CC BY
94
УДК 504.75.05+537.811 Е.Г. Жуль, И.И. Моргулис, Ю.В. Кочемарова
ФОРМИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ НАГРУЗКИ В УСЛОВИЯХ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ
В предлагаемой работе дается оценка вклада источников электромагнитного излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ) в формирование электромагнитной нагрузки (ЭМН) на население.
Введение. Интенсивное использование электромагнитной энергии в современном информационном обществе привело к тому, что в последней трети ХХ века возник и сформировался новый значимый фактор загрязнения окружающей среды - электромагнитные поля техногенного происхождения [1, 2]. Широкое распространение получили новые функциональные источники ЭМИ РЧ - базовые станции (БС) и мобильные радиотелефоны (РТ). Если буквально 20-25 лет назад воздействию электромагнитных излучений (ЭМИ) значимых уровней подвергались люди из ограниченного круга профессионалов, то в настоящее время можно говорить об угрозе воздействия ЭМИ на все население [3]. На первый взгляд, уровни ЭМИ невысоки, но каков результат их воздействия на живой организм в многолетнем хроническом режиме до сих пор не известно.
В крупных городах сложилась ситуация, когда суммарная мощность ЭМИ абонентских сетей и сетей БС сотовой связи приближается к мощности всех других ПРТО в диапазоне частот 300 МГц-30 ГГц и в ближайшее время превысит ее [4].
Цель данной работы - оценка вклада источников электромагнитного излучения радиочастотного диапазона в формирование электромагнитной нагрузки на население г. Красноярска.
Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:
1. Изучить распределение источников формирования электромагнитной нагрузки в условиях городской среды.
2. Заполнить электронную карту города для описания пространственного распределения источников излучения, структуры и уровня электромагнитного загрязнения по районам.
3. Рассчитать эМн, создаваемую ручными персональными радиотелефонами (РТ) системы сотовой связи, на население.
Материалы и методы. Для достижения поставленной цели средствами геоинформационных технологий построена электронная карта г. Красноярска с нанесением на ней стационарных источников ЭМИ (использованы данные Роспотребнадзора по Красноярскому краю и ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Красноярском крае»), выполнен расчет удельной мощности ЭМИ ПРТО для районов города.
На основе данных технических параметров ПРТО: рабочая частота, мощность излучения, тип антенны, вид модуляции, место и условия расположения на территории города, - рассчитаны распределения ЭМП вокруг каждого радиоисточника. Расчеты выполняли, используя методические указания (МУК 4.3.1677-03) [5], с применением "Программного комплекса анализа электромагнитной обстановки" (ПК АЭМО).
Для оценки неблагоприятного воздействия ЭМИ на здоровье человека выполнен расчет индивидуальной нагрузки (ИН), создаваемой ручными персональными РТ, с использованием методических рекомендаций [6]. Определение ИН проводили по показаниям измерительных приборов с учетом времени ведения переговоров. Учитывали как среднее, так и максимальное время ведения радиотелефонных переговоров в день. Для гигиенической оценки электромагнитной обстановки, для оценки динамических изменений за многолетний период наблюдения выполнен расчет коллективной нагрузки (КН), создаваемой средствами мобильной связи. Для сравнительного анализа районов г. Красноярска проведен расчет удельной коллективной нагрузки (УКН) на одного жителя [6].
Результаты. На рисунке 1 представлена диаграмма, характеризующая вклад различных источников ЭМИ РЧ, расположенных на территории г. Красноярска, в электромагнитное загрязнение. Как можно видеть, наибольшая доля - более 80% - обусловлена сотовой связью.
0,36% —| 0,49% —, 0,64%—|
о сотовая связь
□ РРЛ
□ ТВ
□ транкинговая
□ пейджинговая
Рис. 1. Вклад в формирование ЭМН различных источников ЭМИ РЧ
На рисунке 2 представлена карта города с обозначенным на ней месторасположением стационарных источников ЭМИ РЧ. Наибольшее скопление ПРТО наблюдается в Октябрьском, Железнодорожном и Центральном районах, наименьшее - в Ленинском.
Рис. 2. Карта г. Красноярска с обозначением источников ЭМИ РЧ
В таблице 1 представлены данные расчета удельной мощности ЭМИ ПРТО для каждого района г. Красноярска за 2004-2006 годы. Как можно видеть, наиболее высокое значение удельной мощности излучения зарегистрировано в Октябрьском районе, самое низкое - в Ленинском. Величина удельной мощности ЭМИ ПРТО возрастает с каждым годом.
Таблица 1
Величина удельной мощности ЭМИ ПРТО, рассчитанная для районов г. Красноярска (за несколько лет)
Название района Площадь, км2 Мощность от источников ЭМИ РЧ, Вт Удельная мощность, Вт/ км2
2004 г. 2005 г. 2006 г. 2004 г. 2005 г. 2006 г.
Октябрьский 33,3 483874 571851 623318 14535,1 17177,9 18723,9
Железнодорожный 11,0 3657 4322 4884 332,5 393,0 444,1
Центральный 13,4 8384 9908 11394 625,2 738,9 849,7
Советский 56,4 6268 7407 8667 111,1 131,3 153,6
Свердловский 51,5 5408 6392 7287 105,0 124,1 141,4
Кировский 9,8 1194 1411 1566 121,7 143,8 159,6
Ленинский 38,3 2378 2810 3260 62,0 73,3 85,0
Официальные данные предприятий связи о среднем времени ведения радиопереговоров в день абонентами и персоналом связи в расчете на одного пользователя по Красноярску представлены в таблице 2.
Таблица 2
Среднее время ведения радиотелефонных переговоров в день в расчете на одного пользователя в г. Красноярске
Год Время ведения переговоров, мин
персоналом абонентами
1997 25 5
2004 120 30
2006 210 75
В таблице 3 представлены результаты расчета ИН, создаваемой ручными персональными РТ. Выполнен расчет индивидуальных нагрузок на абонентов и персонал от различных мобильных средств связи в 1997, 2004 и 2006 годах.
Таблица 3
Значения индивидуальной нагрузки от РТ различных моделей
Год Тип телефона Стандарт ППЭ, мкВт/см2 Индивидуальная нагрузка, мкВт*ч/см2
ИНср ИНмах
1997 Benefon Q NMT-450 12З,0З 10,З 51 ,З
Ericsson DF338 D- AMPS 21З,18 17,8 88,8
Ericsson T20s D- AMPS 12З,87 10,З 51,6
Motorola З188 NMT-450 111,41 9,З 46,З
Siemens M35i AMPS 117,01 9,8 48,8
Motorola W2335Q NMT-450 112,74 9,4 47,0
Siemens S35i AMPS 110,82 9,2 46,2
В среднем 11,З 54,З
2004 Motorola V.66 900/1800 40,2 20,1 80,4
Nokia THR 850 900/1800 З8,0 19,0 76,0
LG-510W 900/1800 24,0 12,0 48,0
Siemens S45 900/1800 З0,4 15,2 60,8
Ericsson LX588 AMPS/DAMPS 58,1 29,1 116,2
Ericsson LX700 AMPS/DAMPS 65,8 З2,9 1З1,6
В среднем 21,4 85,5
2006 Motorola C650 GSM-900 6,6 8,2 2З,0
Nokia 62З0 GSM-900 5,8 7,2 20,2
Nokia 6600 GSM-900 8,9 11,1 З1,2
Samsung SGH-X100 GSM-900 5,0 6,2 17,З
Siemens С55 GSM-900 6,9 8,6 24,0
Sony Ericsson Т6З0 GSM-900 9,0 11,2 З1,З
В среднем 8,8 24,5
Данные таблицы 3 свидетельствуют о том, что с 1997 по 2004 год среднее значение индивидуальной ЭМН, создаваемой мобильными средствами связи, возросло. За этот период увеличилось время ведения телефонных переговоров с 5 до 20 мин абонентами предприятия связи и с 25 до 120 мин персоналом предприятия связи (табл. 2). Среднее значение ИНаб выросло приблизительно в 1,9 раза, среднее значение ИНпер - в 1,1 раза.
В период с 2004-2006 годов среднее значение индивидуальной ЭМН снижалось, хотя по-прежнему имело место увеличение времени ведения телефонных переговоров как абонентами предприятия связи, так и персоналом. Среднее значение ИНаб уменьшилось до 0,4 исходной величины, а среднее значение ИНпер - до 0,3.
В целом к 2006 году, по сравнению с исходным 1997 годом, среднее значение как ИНаб, так и ИНпер уменьшилось соответственно до 0,8 и 0,5 первоначальной величины. За этот период произошло существенное увеличение времени ведения переговоров пользователями сотовой связи: с 5 до 75 мин для абонентов предприятия связи и с 25 до 210 мин для персонала.
В таблице 4 приведены официальные данные предприятий связи о количестве пользователей за 1997, 2004 и 2006 годы и данные о населении г. Красноярска за те же годы.
Таким образом, к 2006 году количество пользователей услугами сотовой связью стало в 1127 раз
больше, чем в 1997 году. При этом население увеличилось приблизительно в 1,05 раза.
В таблице 5 представлены результаты расчета коллективной и удельной коллективной (на одного
жителя г. Красноярска) нагрузок.
Данные таблиц 4 и 5 свидетельствуют о том, что за последние 9 лет произошел значительный рост как коллективной, так и удельной коллективной нагрузок. С 1997 по 2006 год КН увеличилась в 873,4 раза, а УКН - в 835,2 раза.
Таблица 4
Данные о населении и количестве пользователей сотовой связи г. Красноярска (1997, 2004 и 2006 гг.)
Категория 1997 г. 2004 г. 2006 г.
Население, тыс.чел. 873,9 912,8 918,3
Количество пользователей, тыс. чел. 0,7 519,0 788,9
Таблица 5
Коллективная и удельная коллективная нагрузки, создаваемые средствами мобильной связи,
для г. Красноярска (1997, 2004 и 2006 гг.)
Нагрузка 1997 г. 2004 г. 2006 г.
КН, (мкВт/см)2*ч*чел 7,9*103 11,1*106 6,9*106
УКН, (мкВт/см)2*ч 9,1*10-3 12,2 7,6
К 2006 году число абонентов сотовой связи незначительно выросло по сравнению с 2004 годом и стало максимально приближенным к числу жителей города. Тем не менее за этот период коллективная и удельная коллективная нагрузки ощутимо снизились (6,9*106 против 11,1*106 (мкВт/см)2*ч*чел., 7,6 против 12,2 (мкВт/см)2*ч.
Результаты исследований. По результатам проведенных исследований (табл. 1) можно выделить приоритетные районы города по электромагнитному загрязнению: это Октябрьский, где расположен наиболее мощный ПРТО - антенное поле Красноярского краевого телерадиопередающего центра, и Центральный районы.
Рост среднего значения ИН (см. табл. 3) с 1997 года, когда на телекоммуникационном рынке г. Красноярска только начали предоставляться услуги сотовой связи, по 2004 год, скорее всего, может быть следствием существенного увеличения времени ведения радиопереговоров пользователями (см. табл. 2), поскольку к 2004 году мощность (а значит, и уровень ППЭ) производимых РТ значительно уменьшилась. Уменьшение среднего значения ИН в период с 2004 по 2006 год можно связать с тем, что ведущие компании-производители стали выпускать телефоны все меньшей мощности, в то время как продолжительность переговоров начала выходить на стационарный уровень. В целом к 2006 году по сравнению с исходным 1997 годом произошло существенное увеличение времени ведения переговоров пользователями сотовой связи. Кажущееся на этом фоне парадоксальным уменьшение ИН можно связать со значительным понижением мощности производимых радиотелефонов.
Причиной роста коллективной и удельной коллективной нагрузок (табл. 5) в период с 1997 по 2004 год, очевидно, явилось значительное увеличение числа пользователей сотовыми телефонами (см. табл. 4) и числа предприятий, оказывающих услуги радиосвязи. Снижение коллективной и удельной коллективной нагрузок к 2006 году по сравнению с 2004 годом, возможно, является следствием уменьшения ИН за счет понижения мощности производимых РТ, так как за этот период количество абонентов сотовой связи выросло незначительно, став максимально приближенным к количеству жителей города.
Любой житель большого города (или любой пользователь сотового телефона, что практически то же самое) подвергается воздействию ЭМП, излучаемых как собственным сотовым телефоном, так и телефонами других пользователей и ПРТО. Поэтому для экологии человека важна суммарная получаемая организмом доза ЭМИ. Для дозовой оценки влияния ЭМИ на человеческий организм предложено понятие энергетической нагрузки [7]. Энергетическая нагрузка - это суммарное значение падающей на организм за некоторый период времени энергии ЭМП, которое определяется как произведение интенсивности на время воздействия. Пороговые значения энергетической нагрузки должны слагаться как из значений нагрузки от ПРТО, которые в настоящее время жестко нормированы [8, 9], так и из пороговых значений ИН и УКН, которые нормированы только для профессионалов. То, что ЭМИ от ПРТО не превышает ПДУ, еще не означает, что энергетическая нагрузка, приходящаяся на организм, не наносит вреда. И хотя, по мнению
автора работы [7], прямой перенос результатов, полученных в экспериментах, с лабораторных животных на человека бесполезен, определение пороговых значений и способов снижения энергетической нагрузки применительно к функционированию отдельных физиологических систем (например, нервной и кроветворной) в эксперименте на животных может оказаться важным как для понимания механизмов влияния ЭМП на живые организмы, так и для создания представления о предельно-допустимых уровнях энергетической нагрузки на организм.
Выводы
1. Наибольший вклад в формирование ЭМН в условиях населенных мест г. Красноярска вносит сотовая связь.
2. Электромагнитное загрязнение территории города в период 1997-2006 годов имело нарастающий характер.
3. Наиболее загрязненными районами г. Красноярска являются Октябрьский, Центральный и Железнодорожный. Наименее загрязнен Ленинский район.
4. По расчетам ЭМН среднее значение ИН в 2006 году ниже, чем в 1997 году в результате понижения мощности производимых РТ. КН в 2006 году значительно выше, чем в 2007 году, за счет резкого увеличения числа пользователей РТ.
Таким образом, увеличение УКН свидетельствует об угрозе воздействия ЭМИ не только на пользователей сотовыми телефонами, но и на все население.
Литература
1. Колесник, А.Г. Электромагнитный фон и его роль в проблеме охраны окружающей среды и человека / А.Г. Колесник // Изв. вузов. Физика. - 1998. - С. 102-112.
2. Электромагнитное загрязнение окружающей среды и здоровье населения России / под ред. А.К. Демина // Докл. по политике в области здоровья. - М.: Российская ассоциация общественного здоровья, 1997. -91 с.
3. http://cdma.russdo.ru.
4. Голышко, А.В. Проблемы эколого-технического развития сетей сотовой связи / А.В. Голышко, А.Ю. Сомов // Вестн. связи. - 2003. - № 10. - С. 60-69.
5. Определение плотности потока энергии электромагнитного поля в местах размещения радиосредств, работающих в диапазоне частот 300 МГц-300ГГц: метод. указания (МУК 4.3.1677-03). - М.: Изд-во Федерального центра Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2002. - 18 с.
6. Гигиеническая оценка коллективной и индивидуальной электромагнитной нагрузок, создаваемой мобильными средствами связи: метод. рекомендации. - М.: Изд-во Федерального центра Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2002. - 16 с.
7. http:/www.tesla.ru/news/index/php.
8. Г игиенические требования к размещению и эксплуатации передающих радиотехнических объектов. Санитарные правила и нормы (СанПиН 2.1.8/2.2.4. 1383-03). - М.: Изд-во Госкомсанэпиднадзора России, 2003.
9. Гигиенические требования к размещению и эксплуатации средств сухопутной подвижной радиосвязи. Санитарные правила и нормы (СанПиН 2.1.8/2.2.4.1190-03). - М.: Изд-во Госкомсанэпиднадзора России, 2003.
---------♦'-----------
