2013—2022年廣東省電磁環境質量監測結果統計分析與監測方法優化建議*

寧 健 李占優 李華琴 湯澤平

(廣東省環境輻射監測中心,廣東 廣州 510300)

近年來,我國第五代移動通信技術(5G)通信、輸變電、廣播電視、衛星互聯網等電磁輻射設施發展迅猛,公眾周圍電磁環境水平顯著增長,多年來持續受到社會關注。電磁輻射看不見摸不著,卻又無處不在,只能通過電磁輻射監測這一專業技術手段,才能真實反映電磁輻射水平。為確保公眾健康和輻射環境安全,2007年原國家環境保護總局建立了國家輻射環境監測網,包括電磁環境質量監測。國內多個省市開展了電磁環境質量監測[1-4],向公眾提供電磁環境質量公共產品。在電磁環境質量監測過程中,邊海燕[5]提出相關質量保證意見和建議;劉貴龍等[6]對電磁環境質量監測布點選擇方法開展研究。本項目組負責組織實施廣東省電磁環境質量監測,十多年來,通過向社會定期發布電磁環境質量,便于公眾進一步掌握周圍環境質量。

2013—2022年廣東省電磁環境質量監測均采用相同的方法,監測結果能較好反映10年來電磁環境質量及其變化情況。目前,電磁環境質量水平是由100 kHz至3 GHz頻段電磁波的綜合電場強度來表征,無法提供各個頻段(或頻點)的電磁輻射信息,這帶來重要問題,即一旦電磁環境質量發生變化,要弄清楚變化原因極其困難。電磁頻譜作為表征電磁環境質量重要要素之一,國內學者開展了一定研究[7-10]。本項目組在2013—2022年廣東省電磁環境質量水平監測的基礎上,分析監測結果對電磁環境質量變化規律的影響和現有監測方法的不足,并提出建立電磁環境質量頻譜信息以優化電磁環境質量監測的建議。研究結果可為掌握廣東省電磁環境質量水平提供基礎,為完善我國電磁環境質量監測方法奠定基礎。

1 監測方案

1.1 監測方法

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)開展電磁環境質量監測,在主城區選取監測點位,充分考慮地形地物影響,避開高層建筑物、樹木、高壓線和金屬結構等,所選位置空曠,周圍無顯著電磁輻射源。本項目組在廣州市主城區選取了8個監測點位開展電磁環境質量監測,具體見圖1。

注:★—監測點位圖1 電磁環境質量監測點位Fig.1 Electromagnetic environmental quality monitoring position

1.2 監測儀器

電磁環境質量監測儀器包括非選頻式寬帶電磁輻射監測儀和選頻式電磁輻射監測儀,詳見表1。國家電磁輻射環境監測方案并無要求使用選頻式電磁輻射監測儀,為豐富和完善監測信息,本研究增加選頻式電磁輻射監測儀開展監測,并建立各個監測點位的電磁頻譜信息。

表1 電磁環境質量監測儀器Table 1 Electromagnetic environmental quality monitoring instrument

1.3 質保措施

本項目組取得檢驗檢測機構資質認定證書,認定項目包含射頻綜合電場強度、射頻選頻電場強度等并持續有效。參與現場監測技術人員均持有國家輻射環境監測技術中心頒發的《輻射環境監測人員技術考核合格證》,具備開展綜合電場強度、選頻電場強度的監測能力。監測儀器每年進行量值溯源(校準),應用校準結果修正完善監測數據;每年組織或參加監測儀器比對不少于1次,歷次比對結果均滿足相關標準。

2 監測結果分析

2.1 數據讀取與處理

電磁環境質量監測位置避開了工頻電磁輻射源,距離射頻電磁輻射源較遠,可視作遠場區,讀取離地1.7 m處電場強度。每個監測點位讀取10個數據后取平均值,再根據儀器校準結果進行修正,最后得到該監測點位的電磁環境質量結果。

2.2 綜合電場強度監測結果

城市多個電磁環境質量監測點位的監測結果平均值,可整體反映主城區電磁環境質量狀況;城市多年電磁環境質量監測結果,可反映各個監測點位電磁環境質量變化情況。本研究根據8個監測點位10年的電磁環境質量監測結果進行分析,結果見圖2。近10年監測結果顯示,廣東省綜合電場強度為0.20～2.90 V/m,年均值為0.56～1.03 V/m。按照《電磁環境控制限值》(GB 8702—2014),30～3 000 MHz為最嚴格的頻段,電場強度限值為12 V/m。可見,廣東省電磁環境質量達標,且遠低于標準限值。

圖2 電磁環境質量變化情況Fig.2 Changes of electromagnetic environment quality

隨著城市電磁輻射設施應用增加,尤其是近年移動通信事業蓬勃發展,電磁環境質量監測結果隨時間呈增加趨勢,可明顯分為3個階段:(1)2013—2014年,綜合電場強度年均值(0.56～0.60 V/m)處于較低水平;(2)2015—2016年,第四代移動通信技術(4G)通信基站在城市迅猛建成使用,綜合電場強度年均值升高到0.73～0.80 V/m,上升1/3左右;(3)2017—2022年,5G通信登場并逐步走入公眾生活,綜合電場強度年均值繼續上升到0.87～1.03 V/m,再上升1/3左右,并在此范圍內平穩波動。

城市10年電磁環境質量階段性升高,與我國通信行業發展軌跡基本吻合;新電視塔處電磁環境質量變化幅度較大,由于采用綜合電場強度來表征,缺少了電磁頻譜信息,僅靠現場觀察周圍電磁輻射源變化情況,難以提供電磁環境質量變化確切原因。

3 電磁頻譜分析

為掌握各個頻段(頻點)電磁環境質量的具體貢獻,在實施廣東省電磁環境質量監測10年來,在部分監測點位逐漸嘗試開展選頻監測,建立電磁頻譜信息,為說明電磁環境質量水平變化原因提供支撐。2020、2021年輻射中心處的綜合電場強度分別為1.10、0.56 V/m,有明顯降低。由圖3可見,2021年930～950 MHz頻段電場強度比2020年小得多。

圖3 2020、2021年輻射中心的電磁頻譜Fig.3 Electromagnetic spectrum of radiation center in 2020 and 2021

經現場巡查證實,2020年監測時北側約50 m處有通信基站,2021年監測時該通信基站已被拆除。2021年約948 MHz頻率處的電場強度比2020的小10倍以上,而該頻率處于通信基站下行工作頻段(935～954 MHz)內,可確定該處電磁環境質量變化主要是因為附近通信基站的拆除。由于電磁頻譜信息包含各個頻段(或頻點)的電場強度,因此開展環境質量頻譜監測,再結合周邊源項工作頻率分析,就能從根本上弄清楚電磁環境質量變化的原因。

4 優化建議

國家開展電磁環境質量監測已有十余年,為完善環境質量、向社會提供公共產品發揮了積極作用。電磁環境質量與電磁波頻率息息相關,單憑綜合電場強度來表征已無法滿足電磁環境精細化管理的需要,尤其是目前正處在制定《電磁輻射污染防治法》關鍵時間,建議應獲取電磁環境質量頻譜信息,了解各個頻段(頻點)的電場強度、進而掌握其對電磁環境質量的具體貢獻,為全面掌握電磁環境質量水平及其變化情況提供充分依據。