繆爾康

(四川省輻射環(huán)境管理監(jiān)測(cè)中心站，成都 610031)

1 前言

在過去很長的一段時(shí)間內(nèi)，電磁環(huán)境［1］監(jiān)測(cè)大多采用人工手動(dòng)的方式，由于受到儀器和人力的限制，這種方式所獲得數(shù)據(jù)僅能反映監(jiān)測(cè)點(diǎn)位很短一個(gè)時(shí)段內(nèi)的電磁環(huán)境值。在實(shí)際的監(jiān)測(cè)活動(dòng)中，時(shí)常會(huì)有公眾提出疑問:“我們每天24小時(shí)生活在這里，你們的監(jiān)測(cè)時(shí)間卻那么短，能不能反映我們這里的電磁環(huán)境水平?”由于缺少長時(shí)間連續(xù)的數(shù)據(jù)支撐，回答此問題多以經(jīng)驗(yàn)判斷。因此，研究掌握電磁環(huán)境隨時(shí)間變化的規(guī)律無論對(duì)于監(jiān)測(cè)時(shí)段的合理選取，還是對(duì)于回答公眾的疑問都是很有必要的。為此，本文通過一系列的自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)研究工作以獲取答案，與此同時(shí)，還希望通過研究找到電磁環(huán)境時(shí)間變化規(guī)律與人群作息時(shí)間的一些聯(lián)系。

2 實(shí)施情況

2.1 研究區(qū)域及其電磁環(huán)境背景值

電磁環(huán)境包含了人為和天然電磁輻射［2］，天然電磁輻射主要來源于地球產(chǎn)生和外層空間，如太陽輻射、雷電、宇宙射線等;人為電磁輻射則來源于各類設(shè)施的使用，如廣電發(fā)射臺(tái)、移動(dòng)通信基站等。區(qū)域經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)、人口密度越大，此類設(shè)施的使用量越多，人為電磁輻射對(duì)電磁環(huán)境貢獻(xiàn)就越大。人為電磁輻射是目前重要的環(huán)境問題之一，特別是在城市區(qū)域公眾更加關(guān)注，因此本文選取了成都市主城區(qū)進(jìn)行研究。

2.2 頻率選取

各種電磁輻射以頻率特性［3］作為區(qū)分，按照慣例，可以0.1MHz為界，較為初略的分為射頻和低頻。從實(shí)際應(yīng)用上看，對(duì)于人為電磁輻射，公眾接觸較多的廣播電視［4］、通信電磁波頻段［4］都集中在0.1～3000MHz以內(nèi)，因此，本文研究主要針對(duì)射頻段的電磁輻射，頻率范圍選定在0.1～3000MHz。為確保頻率選取的準(zhǔn)確性，我們還開展了研究區(qū)域內(nèi)的頻譜分析，研究區(qū)域頻譜實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 研究區(qū)域頻譜實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果Tab.1 Statistics of the frequency spectrum of the studied area

頻譜實(shí)測(cè)結(jié)果表明研究區(qū)域內(nèi)0.1～3000MHz頻段電磁輻射主要來源確為廣播電視和通信電磁波，選取該頻段進(jìn)行測(cè)試分析可以有效反映區(qū)域內(nèi)電磁環(huán)境的變化。

2.3 研究區(qū)域電磁環(huán)境背景值

通過對(duì)整個(gè)研究區(qū)域?qū)嵤┚W(wǎng)格布點(diǎn)的方式進(jìn)行測(cè)試，點(diǎn)位設(shè)置盡最大可能避開人工電磁輻射源以區(qū)域電磁環(huán)境背景值。統(tǒng)計(jì)近300個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)位的0.1～3000MHz功率密度測(cè)值數(shù)據(jù)，0.0001 ～0.001W/m2區(qū)間是測(cè)量值出現(xiàn)最多的，約占總數(shù)的64.1%，另有17.3%的測(cè)量值小于0.0001 W/m2。有18.6%的測(cè)量值大于0.001 W/m2?？梢耘袛?，區(qū)域電磁環(huán)境背景值大致處于10-4W/m2量級(jí)或以下。

2.4 點(diǎn)位設(shè)置

為了保證數(shù)據(jù)的多樣性，點(diǎn)位選取考慮了室內(nèi)、室外、臨近電磁輻射設(shè)施、遠(yuǎn)離電磁輻射等多種因素，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位明細(xì)見表2。

表2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位明細(xì)表Tab.2 List of monitoring points

2.5 監(jiān)測(cè)時(shí)間設(shè)置

每個(gè)點(diǎn)位至少連續(xù)測(cè)試6天，不但可以獲得該點(diǎn)位較長時(shí)間周期的電磁環(huán)境測(cè)量值，還有利于我們發(fā)現(xiàn)該點(diǎn)位工作日和公休日的電磁環(huán)境測(cè)量值的差別。

2.6 數(shù)據(jù)的記錄和處理

按照《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》 (GB8702-88)要求，將儀器設(shè)定為6分鐘平均值［6］模式，數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸至服務(wù)器，并通過軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)圖形化。

3 監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析

圖1～圖6為各測(cè)點(diǎn)0.1～3000MHz射頻電磁環(huán)境測(cè)量值隨時(shí)間變化曲線圖，每一個(gè)豎格表示一天。

圖2 天府廣場(chǎng)原環(huán)保廳大樓Fig.2 The former environment protection bureau building near TianFu Square

圖3 科園南二路新環(huán)保廳大樓Fig.3 The environment protection bureau building in KeYuan′nan Road 2

圖4 省輻射站樓Fig.4 Sichuan management＆ monitoring center station of radioactive environment building

圖5 富臨大廈Fig.5 Fulin mansion

圖6 蜀都大廈Fig.6 Sudu mansion

從圖1～圖6中可以看出，無論監(jiān)測(cè)點(diǎn)位處于室內(nèi)還是室外，臨近位置有無電磁輻射體，各點(diǎn)位每天電磁環(huán)境測(cè)量值在一天中的變化規(guī)律基本一致，與人群作息時(shí)間緊密相關(guān)，各點(diǎn)位一天數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)與人群作息對(duì)應(yīng)情況見表3。

表3 各點(diǎn)位一天數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)與人群作息對(duì)應(yīng)表Tab.3 Variation trend of data and people corresponding time table of people

各點(diǎn)位電磁環(huán)境測(cè)值最大值和最小值均分別出現(xiàn)在人群活動(dòng)時(shí)段和人群睡眠時(shí)段且趨于穩(wěn)定，從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看各點(diǎn)位最大值相比最小值至少有25%的增量，顯然人群活動(dòng)增多會(huì)使電磁環(huán)境測(cè)量值增大，各點(diǎn)位最大和最小值統(tǒng)計(jì)見表4。

從各點(diǎn)位測(cè)量值大小來看，還有如下的一些規(guī)律。為便于比較，將儀器讀數(shù)的電場(chǎng)強(qiáng)度值換算為等效的電磁輻射功率密度值。

(1)室內(nèi)點(diǎn)位測(cè)量值小，室外點(diǎn)位測(cè)量值相對(duì)較大。很明顯，位于室內(nèi)的1號(hào)測(cè)點(diǎn)一天中的最大測(cè)值僅為2.39×10-4W/m2，小于室外點(diǎn)位2、3、4、5、6號(hào)測(cè)點(diǎn)的最大測(cè)值。

(2)臨近位置沒有可見電磁輻射體的點(diǎn)位(1、2、3號(hào)測(cè)點(diǎn))測(cè)值與區(qū)域電磁環(huán)境背景值整體水平基本相同，更多的處在10-4W/m2數(shù)量級(jí)。

(3)臨近位置有電磁輻射體的點(diǎn)位比附近沒有電磁輻射體的點(diǎn)位測(cè)量值更大一些。臨近位置沒有電磁輻射體的點(diǎn)位 (1、2、3號(hào)測(cè)點(diǎn))，晝夜最大測(cè)值 (出現(xiàn)在2號(hào)點(diǎn)位)數(shù)量級(jí)為10-3W/m2;對(duì)于距離電磁輻射體較近的點(diǎn)位 (4、5、6號(hào)測(cè)點(diǎn))，晝夜測(cè)值有1到4個(gè)數(shù)量級(jí)的增大，最大值達(dá)到了1.53 W/m2(出現(xiàn)在6號(hào)點(diǎn)位)，可見人工電磁輻射體的存在，會(huì)使周邊一定區(qū)域內(nèi)的電磁環(huán)境值升高。

表4 各點(diǎn)位最大和最小值統(tǒng)計(jì)Tab.4 Statics of the max ＆ min values of each monitoring point

(4)處于居民區(qū)的點(diǎn)位 (上表中1、4號(hào)測(cè)點(diǎn))，12:00～13:00的測(cè)值也略有降低，與人群午休有關(guān)。

4 結(jié)論

(1)某個(gè)區(qū)域的0.1～3000MHz射頻電磁環(huán)境總體水平取決于外環(huán)境情況。

監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，由于外環(huán)境的不同，某個(gè)區(qū)域的0.1～3000MHz射頻電磁環(huán)境測(cè)值的總體水平也不同:室內(nèi)環(huán)境測(cè)值小于室外環(huán)境，靠近移動(dòng)通信基站、電視、廣播發(fā)射塔等電磁輻射體區(qū)域的測(cè)值則大于遠(yuǎn)離電磁輻射體的區(qū)域。

(2)0.1～3000MHz射頻電磁環(huán)境呈現(xiàn)周期變化。

從各點(diǎn)位監(jiān)測(cè)值隨時(shí)間變化圖可以看出，無論點(diǎn)位所處位置外環(huán)境有何差異，其0.1～3000MHz射頻電磁環(huán)境測(cè)值變化規(guī)律是一致的:每天1:00～4:00處于低谷，4:00～6:00逐漸增高，6:00～24:00趨于穩(wěn)定，24:00～次日1點(diǎn)逐漸降低，周而復(fù)始。

(3)同一點(diǎn)位工作日與公休日0.1～3000MHz射頻電磁環(huán)境測(cè)值并無明顯差別

由于每個(gè)點(diǎn)位的測(cè)量時(shí)間均在6天以上，因此在該點(diǎn)位獲得了包含工作日和公休日的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。從各點(diǎn)位監(jiān)測(cè)值隨時(shí)間變化圖中可以看出，每一天的數(shù)值曲線變化趨勢(shì)一致，各時(shí)刻的測(cè)值大小相近，表明0.1～3000MHz射頻電磁環(huán)境測(cè)值不會(huì)因?yàn)楣ぷ魅栈蚬萑斩l(fā)生明顯變化。

(4)0.1～3000MHz射頻電磁環(huán)境變化周期與人群作息時(shí)間緊密相關(guān)。

將電磁環(huán)境變化周期中各時(shí)段與人群作息時(shí)間進(jìn)行比較后不難看出，對(duì)一個(gè)外環(huán)境固定的區(qū)域而言，除了受到自然界電磁輻射晝夜變化的影響外，電磁環(huán)境測(cè)值變化與該區(qū)域內(nèi)絕大多數(shù)人是否入睡有明顯關(guān)系。

每天凌晨1:00～凌晨4:00時(shí)段內(nèi)，絕大多數(shù)人已入睡，電磁輻射設(shè)施、設(shè)備的使用量大大減小，電磁環(huán)境測(cè)值處于一天中最小的時(shí)段。凌晨4:00以后人群逐漸起床開始一天的活動(dòng)，電磁輻射設(shè)施、設(shè)備的使用量開始逐步增加，從而導(dǎo)致電磁環(huán)境測(cè)值也開始增加、逐漸趨于穩(wěn)定并維持至次日凌晨1:00。

(5)人工手動(dòng)監(jiān)測(cè)時(shí)段的合理選取。

如前所述，某一個(gè)點(diǎn)位的0.1～3000MHz電磁環(huán)境會(huì)在人群睡眠時(shí)段處于低值，在人群活動(dòng)時(shí)間段內(nèi) (即每天凌晨4:00以后～次日凌晨1:00)都是較為穩(wěn)定地維持在一個(gè)相對(duì)較大的數(shù)值上，因此在人工手動(dòng)監(jiān)測(cè)時(shí)，選取白天任意時(shí)段都可以;當(dāng)然，對(duì)于集中居住區(qū)，若想測(cè)得相對(duì)較大值，監(jiān)測(cè)時(shí)段還需要避開12:00～13:00的午休時(shí)間。

(6)對(duì)公眾疑問的回答

前言中提到公眾的疑問“我們每天24小時(shí)生活在這里，你們的監(jiān)測(cè)時(shí)間卻那么短，能不能反映我們這里的電磁環(huán)境水平?”顯然，根據(jù)前面的分析，對(duì)于都是在晝間進(jìn)行的電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)，一次較短時(shí)間的人工監(jiān)測(cè)是可以反映出當(dāng)?shù)氐碾姶怒h(huán)境水平，而且還是一個(gè)較大值。

［1］ GB/T4365-1995，電磁兼容術(shù)語［S］.

［2］ 楊維耿，翟國慶.環(huán)境電磁監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)［M］.杭州:浙江大學(xué)出版社，2011.1.

［3］ World Health Organization.Electromagnetic fields［EB/OL］.http://www.who.int/peh-emf/about/WhatisEMF/en/index.html，2013.7.

［4］ (美)克勞斯(Kraus，J.D)，等著;章文勛譯.《天線》(第三版)(上冊(cè))［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2004.6.

［5］ 周建明，高攸綱，徐小超，金宏彬.通信電磁輻射及其防護(hù)［M］.北京:人民郵電出版社，2010.173-174.

［6］ GB8702-88，電磁輻射防護(hù)規(guī)定［S］.