环境科学与工程概论-课件 第7、8章 噪声及振动污染控制、其他物理性污染

第七章噪声及振动污染控制7.1噪声与噪声污染教学内容7.2声音的物理量度7.3噪声的评价量与评价方法7.4噪声标准7.5噪声的防治技术7.6

振动与振动污染7.7振动的防治技术一、噪声污染的特点

物理污染随距离衰减再利用价值不大6.1噪声与噪声污染二、噪声的危害1、噪声对听力的损失暂时性听阈迁移永久性听阈迁移可听声频率范围：20~20000Hz

噪声性耳聋噪声性耳聋的特点暴振性耳聋听力损失的衡量国际标准化组织规定：听力损失用500Hz、1000Hz、2000Hz三个频率上的听力损失的平均值来表示<15dB，正常15~25dB，接近正常25~40dB，轻度耳聋40~65dB，中度耳聋>65dB，重度耳聋噪声性耳聋一般是指平均听力损失超过25dB大量统计资料表明：<80dB，长期工作不耳聋<85dB，10%可能耳聋<90dB，只能保护80%的人工作40年不耳聋噪声dB(A)国际统计(%)美国统计(%)噪声dB(A)国际统计(%)美国统计(%)<8000<952928<85108<1004140<902118工作40年后噪声性耳聋发病率连续噪声可以加快熟睡到轻睡的回转，使人熟睡时间缩短：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可使人惊醒。40dB突发的噪声，可使10%的人惊醒60dB突发的噪声，可使70%的人惊醒2、噪声影响人们的正常生活噪声对睡眠的干扰：3、噪声对语言交流的干扰4、噪声影响工作5、对动物的影响三、噪声的分类1、从噪声产生的机理分：机械振动噪声——由于机械摩擦、撞击及动力不平衡等产生机械振动而辐射出的噪声。空气动力性噪声——凡高速气流、不稳定气流以及由于气流与物体相互作用产生的噪声。电磁噪声——由于电磁场的交替变化，引起某些机械部件或空间容积振动产生的噪声。2、按噪声来源分：

交通运输噪声工业生产噪声社会生活噪声建筑施工噪声2002年城区环境噪声源构成情况

一、声音的频率、波长和声速c＝fλf=1/T

式中：f的单位为Hzλ的单位为m

c的单位为m/s，

T

为周期，单位为s人耳的可听声频率范围为20～20000Hz鼓面波长λ6.2噪声的客观评价量二、声压P、声功率W和声强I1、声压P

单位面积上所承受的声音的压力叫声压。声压可以直接用仪器测量。瞬时声压p

：我们把声场中某点在某一瞬时，由静压P0改变到压强p’

时，所产生的压强增量称为该点的瞬时声压p，即有效声压pe

：瞬时声压传入人耳，由于耳膜的惯性作用，分辨不出声压随时间的变化，而是一个稳定的有效值，称为有效声压。实际应用中一般所指声压，如未加说明，就是指有效声压。空气中传播的声波，在1000Hz时，正常人耳的听阈声压为2×10-5Pa

，痛阈声压是20Pa。对应的听阈声强10-12w/m2

，痛阈声强为1w/m2

。2、声功率W声功率是表示声源特性的物理量。单位时间内声源辐射出来的总声能量，用W表示，单位是瓦，记为W声源声功率仅是声源总功率中以声波形式辐射出来的一小部分功率。声源工作情况一定时，辐射的声功率是一恒量。3、声强I声音有强弱之分，描述声音强弱的物理量叫声强。单位时间内通过垂直于声波传播方向单位面积的平均声能量，称为声强。一般用I表示，单位为W/m2

。rW声强与声压的关系声强与声压平方成正比。大量实测显示：一定频率的声波，其强度存在上、下两个限值。在下限以下，人耳听不到声音，一般称下限值为听阈值。在上限以上，人耳会有疼痛的感觉，上限值为痛阈值。频率不同，上、下限值不同。三、声压级、声强级和声功率级分贝：指两个相同的物理量（例如A1和A0）之比取常用对数并乘以10（或20），单位为dB.

即N=10lgA1/A0A1是基准量（或参考值）A0是被量度量1、声压级用声压级的差值来表示声压的变化，与人耳判断声音强度的变化是大体一致的。2、声强级声强级代表声音的能量密度3、声功率级声能量是可以代数相加的，设两个声源的声功率分别为W1和W2，那么总声功率:W总=W1+W而两个声源在某点的声强为I1和I2时，叠加后的总声强:I总=

I1+I2声压不能直接相加四、噪声的叠加和相减因为设有两个声压级L1和L2的噪声，求两个噪声的合成声压级L1+2。因为所以，第一步：求声压P1和P2因为所以，第二步：求合成声压P1+2第三步：按声压级的定义合成声压级

总声压级如有i个声压级Lpi的噪声，则其合成声压级Lp用下式计算。解：解：解：也可查表（或查曲线图7--1）求分贝和步骤：(1)将求和的声压级从大到小排列(L1、L2，…，

Ln)

；

(2)先求L1与L2的差值：L1-L2；

(3)由差值L1-L2从表中查得增值△L (4)L1+2＝L1+△L，

(5)再将L1+2与L3求和，直到最后，求出总合成声压级L1-L201234567891011△L3.02.52.11.81.51.21.00.80.60.50.40.3例：已知两个声压级分别为L1＝90dBA，L2＝84dBA，求合成声压级L1+2。解:(1)L1-L2＝90-84＝6dBA(2)查表6dB→△L＝1.0dBA(3)L1+2＝L1+△L＝90+1.0＝91dBA小结：1、两个声压级相等时，合成L＝L1+3dB2、两个声压级不等时，最大增量不超过3dB。（L1>L2，L1+2≤L1+3）3、两个声压级不等时，相差≥10dB以上时，增值很小，可以忽略不计，仍等于L1L1＝90dB，L2＝75dB，合成L＝90dB4、多声源叠加时，逐次两两叠加。众所周知，炮弹的爆炸声是“很响”的，而一个人在远处的谈话声就是“不很响”的，这种直观上的“响”与“不很响”的感觉在声学上如何定量描述呢？这个问题的复杂性在于人耳感觉的“响”或“不响”与声波的强度既有关，又不完全是一回事。实验表明，它不仅与声波强度的对数近于成正比，而且与声波的频率也有关。6.3噪声的主观评价量例如对两个声压同为

0.002P

a

、但频率不相同的纯音

(

如分别为

100

Hz

及

1000

Hz

，人耳听起来却不一样响，因为人耳对

100

Hz

声音的灵敏度比

1000Hz

声音的灵敏度要低得多，所以

100Hz

的声音听起来比同样声压的

1000

Hz

的声音要轻得多。实验表明，要使

100

Hz

的纯音听起来和

0.002Pa

的

l

000

Hz

纯音同样呐，它大约应有

0.0025Pa

的声压。实用上为了定量地确定某一声音的轻与响的程度，最简单的方法就是把它和另一个标准的声音

(

通常为

1000Hz

纯音

)

相比较，调节

1000Hz

纯音的声压级，使它和所研究的声音听起来有同样的响，这时

l

000Hz

纯音的声压级就被定义为该声音的响度级，响度级的单位称为方。例如，当

1000

Hz

纯音的声压级为

80

dB(

相对于

2

×

10

－

5

Pa)

时与某一扬声器发出的声音听起来同样地响，那么不管扬声器声音的声压级为多少，它的响度级被认为是

80

方。按照以上规定，显然对

1000

Hz

的纯音，其以分贝计的声强级与以方计的响度级数值上是相等的。一、响度级、响度和等响曲线fLpLN效果20Hz82dB20方感觉一样响，但f不同，Lp也不一样，但LN一样100Hz35dB20方1000Hz20dB20方10000Hz30dB20方人耳对声音强弱的主观感觉，不仅与声压级有关，而且与声音的频率高低有关。1、响度级(LN)

调整1000赫兹纯音的强度，使其和某一声音(noise)听起来一样响，这个1000赫兹纯音的声压级（dB)，就是该声音(noise)的响度级，单位为方（phon)。

响度级是一个表示声音响度的主观量，它把声压级和频率用一个概念统一起来了。2、等响曲线利用与基准声音相比较的方法，通过大量的实验，就可得到整个可听频率范围的纯音的响度曲线，绘成等响曲线。不同声压级，不同频率的声音可产生相同响度的噪声。3、响度(N)

频率为1000赫兹，声压级为40dB的纯音所产生的响度为1宋（sone），也就是说响度级为40方的声音的响度为1宋。正常听者判断一个声音比响度级为40方声音强响的倍数。即听起来比它大几倍，就是几宋。实验证明：响度级每增加10方，响度加倍。40方——1宋50方——2宋60方——4宋70方——8宋二、A声级由于用响度级来反映人耳的主观感觉太复杂，而且人耳对低频声不敏感，对高频声较敏感。因此，为了模拟人耳的听觉特征，人们在等响曲线中选出三条曲线，即40、70、100phon的曲线，分别代表低声级、中强声级和高强声级时的响度，并按这三条曲线的形状，设计出A、B、C三档计权网格，即在噪声测量仪上安装相应的滤波器，对不同频率的声音进行一定的衰减和放大，这样便可从噪声测量仪上直接读出A声级、B声级、C声级，分别记为dB(A)、dB(B)、dB(C)。

A、B、C三种计权网络AACAB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A声级对连续的稳态噪声来说，是一种较好的评价方法，但对起伏和不连续的噪声显得就不合适了。于是人们提出用噪声能量平均值的方法来评价噪声对人的影响。三、等效连续A声级Leq在相同时间间隔T内，与不稳定噪声能量相等的连续稳定噪声的A声级即为该不稳定噪声在时间间隔T内的等效连续A声级，又称平均声级。四、昼夜等效声级Ldn

Ld昼间（6:00—22:00）等效声级，dB(A)

；Ln夜间（22:00—6:00）等效声级，dB(A)

。一、工业企业噪声卫生标准每个工作日接触噪声时间（h）8421允许标准dB(A)85889194最高不得超过115dB(A)新建、扩建、改建企业标准现有企业暂行标准每个工作日接触噪声时间（h）8421允许标准dB(A)90939699最高不得超过115dB(A)6.4噪声标准二、城市区域环境噪声标准(GB3096-93)将城市划分为5类区域，分别执行不同的标准：0类标准：疗养区、高级宾馆区和别墅区等特别需要安静的区域。1类标准:居民区、文教区、居民集中区以及机关、事业集中的区域。2类标准:居住、商业与工业混合区，规划商业区。3类标准:规划工业区和业已形成的工业集中地带。4类标准:城市道路中交通干线两侧区域；穿越城区的内河航道两侧区域；穿越城区的铁路主、次干线和轻轨交通道路两侧区域。

城市区域环境噪声标准（GB3096-93）类别昼间(dB(A))夜间(dB(A))0504015545260503655547055三、工业企业场界噪声标准（GB12348-90）类别昼间dB(A))夜间dB(A))标准适用范围的划定Ⅰ5545以居住、文教机关为主的区域Ⅱ6050居住、商业、工业混杂区及商业中心区Ⅲ6555工业区Ⅳ7055交通干线道路两侧区域四、建筑施工场界噪声标准（GB12523－90）施工阶段主要噪声源噪声限值昼间dB(A)夜间dB(A)土石方

推土机、挖掘机、装载机等7555打桩

各种打桩机等85禁止施工结构

混凝土搅拌机、振捣棒、电锯等7055装修

吊车、升降机等6555五、机场周围飞机噪声环境标准（GB9660-85）本标准采用一昼夜的计权等效连续感觉噪声级

作为评价量，用Lwecpn表示，单位为dB。标准值和适用区域：一类区域≤70（标准值）二类区域≤75（标准值）一类区域：特殊住宅区，居住、文教区。二类区域：除一类区域以外的生活区。本标准适用的区域地带范围由当地人民政府划定。五、其他噪声标准GB16170-1996汽车定置噪声限值GB1495－79机动车辆允许噪声GB12525－90铁路边界噪声限值及其测量方法GB12524-90建筑施工场界噪声测量方法GB12523-90建筑施工场界噪声限值GB12349－90工业企业厂界噪声测量方法GB12348－90工业企业厂界噪声标准GB11339－89城市港口及江河两岸区域环境噪声标准GB9660-88机场周围飞机噪声环境标准GB10070－88城市区域环境振动标准GB/T14623-93城市区域环境噪声测量方法GB/T14623-93城市区域环境噪声测量方法GB/T15190-94城市区域环境噪声适用区划分技术规范GB3096-93城市区域环境噪声标准一、声源控制二、传播途径控制隔声吸声消声6.5噪声控制途径吸声板SDS型蒸汽排放消声器SDA型气体放空消声器三、个人防护一、概述1、振动是指一个物体在其平衡位置附近做一种周期性的往复运动，任何一种机械都会产生振动。2、振动和噪声有着十分密切的联系。当振动的频率在20～20000HZ时，振源同时也就是噪声源。6.6振动及振动污染二、振动的危害1、振动对环境的污染振动会引起强烈的空气噪声和结构噪声。2、振动对设备、建筑物会产生很多不良后果。3、振动作用于人体，会对人的身心健康产生危害。当振动频率接近人体某一器官的固有频率时，会引起共振，对器官产生危害。一、声源控制二、传播途径控制三、接收体保护隔振阻尼吸振6.7振动的控制技术1、一工人操作四台机器，在他的操作位置上，测得各机器的声压级分别为85、84、88和82dB。问在操作岗位上，机器产生的噪声有多少dB？（结果保留两位小数）91.33dB2、一实验组，在校园内做环境噪声监测实验，测量仪上显示噪声为58dB。几分钟后，一辆卡车从附近经过，测量仪显示此时的噪声为72dB.。试问仅由这辆卡车发出的噪声为多少dB？（结果保留两位小数）71.82dB第八章其他物理性污染第一节电磁辐射污染与防治第二节放射性污染与防治第三节光污染与防治第一节电磁辐射污染与防治

在斯德哥尔摩市，生活在高压输电线区域内的市民，因磁通密度B＞3mG（毫高斯），癌症发病率为其他地区的3.8倍！瑞典等北欧三国的研究调查公布，长期受到2mG以上的电磁辐射影响，罹患白血病的机会是正常人的2.1倍，罹患脑肿瘤的机会是正常人的1.5倍。咖啡炉1mG电饭锅40mG传真机2mG复印机40mG电熨斗3mG吹风机70mG录像机6mG手机100mGVCD10mG电脑100mG音响20mG电须刀100mG电冰箱20mG电热毯100mG空调20mG吸尘器200mG电视机20mG无绳电话200mG洗衣机30mG微波炉200mG一、电磁污染的定义与危害1、定义

电磁辐射是“非电离辐射”，包括微波和电磁场。

电磁辐射污染是指各种天然的和人为的电磁波干扰和对人体有害的电磁辐射。2、危害电磁污染的生物效应通常是指微波频段（300～300,000兆赫）、射频段（0.1～300兆赫）的电磁波辐射和工频段（50或60赫）高压输电线路周围环境电磁场对生物体所产生的各种生理影响。任何一种电器都会产生非电离辐射，包括手机、电脑、电视、电线和超声波等等。对人体的危害(波长越短，人体作用越强)电磁辐射可以产生大量自由基！

心血管疾病、糖尿病、癌突变的主要诱因；

对人体生殖系统、神经系统和免疫系统造成直接伤害；造成流产、不育、畸胎等病变的诱发因素；过量的电磁辐射直接影响大脑组织发育、骨髓发育、视力下降；肝病，造血功能下降，严惩者可导致视网膜脱落；电磁辐射可使男性性功能下降，女性内分泌紊乱，月经失调。对机械设备的危害

飞机安全、影响航海安全；交通指挥灯的失控、电子计算机的差错；自动化工厂操作的失灵、假警。对安全的危害电磁辐射会引燃引爆，特别是高场强作用下引起火花而导致可燃性油类、气体和武器弹药的燃烧与爆炸事故。人为源工频场源：大功率电机、变压器以及输电线等附近的电磁场。射频场源：无线电广播、电视、微波通信等各种射频设备的辐射。微波场源：移动通信、卫星通信、微波通信、雷达等。二、电磁污染的来源天然源雷电、火山喷发、地震和太阳黑子活动引起的磁暴等。对短波通信的干扰特别严重。高压电力设备：工频50Hz。GSM移动通信基站：900/1800MHz。CDMA通信：825-880MHz。PHS（小灵通）：1915-1900MHz。中波广播：535-1605KHz。短波广播：4-19MHz内的部分频段。调频（声音）广播：88-108MHz。电视：50-92，168-223，471-566，607-958MHz五个频段。家用微波炉：2450MHz，工业微波炉：915，2450MHz。高频感应加热设备（如熔炼炉、淬火炉等）：工作频率几百kHz。高频介质加热设备：工作频率几MHz至几十MHz。如塑料热合机27.12，40.68MHz。超短波电疗机：40.68MHz。1、测量电磁波测定仪2、电磁污染量度单位电场强度：V/m、mV/m、分贝等磁场强度：A/m，mA/m能量通量密度：W/cm2等三、电磁污染的测量及量度单位1、哪些人群需要防辐射大、中、小型计算机的运算和操作人员计算机软件设计、编程、录入人员职业微机使用者包括：金融、会计、储蓄、证券营业员、商业收银员、微机图象设计人员，如广告设计、建筑、机械、美工、动画设计等以及文秘（打字复印）广播电视、通信、导航、雷达等发射机房近场工作人员冶金、电子、化工、造纸、木材、粮食和食品加工等行业采用高频和微波设备进行冶炼、焊接、加热、排气、溅射、干燥、杀虫、消毒等工序的操作人员长期操作使用射频和微波等医疗仪器的人员四、电磁污染控制技术专以微波炉加热快餐的销售服务员电子设备仪器生产中调试人员发电和高压输变电站工作人员军事电子站设备实验区的工作人员经常长时间上网者防静电、防爆场所工作人员有心肾功能缺陷的手机使用者在广播、电视、通讯台站附近居住免疫力低下的人群2、电磁污染控制技术电磁屏蔽屏蔽材料—良导体（铜、铝、铁）屏蔽体因电磁感应产生反向磁力线，相抵消电场屏蔽——铜材磁场屏蔽——铁材屏蔽体结构——板结构和网结构板越厚，效果越好，超过1mm，效果提升不高网结构，网孔目数越大，金属丝越粗，效果越好接地处理吸收材料谐振型吸收材料厚度小，对微波辐射吸收效率较好匹配型吸收材料利用某些材料和自由空间的阻抗匹配常见材料：塑料、橡胶、陶瓷等加入铁粉、石墨、木材和水等物质制备而成远距离控制和自动作业电磁场场强距场源距离的增大而迅速衰减线路滤波滤波器滤除高频信号合理设计工作参数，保证射频设备在匹配状态下操作个人防护防护服、防护头盔等3、防护建议不要把家用电器摆放得过于集中对各种电器的使用，应保持一定的安全距离，如电视机与人的距离应在4～5m，与日光灯管距离应在2～3m，微波炉在开启之后要离开至少1m，孕妇和小孩应尽量远离微波炉各种家用电器、办公设备、移动电话等都应尽量避免长时间操作饮食注意：多食用富含维生素A、维生素C和蛋白质的食物，加强机体抵抗电磁辐射的能力。新鲜的绿色蔬菜是人体内的“清洁剂”；海带中含有“海带胶质”，它可促使侵入人体的放射性物质从肠道排出；猪血里的血浆蛋白含量丰富，血浆蛋白经消化酶分解后，可与进入人体的粉尘、有害金属微粒发生反应，变成难以溶解的新物质沉淀下来，然后排出体外；绿豆含有能帮助排泄体内毒物、加速新陈代谢的物质，可有效抵抗各种形式的污染第二节放射性污染与防治1、放射性污染定义由于人类活动排放出的放射性污染物，对环境和人体造成的污染和危害2、来源核武器试验的沉降物——主要是铀钚的裂变产物，其中危害较大的有90锶、137铯、131碘、14碳核燃料循环的“三废”排放医疗照射——主要的环境人工污染源其它——科研放射性；运输事故、遗失、偷窃、误用；一般居民消费用品，包括含有天然或人工放射性核素的产品。一、放射性污染概述3、危害广岛原子弹核爆炸直接炸死3万多人，此后15年，因为辐射以及放射粉尘而死亡的人数有19万，合计22万。切尔诺贝利事故1986年4月26日，在进行一项实验时，切尔诺贝利核电站4号反应堆发生爆炸，造成30人当场死亡，8吨多强辐射物泄漏。此次核泄漏事故使电站周围6万多平方公里土地受到直接污染，320多万人受到核辐射侵害，酿成人类和平利用核能史上的一大灾难。联合国卫生机构说，大约9300人可能死于由放射性污染引起的癌症。5岁的小男孩因为核辐射罹患白血病

乌克兰首都基辅以北130公里的切尔诺贝利核电站“石棺”

放射性废物处理处置放射性废液处理技术可燃性放射性固废处理与处置不可燃性放射性固废处理与处置放射性固体废物最终处置——地质隔离二、放射性污染控制技术指现代工业生产和生活中排放的废热所造成的环境污染。美国，排放的冷却用水4.5亿m3/d，接近全国用水量的1/3；废热水含热量约2500亿千卡，足够2.5亿m3的水温升高10℃能源消耗排放大量CO2、蒸汽和废热人类活动大面积改变环境热平衡第三节热污染与防治一、热污染的定义二、热污染的形成原因对大气的影响温室效应城市热岛效应臭氧层损耗三、热污染的危害32.53231.53130.53030.529.5对水体的影响因废热水中含氧量很低，可导致水生生物的死亡，但厌氧菌却能适应这种环境而大量繁殖，并使有机物腐败，影响生态平衡，导致致病微生物滋生、泛滥。1965年澳大利亚曾流行过一种脑膜炎，后经科学家证实，其祸根是一种变形原由，由于发电厂排出的热水使河水温度增高，这种变形原由在温水中大量孳生，造成水源污染而引起了这次脑膜炎的流行自然界的升温为蚊子，苍蝇提供了更好的孳生条件。废热的综合利用我国每年可利用的工业余热相当于5000万吨标煤的发热量。加强隔热保温，防止热损失寻找新能源四、热污染的防治光污染泛指影响自然环境，对人类正常生活、工作、休息和娱乐带来不利影响，损害人们观察物体的能力，引起人体不舒适感和损害人体健康的各种光。第四节光污染与防治一、光污染的定义红外线污染

较强的红外线可造成皮肤伤害，其情况与烫伤相似,最初是灼痛,然后是造成烧伤。人眼如果长期暴露于红外线可能引起白内障。紫外线污染伤害眼角膜和皮肤