(shù)如表1所示。
表1 典型基站預測參數(shù)
典型基站產(chǎn)生的電磁輻射預測結果與實測結果見表2。
表2 典型基站產(chǎn)生的電磁輻射預測及監(jiān)測結果
對基站周圍50 m范圍內的敏感人群所處位置,尤其是定向天線主軸方向的主瓣區(qū)域的敏感人群,適當增加室內外測點[13]。
圖1 各基站周圍環(huán)境及監(jiān)測布點圖
1#典型基站為樓頂抱桿,天線掛高15m,位于4層居民樓上,與聯(lián)通基站共址。北側13m為6層居民樓,東北側30m為6層居民樓,西北側28m為6層居民樓,南側25m為7層居民樓,西南側27m為7層居民樓。監(jiān)測點分別設在北側和西北側的6層居民樓內(見圖1a),監(jiān)測結果見表2。
2#典型基站為樓頂增高架,天線掛高23m,位于4層辦公樓上,與聯(lián)通基站共址。東側23m為5層酒店,西側34m為4層辦公樓,南側52m為5層辦公樓。監(jiān)測點設在東側的5層酒樓和西側的4層居民樓內(見圖1b),監(jiān)測結果見表2。
3#典型基站為樓頂增高架,天線掛高28m,位于5層歌廳上,與聯(lián)通基站共址。北側33m為6層居民樓,東北側37m為6層居民樓,東側40m為7層居民樓,南側32m為7層居民樓。監(jiān)測點設在南側的7層居民樓和北側的6層居民樓內(見圖1c),監(jiān)測結果見表2。
通過理論預測與實測結果對比分析,理論預測值與監(jiān)測值的比值表明:1#和3#基站理論預測與實際監(jiān)測結果差距不大;2#典型基站理論預測值與監(jiān)測值的比值為1.73和3.40,即a點的理論預測值是監(jiān)測值的1.73倍,b點的理論預測值是監(jiān)測值的3.40倍。理論預測是以預測點位于天線的主射方向為前提計算的,由于2#典型基站環(huán)境條件所限,為反映基站周圍敏感人群照射的輻射量,選擇的監(jiān)測點不在天線的主射方向上,所以導致2#典型基站的理論預測值與監(jiān)測值略有偏差。
以上3個典型基站敏感點的理論預測與監(jiān)測數(shù)據(jù)均低于8μW/cm2,滿足基站建設項目對于環(huán)境功率密度的限值40μW/cm2,以及單個項目容量的限值8μW/cm2。其中,環(huán)境功率的頻率范圍為30~3000MHz。
典型基站均位于樓頂,根據(jù)張海鷗[14]等的移動通信基站電磁輻射時空分布及衰減特征研究,樓頂塔型基站電磁輻射對所在樓的室內空間影響較小,僅對樓頂空間有明顯影響。典型基站的電磁輻射最大值出現(xiàn)于樓頂。電磁輻射值由于樓層的阻擋、吸收,隨樓層降低迅速衰減。
規(guī)范、科學地架設天線,一般不會污染周圍的環(huán)境敏感建筑物,因為電磁波主瓣和強副瓣會從周圍樓房頂部或空隙中穿過[15]。
理論預測與實地監(jiān)測顯示,遼寧某市新建3G網(wǎng)絡基站電磁輻射值均低于國家標準限值,該市3G網(wǎng)絡基站的建設,在加強網(wǎng)絡覆蓋率的同時未對四周敏感點造成明顯影響。
由于遼寧某市新建3G網(wǎng)絡基站多位于樓頂,樓頂塔型基站電磁輻射對所在樓的樓頂空間有明顯影響,所以對設置移動通信基站的高層建筑,要做好樓頂通道的管理,在樓頂入口設立警示標記,禁止公眾進入。
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[10]HJ/T10.3-1996,中華人民共和國環(huán)境保護行業(yè)標準[S].
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