物理性污染监测.ppt

第5章 物理性污染监测,根据污染源的性质，把污染分为化学、物理与生物性污染三大类化学性污染 水、气、固废与土壤污染生物性污染 微生物、寄生虫、昆虫及病毒的污染物理性污染（或称能量污染）噪声、放射性、电磁辐射以及光、热等,5.1 噪声污染监测 噪声污染与前面所介绍的水污染、空气污染、固体废物污染等一样是当今主要的环境污染之一,噪声的主要危害是：干扰语言交流、干扰人们的工作和休息、影响睡眠、诱发某些疾病，强噪声还会影响设备的正常运转和损坏建筑结构。,环境噪声的分类 1.交通噪声 2.工厂噪声 3.建筑施工噪声 4.社会生活噪声,5.1.1 与噪声相关的物理量1 声音 当物体在空气中振动，使周围空气发生疏、密交替变化并向外传递，且这种振动频率在2020000Hz之间，人耳可以感觉，称为可听声，简称声音,2 声功率（W）与声功率级（Lw）,声功率（W）声功率是指单位时间内，声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量 在噪声监测中，声功率是指声源总声功率，单位为W。声功率级常用LW表示，定义为：式中：LW声功率级，dB；W声功率，W；W0基准声功率，为1012W。,3 声强（I）与声强级（Li）声强是指单位时间内，声波通过垂直于声波传播方向单位面积的声能量，单位为W/s2声强级常用LI表示，定义为：,式中：LI声强级，dB；I声强，W/m2；I0基准声强，在空气中取1012W/m2。,声压（p）与声压级（Lp）声压是由于声波的存在而引起的压力增值。声波是空气分子有指向、有节律的运动。声压单位为Pa,声压级常用Lp表示，定义为：式中：Lp声压级，dB；p声压，Pa；p0基准声压。在空气中规定p0为2105Pa，该值是正常青年人耳朵刚能听到的1000Hz纯音的声压值,5 分贝,分贝是指两个相同的物理量（如A1和A0）之比取以10为底的对数并乘以10（或20）。分贝符号为“dB”，它是无量纲的，是噪声测量中很重要的参量。上式中A0是基准量（或参考量），A1是被量度量。被量度量和基准量之比取对数，该对数值称为被量度量的“级”，亦即用对数标度时，所得到的是比值，它代表被量度量比基准量高出多少“级”,6 响度（N）和响度级（Ln）,响度是人耳判别声音由轻到响的强度等级概念，它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，一般来说两个声压相等而频率不相同的纯音听起来是不一样响的。响度的单位叫“宋”（sone）响度级常用Ln表示，定义为：LN=40+33 lgN,7 计权声级,通过计权网络测得的声压级，已不再是客观物理量的声压级，而叫计权声压级或计权声级，简称声级。通用的有A、B、C和D计权声级 A计权声级是模拟人耳对55 dB以下低强度噪声的频率特性；B计权声级是模拟55 dB到85 dB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,8 等效连续声级（Leq）一个用噪声能量按时间平均方法来评价噪声对人影响的问题，即等效连续声级，符号“Leq”或“LAeq,T”,式中：LpA某时刻t的瞬时A声级，dB T 规定的测量时间，s,如果数据符合正态分布，其累积分布在正态概率纸上为一直线，则可用下面近似公式计算：,L10，L50，L90为累积百分声级，其定义是：L10测定时间内，10的时间超过的噪声级，相当于噪声的平均峰值L50测量时间内，50的时间超过的噪声级，相当于噪声的平均值L90测量时间内，90的时间超过的噪声级，相当于噪声的背景值,9 噪声污染级（LNP）,式中：K常数，对交通和飞机噪声取值2.56；测定过程中瞬时声级的标准偏差。,式中：LpAi 测得第i个瞬时A声级 所测声级的算术平均值 n 测得总数,10 昼夜等效声级（Ldn）,昼夜等效声级（也称日夜平均声级），符号“Ldn”反映社会噪声昼夜间的变化情况，表达式为：,式中：Ld白天的等效声级，时间是从600至2200，共16个小时Ln夜间的等效声级，时间是从2200至第二天的600，共8个小时,11 噪声的叠加和相减 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+W2。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,例 两声源作用于某一点得声压级分别为Lp1=96 dB，Lp2=93 dB，由于Lp1Lp2=3 dB，查曲线得Lp=1.8 dB，因此Lp总96 dB+1.8 dB97.8 dB。,两噪声源的叠加曲线,多声源的叠加 只需逐次两两叠加即可，而与叠加次序无关 例 有8个声源作用于一点，声压级分别为 70、70、75、82、90、93、95、100dB，它们合成的总声压级可以任意次序查图5.1的曲线两两叠加而得。任选两种叠加次序如下：,噪声的相减,例为测定某车间中一台机器的噪声大小，从声级计上测得声级为104 dB，当机器停止工作，测得背景噪声为100dB，求该机器噪声的实际大小,解：由题可知104dB是指机器噪声和背景噪声之和（Lp），而背景噪声是100 dB（Lp1）LpLp1=4 dB，从图5.2中可查得相应Lp2.2 dB，因此该机器的实际噪声噪级Lp2=Lp-Lp=101.8 dB,背景噪声修正曲线,5.1.2 噪声测量仪器,1 声级计（1）声级计的工作原理,声级计，又叫噪声计，是一种按照一定的频率计权和时间计权测量声音的声压级和声级的仪器，是声学测量中最常用的基本仪器，是一种主观性的电子仪器,声级计工作方框图,2 声级计的分类,按精度将声级计分为0、1、2、3型。不同类型的声级计的各种性能指标具有同样的中心值，仅仅是容许误差不同，而且随着级别数字的增大，容许误差放宽 按体积大小可分为台式声级计、便携式声级计和袖珍式声级计 按指示方式可分为模拟指示（电表、声级灯）和数字指示声级计,AWA5633D型声级计,AWA6270A噪声频谱分析仪,AWA6270噪声频谱分析仪,AWA6218C噪声统计分析仪,各种声级计实物照片,5.1.3 噪声污染监测方法,1 声环境功能区监测方法（1）声环境功能区分类0类声环境功能区1类声环境功能区2类声环境功能区3类声环境功能区4类声环境功能区,（2）环境噪声监测的要求测量仪器：精度2型以上的积分式声级计或环境噪声自动监测仪器 测点选择 a.一般户外；b.噪声敏感建筑物户外；c.噪声敏感建筑物室内气象条件 无雨、无雪的天气条件，风速为5.5ms以上时停止测量,（3）声环境功能区监测方法,定点测量法 选择能反映各类功能区声环境质量特征的监测点1至若干个，进行长期定点监测，每次测量的位置、高度应保持不变。对于0、1、2、3类声环境功能区，该监测点应为户外长期稳定、距地面高度为声扬空间垂直分布的可能最大值处，其位置应能避开反射面和附近的固定噪声源；4类声环境功能区监测点设于4类区内第一排噪声敏感建筑物户外交通噪声空间垂直分布的可能性最大值处,（4）噪声敏感建筑物监测方法,监测点一般位于噪声敏感建筑物户外 对敏感建筑物的环境噪声监测应在周围环境噪声源正常工作条件下测量，视噪声源的运行工况，分昼、夜两个时段连续进行。根据环境噪声源的特征，可优化测量时间 以昼间、夜间环境噪声源正常工作时段的Leq和夜间突发噪声Lmax作为评价噪声敏感建筑物户外（或室内）环境噪声水平，是否符合所处声环境功能区的环境质量要求的依据,2 工业企业厂界噪声监测方法,（1）测量仪器 测量仪器为积分平均声级计或环境噪声自动监测仪，其性能应不低于GB3785和GB/T17181对2型仪器的要求（2）测量条件 a.气象条件：无雨雪、无雷电天气，风速为5 m/s以下 b.测量工况：在被测声源正常工作时间进行,（3）测点位置 a.测点布设：在工业企业厂界布设多个测点，其中包括距噪声敏感建筑物较近以及受被测声源影响大的位置 b.测点位置一般规定：一般情况下，测点选在工业企业厂界外1 m、高度1.2 m 以上。c.测点位置其他规定（4）测量时段 分别在昼间、夜间两个时段测量。夜间有频发、偶发噪声影响时同时测量最大声级。,（5）背景噪声测量 测量环境：不受被测声源影响且其他声环境与测量被测声源时保持一致。测量时段：与被测声源测量的时间长度相同。（6）测量结果修正（7）结果评价 各个测点的测量结果应单独评价。同一测点每天的测量结果按昼间、夜间进行评价。最大声级Lmax直接评价。,3 社会生活环境噪声监测方法（1）测量仪器 测量仪器为积分平均声级计或环境噪声自动监测仪，其性能应不低于GB3785和GB/T17181对2型仪器的要求。（2）测量条件 气象条件：测量应在无雨雪、无雷电天气，风速为5 m/s以下时进行。测量工况：测量应在被测声源正常工作时间进行，同时注明当时的工况。,（3）测点位置 测点布设：在社会生活噪声排放源边界布设多个测点，其中包括距噪声敏感建筑物较近以及受被测声源影响大的位置。测点位置一般规定：一般情况下，测点选在社会生活噪声排放源边界外1 m、高度1.2 m 以上。测点位置其他规定（4）测量时段 分别在昼间、夜间两个时段测量。夜间有频发、偶发噪声影响时同时测量最大声级。,（5）背景噪声测量 测量环境：不受被测声源影响且其他声环境与测量被测声源时保持一致 测量时段：与被测声源测量的时间长度相同（6）测量结果修正（7）结果评价 各个测点的测量结果应单独评价。同一测点每天的测量结果按昼间、夜间进行评价。最大声级Lmax直接评价,4 建筑施工场界噪声监测方法 城市建筑施工作业期间，由建筑施工场地产生的噪声测量。采用环境噪声自动监测仪进行测量时，仪器动态特性为“快”响应，采样时间间隔不大于1 s。白天以20 min的等效A声级表征该点的昼间噪声值，夜间以8 h的平均等效A声级表征该点的夜间噪声值。测量期间，各施工机械应处于正常运行状态，并应包括不断进入或离开场地的车辆。在测量报告中应包括以下内容：建筑施工场地及边界线示意图；敏感建筑物的方位、距离及相应边界线处测点；各测点的等效连续A声级Leq,5 机场周围飞机噪声监测方法 在规定的测量条件下（无雪、无雨、地面上10 m高处风速不大于5 m/s，30相对湿度90，传声器离地面1.2 m）用型声级计或机场噪声监测系统进行测量。机场周围飞机噪声测量方法（GB9661-88）包括精密测量和简易测量。精密测量是通过声级计将飞机噪声信号送到测量录音机记录在磁带上，然后在实验室按原速回放录音信号并对信号进行频谱分析。简易测量是只需经频率计权的测量,噪声对人的影响与声源的物理特性、暴露时间和个体差异等因素有关。噪声标准制定的主要考虑因素是保护听力、噪声对人体健康的影响、人们对噪声的主观烦恼度和目前的经济、技术条件等方面，对不同的场所和时间分别加以限制。环境噪声标准制定的依据是环境基本噪声，各国大多参考ISO推荐的基数。,5.1.4 噪 声 标 准,环境噪声标准制定的依据是环境基本噪声。各国大多参考ISO推荐的基数（如睡眠为30dB），根据不同时间、不同地区和室内噪声受室外噪声影响的修正值以及本国具体情况来制定。,一天不同时间对基数的修正 单位：dB,不同地区对基数的修正值 单位：dB,室内噪声受室外噪声影响的修正值 单位：dB,城市区域环境噪声标准值 单位：等效声级Leq/dB(A),选自城市区域环境噪声标准 GB309693,适用于疗养区、高级别墅区、高级宾馆区等特别需要安静的区域，位于城郊和乡村的这一类区域分别按严于0类标准5dB执行。,城市区域环境噪声标准值单位：等效声级Leq/dB(A),适用于以居住、文教机关为主的区域，乡村居住环境可参照执行该类标准。,表5.6 城市区域环境噪声标准值单位：等效声级Leq/dB(A),适用于居住、商业、工业混杂区。,表5.7 城市区域环境噪声标准值单位：等效声级Leq/dB(A),适用于工业区。,表5.8 城市区域环境噪声标准值单位：等效声级Leq/dB(A),适用于城市中的道路交通干线道路的两侧区域，穿越城区的内河航道两侧区域，穿越城区的铁路主、次干线两侧区域的背景噪声(指不通过列车时的噪声水平)限值也执行该类标准。,城市区域环境噪声标准值单位：等效声级Leq/dB(A),我国工业企业噪声标准,现有企业暂行标准,新建、扩建、改建企业标准,振动及测量方法,物体围绕平衡位置往复运动称为振动 振动是噪声产生的原因 机械设备产生的噪声：是以空气为介质向外传播，称为空气声；声源直接激发固体构件振动，这种振动以弹性波的形式在建筑物基础、地板、墙壁中传播，并在传播过程中向外辐射噪声，称为固体声 振动测量和噪声测量有关，部分仪器可通用,1 城市区域环境振动标准,（一）适用地带范围的划定 特殊住宅区；居民、文教区；混合区；商业中心区（指商业集中的繁华地区）；工业集中区；交通干线道路两侧；铁路干线两侧；标准适用的地带范围；标准昼夜。（二）监测方法 测量点的布设；计算方法,城市各类区域铅垂向Z振级标准值 单位：dB,2 城市区域环境振动测量方法,（1）名词术语 振动加速度级VAL；振动级VL；Z振动级VLz；累积百分Z振级VLzn；稳态振动；冲击振动；无规振动（2）测量仪器 用于测量环境振动的仪器，其性能必须符合ISODP84011984有关条款的规定。测量系统每年至少送计量部门校准一次,（3）测量量及读值方法 测量量；读数方法和评价量（4）测量位置及检振器的安装（5）测量条件 测量时振源应处于正常工作状态，应避免足以影响环境振动测量值的其他环境因素或其他非振动污染源引起的干扰。（6）测量数据记录和处理 环境振动测量按待测振源的类别，选择对应表格逐项记录。测量交通振动，应记录车流量,5.2 放射性污染监测,5.2.1 与放射性相关的物理量 1 放射性（1）放射性核衰变 在衰变过程中，不稳定的原子核能自发地放出、射线，使本身物理和化学性质发生变化的现象，称为“放射性”,衰变 是不稳定重核（一般原子序数大于82）自发放出4He核（粒子）的过程 衰变 是放射性核素放射粒子（即快速电子）的过程，它是原子核内质子和中子发生互变的结果 可分为负衰变、正衰变和电子俘获三种类型 衰变 原子核从较高能级跃迁到较低能级或者基态时所放射的电磁辐射,（2）放射性衰变类型,放射性活度（强度）放射性活度系指单位时间内发生核衰变的数目 半衰期 当放射性的核素因衰变而减少到原来的一半时所需的时间称为半衰期（T1/2）,（3）放射性活度和半衰期,2 照射量和剂量（1）照射量,式中：dQ或X射线在空气中完全被阻止时，引起质量为dm的某一体积元的空气电离所产生的带电粒子（正的或负的）的总电量值，C；X照射量，它的SI单位为C/kg，与它暂时并用的专用单位是伦琴（R），简称伦,（2）吸收剂量 它是表示在电离辐射与物质发生相互作用时单位质量的物质吸收电离辐射能量大小的物理量。其定义用下式表示：式中：D吸收剂量，SI单位为J/kg，单位的专门名称为戈瑞，简称戈，用符号Gy表示 电离辐射给予质量为dm的物质的平均能量,（3）剂量当量 剂量当量（H）定义为：在生物机体组织内所考虑的一个体积单元上吸收剂量、品质因数和所有修正因素的乘积，即 H=DQN 式中：D吸收剂量，Gy；Q品质因素，其值决定于导致电离粒子的初始动能、种类及照射类型等 N所有其他修正因素的乘积,5.2.2 放射性检测仪器 放射性检测仪器种类多，需根据监测目的、试样形态、射线类型、强度及能量等因素进行选择。最常用的检测器有三类，即电离型检测器、闪烁检测器和半导体检测器电离型检测器 电离型检测器是利用射线通过气体介质时，使气体发生电离的原理制成的探测器,闪烁检测器 闪烁检测器是利用射线与物质作用发生闪光的仪器。它具有一个受带电粒子作用后其内部原子或分子被激发而发射光子的闪烁体半导体检测器 半导体检测器的工作原理与电离型检测器相似，但其检测元件是固态半导体,放射性监测,1 对象及内容（1）按照监测对象分,现场监测 对放射性物质生产或应用单位内部工作区域 的监测。,个人剂量监测 对放射性专业工作人员或公众进行的内照射和外照射的剂量监测。环境监测 对放射性生产和应用单位外部环境（包括空气、水体、土壤、生物、固体废物等）的监测,放射性核素 即239Pu、226Ra、224Ra、222Rn、210Po、222Th、234U和235U。放射性核素 即3H、90Sr、89Sr、134Cs、137Cs、131I和60Co,（2）按主要测定的放射性核素分,对放射性核素具体测量的内容分,放射源强度，半衰期，射线种类及能量；环境和人体中放射性物质含量、放射性强度、空间照射量或电离辐射剂量,2 放射性监测方法 定期监测：采样、样品预处理、样品总放射性或放射性核素测定 连续监测：在现场安装放射性自动监测仪器，实现采样、预处理和测定自动化 基本步骤：样品采集，样品前处理，选择适宜方法、仪器测定,（1）样品采集 放射性沉降物的采集 沉降物包括干沉降物和湿沉降物 放射性干沉降物样品可用水盘法、黏纸法、高罐法采集 湿沉降物常用一种能同时对雨水中核素进行浓集的采样器,图8.9 离子交换树脂湿沉降物采集器示意图1.漏斗盖；2.漏斗；3.离子交换柱；4.滤纸浆；5.阳离子交换树脂；6.阴离子交换树脂,放射性气溶胶的采集 放射性气溶胶包括核爆炸产生的裂变产物，各种来源于人工放射性物质以及氡、钍射气的衰变子体等天然放射性物质。这种样品的采集常用滤料阻留采样法，其原理与大气中颗粒物的采集相同,（2）样品预处理 预处理目的：将样品处理成适于测量的状态，将样品的欲测核素转变成适于测量的形态并进行浓集，以及去除干扰核素。常用的样品预处理方法：衰变法 有机溶剂溶解法蒸馏法 灰化法溶剂萃取法 离子交换法共沉淀法 电化学法,（3）环境中放射性监测 水样的总放射性活度的测定 水体中常见的辐射粒子的核素有226Ra、222Rn及其衰变产物。目前公认的水样总放射性浓度是0.1Bq/L，当大于此值时，就应对放射粒子的核素进行鉴定和测量，确定主要的放射性核素，判断水质污染情况,水样的总放射性活度测定 水样总放射性活度测量步骤基本上与总放射性活度测定相同，但检测器用低本底的盖革计数管，且以含40K的化合物作标准源,土壤中总、放射性活度的测定 土壤中、总放射性活度的测量方法是：在采样点选定的范围内，沿直线每隔一定距离采集一份土壤样品，共采集4-5份,个人外照射剂量监测 个人外照射剂量用佩戴在身体适当部位的个人剂量计测量，这是一种能对放射性辐射进行累积剂量的小型、轻便、容易使用的仪器。常用的个人剂量计有袖珍电离室、胶片剂量计、热释光体和荧光玻璃,5.2.3 环境中氡浓度的测定方法 氡是自然界无处不在的一种放射性气体，是一种重要的致癌物质。氡及其子体来源于地壳岩石和土壤的放射性元素的衰变 氡及其子体的测定方法有数十种之多，但可以分为两大类，即瞬时测量和累积测量 根据其应用对象，又可以分为土壤中氡测定、空气中氡测定和水中氡测定,1 标准源与标定（1）标准源液体标准源 常见的液态氡标准源是由镭盐溶液制成，保存在特制的玻璃管中 固体镭标准源 液体状态的镭标准源携带不便，逐步采用固体镭盐作为氡标准源氡室 氡室是一种四周密封多层状的室体，其体积可以为120 m3，可以更大或更小，室内放置镭盐或沥青铀矿，作为氡气源,（2）氡探测器的标定 氡气测量系统或称测氡探测器（含瞬时测量和累积测量）的标定，是将一已知浓度的氡气引入装探测器的容器内（如闪烁室、电离室、径迹的探杯、活性炭吸附器等），然后按一定规则进行测量，求出测量系统的读数与氡浓度之间的关系，即标定系数或称换算系数、刻度系数、校正系数等。标定的方法总体上说，有循环法、真空法、自由扩散法、综合性的氡室标定法,2 有源式瞬时氡测量 有源式瞬时氡测量主要有电离室法、闪烁室法、双滤膜法和气球法等 电离室法也叫静电计法，是测氡最经典的方法。电离室法测氡的原理是基于射线对空气的电离作用和带电导体在电场中的运动 闪烁室法的方法原理为氡进入闪烁室后，氡及其子体发射的粒子使闪烁室壁的ZnS(Ag)产生闪光，光电倍增管把这种光讯号变成电脉冲，经电子学线路把电脉冲放大，最后记录下来,双滤膜法的方法原理是双滤膜管在抽气过程中，入口滤膜滤气中已有的氡子体，纯氡在通过双滤膜管的过程中，又生成新的子体（主要是218Po），其中的一部分为出口滤膜所收集 气球法的工作原理与双滤膜法相同，只不过是将双滤膜管换成了气球，入口和出口为同一通路,3 无源式累积型氡探测 现代无源式累积型氡探测方法，主要包括固体状态核径迹探测器（SSNTD）、热释光探测器（TLD）和活性炭探测器等方法,本章结束 谢谢,