人體健康與移動通信基站電磁輻射
　　
　　摘要隨著移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大和用戶數(shù)量的增加，基站數(shù)量不斷增加，基站輻射也引發(fā)越來越多的關(guān)注。文章通過介紹電磁波、無線電波和微波的原理和分類，從理論和實踐兩方面來驗證基站電磁輻射強(qiáng)度的大小，并與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比，以此來深入探討基站輻射對人體的影響。
　　
　　1、引言
　　
　　收音機(jī)發(fā)出悅耳音樂，電視機(jī)播放精彩連續(xù)劇和電影，通過手機(jī)聽到遠(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)，透過射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)遙遠(yuǎn)的星球……所有這些，全都仰賴于神奇的無線電波。
　　
　　隨著無線電傳播技術(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，人們卻無法抗拒無線設(shè)備為生活帶來的靈活和方便，因此，我們有必要深入研究這個問題，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
　　
　　首先，我們知道手機(jī)通信依靠的是無線電波，它和可見光波、檢查身體的X射線、治療疾病用的γ射線都屬于電磁波，*的差別是波長不同。
　　
　　那么，電磁波是什么呢?當(dāng)帶電系統(tǒng)的電荷或電流隨時間變化，系統(tǒng)所產(chǎn)生的電場和磁場也隨時間變化，變化的電場在其周圍激起磁場，變化的磁場也在其周圍激起電場，這種變化的電場和磁場會向系統(tǒng)周圍的空間傳播，這種運動著的電磁場就是電磁波。
　　
　　現(xiàn)代人生活在電磁波環(huán)境中。電閃雷擊、太陽黑子活動、大氣、宇宙等都會產(chǎn)生電磁波，這是自然的電磁波；人為的電磁波主要來源于無線電發(fā)射設(shè)備、工業(yè)設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備，如無線電臺、手持、氦弧焊機(jī)、交流高壓輸電線、汽車點火器、微波爐、電視機(jī)、計算機(jī)等等都會產(chǎn)生電磁波。實際上，在地球任何地方，無論白天還是黑夜，都存在著各種頻率、強(qiáng)度不一、看不見、摸不到又聞不著的電磁波。只不過，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，會給生活帶來極大不便。然而，生活素質(zhì)的不斷提高，也促使人們對電磁波輻射的關(guān)注程度越來越高。
　　
　　3、無線電波與電磁輻射
　　
　　電磁波向空中發(fā)射或泄漏的現(xiàn)象叫電磁輻射，過量的電磁輻射會造成電磁污染。目前電磁輻射的來源主要來自以下方面：
　　
　　◆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、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。
　　
　　◆信號發(fā)射設(shè)備：如電視信號塔、移動通信基站、尋呼臺基站和電氣化鐵路、高壓輸電線等。
　　
　　目前，根椐《中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定》，我國已對9kHz～1000GHz頻帶內(nèi)的無線電業(yè)務(wù)做出了規(guī)劃：
　　
　　◆長波：頻率為100kHz～300kHz，波長處于3km～1km之間。
　　
　　◆中波：頻率為300kHz～3MHz，波長處于1km～100km之間。
　　
　　◆短波：頻率為3MHz～30MHz，波長處于100m～10m之間。
　　
　　◆超短波：頻率為30MHz～300MHz，波長處于10m～1m之間。
　　
　　◆微波：頻率為300MHz～300GHz，波長處于1m～1mm。
　　
　　◆混合波段：指長、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)稱微波，移動通信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)信號覆蓋加強(qiáng)，人們疑慮通信基站發(fā)射的電磁波對人體有害。由電磁輻射概念可知，電磁輻射其實是一種能量，它對環(huán)境的影響程度主要取決于能量的強(qiáng)弱，用來表量其強(qiáng)度大小的單位主要有：
　　
　　◆功率：輻射功率越大，輻射出來的電、磁場強(qiáng)度越高，反之則小，單位是瓦（W）。
　　
　　◆功率密度：指單位時間、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)境評估時功率密度常用MW/cm?表示。
　　
　　◆電場強(qiáng)度：用來表示空間各處電場的強(qiáng)弱和方向的物理量，距離帶電體近的地方電場強(qiáng)，遠(yuǎn)的地方電場弱。電場強(qiáng)度的單位是伏/米（V/m），在輸電線和高壓電器設(shè)備附近的工頻電場強(qiáng)度通常用kV/m表示。
　　
　　◆磁場強(qiáng)度：用來表示空間各處磁場的強(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人體作用的大小呢?電磁輻射能量要大到什么程度才會對人體產(chǎn)生傷害呢?我們先來了解一下“SAR”這個名詞，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，即吸收計量率，它的單位是W/kg。
　　
　　SAR的測定：SAR值測量系統(tǒng)由人體模型、測量儀表、探針、機(jī)械臂等組成。測量時，在人體模型內(nèi)部倒入測試液體，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)械臂帶動探針在液體內(nèi)運動，自動測量場強(qiáng)E，由以下公式可計算出SAR的值：
　　
　　SAR=E?（δ/p）
　　
　　其中，E為場強(qiáng)，δ為介電常數(shù)，p為液體密度。
　　
　　4.2電磁輻射的國家標(biāo)準(zhǔn)
　　
　　上，F(xiàn)CC、ICNIRP（非電離性照射保護(hù)委員會）、IEEE等機(jī)構(gòu)先后制定了電磁輻射對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：一個是歐洲使用的2W/kg，另一個是美國使用的1.6W/kg。歐洲采用的測試標(biāo)準(zhǔn)測量單位是10克，美國采用的測試標(biāo)準(zhǔn)測量單位為1克。
　　
　　我國現(xiàn)使用的標(biāo)準(zhǔn)是國家*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的測量是在屏蔽室中進(jìn)行的，而生活空間無線電波復(fù)雜程度遠(yuǎn)超于此，這使人們比較難以接受SAR的概念。我國衛(wèi)生部為了控制電磁波對環(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《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》《GB9175-88》。該標(biāo)準(zhǔn)沒有沿用流行的SAR標(biāo)準(zhǔn)，而是采用電場強(qiáng)度V/m和功率密度μW/cm?作單位，適用于一切人群經(jīng)常居住和活動場所的環(huán)境電磁輻射，不包括職業(yè)輻射和射頻、*需要的輻射。
　　
　　在這個國標(biāo)中，對微波電磁輻射，以功率密度微瓦/平方厘米（μw/cm?）做為計量單位。將環(huán)境電磁波容許輻射強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)分為二級：
　　
　　一級標(biāo)準(zhǔn)：安全區(qū)，指在該環(huán)境電磁波強(qiáng)度下長期居住、工作、生活的一切人群（包括嬰兒、孕婦和老弱病殘者），均不會受到任何有害影響的區(qū)域。
　　
　　二級標(biāo)準(zhǔn)：中間區(qū)，指在該環(huán)境電磁波強(qiáng)度下長期居住、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。
　　
　　和其他國家的標(biāo)準(zhǔn)相比，我國的標(biāo)準(zhǔn)是比較嚴(yán)格的，歐洲大部分國家現(xiàn)在都是200μw/cm?，美國1982年頒布的標(biāo)準(zhǔn)是3000μw/cm?，比我國要寬松75倍，足已證明我國政府在有關(guān)電磁輻射環(huán)境保護(hù)方面是極其負(fù)責(zé)的，而且移動通信運營部門的整套設(shè)備以及技術(shù)參數(shù)也是按照國家標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制的。
　　
　　5、基站電磁輻射的理論計算
　　
　　從以上國家標(biāo)準(zhǔn)可知，只要電磁輻射強(qiáng)度在10μw/cm?以下，對所有人群（包括嬰兒、孕婦和老弱病殘者）都是安全的。
　　
　　電磁輻射強(qiáng)度的理論計算公式S=P/4πr?，其中，S為功率密度，P為發(fā)射功率，r為發(fā)射點與測量點間的距離。根據(jù)此公式，某一地點的電磁輻射強(qiáng)度（用功率密度表示）與發(fā)射功率成正比，與該點到發(fā)射點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)，移動通信2G基站天線向一個扇區(qū)實際輻射功率為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zui安全的10μw/cm?的一級標(biāo)準(zhǔn)，而未來的3G基站就只有約0.19μw/cm?。
　　
　　射頻信號的功率常用dBm、dBW表示，它與mW、W的換算關(guān)系如下：例如信號功率xW，利用dBm表示為：p（dBm）=10log（（x*1000（mW））.1（mW）），1W等于30dBm，等于0dBW。
　　
　　射頻信號的相對功率常用dB和dBc兩種形式表示，區(qū)別在于：dB是任意兩個功率比值的對數(shù)表示形式，而dBc是某一個頻率點輸出功率和載頻輸出功率比值的對數(shù)表示形式。
　　
　　一般GSM基站天線高度均在35至55米，電磁波在空中傳播衰減很快，而且當(dāng)電磁波穿過一般磚墻時要衰減6dB左右（折合4倍），穿過帶鋼筋的墻要衰減20dB左右。因此，將GSM基站天線建在一般住宅樓頂，對宅內(nèi)居民是安全的。
　　
　　6、基站電磁輻射的實際監(jiān)測結(jié)果
　　
　　盡管理論估算的結(jié)果是如此，還是必須進(jìn)行實際監(jiān)測，才能zui終驗證理論的準(zhǔn)確性。2005年9月，江蘇移動通信7期增補(bǔ)、8期、2005年搬遷、網(wǎng)優(yōu)和3G基站建設(shè)項目實際電磁輻射環(huán)境調(diào)查，共選取全省3個城市13個典型基站進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測，由江蘇省具備*環(huán)評資質(zhì)單位，使用德國NARDAEMR-300綜合場強(qiáng)儀（頻帶寬度為0.1MHz～3000MHz）進(jìn)行實測。
　　
　　在以基站為中心半徑300米范圍內(nèi)，監(jiān)測點位布設(shè)以基站發(fā)射天線為相對水平零點，間隔90度，分4個方向做測量線，每條測量線上優(yōu)選50米、100米、150米……300米等距離面設(shè)測量點。測量時間選擇在城市環(huán)境電磁輻射的高峰期，測量高度取1.7米，每個測量點連續(xù)測量5次，每次測量不小于15秒，并讀取穩(wěn)定狀態(tài)的zui大值。測量時避開高層建筑、樹木、高壓線等影響，測量的氣候條件應(yīng)符合儀器規(guī)定的使用條件。
　　
　　監(jiān)測結(jié)果表明：所有基站周圍電磁輻射環(huán)境功率密度均遠(yuǎn)低于*（安全區(qū)）10μw/cm?的限值，zui高的只有0.32μw/cm?，zui低的還小于0.01μw/cm?，是安全標(biāo)準(zhǔn)的百分之一。將已建基站和未開通基站周圍環(huán)境測量結(jié)果相比較，無顯著差異，事實證明基站輻射對環(huán)境的影響微乎其微，可以忽略不計。
　　
　　7、結(jié)束語
　　
　　綜上所述，移動通信基站由于功率小，離人體距離遠(yuǎn)，所帶來的輻射強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于手機(jī)。實際測量結(jié)果顯示，基站開通和不開通時，整個環(huán)境的電磁強(qiáng)度基本沒有變化，因此對人體是安全的。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，因為它們的輻射強(qiáng)度有可能是基站對人體影響的成百上千倍。