0.1～3000MHz射频电磁环境时间变化规律及其与人群作息时间关系的研究

缪尔康

(四川省辐射环境管理监测中心站，成都 610031)

1 前言

在过去很长的一段时间内，电磁环境［1］监测大多采用人工手动的方式，由于受到仪器和人力的限制，这种方式所获得数据仅能反映监测点位很短一个时段内的电磁环境值。在实际的监测活动中，时常会有公众提出疑问:“我们每天24小时生活在这里，你们的监测时间却那么短，能不能反映我们这里的电磁环境水平?”由于缺少长时间连续的数据支撑，回答此问题多以经验判断。因此，研究掌握电磁环境随时间变化的规律无论对于监测时段的合理选取，还是对于回答公众的疑问都是很有必要的。为此，本文通过一系列的自动连续监测研究工作以获取答案，与此同时，还希望通过研究找到电磁环境时间变化规律与人群作息时间的一些联系。

2 实施情况

2.1 研究区域及其电磁环境背景值

电磁环境包含了人为和天然电磁辐射［2］，天然电磁辐射主要来源于地球产生和外层空间，如太阳辐射、雷电、宇宙射线等;人为电磁辐射则来源于各类设施的使用，如广电发射台、移动通信基站等。区域经济越发达、人口密度越大，此类设施的使用量越多，人为电磁辐射对电磁环境贡献就越大。人为电磁辐射是目前重要的环境问题之一，特别是在城市区域公众更加关注，因此本文选取了成都市主城区进行研究。

2.2 频率选取

各种电磁辐射以频率特性［3］作为区分，按照惯例，可以0.1MHz为界，较为初略的分为射频和低频。从实际应用上看，对于人为电磁辐射，公众接触较多的广播电视［4］、通信电磁波频段［4］都集中在0.1～3000MHz以内，因此，本文研究主要针对射频段的电磁辐射，频率范围选定在0.1～3000MHz。为确保频率选取的准确性，我们还开展了研究区域内的频谱分析，研究区域频谱实测统计结果见表1。

表1 研究区域频谱实测统计结果Tab.1 Statistics of the frequency spectrum of the studied area

频谱实测结果表明研究区域内0.1～3000MHz频段电磁辐射主要来源确为广播电视和通信电磁波，选取该频段进行测试分析可以有效反映区域内电磁环境的变化。

2.3 研究区域电磁环境背景值

通过对整个研究区域实施网格布点的方式进行测试，点位设置尽最大可能避开人工电磁辐射源以区域电磁环境背景值。统计近300个网格点位的0.1～3000MHz功率密度测值数据，0.0001 ～0.001W/m2区间是测量值出现最多的，约占总数的64.1%，另有17.3%的测量值小于0.0001 W/m2。有18.6%的测量值大于0.001 W/m2。可以判断，区域电磁环境背景值大致处于10-4W/m2量级或以下。

2.4 点位设置

为了保证数据的多样性，点位选取考虑了室内、室外、临近电磁辐射设施、远离电磁辐射等多种因素，监测点位明细见表2。

表2 监测点位明细表Tab.2 List of monitoring points

2.5 监测时间设置

每个点位至少连续测试6天，不但可以获得该点位较长时间周期的电磁环境测量值，还有利于我们发现该点位工作日和公休日的电磁环境测量值的差别。

2.6 数据的记录和处理

按照《电磁辐射防护规定》 (GB8702-88)要求，将仪器设定为6分钟平均值［6］模式，数据自动传输至服务器，并通过软件实现数据图形化。

3 监测结果及分析

图1～图6为各测点0.1～3000MHz射频电磁环境测量值随时间变化曲线图，每一个竖格表示一天。

图2 天府广场原环保厅大楼Fig.2 The former environment protection bureau building near TianFu Square

图3 科园南二路新环保厅大楼Fig.3 The environment protection bureau building in KeYuan′nan Road 2

图4 省辐射站楼Fig.4 Sichuan management＆ monitoring center station of radioactive environment building

图5 富临大厦Fig.5 Fulin mansion

图6 蜀都大厦Fig.6 Sudu mansion

从图1～图6中可以看出，无论监测点位处于室内还是室外，临近位置有无电磁辐射体，各点位每天电磁环境测量值在一天中的变化规律基本一致，与人群作息时间紧密相关，各点位一天数据变化趋势与人群作息对应情况见表3。

表3 各点位一天数据变化趋势与人群作息对应表Tab.3 Variation trend of data and people corresponding time table of people

各点位电磁环境测值最大值和最小值均分别出现在人群活动时段和人群睡眠时段且趋于稳定，从统计结果来看各点位最大值相比最小值至少有25%的增量，显然人群活动增多会使电磁环境测量值增大，各点位最大和最小值统计见表4。

从各点位测量值大小来看，还有如下的一些规律。为便于比较，将仪器读数的电场强度值换算为等效的电磁辐射功率密度值。

(1)室内点位测量值小，室外点位测量值相对较大。很明显，位于室内的1号测点一天中的最大测值仅为2.39×10-4W/m2，小于室外点位2、3、4、5、6号测点的最大测值。

(2)临近位置没有可见电磁辐射体的点位(1、2、3号测点)测值与区域电磁环境背景值整体水平基本相同，更多的处在10-4W/m2数量级。

(3)临近位置有电磁辐射体的点位比附近没有电磁辐射体的点位测量值更大一些。临近位置没有电磁辐射体的点位 (1、2、3号测点)，昼夜最大测值 (出现在2号点位)数量级为10-3W/m2;对于距离电磁辐射体较近的点位 (4、5、6号测点)，昼夜测值有1到4个数量级的增大，最大值达到了1.53 W/m2(出现在6号点位)，可见人工电磁辐射体的存在，会使周边一定区域内的电磁环境值升高。

表4 各点位最大和最小值统计Tab.4 Statics of the max ＆ min values of each monitoring point

(4)处于居民区的点位 (上表中1、4号测点)，12:00～13:00的测值也略有降低，与人群午休有关。

4 结论

(1)某个区域的0.1～3000MHz射频电磁环境总体水平取决于外环境情况。

监测结果表明，由于外环境的不同，某个区域的0.1～3000MHz射频电磁环境测值的总体水平也不同:室内环境测值小于室外环境，靠近移动通信基站、电视、广播发射塔等电磁辐射体区域的测值则大于远离电磁辐射体的区域。

(2)0.1～3000MHz射频电磁环境呈现周期变化。

从各点位监测值随时间变化图可以看出，无论点位所处位置外环境有何差异，其0.1～3000MHz射频电磁环境测值变化规律是一致的:每天1:00～4:00处于低谷，4:00～6:00逐渐增高，6:00～24:00趋于稳定，24:00～次日1点逐渐降低，周而复始。

(3)同一点位工作日与公休日0.1～3000MHz射频电磁环境测值并无明显差别

由于每个点位的测量时间均在6天以上，因此在该点位获得了包含工作日和公休日的监测数据。从各点位监测值随时间变化图中可以看出，每一天的数值曲线变化趋势一致，各时刻的测值大小相近，表明0.1～3000MHz射频电磁环境测值不会因为工作日或公休日而发生明显变化。

(4)0.1～3000MHz射频电磁环境变化周期与人群作息时间紧密相关。

将电磁环境变化周期中各时段与人群作息时间进行比较后不难看出，对一个外环境固定的区域而言，除了受到自然界电磁辐射昼夜变化的影响外，电磁环境测值变化与该区域内绝大多数人是否入睡有明显关系。

每天凌晨1:00～凌晨4:00时段内，绝大多数人已入睡，电磁辐射设施、设备的使用量大大减小，电磁环境测值处于一天中最小的时段。凌晨4:00以后人群逐渐起床开始一天的活动，电磁辐射设施、设备的使用量开始逐步增加，从而导致电磁环境测值也开始增加、逐渐趋于稳定并维持至次日凌晨1:00。

(5)人工手动监测时段的合理选取。

如前所述，某一个点位的0.1～3000MHz电磁环境会在人群睡眠时段处于低值，在人群活动时间段内 (即每天凌晨4:00以后～次日凌晨1:00)都是较为稳定地维持在一个相对较大的数值上，因此在人工手动监测时，选取白天任意时段都可以;当然，对于集中居住区，若想测得相对较大值，监测时段还需要避开12:00～13:00的午休时间。

(6)对公众疑问的回答

前言中提到公众的疑问“我们每天24小时生活在这里，你们的监测时间却那么短，能不能反映我们这里的电磁环境水平?”显然，根据前面的分析，对于都是在昼间进行的电磁环境监测，一次较短时间的人工监测是可以反映出当地的电磁环境水平，而且还是一个较大值。

［1］ GB/T4365-1995，电磁兼容术语［S］.

［2］ 杨维耿，翟国庆.环境电磁监测与评价［M］.杭州:浙江大学出版社，2011.1.

［3］ World Health Organization.Electromagnetic fields［EB/OL］.http://www.who.int/peh-emf/about/WhatisEMF/en/index.html，2013.7.

［4］ (美)克劳斯(Kraus，J.D)，等著;章文勋译.《天线》(第三版)(上册)［M］.北京:电子工业出版社，2004.6.

［5］ 周建明，高攸纲，徐小超，金宏彬.通信电磁辐射及其防护［M］.北京:人民邮电出版社，2010.173-174.

［6］ GB8702-88，电磁辐射防护规定［S］.