环境工程学噪声电磁辐射放射性与其他污染防治技术PPT课件.ppt

1 第十二章 噪声 电磁辐射 放射性与其他污染防治技术 2 噪声的基本概念 物理学 是声波的频率和强弱变化毫无规律 杂乱无章的声音 心理学 人们不需要 使人烦躁的声音种类 空气动力性 机械性 电磁性 电声性噪声污染的特点 相对性局部性时间性慢性和间接性 3 噪声之源 工业噪声 发动机运转声 电锯 机床 电钻 工地爆破声等等 建筑噪声 工厂噪音 4 噪声之源 交通噪声 飞机噪音 交通噪声 汽车 摩托车的鸣叫声 车轮与路面的摩擦声 火车 飞机等巨大响声 5 噪声之源 春运 居民噪声 家用电器的工作声 人的说话 哭笑声等 歌舞厅 市场 6 噪声对人体的危害 听力损失干扰语言交流烦恼睡眠干扰对工作效率的影响对儿童和胎儿的影响对视力 动物和物质结构的影响 7 噪声的危害 1 噪声对听力的损伤长期在强噪声环境下工作 会使内耳听觉组织受到损伤 造成耳聋 慢性的噪声性耳聋听力损失用500Hz 1000Hz和2000Hz三个频率上听力损失的平均值来表示 听力正常 听力损失在15dB以内 接近正常 听力损失15 25dB 轻度耳聋 听力损失25 40dB 中度耳聋 听力损失40 65dB 重度耳聋 听力损失65dB以上 噪声级在80dB以内 才能保证人们长期工作不发生耳聋 在90dB以下 只能保证80 的人工作40年后不会耳聋 85dB仍会有10 的人产生噪声性耳聋 强噪声性耳聋 或爆震性耳聋 8 噪声的危害 2 噪声对睡眠的干扰40dB的连续噪声可使10 的人睡眠受到影响 70dB的连续噪声可使50 的人受到影响 40dB的突发性噪声可使10 的人惊醒 到60dB时 可使70 的人惊醒 9 3 噪声能诱发疾病长期暴露在强噪声环境下 会引起人体的紧张反应 使肾上腺素分泌增加 引起心率加快 血压升高 噪声会引起消化系统的疾病 引起消化不良 诱发胃肠粘膜溃疡 会引起疲劳 头晕及记忆力衰退 诱发神经衰弱症 噪声的危害 10 4 噪声影响语言交谈和通讯联络的干扰当人们交谈距离为1米时 平均声级为65dB 当环境噪声级高于语言声级10dB时 谈话声音会被环境噪声完全掩盖 当噪声级超过90dB时 即使大喊大叫也难以进行正常交谈 噪声的危害 11 噪声的危害 5 特强噪声会对仪器设备和建筑结构造成危害当噪声级超过135dB时 电子仪器的连接部位会出现错动 微调元件发生偏移 使仪器发生故障而失效 当超过150dB时 仪器的元件可能失效或损坏 当噪声超过140dB时 轻型建筑物会遭受损伤 12 噪声的测量 噪声的物理量度声强与声强级声压与声压级声功率与声功率级噪声的评价噪声的测量 13 噪声的物理量度 一 声压 声压级 声能量 声强和声功率1 声压p当有声波存在时 在媒质中产生的压强的增量 单位 Pa或 br 1Pa 10 br 当声频为1000Hz时 人耳可听声压范围为2 10 5 20Pa 有效声压pe 一段时间内声压的均方根值 由于人耳无法感受声压的起伏 只能感受一个稳定的有效声压 声压级 将待测声压有效值与参考声压的比值取常用对数 再乘以20 即 SPL 20LOG 10 p e p ref 其单位是分贝 dB 14 一 声压 声能量 声强和声功率 2 声能量由于声扰动 声波在媒质中传播 产生动能和形变的势能 动能和势能之和即为声能量 单位 J声场 空间中存在声波的区域 声能密度D 声场中单位体积媒质所含有的声能量 单位 J m3 15 一 声压 声能量 声强和声功率 3 声强I单位时间内 通过和声波射线垂直的单位面积内的声能量称为声强 即在传播方向上通过单位面积上的声功率 单位 W m2 声强与离开声源的距离有关 16 一 声压 声能量 声强和声功率 4 声功率W声功率就是指声源在单位时间内辐射出来的总声能量 单位 W 对于自由空间的点声源 W球 4 r2p2 c对于放在具有反射的地面上的点声源 W半球 2 r2p2 c 17 二 声波的测量单位 1 级的概念1个量的级是这个量与同类基准值之比的对数 用L表示 表达式 r 10时 级的单位为贝 耳 级表示的量与功率成正比 工程上常用分贝表示级 是贝的十分之一 符号为dB r e时 级的单位为奈培 Np 1Np 8 686dB 18 主要声学量的级和基准 19 二 声波的测量单位 2 声压级LpLp为声压级 单位dB p为有效声压 Pa 基准声压p0 2 10 5Pa 20 某些环境下的声压和声压级 21 二 声波的测量单位 3 声强级LILI 10lg I I0 LI为声强级 单位dB I为声强 瓦 米2 基准声强I0 1 10 12瓦 米2 在一般情况下 空气中的声波LI与Lp的值相差 0 2dB 故LI Lp 22 二 声波的测量单位 4 声功率级LWLW 10lg W W0 LW为声功率级 单位dB W为声功率 瓦 基准声功率W0 1 10 12瓦 23 三 噪声级的合成 1 噪声级合成是按照能量的叠加规律进行叠加的 2 声强级 声强与能量成正比 总声强等于各声强之和 24 三 噪声级的合成 3 声压级 能量与声压的平方成正比 总声压的平方等于各声压排放之和 25 三 噪声级的合成 4 n个相同噪声级合成的总噪声级L 10lg 100 1L1 100 1L2 100 1Ln 10lg n100 1L1 L1 10lgn当n 2时 L L1 10lg2 L1 3即表示两个相同的声压级相加 能量增加一倍 声级增加3dB 26 三 噪声级的合成 5 不同噪声级的合成假设存在两个噪声源 声压级分别为L1 L2 且L1 L2 则有 L L1 10lg 100 1L1 100 1L2 L1 10lg 100 1L1 100 1L2 100 1L1 10lg 1 10 0 1 L1 L2 设噪声合成的附加值 L 10lg 1 10 0 1 L1 L2 则L L1 L其中 L可查表 根据表可知 当L1 L2 6dB时 L 1dB 所以当两个声源中的一个噪声级超出另一个噪声级6 8dB 则较弱的噪声可以忽略不计 27 噪声的频谱 一 噪声分析的基本知识声音的频率就是声源振动的频率 人耳听到的声音有的低沉 有的尖锐主要是声音的音调的高低引起的 而音调是人耳对声源振动频率的主观感受 声音可按频率分为 次声 20000Hz 噪声控制主要研究可听声 可听声可分为 低频声 2000Hz 人们在生活中听到的声音是不同频率 强度的纯音复合而成的 28 噪声评价 一 人耳的听觉特性与A声级1 人耳的听觉特性不同频率的声音 即使声压级相同 人耳感觉的响亮程度不同 如同样60dB 100Hz和1000Hz的两种声音 1000Hz的声音人耳听起来响一些 而要100Hz的声音听起来与1000Hz 60dB的声音一样响 声压级要达到67dB 人耳对1000 5000Hz的声音最敏感 人耳的听觉系统具有滤波的功能 酒会效应 即人耳能在有其他噪声存在的环境下听出某些频率的声音 29 一 人耳的听觉特性与A声级 2 响度响度是人耳判别声音由轻到响的强度等级概念 是描述声音大小的主观感觉量 不仅取决于声音的强度 如声压级 还与它的频率及波形有关 响度的单位是宋 sone 符号是 N 1宋的定义为声压级为40dB 频率为1000Hz 且来自听者正前方的平面行波的强度 如果另一个声音听起来比这个大n倍 即声音的响度为n宋 30 一 人耳的听觉特性与A声级 2 响度级响度级是用来定量地确定声音的轻或响的程度的参数 响度级是建立在两个声音的主观比较上的 定义1000Hz纯音声压级的分贝值为响度级的数值 任何其它频率的声音 当调节1000Hz纯音的强度使之与这声音一样响时 该1000Hz纯音的声压级分贝数定义为这一声音的响度级 响度级的单位是方 phon 符号是 LN 响度与响度级的关系 声压级每增加10方 响度值加倍N 2 LN 40 10或LN 40 33 3lgN等响曲线 对各频率进行试听分析 达到同样响度级时 频率与声压级的关系曲线 31 32 一 人耳的听觉特性与A声级 3 A声级由等响曲线可以看出 人耳能听到的最小的声音与频率有关 频率低 人耳的灵敏度差 频率高 人耳灵敏度好 如果有一台机器发出的噪声 含有从低到高频声 其噪声一进人耳就失真了 或被滤去了一部分低频成分 也可以说被人耳计权了 由于人耳的听觉无法测定声音的频率成分和相应的强度 只能利用测量仪器 声级计来测定 为了模拟人耳的听觉特性 在声级计中安装了一个滤波器使它对频率的判别与人耳相似 这个滤波器称为A计权网络 该声级计称为A声级计 当声音信号进入A网络 中 低频声音按比例衰减通过 1000Hz声音无衰减通过 通过A声级计测定的声压级称为A声级 记做dBA或dB A 33 一 人耳的听觉特性与A声级 4 B C D声级A B和C计权声级的主要差别在于对低频成分的衰减程度 A衰减最多 B其次 C最少 A计权声级是模拟人耳对55分贝以下低强度噪声的频率特性 B计权声级是模拟55分贝到85分贝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计权声级表征人耳主观听觉较好 故实际中较常采用A计权声级 34 二 等效连续声级 Leq A计权声级能较好评价连续稳态噪声 但对一个起伏的或不连续的噪声 A计权声级就不合适了 用噪声能量按时间平均方法来评价噪声对人影响 即等效连续声级 符号 Leq 它是用一个相同时问内声能与之相等的连续稳定的A声级来表示该段时间内噪声的大小 数学表达式 35 二 等效连续声级 Leq 如果测量是在同样的采样时间间隔 则表达式变为 昼夜等效声级Ldn注 昼间为07 00 22 00 共16小时 夜间为22 00 7 00 共8小时 考虑夜间噪声对人们的影响更大 对夜间的噪声A声级加10dB进行修正 36 三 累计百分数声级Ln 连续等效声级反映了噪声对人体的影响 但是未能反映噪声的起伏程度 因而采用累计百分数声级来评价噪声 累计百分数声级Ln表示在测量时间内高于Ln声级所占的时间为n 例如L10 70dB 表示声级高于70dB的时间占10 其余90 的时间内噪声级均低于70dB 通常 L90表示本底噪声 L50表示中值噪声级 L10表示噪声峰值 累计百分数声级一般只用于有较好正态分布的噪声评价 当符合正态分布时 其与等效声级的关系为 Leq L50 L10 L90 2 60 37 噪声的控制技术 环境噪声标准 38 噪声的控制技术 噪声污染的三个要素 声源 声音传播途径 接受者 39 噪声控制技术 噪声源控制 研制和采用噪声低的设备和加工工艺减少冲击力 降低速度和压力 降低摩擦阻力 减少辐射面积 减少噪声泄露 消声器和弱声器声音传播途径的控制分离 吸声材料 吸声内衬 障碍物和隔板 传送损失 封闭保护接受者改变工作日程 保护耳 40 声波的传播 一 距离衰减1 声源点声源 当声源的尺寸远小于测点到声源的距离时 声波以球面波的形状较均匀地向各个方向辐射 线声源 如一列较长的列车 公路上长的车队等 面声源 如透过一个壁面向开阔空间传播 41 一 距离衰减 2 点声源的距离衰减对于自由空间 球面波 声强 I W 4 r2 声功率级 LW LP 20lgr 11对于半自由空间 球面波 声强 I W 2 r2 声功率级 LW LP 20lgr 8距离r1与r2之间的声级差为 LW LP r1 20lgr1 11 8 LP r2 20lgr2 11 8 即 LP LP r1 LP r2 20lgr2 r1当r2 r1 2 衰减6dB 即距离增加1倍 声压级衰减6dB 42 一 距离衰减 3 线声源的距离衰减面积S 2 rl 声强 I W 2 rl 声功率级 LW LP 10lg 2 rl 1 当r l1时 距离加倍 声压级衰减6dB 43 二 空气吸收的衰减 声波在空气中传播时 因空气的粘滞性和热传导 在压缩和膨胀过程中 使一部分声能转化为热能而损耗 成为空气吸收 衰减的大小与声源的频率 空气的湿度和温度有关 如在标准大气压下 20 下 湿度为50 时 声源频率为250 500 1000 2000 4000Hz的空气吸收引起的衰减分别为0 12 0 28 0 5 1 04 2 65dB 100m 高频噪声比低频噪声衰减得快 44 三 地面吸收的衰减 声波在传播过程中 会受到各种复杂的地面条件的影响 遇到树木 草地 灌木 会引起衰减 衰减的大小与树木的种类 树叶的繁茂程度和树木的高度有关 一般来说 短距离 30 50米 衰减可忽略 70米以上应考虑 对于较茂密的树林 每10米衰减2 3dB 每100米 衰减20 30dB 对于厚的草地或穿过灌木丛 频率为1000Hz的衰减可高达25dB 100m 45 四 噪声的传播途径 1 声波的反射 2 声波的折射 服从Snell定律 3 声波的干涉 相干波发生叠加的现象 4 声波的衍射 声波遇到障碍物或空洞时 波长远大于障碍物和空洞 发生绕流的现象 也称为 漏声 现象 46 第二节电磁辐射污染与防治技术 一 基本概念1 电场与磁场 电场 带电体周围存在的一种场 磁场 在电流通过的导体周围所产生的具有磁力的场 2 电磁场与电磁辐射 电磁场 交替产生的具有电场和磁场作用的物质空间 电磁辐射 电磁场的能量以电磁波形式由源发射到空间的现象 47 第二节电磁辐射污染与防治技术 一 基本概念3 电磁辐射污染 接受者长期暴露在超过安全辐射剂量下 产生伤害的现象 4 电磁环境 是存在于给定场所的所有电磁现象的总和 5 电磁骚扰 任何可能引起装置 设备或系统性能降低或对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象 48 第二节电磁辐射污染与防治技术 二 电磁辐射污染源1 天然的电磁辐射污染源2 人为的电磁辐射污染源某些电气和电子设备运行中产生各种频率的电磁辐射 发射设备 通信 雷达及导航发射设备设施 工业 医疗 科研用高频设备 工业用电磁辐射设备 交通设备 电力设备 医疗用电磁辐射设备 科研及其它用途电磁辐射设备 49 第二节电磁辐射污染与防治技术 三 电磁污染污染的危害1 电磁辐射对电器设备的干扰 使航空通信受到干扰 对广播电视信号造成的干扰 干扰了当地百姓收看电视 50 第二节电磁辐射污染与防治技术 三 电磁污染污染的危害2 电磁辐射对人体健康的危害 躯体效应人体接受电磁辐射后 体内极性与非极性分子 在电磁场作用下 极性分子重新排列 非极性分子可被磁化 危害 增加儿童患白血病概率 诱发癌症并加速人体癌细胞增殖 影响人的生殖系统 影响人的心血管系统 对人的视觉系统有不良影响 51 第二节电磁辐射污染与防治技术 三 电磁污染的危害2 电磁辐射对人体健康的危害 种群效应 五类人群最受电磁辐射的侵害 生活和工作在高压线 变电站 电台 电视台 雷达站和电磁发射塔附近的人员 经常使用电子仪器 医疗设备 办公自动化设备的人员 生活在现代电器自动化环境中的工作人员 佩戴心脏起博器的患者 生活在以上环境里的孕妇 儿童 老人及病患者等 52 电磁污染的传播途径 空间辐射导线传播复合传播 53 电磁污染的测量 电磁污染的测量的特点远区场电磁污染的测量特点近区电磁污染的测量特点电磁污染的量度单位测量方法与仪器 54 电磁辐射的控制技术 电磁屏蔽技术吸收法控制微波污染远距离控制和自动作业线路滤波合理设计工作参数 保证射频设备在匹配状态下操作个人防护 55 1 基本概念 放射性元素 自然界和人工生产的元素中 有一些能自动发生衰变 并放射出肉眼看不见的射线 这些元素统称 核辐射 原子核从一种结构或一种能量状态转变为另一种结构或另一种能量状态过程中所释放出来的微观粒子流 放射性 放射性元素的原子核在衰变过程放出 射线的现象 放射性污染 由放射性物质所造成的污染 第三节放射性污染与控制 56 2 环境中的放射源 天然放射源 辐射源 宇宙射线 陆地辐射源和体内放射性物质 人工放射源 辐射源 原子能工业排放的放射性废物 核武器试验的沉降物 医疗放射性物质 科研排出的含有放射性物质的废水 废气 废渣等 其它放射源 辐射源 第三节放射性污染与控制 57 3 放射性废物的危害性对人类机体与生态环境的严重破坏性 放射性核素通过外照射与内照射两种途径危害人类与生态机体 外照射 体外辐射源对人体的照射 内照射 进入人体内的放射性核素作为辐射源对人体的照射 第三节放射性污染与控制 58 4 放射性废物的特点及分类放射性废物特点 长期危害性 处理难度大 处理技术复杂 放射性废物分类 高放射性废物 中放射性废物 低放射性废物 第三节放射性污染与控制 59 辐射防护控制内照射的基本原则 防止或减少放射性物质进入体内 对于放射性核素可能进入体内的途径要予以防范 辐射防护的基本措施1 对于外照射的防护措施 距离防护 尽可能远的远离放射源 时间防护 尽量缩短操作时间 从而减少所受辐射量 屏蔽防护 针对 射线 采用不同措施 放射性污染防护 60 辐射防护的基本措施2 对于内照射的防护措施 防止呼吸道吸收 防止气体放射性核素进入呼吸道 防止胃肠道吸收 被放射性核素沾污的食物 水等经口由胃肠进入人体 防止由伤口吸收 防止某些放射性核素透过完整皮肤进入人体 放射性污染防护 61 放射性废液处理技术常用处理方法 低中放射废液 洗衣和淋浴水 凝沉淀 吸附 反渗透 低中放射废液 高放射废液 蒸发方法 低中放射废液 离子交换法 放射性废气处理技术常用处理方法 吸附方法 放射性废物处理技术 62 1 光污染 是指