噪声污染及其控制.ppt

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1、物理性污染控制,教师：谢勇丽,第一章 绪论,第一节 物理环境与环境物理学,一、什么是环境？,环境是以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存和发展的物质条件的综合体。是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原等。,环境,自然环境,社会环境,物理环境,大气环境,水环境,土壤环境,二、物理环境,物质能量交换和转化的过程构成了物理环境。,物理环境,天然物理环境,人工物理环境,天 然 物 理 环 境,自然 声 环 境,振 动 环 境,电 磁 环 境,放 射 性 辐 射 环 境,光 环 境,热 环 境,人 工 物 理 环 境,声 环 境,振

2、动 环 境,电 磁 环 境,放 射 性 辐 射 环 境,光 环 境,热 环 境,三、环境物理学的产生、发展、学科体系及研究特点,1、环境物理学,环境物理学是研究物理环境同人类的相互作用的科学。,2、环境物理学的产生和发展,3、环境物理学的学科体系,环境物理学,环境声学,环境振动学,环境电磁学,环境放射学,环境热学,环境光学,环境空气动力学,4、环境物理学的研究特点,不仅研究污染控制，而且研究适宜人类活动的各种物理条件；,注重物理现象的定量研究。,第二节 物理性污染及其研究内容,一、物理性污染及其特点,1、物理性污染,物理运动的强度超过人的耐受限度因而形成物理性污染。,2、物理性污染的特点,一般

3、是局部性的；,无后效性。,二、物理性污染的研究内容,主要包括物理性污染机理及规律、物理性污染评价方法和标准、物理性污染测试和监测、物理性污染的环境影响评价、物理性污染控制的基本方法和技术。,其重点是环境噪声污染、环境振动破坏、电磁辐射污染控制工程基础理论和技术对策。,第二章 噪声污染及其控制,第一节 概述,一、噪声的定义,可听声的频率范围：20-20000Hz,20500Hz,低频声,5002000Hz,中频声,200020KHz,高频声,1、从物理学角度,无规则、非周期振动物体发出的声音。,2、从医学角度,超过60分贝的声音。,3、从心理学角度,人们不需要的声音。,4、从环境学角度,人们不需

4、要的,并对周围环境造成不良影响的声音。,二、噪声的来源,来源,工业生产,交通运输,建筑施工,社会生活,三、噪声的分类,产生源,交通噪声,工业噪声,建筑施工噪声,社会生活噪声,产生机理,机械噪声,气流噪声(空气动力性噪声),电磁噪声,四、噪声的危害,生 理,心 理,仪器设备和建筑,1 损伤听力 受损严重导致耳聋。,2 干扰睡眠,3 引发各种病症 作用于中枢系统，出现头疼、疲劳、失眠、记忆力衰退等症状。使人易患胃功能紊乱症。使人交感神经不正常、引起心室组织缺氧，导致冠心病、动脉硬化和高血压等。,4 影响胎儿发育和儿童智力 家庭室内噪声是造成儿童聋哑的主要原因。噪声使儿童智力发展缓慢。,据调查，在法

5、国每四个精神病者中有3人是噪音引起的。在巴黎和东京的自杀事件中有35%是由噪音引起的。有35%的犯罪狂与噪音有牵连。,1 使电子仪器连接部位出现错动、引线抖动、元件偏移。,2 使周围建筑物受损。,噪声公害事件,1、1959年美国飞机噪声实验。,2、1960年11月，日本广岛市一男子因不堪忍受工厂噪声折磨刺杀工厂主。1961年7月，日本东京青年因不堪忍受客货车的噪声自杀身亡。,3、1981年，美国的现代派露天音乐会。,五、噪声污染及其特点和影响,1、噪声污染,被测试环境的噪声级超过国家或地方规定的噪声标准限值，并影响人们正常生活、工作或学习的声音造成噪声污染。,2、噪声污染的特点,噪声污染是一种

6、物理性污染，具有局部性和无后效性。,3、噪声的影响,暂时性听阈迁移 噪声性耳聋 暴振性耳聋 国际化标准组织确定聋等级的标准,六、噪声控制,1、噪声控制的途径,噪声控制技术手段一：,在声源处抑制噪声,选用内阻尼大、内磨擦大的低噪声材料,改进机器设备的结构、提高加工精度和装配精度,改善或更换动力传递系统、革新工作机构,改革生产工艺和操作方法,噪声控制技术手段二：,在声传播途径中的控制,闹静分开,利用地形、绿化降噪,利用声学控制手段降噪（吸声、隔声、消声）,噪声控制技术手段三：,受体的保护措施,耳塞,耳罩、头盔,隔声岗亭,2、噪声控制的程序,噪声源测量和分析,降噪量确定,制定控制方案,评价是否达标,

7、工程评价,确定受影响区域噪声的允许标准,第二节 声环境影响评价,1.自我保护阶段,中华人民共和国环境噪声污染防治法第二条规定：环境噪声：指在工业生产、建筑施工、交通运输和社会生活中所产生的、干扰周围生活环境的声音。环境噪声污染：指所产生的环境噪声超过国家规定的环境噪声排放标准，并干扰他人正常生活、工作和学习的现象。,1.1相关的声环境标准：,质量标准,排放标准,*声环境质量标准(GB3096-2008),1.标准值及适用范围,等效声级LAeq/dB,0类标准指康复疗养区等特别需要安静的区域。1类标准指以居民住宅、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类声环

8、境功能区指以商业金融、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类声环境功能区指以工业生产、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 类声环境功能区：指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。4a 类为高速公路、一级公路、二级公路、城市快速路、城市主干 路、城市次干路、城市轨道交通（地面段）、内河航道两侧区域；4b 类为铁路干线两侧区域。,*声环境质量标准(GB3096-2008),*工业企业厂界环境噪声排放标准,等效声级LAeq/dB,该标准适用于工厂及有可能造成

9、噪声污染的企事业单位的边界。,夜间频繁突发噪声（如排气噪声），峰值不准超过标准值的10dB(A)夜间偶然突发噪声（如短促鸣笛），峰值不准超过标准值15dB(A),建筑施工场界噪声限值(GB12523-90),等效声级LAeq/dB,该标准适用于城市建筑施工期间场地产生的噪声。噪声值是指与敏感区域相应的建筑施工场地边界线处的限值。,不同施工阶段作业噪声限值,如几个施工阶段同时进行，以高噪声阶段的限值为准。,1.2 声学基础,声音三要素：声源、介质、接收器。,频率：声源在单位时间内的振动次数，用f表示。每秒振动一次称1赫兹（Hz）。人耳能觉察的频率在2020000Hz间。20000Hz超声。,波长

10、：是振动经过一个周期，声波传播的距离，用希腊字母表示。单位：m周期：声波通过一个波长的距离所用的时间，用T表示。单位：s,声速：振动在介质中传播的速度。在任何介质中，声速的大小只取决于媒质的弹性和密度，与声源无关。单位：m/s,声在空气中传播的速度是随气温的升高、降低而增大、减小。气温与声速的关系可按下式计算：,空气:344m/s 水:1372m/s 钢:5182m/s,式中：c 声速，m/s；t 空气温度，；,声波的波长、频率f、周期T与声速c之间的关系：c=f；f=1/T；c=/T；,1.3 噪声的基本评价量,1.分贝,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（

11、或20）即,式中A0是基准量（或参考量），A1为被量度的量。被量度量与基准量取对数，所得值称为被量度量的“级”；表示被量度量比基准量高出多少级。,分贝符号为“dB”，是无量纲的。,*2.声压和声压级,声压是衡量声音大小的尺度（N/m2或Pa）。人耳对1000Hz的听阈声压为2105 N/m2(Pa)，痛阈声压为20 N/m2(Pa)。声压级就是声压的平方与一个基准的声压平方的比值的对数值，可以用下式表示：,式中：Lp 对应声压P的声压级，dB；P 声压，N/m2；P0 基准声压，取2105 N/m2，即听阈声压。,*声压级的计算遵循对数运算法则。,（1）分贝的相加：公式法,pi、Lpi为噪声源

12、i作用于该点的声压与声压级。,补充：若两个声源的声压级相等 Lp1=Lp2，则总声压级：LpTLp1+10lg2Lp13（dB）,（1）分贝的相加：查表法,例如 L1=100dB，L2=98dB，求L1+2=？,先算出两个声音的分贝差，L1L22dB，再查表找出2dB相应的增值L2.1dB，然后加在分贝大的L1上，得出L1与L2的和L1+2=100+2.1=102.1，取整数为102dB。,例题,1.求70、76、73、82、70、79dB的声压级叠加后的总声压级。,例题,2.某车间3个声源，在测试点产生的声压级分别为96、95、85dB，求测试点的总声压级。,解：Lp=10lg(109.6+

13、109.5+108.5)=98.7dB 或者先查表求得95dB与96dB的和为98.5dB，再根据公式法求98.5dB与85dB的和。,例题,3.室内吊扇工作时，测得噪声声压为0.002Pa；电冰箱单独开动时声压级是46dB，两者同时开动时的合成声压级是？,解：吊扇单独工作时的声压级为 L1=20lg（0.002/2105）=40dB 电冰箱声压级46dB，即L2 46dB。查表法：L2L1=6dB，L=1dB，两者同时工作时L合46147dB或公式法：L合46.97dB47dB,（2）分贝的相减 公式法,已知两个声源在某一预测点产生的合成声压级为LpT和其中一个声源在预测点单独产生的声压级L

14、p2，则另一个声源在此点单独产生的声压级Lp1可用下式计算：,（2）分贝的相减 查表法,已知两个声源在M点产生的总声压级LpT及其中一个声源在该点产生的声压级Lp1，则另一个声源在该点产生的声压级Lp2可按定义，得 Lp2LpTLpLpT-Lp1差值与Lp的对应关系如下表,4.为测定某车间中一台机器得噪声大小，从声级计上测得声级为104dB，当机器停止工作，测得背景噪声为100 dB，求该机器噪声得实际大小。,解：由题可知104dB是指机器噪声和背景噪声之和LPT，背景噪声LP1为100dB。由LPTLP14dB，从表知道，Lp2.2dB，因此机器噪声为1042.2101.8dB。或用公式法计

15、算。Lp210lg(1010.4-1010)=101.8dB,例题,例题,5.某机修车间共有13台机器设备，其中1台冲床在车间中央点的噪声贡献值为78dB，2台钻床各自单独产生75dB，10台车床单独产生71dB，试求机器全部运行时，车间中央点的总噪声级。,(3)分贝的平均,一般不按算术平均，而求对数平均值，声压级平均值可按下式计算：,式中，Lpn个噪声源的平均声级；Li第i个噪声源的声级；n噪声源的个数。,(4)声压级相同的声音叠加,设L1=L2=Ln，则,例题,5.某机修车间共有13台机器设备，其中1台冲床在车间中央点的噪声贡献值为78dB，2台钻床各自单独产生75dB，10台车床单独产生

16、71dB，试求机器全部运行时，车间中央点的总噪声级。,解：两台钻床同时运转在中央点的噪声值为 75378dB 再次与冲床噪声叠加 78381dB 10台车床同时运行在中央点产生的噪声值 7110lg1081dB 全部运转时中央点的噪声级为 81384dB,3.声功率和声功率级,声功率是声源在单位时间内向空间辐射声的总能量，单位W。WE/t以1012 W为基准，则声功率级为:,式中：Lw对应声功率W的声功率级，dB；W声功率，W；W0基准声功率，等于1012W；,4.声强和声强级,声强即单位面积上的声功率，是在单位时间内通过与传播方向垂直的单位面积的声能量，单位 W/m2。IE/(t s)W/s

17、 以人耳的听阈声强值1012 W/m2为基准，则声强级定义为：,式中：LI对应声强I的声强级，dB；I声强，W/m2；I0基准声强，等于1012 W/m2；声压级和声强级都是描述空间某处声音强弱的物理量。在自由声场中，声压级与声强级的数值近似相等。,5、环境噪声的评价量,A声级 等效连续A声级 昼夜等效声级 统计噪声级 计权有效连续感觉噪声级WECPNL,A声级,环境噪声的度量与噪声的物理量和人对声音的主观听觉有关。声压级相同的声音，高频的比低频的听起来响。为模拟人耳对声音的反应，用仪器直接测量出人的主观响度感觉，研究人员在噪声测量仪器中安装一个滤波器计权网络。当声音进入网络时，中低频的声音按

18、比例衰减通过，1000Hz以上的高频声音无衰减地通过。通过A计权网络测得的声压级称为A声级，以LPA或LA 表示，单位为dB。凡不加声明的声级均指A声级。,等效连续A声级,A声级用来评价连续的稳态噪声具有明显的优点，但在评价非稳态噪声时有明显的不足。等效连续A声级将某一段时间内连续暴露的不同A声级变化，用能量平均的方法以一个A声级值去表示该段时间内的噪声大小，Leq(A)，单位为dB。,A声级的测量，实际上是采用间隔取样的，所以等效连续A声级可以按下式计算：,Li 第i次读取的A声级，dBN取样总数,噪声在夜间对人影响更为严重，将夜间噪声另增加10dB加权处理后，用能量平均的方法得出24小时A

19、声级的平均值，用Ldn表示，单位为dB。,昼夜等效声级,式中：Li 昼间16小时中第i小时的等效声级，dB；Lj 夜间8小时中第j小时的等效声级，dB；,在某点噪声级有较大波动时，用于描述该点噪声随时间变化状况的统计物理量。一般用L10、L50、L90表示。L10：取样时间内10的时间超过的噪声级，噪声平均峰值；L50：取样时间内50的时间超过的噪声级，噪声平均中值；L90：取样时间内90的时间超过的噪声级，噪声平均底值；,统计噪声级,6、噪声的衰减和反射效应,距离衰减 空气吸收衰减 声屏障衰减 附加衰减 反射效应,噪声的衰减：主要受传播距离、空气吸收、阻挡物的反射与屏障等影响，而使其衰减。噪

20、声影响预测：根据声源附近某一位置（参考位置）处的已知声级来计算远处预测点的声级。在预测中，需要考虑由声波几何发散、声屏障、空气吸收及其他附加衰减量。,采用不同的噪声评价量，其噪声衰减计算采用不同的公式。常用的有以下两种：倍频带衰减和A声级衰减。,（1）衰减的因素和基本概论,噪声是多种频率声音的组合，频谱分析可以将噪声的强度按频率顺序展开，使噪声的强度成为频率的函数，并考查其波形，有助于了解声源特性，寻找主要的噪声污染源。频谱分析是使噪声信号通过一定带宽的滤波器。噪声监测中所用的滤波器是等比带宽滤波器。倍频带是根据人耳对声音频率的反应，把可听声频率范围分成10个频带，每一段的高端频率与低端频率之

21、比为2:1。由于10个频带已经把可听声全部包括进去，简化了测量，在实际应用中，噪声现场测试只用638000Hz这8个倍频带就能满足。,倍频带,倍频带的中心频率fm与上下截止频率fu,fl的关系：,倍频带的频段、中心频率及频率截止范围,式中：距声源r处的倍频声压级；参考位置r0处的倍频带声压级；声波几何发散引起的衰减量；声屏障引起的衰减量；空气吸收引起的衰减量；附加衰减量。,A、计算倍频带衰减 现场监测常用 638000Hz间8个倍频带，所取得的倍频带数据以Loct表示，噪声户外传播声级衰减可采用下式计算：,(1)计算预测点的倍频带声压级：,(2)根据各倍频带声压级合成计算出预测点的A声级：,设

22、各个倍频带声压级为 Lpi，L piLoct(r)；则A声级为,式中：Li第i个倍频带的A计权网络修正值，dB；n总倍频带数。63Hz16000Hz范围内的A计权网络修正值可以查表得到。对稳态的机械噪声，原则上使用倍频带计算式。,B.计算A声级衰减 本法常用于各种噪声的预测计算：,式中：LA(r)距声源r处的A声级；参考位置r0处的A声级；AdiV声波几何发散引起A声级衰减量；Abar声屏障引起的A声级衰减量；Aatm空气吸收引起的A声级衰减量；Aexc附加衰减量。,*距离衰减,1.点声源衰减值：,L1 距离增加产生衰减值，dB；r点声源至受声点的距离，m。,在距离声源r1处传播至r2处的衰减

23、值：,当r22r1时，L1 6dB，点声源声传播距离增加1倍，衰减值是6dB。,例题,在城市1类声功能区内，某卡拉OK厅的排风机在19:0002:00间工作，在距直径0.1m的排气口1m处，测得噪声级为68dB，在不考虑背景噪声和声源指向性条件下，问距排气口10m处的居民楼前，排气噪声是否超标？如果超标，排气口至少应距居民楼前多少米？,解：排气口视为点源 从1m到10m的衰减量为L20lg10/120dB L2L1 L682048dB1类区标准白天55dB，夜间45dB，故白天达标，夜间超标。为使不超标，L2=68-45=23dB，L20lgr2/r1 r2r110 L/20=1023/20=

24、14.1m,*距离衰减,2.线声源衰减值：,L1 距离增加产生衰减值，dB；r线声源至受声点的垂直距离，m；l线声源长度。,当r/l 1/10时，可视为无限长线声源，此时距离声源r1r2处的衰减值为：,当r2=2r1时，L3dB，线声源声传播距离增加1倍，衰减值是3dB。,当r/l 1时，可视为点声源。有限长声源采用不同的计算公式。,例题,一测点距平直公路中心线20m，测得等效声级68dB，试求距中心线200m处的等效声级。若在路旁建一医院，医院位于声环境质量1类功能区内，在不考虑背景噪声情况下，问至少应距公路中心线多远处方能噪声达标？,解：设公路直长 L10lg(r2/r1)=10lg(20

25、0/20)=10dBL200m=6810=58dB执行GB3096-93 一类区标准684510lg(r2/r1)=10lg(r2/20)=23dBr2=20102.3=3990m若仅考虑距离衰减，至少建在4km之处。,由空气吸收引起的衰减值，dB,空气吸收衰减,空气吸收声波而引起声的衰减与声波频率、大气压、温度、湿度有关，可由下式计算,L2 空气吸收造成的衰减值，dB；0空气吸收系数；r声波传播距离，m。,L2=0r,当r200m时，L2 近似为零。,在实际工作中为简化计算手续，常把距离衰减和空气衰减两项合并，用下式计算（设声源位于硬平面上）：,L220lgr6106 f r+8,f 噪声的

26、倍频带几何平均频率，Hz；r噪声源与受声点距离，m。,声屏障衰减,（1）墙壁屏障效应,总隔声量,噪声衰减值：,Lp1室内混响噪声级，dB；Lp2室外1m处的噪声级，dB；S墙壁的阻挡面积，m2；A受声室室内吸声面积，m2。,（2）户外建筑物声屏障效应,（3）植物的吸收屏障效应,附加衰减,环境影响评价中，一般不考虑声波在传播过程中由于云、雾、温度梯度、风而引起的附加衰减，但在下列条件下考虑地面效应的影响：,预测点距离声源50m以上；声源距地面高度和预测点距地面高度的平均值小于3m；声源与预测点之间的地坪被草地、灌木等覆盖。,地面效应引起的附加衰减量按下式计算：,L45lg(r/r0),地面效应引起附加衰减量上限为10dB；声屏障和地面效应共同作用下，衰减量之和上限值为25dB。,思考题：,某工厂内有4种机器，声压级分别是84dB，82dB，86dB，89dB，它们同时运行时的声压级是多少？室内有两个噪声源，同时工作时总声压级为73dB，当其中一个声源停止工作时，测得室内声压级为72dB，另一声源的声压级是多少dB?某厂鼓风机产生噪声，距离鼓风机3m处测得噪声为85dB，鼓风机距居民楼30m，该鼓风机在居民楼处产生的声压级是多少dB？如果居民楼执行55dB的标准，能否达标？如果不达标，则鼓风机离居民楼的距离应为多少m？,