民航西安區(qū)域管制中心電磁輻射環(huán)境影響分析與防護(hù)措施

高水生，張 瑩，饒 丹，蔡 意

(1 湖北省環(huán)境保護(hù)廳，武漢 430072；2 湖北省預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院，武漢 430079； 3 漢川市環(huán)境保護(hù)局，漢川 431600； 4 蘇州科太環(huán)境技術(shù)有限公司,蘇州 215100)

西安中心的空管設(shè)施大多數(shù)是在“八五”、“九五”時(shí)期配置的，設(shè)備先進(jìn)程度不高，自動(dòng)化處理能力低，擴(kuò)容能力差.難以實(shí)現(xiàn)信息的全國性聯(lián)網(wǎng).目前，西安中心存在的主要問題有：①空域不合理，管制手段落后.②現(xiàn)有空管設(shè)施技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，難以實(shí)現(xiàn)大區(qū)域信息聯(lián)網(wǎng).③管制區(qū)內(nèi)VHF覆蓋尚存在信息盲區(qū)，西安中心內(nèi)西安管制區(qū)已基本實(shí)現(xiàn)VHF 6600m以上覆蓋，但其蘭州管制區(qū)內(nèi)尚未實(shí)現(xiàn)VHF 6600m單重覆蓋.④周邊地區(qū)尚存在電視臺(tái)、電臺(tái)等干擾信號(hào)，不容忽視，亟需綜合整治[1].

1 西安中心電磁設(shè)施概況

西安中心是西北最大的航空管制中心，其主要任務(wù)是提供航行情報(bào)、空中交通管制、航空器告警及搜尋救援服務(wù)，保證空中交通安全、有序、快捷.西安中心由咸陽國際、榆林、漢中、慶陽、中川、銀川、嘉峪關(guān)、敦煌和格爾木9個(gè)機(jī)場(chǎng)以及延安、安康、民勤、西寧、岷縣、高臺(tái)、柳園、剛察、德令哈和巴彥諾日公10個(gè)雷達(dá)站(遙控臺(tái))組成.目前，現(xiàn)有空域的劃分方式和管理模式不盡合理，空管設(shè)施薄弱，飛行流量低，很不利于空域利用率和管制工作效率的提高，對(duì)保證飛行安全也極為不利.為此，國家有關(guān)部門決定在“十一五”期間對(duì)該中心進(jìn)行大規(guī)模技術(shù)改造.改擴(kuò)建項(xiàng)目基本情況列于表1.

表1 西安中心新改擴(kuò)建項(xiàng)目基本情況一覽表

2 電磁輻射污染源分析

項(xiàng)目建成后，西安中心范圍內(nèi)的電磁輻射源大大增加，主要由雷達(dá)、微波通信、遙控臺(tái)和衛(wèi)星地面站等組成，涉及到甚高頻、特高頻和超高頻波段(C波段和Ku波段位于超高頻波段).各電磁輻射源的基本參數(shù)見表2和表3[1].

表2 各類電磁輻射體的有關(guān)參數(shù)

3 電磁輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)

3.1 國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與無線電頻率劃分

3.1.1 電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)

我國現(xiàn)行執(zhí)行的電磁輻射保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)主要有兩個(gè)，一個(gè)是原國家環(huán)境保護(hù)總局制定的《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》(GB8702-88)，一個(gè)是由衛(wèi)生部制定的《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB9175-88).各標(biāo)準(zhǔn)間差異很大，又各有特點(diǎn).

《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》[2]采用了限值的概念，要求一切產(chǎn)生電磁輻射污染的單位和個(gè)人，應(yīng)本著可合理達(dá)到盡量低的原則，努力較少其電磁輻射污染水平，采用了SAR[3]比吸收率,指生物體每單位質(zhì)量所吸收的電磁輻射功率)作為基本基本限值.將暴露分為職業(yè)暴露和公眾暴露，但該標(biāo)準(zhǔn)不足的地方是[4]：①標(biāo)準(zhǔn)的使用范圍為100～300kHz，給工頻電場(chǎng)和高頻磁場(chǎng)留下了未予說明的空缺，容易產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)引用偏差.②沒有考慮到近場(chǎng)與遠(yuǎn)場(chǎng)的區(qū)別.生物體對(duì)電磁輻射能量的吸收量吸收速率及體內(nèi)電磁場(chǎng)分布與外界電磁輻射強(qiáng)度不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，電場(chǎng)強(qiáng)度、功率密度等都不能反映電磁場(chǎng)與生物體組織之間的相互關(guān)系所導(dǎo)致的電磁場(chǎng)在生物體組織內(nèi)部變化.所以在在測(cè)量近場(chǎng)附近的輻射時(shí)，應(yīng)該采用基本限值SAR作為限制判定依據(jù).③ 在在100kHz～30GHz范圍內(nèi)輻射的基本限值都是SAR，因?yàn)樵诟哂?0GHz的頻率范圍內(nèi)，各種場(chǎng)滲入組織的深度非常有限，SAR無法很好的測(cè)量，所以此時(shí)用功率密度則更為合適基本限值.

《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的特點(diǎn)是：以電磁輻射強(qiáng)度及其頻段特性對(duì)人體可能引起潛在性不良影響的閾值為界,將環(huán)境電磁波容許輻射強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)分為二級(jí),超過二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)地區(qū),對(duì)人體可能帶來有害影響; 針對(duì)作業(yè)場(chǎng)所,分別制定了工頻、高頻、超高頻、微波等頻段的輻射衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn); 在標(biāo)準(zhǔn)中采用了最大容許暴露量的概念.但這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)并沒有包括對(duì)工頻感應(yīng)電磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)的限定.隨著社會(huì)的發(fā)展,變電站和高壓線等產(chǎn)生工頻感應(yīng)電磁場(chǎng)的輻射源,已廣泛進(jìn)入人群密集區(qū),因此對(duì)工頻感應(yīng)電磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)必須加以限定.

然而，SAR值只能為少數(shù)專業(yè)或職業(yè)人士所掌握，于是，提出了為大眾所接受職業(yè)限值和公眾照射導(dǎo)出限值，導(dǎo)出限值是指可以產(chǎn)生與基本限值相應(yīng)的電場(chǎng)、磁場(chǎng)和功率密度值.由于基本量很難測(cè)出，所以，國際、國內(nèi)大多數(shù)文件給出了電場(chǎng)、磁場(chǎng)和功率密度的導(dǎo)出(參考)限值.當(dāng)暴露條件可以產(chǎn)生低于基本限值的SAR電流密度時(shí)，導(dǎo)出限值有可能被超出，換句話說，如果場(chǎng)強(qiáng)符合導(dǎo)出限值，那么就一定符合基本限值[5].本文采用《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》標(biāo)準(zhǔn)，具體見表4.

表4 公眾照射導(dǎo)出限值

* 系平面波等效值,供對(duì)照參考;** 供對(duì)照參考,不作為限值; 表中f是頻率,單位為MHz; 表中數(shù)據(jù)作了取整處理

在引用該標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，還要注意下列要求.

①對(duì)于一個(gè)輻射體發(fā)射幾種頻率或存在多個(gè)輻射體時(shí)，其電磁輻射場(chǎng)的場(chǎng)量參數(shù)在任意連續(xù)6min內(nèi)的平均值之和，應(yīng)滿足下式的要求：

式中：Ai,j為第i個(gè)輻射體j頻段輻射的輻射水平；Bi，j，L為對(duì)應(yīng)于j頻段的電磁輻射所規(guī)定的照射限值.

表5 本工程公眾照射導(dǎo)出限值一覽表

3.1.2 無線電頻率劃分

通常，國際上對(duì)無線電頻率采取分配規(guī)劃、指配規(guī)劃和介于分配規(guī)劃和指配規(guī)劃之間的分配方式.現(xiàn)在我國實(shí)行的是以頻率指配規(guī)劃為主的方式，如我國的廣播、電視頻率規(guī)劃，蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)頻率規(guī)劃.無線電頻率資源雖然不象其它資源那樣會(huì)消耗、枯竭，但它必須不斷的開發(fā)、必須進(jìn)行科學(xué)的管理，否則，空中電波秩序混亂，無線電不能正常工作，勢(shì)必給國民經(jīng)濟(jì)和用戶個(gè)人帶來巨大損失.無線電頻譜資源歸國家所有，被指配頻率的單位和個(gè)人僅僅有所有權(quán)，而絕對(duì)沒有對(duì)頻率的處置權(quán)，所以，國家對(duì)無線電頻譜資源的所有權(quán)神圣不可侵犯[7].

為了既充分利用日益緊張的無線電頻率資源，各用戶間又互不干擾，國家制定了無線電頻帶和波段的命名[8].

3.2 監(jiān)測(cè)儀器

采用的主要監(jiān)測(cè)儀器是德國生產(chǎn)的EMR300高頻電磁輻射分析儀和美國生產(chǎn)的E7405A頻譜分析儀.

3.3 電磁輻射監(jiān)測(cè)結(jié)果及評(píng)價(jià)

3.3.1 西安中心擬選場(chǎng)址電磁輻射監(jiān)測(cè)結(jié)果及評(píng)價(jià)

西安中心擬選廠址區(qū)域電磁輻射環(huán)境背景監(jiān)測(cè)結(jié)果見表6.

表6 西安區(qū)域管制中心擬選廠址電磁輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)結(jié)果

*注： “L”表示監(jiān)測(cè)結(jié)果低于方法檢測(cè)限，電場(chǎng)強(qiáng)度方法檢測(cè)限為0.6V/m、磁場(chǎng)強(qiáng)度方法檢測(cè)限為0.025A/m，根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算功率密度檢測(cè)限為0.1μW/cm2(以下同)

根據(jù)表4，西安中心擬選廠址區(qū)域電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)結(jié)果為：功率密度0.00～0.01μW/cm2、磁場(chǎng)強(qiáng)度0.007～0.009A/m，低于《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》(GB8702-88)中的公眾照射導(dǎo)出限值(磁場(chǎng)強(qiáng)度0.075A/m，公眾照射功率密度40μW/cm2).擬選廠址區(qū)域電磁環(huán)境良好.

3.3.2 咸陽國際機(jī)場(chǎng)樓內(nèi)、外電磁輻射監(jiān)測(cè)結(jié)果及評(píng)價(jià)

(1)咸陽國際機(jī)場(chǎng)樓內(nèi)電磁輻射監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià).對(duì)咸陽國際機(jī)場(chǎng)樓內(nèi)區(qū)域的電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)結(jié)果見表7.

表7 西安咸陽國際機(jī)場(chǎng)區(qū)域電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)結(jié)果

根據(jù)表7，咸陽國際機(jī)場(chǎng)航管樓內(nèi)功率密度在0.02～0.12μW/cm2的范圍，磁場(chǎng)強(qiáng)度在0.029～0.051A/m的范圍，公眾場(chǎng)所功率密度在0.02～0.54μW/cm2的范圍，遠(yuǎn)低于《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》(GB8702-88)規(guī)定的VHF對(duì)應(yīng)導(dǎo)出限值：公眾功率密度導(dǎo)出限值20μW/cm2、磁場(chǎng)強(qiáng)度導(dǎo)出限值0.07.

(2) 咸陽國際機(jī)場(chǎng)外環(huán)境電磁輻射監(jiān)測(cè)結(jié)果及評(píng)價(jià).對(duì)咸陽國際機(jī)場(chǎng)外環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè),結(jié)果見表8.

由表8可見：1) 咸陽國際機(jī)場(chǎng)外環(huán)境中的電磁輻射水平是電場(chǎng)強(qiáng)度在0.6～1.41 V/m,，功率密度在0.1L～0.46μW/cm2的范圍，遠(yuǎn)低于《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》(GB8702-88)規(guī)定的VHF對(duì)應(yīng)導(dǎo)出限值：公眾功率密度導(dǎo)出限值40μW/cm2.2) 典型電磁輻射源的電場(chǎng)強(qiáng)度隨距離的增加而減小.

表8 咸陽國際機(jī)場(chǎng)外環(huán)境電磁輻射監(jiān)測(cè)結(jié)果一覽表

3.3.3 典型頻譜分析

頻譜分析儀的主要特點(diǎn)是能寬頻帶連續(xù)掃描[9]，并將得到的信號(hào)在圖上直觀的顯示出來，電平顯示范圍大于70dB，在電磁輻射測(cè)量中可以很方面看出頻譜占用信號(hào)活動(dòng)情況.

(1)咸陽國際機(jī)場(chǎng)頻譜分析.表9是對(duì)圖1西安咸陽機(jī)場(chǎng)航管處頻譜圖的進(jìn)一步解讀，在西安咸陽國際機(jī)場(chǎng)航管樓處有9個(gè)峰值，分析認(rèn)為機(jī)場(chǎng)周邊地區(qū)存在電臺(tái)、電視臺(tái)和無線電信號(hào)，其中危害最大的是甚高頻VHF頻段(米波)，測(cè)得最大峰值為107.0dB(μV/m)，對(duì)應(yīng)頻率為127.20MHz,電場(chǎng)強(qiáng)度為0.214V/m,換算成功率密度為0.012μW/cm2.

表9 咸陽國際機(jī)場(chǎng)頻譜分析一覽表

(2)西寧機(jī)場(chǎng)滂子山頻譜分析.表10是對(duì)圖2的進(jìn)一步解讀，在西寧滂子山亦有9個(gè)峰值，分析認(rèn)為機(jī)場(chǎng)周邊地區(qū)存在電臺(tái)、電視臺(tái)和無線電信號(hào)，其危害最大的是甚高頻VHF波段(米波)，最大峰值為133.7dB(μV/m)，對(duì)應(yīng)頻率為91.425MHz,電場(chǎng)強(qiáng)度為4.786V/m,換算成功率密度為6.078μW/cm2.經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)排查，確認(rèn)功率密度偏大的主要原因是在滂子山北偏西約800米處，高聳著青海省電視臺(tái)發(fā)射塔[1]且正值公眾收看電視的高峰時(shí)間段.

(3) 對(duì)機(jī)場(chǎng)周邊地區(qū)干擾信號(hào)的處理措施建議.干擾信號(hào)是機(jī)場(chǎng)對(duì)所謂“黑色13 min[10]”(飛機(jī)起降各7 min、6 min)十分關(guān)注的，關(guān)系到人的生命和財(cái)產(chǎn)安全，必須盡一切力量防范.對(duì)于干擾信號(hào)(電臺(tái)、電視臺(tái)信號(hào)和無線電信號(hào))的處置方法如下：①消除信號(hào)源，通過當(dāng)?shù)卣畢f(xié)調(diào)，使電臺(tái)、電視臺(tái)搬遷；②對(duì)實(shí)在短期內(nèi)無法搬遷的，應(yīng)采取技術(shù)手段，將電臺(tái)、電視臺(tái)的發(fā)射天線調(diào)整方向，使其主射方向不要面對(duì)機(jī)場(chǎng)；③減小電臺(tái)、電視臺(tái)的發(fā)射功率(標(biāo)稱功率)；④做好機(jī)場(chǎng)的無線電系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，開展綜合治理，確保機(jī)場(chǎng)航空無線電專用頻率的使用.

表10 西寧機(jī)場(chǎng)滂子山村頻譜分析綜合一覽表

4 西安中心電磁輻射防護(hù)建議措施

本著可合理達(dá)到盡量低的原則，做好西安中心的電磁輻射防護(hù)措施，建議的主要的措施有以下幾條.

(1)合理選址、優(yōu)化布局.西安中心擬建場(chǎng)址選在萬安鎮(zhèn)開元村，是城市遠(yuǎn)郊，地廣人稀地段，電磁環(huán)境良好且宜于管控，工作環(huán)境適宜，具備長遠(yuǎn)發(fā)展的潛力.各臺(tái)站選址符合機(jī)場(chǎng)、航路的發(fā)展規(guī)劃，大部分在交通方便，靠近水源、電源的地點(diǎn)，有人值守的臺(tái)站具備臺(tái)站值班人員所需的工作和生活條件，避開了城鎮(zhèn)的發(fā)展區(qū)域，有利于自身工作性能的充分發(fā)揮.

(2)合理避讓.西安中心項(xiàng)目在設(shè)計(jì)和選址階段避開了鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)及密集村莊，對(duì)周圍地方規(guī)劃、設(shè)施的影響甚微，同時(shí)避開了風(fēng)景名勝區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、電臺(tái)、水源地、軍事設(shè)施、文物保護(hù)單位等，對(duì)居民生活影響較小.

(3)有效搬遷.協(xié)調(diào)陜西省、青海省、西安市和西寧市人民政府，搬遷有關(guān)電視臺(tái)，電臺(tái)，實(shí)在搬不走的，要盡快采取技術(shù)措施，降低發(fā)射功率，調(diào)整天線發(fā)射方向.

(4)高度重視無線電干擾源的排查與監(jiān)測(cè).加快中心無線電監(jiān)測(cè)設(shè)施步伐，根據(jù)區(qū)域特點(diǎn)，通過增設(shè)小型固定站、移動(dòng)站，最終達(dá)到無線電監(jiān)測(cè)無縫隙覆蓋，為第一手取得監(jiān)測(cè)資料數(shù)據(jù)，確定干擾源贏得寶貴的時(shí)間[11].

(5)將業(yè)務(wù)培訓(xùn)納入到西安中心的管理措施.投入運(yùn)行后，應(yīng)將通信維護(hù)、氣象情報(bào)等其他專業(yè)人員調(diào)劑到空管中心，并輔以接收相關(guān)專業(yè)大學(xué)畢業(yè)生等手段，基本滿足中心的人員需求.在此基礎(chǔ)上，引進(jìn)中心管制員，進(jìn)一步加強(qiáng)培訓(xùn)與管理工作.

5 結(jié)語

西安中心新改擴(kuò)建工程完成后，將基本實(shí)現(xiàn)大區(qū)域的信息聯(lián)通，航路管理進(jìn)一步加強(qiáng)，無線電干擾降到最低.同時(shí)，機(jī)場(chǎng)未來在無線電監(jiān)測(cè)上，應(yīng)逐步向無線電監(jiān)測(cè)小型化、自動(dòng)化、常規(guī)化步伐邁進(jìn).

[1] 國家環(huán)?？偩职l(fā)展中心.西安區(qū)域管制中心工程環(huán)境影響報(bào)告書(最終報(bào)告)[R].北京：國家環(huán)?？偩职l(fā)展中心，2007.

[2] 國家環(huán)境保護(hù)局.GB8702-1988電磁輻射防護(hù)規(guī)定[S].北京：國家環(huán)境保護(hù)局，1988.

[3] 張?zhí)K慧. 關(guān)于比吸收率(SAR)研究工作的若干進(jìn)展[J]. 電子質(zhì)量，2003(2)：33-35.

[4] 劉寶華. 國內(nèi)外現(xiàn)行電磁輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)介紹與比較[J]. 輻射防護(hù)，2008(1)：51-56.

[5] 馬文華. 電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)跟蹤研究[J]. 電信工程與標(biāo)準(zhǔn)化，2007(1)：30-31.

[6] 國家環(huán)境保護(hù)部.輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則-電磁輻射及影響評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)(HJ/T 10.3-1996)[S].北京：國家環(huán)境保護(hù)部，1996.

[7] 東莞市無線電管理處.無線電頻率規(guī)劃和分配[EB/OL]. [2013-11-06].http://dyradio.dongying.gov.cn/ShowXw.aspx.?id=421.

[8] 國家工業(yè)和信息化部政策法規(guī)司.中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定[EB/OL].[2013-11-06]. http://www.mit.gov.cn/n11293472/n11293832/n11294042/n11302345/13644846/html.

[9] 陳習(xí)權(quán). 選用頻譜分析測(cè)量民用航空地面無線電臺(tái)站電磁環(huán)境[J],中國無線電,2011(4):39-40 .

[10] 佚名.飛機(jī)的“黑色時(shí)刻”[J]. 今日民航,2011 (11)：18.

[11] 黃建宇. 民航VHF地空通信干擾對(duì)策[J]. 中國民航大學(xué)學(xué)報(bào)，2008(2)：28-31.