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浅谈电磁辐射与基站的危害

发布时间:2014-09-19 来源: 作者:

随着现代科技的高速发展,一种看不见、模不着的污染源日益受到各界的关注,这就是被人们称为“稳形杀手”的电磁辐射。今天,越来越多的电子、通信设备投入使用,使得各种频率的不同能量的电磁波充斥着地球的每一个角落乃至更加广阔的宇宙空间,电磁辐射对人的影响程度与辐射强度、频率、作用时间、环境等因素有关,辐射强度越大、作用于人体的时间越长、频率越高,影响就越大。一定程度的电磁辐射对人体的伤害已成定论,是危害人类健康的大敌。

 一、基本概念

  电磁辐射是指以电磁波形式通过空间传播的能量流,且限于非电离辐射,包括信息传递中的电磁波发射,雷达系统、电视和广播发射系统、射频感应及介质加热设备、射频及微波医疗设备、各种电加工设备、通信发射台站、卫星地球通信站、大型电力发电站、输变电设备、高压及超高压输电线等都可以产生各种形式、不同频率、不同强度的电磁辐射。

 1、电磁辐射场区的划分

  电磁辐射场区一般分为远区场和近区场。近区场是指以场源为中心,在一个波长范围内的区域,也可以称为感应汤。近区场内,电场强度与磁场强度的大小没有确定的比例关系。即:E×H≠377。一般情况下,对于电压高电流小的场源(如发射天线、馈线等),电场要比磁场强得多,对于低电流大的场源(如某些感应加热设备的模具),磁场要比电场大得多。

 

  近区场的电磁场强度比远区场大得多。从这个角度上说,电磁防护得重点应该在近区场。近区场的电磁场强度随距离的变化比较快,在此空间内的不均匀度较大,远区场是指以场源为中心,半径为一个波长之外的空间范围,也可称为辐射场。在远区场中,所有的电磁能量基本上均以电磁波形式辐射传播,这种场辐射强度的衰减要比感应场慢得多。电场强度与磁场强度有如下关系:E×H=377,电场与磁场的运行方向互相垂直,并都垂直于电磁波的传播方向。远区场为弱场,其电磁场强度均较小。

  对于线天线而言,近似地认为远场区只有辐射场,而近场区只有感应场。如距离的增强,感应场逐渐减弱,辐射场逐渐增加,进入辐射区。从λ/2π至D2/2λ间称为辐射近区,这一区域的电磁波基本集中在以天线口面为柱状的管状波束内。从D2/2λ至2D2/2λ间称为辐射中区,电磁波开始由管状波束向外扩散。2D2/2λ以远称为辐射远区。(这里D为天线直径)

 二、电磁辐射测试的依据

  为防止电磁辐射污染、保护环境、保障公众健康和促进电磁技术的科学运用与发展,相继颁布发国际GB8702-88“电磁辐射防护规定”(国家环保总局)、国际GB9175-88“环境电磁波卫生标准”(卫生部)。我国制定的微波辐射标准均分为居民(公众)标准,即每天24小时连续照射和职业标准,即每天照射时间不超过8小时,具体规定为下表。

  居民标准(一级标准)为安全区标准。当24小时连续照射时,在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切人群,均不会受到任何有害影响。在这个区域中新建、改建或扩建的电台、电视台和雷达站等发射天线,在其居民覆盖区内,必须符合“一级标准”的要求。

  职业标准每天照射时间不超过8小时,GB9175-88没有规定职业标准,但它的二级标准为中间区,可建造工厂和机关,但不许建造居民住宅、学校、医院和疗养院等。超过二级标准为危险区,对人体可带来有害影响,在此区内可作绿化或种植农作物,但禁止建造居民住宅及人群经常活动的一切公共设施,如机关、工厂、商店和影剧院等。

 三、电磁辐射的计算

 1、辐射强度

  以场源为中心,距离大于5—0.5米范围的区域,均为远区辐射场。移动基站一般架设在建筑物楼顶,距离居民均在5米以上,因此,基站的电磁辐射可用远场区来分析。

  下面我们以常用的集群系统为例,来计算基站的辐射。

  基站最大发射功率:70W(48.5dBm)

  基站发射天线增益:10dB

  基站发射频率:850MHz

  则距离基站5米处的功率密度为:

  10log(S0)=10log{100PTG/(πd2)}

  =20+10logPT+10logG-10log(πd2)

  =20+10log70+10-10log(3.14*52)

  =29.55dBuW/cm2

  S0=901.57uW/cm2

  同样可算出,当S0=10Uw/cm2时,居民离基站的距离为:d=42.3m

2、照射时间和总剂量

  电磁辐射对人的影响除了辐射强度外,连续照射时间和每天照射的总剂量也是重要因素。每天允许接受照射的总剂量等于单位时间(小时)的平均功率密度与规定照射时间的乘积。

  如GB12638-90规定微波连续波辐射的职业标准为50uw/cm2,每天工作8小时,则全天接受的总剂量为50×8=400uw/cm2。安全限值与照射时间的关系为:pd=400/tuw/cm2

  式中:pd为平均功率密度,uw/cm2t为每日暴露时间0.1<t<8单位为小时。当每天暴露时间小于8小时时,平均功率密度可加大,如t=0.1时,则允许的最大功率密度为4000uw/cm2;若每天暴露4小时,则允许的最大功率密度为100uw/cm2。因此,限制暴露时间可减少电磁辐射对人体的影响。

 四、结论

  从以上计算可知,当基站以最大功率发射时,在距离基站5米处的辐射强度高达901.57uw/cm2。只有距离基站42米以上时,辐射强度才降为10uw/cm2;移动通信系统一般采用蜂窝覆盖,小区半径越小,基站密度就越大,这时基站发射功率就越小,单个基站对环境的影响就越小,但这时必须考虑多个基站对环境的影响;如果基站在某点的辐射限值超过国际规定,就应该考虑采取防护措施。

  我国法律规定,移动通信基站建设必须符合《电磁辐射防护规定》的要求,电场强度只要小于每米12伏,或功率密度小于40微瓦/平方厘米,就是符合安全标准的,这个标准甚至比手机、电脑的辐射水平还低。世界卫生组织发布的304号实况报告《电磁场与公众健康 基站与无线技术》称,鉴于非常低的暴露水平和迄今收集到的研究结果,没有令人信服的科学证据能证明来自基站和无线网络的微弱电磁信号会导致生物健康的有害影响。