南充市主城区电磁环境调查与分析

杜 波,田 静,吴雪梅,王馥云,谢怡卿

(四川省南充生态环境监测中心站，四川 南充 637000)

1 引言

1831年英国物理学家法拉第发现电磁感应现象，人类社会翻开新的篇章，在近200年发展历程中，电磁技术在电工、电子技术、电气化、自动化等领域得到广泛应用，产生了发电机、电报、雷达、电脑、手机等重要产品，加速了社会生产力和科学技术的发展。

我国自改革开放以来，特别是进入21世纪后，电磁技术得到高速发展，研究出了特高压输电[1～4]、5G通信[5～8]、大数据[7～11]等引领世界的新技术。各类电子技术产品，如广播、电视、微波炉、手机、电脑、汽车导航等深入而广泛地影响着人们生活。电磁技术的发展和应用对改善我国人民生活水平、推动经济高质量发展和实现社会主义现代化发挥着至关重要的作用[12]。然而人们在享受电子产品方便快捷同时也开始担心电磁辐射[13～15]。据统计，“十三五”期间，南充市电磁辐射信访投诉逐年增多，成为中、省环境保护督察和12369环保举报热线污染投诉的热点问题。南充市电磁辐射信访投诉主要集中在变电站和通信基站，投诉内容与南充市电磁技术利用特征相吻合。南充市是人口大市，人口723.7万人，也是电磁技术应用大市，现有广播电视发射台13座、110 kV以上变电站45座、通信基站约11000座，移动通讯终端约600万个。近年来，针对电磁设备、设施的投诉越来越多，阻碍了电力、通信设施的建设[16，17]，影响了城市的发展和社会和谐。对城市电磁环境进行监测，建立电磁环境信息数据库，是有效开展电磁环境管理，合理规划电力、通信设施建设，消除群众对电磁辐射的疑虑，引导公众对电磁环境认知的关键[18]。本文针对南充市主城区电磁环境缺乏基础数据的现状，采用网格法对南充市主城区工频、射频电磁环境进行调查，掌握电磁环境基础数据，为相关管理部门提供参考和数据支持。

2 南充市主城区电磁环境调查

2.1 研究区概况

南充市主城区包括顺庆区、高坪区和嘉陵区的建成区，面积约160 km2、人口约145万人，2021年主城区生产总值约883.5亿元。调查区域内顺庆区以居住区、商业区及行政办公区为主，高坪区以居住区、商业区、旅游区和物流区为主，嘉陵区以居住区和工业区为主。南充市主城区电磁设施(设备)现状，据统计，主城区现有广播电视发射塔2座，通信基站约5000座，110 kV以上变电站45座，主城区附近的变电站共计18座。

2.2 调查因子

此次调查覆盖了从5 Hz～3000 MHz的宽广频谱，包含了电力、交通、广播电视、通信、雷达、工业、科研、医疗等绝大多数电磁应用设施(设备)的工作频率，调查更具广度。根据大量实际监测数据表明，电力电磁特征主要为50 Hz工频磁场与工频电场，无线电干扰或电磁骚扰(射频段)虽然频段较宽，但影响极其有限。工业、科研、医疗等涉及频谱较广，但在一般城市区域应用较少且场所做了防护措施，因此对电磁环境的影响可以忽略。城市区域较为普遍的电磁辐射设施(设备)有移动通信(数量多，分布广)、广播电视、雷达等，此类设施主要产生射频电磁场。因此此次南充市城区电磁环境调查因子为：工频电场、工频磁场、0.1～3000 MHz射频综合场。

2.3 调查方法

南充市电磁设施(设备)主要集中在建成区，因此本次调查范围确定为南充市主城区即建成区，总面积约为160 km2，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)[19]对南充市主城区划分1 km × 1 km 网格进行实地监测，取网格中心为测量位置，监测布点见图 1。

图1 调查区电磁环境调查布点

调查区共布设160个电磁环境调查测量点，测量时间选定工作日 8: 00～22: 00 的时间段。布点后考虑到地形地物的影响，实际测点应避开高层建筑物、树木、高压线以及金属结构体等，尽量选择空旷地方测试工，允许对规定测点进行调整，测点调整最大值为网格边长的1/4。本次监测仪器主要技术参数见表1。

表1 调查监测仪器名称及主要技术参数

2.4 评价标准

评价标准依据《电磁环境控制限值》( GB8702-2014) 规定的公众暴露控制限值，其中工频电场强度评价限值为4000 V/m，工频磁感应强度评价限值为 100 μT，30 M～3000 MHz射频等效平面波功率密度为0.4 W/m2。

3 监测结果

本次电磁环境调查按照1 km × 1 km 网格布设了160个点位，因河流、地势、建筑工地封闭等原因，实际完成的测量点位为144个，完成率达到90%，能够完全反映南充市主城区电磁环境现状。实际测量点位见图2。

图2 调查区电磁环境调查实际测量点位

3.1 南充市主城区工频电磁监测结果分析

为更好地了解调查区的工频电磁环境质量状况，对南充市主城区工频电磁环境监测结果进行分段统计，具体结果见表2。主城区工频电场强度均值为4.96 V/m，87个点位小于2.0 V/m，占测量点位总数的60.4%，最小值为0.0464 V/m ；12个点位大于20.0 V/m，占测量点位总数的8.3%，最大值为61.428 V/m，( 远低于公众曝露控制限制 4000V /m)[20]，统计结果表明南充市主城区工频电场环境良好。主城区工频磁感应强度均值为0.046 μT，105个点位小于0.05 μT，点测量点位总数的75.0%，最小值为0.003 μT；5个点位大于0.2 μT，占测量点位总数的3.5%，最大值为0.438 μT( 远低于公众曝露控制限制 100 μT)，统计结果表明南充市主城区工频磁场环境良好。

表2 工频电磁环境监测结果统计

为了更直观地了解南充市主城区的工频电磁环境，根据网格法的测量数据，绘制出南充市主城区工频电场等值色差线图和工频磁感应强度等值色差线图，见图 3与图 4。

图3 调查区工频电场强度等值色差线

从图3、图4可以看出，此次南充市电磁环境调查区域工频电磁场测值很小，工频电场大部分区域测值在0～5 V/m，最大值为61.428 V/m，工频磁感应强度大部分区域在0～0.04 μT，最大值为0.438 μT,等值线图色彩分布均匀、色差小，反映出了调查区域内的工频电磁场分布情况。调查区域边界附近工频电磁场相对较高，原因是调查区域边界基本上靠近城市郊区，周边有大量架空输电线路、变电站、高压输电线将电力输送到郊区变电站降压，再输送进主城区，对工频电磁场造成了影响。调查区域西南片区属于嘉陵区工业园区，测值相对较高，原因是附近有110 kV火花变电站、110 kV保光变电站、220 kV大方变电站，片区内有大量企业用电且输电线路没有下地。顺庆区文化路、人民中路附近属于顺庆区老城区，由于输变电线路下地工程还未全覆盖，测点附近受输变电线路影响，测值相对较高。顺庆区北部两处测值高点均是由高坪区到顺庆区的高压输电线路引起的。高坪区内的几处测值高点均位于高坪老城区，测量时周围均有民用输变电线路，因线路多采用地面架设，对环境工频电磁场贡献较大，对测量值有很大影响。工频磁感应强度与工频电场强度具有一定有相关性，因为二者主要受变电站、输变电线路影响，其强度变化与南充市主城区及周边变电站和输变电线路分布走势基本吻合。

图4 调查区工频磁感应强度等值色差线

3.2 南充市主城区射频电磁监测结果分析

射频电磁环境质量监测结果同样采取分段统计，具体见表3。主城区0.1～3000 MHz射频综合场均值为0.001898 W/m2，44个点位小于0.0002 W/m2，占测量点位总数的30.55%,最小值为0.000106 W/m2；29个点位测值在0.0002～0.0005 W/m2，占测量点位总数的20.14%，10-3W/m2数量级测值点位占点位总数的61.11%；4个点位大于0.0100 W/m2，占测量点位总数的2.78%，一些相对较大的测值位置主要在商业区、学校等区域，最大值为0.024578 W/m2( 远低于公众曝露控制限制 0.4 W/m2)。最大值出现在嘉陵区春江路与燕京大道十字附近，该点位嘉陵区工业园区，周围有移动通信基站。从上述数据可看出，南充市主城区环境射频综合场测值均未超国家相关标准，射频电磁环境良好。

表3 射频电磁环境监测结果统计

为了更直观地了解南充市主城区的射频电磁环境，根据网格法的测量数据，绘制出南充市主城区0.1～3000 MHz射频综合场测值等值色差线图，见图5。

从图5可以看出，此次南充市电磁环境调查区域0.1～3000 MHz射频综合场测值测值很小，大部分区域在0～0.010 W/m2，整个测试范围内的色差同样非常小。≤0.01 W/m2这区间的测值占总量的绝大多数(140个)，占比97.22%; 最大值为0.024578 W/m2, 大多数区域的颜色趋于一致，整个等值线图色彩分布均匀、色差小，反映出了调查区域内的0.1～3000 MHz射频综合场测值分布情况。

图5 调查区0.1～3000MHz射频综合场测值等值色差线

本次南充市电磁环境调查区域西南部分相对较高，该片区位嘉陵区工业园区，建筑物和移动通信基站相对较少，为了覆盖大面积地区，单基站功率反而更大，因此基站附近测值相对较高。市政新区、石油大学、南充职业技术学院属于办公、学习、人员集中场所，人员密集，人口分布密度大，因此测值相对较高。顺庆区蓝光1227片区、高坪区王府井广场片区属于南充市的商业娱乐区，经济发达，人员密集，移动通信话务、数据传输量巨大，移动通信基站密集，因此2个区域的测值也相对较高。南充市气象雷达位于顺庆区气象公园，气象雷达临近区域测值相比其他区域的射频综合场无明显增大，该设施对周边地面区域无明显贡献。

4 电磁环境与区域社会经济关系

为进一步摸清电磁环境的贡献来源及其相关因素，对本次调查涉及的顺庆区、高坪区、嘉陵区的人口、经济、产业结构等进行了调查。

从表4可以看出[21]，顺庆区人口密度最大，其次是高坪区，最后是嘉陵区。顺庆区是南充市的主城区、核心区，是南充的经济、科教、文化中心，拥有城市综合体、商业街、商贸物流市场等商业中心。高坪区有王府井、保利金融广场等商业圈。本次调查的区域覆盖了各区城市面积、人口95%以上，表明本次调查覆盖区域有一定的普遍性各代表性，可以反映各区城区电磁环境状况，且各区社会经济及产业结构调查结果能够较好反映各区的社会经济情况。

表4 调查涉及行政区经济及产业结构一览

将工频电场、工频磁场、射频综合场监测结果与各区社会经济、人口、产业分布结合分析得出：

(1)除极个别点位外，各区工频电场强度和工频磁感应强度测值总体无明显差别。调查区域中人口总量、人口密度，与工频电场强度和工频磁感应强度并无明显相关性。产业分布与工频电场强度和工频磁感应强度有一定的相关性，工业园区与输变电分布与工频电场强度和工频磁感应强度走势基本吻合。

(2)市政新区、石油大学、南充职业技术学院等办公、学习集中区，顺庆区蓝光1227片区、高坪区王府井广场片区等商业娱乐区在调查区域内经济发达、商业集中度高、人口分布密度大、人群活动度高，0.1～3000 MHz射频综合场测值测值较大。环境射频综合场测值与调查区域中人口总量、人口密度、人群活动度、区域产业结构在一定范围内正相关。由此可见，经济越发达、人口密度越大、人群活动度越高、商业集中程度越高，环境射频综合场测值越大。

5 结论与讨论

(1)南充市主城区工频电磁环境与射频电磁环境统计分析表明，南充市电磁环境良好，所有网格的工频电磁场、射频综合场测值均小于《电磁环境控制限值》( GB8702-2014) 规定的公众暴露控制限值。

(2)产业分布与工频电场强度和工频磁感应强度有一定的相关性，工业园区分布和城市周边输变电分布与工频电场强度和工频磁感应强度分布走势基本吻合，证明了城市主要工频电磁污染来自于变电站与输变电线路设施。0.1～3000 MHz射频综合场与调查区国民经济发展程度、人口分布、商业分布相吻合，调查区域中人口总量、人口密度、人群活动度、区域产业结构与环境射频综合场测值有一定的相关性，人口密度、人群活动度、商业集中程度与环境射频场测值在一定范围内正相关，经济总量越大、人口密度越大、人群活动度越高、商业集中程度越高，环境射频综合场测值越大。

(3)根据本次电磁环境调查结果，电磁环境现状测值总体很小，一些明显电磁辐射体存在的区域，电磁环境测值在距离电磁辐射体一定范围内都出现了明显的增高，电磁项目在建成地会影响临近区域内的电磁环境。因此，在对电磁类项目审批时应严格把关，要调查、掌握建设地点的电磁环境现状，明确项目贡献值及项目建成后的电磁环境最终值。避免出现项目建成后公众活动区域电磁环境测值超标的情况。

(4)通过本次调查发现，城市化进程使得郊区变城区，原本位于郊区的一些电磁辐射设施(如变电站、输变电线)也融入城市之中，这些设施周边位置生活和工作的人群电磁辐射暴露水平自然会高于其他区域。随着社会经济的发展，公众获取知识的渠道增多，环境意识相比之前已经大幅度提升，也逐渐开始关注电磁环境及工作、生活中的电磁辐射设施。城市化进程还在继续，电磁辐射设施的建设也不会停止，尤其是5G通信技术的应用，相关电磁设备会越来越多。因此，城市规划应该具有足够的前瞻性，应该将电磁环境因素纳入考虑范围，要充分考虑城市整体功能区划分布与电磁辐射设施的关系，以及城区向外扩张的速度，其次，新建电磁设施在前期立项时，可以结合城市总体规划、发展规划，进行合理的选址与布局。