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其他环境污染及其防治
本章讲述内容
第一节 物理性污染概述
第二节 噪声污染
第三节 放射性污染
第四节 电磁辐射污染
第五节 热污染与光污染
第二节 噪声污染
第二节 噪声污染
在我国一些大城市的环境投诉中，噪声污染的投诉占60~70%，已成为广泛的社会危害。
第二节 噪声污染
一、补充声学基础
二、噪声及其危害
三、噪声的量度、评价和标准
四、噪声的控制技术
一、声的基础知识
声音的三要素：声源、弹性媒质、接收器。
从物体形态可分为：固体声源、液体声源和气体声源等。
噪声监测主要讨论空气声。
一、声的基础知识
物体在空气中振动，使周围空气发生疏密交替变化并向外传播，且振动频率在20~20000Hz之间，人可以感觉到，成为可听声，简称声音。
频率低于20Hz的声音叫次声，高于20000Hz的叫超声，这些听不到。
声音是波的一种，叫声波。通常是由许多不同频率、不同幅值的声波构成，成为复音；最简单的仅有一个频率的声音成为纯音。
声音传播的空间为声场。有自由声场和混响声场两种。
声音的发生、频率、波长和声速
频率f、波长λ c＝fλ f = 1/T
频率，f 的单位为Hz-声音在1s内振动的次数
波长，λ的单位为m-在声波的传播方向，振动一个周期所传播的距离。
波速，c的单位为m/s-单位时间内声波传播的距离
周期，T单位为s-弹性媒质在平衡位置附近完成振动一次所经历的时间。
一、声的基础知识
声速与传播的声音的媒质和温度有关
在空气中，声速（c）和温度（t）的关系可简写为：
常温下，声速约为345m/s
一、声的基础知识
c = 331.45m/s+0.1t
1、声压P
(1)定义：声源振动时，空气介质中压力的改变量。牛顿/米2或帕斯卡（Pa）
(2)振幅的大小决定声压的大小，声压只有大小没有方向。
(3)声压常用瞬时声压、峰值声压和有效声压来描述。
二、声压P、声强I和声功率W
1、声压P
瞬时声压是某些质点动压力与静压力之差值，无法测量。
峰值声压是一段时间内瞬时声压的最大值
有效声压是指瞬时声压对时间取均方根值，即 。通常我们所说的声压即为有效声压。
对于正弦波，峰值声压为有效声压的 倍。
二、声压P、声强I和声功率W
二、声压P、声强I和声功率W
各环境的声压与声压级
声环境 声压值/Pa 声压级/dB 声环境 声压值/Pa 声压级/dB
听阈 2×10-5 0 纺织车间 2.0 100
消声室内背景噪声 2×10-4 20 电锯 3.56 105
正常交谈 6.3×10-3 50 大型磨球机附近 20 120
繁华街道 6.3×10-2 70 喷气飞机附近 200 140
二、声功率W、声强I和声压P
2、声强I
(1)定义：垂直于声波的传播方向上，单位时间内通过单位面积的声能量。用I表示，单位J/(s m2)或W/m2。
(2)正常人对1000Hz 的纯音可听声强是10-12 W/m2，为基准声强。
3、声功率W
(1)是用来描述声源性质的
(2)定义：指单位时间内声源向外辐射的总声能，单位是焦耳/秒(J/s)或瓦(W).
(3)声功率不像声压或声强那样随离开声源的距离增大而降低，在自由声场中，声功率与声强的关系为：
W=4∏r2I
W——声源辐射的声功率，W; r——离开声源的距离，m；I——离开声源r米处的声强，W/m2
二、声功率W、声强I和声压P
式中： LP—— 声压级（dB）；
P ——声压（Pa）；
P0—— 基准声压，为2×10-5Pa，
1、声压级LP
LP = 20lg(P/P0)
该值是对1000HZ声音人耳刚能听到的最低声压
三、声级和声级的计算-声级
用声压级来代替声压的好处是把从听阀到痛阀的声压由差值为数百万倍的范围缩小到0~120分贝的范围。
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
2×10-5
2×10-4
2×10-3
2×10-2
2×10-1
2
20
声压（Pa)
声压级（dB)
1、声压级LP
三、声级和声级的计算-声级
例：1、正常人耳痛阀声压为20Pa，问声压级多大？
LP = 20lg(P/P0)
= 20lg 20/2×10-5
=20lg106
=120dB
解：
式中：LI —— 声场中某点的声强级(dB)；
I ——声场中某点的声强（W/m2）；
I0 —— 基准声强，为10-12 W/m2。
2、声强级LI
LI = 10lg(I/I0)
三、声级和声级的计算-声级
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
10-12
10-11
10-10
10-9
10-8
1
10-1
10-6
10-5
10-4
10-3
10-2
10-7
声强（瓦/米2）
声强级（分贝）
式中：Lw——声源的声功率级（dB）；
W—— 声源的声功率（W）；
W0—— 基准声功率，为10-12 W。
3、声功率级Lw
Lw =10lg(W/W0)
三、声级和声级的计算-声级
4、分贝
1、定义：指两个相同的物理量（例如A1和A0）之比取以10 为底的对数并乘以10（或20），单位为dB
N＝10lgA1/A0
A0是基准量（或参考值）
A1是被量度量
三、声级和声级的计算
（二）声级的计算
1 声音的叠加
两个独立的声源作用于一点产生噪声的叠加，声能量、声强是可以代数相加的，如：
W=W1+W2+……；I=I1+I2+…… ；
∵I1＝P12/ρc I2＝P22/ρc
∴P总2＝P12+P22
又∵（P1/P0）2＝100.1Lp1 （P2/P0）2＝100.1Lp2
∴L1+2=10lg (P12+P22)/P02=10lg(100.1Lp1 + 100.1Lp2)
三、声级和声级的计算
1 声音的叠加
对应n个声源的一般情况有：
如果Lp1=Lp2，即两个声源的声压级相等，则总声压级：
而作用于某一点的两声源声压级相等，其合成的总声压级比一个声源的声压级增加3dB,而不是1倍。
三、声级和声级的计算
当L1≠L2时，求L1+2 可查表5-2（或查曲线见图5--1）——分贝和的增值表
步骤：(1)先求L1与L2的差值：L1-L2；
(2) 由所得得差值从表中查分别和得增值△L
(3)由L1+2＝L1+ △ L，求出合成声压级值
L1-L2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
△L 3.0 2.5 2.1 1.8 1.5 1.2 1.0 0.8 0.6 0.5 0.4 0.3
解： L1＞L2
△=85-83=2
查表得 △L=2.1
故 L总=L1+L2
=L1+ △L
=85+2.1
=87.1dB
例：求L1=85dB与L2=83dB之和。
三、声级和声级的计算
2 噪声的相减
所谓背景噪声（本底噪声），就是从其它噪声源传来的噪声，它与待测的噪声混合在一起，通常又不可能分开出去，只能把背景噪声和被测噪声一起测量。
第二节 噪声及其危害
一、噪声及其危害-概念
声音是物体的振动以波的形式在弹性介质中进行传播的一种物理现象。
广义上来讲,凡是人们不需要的，使人厌烦并干扰人的正常生活、工作和休息的声音统称为噪声。
有序声（例如：乐声）
无序声（噪声）
一、噪声及其危害-特点
噪声是一种感觉性污染
不带来化学污染物质，只是由于声能→人耳朵→危害
噪声源的分布广泛而分散，噪声污染的影响范围是有限的，传播不远；
噪声产生的污染没有后效作用，声源停止，噪声消失，无积累现象，不留痕迹。
声能→人耳→感觉（主观感觉）
不带来有毒有害的化学污染物质
噪声污染无积累、无后效作用
一旦声源停止，噪声便会消失
转为空气分子无规则运动热能
噪声源的分布广泛而分散
但传播过程中能量有衰减
影响范围有限且传播不远
感觉性污染
物理性污染
有限性污染
交通噪声
工厂噪声
社会生活噪声
建筑施工噪声
一、 噪声及其危害-污染源
令人惊讶的是，城市的噪音污染特别严重。最近的一项研究发现，中国广州的噪声污染最为严重，而瑞士的苏黎世则是最少的。
“数字听觉”软件创始人Mimi Hearing Technologies GmbH统计了全球听力指数。他们分析了其20万用户的听力测试结果。
德里是噪音污染第二大城市，其次是开罗、孟买、伊斯坦布尔和北京。
巴塞罗那是最糟糕的10个欧洲城市之一，排名第七；而首都墨西哥城、巴黎和布宜诺斯艾利斯则分别位居第八、第九和第十位。
五大最安静的城市都在欧洲：苏黎世、维也纳、奥斯陆、慕尼黑和斯德哥尔摩。
德国其他三个城市排名最安静的城市前10位，杜塞尔多夫排第六，汉堡排第七，科隆排第九，第八名是波特兰，阿姆斯特丹排第十。
Typical sources of noise pollution are transport, such as road, rail and air traffic, construction and industry, and radios and televisions blaring in shops, restaurants and bars.
噪声污染的主要来源是道路、铁路和空中交通、建筑业和工业以及商店、饭店和酒吧的无线电和电视机。
https://cn.weforum.org/agenda/2017/03/6bbe8aeb-f77e-4b87-b6cd-d74476ab0415
夜间建筑施工
生活噪声
噪声危害之次声波杀人事件
1948年，一艘荷兰的货船在通过马六甲海峡时突然与陆地中断了联系，当海警们找到货船，上船检查时发现船体完好无损，船上的人员却离奇死亡，身上没有伤痕也没有中毒，而且几乎是在同一时间死亡……
事件的诡异让人们怀疑是海上幽灵作祟，但随着科学家的介入，终于把真凶找了出来：海啸产生的次声波，杀死了船上所有人。
1890年，一艘名叫“马尔波罗号”的帆船在从新西兰驶往英国的途中，突然神秘地失踪了。20年后，人们在火地岛海岸边发现了它。奇怪的是，船上的东西都原封未动，完好如初。船长航海日记的字迹仍然依稀可辨；就连那些死已多年的船员，也都“各在其位“，保持着当年在岗时的“姿势”；
对人体的生理影响
对人体的心理影响
对孕妇和胎儿的影响
对生产活动的影响
对动物的影响
对物质结构的影响
一、噪声及其危害——危害
一、噪声及其危害—危害
噪
声
对特殊人群
对生理影响
对心理影响
病人
老人
孕妇
儿童
其他…
急慢性
疾病
听力
睡眠
其他…
人体
动物
物质
结构
工作
噪声会影响人的睡眠质量和数量。
连续噪声可以加快熟睡到轻睡的回转，使人熟睡时间缩短；
突然的噪声可使人惊醒。
一般 40dB连续噪声可使10%的人受影响，
70dB连续噪声可使50%的人受影响
突然的噪声 40dB时，使10%的人惊醒；
60dB时，使70%的人惊醒
对人体的生理影响（1）
①干扰睡眠，影响工作效率。
②损伤听力，造成噪声性耳聋。
90分贝下20％聋，85分贝下10％耳聋
工作
40
年后噪声性耳聋发病率
噪声
/dB
（
A
）
国际统计
（
ISO
）
/%
美国统计
/%
噪声
/dB
（
A
）
国际统计
（
ISO
）
/%
美国统计
/%
80
0
0
95
29
28
85
10
8
100
41
40
90
21
18
对人体的生理影响（2）
对人生理的影响（3）
③诱发多种疾病。
噪声→紧张→肾上腺素↑→心率↑,血压↑;
噪声→耳腔前庭→眩晕、恶心、呕吐（晕船）；
噪声→神经系统→失眠，疲劳，头晕、疼，记忆力下降。
嘈杂的强噪声使人厌烦、疲劳、精力不集中，影响工作和学习效率，妨碍休息和睡眠。
噪声妨碍人们之间的交谈、通信是广泛易见的。
对人们工作学习语言交谈和通信的影响
对建筑物的影响
④建筑物：
140dB 轻型建筑破坏；
157—160dB 玻璃碎
二 噪声的量度、评价和标准
(一）噪声的量度
噪声级
定义：量度和描述噪声大小的指标，单位是分贝（dB）
声级只反应对强度的感觉不能反应对频率的感觉。
人耳对高频声音比对低频更敏感。
噪声的强弱必须同时考虑声级和频率对人的作用，这种共同作用的强弱成为噪声级。
二 噪声的量度、评价和标准
(二）噪声的评价
1、响度(N)-人耳判断声音由轻到响的强度。
定义：40dB，1000赫，来自正前方的平面波形的响度定义为1个响度单位(宋)
(另一个声音听起来比它大几倍，就叫几宋)
2、响度级(LN)
定义：以1000赫纯音作标准，使其和某一声音(noise)听起来一样响，这个1000赫纯音的声压级的分贝值，就是该声音的响度级。单位为方
3.响度与响度级的关系
响度级每改变10方，响度加倍或减半.
响度级的合成不能直接相加，而响度可以相加。
等响曲线：人耳听觉范围内一系列响度相等的声压级与频率关系曲线
例如
Lp f LN 效果
82dB 20Hz 20方 感觉响度一样，但Lp不同，当然f也不同，但LN一样
35dB 100Hz 20方 20dB 1000Hz 20方 30dB 10000Hz 20方 由等响曲线可得到：
（1）根据噪声的声压级和频率能找到相应的响度级
（2）每个频率都有各自的听阈声压级和痛阈声压级。最下面的一条曲线为听阈线，最上面的一条曲线为痛阈线
（3）在低频范围内，即使声压级较高，但未必能达到听阈线。可见降低噪声频率对控制噪声危害很有意义
（4）当声压级小和频率低时，声压级（dB）和响度值（方值）的差别很大；当声压级增加，其差别缩小。
例：45dB100Hz的低频声响度级为30方，45 dB1000Hz的声音为45方，而100 dB100Hz的声音与100 dB的1000Hz的声音基本等响。即声压级高达100 dB时，频率对响度级的影响很不明显。
4、计权声级 给声级计设计的A.B.C三种计权网络
A
A
C
A
B
滤波器
声级计
传声器
前置放大器
计权网络
输出放大器
检波器
指示器
输出
声级计是按A、B、C、D四种计权网络设计的，由于A计权声级与人耳感觉更符合，声级计有些只有A计权，用dB(A)表示。
A计权声级是模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性。
B计权声级是模拟55～85dB的中等强度噪声的频率特性。
C计权声级是模拟高强度噪声的频率特性。
D计权声级是对噪声参量的模拟，专用于飞机噪声的测量。
A、B、C、D计权特性曲线
4、等效连续A声级Leq
定义： Leq是用一个相同时间内声能与之相等的连续稳定的A声级来表示该段时间内的噪声大小，
因此，Leq能反映在声级不稳定的情况下，人实际所能接受的噪声能量大小。所以等效声级实际上是声级能量平均值。
计算公式
LpA——某时刻t的瞬时A声级，Db; T-——规定的测量时间，s
3、简易计算公式
LAeq=L50+（L10-L90）2/60，d=L10-L90
L10,L50,L90分别表示10%,50%,90%时间超过的噪声（峰、中、背景值）
L10、L50、L90的求法
（1）作图，查找
（2）将Data（100个Data）从大到小排列，
第10，50，90个为L10、L50、L90
5 昼夜等效声级Ldn
定义：它是表示社会噪声——昼夜间的变化情况。公式
（Ld 昼 6:00—22:00；Ln 夜 22:00—6:00）
6 交通噪声指数
交通噪声指数是以计权声级A观察室外交通车辆与主观感觉之间关系的基本度量，关系式为：
7 噪声污染级LNP
1、定义：在Leq上加一项表示noise变化幅度的量。
2、公式： LNP＝LAeq+2.56σ
σ为测量过程中瞬时声级的标准偏差
3、意义：涨落的noise对人们烦恼度
4、简易计算公式
LNP＝LAeq+d d=L10 - L90
or LNP＝L50+d＋d2/60 d=L10 - L90
噪声标准是指在不同情况下所允许的最高噪声级，是对噪声进行刑侦管理和技术上控制噪声的依据。
我国颁布的噪声标准有三类：第一类是 环境噪声标准；第二类是保护职工身体健康的劳动卫生标准；第三类是产品噪声标准。
干扰睡眠和休息的噪声级阈值白天为50dB，夜间为45dB，我国提出环境噪声允许范围见表。
表 1 我国环境噪声允许范围 单位：dB
（三） 噪 声 标 准
人的活动 最高值 理想值
体力劳动（保护听力） 90 70
脑力劳动（保证语言清晰度） 60 40
睡眠 50 30
类 别 昼 间 夜 间
0 50 40
1 55 45
2 60 50
3 65 55
4 70 55
表 城市区域环境噪声标准值
单位：等效声级Leq /dB(A)
选自《声环境质量标准》 GB3096－2008 　
1 环境噪声标准
各类标准的使用区域
0类 康复疗养区等特别需要安静的区域。
1类 以居民住宅、医疗卫生、文化教育、科研设计、行政办公为主要功能，需要保持安静的区域
2类 以商业金融、集市贸易为主要功能，或者居住、商业、工业混杂，需要维护住宅安静的区域。
3类 以工业生产、仓储物流为主要功能，需要防止工业噪声对周围环境产生严重影响的区域。
4类 交通干线两侧一定距离之内，需要防止交通噪声对周围环境产生严重影响的区域，包括 4a 类和 4b 类两种类型。
昼间6：00~22:00,22:00~6:00为夜间。
2 室内环境噪声允许标准
国际标准化组织ISO1971年提出的环境噪声允许标准中规定：住宅区室内环境噪声的容许声级为35~45dB,并根据不同时间进行修正，我国民用建筑室内噪声级昼间.
时间 修正值Lp
白天 0
晚上 -5
深夜 -10~-15
表5-8 一天中不同时间声级修正值
单位：dB
地区 修正值
农村、医院、休养区 0
市郊、交通量很少的地区 +5
市居住区 +10
少量工商业与交通混合区附近的住宅 +15
市中心（商业区） +20
工业区（重工业） +25
表 不同地区对基数的修正值 单位：dB
大量试验和调查表明，在80dB(A)和85dB(A)的噪声环境中长期工作，仍有少数人产生噪声性耳聋，理想的健康和厅里保护标准应是70 dB(A)，实际中 要考虑大多数人不受危害和经济上的合理性。
3 健康保护和听力保护标准
每个工作日接触噪声时间/ h 允许标准/ dB(A)
8 85
4 88
2 91
1 94
最高不得超过115 每个工作日接触噪声时间/ h 允许标准 / dB(A)
8 90
4 93
2 96
1 99
最高不得超过115 表5-12 现有企业暂时达不到标准的参照行标准
表5-11 工业企业噪声卫生标准
三 噪声的控制技术
（一）基本原理
1 源头控制
2 在传播途径上降低
3 在接收点进行防护
（二）一般原则
1 科学性
2 先进性
3 经济性
三 噪声的控制技术
（三）工作程序
1 调查噪声现场
2 确定减噪量
3 确定噪声控制方案
4 降噪效果的鉴定与评价
（四）主要技术
1 吸声降噪
2 消声降噪
3 隔声降噪
消声器
道路隔声墙
各式耳塞

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