2013—2022年广东省电磁环境质量监测结果统计分析与监测方法优化建议*

宁 健 李占优 李华琴 汤泽平

(广东省环境辐射监测中心,广东 广州 510300)

近年来,我国第五代移动通信技术(5G)通信、输变电、广播电视、卫星互联网等电磁辐射设施发展迅猛,公众周围电磁环境水平显著增长,多年来持续受到社会关注。电磁辐射看不见摸不着,却又无处不在,只能通过电磁辐射监测这一专业技术手段,才能真实反映电磁辐射水平。为确保公众健康和辐射环境安全,2007年原国家环境保护总局建立了国家辐射环境监测网,包括电磁环境质量监测。国内多个省市开展了电磁环境质量监测[1-4],向公众提供电磁环境质量公共产品。在电磁环境质量监测过程中,边海燕[5]提出相关质量保证意见和建议;刘贵龙等[6]对电磁环境质量监测布点选择方法开展研究。本项目组负责组织实施广东省电磁环境质量监测,十多年来,通过向社会定期发布电磁环境质量,便于公众进一步掌握周围环境质量。

2013—2022年广东省电磁环境质量监测均采用相同的方法,监测结果能较好反映10年来电磁环境质量及其变化情况。目前,电磁环境质量水平是由100 kHz至3 GHz频段电磁波的综合电场强度来表征,无法提供各个频段(或频点)的电磁辐射信息,这带来重要问题,即一旦电磁环境质量发生变化,要弄清楚变化原因极其困难。电磁频谱作为表征电磁环境质量重要要素之一,国内学者开展了一定研究[7-10]。本项目组在2013—2022年广东省电磁环境质量水平监测的基础上,分析监测结果对电磁环境质量变化规律的影响和现有监测方法的不足,并提出建立电磁环境质量频谱信息以优化电磁环境质量监测的建议。研究结果可为掌握广东省电磁环境质量水平提供基础,为完善我国电磁环境质量监测方法奠定基础。

1 监测方案

1.1 监测方法

根据《辐射环境保护管理导则 电磁辐射监测仪器和方法》(HJ/T 10.2—1996)开展电磁环境质量监测,在主城区选取监测点位,充分考虑地形地物影响,避开高层建筑物、树木、高压线和金属结构等,所选位置空旷,周围无显著电磁辐射源。本项目组在广州市主城区选取了8个监测点位开展电磁环境质量监测,具体见图1。

注:★—监测点位图1 电磁环境质量监测点位Fig.1 Electromagnetic environmental quality monitoring position

1.2 监测仪器

电磁环境质量监测仪器包括非选频式宽带电磁辐射监测仪和选频式电磁辐射监测仪,详见表1。国家电磁辐射环境监测方案并无要求使用选频式电磁辐射监测仪,为丰富和完善监测信息,本研究增加选频式电磁辐射监测仪开展监测,并建立各个监测点位的电磁频谱信息。

表1 电磁环境质量监测仪器Table 1 Electromagnetic environmental quality monitoring instrument

1.3 质保措施

本项目组取得检验检测机构资质认定证书,认定项目包含射频综合电场强度、射频选频电场强度等并持续有效。参与现场监测技术人员均持有国家辐射环境监测技术中心颁发的《辐射环境监测人员技术考核合格证》,具备开展综合电场强度、选频电场强度的监测能力。监测仪器每年进行量值溯源(校准),应用校准结果修正完善监测数据;每年组织或参加监测仪器比对不少于1次,历次比对结果均满足相关标准。

2 监测结果分析

2.1 数据读取与处理

电磁环境质量监测位置避开了工频电磁辐射源,距离射频电磁辐射源较远,可视作远场区,读取离地1.7 m处电场强度。每个监测点位读取10个数据后取平均值,再根据仪器校准结果进行修正,最后得到该监测点位的电磁环境质量结果。

2.2 综合电场强度监测结果

城市多个电磁环境质量监测点位的监测结果平均值,可整体反映主城区电磁环境质量状况;城市多年电磁环境质量监测结果,可反映各个监测点位电磁环境质量变化情况。本研究根据8个监测点位10年的电磁环境质量监测结果进行分析,结果见图2。近10年监测结果显示,广东省综合电场强度为0.20～2.90 V/m,年均值为0.56～1.03 V/m。按照《电磁环境控制限值》(GB 8702—2014),30～3 000 MHz为最严格的频段,电场强度限值为12 V/m。可见,广东省电磁环境质量达标,且远低于标准限值。

图2 电磁环境质量变化情况Fig.2 Changes of electromagnetic environment quality

随着城市电磁辐射设施应用增加,尤其是近年移动通信事业蓬勃发展,电磁环境质量监测结果随时间呈增加趋势,可明显分为3个阶段:(1)2013—2014年,综合电场强度年均值(0.56～0.60 V/m)处于较低水平;(2)2015—2016年,第四代移动通信技术(4G)通信基站在城市迅猛建成使用,综合电场强度年均值升高到0.73～0.80 V/m,上升1/3左右;(3)2017—2022年,5G通信登场并逐步走入公众生活,综合电场强度年均值继续上升到0.87～1.03 V/m,再上升1/3左右,并在此范围内平稳波动。

城市10年电磁环境质量阶段性升高,与我国通信行业发展轨迹基本吻合;新电视塔处电磁环境质量变化幅度较大,由于采用综合电场强度来表征,缺少了电磁频谱信息,仅靠现场观察周围电磁辐射源变化情况,难以提供电磁环境质量变化确切原因。

3 电磁频谱分析

为掌握各个频段(频点)电磁环境质量的具体贡献,在实施广东省电磁环境质量监测10年来,在部分监测点位逐渐尝试开展选频监测,建立电磁频谱信息,为说明电磁环境质量水平变化原因提供支撑。2020、2021年辐射中心处的综合电场强度分别为1.10、0.56 V/m,有明显降低。由图3可见,2021年930～950 MHz频段电场强度比2020年小得多。

图3 2020、2021年辐射中心的电磁频谱Fig.3 Electromagnetic spectrum of radiation center in 2020 and 2021

经现场巡查证实,2020年监测时北侧约50 m处有通信基站,2021年监测时该通信基站已被拆除。2021年约948 MHz频率处的电场强度比2020的小10倍以上,而该频率处于通信基站下行工作频段(935～954 MHz)内,可确定该处电磁环境质量变化主要是因为附近通信基站的拆除。由于电磁频谱信息包含各个频段(或频点)的电场强度,因此开展环境质量频谱监测,再结合周边源项工作频率分析,就能从根本上弄清楚电磁环境质量变化的原因。

4 优化建议

国家开展电磁环境质量监测已有十余年,为完善环境质量、向社会提供公共产品发挥了积极作用。电磁环境质量与电磁波频率息息相关,单凭综合电场强度来表征已无法满足电磁环境精细化管理的需要,尤其是目前正处在制定《电磁辐射污染防治法》关键时间,建议应获取电磁环境质量频谱信息,了解各个频段(频点)的电场强度、进而掌握其对电磁环境质量的具体贡献,为全面掌握电磁环境质量水平及其变化情况提供充分依据。