电磁辐射监测基础知识

电磁辐射监测基础知识甘肃省核与辐射安全局宗凌培训内容电磁辐射基础知识移动通讯系统的电磁辐射监测输变电设施的电磁辐射监测电磁环境现状监测概述随着人们物质文化生活水平的提高以及工业、农业、国防现代化的飞速发展，人类对电能的供给提出了日益增长的需求，电能已成为人们生活和生产中的必需。为此，近年来在我国进行了以扩能、成网为主导的并有规划的加速电能系统建设。提高输出线路的电压等级，在既有高压输电线路基础上又建设了一批超高压、特高压的交流、直流输电线路；输配电建设成网；供电服务范围深入用电负荷，建成了较为完善的电能供给系统，供电需求得到了保障。但也因此高压电力输变电设施的建设地点由原来远离城市而改变为当前逐渐进入城郊，甚至市区及民宅小区，某些地区高压架空电力线路林立密集，其环境影响成为倍受关注的热点。随着21世纪的到来，人类已进入信息时代，广播电视、无线电通信的快速发展，大量电视发射塔，广播发射站，雷达站，卫星通信地球站，微波中继站，移动通信基地站等产生电磁场的设备也越来越多。这些设备对人类的生活和发展起到了重要的作用，但也造成环境中电磁能量密度增大，频谱增宽，无线电噪声水平增高。概述尽管输变电设施和广电通信设施产生电磁效应的机理和对电磁环境影响不同，但它们都会在邻近该设施的局部空间可能产生较高的电磁场曝露。高强度，长时间的电磁场照射，对公众的身体健康有不良的影响；同时对家用电器、医疗设施等造成干扰。高强度的电磁场是一个重要的环境污染要素，而电磁波是能量流污染，看不到，听不到，嗅不着，摸不着，但却充满了环境空间。所以，我们要加强对电磁波特性的研究，既要把电磁能作为一种资源，充分地利用为人类造福；又要加强电磁环境管理，做好建设项目电磁环境的预测与评价，将其负面效应控制在最小的影响程度。概述一.电磁环境术语1、电磁环境指存在给定场所的所有电磁现象的总和。一般有三种典型存在形式：工频电场、工频磁场：目前我国电力供电频率为50Hz，在导线或设备周边产生工频电磁环境，以电磁感应为主。低频电磁场：一般指10K－100KHz频率特征的电磁场，是一个较复杂的电磁环境，感应、传导、辐射几种形式共存。高频电磁场：国标《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）中频率范围是指100KHz以上的电磁环境，远场主要为辐射场。2、电磁辐射能量以电磁波的形式由源发射到空间的现象。或称时变电磁场以波的形式向远处传播不再返回的过程称电磁辐射。3、电磁污染是指天然的和人为的各种电磁波的干扰及有害的电磁辐射。4、电磁波交替变化与交替产生的电场和磁场，由近而远的传播。即波动的电磁场。它是物质存在的一种特殊形式，它是由交变的电场和交变的磁场所组成。表征电磁波属性的是电场强度和磁场强度。交变的电场产生交变的磁场，交变的磁场产生交变的电场，二者互为前提、互为结果，相互依存。在空间上二者相互垂直、同相位变化。电磁波如图（A-1）所示。一.电磁环境术语频率名称频率范围波长范围波长名称甚低频3～30kHz100000～10000m超长波低频30～300kHz10000～1000m长波中频300～3000kHz1000～100m中波高频3～300MHz100～10m短波甚高频30～300MHz10～1m超短波超高频300～300000MHz1～0.001m微波频率范围名称表二、建设项目电磁环境管理的分类建设项目中电磁环境管理可按照国家环保总局1997年组织进行的《全国电磁辐射环境污染源调查》中的分类实施，即：1、广播电视系统发射设备；2、通信、雷达及导航等无线电发射设备；3、工业、科学、医疗射频设备；4、交通系统电磁辐射设备；5、高压电力系统设备。上述设备有关电磁环境的主要内容见表1。2、电磁环境的主要建设项目项目分类建设项目名称建设项目主要内容电磁环境因子单位一、广播电视发射系统（一）中波广播台站（0.1～3.0MHz）1．机房：发射机、馈线；2．发射天线：中波塔，有单塔、双塔、四塔和八塔等电磁辐射：V/m（二）短波广播台站（3.0～30MHz）1．机房：发射机、馈线；2．发射天线：有同相水平、菱形天线等电磁辐射：V/m（三）电视发射台（塔）（48.5～960MHz）1．机房：发射机、馈线；2．发射塔：单偶极子板、双偶极子板、四偶极子板等不同层天线电磁辐射：mW/cm2（四）调频广播台（塔）（87～108MHz）1．机房：发射机、馈线；2．发射塔：双偶子板天线电磁辐射：mW/cm2二、通信、雷达及导航等无线发射设备（一）短波发射台站（3.0～30MHz）1．机房：发射机、馈线；2．天线：同相水平、菱形天线等型式电磁辐射：V/m（二）卫星通信地球站（目前：C波段4/6GHz；Ku波段11/14GHz）1．机房：发射机、馈线；2．天线：抛物面天线电磁辐射：mW/cm2（三）微波通信站（1～40GHz）1．机房：发射机、馈线；2．天线：发射塔、抛物面天线电磁辐射：mW/cm2（四）移动通信基地站（0.15～2.0GHz）包括：移动电话、集群通信、寻呼通信、网络通信等1．机房：发射机、馈线；2．天线：全向或定向天线电磁辐射：mW/cm2（五）雷达与导航设备（包括中波、超短波和微波多种频率）1．机房：发射机、馈线；2．天线：多种型式天线电磁辐射：V/m或mW/cm2三、工业、科学、医疗射频设备（一）工业和科学射频设备（多种频率泄漏）1．高频感应加热设备：如高频溶炼炉、高频淬火设备等；2．高频介质加热设备：如塑料热合机、高频干燥设备等；3．微波加热设备：如微波炉等；4．其他高频加工设备：如高频电弧焊机、超声探头等电磁辐射：V/m、mW/cm2、dB（μV/m）（二）医疗射频设备（多种频率泄漏）1．超短波理疗仪（超短波频段）；2．微波治疗仪（微波频段）；3．其他类电磁辐射：mW/cm2、V/m、dB（μV/m）四、交通系统电磁辐射设备（一）电牵引系统1．电气化铁道；2．城市轨道交通（地铁、轻轨、无轨等）电磁辐射：dB（μV/m）（二）城市道路汽车发动机点火系统、电动喇叭、整流器、蓄电池等电磁辐射：dB（μV/m）五、高压电力设备（一）高压电力线1．1000kV超高压架空电力线；2．±800kV超高压直流输电线；3．500kV架空电力线；±500kV直流输电线4．220kV（330kV）架空电力线；5．110kV架空电力线电磁感应：（1）交流：工频电场（V/m）、工频磁场（2）直流：合成场强（V/m）、电子流密度（nA/m2）、直流感应强度（mT）。电磁噪声：dB（μV/m）（二）变电站、牵引变电所1．地面户外型站所2．地面户内型站所3．地下户内型站所同上（三）大电流电力设备变电站、升压站、开闭站、换流站等同上根据《电磁辐射环境保护管理办法》国家环保总局第18号令规定，电磁辐射建设项目和设备名录：一、发射系统1.电视（调频）发射台及豁免水平以上的差转台2.广播（调频）发射台及豁免水平以上的干扰台3.豁免水平以上的无线电台4.雷达系统5.豁免水平以上的移动通信系统二、建设项目电磁环境管理的分类㈡工频强辐射系统1.电压在100千伏以上送、变电系统2.电流在100安培以上的工频设备3.轻轨和干线电气化铁路二、建设项目电磁环境管理的分类㈢工业、科学、医疗设备的电磁能应用1.介质加热设备2.感应加热设备3.豁免水平以上的电疗设备4.工业微波加热设备5.射频建设设备二、建设项目电磁环境管理的分类建设上列电磁辐射建设项目应在建设项目立项前办理环境保护申报登记手续，是用上列电磁辐射设备应在购置设备前办理环境保护申报登记手续。豁免水平的确认由省级人民政府环境保护主管部门依据《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）执行。二、建设项目电磁环境管理的分类三、电磁辐射环境保护的法律法规我国电磁环境管理始于20世纪80年代。1988年国家环保局组织制定了《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）。1997年国家环保总局以第18号令形式颁布了《电磁辐射环境保护管理办法》，使我国电磁辐射环境管理有了依据，并提出了具体的“电磁辐射建设项目和设备名称”，为建设项目电磁环境影响评价做了具体规定，并相继出台了《辐射环境保护管理导则——电磁辐射监测仪器和方法》（HJ/T10.2-96）、《辐射环境保护管理导则——电磁辐射环境影响评价方法与标准》（HJ/T10.3-96）、《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》（HJ/T24－1998）、《移动通信基站电磁辐射环境监测方法》（环发[2007]114号）等技术规范和导则，使我国电磁环境影响评价有了相关政策和依据。在广播电视、无线电通信领域也颁布了相应的行业法规及技术政策，这些都是我们进行环境影响评价工作的依据。四、环境标准《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）该标准与环境影响评价有关的条款主要为“电磁辐射防护限值”、“对电磁辐射源的管理”、“电磁辐射监测”。1、电磁辐射防护限值（1）基本限值①职业照射：在每天8h工作期间内，任意连续6min按全身平均的比吸收率（SAR）应小于0.1W/kg。②公众照射：在一天24h内，任意连续6min按全身平均的比吸收率（SAR）应小于0.2W/kg。（2）导出限值①职业照射：在每天8h工作期间内，电磁辐射场的场量参数在任意连续6min内的平均值应满足表2-1-1要求.表2-1-1职业照射导出限值频率范围（MHz）电场强度（V/m）磁场强度（A/m）功率密度（Wm2）0.1～3870.25(20)1)3～30150/0.40/(60/f)1)30～3000(28)2)(0.075)2)23000～15000(0.5)2)(0.0015)2)f/150015000～300000(61)2)(0.16)2)10注：1）系平面波等效值，供对照参考。2）供对照参考，不作为限值；表中f是频率，单位为MHz；表中数据作了取整处理。②公众照射：在一天24h内，环境电磁辐射场的场量参数在任意连续6min内的平均值应满足表2-1-2要求。表2-1-2公众照射导出限值频率范围（MHz）电场强度（V/m）磁场强度（A/m）功率密度（Wm2）0.1～3400.1(4.0)1)3～3067/0.17/(12/f)1)30～3000(12)2)(0.032)2)0.43000～15000(0.22)2)(0.001)2)f/750015000～300000(27)2)(0.073)2)2注：1）系平面波等效值，供对照参考。2）供对照参考，不作为限值；表中f是频率，单位为MHz；表中数据作了取整处理。二、移动通信系统1、移动通信基本工作原理及系统组成移动通信一般是指移动体与固定地点、或者移动体相互间通过有线和无线信道进行的通信。移动通信受空间限制少，实时性好，在当今信息时代，在高效率的生产和活动中，移动通信为人们更有效地利用时间提供了可能，这是它近期迅速发展的原因之一，典型的移动通信系统组成的方案如图2-2-8所示。图移动通信系统的组成移动通信基地台站移动通信系统由移动通信交换局（MTX）、基地站（BS）、移动台（MS）及局间和局站间的中继线组成，它是一个有线、无线相结合的综合通信系统。移动台与基地站、移动台与移动台之间采用无线传输方式，基地站与移动通信交换局，移动通信交换局与地面网之间则一般以有线方式进行信息传输。移动通信交换局与基地站担负信息的交换和接续以及对无线频道的控制等。基站与移动台都设有收发信机，收发信共用装置（双工器或多工器）和天线、馈线等。每一个基站都有一个由发信功率与天线高度所确定的地理覆盖范围，称为（基台）覆盖区，由多个覆盖区组成全系统的服务区，利用这样的通信系统，在装有移动台的载体上，人们就可在行动中与其通信对象进行通信。二、移动通信系统移动通信基站由室内与室外两部分组成。室内部分有基站控制器、电源、收发射机、功率放大器、合路器、耦合器、双工器及馈线等设备。在设计、制造这些设备时已采取了严密的屏蔽措施，一般不会对周边环境产生电磁波漏泄，实测结果很小。室外部分