人體健康與移動(dòng)通信基站電磁輻射
    摘要隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大和用戶(hù)數(shù)量的增加，基站數(shù)量不斷增加，基站輻射也引發(fā)越來(lái)越多的關(guān)注。文章通過(guò)介紹電磁波、無(wú)線(xiàn)電波和微波的原理和分類(lèi)，從理論和實(shí)踐兩方面來(lái)驗(yàn)證基站電磁輻射強(qiáng)度的大小，并與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，以此來(lái)深入探討基站輻射對(duì)人體的影響。
    1、引言
    收音機(jī)發(fā)出悅耳音樂(lè)，電視機(jī)播放精彩連續(xù)劇和電影，通過(guò)手機(jī)聽(tīng)到遠(yuǎn)方親人的聲音，雷達(dá)顯示出遠(yuǎn)地航行的軍艦、高速飛翔的飛機(jī)，透過(guò)射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)遙遠(yuǎn)的星球……所有這些，全都仰賴(lài)于神奇的無(wú)線(xiàn)電波。
    隨著無(wú)線(xiàn)電傳播技術(shù)的迅速發(fā)展，這些設(shè)備的安全性以及電磁輻射與人體組織交互作用的潛在危害性引起了普遍關(guān)注，然而，人們卻無(wú)法抗拒無(wú)線(xiàn)設(shè)備為生活帶來(lái)的靈活和方便，因此，我們有必要深入研究這個(gè)問(wèn)題，精確量化這些交互作用，確定它們是否遵循相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)。
    2、電磁波及其分類(lèi)
    首先，我們知道手機(jī)通信依靠的是無(wú)線(xiàn)電波，它和可見(jiàn)光波、檢查身體的X射線(xiàn)、治療疾病用的γ射線(xiàn)都屬于電磁波，唯一的差別是波長(zhǎng)不同。   

    那么，電磁波是什么呢?當(dāng)帶電系統(tǒng)的電荷或電流隨時(shí)間變化，系統(tǒng)所產(chǎn)生的電場(chǎng)和磁場(chǎng)也隨時(shí)間變化，變化的電場(chǎng)在其周?chē)て鸫艌?chǎng)，變化的磁場(chǎng)也在其周?chē)て痣妶?chǎng)，這種變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)會(huì)向系統(tǒng)周?chē)目臻g傳播，這種運(yùn)動(dòng)著的電磁場(chǎng)就是電磁波。
    現(xiàn)代人生活在電磁波環(huán)境中。電閃雷擊、太陽(yáng)黑子活動(dòng)、大氣、宇宙等都會(huì)產(chǎn)生電磁波，這是自然的電磁波；人為的電磁波主要來(lái)源于無(wú)線(xiàn)電發(fā)射設(shè)備、工業(yè)設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備，如無(wú)線(xiàn)電臺(tái)、手持移動(dòng)電話(huà)、氦弧焊機(jī)、交流高壓輸電線(xiàn)、汽車(chē)點(diǎn)火器、微波爐、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)等等都會(huì)產(chǎn)生電磁波。實(shí)際上，在地球任何地方，無(wú)論白天還是黑夜，都存在著各種頻率、強(qiáng)度不一、看不見(jiàn)、摸不到又聞不著的電磁波。只不過(guò)，有的是我們需要的，有的是不需要的罷了。
    電磁波與我們的生活悠息相關(guān)，如果真的遠(yuǎn)離它，會(huì)給生活帶來(lái)極大不便。然而，生活素質(zhì)的不斷提高，也促使人們對(duì)電磁波輻射的關(guān)注程度越來(lái)越高。
    3、無(wú)線(xiàn)電波與電磁輻射
    電磁波向空中發(fā)射或泄漏的現(xiàn)象叫電磁輻射，過(guò)量的電磁輻射會(huì)造成電磁污染。目前電磁輻射的來(lái)源主要來(lái)自以下方面：
    ◆高頻感應(yīng)加熱方面：高頻熱處理、焊接、冶煉、半導(dǎo)體加工，如區(qū)域熔煉（提純半導(dǎo)體）和外延（使襯底硅片上生成一層單晶硅）等，使用頻率多為300kHz～3MHz。
    ◆高頻介質(zhì)加熱方面：加熱對(duì)象為不良導(dǎo)體，如塑料制品熱合、木材、棉紗的烘干、橡膠的硫化等，使用頻率為10MHz～30MHz。
    ◆微波方面：主要用于雷達(dá)導(dǎo)航、探測(cè)、通訊、電視及核物理科學(xué)研究等，頻率一般在3GHz～300GHz之間。
    ◆生活方面：各種家用電器如：電視機(jī)、電冰箱、微波爐、家用電腦、電吹風(fēng)、電熱毯、護(hù)眼燈等。
    ◆信號(hào)發(fā)射設(shè)備：如電視信號(hào)塔、移動(dòng)通信基站、尋呼臺(tái)基站和電氣化鐵路、高壓輸電線(xiàn)等。
    目前，根椐《中華人民共和國(guó)無(wú)線(xiàn)電頻率劃分規(guī)定》，我國(guó)已對(duì)9kHz～1000GHz頻帶內(nèi)的無(wú)線(xiàn)電業(yè)務(wù)做出了規(guī)劃：
    ◆長(zhǎng)波：頻率為100kHz～300kHz，波長(zhǎng)處于3km～1km之間。
    ◆中波：頻率為300kHz～3MHz，波長(zhǎng)處于1km～100km之間。
    ◆短波：頻率為3MHz～30MHz，波長(zhǎng)處于100m～10m之間。
    ◆超短波：頻率為30MHz～300MHz，波長(zhǎng)處于10m～1m之間。
    ◆微波：頻率為300MHz～300GHz，波長(zhǎng)處于1m～1mm。
    ◆混合波段：指長(zhǎng)、中、短波、超短波和微波中有兩種或兩種以上波段混合在一起的電磁波。
    廣播使用的主要是中波和短波，而毫米波、厘米波和分米波又統(tǒng)稱(chēng)微波，移動(dòng)通信GSM使用的是890MHz～954MHz，3G使用的是1920MHz～2170MHz，都屬于微波中的分米波。日常使用的微波爐一般是2450MHz，也屬于微波中的分米波。
    4、電磁輻射的強(qiáng)度與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)
    4.1電磁輻射的強(qiáng)度
    通信基站越建越多，手機(jī)信號(hào)覆蓋加強(qiáng)，人們疑慮通信基站發(fā)射的電磁波對(duì)人體有害。由電磁輻射概念可知，電磁輻射其實(shí)是一種能量，它對(duì)環(huán)境的影響程度主要取決于能量的強(qiáng)弱，用來(lái)表量其強(qiáng)度大小的單位主要有：
    ◆功率：輻射功率越大，輻射出來(lái)的電、磁場(chǎng)強(qiáng)度越高，反之則小，單位是瓦（W）。
    ◆功率密度：指單位時(shí)間、單位面積內(nèi)所接收或發(fā)射的高頻電磁能量，單位是瓦/米?（W/m?），在高頻電磁輻射環(huán)境評(píng)估時(shí)功率密度常用MW/cm?表示。
    ◆電場(chǎng)強(qiáng)度：用來(lái)表示空間各處電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的物理量，距離帶電體近的地方電場(chǎng)強(qiáng)，遠(yuǎn)的地方電場(chǎng)弱。電場(chǎng)強(qiáng)度的單位是伏/米（V/m），在輸電線(xiàn)和高壓電器設(shè)備附近的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度通常用kV/m表示。
    ◆磁場(chǎng)強(qiáng)度：用來(lái)表示空間各處磁場(chǎng)的強(qiáng)弱與方向的物理量，單位是安/米（A/m）。
    ◆磁感應(yīng)強(qiáng)度：表示單位體積、面積里的磁通量，用于描述磁場(chǎng)的能量的強(qiáng)度，單位是特斯拉或高斯（T或Gs）。
    如何衡量電磁輻射對(duì)人體作用的大小呢?電磁輻射能量要大到什么程度才會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生傷害呢?我們先來(lái)了解一下“SAR”這個(gè)名詞，SAR的中文意思是“比吸收率”，SAR定義為生物體每單位質(zhì)量所吸收的電磁輻射功率，即吸收計(jì)量率，它的單位是W/kg。
    SAR的測(cè)定：SAR值測(cè)量系統(tǒng)由人體模型、測(cè)量?jī)x表、探針、機(jī)械臂等組成。測(cè)量時(shí)，在人體模型內(nèi)部倒入專(zhuān)用測(cè)試液體，液體的電磁性與人體的一致；將發(fā)射源緊貼模型放置，設(shè)置好發(fā)射源的發(fā)射功率，由機(jī)械臂帶動(dòng)探針在液體內(nèi)運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)測(cè)量場(chǎng)強(qiáng)E，由以下公式可計(jì)算出SAR的值：
    SAR=E?（δ/p）
    其中，E為場(chǎng)強(qiáng)，δ為介電常數(shù)，p為液體密度。
    4.2電磁輻射的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)
    國(guó)際上，F(xiàn)CC、ICNIRP（國(guó)際非電離性照射保護(hù)委員會(huì)）、IEEE等機(jī)構(gòu)先后制定了電磁輻射對(duì)人體作用的衡量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。目前通用標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)：一個(gè)是歐洲使用的2W/kg，另一個(gè)是美國(guó)使用的1.6W/kg。歐洲采用的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量單位是10克，美國(guó)采用的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量單位為1克。
    我國(guó)現(xiàn)使用的標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)家環(huán)境保護(hù)局頒布的GB8702-88“電磁輻射防護(hù)規(guī)定”。規(guī)定給出了職業(yè)照射和公眾照射兩種SAR限值。
    ◆職業(yè)照射：在每天8小時(shí)工作期間內(nèi)，任意連續(xù)6分鐘按全身平均的比吸收率（SAR）應(yīng)小于0.1W/kg。
    ◆公眾照射：在1天24小時(shí)內(nèi)，任意連續(xù)6分鐘按全身平均的比吸收率（SAR）應(yīng)小于0.02W/kg。
    SAR的測(cè)量是在屏蔽室中進(jìn)行的，而生活空間無(wú)線(xiàn)電波復(fù)雜程度遠(yuǎn)超于此，這使人們比較難以接受SAR的概念。我國(guó)衛(wèi)生部為了控制電磁波對(duì)環(huán)境的污染、保護(hù)人民健康、促進(jìn)電磁技術(shù)發(fā)展，制訂了《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》《GB9175-88》。該標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有沿用國(guó)際流行的SAR標(biāo)準(zhǔn)，而是采用電場(chǎng)強(qiáng)度V/m和功率密度μW/cm?作單位，適用于一切人群經(jīng)常居住和活動(dòng)場(chǎng)所的環(huán)境電磁輻射，不包括職業(yè)輻射和射頻、微波治療需要的輻射。
    在這個(gè)國(guó)標(biāo)中，對(duì)微波電磁輻射，以功率密度微瓦/平方厘米（μw/cm?）做為計(jì)量單位。將環(huán)境電磁波容許輻射強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)分為二級(jí)：
    一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：安全區(qū)，指在該環(huán)境電磁波強(qiáng)度下長(zhǎng)期居住、工作、生活的一切人群（包括嬰兒、孕婦和老弱病殘者），均不會(huì)受到任何有害影響的區(qū)域。
    二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：中間區(qū)，指在該環(huán)境電磁波強(qiáng)度下長(zhǎng)期居住、工作和生活的一切人群（包括嬰兒、孕婦和老弱病殘者），可能引起潛在不良反應(yīng)的區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)，可建造工廠和機(jī)關(guān)，但不許建造居民住宅、學(xué)校、醫(yī)院和療養(yǎng)院等。
    
    和其他國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)相比，我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)是比較嚴(yán)格的，歐洲大部分國(guó)家現(xiàn)在都是200μw/cm?，美國(guó)1982年頒布的標(biāo)準(zhǔn)是3000μw/cm?，比我國(guó)要寬松75倍，足已證明我國(guó)政府在有關(guān)電磁輻射環(huán)境保護(hù)方面是極其負(fù)責(zé)的，而且移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)部門(mén)的整套設(shè)備以及技術(shù)參數(shù)也是按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制的。
    5、基站電磁輻射的理論計(jì)算
    從以上國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可知，只要電磁輻射強(qiáng)度在10μw/cm?以下，對(duì)所有人群（包括嬰兒、孕婦和老弱病殘者）都是絕對(duì)安全的。
    電磁輻射強(qiáng)度的理論計(jì)算公式S=P/4πr?，其中，S為功率密度，P為發(fā)射功率，r為發(fā)射點(diǎn)與測(cè)量點(diǎn)間的距離。根據(jù)此公式，某一地點(diǎn)的電磁輻射強(qiáng)度（用功率密度表示）與發(fā)射功率成正比，與該點(diǎn)到發(fā)射點(diǎn)的距離的平方成反比。
    根據(jù)相關(guān)設(shè)備的技術(shù)參數(shù)，移動(dòng)通信2G基站天線(xiàn)向一個(gè)扇區(qū)實(shí)際輻射功率為14.26W，3G基站為2.38W。將基站功率代入上式估算，在距離2G基站10米處的功率密度為：S=P/4πr?=14.26/（4π*100）=0.0113W/m?=1.13μw/cm?，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于最安全的10μw/cm?的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，而未來(lái)的3G基站就只有約0.19μw/cm?。
    射頻信號(hào)的絕對(duì)功率常用dBm、dBW表示，它與mW、W的換算關(guān)系如下：例如信號(hào)功率xW，利用dBm表示為：p（dBm）=10log（（x*1000（mW））.1（mW）），1W等于30dBm，等于0dBW。
    射頻信號(hào)的相對(duì)功率常用dB和dBc兩種形式表示，區(qū)別在于：dB是任意兩個(gè)功率比值的對(duì)數(shù)表示形式，而dBc是某一個(gè)頻率點(diǎn)輸出功率和載頻輸出功率比值的對(duì)數(shù)表示形式。
    一般GSM基站天線(xiàn)高度均在35至55米，電磁波在空中傳播衰減很快，而且當(dāng)電磁波穿過(guò)一般磚墻時(shí)要衰減6dB左右（折合4倍），穿過(guò)帶鋼筋的墻要衰減20dB左右。因此，將GSM基站天線(xiàn)建在一般住宅樓頂，對(duì)宅內(nèi)居民是絕對(duì)安全的。
    6、基站電磁輻射的實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果
    盡管理論估算的結(jié)果是如此，還是必須進(jìn)行實(shí)際監(jiān)測(cè)，才能最終驗(yàn)證理論的準(zhǔn)確性。2005年9月，江蘇移動(dòng)通信7期增補(bǔ)、8期、2005年搬遷、網(wǎng)優(yōu)和3G基站建設(shè)項(xiàng)目實(shí)際電磁輻射環(huán)境調(diào)查，共選取全省3個(gè)城市13個(gè)典型基站進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，由江蘇省具備國(guó)家級(jí)環(huán)評(píng)資質(zhì)單位，使用德國(guó)NARDAEMR-300綜合場(chǎng)強(qiáng)儀（頻帶寬度為0.1MHz～3000MHz）進(jìn)行實(shí)測(cè)。
    在以基站為中心半徑300米范圍內(nèi)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)以基站發(fā)射天線(xiàn)為相對(duì)水平零點(diǎn)，間隔90度，分4個(gè)方向做測(cè)量線(xiàn)，每條測(cè)量線(xiàn)上優(yōu)選50米、100米、150米……300米等距離面設(shè)測(cè)量點(diǎn)。測(cè)量時(shí)間選擇在城市環(huán)境電磁輻射的高峰期，測(cè)量高度取1.7米，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)連續(xù)測(cè)量5次，每次測(cè)量不小于15秒，并讀取穩(wěn)定狀態(tài)的最大值。測(cè)量時(shí)避開(kāi)高層建筑、樹(shù)木、高壓線(xiàn)等影響，測(cè)量的氣候條件應(yīng)符合儀器規(guī)定的使用條件。   
    監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：所有基站周?chē)姶泡椛洵h(huán)境功率密度均遠(yuǎn)低于國(guó)家一級(jí)（安全區(qū)）10μw/cm?的限值，最高的只有0.32μw/cm?，最低的還小于0.01μw/cm?，是安全標(biāo)準(zhǔn)的百分之一。將已建基站和未開(kāi)通基站周?chē)h(huán)境測(cè)量結(jié)果相比較，無(wú)顯著差異，事實(shí)證明基站輻射對(duì)環(huán)境的影響微乎其微，可以忽略不計(jì)。
    7、結(jié)束語(yǔ)
    綜上所述，移動(dòng)通信基站由于功率小，離人體距離遠(yuǎn)，所帶來(lái)的輻射強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于手機(jī)。實(shí)際測(cè)量結(jié)果顯示，基站開(kāi)通和不開(kāi)通時(shí)，整個(gè)環(huán)境的電磁強(qiáng)度基本沒(méi)有變化，因此對(duì)人體是安全的。希望大家都能了解，電磁輻射強(qiáng)度與發(fā)射功率成正比，而與距離的平方成反比，我們平時(shí)更應(yīng)注意的是身邊的距離很近的、而功率又很大的電器設(shè)備，比如：電吹風(fēng)、吸塵器、電水壺、電熱毯、大屏幕彩電等等，因?yàn)樗鼈兊妮椛鋸?qiáng)度有可能是基站對(duì)人體影響的成百上千倍。

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