电视塔的电磁辐射

© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 第 19 卷　第 4 期 1999 年 12 月 天　津　师　大　学　报 (自然科学版) Journal of T ian jin N o rm al U niversity (N atural Science Edit ion) V o l. 19　N o. 4 D ec. 　1999 文章编号: 1001- 7720- 04- 0018- 05 电 视 塔 的 电 磁 辐 射α 汪沧涌1, 　王淑萍2 (1. 天津师大物理系, 　天津 300074; 　2. 天津环保局辐射管理所, 　天津 300191) 摘　要: 本文介绍了电视塔发射信号的特性, 电磁波辐射对人体健康的影响, 天津电视发射塔 的电磁辐射与测量, 分析其对环境的污染程度. 关　键　词: 电视发射塔; 电磁波辐射; 环境污染 中图分类号: X123　　　　　　文献标识码: A 0　引言 随着科学技术的发展, 越来越多的电磁辐射设施进入人类生活和生产的各个领域. 它一 方面推动着社会的进步, 丰富了人类的物质文化生活; 同时也使人类生活在较高的电磁辐射水 平的环境中, 而且随着科学技术的迅速发展, 人类受到电磁辐射污染的水平还会增高, 电磁辐 射对人类健康的影响, 以及如何防止受到危害都是我们每个人十分关心的大事. 广播电视已 经成为人民生活的重要组成部分, 天津电视发射塔担负着向全市和周围地区广大人民传送广 播与电视节目的重要任务, 它在造福于人民的同时, 也把电磁辐射的污染带给我们的生存环 境, 因此说电视发射塔是城市电磁辐射污染源之一. 1　电视信号的传播特性 电视信号是频率在 48～ 960 M H z 的高频 (射频) 电磁波, 波长约为 0. 3～ 7. 0 m , 属于甚高 频 (V H F)和特高频 (U H F)频段, 不同频段的电磁波其传播特性是不同的. 电视信号主要依靠空间波沿直线传播, 其传播距离可用下列公式计算: d = 4. 12 ( h 1 + h 2 ) (km ) 式中: h 1 为电视塔的发射天线高度m , h 2 为用户电视接受天线高度m. 天津电视塔的天线高度为 415 m , 假设接受天线高度为 4 m , 求出其信号传播的视距为 92km. 可见, 电视塔越高, 其电磁辐射的范围越大; 电视信号发射功率越大, 电磁辐射的强度 也越大. 电磁波辐射强度随距离的增大而迅速衰减, 遇到障碍物 (如高楼, 高山等)一部分能量被吸 收, 大部分被反射. 由于高频电磁波的绕射能力很弱, 尤其是U H F 频段的电磁波没有绕射能 力, 因此在高楼或高山后面形成电磁波辐射的“阴影区”[1 ].α 收稿日期: 1998- 11- 12　 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 2　电磁波辐射对人体健康的影响 目前, 研究认为电磁辐射对人体的影响包括三个方面: ( 1) 热效应　在电磁辐射特别强的区域 (辐射功率密度在 100 W öm 2 以上, 或场强在 110 V öm 以上)人体吸收辐射能转化为热能超过人体体温调节能力时, 会引起人体局部组织体 温明显升高, 首先损伤人体上对热比较敏感的器官, 可导致白内障、男性生殖系统障碍和其它 损伤, 或引起生理功能紊乱. (2) 非热效应　在电磁辐射功率密度小于 10 W öm 2 时, 长时间的辐射会使人出现烦躁、头 晕、疲劳、失眠、记忆力减退、脱发、植物神经功能紊乱和脑电图、心电图的变化等症状, 这些称 为电磁辐射的非热效应. 脱离辐射后, 可逐渐恢复. (3) 三致作用　即致癌、致畸、致突变作用. 这是电磁辐射的远期效应. 实验明长时间 的电磁辐射可能诱发癌症, 也可能引起染色体的畸变, 具有致癌、致突变作用. 电磁辐射对生 活环境和工作环境的影响也很大, 最常见的是干扰广播、电视、通讯设备的正常工作. 工业、交 通、军事、科技、医用电子仪器、设备也会受到环境电磁辐射的干扰, 造成信息错误、控制失灵, 甚至酿成重大事故. [2 ] 3　电视发射塔的电磁辐射 天津电视发射塔座落在河西区聂公桥南侧, 附近有人口稠密的居民区, 有不少的机关、学 校医院等单位. 电视塔的发射天线高度为 415 m , 它可以同时播出七套彩色电视节目和八套 调频广播节目发射机的总功率容量为 270 kW. 如此强大的功率通过电视塔的天线辐射出去 的电磁波, 是否会对环境产生严重的污染, 成为广大群众关心的焦点. 为了回答上述问题, 天津市环境保护局辐射管理所的技术人员会同有关专业人员一起对 天津电视塔目前开通的 6 个电视频道 (ch5、12、17、23、29、36) 和 2 个调频广播台 (99 M H z 和 102 M H z)的电磁波辐射强度进行了实地测量. 实地测量分为近场测量和远场测量两部分 3. 1　近场测量部分 (1)测量内容 A. 工作人员工作环境的电磁辐射强度 B. 发射机电磁辐射泄露部位的电场强度 (2) 测量点的选择 以发射机作业人员的主要操作位置为主要测试区, 沿作业人员所在位置垂直线布点测量. 考虑到人体各部位对电磁辐射敏感程度不同, 一般选择头、胸、腹三个部位的高度作为测试点, 站立操作, 测量高度分别取 1. 5～ 1. 7 m、1. 1～ 1. 3 m、0. 7～ 0. 9 m , 并距发射机 50cm 设置测 试点. 发射机的前面板、后面板, 馈线天线开关与部位距发射机设备 5cm 处设点, 共计 70 个测 试点. (3)测量方法 将测试仪器 701 型智能场强仪的测试探头置于被测点部位, 测量者应避开天线杆 (即探 头) 的延长线方向, 探头周围不准站人或放置金属物品, 避免影响测量精度. 每次测量观察 1～ 2 m in, 转动探头, 读取场强的最大值. ·91·第 19 卷　第 4 期　　　　　 汪沧涌, 等: 电视塔的电磁辐射 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 3. 2　远场测量部分 (1)测量内容 测量距离电视塔 2 km 范围内的水平距离与垂直高度两方面的远场环境电磁辐射强度. (2)测量方法 水平方向: 以电视塔为原点, 东、西、南、北四个方向为四条测量线, 从距离电视塔的塔基中 心 200 m 处为测量的起点, 直至距塔中心 2 000 m 为最后一点, 每条测量线设 19 个测试点, 共 计 76 个点. 其中 13 个点因为有障碍物而无法测量, 实际测 63 个测量点. 垂直方向: 在距离电视塔 2 000 m 范围内, 选择肿瘤医院、营口道高层和近圆里高层三座 建筑物, 在这三座高层建筑物中每隔三层楼设置一个或两个测量点 (高度差约为 10 m ) , 一共 设置 21 个测量点. (3)测量仪器 水平方向场强的测量仪器使日本安立公司生产的N HM E2054E3 型场强测量校正系统, 专用场强仪频率范围 50 M H z～ 2 GH z, 输入频道自动选频, 自动测量, 计算机读数, 数字显示. 测量天线 (探头)距离地面垂直高度为 4 m. 垂直方向场强的测量仪器使用日本安立公司生产的M L 5524B 2 型专用场强仪. 频率范围 为 25～ 1 000 M H z, 输入信号自动数字显示场强值, 采用的探头是半波偶极子天线, 与楼 板的垂直距离为 0. 5～ 3 m. 测量时天线在 0. 5～ 3 m 之间上移动, 读取场强的最大值. 3. 3　数据处理 电磁辐射近区场测试结果为综合场强值, 仪器显示的是测量点的场强值. 电磁辐射远区场的测量以分贝 (dBΛV )表示场强值我国规定电磁场大小以电场强度表示, 场强单位用分贝微伏即 dBΛV 或 dBΛ表示, 规定为 1ΛV öm 为 0 dBΛV. 换算公式为 10E (dBΛ) ö20= E (ΛV öm ) 式中 E (dBΛV )为分贝微伏表示的场强值. E (ΛV öm )为每米微伏表示的场强值. 测试点综合场强值的计算公式为: E 综= [∑E i2 ]1ö2 式中 E I 为某频道的图象信号的场强值; 伴音信号场强值或调频信号场强值. 测试点的辐射功率密度值计算公式为: S = E 综2×2. 65　 (mW öm 2) 3. 4　实地测量数据 实地测量数据见表 1～ 3. 表 1　机房内超标点位实测值与标准值比较 测点编号 超标点位 实测电场强度 标准电场强度 备　　注　 50# 后面板影未 1. 1 米处 　54. 3 V öm 28 V öm 　5 频道发射机 57# 天线倒向开关 　126 V öm 28 V öm 　5 频道发射机 68# 天线开关 　45. 9 V öm 28 V öm 　调频 102 M H z 发射机 69# 弯头 　33 V öm 28 V öm 　调频 102 M H z 发射机 ·02· 天　津　师　大　学　报　 (自然科学版) 1999 年 12 月 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 3. 5　测量数据分析 (1) 从整理出来的测试数据可以看出近场辐射测量所设 70 个测试点中有 66 个点的电场 强度值在国家防护规定的职业照射标准限值 28 V öm 以内; 有 4 个点的测量值超过标准规定 值约 0. 2～ 4 倍, 即对局部环境造成了电磁污染. 50# 测试点属于维修部位, 工作人员在维修 时应注意个人防护. 另外三个部位应该注意工作时的逗留时间不要过长. (2)远区场强的测量可以看出, 在 2 km 范围内水平方向电磁辐射总功率密度最大值为 2. 83 mW öm 2, 垂直方向所测电磁辐射总功率密度最大值为 0. 28 mW öm 2. 无论是水平方向还 是垂直方向其功率密度值都是很小的, 与环保标准值相差两个数量级. 所以说, 远区场的辐射 强度是不会造成环境的电磁污染. 从我国颁布的《环境电磁波卫生标准》对照天津电视塔电磁辐射的最大场强值小于 120 dB ΛV (即 1 V öm ) ; 2 km 范围内的电磁辐射能量≤2. 83 mW öm 2; 这两项都远低于“一级 标准”的场强 5 V öm 和总功率密度 100 mW öm 2 的要求. 所以, 可得出结论: 天津电视塔的电 磁辐射达到国家规定的一级 (安全区)标准, 不会造成对环境的影响. 表 2　2 km 内电磁辐射功率密度值 　　　　　　　　　　　　　　　方　　　　　　　向　　　　　　　　 　距　离 (m ) 北 (N ) 南 (S) 东 (E) 西 (W ) 　　　　　　　　　　　　　　　总　功　率　密　度　 (mW öm 2)　　　　　　　　 200　　 0. 60 — 0. 44 0. 35　 300　　 1. 05 — 1. 39 1. 70　 400　　 1. 20 1. 32 0. 56 0. 56　 500　　 0. 70 1. 10 1. 16 1. 69　 600　　 0. 58 — 0. 52 0. 66　 700　　 0. 95 0. 52 0. 95 0. 34　 800　　 1. 01 — 0. 17 0. 17　 900　　 0. 36 — 0. 88 1. 23　 1 000　　 0. 16 0. 08 0. 16 —　　 1 100　　 2. 00 0. 97 0. 27 —　　 1 200　　 0. 60 2. 12 2. 18 —　　 1 300　　 0. 10 2. 38 0. 47 —　　 1 400　　 0. 08 2. 24 0. 60 —　　 1 500　　 0. 11 1. 42 0. 77 —　　 1 600　　 0. 22 0. 65 0. 81 0. 23　 1 700　　 0. 08 0. 91 0. 55 0. 65　 1 800　　 0. 11 1. 90 0. 49 20. 36　 1 900　　 0. 16 0. 42 0. 99 20. 46　 2 000　　 0. 51 0. 69 0. 54 0. 89　 ·12·第 19 卷　第 4 期　　　　　 汪沧涌, 等: 电视塔的电磁辐射 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 表 3　不同距离垂直方向总功率密度 距　离 (m ) 测　　　　　　　　　　量　　　　　　　　　点 近圆里高层　　　　　　肿瘤医院大楼　　　　　　营口道高层 　　　　　　　　　　　　总　功　率　密　度 (mW öm 2)　　　　　　 60 左右 　0. 047 　0. 3 　0. 2 48 左右 　0. 027 5 　0. 2 　0. 28 36 左右 　0. 017 　0. 067 　0. 124 18 左右 　0. 13 　0. 15 　0. 1 [ 参 考 文 献 ] [ 1 ]　赵亚民, 张林昌, 蒋忠涌. 电磁辐射讲义[M ]. 北京: 国家环境保护局监督司, 1996. 42～ 60 [ 2 ]　 赵玉峰, 肖瑞, 赵冬年. 电磁辐射抑制技术[M ]. 北京: 中国铁道出版社, 1990. 10～ 31 Electromagnetic Rad ia tion of Telev is ion Tower W ANG C a ng2yong 1, 　W ANG S hu2p ing 2 (1. D ep t. of Physics, T ian jin N o rm al U niversity, 　T ian jin 300074; 2. T ian jin R adiat ion Environm ent M anagem ent O ffice, 　T ian jin 300191) Abstract: T he art icle described the characterist ics of the tran sm it of T ian jin T elevision Tow 2 er, the electrom agnet ic w ave influence on the health of peop le and the m easu rem en t of the electrom agnet ic rad ia t ion and analyze the degree of the environm en ta l po llu t ion by the radia2 t ion. Key words: television tow er; electrom agnet ic rad ia t ion; environm en ta l po llu t ion ·22· 天　津　师　大　学　报　 (自然科学版) 1999 年 12 月