電磁輻射設(shè)施應(yīng)用與環(huán)境水平關(guān)系研究——以四川廣播電視塔為例

朱 杰，徐 斌，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

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)各大城市市區(qū)面積也隨之急劇擴(kuò)張，許多原來(lái)坐落于郊區(qū)的廣播電視發(fā)射塔已經(jīng)被各種商用、住宅建筑包圍，如上海東方明珠電視塔、天津天塔、廣州新電視塔等，由于這些位置周圍人口稠密，加上電視塔發(fā)射功率較大，使得公眾對(duì)其輻射問(wèn)題十分擔(dān)憂，往往引發(fā)較多針對(duì)廣播電視發(fā)射塔的環(huán)保投訴事件［1～3］。坐落于成都市成華區(qū)猛追灣的四川廣播電視塔也面臨這一問(wèn)題，但由于目前還沒有針對(duì)該塔進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)的電磁輻射測(cè)試及研究，環(huán)保部門在接到公眾投訴后無(wú)法給出明確的處理結(jié)論，因此對(duì)四川廣播電視塔進(jìn)行電磁輻射監(jiān)測(cè)及研究是很有必要的。

為了掌握四川廣播電視塔所產(chǎn)生的電磁輻射對(duì)公眾影響大小、范圍、分布規(guī)律，提高公眾對(duì)電磁設(shè)施和電磁環(huán)境的理性認(rèn)知，為環(huán)境保護(hù)部門決策提供科學(xué)依據(jù)，本次研究對(duì)四川廣播電視塔進(jìn)行調(diào)查、監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，分析歸納出電磁輻射設(shè)施應(yīng)用與電磁環(huán)境水平之間的關(guān)系，得出四川廣播電視塔周邊區(qū)域公眾居留位置處電磁輻射是否達(dá)標(biāo)的結(jié)論。

2 四川廣播電視塔情況

2.1 概況

四川廣播電視塔立項(xiàng)于上世紀(jì)80年代，2004年建成完工，位于成華區(qū)猛追灣，是成都市的地標(biāo)建筑，電視塔總高度339m［4］，電視塔機(jī)房平臺(tái)位于257m高處，發(fā)射天線在此平臺(tái)上架設(shè)，高約82m，發(fā)射功率在300kW以上，四川廣播電視塔外形見圖1。

圖1 四川廣播電視塔Fig.1 Sichuan Radio ＆ TV Tower

目前四川廣播電視塔主要播出的廣播電視頻道及節(jié)目:調(diào)頻廣播8個(gè)頻道 (四川交通頻率101.7MHz、城市之音 102.6MHz、四川岷江音樂(lè)95.5MHz、四川經(jīng)濟(jì)頻率89.4MHz、四川旅游生活廣播97.0MHz，四川新聞?lì)l率98.1MHz、成都交通臺(tái)91.4MHz、成都經(jīng)濟(jì)臺(tái) 105.6MHz)，模擬電視6個(gè)頻道 (中央一套、四川文化旅游頻道、四川電視臺(tái)一套、四川電視臺(tái)二套、成都電視臺(tái)一套、成都電視臺(tái)二套)，數(shù)字移動(dòng)電視2個(gè)頻道 (10套節(jié)目)，CMMB手機(jī)電視1個(gè)頻道 (8套節(jié)目)。

2.2 四川廣播電視塔輻射基本特征

電視、調(diào)頻發(fā)射臺(tái)的主要設(shè)備是電視、調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)及其天饋線系統(tǒng)，見圖2。

圖2 電視、調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure of TV and FM radio transmitting station

整個(gè)系統(tǒng)除發(fā)射機(jī)以外的其它功能部件完成的是信號(hào)的內(nèi)部處理、用戶信息處理等數(shù)字邏輯電路運(yùn)行，各類電信號(hào)通過(guò)電路和封閉的傳輸線進(jìn)行傳輸，不向外界發(fā)射電磁波信號(hào)。系統(tǒng)產(chǎn)生、處理的各類信號(hào)經(jīng)設(shè)備一定頻率的調(diào)制、放大、合路后，以電磁波的形式由發(fā)射天線向周圍發(fā)射，供群眾收聽收看。

電視、調(diào)頻廣播發(fā)射天線架設(shè)在位置較高的塔頂，一般采取多層四面的結(jié)構(gòu)，其典型輻射方向圖見圖3、圖4。

圖3 典型調(diào)頻廣播天線方向圖Fig.3 Typical FM radio antenna pattern

圖4 典型電視天線方向圖Fig.4 Typical TV antenna pattern

可以看出，在水平面上，方向圖接近于圓，表現(xiàn)出水平面上各個(gè)方向輻射基本一致;而在垂直面上，輻射能量主要集中在與天線等高或者高度相差不大的高空區(qū)域［5］，其發(fā)射示意圖見圖1。

3 調(diào)查方案

3.1 調(diào)查因子

廣播電視頻率 (來(lái)源):本次調(diào)查采用的射頻綜合電場(chǎng)PMM8053/EP44M綜合電磁場(chǎng)功率密度儀測(cè)量頻段為0.1～800MHz，對(duì)通信、毫米波雷達(dá)等其它頻段的信號(hào)響應(yīng)極小，可集中對(duì)廣播電視頻段內(nèi)所有電磁信號(hào)進(jìn)行疊加處理。故本次調(diào)查因子確定為1～800MHz射頻綜合場(chǎng)強(qiáng)。

3.2 監(jiān)測(cè)儀器

本次監(jiān)測(cè)采用經(jīng)計(jì)量部門檢定合格且在有效使用期內(nèi)的射頻綜合場(chǎng)強(qiáng)儀PMM8053B/EP44M，頻率響應(yīng)范圍0.1～800MHz，各項(xiàng)指標(biāo)均符合《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》［6］和《電磁輻射監(jiān)測(cè)儀器與方法》［7］的要求。

3.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

本次調(diào)查采用《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》(GB8702-88)中相應(yīng)頻段限值0.4W/m2作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 布點(diǎn)方案

根據(jù)《電磁輻射監(jiān)測(cè)儀器和方法》和《電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)》［8］中對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置的規(guī)定，結(jié)合廣播電視發(fā)射系統(tǒng)的輻射特征，本次調(diào)查采取了更有針對(duì)性的布點(diǎn):

由于電視、調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)在水平面上輻射基本一致，調(diào)查仍以45°為間隔布置了8條測(cè)量線。各方向根據(jù)具體測(cè)量情況，加密點(diǎn)位，并選取了條件較好的一個(gè)最大方向加密布點(diǎn):100m內(nèi)以10m為間距，100～300m內(nèi)以20m為間距，300m以外以50m為間距，直至到達(dá)背景水平。同時(shí)，調(diào)查為反映設(shè)施高度變化電磁輻射影響和規(guī)律，調(diào)查增加了高度變化觀測(cè)斷面。選取有明顯影響、有一定高度差異的建筑，布置高度變化監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，原則上根據(jù)建筑物樓層每3m逐層測(cè)量。

測(cè)量點(diǎn)位的具體布置，受周邊道路和建筑物的制約，調(diào)查監(jiān)測(cè)在測(cè)試條件較好的方向上布設(shè)了盡可能多的點(diǎn)。在電視塔周圍僅有東側(cè)的1號(hào)測(cè)量方向條件最好，從電視塔施工區(qū)圍墻開始到測(cè)量終點(diǎn)有600余米的距離。其他2～8號(hào)測(cè)量方向則受到道路和建筑物的限制，僅能測(cè)到少量的點(diǎn)位。布點(diǎn)方案見圖5。

圖5 四川廣播電視塔監(jiān)測(cè)布點(diǎn)示意圖Fig.5 Monitoring sites around Sichuan Radio ＆ TV Tower

1號(hào)測(cè)量方向起于電視塔施工區(qū)圍墻邊界，距離塔約80m處，沿新鴻路一直測(cè)至新鴻路與一環(huán)路交叉路口。80m～200m以內(nèi)按10m一個(gè)間距布設(shè)點(diǎn)位，200m～300m按20m布設(shè)一個(gè)點(diǎn)位，300～500按50m布設(shè)一個(gè)點(diǎn)位，500m以上按100m布設(shè)一個(gè)點(diǎn)位。該測(cè)量方向共測(cè)24個(gè)點(diǎn)位。其余各方向也根據(jù)實(shí)際情況布設(shè)相應(yīng)點(diǎn)位，各測(cè)量方向點(diǎn)位數(shù)量見下表。

表 四川廣播電視塔監(jiān)測(cè)布點(diǎn)數(shù)量及范圍一覽表Tab.Number and scope of monitoring sites around Sichuan Radio ＆ TV Tower

4 調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及分析

4.1 水平面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

由于各測(cè)量方向點(diǎn)位距離電視塔的位置有差別，因此從8個(gè)方向各自的距離變化曲線上來(lái)看沒有較為明顯的、統(tǒng)一的變化規(guī)律，為此，我們將各測(cè)量線上的數(shù)據(jù)按距離關(guān)系，將其表示在同一個(gè)圖中，8個(gè)方向功率密度隨距離變化關(guān)系見圖6。

從圖6中可以看到，在距離電視塔50m～200m的區(qū)域內(nèi)，多條測(cè)得數(shù)值的測(cè)量線均出現(xiàn)較為明顯的增大趨勢(shì)，這個(gè)距離監(jiān)測(cè)內(nèi)監(jiān)測(cè)值多在0.001～0.01 W/m2區(qū)域內(nèi)。隨著距離的增大，在200～700m區(qū)域內(nèi)，多條測(cè)得數(shù)值的測(cè)量線均出現(xiàn)較為明顯的減小趨勢(shì)，這個(gè)距離區(qū)間的測(cè)值大小多在0.02～0.01W/m2區(qū)域內(nèi)。

4.2 垂直面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

調(diào)查盡可能選取了高程點(diǎn)位及高程變化斷面。

圖5中A和B綠色圈內(nèi)的建筑是電視塔周圍距離相對(duì)較近的2處，A為長(zhǎng)城錦苑 (30層)，距離電視塔直線距離約240m;B為富臨大廈 (33層)，距離電視塔直線距離約為240m，分別選取頂樓位置測(cè)得功率密度大小為 0.014W/m2和0.015W/m2?？梢钥闯觯瑑商幘嚯x基本相同，高度基本接近的高樓，在樓頂位置的測(cè)量值也相差不大。

圖6 8個(gè)測(cè)量方向的功率密度隨距離變化曲線Fig.6 Relationship between power density and distance of 8 measuring directions

電視塔周圍臨近位置較高的還有C綠色圈內(nèi)的成華區(qū)政府大樓 (14層，14樓有遮擋)，距離約670m。測(cè)量高度差變化數(shù)據(jù)變化曲線見圖7。

圖7 成華區(qū)政府大樓各樓層功率密度變化曲線Fig.7 Power density of each floor of Chenghua government building

從圖形上看，測(cè)值隨樓層的降低呈現(xiàn)出震蕩降低的趨勢(shì);測(cè)值整體較小，都處于10-3W/m2數(shù)量級(jí)。

圖8 金河賓館各樓層功率密度變化曲線Fig.8 Power density of each floor of Jinhe Hotel

另外，測(cè)試還選取了距離電視塔3.7km的金河賓館進(jìn)行了高樓斷面測(cè)試，金河賓館為15層，測(cè)試結(jié)果曲線見圖8。

同樣地，測(cè)值隨樓層的降低呈現(xiàn)出震蕩降低的趨勢(shì);測(cè)值整體較小，都處于10-3W/m2數(shù)量級(jí)，從數(shù)值絕對(duì)值來(lái)看，金河賓館的測(cè)值比距離電視塔較近的成華區(qū)政府大樓測(cè)值整體偏小一些。

4.3 與背景對(duì)照點(diǎn)結(jié)果的對(duì)照分析

本次調(diào)查在成都市區(qū)選取了4個(gè)背景對(duì)照點(diǎn)，對(duì)照測(cè)量點(diǎn)位處于城市區(qū)域，避開了變電站、110kV～500kV的架空輸電線路和地下電纜、移動(dòng)通信基站、廣電發(fā)射臺(tái)等電磁輻射設(shè)施。背景對(duì)照點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)最大值為0.001W/m2，可以看出，四川廣播電視塔附近約1km范圍內(nèi)環(huán)境中的射頻綜合場(chǎng)測(cè)值均有不同程度的增大:絕大多數(shù)點(diǎn)位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為背景對(duì)照點(diǎn)數(shù)據(jù)的2～10倍。

5 結(jié)論

通過(guò)分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知。

四川廣播電視塔周邊1km范圍內(nèi)地面的0.1～800MHz的綜合場(chǎng)值隨與電視塔距離的增加，均呈現(xiàn)先增大然后減小的變化趨勢(shì)。監(jiān)測(cè)值多在0.006W/m2左右，相比背景對(duì)照點(diǎn)有一定增大，說(shuō)明該設(shè)施對(duì)周邊1km范圍構(gòu)成一定影響，但仍遠(yuǎn)低于該頻段國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值，最大監(jiān)測(cè)值不到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值的1/20。

四川廣播電視塔周邊高層建筑不同樓層的監(jiān)測(cè)值隨樓層的降低呈現(xiàn)出震蕩降低的趨勢(shì)，各點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)多處于10-3W/m2數(shù)量級(jí)，相比一般環(huán)境中高樓的測(cè)值也有一定升高，但仍遠(yuǎn)低于該頻段國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值，最大監(jiān)測(cè)值不到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值的1/20。

本次電磁輻射環(huán)境水平調(diào)查結(jié)果表明，由于受四川廣播電視塔的影響，附近約1km范圍內(nèi)環(huán)境中的射頻綜合場(chǎng)測(cè)值均有不同程度的增大:絕大多數(shù)點(diǎn)位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為背景對(duì)照點(diǎn)數(shù)據(jù)的2～10倍，但通過(guò)分析地面及不同樓層高度處的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，四川廣播電視塔周邊公眾居留位置處電磁輻射均滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，四川廣播電視塔周邊電磁環(huán)境安全，公眾對(duì)四川廣播電視塔輻射的擔(dān)憂是可以消除的。

［1］何志輝，朱大明，年 冀，張松川，洪 程.廣州市區(qū)廣播電視發(fā)射塔電磁輻射調(diào)查［J］.環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù)，2004，(5):22-24.

［2］王 毅，徐 輝，麻桂榮，郭幼英.城市電磁環(huán)境的新問(wèn)題［J］城市管理與科技，2001，(3):17-21.

［3］范 磊.廣播電視塔周圍高層建筑電磁輻射水平調(diào)查［J］.中國(guó)輻射衛(wèi)生，2007，(3):323-324.

［4］A+J.四川廣播電視塔［J］.建筑與文化，2007，(4):50.

［5］曹 劍.廣播電視發(fā)射天線技術(shù)及應(yīng)用探析［J］.無(wú)線互聯(lián)科技，2012，(10):147.

［6］GB8702-88，電磁輻射防護(hù)規(guī)定［S］.

［7］HJ/T10.2-1996，電磁輻射監(jiān)測(cè)儀器和方法［S］.

［8］HJ/T10.3-1996，電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)［S］.