民航西安区域管制中心电磁辐射环境影响分析与防护措施

高水生，张 莹，饶 丹，蔡 意

(1 湖北省环境保护厅，武汉 430072；2 湖北省预防医学科学院，武汉 430079； 3 汉川市环境保护局，汉川 431600； 4 苏州科太环境技术有限公司,苏州 215100)

西安中心的空管设施大多数是在“八五”、“九五”时期配置的，设备先进程度不高，自动化处理能力低，扩容能力差.难以实现信息的全国性联网.目前，西安中心存在的主要问题有：①空域不合理，管制手段落后.②现有空管设施技术标准不统一，难以实现大区域信息联网.③管制区内VHF覆盖尚存在信息盲区，西安中心内西安管制区已基本实现VHF 6600m以上覆盖，但其兰州管制区内尚未实现VHF 6600m单重覆盖.④周边地区尚存在电视台、电台等干扰信号，不容忽视，亟需综合整治[1].

1 西安中心电磁设施概况

西安中心是西北最大的航空管制中心，其主要任务是提供航行情报、空中交通管制、航空器告警及搜寻救援服务，保证空中交通安全、有序、快捷.西安中心由咸阳国际、榆林、汉中、庆阳、中川、银川、嘉峪关、敦煌和格尔木9个机场以及延安、安康、民勤、西宁、岷县、高台、柳园、刚察、德令哈和巴彦诺日公10个雷达站(遥控台)组成.目前，现有空域的划分方式和管理模式不尽合理，空管设施薄弱，飞行流量低，很不利于空域利用率和管制工作效率的提高，对保证飞行安全也极为不利.为此，国家有关部门决定在“十一五”期间对该中心进行大规模技术改造.改扩建项目基本情况列于表1.

表1 西安中心新改扩建项目基本情况一览表

2 电磁辐射污染源分析

项目建成后，西安中心范围内的电磁辐射源大大增加，主要由雷达、微波通信、遥控台和卫星地面站等组成，涉及到甚高频、特高频和超高频波段(C波段和Ku波段位于超高频波段).各电磁辐射源的基本参数见表2和表3[1].

表2 各类电磁辐射体的有关参数

3 电磁辐射环境监测与评价

3.1 国家相关标准与无线电频率划分

3.1.1 电磁辐射标准

我国现行执行的电磁辐射保护标准主要有两个，一个是原国家环境保护总局制定的《电磁辐射防护规定》(GB8702-88)，一个是由卫生部制定的《环境电磁波卫生标准》(GB9175-88).各标准间差异很大，又各有特点.

《电磁辐射防护规定》[2]采用了限值的概念，要求一切产生电磁辐射污染的单位和个人，应本着可合理达到尽量低的原则，努力较少其电磁辐射污染水平，采用了SAR[3]比吸收率,指生物体每单位质量所吸收的电磁辐射功率)作为基本基本限值.将暴露分为职业暴露和公众暴露，但该标准不足的地方是[4]：①标准的使用范围为100～300kHz，给工频电场和高频磁场留下了未予说明的空缺，容易产生标准引用偏差.②没有考虑到近场与远场的区别.生物体对电磁辐射能量的吸收量吸收速率及体内电磁场分布与外界电磁辐射强度不是简单的线性关系，电场强度、功率密度等都不能反映电磁场与生物体组织之间的相互关系所导致的电磁场在生物体组织内部变化.所以在在测量近场附近的辐射时，应该采用基本限值SAR作为限制判定依据.③ 在在100kHz～30GHz范围内辐射的基本限值都是SAR，因为在高于10GHz的频率范围内，各种场渗入组织的深度非常有限，SAR无法很好的测量，所以此时用功率密度则更为合适基本限值.

《环境电磁波卫生标准》的特点是：以电磁辐射强度及其频段特性对人体可能引起潜在性不良影响的阈值为界,将环境电磁波容许辐射强度标准分为二级,超过二级标准地区,对人体可能带来有害影响; 针对作业场所,分别制定了工频、高频、超高频、微波等频段的辐射卫生标准; 在标准中采用了最大容许暴露量的概念.但这个标准并没有包括对工频感应电磁场的场强的限定.随着社会的发展,变电站和高压线等产生工频感应电磁场的辐射源,已广泛进入人群密集区,因此对工频感应电磁场的场强必须加以限定.

然而，SAR值只能为少数专业或职业人士所掌握，于是，提出了为大众所接受职业限值和公众照射导出限值，导出限值是指可以产生与基本限值相应的电场、磁场和功率密度值.由于基本量很难测出，所以，国际、国内大多数文件给出了电场、磁场和功率密度的导出(参考)限值.当暴露条件可以产生低于基本限值的SAR电流密度时，导出限值有可能被超出，换句话说，如果场强符合导出限值，那么就一定符合基本限值[5].本文采用《电磁辐射防护规定》标准，具体见表4.

表4 公众照射导出限值

* 系平面波等效值,供对照参考;** 供对照参考,不作为限值; 表中f是频率,单位为MHz; 表中数据作了取整处理

在引用该标准时，还要注意下列要求.

①对于一个辐射体发射几种频率或存在多个辐射体时，其电磁辐射场的场量参数在任意连续6min内的平均值之和，应满足下式的要求：

式中：Ai,j为第i个辐射体j频段辐射的辐射水平；Bi，j，L为对应于j频段的电磁辐射所规定的照射限值.

表5 本工程公众照射导出限值一览表

3.1.2 无线电频率划分

通常，国际上对无线电频率采取分配规划、指配规划和介于分配规划和指配规划之间的分配方式.现在我国实行的是以频率指配规划为主的方式，如我国的广播、电视频率规划，蜂窝移动通信网频率规划.无线电频率资源虽然不象其它资源那样会消耗、枯竭，但它必须不断的开发、必须进行科学的管理，否则，空中电波秩序混乱，无线电不能正常工作，势必给国民经济和用户个人带来巨大损失.无线电频谱资源归国家所有，被指配频率的单位和个人仅仅有所有权，而绝对没有对频率的处置权，所以，国家对无线电频谱资源的所有权神圣不可侵犯[7].

为了既充分利用日益紧张的无线电频率资源，各用户间又互不干扰，国家制定了无线电频带和波段的命名[8].

3.2 监测仪器

采用的主要监测仪器是德国生产的EMR300高频电磁辐射分析仪和美国生产的E7405A频谱分析仪.

3.3 电磁辐射监测结果及评价

3.3.1 西安中心拟选场址电磁辐射监测结果及评价

西安中心拟选厂址区域电磁辐射环境背景监测结果见表6.

表6 西安区域管制中心拟选厂址电磁辐射环境监测结果

*注： “L”表示监测结果低于方法检测限，电场强度方法检测限为0.6V/m、磁场强度方法检测限为0.025A/m，根据电场强度计算功率密度检测限为0.1μW/cm2(以下同)

根据表4，西安中心拟选厂址区域电磁环境监测结果为：功率密度0.00～0.01μW/cm2、磁场强度0.007～0.009A/m，低于《电磁辐射防护规定》(GB8702-88)中的公众照射导出限值(磁场强度0.075A/m，公众照射功率密度40μW/cm2).拟选厂址区域电磁环境良好.

3.3.2 咸阳国际机场楼内、外电磁辐射监测结果及评价

(1)咸阳国际机场楼内电磁辐射监测及评价.对咸阳国际机场楼内区域的电磁环境监测结果见表7.

表7 西安咸阳国际机场区域电磁环境监测结果

根据表7，咸阳国际机场航管楼内功率密度在0.02～0.12μW/cm2的范围，磁场强度在0.029～0.051A/m的范围，公众场所功率密度在0.02～0.54μW/cm2的范围，远低于《电磁辐射防护规定》(GB8702-88)规定的VHF对应导出限值：公众功率密度导出限值20μW/cm2、磁场强度导出限值0.07.

(2) 咸阳国际机场外环境电磁辐射监测结果及评价.对咸阳国际机场外环境进行监测,结果见表8.

由表8可见：1) 咸阳国际机场外环境中的电磁辐射水平是电场强度在0.6～1.41 V/m,，功率密度在0.1L～0.46μW/cm2的范围，远低于《电磁辐射防护规定》(GB8702-88)规定的VHF对应导出限值：公众功率密度导出限值40μW/cm2.2) 典型电磁辐射源的电场强度随距离的增加而减小.

表8 咸阳国际机场外环境电磁辐射监测结果一览表

3.3.3 典型频谱分析

频谱分析仪的主要特点是能宽频带连续扫描[9]，并将得到的信号在图上直观的显示出来，电平显示范围大于70dB，在电磁辐射测量中可以很方面看出频谱占用信号活动情况.

(1)咸阳国际机场频谱分析.表9是对图1西安咸阳机场航管处频谱图的进一步解读，在西安咸阳国际机场航管楼处有9个峰值，分析认为机场周边地区存在电台、电视台和无线电信号，其中危害最大的是甚高频VHF频段(米波)，测得最大峰值为107.0dB(μV/m)，对应频率为127.20MHz,电场强度为0.214V/m,换算成功率密度为0.012μW/cm2.

表9 咸阳国际机场频谱分析一览表

(2)西宁机场滂子山频谱分析.表10是对图2的进一步解读，在西宁滂子山亦有9个峰值，分析认为机场周边地区存在电台、电视台和无线电信号，其危害最大的是甚高频VHF波段(米波)，最大峰值为133.7dB(μV/m)，对应频率为91.425MHz,电场强度为4.786V/m,换算成功率密度为6.078μW/cm2.经现场排查，确认功率密度偏大的主要原因是在滂子山北偏西约800米处，高耸着青海省电视台发射塔[1]且正值公众收看电视的高峰时间段.

(3) 对机场周边地区干扰信号的处理措施建议.干扰信号是机场对所谓“黑色13 min[10]”(飞机起降各7 min、6 min)十分关注的，关系到人的生命和财产安全，必须尽一切力量防范.对于干扰信号(电台、电视台信号和无线电信号)的处置方法如下：①消除信号源，通过当地政府协调，使电台、电视台搬迁；②对实在短期内无法搬迁的，应采取技术手段，将电台、电视台的发射天线调整方向，使其主射方向不要面对机场；③减小电台、电视台的发射功率(标称功率)；④做好机场的无线电系统监测，开展综合治理，确保机场航空无线电专用频率的使用.

表10 西宁机场滂子山村频谱分析综合一览表

4 西安中心电磁辐射防护建议措施

本着可合理达到尽量低的原则，做好西安中心的电磁辐射防护措施，建议的主要的措施有以下几条.

(1)合理选址、优化布局.西安中心拟建场址选在万安镇开元村，是城市远郊，地广人稀地段，电磁环境良好且宜于管控，工作环境适宜，具备长远发展的潜力.各台站选址符合机场、航路的发展规划，大部分在交通方便，靠近水源、电源的地点，有人值守的台站具备台站值班人员所需的工作和生活条件，避开了城镇的发展区域，有利于自身工作性能的充分发挥.

(2)合理避让.西安中心项目在设计和选址阶段避开了乡镇规划区及密集村庄，对周围地方规划、设施的影响甚微，同时避开了风景名胜区、自然保护区、电台、水源地、军事设施、文物保护单位等，对居民生活影响较小.

(3)有效搬迁.协调陕西省、青海省、西安市和西宁市人民政府，搬迁有关电视台，电台，实在搬不走的，要尽快采取技术措施，降低发射功率，调整天线发射方向.

(4)高度重视无线电干扰源的排查与监测.加快中心无线电监测设施步伐，根据区域特点，通过增设小型固定站、移动站，最终达到无线电监测无缝隙覆盖，为第一手取得监测资料数据，确定干扰源赢得宝贵的时间[11].

(5)将业务培训纳入到西安中心的管理措施.投入运行后，应将通信维护、气象情报等其他专业人员调剂到空管中心，并辅以接收相关专业大学毕业生等手段，基本满足中心的人员需求.在此基础上，引进中心管制员，进一步加强培训与管理工作.

5 结语

西安中心新改扩建工程完成后，将基本实现大区域的信息联通，航路管理进一步加强，无线电干扰降到最低.同时，机场未来在无线电监测上，应逐步向无线电监测小型化、自动化、常规化步伐迈进.

[1] 国家环保总局发展中心.西安区域管制中心工程环境影响报告书(最终报告)[R].北京：国家环保总局发展中心，2007.

[2] 国家环境保护局.GB8702-1988电磁辐射防护规定[S].北京：国家环境保护局，1988.

[3] 张苏慧. 关于比吸收率(SAR)研究工作的若干进展[J]. 电子质量，2003(2)：33-35.

[4] 刘宝华. 国内外现行电磁辐射防护标准介绍与比较[J]. 辐射防护，2008(1)：51-56.

[5] 马文华. 电磁辐射标准跟踪研究[J]. 电信工程与标准化，2007(1)：30-31.

[6] 国家环境保护部.辐射环境保护管理导则-电磁辐射及影响评价方法与标准(HJ/T 10.3-1996)[S].北京：国家环境保护部，1996.

[7] 东莞市无线电管理处.无线电频率规划和分配[EB/OL]. [2013-11-06].http://dyradio.dongying.gov.cn/ShowXw.aspx.?id=421.

[8] 国家工业和信息化部政策法规司.中华人民共和国无线电频率划分规定[EB/OL].[2013-11-06]. http://www.mit.gov.cn/n11293472/n11293832/n11294042/n11302345/13644846/html.

[9] 陈习权. 选用频谱分析测量民用航空地面无线电台站电磁环境[J],中国无线电,2011(4):39-40 .

[10] 佚名.飞机的“黑色时刻”[J]. 今日民航,2011 (11)：18.

[11] 黄建宇. 民航VHF地空通信干扰对策[J]. 中国民航大学学报，2008(2)：28-31.