移動通信基站的電磁輻射水平及其對人體健康的影響

摘要：目的：結(jié)合理論依據(jù)和實(shí)際應(yīng)用情況，深入分析基站電磁輻射的水平，同時探討電磁輻射的水平是否會影響人類的身體健康。方法：以電磁波的產(chǎn)生原理和電磁輻射對人體健康產(chǎn)生危害的機(jī)理為參考，在理論層面上對基站的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行了探討，同時結(jié)合理論依據(jù)對強(qiáng)度值進(jìn)行了計(jì)算，并從實(shí)際出發(fā)以河北移動通信基站作為研究對象，測量了該基站的空間分布。結(jié)果：當(dāng)距離增大的時候，移動基站周圍空間輻射的電場強(qiáng)度有迅速減弱的趨勢。結(jié)論：測量所得到的不同移動基站的電磁輻射水平均在國家標(biāo)準(zhǔn)所要求的范圍之內(nèi)。

關(guān)鍵詞：基站；電磁輻射；電磁波；人體健康

中圖分類號：X837 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）01-0240-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.139

Electromagnetic radiation levels of mobile communication base stations and their effects on human health

Xiao Sheng

（Chongqing Environmental Engineering Evaluation Center， Chongqing 401121，China）

Abstract： Objective： Based on the theoretical basis and practical application， the level of electromagnetic radiation in base station is analyzed in depth， and whether the level of electromagnetic radiation affects human health is discussed. Methods： Taking the mechanism of electromagnetic wave generation and the harm of electromagnetic radiation to human health as reference， the intensity of electromagnetic radiation of base station was discussed theoretically. At the same time， the intensity value was calculated based on the theoretical basis， Hebei mobile communication base station as the research object， measured the spatial distribution of the base station. Results： As the distance increases， the intensity of the electric field radiated in the space around the mobile base station tends to weaken rapidly. Conclusion： The measured electromagnetic radiation levels of different mobile base stations are all within the scope of the national standard.

Key words： Base station； Electromagnetic radiation； Electromagnetic wave； Human health

在科技發(fā)展日新月異的今天，無線電傳播技術(shù)也得到了飛速發(fā)展，電視、手機(jī)以及雷達(dá)等已經(jīng)融入了我們的生活，這些設(shè)備發(fā)揮自身作用都離不開無線電波的功勞。據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)全球的移動電話用戶目前已達(dá)到了20億之多，而中國擁有的移動電話數(shù)量居全球首位?？梢哉f，移動電話已經(jīng)越來越普遍充斥著我們的工作和生活。因?yàn)樵絹碓蕉嗟娜碎_始使用移動電話導(dǎo)致基站的數(shù)量在這幾年之內(nèi)也迅猛增加，而隨之產(chǎn)生的電磁輻射是否會對人類的身體健康情況產(chǎn)生影響的問題成為熱門話題不斷被人們提起。

1 電磁波、電磁輻射及其危害

1.1 電磁波的定義

電磁波：在帶電系統(tǒng)中，電流或者電荷是一直處于一種動態(tài)的變化中，隨之產(chǎn)生的磁場和電場也隨之不斷改變，兩者又相互轉(zhuǎn)化，彼此相依相生，電場和磁場的變化可以向所存在的空間周圍進(jìn)行傳播，不停運(yùn)動的電磁場就是電磁波。電磁波在我們工作生活的環(huán)境中是無處不在的。不但電閃雷鳴或者太陽黑子等自然行為會有電磁波的產(chǎn)生，人類科技進(jìn)步的產(chǎn)物包括工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備以及各種無線電發(fā)射設(shè)備也會產(chǎn)生電磁波，我們常見的像計(jì)算機(jī)、微波爐、移動電話以及無線電臺等等的設(shè)施都會源源不斷地有電磁波的產(chǎn)生。

所以說在我們的生活中電磁波與我們息息相關(guān)，我們已經(jīng)不可避免地接觸它。所以，由于人們越來越注意生活的質(zhì)量問題，所以也越來越關(guān)注電磁波輻射的影響。

1.2 電磁輻射

1.2.1 電磁輻射的定義

電磁輻射：能量以電磁波形式從源頭出發(fā)，傳入空間內(nèi)或者在其中進(jìn)行傳播的現(xiàn)象?，F(xiàn)代社會中，電磁輻射已經(jīng)成為新型的污染源。電磁輻射每時每刻都在影響我們的生活，有電氣設(shè)備的存在就一定會伴隨著電磁輻射。不同的電磁輻射之間主要的差異是電磁波的強(qiáng)度和頻率，頻率的不同甚至?xí)θ梭w產(chǎn)生不一樣的影響。

1.2.2 電磁輻射的危害

國內(nèi)外的醫(yī)學(xué)專家對這一課題進(jìn)行了深入的研究，結(jié)果顯示大量接觸以及長時間接觸電磁輻射會影響免疫系統(tǒng)，也有發(fā)現(xiàn)對神經(jīng)系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)也存在一定危害統(tǒng)，甚至?xí)?dǎo)致癌突、心血管疾病和糖尿病，甚至能夠引起不孕不育、孕婦流產(chǎn)以及胎兒畸形等病變，還有研究發(fā)現(xiàn)對于未成年人，對骨骼和組織發(fā)育可能產(chǎn)生直接影響，還有可能產(chǎn)生記憶力下降、視力下降和肝臟的造血功能下降等不良反應(yīng)，嚴(yán)重情況下可以誘發(fā)視網(wǎng)膜脫落[1]。

電磁輻射對人體產(chǎn)生危害的機(jī)制主要有三種，如下所示。①熱效應(yīng)：水是人體的主要組成成分，占百分之七十以上，人體中的水分子在被電磁波輻射后相互之間就會發(fā)生摩擦，摩擦產(chǎn)生的熱量會使人體體溫升高，從而對體內(nèi)器官正常發(fā)揮功能產(chǎn)生影響。②非熱效應(yīng)：電磁場也存在于人體的器官和組織中，盡管很微弱但是這種電磁場是有序且穩(wěn)定存在的，當(dāng)有外界的電磁場出現(xiàn)時，就會產(chǎn)生干擾作用，破壞原來的平衡狀態(tài)，平衡狀態(tài)被打斷會損傷人體的器官和組織。③累積 效應(yīng)：當(dāng)人體電磁輻射的上述兩種效應(yīng)影響的時候，會產(chǎn)生自我修復(fù)作用，如果下一次的電磁輻射發(fā)生在機(jī)體完成自我修復(fù)之前（人體對外界刺激的承受能力），這種對器官和組織的損傷作用會產(chǎn)生累加，長此以往，人體就長期處于一種病態(tài)，嚴(yán)重時甚至?xí)＜吧踩?。目前的社會中存在一些長期在電磁輻射環(huán)境中工作的群體，雖然有的環(huán)境中的電磁輻射可能頻率較低或者功率很小，但是也會對人體產(chǎn)生影響甚至誘發(fā)病變，所以這些群體需要引起警惕。

1.2.3 電磁輻射對人體健康的影響因素

電磁輻射對人體健康產(chǎn)生影響的主要因素包括以下七個方面，分別為：①輻照時間；②輻射強(qiáng)度，接觸電磁輻射的時間越久，強(qiáng)度越強(qiáng)，產(chǎn)生的影響也越大。③常規(guī)狀態(tài)下，隨著距離的增大，電磁輻射場強(qiáng)度有迅速減弱的趨勢，距離越近，產(chǎn)生的輻射越強(qiáng)，呈現(xiàn)一種反比的狀態(tài)。④防護(hù)措施對于人體的保護(hù)作用是很明顯的，會降低電磁輻射的影響。⑤輻射波的頻段與電磁輻射的影響程度之間是有關(guān)聯(lián)的。一般情況下，頻率升高影響加大。但近年來也有研究發(fā)現(xiàn)低頻也會對人體產(chǎn)生影響。⑥不同器官中大腦和眼球?qū)﹄姶泡椛涫亲蠲舾械?。⑦對輻射的敏感程度與人體的生理狀態(tài)、性別、年齡、健康狀態(tài)甚至營養(yǎng)狀態(tài)都是有關(guān)系的。

2 基站電磁輻射

2.1 基站電磁輻射水平

為了滿足信號全面覆蓋的要求，修建了越來越多的通信基站，人們對基站發(fā)出的電磁波是否對人體產(chǎn)生危害存在疑慮。根據(jù)電磁波的概念得知電磁波是一種能量的存在形式，能量的強(qiáng)弱直接決定對環(huán)境的影響，物理學(xué)中使用發(fā)射功率、功率密度、電場強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度衡量輻射水平。

2.1.1 發(fā)射功率

輻射功率越小，所產(chǎn)生的電場和磁場強(qiáng)度也越小，反之則大，單位是瓦（W）。

2.1.2 功率密度

標(biāo)量場量S，為穿過與電磁波的能量傳播方向垂直的面元的功率除以該面元的面積的值，單位為瓦特每平方米（W/m2）。

2.1.3 電場強(qiáng)度

矢量場量E，其作用在靜止的帶電粒子上的力等于E與粒子電荷的乘積，其單位為伏特每米（V/m）。

2.1.4 磁場強(qiáng)度

矢量場量H，在給定點(diǎn)，等于磁感應(yīng)強(qiáng)度除以磁導(dǎo)率，并減去磁化強(qiáng)度，其單位為安培每米（A/m）。

2.2 基站電磁輻射

在基站天線的主瓣軸上，計(jì)算電磁輻射的功率密度值，發(fā)現(xiàn)反比與天線距離的平方，換句話說在沒有遮擋的空間內(nèi)，某一單獨(dú)基站的信號隨距離增加，呈現(xiàn)指數(shù)衰減的趨勢。天線主瓣軸在水平面上越向上電磁輻射的強(qiáng)度越大，在主軸方向上與天線的距離越遠(yuǎn)電磁輻射的強(qiáng)度越小。

用于現(xiàn)場的實(shí)際檢測時，在基站附近范圍里，當(dāng)位于天線正下方時，測定的數(shù)據(jù)較小，有時甚至檢測不到電磁波的存在，因?yàn)樵谡路降狞c(diǎn)只有一些反射波或者繞射波形式的電磁輻射存在；當(dāng)距離變遠(yuǎn)的時候，所得到的測量值出現(xiàn)一定程度增加，繼續(xù)增大后電磁輻射強(qiáng)度又開始出現(xiàn)減小趨勢。而在垂直面上，沿天線主瓣軸方向的電磁輻射最強(qiáng)，當(dāng)減小或者加大高度的時候，電磁輻射都是減小的趨勢。圖1表示的就是水平面和垂直面電磁輻射的變化曲線。

2.3 基站電磁輻射的理論計(jì)算

以《輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則電磁輻射監(jiān)測 儀器和方法》（HJ/T 10.2一1996）標(biāo)準(zhǔn)中在微波遠(yuǎn)場軸向上計(jì)算PA（功率密度）的計(jì)算公式作為參考來對電磁輻射進(jìn)行理論計(jì)算，公式如下：

其中以P來表示發(fā)射機(jī)的平均功率；天線增益是用G代表的；而r值則指的是天線軸向與測量位置之間的距離（cm）。從上述公式計(jì)算出功率密度的數(shù)值后，繼而可以得到對應(yīng)的電場強(qiáng)度值E。

在上述公式中，Pd用于表示功率密度（單位用mW/cm2）；電場強(qiáng) 度用E來代表（V/m）。

2.4 基站電磁輻射的實(shí)際監(jiān)測結(jié)果及分析

2015年至2016年，抽查重慶市主城十區(qū)總共采集300個基站監(jiān)測樣本，其中移動、聯(lián)通、電信三大運(yùn)營商每區(qū)每運(yùn)營商各自選取10個基站，每運(yùn)營商分別選取100個基站樣本，涉及基站有2G、3G、4G。監(jiān)測結(jié)果見表1～表3及圖2～圖4。

從監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，公眾能夠到達(dá)的樓面（地面）或環(huán)境敏感點(diǎn)的電場強(qiáng)度值范圍為0.21～9.63V/m范圍內(nèi)，等效平面波功率密度值在0.0002～0.2660W/ m2范圍內(nèi)，磁場強(qiáng)度在0.0004～0.0259A/m。原因在于：由于基站架設(shè)位置不同（如冒頂、樓頂、女兒墻、山頂?shù)龋?，使得人員可以活動的區(qū)域離天線水平距離遠(yuǎn)近不同；或者是由于基站架設(shè)方式的不同（如美化天線、抱桿、燈桿、鐵塔等），使得人員可以活動的區(qū)域距離天線的垂直高度不同。這樣監(jiān)測位置與天線面板（特別是主射方向）之間的直線距離不同，監(jiān)測數(shù)據(jù)就會出現(xiàn)較大差別。不論監(jiān)測點(diǎn)與天線距離多少，測得的電場強(qiáng)度、等效平面波功率密度和磁場強(qiáng)度最大值均低于《電磁環(huán)境控制限值》（GB8702-2014）公眾曝露控制限值[2]。

3 基站輻射對人體健康的影響

隨著手機(jī)用戶的增多以及活動范圍的擴(kuò)大，越來越多的通信基站被建立，且基站的位置一般處于城市內(nèi)部且人口稠密的地方。所以基站輻射對人體健康是否有影響越來越受到重視。

總結(jié)國內(nèi)外的研究結(jié)果，大家對于這一問題存在如下看法：①對人體產(chǎn)生危害的電磁輻射需要達(dá)到一定強(qiáng)度；②一般用SAR（比吸收率也叫吸收計(jì)量率）作為參數(shù)來對電磁輻射的能量大小進(jìn)行評價（定義是在單位質(zhì)量的生物體內(nèi)，吸收的電磁輻射的功率大?。?，用W/kg[3]表示；③對健康影響正比于SAR值，只有當(dāng)SAR大于一定值時， 才會出現(xiàn)明顯影響。電磁輻射環(huán)境受到高大建筑物的影響情況：獨(dú)棟的建筑物對電磁波約減少15 ～20分貝（dB），—道墻大概可以減少5到10分貝（dB），當(dāng)基站在建筑物的前方的時候由于反射作用會明顯增大，不但會出現(xiàn)波峰也會出現(xiàn)波谷，同時也會有繞射波的出現(xiàn)，距離建筑物越遠(yuǎn)繞射越強(qiáng)，所以場強(qiáng)呈現(xiàn)增大的趨勢[4]。

同時在實(shí)際情況中，居民都不是正對天線或者近距離接近天線，而且由于基站周圍存在的建筑物或者植被等都可以阻擋一部分輻射，同時大氣中水汽、懸浮物以及凝結(jié)物等都可以降低輻射強(qiáng)度，使輻射在傳播過程中衰耗，所以一般建于住宅樓頂?shù)幕咎炀€對室內(nèi)的居民影響較小。同時不同國家的最新研究顯示目前為止還沒有出現(xiàn)任何由于電磁輻射而對人體產(chǎn)生危害的確切案例，所以說我們沒有必要談基站而色變。

4 結(jié)論

經(jīng)過上述的數(shù)據(jù)以及分析可以得出移動通信基站帶來的輻射強(qiáng)度實(shí)際上是較小的，因?yàn)椴坏β什淮蠖遗c人體的距離也較遠(yuǎn)，對附近的居民實(shí)際的影響效果是很小的，同時經(jīng)國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)并沒有確切的證據(jù)證明基站輻射會對人體產(chǎn)生危害。同時人體和周圍的電磁輻射環(huán)境之間關(guān)系是很復(fù)雜的，還有待更深一步的研究。

參考文獻(xiàn)

[1]崔亞松，鐘儒剛，曾毅.手機(jī)輻射對健康的影響[J].國際生物醫(yī)學(xué)工程雜志，2007，30（1）：42-45.

[2]GB8702-2014.電磁環(huán)境控制限值[S].

[3]GB9175-1988.環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4]鄒澎，侯均衡.高大建筑物對EMR環(huán)境的影響[J].電波科學(xué)學(xué)報(bào)，1990，（4）：50-54.

收稿日期：2017-10-27

作者簡介：肖聲（1965-），女，本科，高級工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境保護(hù)技術(shù)咨詢、監(jiān)測。