南充市主城區電磁環境調查與分析

杜 波,田 靜,吳雪梅,王馥云,謝怡卿

(四川省南充生態環境監測中心站，四川 南充 637000)

1 引言

1831年英國物理學家法拉第發現電磁感應現象，人類社會翻開新的篇章，在近200年發展歷程中，電磁技術在電工、電子技術、電氣化、自動化等領域得到廣泛應用，產生了發電機、電報、雷達、電腦、手機等重要產品，加速了社會生產力和科學技術的發展。

我國自改革開放以來，特別是進入21世紀后，電磁技術得到高速發展，研究出了特高壓輸電[1～4]、5G通信[5～8]、大數據[7～11]等引領世界的新技術。各類電子技術產品，如廣播、電視、微波爐、手機、電腦、汽車導航等深入而廣泛地影響著人們生活。電磁技術的發展和應用對改善我國人民生活水平、推動經濟高質量發展和實現社會主義現代化發揮著至關重要的作用[12]。然而人們在享受電子產品方便快捷同時也開始擔心電磁輻射[13～15]。據統計，“十三五”期間，南充市電磁輻射信訪投訴逐年增多，成為中、省環境保護督察和12369環保舉報熱線污染投訴的熱點問題。南充市電磁輻射信訪投訴主要集中在變電站和通信基站，投訴內容與南充市電磁技術利用特征相吻合。南充市是人口大市，人口723.7萬人，也是電磁技術應用大市，現有廣播電視發射臺13座、110 kV以上變電站45座、通信基站約11000座，移動通訊終端約600萬個。近年來，針對電磁設備、設施的投訴越來越多，阻礙了電力、通信設施的建設[16，17]，影響了城市的發展和社會和諧。對城市電磁環境進行監測，建立電磁環境信息數據庫，是有效開展電磁環境管理，合理規劃電力、通信設施建設，消除群眾對電磁輻射的疑慮，引導公眾對電磁環境認知的關鍵[18]。本文針對南充市主城區電磁環境缺乏基礎數據的現狀，采用網格法對南充市主城區工頻、射頻電磁環境進行調查，掌握電磁環境基礎數據，為相關管理部門提供參考和數據支持。

2 南充市主城區電磁環境調查

2.1 研究區概況

南充市主城區包括順慶區、高坪區和嘉陵區的建成區，面積約160 km2、人口約145萬人，2021年主城區生產總值約883.5億元。調查區域內順慶區以居住區、商業區及行政辦公區為主，高坪區以居住區、商業區、旅游區和物流區為主，嘉陵區以居住區和工業區為主。南充市主城區電磁設施(設備)現狀，據統計，主城區現有廣播電視發射塔2座，通信基站約5000座，110 kV以上變電站45座，主城區附近的變電站共計18座。

2.2 調查因子

此次調查覆蓋了從5 Hz～3000 MHz的寬廣頻譜，包含了電力、交通、廣播電視、通信、雷達、工業、科研、醫療等絕大多數電磁應用設施(設備)的工作頻率，調查更具廣度。根據大量實際監測數據表明，電力電磁特征主要為50 Hz工頻磁場與工頻電場，無線電干擾或電磁騷擾(射頻段)雖然頻段較寬，但影響極其有限。工業、科研、醫療等涉及頻譜較廣，但在一般城市區域應用較少且場所做了防護措施，因此對電磁環境的影響可以忽略。城市區域較為普遍的電磁輻射設施(設備)有移動通信(數量多，分布廣)、廣播電視、雷達等，此類設施主要產生射頻電磁場。因此此次南充市城區電磁環境調查因子為：工頻電場、工頻磁場、0.1～3000 MHz射頻綜合場。

2.3 調查方法

南充市電磁設施(設備)主要集中在建成區，因此本次調查范圍確定為南充市主城區即建成區，總面積約為160 km2，根據 《輻射環境保護管理導則電磁輻射監測儀器和方法》 ( HJ /T 10. 2—1996)[19]對南充市主城區劃分1 km × 1 km 網格進行實地監測，取網格中心為測量位置，監測布點見圖 1。

圖1 調查區電磁環境調查布點

調查區共布設160個電磁環境調查測量點，測量時間選定工作日 8: 00～22: 00 的時間段。布點后考慮到地形地物的影響，實際測點應避開高層建筑物、樹木、高壓線以及金屬結構體等，盡量選擇空曠地方測試工，允許對規定測點進行調整，測點調整最大值為網格邊長的1/4。本次監測儀器主要技術參數見表1。

表1 調查監測儀器名稱及主要技術參數

2.4 評價標準

評價標準依據《電磁環境控制限值》( GB8702-2014) 規定的公眾暴露控制限值，其中工頻電場強度評價限值為4000 V/m，工頻磁感應強度評價限值為 100 μT，30 M～3000 MHz射頻等效平面波功率密度為0.4 W/m2。

3 監測結果

本次電磁環境調查按照1 km × 1 km 網格布設了160個點位，因河流、地勢、建筑工地封閉等原因，實際完成的測量點位為144個，完成率達到90%，能夠完全反映南充市主城區電磁環境現狀。實際測量點位見圖2。

圖2 調查區電磁環境調查實際測量點位

3.1 南充市主城區工頻電磁監測結果分析

為更好地了解調查區的工頻電磁環境質量狀況，對南充市主城區工頻電磁環境監測結果進行分段統計，具體結果見表2。主城區工頻電場強度均值為4.96 V/m，87個點位小于2.0 V/m，占測量點位總數的60.4%，最小值為0.0464 V/m ；12個點位大于20.0 V/m，占測量點位總數的8.3%，最大值為61.428 V/m，( 遠低于公眾曝露控制限制 4000V /m)[20]，統計結果表明南充市主城區工頻電場環境良好。主城區工頻磁感應強度均值為0.046 μT，105個點位小于0.05 μT，點測量點位總數的75.0%，最小值為0.003 μT；5個點位大于0.2 μT，占測量點位總數的3.5%，最大值為0.438 μT( 遠低于公眾曝露控制限制 100 μT)，統計結果表明南充市主城區工頻磁場環境良好。

表2 工頻電磁環境監測結果統計

為了更直觀地了解南充市主城區的工頻電磁環境，根據網格法的測量數據，繪制出南充市主城區工頻電場等值色差線圖和工頻磁感應強度等值色差線圖，見圖 3與圖 4。

圖3 調查區工頻電場強度等值色差線

從圖3、圖4可以看出，此次南充市電磁環境調查區域工頻電磁場測值很小，工頻電場大部分區域測值在0～5 V/m，最大值為61.428 V/m，工頻磁感應強度大部分區域在0～0.04 μT，最大值為0.438 μT,等值線圖色彩分布均勻、色差小，反映出了調查區域內的工頻電磁場分布情況。調查區域邊界附近工頻電磁場相對較高，原因是調查區域邊界基本上靠近城市郊區，周邊有大量架空輸電線路、變電站、高壓輸電線將電力輸送到郊區變電站降壓，再輸送進主城區，對工頻電磁場造成了影響。調查區域西南片區屬于嘉陵區工業園區，測值相對較高，原因是附近有110 kV火花變電站、110 kV保光變電站、220 kV大方變電站，片區內有大量企業用電且輸電線路沒有下地。順慶區文化路、人民中路附近屬于順慶區老城區，由于輸變電線路下地工程還未全覆蓋，測點附近受輸變電線路影響，測值相對較高。順慶區北部兩處測值高點均是由高坪區到順慶區的高壓輸電線路引起的。高坪區內的幾處測值高點均位于高坪老城區，測量時周圍均有民用輸變電線路，因線路多采用地面架設，對環境工頻電磁場貢獻較大，對測量值有很大影響。工頻磁感應強度與工頻電場強度具有一定有相關性，因為二者主要受變電站、輸變電線路影響，其強度變化與南充市主城區及周邊變電站和輸變電線路分布走勢基本吻合。

圖4 調查區工頻磁感應強度等值色差線

3.2 南充市主城區射頻電磁監測結果分析

射頻電磁環境質量監測結果同樣采取分段統計，具體見表3。主城區0.1～3000 MHz射頻綜合場均值為0.001898 W/m2，44個點位小于0.0002 W/m2，占測量點位總數的30.55%,最小值為0.000106 W/m2；29個點位測值在0.0002～0.0005 W/m2，占測量點位總數的20.14%，10-3W/m2數量級測值點位占點位總數的61.11%；4個點位大于0.0100 W/m2，占測量點位總數的2.78%，一些相對較大的測值位置主要在商業區、學校等區域，最大值為0.024578 W/m2( 遠低于公眾曝露控制限制 0.4 W/m2)。最大值出現在嘉陵區春江路與燕京大道十字附近，該點位嘉陵區工業園區，周圍有移動通信基站。從上述數據可看出，南充市主城區環境射頻綜合場測值均未超國家相關標準，射頻電磁環境良好。

表3 射頻電磁環境監測結果統計

為了更直觀地了解南充市主城區的射頻電磁環境，根據網格法的測量數據，繪制出南充市主城區0.1～3000 MHz射頻綜合場測值等值色差線圖，見圖5。

從圖5可以看出，此次南充市電磁環境調查區域0.1～3000 MHz射頻綜合場測值測值很小，大部分區域在0～0.010 W/m2，整個測試范圍內的色差同樣非常小。≤0.01 W/m2這區間的測值占總量的絕大多數(140個)，占比97.22%; 最大值為0.024578 W/m2, 大多數區域的顏色趨于一致，整個等值線圖色彩分布均勻、色差小，反映出了調查區域內的0.1～3000 MHz射頻綜合場測值分布情況。

圖5 調查區0.1～3000MHz射頻綜合場測值等值色差線

本次南充市電磁環境調查區域西南部分相對較高，該片區位嘉陵區工業園區，建筑物和移動通信基站相對較少，為了覆蓋大面積地區，單基站功率反而更大，因此基站附近測值相對較高。市政新區、石油大學、南充職業技術學院屬于辦公、學習、人員集中場所，人員密集，人口分布密度大，因此測值相對較高。順慶區藍光1227片區、高坪區王府井廣場片區屬于南充市的商業娛樂區，經濟發達，人員密集，移動通信話務、數據傳輸量巨大，移動通信基站密集，因此2個區域的測值也相對較高。南充市氣象雷達位于順慶區氣象公園，氣象雷達臨近區域測值相比其他區域的射頻綜合場無明顯增大，該設施對周邊地面區域無明顯貢獻。

4 電磁環境與區域社會經濟關系

為進一步摸清電磁環境的貢獻來源及其相關因素，對本次調查涉及的順慶區、高坪區、嘉陵區的人口、經濟、產業結構等進行了調查。

從表4可以看出[21]，順慶區人口密度最大，其次是高坪區，最后是嘉陵區。順慶區是南充市的主城區、核心區，是南充的經濟、科教、文化中心，擁有城市綜合體、商業街、商貿物流市場等商業中心。高坪區有王府井、保利金融廣場等商業圈。本次調查的區域覆蓋了各區城市面積、人口95%以上，表明本次調查覆蓋區域有一定的普遍性各代表性，可以反映各區城區電磁環境狀況，且各區社會經濟及產業結構調查結果能夠較好反映各區的社會經濟情況。

表4 調查涉及行政區經濟及產業結構一覽

將工頻電場、工頻磁場、射頻綜合場監測結果與各區社會經濟、人口、產業分布結合分析得出：

(1)除極個別點位外，各區工頻電場強度和工頻磁感應強度測值總體無明顯差別。調查區域中人口總量、人口密度，與工頻電場強度和工頻磁感應強度并無明顯相關性。產業分布與工頻電場強度和工頻磁感應強度有一定的相關性，工業園區與輸變電分布與工頻電場強度和工頻磁感應強度走勢基本吻合。

(2)市政新區、石油大學、南充職業技術學院等辦公、學習集中區，順慶區藍光1227片區、高坪區王府井廣場片區等商業娛樂區在調查區域內經濟發達、商業集中度高、人口分布密度大、人群活動度高，0.1～3000 MHz射頻綜合場測值測值較大。環境射頻綜合場測值與調查區域中人口總量、人口密度、人群活動度、區域產業結構在一定范圍內正相關。由此可見，經濟越發達、人口密度越大、人群活動度越高、商業集中程度越高，環境射頻綜合場測值越大。

5 結論與討論

(1)南充市主城區工頻電磁環境與射頻電磁環境統計分析表明，南充市電磁環境良好，所有網格的工頻電磁場、射頻綜合場測值均小于《電磁環境控制限值》( GB8702-2014) 規定的公眾暴露控制限值。

(2)產業分布與工頻電場強度和工頻磁感應強度有一定的相關性，工業園區分布和城市周邊輸變電分布與工頻電場強度和工頻磁感應強度分布走勢基本吻合，證明了城市主要工頻電磁污染來自于變電站與輸變電線路設施。0.1～3000 MHz射頻綜合場與調查區國民經濟發展程度、人口分布、商業分布相吻合，調查區域中人口總量、人口密度、人群活動度、區域產業結構與環境射頻綜合場測值有一定的相關性，人口密度、人群活動度、商業集中程度與環境射頻場測值在一定范圍內正相關，經濟總量越大、人口密度越大、人群活動度越高、商業集中程度越高，環境射頻綜合場測值越大。

(3)根據本次電磁環境調查結果，電磁環境現狀測值總體很小，一些明顯電磁輻射體存在的區域，電磁環境測值在距離電磁輻射體一定范圍內都出現了明顯的增高，電磁項目在建成地會影響臨近區域內的電磁環境。因此，在對電磁類項目審批時應嚴格把關，要調查、掌握建設地點的電磁環境現狀，明確項目貢獻值及項目建成后的電磁環境最終值。避免出現項目建成后公眾活動區域電磁環境測值超標的情況。

(4)通過本次調查發現，城市化進程使得郊區變城區，原本位于郊區的一些電磁輻射設施(如變電站、輸變電線)也融入城市之中，這些設施周邊位置生活和工作的人群電磁輻射暴露水平自然會高于其他區域。隨著社會經濟的發展，公眾獲取知識的渠道增多，環境意識相比之前已經大幅度提升，也逐漸開始關注電磁環境及工作、生活中的電磁輻射設施。城市化進程還在繼續，電磁輻射設施的建設也不會停止，尤其是5G通信技術的應用，相關電磁設備會越來越多。因此，城市規劃應該具有足夠的前瞻性，應該將電磁環境因素納入考慮范圍，要充分考慮城市整體功能區劃分布與電磁輻射設施的關系，以及城區向外擴張的速度，其次，新建電磁設施在前期立項時，可以結合城市總體規劃、發展規劃，進行合理的選址與布局。