城市环境与生态第十章.ppt

第十章城市物理污染与控制 第一节城市噪声污染及危害第二节城市噪声污染控制第三节电磁辐射污染及防治第四节放射性污染及防治第五节热污染与光污染 一 噪声及分类1 概念物理学上将节奏有调 听起来和谐的声音称为乐声 将杂乱无章 听起来不和谐的声音称为噪声 这里的噪声与个体所处的环境和主观感觉有关 即对人身有害或人们不需要的声音 第一节城市噪声污染及危害 2 分类按产生机理机械噪声 空气动力噪声和电磁性噪声按噪声随时间的变化稳态噪声 声强不随时间变化 非稳态噪声按噪声来源工厂噪声 交通噪声 施工噪声和社会噪声 电磁噪声 变压器和镇流器等发出的噪声是典型的电磁噪声 电动机和发电机的噪音中除了机械噪声外 就是电磁噪声 日常生活中 民用大小型变压器 开关电源 电感 电机等均可能产生电磁噪声 工业中变频器 大型电动机和变压器是主要的电磁噪声来源 二 噪声的特性1 噪声的公害特性没有污染物 对环境的影响不积累 不持久 传播的距离也有限 声源分散 而且一旦声源停止发声 噪声随即消失 2 噪声的声学特性频率 声压与声压级频率 人耳可听到的声音 频率从20 20000Hz 有1000倍的变化范围 声压 度量声音强弱的物理量 声压级 代替声压作为声音物理量度的指标 因声压从听阈到痛阈的变化范围达1百万倍 而声压级的变化范围仅为0 120分贝 等响曲线 在人耳感觉中响度相同的纯音的声压级同频率的关系 在等响曲线中 每一条曲线上的各点代表不同频率和声压级的纯音 但对人耳的主观响度感觉是一样的 其中最低下的一条线为闻阈曲线 120LN为痛阈曲线 三 噪声影响与危害1 听力损伤突然暴露在140 160分贝 dB 的高强度噪音下 就会使听觉器官发生急性外伤 双耳完全失听 2 干扰睡眠长期处于噪声环境 会引起失眠 耳鸣 多梦 疲劳无力 记忆力衰退等症状 即导致神经衰弱 3 对人体生理和心理的影响生理方面 噪声紧张肾上腺素心率 血压噪声耳腔前庭眩晕 恶心 呕吐噪声神经系统失眠 疲劳 头晕 疼痛 记忆力下降心理方面 令人烦恼 易激动 易怒 甚至失去理智 4 对儿童的影响影响儿童智力发育 吵闹环境中比安静环境中发育低20 影响胎儿发育 吵闹区域体重较轻婴儿的比例较高 5 对日常生活的影响干扰交谈 影响思考 使工作效率降低 失误增多 一 噪声控制技术噪声与声源 声的传播途径和接受者相关1 声源控制技术机械噪声避免运动部件冲击和碰撞 降低撞击力和速度 提高旋转部件平衡精度 提高运动部件加工精度 减少摩擦力 在固定部件间增加弹性材料 减少固体传声 改变振动部件的质量和刚度 防止共振 第二节城市噪声污染控制 气流噪声 减少气流脉动 降低气流速度 减少气流压力变化 安装消音器 电磁噪声 电磁噪声主要由交替变换的电磁场激发金属零部件和空气间隙周期性振动而产生 1 降低电动机噪声的措施 合理选择沟槽数和级数 在转子沟槽中充填环氧树脂 降低振动 增加定子刚性 提高电源稳定度 2 降低变压器电磁噪声的措施 减小磁力线密度 选择低磁性硅钢材料 合理选择铁芯结构 间隙充填树脂性材料 隔振技术许多噪声是由振动诱发产生的 所以控制振动可以降噪 方法有 加强机器的平衡性能 减小或消除振动源 防止共振 采取隔振措施 隔离振动的传递 常用的隔振装置有金属弹簧 橡胶隔振器等 2 控制噪声的传播途径吸声降噪是一种在传播途径上控制噪声强度的方法 吸声效果不仅与吸声材料有关 还与所选材料的结构有关 多孔结构利于吸声 这种技术主要用于室内空间降噪 消声器消声器是一种既能使气流通过又能有效地降低噪声的设备 通常可用消声器降低各种空气动力设备进出口或沿管道传递的噪声 主要用于内燃机 通风机 鼓风机 压缩机等的噪声控制 隔声技术把产生噪声的机器设备封闭在一个小的空间 使其与周围环境隔开 以减少噪声对环境的影响 主要隔声装置有隔声屏障 隔声罩 隔声室 隔声墙 隔声幕 隔声门等 此外 可以利用绿化带降低室外环境中的噪声 3 个人防护佩戴护耳器 其种类有耳塞 耳罩和头盔等 一 电磁污染1 电磁污染是伴随科技发展和人民生活水平不断提高而产生的新型污染 发电厂 广播 电视 通信发射系统以及手机 家用电器都是电磁辐射发射源 电磁辐射污染已成为继空气 水源 噪音等污染之后的主要污染 第三节电磁辐射污染及控制 绝大多数通信系统发射设施都是24小时全天候发射 这些设施数量较大 且多数位于居民区高层住宅楼顶 电磁波能量在大楼之间反射 叠加 造成一定范围的电磁辐射污染 金融 广电 IT 电力 电信 民航 铁路 医疗行业 是最易受电磁辐射影响的行业 二 电磁污染源1 天然污染源自然界的雷电 太阳黑子活动和宇宙射线等都会产生电磁辐射 这些辐射对通讯和仪器设备的干扰十分明显 2 人为污染源各种放电 工频场源 大频率输电线 电气设备等 视频场源 如广播 电视 通讯设备的振荡与发射系统 等 三 电磁污染的危害1 引爆引燃高频电磁的震荡可使金属器件之间相互碰撞而打火 引起可燃油类或气体燃烧爆炸 2 干扰信号可直接影响电子设备仪器的正常工作 使控制失灵 如火车 飞机 导弹或人造卫星失控 干扰医院的脑电图 心电图信号 3 危害人体健康对人体的危害由大到小依次为 微波 超短波 短波 中波 长波 会造成人体中枢神经系统及植物神经系统机能障碍与失控 四 电磁污染的防护1 电磁屏蔽将电磁辐射的作用和影响限定在指定空间范围内 目的是阻碍电磁辐射的传播和扩散 屏蔽方法有 屏蔽室 由金属 片 网 所构成 多用于大型机械机组或控制室的主动场屏蔽 屏蔽衣 屏蔽头盔和屏蔽眼镜 均为个人防护用具 可有效降低电磁辐射强度 以保护接触电磁辐射人员的身体健康 屏蔽罩 是小型仪器主动场屏蔽的主要方法 屏蔽所用材料一般是电阻率小的导电性材料 如铜 铝等 2 吸收防护采用对某种辐射能量具有强烈吸收作用的材料 敷设于场源外围 以防止大范围污染 吸收材料有 平板型软泡沫吸波材料 吸收性能良好 重量轻 质地柔软 可弯曲成各种形状 多用作微波辐射暗室的辅助材料 蜂窝型高功率玻璃钢微波吸收材料 高性能吸波材料 以0 2mm的玻璃钢片为基体做成的蜂窝结构 薄型吸收材料 用吸收涂料制成薄膜或将吸收涂料均匀涂在织物上 使其对一定波段的辐射具有相当的吸收作用 这些材料可做成防护服 吸收布等 尖壁型吸收材料 高性能吸收材料 为国内大部分微波暗室所采用 3 其它措施勿将家用电器集中在一起使用 根据指示规范 保持安全操作距离 避免长时间操作 保持室内空气流通 电器不使用时 关掉电源 这样不仅省电 还可以减少微量电磁辐射的累积 多食富含维生素C的食物 以利于调节人体电磁场紊乱 第四节放射性污染及其防治 一 放射性污染概念在自然界和人工生产的有些元素中 有一些能自动发生衰变 并放射出肉眼看不见的射线 称为放射性元素或放射性物质 在自然状态下 来自宇宙的射线和地球环境本身的放射性元素一般不会给生物带来危害 20世纪50年代以来 人类活动使得人工辐射和人工放射性物质大大增加 环境中的射线强度随之增强 危及生物的生存 从而产生了放射性污染 二 放射性污染的来源1 天然辐射源天然放射性元素产生的辐射 如铀 235U 钍 232Th 碳 14C 和氚 3H 等 宇宙射线及其衍生的次级宇宙线 2 人为辐射源通过核反应由人工制造出来的核素的放射性 如核试验 核工业 医用辐照设备 放射性矿的开采和利用等 三 放射性污染的特点1 放射性污染物的放射性与物质的化学状态无关 2 每种放射性核素都能放射出一定能量的一种或几种射线 3 每种放射性核素都有一定的半衰期 不因气压 温度而改变 有的半衰期极长 可达上亿年 而有些则只有几分钟甚至几秒 4 除了核反应条件外 任何化学 物理 生物处理都不能改变放射性核素的性质 5 放射性物质进入环境后 可随介质的扩散或流动在自然界稀释和迁移 可在生物体内富集并由此产生放射性污染即内照射 四 放射性污染对人体的危害1 进入人体途径呼吸道人体肺 血液全身消化道人体肝脏 血液全身皮肤或粘膜人体 可溶性物质易被皮肤吸收 伤口吸收率最高 2 带来的危害 1 直接损伤破坏机体内某些大分子如脱氧核糖核酸 核糖核酸 蛋白质分子及一些重要的酶 2 间接损伤将体内广泛存在的水分子电离 继而通过电离产物与机体的有机成份作用 产生与直接损伤作用相同的结果 3 远期效应主要包括辐射致癌 白血病 白内障 寿命缩短等方面的损害以及遗传效应等 第五节光污染与热污染 一 光污染的概念光污染是指各种光源 日光 灯光 各种反射光及红外线和紫外线等 的过量辐射对周围环境 人类活动和生产环境造成不良影响的现象 夜间路灯 楼宇照明灯 汽车灯 户外广告和大型公共场所的灯光 以及日间的玻璃 大理石 墙面等对日光的反射均有可能是光污染的来源 广州亚运会的烟花表演及灯光效果令人惊叹 但同时也带来了严重的光污染 日常生活中的光污染 路口的广告荧屏大大增加了交通事故的发生率 这样的夜空还能数星星么 二 光污染的来源和分类 白亮污染 建筑物的玻璃墙 釉面砖墙 磨光大理石对 阳 光的反射造成的污染 人工白昼污染 广告灯 霓虹灯等强光造成的污染 彩光污染 彩光灯 黑光灯 旋光灯 荧光灯 等彩色光源造成的污染 三 光污染的影响和危害 1 伤害人体健康光污染会造成人生理节律的紊乱 使人心情烦躁 情绪失控 光污染还是引发青少年近视的重要原因 2 影响生态环境光污染严重影响了地球生态环境 影响动植物繁殖 导致动植物死亡 同时还会加剧全球变暖 3 影响天文学研究在没有光污染的情况下 夜晚的天空中可看到的光度接近7等的星星 而在大城市内 只可能看到2等的星星 这使得越来越多的天文台不得不搬迁到更为偏僻的地方4 能源浪费光污染造成了极大的能源浪费 当光线并不是照射至预定目标时 或光源向天空照射而不是向地面照射时 便会浪费能量 世界上不少城市的夜景照明 造成巨大浪费 四 光污染的防护 加强城市玻璃幕墙的建设管理加强夜景照明生态设计加强城市规划和管理采取必要的个人防护 加强城市玻璃幕墙的建设管理 1 控制安装地区 为防止玻璃幕墙的有害反射光 在城市人群密集的地段及交通主干道两侧和居民区内应尽量少采用玻璃幕墙 2 控制安装位置 在十字路口 丁字路口不宜采用玻璃幕墙 避免反射光直接进入驾驶员正视线方向 3 控制安装面积 在低层人眼视线能触及的地方 玻璃幕墙不要面积太大 最好不出现亮点和小凹面 4 控制安装颜色 玻璃幕墙的颜色要与周围环境的颜色相协调 加强夜景照明生态设计 夜景建设必须适度 否则将会适得其反 明确夜间灯光的主要功能是照明 而后才是美化作用 照明只需要一定的光线强度即可 过亮会干扰车辆和行人 甚至破坏生态环境 美化夜景需要柔和 温馨的灯光 如果太刺激会让人不适 夜景照明应根据需要而设计 充分考虑生态环境因素 采取必要的个人防护 个人防护光污染的最有效措施是保护眼部和裸露皮肤勿受光辐射的影响 佩戴护目镜和防护面罩是有效的个人防护措施 五 热污染概念 热污染是指日益现代化的工农业生产和人类活动中排出来的各种废热所导致的环境污染 随着人口的增加和耗能的增长 城市发电厂和多数工业生产 都产生大量的 废热 通过冷却排入江河湖海 这些冷却水进入各类水体后 常造成显著的水体热污染 一 热污染的内容 1 燃料燃烧和工业生产过程所产生的废热向环境的直接排放 2 温室气体的排放 通过大气温室效应的增强 引起大气增温 3 由于某些能消耗臭氧层的物质排放 破坏了大气臭氧层 导致太阳辐射的增强 4 地表状态的改变 使反射率发生变化 影响了地表和大气间的换热等 二 水体热污染来源 水体热污染主要来源于工矿企业向江河排出的冷却水 其中以电力工业为主 其次是冶金 化工 石油 造纸 建材和机械等工业 一般以煤为燃料的火电站通常只有40 的热能转变为电能 剩余的热能则随冷却水带走或排入大气 核电站需用的冷却水量一般比火电站多50 以上 三 热污染的危害 大气中CO2的温室效应及对环境的危害形成热岛效应水体的热污染 1 对水质的影响2 对水生生物生长的影响3 对鱼类的影响 大气中CO2的温室效应及对环境的危害 大气中的CO2不仅能选择性地吸收太阳的辐射能 还大量地吸收地球表面辐射出的红外线 使大气升温 吸热后的CO2再将能量逆辐射到地面 因此 大气中的CO2就像是个防止把热散射到宇宙的盖子 增强了近地层的热效应 这如同在冬季农村所建的温室一样 所以把大气中CO2对环境的效应叫做 温室效应 形成热岛效应 在城市中 由于人口稠密 工业集中 特别是城市 大城市 消耗大量的燃料 在燃烧过程中产生的能量一部分转变成废热 有一部分转变为有用功 最终也成为废热向环境散发 使城市的气温升高 市区与郊区的气温差显著增大 造成城市温度高于周围地区形成所谓 热岛 水体的热污染 由于向水体排放废热水及其它形式的 废热 使水体温度升高到影响水生生物的生存 破坏原有的生态平衡 使水质恶化 影响人类生产和生活的使用 这就称为水体的热污染藻类种群也会随温度的变化而发生变化 水温增高可使一些藻类繁殖 加速水体的 富营养化 过程 影响水体利用 四 水体热污染控制标准1 地面水环境质量标准 GB3838 2002 规定 夏季周平均最大温升 1 冬季周平均最大温升 2 2 海水水质标准 GB3097 1997 规定 不超过当地 当时水温4 五 城市热污染的防治 改进热能利用技术 提高热能利用率 利用温排水冷却技术减少温排水 废热综合利用 开发无污染或少污染的新能源 改进热能利用技术 提高热能利用率 改进现有能源利用技术 提高热力装置的热