李 宏，巢哲雄，呂 浩，聞映紅，孔令海，*

（1.環(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心，北京 100082；2.環(huán)境保護(hù)部輻射源安全監(jiān)管司，北京 100035；3.北京交通大學(xué)，北京 100044）

我國居民區(qū)工頻電場限值的合理性分析

李 宏1，巢哲雄2，呂 浩2，聞映紅3，孔令海1，*

（1.環(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心，北京 100082；2.環(huán)境保護(hù)部輻射源安全監(jiān)管司，北京 100035；3.北京交通大學(xué)，北京 100044）

本文分析了高壓輸變電設(shè)施對周圍環(huán)境的電磁影響，梳理總結(jié)了國際、國內(nèi)工頻電場的限值標(biāo)準(zhǔn)情況。從防止電磁場環(huán)境影響、國際權(quán)威組織和部分發(fā)達(dá)國家的限值比較以及促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面詳細(xì)分析了我國居民區(qū)工頻電場限值的合理性。實(shí)踐證明，我國居民區(qū)工頻電場以4 kV·m-1作為限值是合理可行的。

高壓輸變電工程；電磁環(huán)境影響；工頻電場；4 kV·m-1

近年來，我國電力的需求增長迅速，由于我國能源分布及經(jīng)濟(jì)發(fā)展不均衡，導(dǎo)致電力供需矛盾突出。高壓輸變電工程則能夠快速有效地傳輸電能，因此迎來了高壓輸變電工程建設(shè)的高峰期。我國已經(jīng)規(guī)劃建設(shè)了多項(xiàng)超、特高壓輸變電工程，將西部、西南部、北部地區(qū)電力送往中東部高負(fù)荷的中心地區(qū)。這些高壓輸變電工程的建設(shè)大大緩解了中東部地區(qū)電力緊張的情況，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，與此同時(shí)也帶來了不少環(huán)保問題。近年來有關(guān)高壓輸變電工程的環(huán)保投訴和糾紛逐漸增多，公眾對高壓輸變電工程的電磁環(huán)境影響尤其關(guān)注，由于各國對于工頻電磁場限值規(guī)定各不相同，所以國際上尚沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的和諧發(fā)展，根據(jù)相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)、一些發(fā)達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)以及工程建設(shè)的實(shí)際情況，我國在《電磁環(huán)境控制限值》（GB 8702-2014）中明確了工頻電場公眾曝露控制限值為4 kV·m-1［1］。

1 高壓輸變電設(shè)施對周圍環(huán)境的電磁影響

1.1 高壓輸變電設(shè)施周圍的電場情況

靜止電荷在其周圍空間產(chǎn)生電場，運(yùn)動電荷在其周圍空間產(chǎn)生電場的同時(shí)還產(chǎn)生磁場。當(dāng)電荷的運(yùn)動頻率很低時(shí)，電場和磁場是相互獨(dú)立的。我國電力系統(tǒng)的工作頻率f為工頻50Hz，通過公式（v為光速），可以計(jì)算出其波長λ為6000 km。只有當(dāng)一個電磁設(shè)施的尺度與其工作波長相當(dāng)時(shí)，該電磁設(shè)施才能向空間有效地發(fā)射電磁能量。通過計(jì)算，輸變電設(shè)施的波長為6 000 km，尺度遠(yuǎn)小于其波長，根本無法產(chǎn)生有效的電磁發(fā)射，因此輸變電設(shè)施周圍的電場和磁場是彼此獨(dú)立的［2］。

高壓輸電線路附近空間的電場分布不均勻，在鄰近導(dǎo)線處其電場高度集中，并且越接近地面，電場強(qiáng)度越小。以單相帶電高壓導(dǎo)線為例，在空曠區(qū)域，導(dǎo)線和地面之間的空間范圍內(nèi)，電位隨導(dǎo)線到地面距離的增加呈指數(shù)衰減分布，如圖1所示；距地面1.5m高度處（人體通?；顒铀幐叨龋┑乃椒较蛏?，沿與導(dǎo)線垂直的方向，其電場強(qiáng)度隨著與導(dǎo)線垂直距離的增加呈倒數(shù)衰減分布，如圖2所示。

1.2 電磁環(huán)境影響

高壓輸變電設(shè)施周圍存在極低頻電磁場。國際上的研究表明，極低頻的電場和磁場對人體生物系統(tǒng)的主要影響是在體內(nèi)感應(yīng)出電場和電流。國際非電離輻射防護(hù)委員會認(rèn)為，時(shí)變電場、磁場通過電場耦合，磁場耦合，從電磁場吸收能量等三種機(jī)制與生物體相互作用。高壓輸變電設(shè)施的電場和磁場對人體的直接影響就是低頻電場耦合和低頻磁場耦合，耦合導(dǎo)致人體內(nèi)產(chǎn)生電流［3］。世界衛(wèi)生組織（WHO）官方文件指出：“極低頻場與生物組織相互作用的唯一實(shí)際方式是在生物組織中感應(yīng)電場和電流。然而，在通常遇到的極低頻場曝露水平下，所感應(yīng)的電流比我們體內(nèi)自然存在的電流數(shù)值還低”。在全面評估有關(guān)電場的研究結(jié)果后，世界衛(wèi)生組織指出：“除了由軀體表面電荷產(chǎn)生的刺激外，曝露到高達(dá)20 kV·m-1的工頻電場幾乎沒有什么影響，并且是無害的”［4］。科學(xué)研究表明，當(dāng)工頻電場強(qiáng)度被控制在一定的量值范圍內(nèi)時(shí)，它對人體及其他生物體是無害的。

圖1 高壓線路下距地面不同高度處電位分布Fig.1 Potentialdistribution at differentheightaboveground under the high voltage Line

圖2 高壓線下距地面1.5m高度處場強(qiáng)的水平分布Fig.2 Field intensity horizontaldistribution at1.5m height under the high voltage line

2 工頻電場限值標(biāo)準(zhǔn)情況

2.1 國際標(biāo)準(zhǔn)情況

世界衛(wèi)生組織發(fā)布的《制定以健康為基礎(chǔ)的電磁場標(biāo)準(zhǔn)的框架》，可以直接用來指導(dǎo)各國制定曝露標(biāo)準(zhǔn)。該文件是世界衛(wèi)生組織40多個成員國（現(xiàn)已增加到60多個成員國）及全球主要國際機(jī)構(gòu)10年來共同實(shí)施的“國際電磁場計(jì)劃”，并且是首次以世界衛(wèi)生組織署名正式發(fā)布的關(guān)于電磁場標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)論性文件［5］。世界衛(wèi)生組織在該文件中要求其成員國采用國際標(biāo)準(zhǔn)，以便提供相同或相似的健康保護(hù)水平［6］。

國際非電離輻射防護(hù)委員會制訂了《限制時(shí)變電場、磁場和電磁場曝露的導(dǎo)則》（300GHz以下）。該導(dǎo)則定義了電磁場照射基本限值和導(dǎo)出限值來明確電磁場的限值?；鞠拗凳且源_定的健康效應(yīng)為基礎(chǔ)的輻射影響限值，并根據(jù)基本限值給出了便于實(shí)際測量的導(dǎo)出限值。

根據(jù)頻率不同，用來說明電磁照射基本限值的物理量為電流密度、功率密度和比吸收率。為防止造成健康影響，電磁場中這些物理量的值不能超過基本限值。在1 Hz～10MHz頻率范圍內(nèi)，電磁場的基本限值主要是電流密度。4Hz～1KHz頻率范圍內(nèi)的電磁場，超過100mA·m-2的感應(yīng)電流密度會使中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生興奮性劇烈變化以及其他劇烈效應(yīng)。出于安全考慮，對于4Hz～1KHz頻率范圍的電磁場，職業(yè)曝露應(yīng)限制感應(yīng)電流密度低于10m A·m-2，即采用了10的安全系數(shù)，對于公共限值，采用額外的安全系數(shù)5，基本照射限值為2mA·m-2。［7］

基本照射限值是一個難以測量的量，為便于測量和實(shí)際曝露評估，通過基本限值用數(shù)學(xué)模型以及在特定頻率下通過實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果進(jìn)行推導(dǎo)，引入導(dǎo)出限值—電場強(qiáng)度。頻率為50Hz的電磁場在人體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流密度2mA·m-2時(shí)對應(yīng)的電場強(qiáng)度為5 kV·m-1。

電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）提出的《關(guān)于人體曝露到0KHz～3KHz電磁場安全水平的IEEE標(biāo)準(zhǔn)》也給出了整個軀體曝露到不變的正弦形電場的最大電場限值，見表1。

表1 環(huán)境電場最大許可曝露水平（MPE）（整個軀體的曝露）［8］Table1 Maximum permissibleexposure level in environment electric field（exposure of thewholebody）［8］

從表中可以看到，頻率為50Hz的電場的電場強(qiáng)度公眾曝露限值為5 kV·m-1。

2.2 發(fā)達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)情況

美國迄今尚無針對工頻電場的國家控制標(biāo)準(zhǔn)，但有6個州已制定了輸電線路走廊內(nèi)工頻電場的控制標(biāo)準(zhǔn)［9］。即使是這些限制最苛刻的州，他們對輸電線路走廊內(nèi)工頻電場強(qiáng)度規(guī)定的限值最低為7 kV·m-1，見表2。

表2 美國6個州已制定的輸電線路工頻電場強(qiáng)度控制標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Power frequency electric field intensity standard under the power transm ission line in 6 states of USA

部分工業(yè)國家或組織規(guī)定了工頻電場公眾及職業(yè)曝露的控制限值，見表3。

表3 部分先進(jìn)工業(yè)國家或組織工頻電場曝露限值［2］Table 3 Power frequency electric field exposure lim its of someadvanced industrial countriesor organizations［2］

從表3可以看出，美國、日本、英國、澳大利亞和歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會規(guī)定了工頻電場強(qiáng)度的職業(yè)曝露限值，均不低于10 kV·m-1。英國、澳大利亞以及歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會規(guī)定了工頻電場強(qiáng)度的公眾曝露限值，其中澳大利亞輻射保護(hù)與核安全局（ARPANSA）標(biāo)準(zhǔn)（2006）對工頻電場要求最嚴(yán)，明確了工頻電場強(qiáng)度的公眾曝露限值為5 kV·m-1，其他國家、組織規(guī)定的限值均高于此值。

2.3 我國標(biāo)準(zhǔn)情況

我國在《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》（GB 8702-88）中明確規(guī)定了100kHz～300GHz頻率范圍內(nèi)電磁輻射的防護(hù)限值，但未對高壓輸變電設(shè)施產(chǎn)生的50Hz電磁場做出規(guī)定。我國2015年1月1日起在全國實(shí)施的《電磁環(huán)境控制限值》（GB 8702-2014）是對《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》（GB 8702-88）的修訂，其中明確了工頻電場公眾曝露控制限值為4 kV·m-1。

我國1998年在制定環(huán)保行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《500 kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 24-1998）中關(guān)于公眾曝露控制限值時(shí)，考慮到暫態(tài)電擊影響在不同限值間（5 kV·m-1、4 kV·m-1和3 kV·m-1）變化不大，而輸變電工程的設(shè)計(jì)規(guī)范是4 kV·m-1，因?yàn)槲覈丝诔砻?、民居密集、限值太高不利于工程建設(shè)，因此在標(biāo)準(zhǔn)文本中“推薦暫以4 kV·m-1作為居民區(qū)工頻電場評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)”。此后，我國在《關(guān)于高壓輸變電建設(shè)項(xiàng)目環(huán)評適用標(biāo)準(zhǔn)等有關(guān)問題的復(fù)函》（環(huán)辦函 ［2007］881號）中明確了居民區(qū)工頻電場的評價(jià)限值為4 kV·m-1。

3 我國在居民區(qū)工頻電場限值的合理性

目前，我國在居民區(qū)工頻電場以4 kV·m-1作為限值，實(shí)踐證明該限值是合理可行的。

3.1 以4 kV·m-1作為居民區(qū)工頻電場限值的合理性

首先，居民區(qū)工頻電場限值4 kV·m-1能夠有效防止工頻電場對健康的有害影響。直接根據(jù)確定的健康效應(yīng)而規(guī)定的電磁場曝露的限值為基本限值。它包含了適當(dāng)安全因子，反映了產(chǎn)生健康影響的最低閾值。在1 Hz～10MHz頻率范圍內(nèi)，電磁場的基本限值主要是電流密度。工頻電磁場的公眾基本照射限值為2mA·m-2，對應(yīng)的電場強(qiáng)度限值為5 kV·m-1［7］。因此采用更嚴(yán)格的4 kV·m-1的工頻電場限值則能夠達(dá)到有效的防護(hù)。

其次，居民區(qū)工頻電場4 kV·m-1的限值嚴(yán)于國際權(quán)威組織推薦標(biāo)準(zhǔn)5 kV·m-1，也嚴(yán)于大多數(shù)國家的標(biāo)準(zhǔn)。世界衛(wèi)生組織推薦《關(guān)于人體曝露到0 KHz～3 KHz電磁場安全水平的IEEE標(biāo)準(zhǔn)》和《限制時(shí)變電場、磁場和電磁場曝露的導(dǎo)則》（300GHz以下）作為各國制定標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)。國際非電離輻射防護(hù)委員會制訂的《限制時(shí)變電場、磁場和電磁場曝露的導(dǎo)則》（300GHz以下）中公眾的工頻電場強(qiáng)度限值為5 kV·m-1。在非電離輻射國際電磁安全委員會提出的《關(guān)于人體曝露到0KHz～3KHz電磁場安全水平的IEEE標(biāo)準(zhǔn)》中也明確了頻率為50Hz的電磁場的電場強(qiáng)度公眾曝露限值為5 kV·m-1。根據(jù)世界衛(wèi)生組織對全球225個國家和地區(qū)的電磁場限值進(jìn)行了調(diào)查統(tǒng)計(jì)，根據(jù)該統(tǒng)計(jì)，已有38個國家或地區(qū)制定了工頻電場限值，其中大多數(shù)國家采納了在上述兩個標(biāo)準(zhǔn)中5 kV·m-1的推薦限值。

我國2015年1月1日起在全國實(shí)施的《電磁環(huán)境控制限值》（GB 8702-2014）中明確了工頻電場公眾曝露控制限值為4 kV·m-1。

3.2 保障工程建設(shè)與環(huán)境保護(hù)和諧發(fā)展

居民區(qū)工頻電場4kV·m-1的限值有利于高壓輸變電工程的投資建設(shè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展?！?00 kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 24-1998）修訂前，我國高壓輸變電工程電磁環(huán)境限值執(zhí)行該標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)推薦暫時(shí)以4 kV·m-1作為居民區(qū)工頻電場評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；我國2015年1月1日起在全國實(shí)施的《電磁環(huán)境控制限值》（GB 8702-2014）中也明確了工頻電場公眾曝露控制限值為4 kV·m-1。該限值已實(shí)施十幾年，不僅有效防止了高壓輸變電設(shè)施的電磁環(huán)境影響，而且促進(jìn)了電網(wǎng)事業(yè)的健康發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

我國非常重視高壓輸變電工程的環(huán)境影響評價(jià)和竣工環(huán)境的保護(hù)驗(yàn)收。目前，我國對居民區(qū)工頻電場嚴(yán)格按照4 kV·m-1的限值執(zhí)行。表4～表6給出了對國內(nèi)幾項(xiàng)典型的高壓輸變電工程的工頻電場的預(yù)測情況；表7～表9列出了另外幾項(xiàng)典型的高壓輸變電工程竣工后工頻電場的監(jiān)測情況。

我國在環(huán)境影響評價(jià)時(shí)嚴(yán)格控制高壓輸變電工程電磁環(huán)境影響，表4～表6對不同電壓等級輸變電工程線路進(jìn)行了工頻電場預(yù)測，并預(yù)測工程拆遷后居民區(qū)工頻電場強(qiáng)度低于4 kV·m-1的線路高度。在項(xiàng)目施工過程中，嚴(yán)格按照環(huán)境影響評價(jià)要求建設(shè)，確保居民區(qū)工頻電場強(qiáng)度小于4 kV·m-1。

表4 高嶺-天馬第三回500千伏輸變電工程單回輸電線路工頻電場預(yù)測結(jié)果［10］Table4 Power frequency electric field forecast results of single-circuit transm ission line for Gaoling-Tianma third 500 kV power transmission and transformation project［10］

表5 寧夏沙湖750千伏輸變電工程750千伏單回輸電線路工頻電場預(yù)測結(jié)果［11］Table5 Power frequency electric field forecast resultsof 750 kV single-circuit transm ission line for Ningxia Shahu 750 kV power transm ission and transformation project［11］

表6 淮南-南京-上海1 000千伏交流輸變電工程線路工頻電場預(yù)測結(jié)果［12］Table 6 Linepower frequency electric field forecast results for Huainan-Nanjing-Shanghai1 000 kV AC power transmission and transformation project［12］

表7 文峰 （鞏昌）330千伏輸變電工程變電站衰減斷面工頻電場監(jiān)測結(jié)果［13］Table 7 Section power frequency electric fieldmonitoring resultsaround the transformer substation forW enfeng 330 kV power transmission and transformation project［13］

表8 鄭州南500千伏輸變電工程某段線路衰減斷面工頻電場監(jiān)測結(jié)果［14］Table 8 Section power frequency electric fieldmonitoring resultsof a partof the line for Zhengzhou sourth 500 kV power transm ission and transformation p roject［14］

表9 750千伏瑪納斯電廠三期送出輸變電工程某段線路衰減斷面工頻電場監(jiān)測結(jié)果［15］Table9 Line section power frequency electric field monitoring results for M anasi power plant750 kV phase IIIpower transmission and transformation sending project［15］

從表7～表9的監(jiān)測數(shù)據(jù)可以清晰地看到高壓輸變電工程對環(huán)境的電磁影響得到了有效的控制，居民區(qū)工頻電場強(qiáng)度均小于4 kV·m-1。

我國在居民區(qū)工頻電場限值嚴(yán)格按照4 kV·m-1執(zhí)行，該限值已實(shí)施十幾年并為公眾、環(huán)保部門、電網(wǎng)企業(yè)等各方所接受，不僅有效地防止了高壓輸變電工程的電磁環(huán)境影響，也保障了工程建設(shè)與環(huán)境保護(hù)的和諧發(fā)展。

4 結(jié)論

我國高壓輸變電工程將西南部、西北部能源豐富地區(qū)的電力送往中東部電力高負(fù)荷地區(qū)，實(shí)現(xiàn)了電能的快速有效輸送，較大地緩解了中東部地區(qū)電力緊張的狀況，但同時(shí)在一定程度上產(chǎn)生了電磁環(huán)境影響。如何控制高壓輸變電工程的電磁環(huán)境影響，目前國際上尚沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。我國2015年1月1日起在全國實(shí)施的《電磁環(huán)境控制限值》（GB 8702-2014）中明確了工頻電場公眾曝露控制限值為4 kV·m-1。我國居民區(qū)工頻電場以4 kV·m-1作為限值不僅能有效防止高壓輸變電工程的電磁環(huán)境影響，而且還保障了工程建設(shè)與環(huán)境保護(hù)的和諧發(fā)展。實(shí)踐證明，該限值是合理可行的。

［1］環(huán)境保護(hù)部.電磁環(huán)境控制限值［S］.北京：環(huán)境保護(hù)部，2014.

［2］《輸變電設(shè)施的電場、磁場及其環(huán)境影響》編寫組.輸變電設(shè)施的電場、磁場及其環(huán)境影響［M］.北京：中國電力出版社，2007.

［3］趙亞民.高壓輸變電工程環(huán)境影響報(bào)告中幾個值得商榷的問題FactsheetNo.205［J］.核安全，2010（1）：13-18.

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［7］國際非電離輻射防護(hù)委員會.ICNIRP導(dǎo)則.限制時(shí)變電場、磁場和電磁場曝露的導(dǎo)則（300GHz以下）［S］.慕尼黑：國際非電離輻射防護(hù)委員會，1998.

［8］IEEE標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)局.IEEE（C95.6）2002.關(guān)于人體曝露到0～3 KHz電磁場安全水平的IEEE標(biāo)準(zhǔn)［S］.紐約：IEEE標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)局，2002.

［9］美國全國環(huán)境衛(wèi)生學(xué)研究所（NIEHS）.電磁場研究與公眾資料傳播計(jì)劃—電磁場常見問題與問答［DB/OL］.（2002-10）［2002-10］.http：//www.niehs.nih.gov/.

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［11］國電環(huán)境保護(hù)研究院.寧夏沙湖750千伏輸變電工程環(huán)境影響報(bào)告書［R］.南京：國電環(huán)境保護(hù)研究院，2013.

［12］淮南-南京-上海1 000千伏交流輸變電工程環(huán)境影響報(bào)告書［R］.上海：中國電力工程顧問集團(tuán)華東電力設(shè)計(jì)院，2012.

［13］330千伏文峰（鞏昌）輸變電工程竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收調(diào)查報(bào)告［R］.北京：北京百靈天地環(huán)?？萍加邢薰?，2014.

［14］鄭州南500千伏輸變電工程竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收調(diào)查報(bào)告［R］.武漢：中國電力工程顧問集團(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院，2014.

［15］750千伏瑪納斯電廠三期送出輸變電工程竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收調(diào)查報(bào)告［R］.長春：中國電力工程顧問集團(tuán)東北電力設(shè)計(jì)院，2013.

Rationality Analysisof Power Frequency Electric Field Lim it for China’sResidentialArea

LIHong1，CHAOZhexiong2，LVHao2，WENYinghong3，KONG Linghai1，*
（1.Nuclearand Radiation SafetyCenter，MEP，Beijing100082，China；2.MinistryofEnvironmentalProtection，Beijing100035，China；3.Beijing JiaotongUniversity，Beijing100044，China）

Thisarticleanalyses theelectromagnetic impacton thesurroundingsofhigh voltage transm ission and transformation power facilities，summarizesinternationaland domestic lim itcriteria ofpower frequency electric field.Itdetailedly analyses the rationality of the power frequency electric field lim it in China’s residentialareas from 3 aspects，including preventing environmental impact from electromagnetic field，comparingw ith the lim itsof authoritative internationalorganizationsand some developed countries，promoting econom ic development.Experience hasproved thatit is reasonable and feasible to adopt4 kV·m-1aspower frequencyelectric field lim it forour residentialarea.

high voltage transm ission and transformation power engineering；electromagnetic environmentimpact；power frequency electric field；4 kV·m-1

TM 7

：C

：1672-5360（2015）03-0024-06

2014-09-22

2014-12-04

國家自然基金項(xiàng)目，項(xiàng)目編號61172021

李 宏（1981—），男，山東蒙陰人，工程師，現(xiàn)主要從事電磁環(huán)境管理及電磁輻射安全審評工作

*通訊作者：孔令海，E-mail：konglinghai@chinansc.cn