某區(qū)域基站建設(shè)與輻射環(huán)境質(zhì)量變化趨勢研究

胡 維

(核工業(yè)二三〇研究所，湖南 長沙 410007)

2018—2020年，移動、聯(lián)通、電信三大運(yùn)營商對湖南地區(qū)GSM、WCDMA、LTE、CDMA網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)容改造。隨著基站數(shù)的增加，環(huán)保投訴事件與日俱增[1-4]。當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門在處理此類基站投訴事件時(shí)，往往從環(huán)保手續(xù)是否履行完備方面解答；面對公眾質(zhì)疑基站建設(shè)后當(dāng)?shù)剌椛洵h(huán)境質(zhì)量如何，沒有充分的依據(jù)解答。目前關(guān)于基站建設(shè)研究主要是關(guān)注基站運(yùn)行原理、電磁輻射危害、理論限值要求、輻射達(dá)標(biāo)評價(jià)等[5-9]，關(guān)于基站建設(shè)前后區(qū)域輻射環(huán)境質(zhì)量的變化情況還未見報(bào)道。

本研究結(jié)合GPS定位系統(tǒng)、奧維地圖繪制新增基站覆蓋圖，并采用區(qū)域網(wǎng)格監(jiān)測數(shù)據(jù)及MATLAB軟件，繪制區(qū)域電場強(qiáng)度等高線圖，分析基站建設(shè)前后區(qū)域輻射環(huán)境質(zhì)量變化情況。

1 新增基站覆蓋情況

通過調(diào)取移動、聯(lián)通、電信三大運(yùn)營商環(huán)評、驗(yàn)收監(jiān)測數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)了該區(qū)域2018—2020年三大運(yùn)營商新建基站數(shù)量，結(jié)果見表1。可以看出，2018—2020年基站總數(shù)逐年遞增；但基站增加數(shù)量呈逐年遞減趨勢。

表1 某區(qū)近3年基站總數(shù)及基站增數(shù)

結(jié)合奧維地圖、GPS數(shù)據(jù)，將區(qū)域近3年新增基站數(shù)據(jù)投影至地圖上，結(jié)果如圖1所示。可以看出，3年新增基站主要分布在某區(qū)域的中部及西北部。圖中個(gè)別基站(主要位于某區(qū)西南側(cè))不在某區(qū)行政范圍內(nèi)；但運(yùn)維權(quán)限放在了某區(qū)，故一次納入了本次區(qū)域評價(jià)范圍。

2 基站覆蓋度與輻射環(huán)境質(zhì)量變化趨勢研究

2.1 輻射環(huán)境監(jiān)測

2.1.1 監(jiān)測儀器和方法

主要監(jiān)測儀器有NBM-550便攜式電磁輻射分析儀(探頭型號EF-0691，頻率范圍0.1～6 GHz，量程0.2～650 V/m)和1 000VR型激光測距儀，所有測試儀器均檢定合格且在有效期內(nèi)。

(a)2018年新增基站；(b)2019年新增基站；(c)2020年新增基站。圖1 某區(qū)域2018—2020年新增基站布點(diǎn)圖

按照《輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則 電磁輻射監(jiān)測儀器和方法》(HJ/T 10.2—1996)要求開展監(jiān)測，監(jiān)測時(shí)測量儀器探頭(天線)距地面(或立足平面)1.7 m，探頭(天線)與操作人員軀干之間的距離不小于0.5 m。開展監(jiān)測時(shí)，盡量選取地面監(jiān)測點(diǎn)位并避免或盡量減少周邊偶發(fā)的其他電磁輻射源干擾，每個(gè)測點(diǎn)至少連續(xù)測5次，每次監(jiān)測時(shí)間不少于15 s，讀取穩(wěn)定狀態(tài)下的最大值；若監(jiān)測數(shù)起伏較大時(shí)，適當(dāng)延長監(jiān)測時(shí)間。統(tǒng)計(jì)分析監(jiān)測結(jié)果并計(jì)算后獲取電場強(qiáng)度數(shù)據(jù)，等效平面波功率密度通過電場強(qiáng)度與功率密度換算公式計(jì)算[10]。

2.1.2 監(jiān)測布點(diǎn)原則及結(jié)果

為分析區(qū)域基站建設(shè)對輻射環(huán)境質(zhì)量的影響，并推測基站增加數(shù)量與輻射環(huán)境本底變化協(xié)同關(guān)系，將某區(qū)域按長2 km、寬2 km劃分156個(gè)網(wǎng)格，統(tǒng)計(jì)3年內(nèi)，每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)內(nèi)基站增加數(shù)量；并選取每個(gè)網(wǎng)格中心點(diǎn)及中心點(diǎn)周邊4個(gè)方向25 m、50 m處開展現(xiàn)狀監(jiān)測，共有監(jiān)測點(diǎn)位1 404個(gè)，收集有效監(jiān)測數(shù)據(jù)21 060個(gè)。

該區(qū)域網(wǎng)格劃分如圖2所示，網(wǎng)格新增基站情況見表2?？梢钥闯?，該區(qū)域的西北部(網(wǎng)格前8行和前6列圍定區(qū)域)基站新增量較大，經(jīng)統(tǒng)計(jì)該區(qū)域3年新增基站數(shù)1 417個(gè)，占新增基站總數(shù)的83.7%以上。2019年，在調(diào)查區(qū)域D54西北側(cè)、D69北側(cè)分別新增某市、某縣廣播電視臺。

圖2 某區(qū)域網(wǎng)格劃分示意圖

表2 網(wǎng)格點(diǎn)近3年新增基站數(shù)統(tǒng)計(jì)

2.1.3 基站建設(shè)前后輻射環(huán)境本底變化

在2018、2019、2020年新增基站建成后，上午10時(shí)至12時(shí)對網(wǎng)格中心點(diǎn)及4個(gè)方向25 m、50 m處開展現(xiàn)狀監(jiān)測。由監(jiān)測結(jié)果可知，2018年，網(wǎng)格覆蓋區(qū)域中心點(diǎn)電場強(qiáng)度為0.20～1.96 V/m；2019年新增454個(gè)基站后，網(wǎng)格覆蓋區(qū)域中心點(diǎn)電場強(qiáng)度為0.27～2.13 V/m；2020年新增320個(gè)基站后，網(wǎng)格覆蓋區(qū)域中心監(jiān)測點(diǎn)電場強(qiáng)度為0.30～2.75 V/m。

2.2 區(qū)域輻射環(huán)境變化趨勢分析

為進(jìn)一步分析區(qū)域輻射環(huán)境變化情況，并推測基站增加數(shù)量與輻射環(huán)境本底變化的協(xié)同關(guān)系，分析了新增基站建成后網(wǎng)格中心點(diǎn)及中心點(diǎn)四周25 m、50 m處的監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)果如表3和圖3～5所示。將區(qū)域化成2 km×2 km的網(wǎng)格點(diǎn)，并設(shè)定D145網(wǎng)格左下角為(0，0)坐標(biāo)，D145中心點(diǎn)為(1,1)坐標(biāo)，將所有監(jiān)測點(diǎn)位對應(yīng)坐標(biāo)，并結(jié)合MATLAB繪制區(qū)域電場強(qiáng)度等高線圖，結(jié)果如圖6所示，圖3、圖4中虛線圈出的區(qū)域?yàn)樾略龌敬笥?0個(gè)的區(qū)域。

表3 2019、2020年網(wǎng)格點(diǎn)監(jiān)測值變化情況統(tǒng)計(jì)

圖3 2019年網(wǎng)格區(qū)域中心點(diǎn)電場強(qiáng)度變化情況

圖4 2020年網(wǎng)格區(qū)域中心點(diǎn)電場強(qiáng)度變化情況

(a)2019年網(wǎng)格中心點(diǎn)四周25 m處；(b)2020年網(wǎng)格中心點(diǎn)四周25 m處；(c)2019年網(wǎng)格中心點(diǎn)四周50 m處；(d)2020年網(wǎng)格中心點(diǎn)四周50 m處。圖5 2019、2020年網(wǎng)格中心點(diǎn)四周25 m處、50 m處電場強(qiáng)度變化情況

圖6 2018、2019、2020年區(qū)域電磁輻射環(huán)境監(jiān)測等高線

由表3和圖6可知：2019年較2018年新增454個(gè)基站后，有891個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位電場強(qiáng)度上升，電場強(qiáng)度有所上升的點(diǎn)位數(shù)占所有監(jiān)測點(diǎn)位數(shù)的63.46%，區(qū)域電磁輻射環(huán)境本底值有所上升；2020年較2019年新增320個(gè)基站后，有831個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位電場強(qiáng)度增大，電場強(qiáng)度有所上升的監(jiān)測點(diǎn)位所有監(jiān)測點(diǎn)位數(shù)的59.19%，區(qū)域電磁輻射環(huán)境本底值有所上升。

由圖3可知，2019年，D14～18、D27～30、D51～D53、D66區(qū)域基站增長較多，單個(gè)區(qū)域基站增加量15～19個(gè)不等，對應(yīng)網(wǎng)格中心點(diǎn)電場強(qiáng)度均有顯著上升。由圖4可知，2020年，新增基站主要分布在網(wǎng)格D15～D18、D27、D53、D87處，單個(gè)基站增加量在8～19個(gè)不等，對應(yīng)區(qū)域網(wǎng)格中心點(diǎn)電場強(qiáng)度較去年均有所上升。由圖5可知，2019年、2020年網(wǎng)格中心點(diǎn)四周25 m、50 m處電場強(qiáng)度呈上升趨勢的點(diǎn)位數(shù)占比均大于50%，大部分監(jiān)測點(diǎn)位電場強(qiáng)度高于前一年，區(qū)域輻射環(huán)境本底值呈上升趨勢。

由圖6可看出：新增基站基本分布在區(qū)域西北側(cè)，即網(wǎng)格前8行、6列圍定區(qū)域；對比圖6(a)、(b)可看出，網(wǎng)格前8行、6列圍定區(qū)域顏色逐漸加深，深紫色面積逐漸增大，該區(qū)域電磁輻射環(huán)境本底逐漸變大，2019年較2018年區(qū)域輻射環(huán)境本底值呈上升趨勢；對比圖6(b)、(c)可知，前8行、6列圍定區(qū)域變化不大，但D40～43、D55～57區(qū)域電磁輻射環(huán)境監(jiān)測值較2019年有顯著上升，該區(qū)域基站增量不大，現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，D54西北角、D69北側(cè)新增2座廣播電視臺，考慮是電視臺建設(shè)對該區(qū)域電磁輻射環(huán)境產(chǎn)生了影響。

3 結(jié)論

2)某區(qū)新增基站主要分布在中部及西北部區(qū)域，占比達(dá)84%以上，該區(qū)域電場強(qiáng)度由0.20～1.96 V/m增加至0.30～2.75 V/m，在基站激增的區(qū)域電磁輻射環(huán)境電場強(qiáng)度增幅較大，基站建設(shè)對該區(qū)域輻射環(huán)境影響較大。