环境保护概论：第6章物理性污染及其防治.ppt

在我们的城市中，有这样的隐行杀手潜伏在我们身边。,嘈杂的交通,建筑工地的轰鸣声,施工现场的声光污染,飞机的震撼,电磁包围着城市,声音萦绕在我们周围,光眩晕着城市,环境保护概论 第六章 物理性污染及其防治,安徽理工大学经济与管理学院,主要内容,第一节 噪声污染及其控制 第二节 放射性污染与防治 第三节 电磁辐射污染与防治 第四节 光污染与防护 第五节 热污染及其防治,第一节 噪声污染及其控制,环境噪声的特征与噪声源分类,环境噪声的危害,噪声的控制,噪声控制标准,物理学角度：噪声通常是指那些难听的、令人厌烦的声音。 环境保护角度： 凡是影响人们正常学习、工作、休息的声音，凡是人们在某些场合“不需要的声音”，都属于噪声。,1、噪声的定义:不需要的声音,一、环境噪声的特征与噪声源分类,2、噪声的特征,环境噪声是一种感觉公害 局限性和分散性： 影响范围上的局限性 声源分布上的分散性 暂时性,一、环境噪声的特征与噪声源分类,声源：向外辐射声音的振动物体,交通噪声,工业噪声,建筑施工噪声,社会生活噪声,声源,3、声源及其分类,工业噪声：,是造成职业性耳聋的主要原因； 噪声源是固定不变的，污染范围比交通噪声小得多； 防治措施相对容易,一些机械设备产生的噪声,交通噪声：,城市环境噪声的70%来自于交通噪声； 是活动的噪声源，对环境的影响范围极大； 来自：喇叭声、发动机声、进气和排气声、启动和制动声、轮胎与地面的摩擦声,典型机动车辆噪生级范围,建筑施工噪声：,是暂时性的； 随着城市建设的发展，影响越来越广泛； 来自：打桩机、混凝土搅拌机、推土机等,建筑施工机械噪生级范围,社会生活噪声：,一般在80dB以下； 来自：娱乐场所、商业活动中心、运动场所、家用机械、电器设备等,家庭噪声来源及噪声级范围,猜猜看,超过 多少分贝的噪声还会造成耳聋？ A 125分贝 B 115分贝,当噪声强度达到多少分贝时，人的视觉细胞敏感性下降，识别弱光反应时间延长？ A 90分贝 B 100分贝,噪声还会使色觉、 视野发生异常。噪声会对视野的作用是？ A 减小视野 B 放大视野,适合人类生存的最佳声音环境为多少分贝？ A 15至45分贝 B 20至50分贝,二 噪声的物理量度,（一）声压、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；1Pa10 br。 当声频为1000Hz时，人耳可听声压范围为210-520Pa，其中， 210-5Pa称为听阈，20Pa称为痛阈。 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。 媒质的声阻抗率Zsp/uc，u为质点速度，c为声速。,（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。 对于自由空间的平面声波：DW/cSI/cp2/c2,（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。 对于自由空间的平面声波和球面波：IW/Spup2/c 声强与离开声源的距离有关： 对于自由空间的点声源：I球W/（4r2） 对于放在具有反射的地面上的点声源：I球W/（2r2）,（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4r2p2/c 对于放在具有反射的地面上的点声源：W半球2r2p2/c,（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： r10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。 re时，级的单位为奈培（Np）。1Np8.686dB,主要声学量的级和基准,（二）声波的测量单位,2、声压级Lp Lp20lg（p/p0） Lp为声压级，单位dB；p为有效声压，Pa；基准声压p02105 Pa。 对于听阈Lp0；对于痛阈Lp120dB。,某些环境下的声压和声压级,（二）声波的测量单位,3、声强级LI LI10lg（I/I0） LI为声强级，单位dB；I为声强，瓦/米2；基准声强I011012瓦/米2 。 LI=10lg(I/I0)=10lg(p2/ p02 )+10lg p02/(I0 c)= LP+10lg400/ c 当在1atm，38.9时，空气的c 400Pas/m， LI Lp 在一般情况下，空气中的声波LI与 Lp 的值相差0.2dB，故LILp,（二）声波的测量单位,4、声功率级LW LW10lg（W/W0） LW为声功率级，单位dB；W为声功率，瓦；基准声功率W011012瓦。 LW=10lg(W/W0)=10lg(IS/ W0 ) =10lg I/10-12+10lgS=LI+10lgSLP+10lgS 对于球面声波，距离声源半径微r，则有： LW= LP+10lg4r2 LP+20lgr11 对于半球面声波，距离声源半径微r，则有： LW= LP+10lg2r2 LP+20lgr8,（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。 假设有n个噪声源同时存在，声强与声强级分别为I1、 I2、 In和L1、 L2、 Ln。则： L110lg I1/I0， L210lg I2/I0 ， Ln10lg In/I0 。 I1/I010 0.1L1， I2/I010 0.1L2， In/I010 0.1Ln 。 所以，总声强级L10lg （I1/I0 I2/I0 In/I0 ）10lg（ 10 0.1L110 0.1L2 10 0.1Ln ）,（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。 假设有n个噪声源同时存在，声压与声压级分别为p1、 p2、 pn和L1、 L2、 Ln。则： Lp120lg p1/p0， Lp220lg p2/p0， ，Lpn20lg pn/p0 。 （p1/p0）210 0.1Lp1， （p1/p0）2 10 0.1Lp2， ， （p1/p0）210 0.1Lpn 。 所以，总声压级Lp10lg（ 10 0.1L110 0.1L2 10 0.1Ln ）,（三）噪声级的合成,4、n个相同噪声级合成的总噪声级 L10lg（ 10 0.1L110 0.1L2 10 0.1Ln ） 10lg（n 10 0.1L1 ）L110lgn 当n2时， LL110lg2 L13 即表示两个相同的声压级相加，能量增加一倍，声级增加3dB。,（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L1L2 ，则有： LL110lg（ 10 0.1L110 0.1L2） L1 10lg 10 0.1L1 10 0.1L2）/ 10 0.1L1 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 LL1 L 其中L可查表，根据表可知，当L1-L26dB时， L1dB，所以当两个声源中的一个噪声级超出另一个噪声级68dB，则较弱的噪声可以忽略不计。,两噪声级合成的附加值,（三）噪声级的合成,6、计算例题 例1 强度为80dB的噪声，其相应的声压为多少？ 解：Lp20lg（p/p0），则，pp010 Lp/20 所以，p210510 80/200.2Pa 例2 声强为106 W/m2时的声强级是多少？ 解：L10lg（I/I0）10lg（ 106 /1012 ） 所以，L60dB,（三）噪声级的合成,例3 室内洗衣机工作时，测得噪声声压p0.02Pa；电冰箱单独开动时声压级是54dB，试计算两者同时开动时的合成声压级。 解：洗衣机单独工作时声压级为： L120lg0.02/（2105）20360dB 电冰箱声压级L254dB L1- L26dB，所以L1dB 则两者同时工作时L60161dB,（三）噪声级的合成,例4 、声压级分别为70、76、77、80、83dB，试计算合成声压级。 解：L86dB 例5 、声压级分别为70、84、78、82、86、89dB，试计算合成声压级。 解（1）首先将声压级按从大到小顺序排列：89、86、84、82、78、70； （2）89与86合成：合成声压级891.890.8dB； （3）90.8与84合成：90.80.8491.64dB； （4）91.64与82合成：91.640.4692.1dB （5）由于92.17814.1dB，因而78、70dB两个声源可忽略不计。则总声压级为92.1dB。,（四）噪声级的相减,1、噪声级相减是按照能量的相减进行的。 噪声级的相减与相加类似，实质都是声能的加和减。 例：室内有两个噪声源，同时工作时总声压级为82dB，当其中一个声源停止工作时，测得室内声压级为81dB，试求另一声源的声压级。 解：由于82811dB， 则另一声源声压级81675dB。,三、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1525dB)；轻度耳聋（听力损失2540dB)；中度耳聋（听力损失4065dB)；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,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。,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。,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。,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。,不同噪声级下长期工作时 的耳聋发病率，%,噪声对交谈的影响,根据我们的调查结果，噪音的危害如下表：,声源控制 传播途径控制 接收者的防护,四、噪声的控制,噪声在传播过程中的三个要素:,传播途径,声源,接收者,噪声控制的基本程序,噪声源测量和分析,传播途径调查和分析,受影响区域调查,降噪量确定,制定控制方案,设计施工,工程评价,总降噪量，声源、途径降噪量,声源分布,频率特性,时间特性,声质量评价，经济性、适应性评价,声源控制、途径控制,危害状况、本底噪声、允许标准,传播途径有空气声、固体声,是减弱或消除噪声的基本方法和最有效的手段。,（1）改进机械设计,选用发声小的材料： 用减振合金（如Mn-Cu-Zn）代替45号钢，可减噪27dB(A),选用发声小的结构型式: 将风机叶片由直片形改成后弯形，可减噪10dB(A),选用发声小的传动方式: 用皮带传动代替齿轮传动可减噪16dB(A),声 源 控 制,（2）改进生产工艺,用液压代替冲压 用焊接代替铆焊 用斜齿轮代替直齿轮等,声 源 控 制,声 源 控 制,（3）提高加工精度和装配质量,若将轴承滚珠加工精度提高一级，则轴承噪声可降低10dB(A),（4）加强行政管理,-如在居民区附近使用的建筑施工机械设备，夜间必须停止操作 -市区内汽车限速行驶、禁鸣喇叭等,声 源 控 制,声源控制降噪效果,控制噪声最根本的方法就是从声源控制，即用无声的或低噪声的工艺和设备代替高噪声的工艺和设备。 但在许多情况下，由于技术或经济方面的原因，直接从声源上治理噪声是很困难的。这就需要在噪声传播途径上采取吸声、消声、隔声、隔振、阻尼等几种常用的噪声控制技术。,传播途径控制,（1）闹静分开，增大距离,利用噪声自然衰减作用，将声源布置在离学习、休息场所较远的地方。,（2）改变方向,利用声源的指向性（方向不同，声级不同），将噪声源指向无人的地方。 如高压锅炉的排气口朝向天空，比朝向居民区可降低噪声10dB(A)。,传播途径控制,（3）设置屏障,在噪声源和接收者之间设置屏障，可有效地防止噪声的传播。,林带：40m宽的林带可减噪10-15dB(A),吸声屏障：柔软、表面多孔的材料,隔声屏障：重量大、气密性好的材料 隔声障板的隔声量可达25dB(A) 砖墙(24cm厚)的隔声量为30dB(A),消声器：阻止或减弱声能的装置,A 吸声 由于室内声源发出的声波被墙面、顶棚、地面及其他物体表面多次反射，使得室内声源的噪声级比同样声源在露天的噪声级高。如果用吸声材料装饰在房间的内表面，或在室内悬挂空间吸声体，房间内的噪声级就会降低，这种控制噪声的方法就叫吸声。,吸声材料用的是一些多孔、透气的材料，如玻璃棉、矿渣棉、泡沫塑料、毛毡、吸声砖、甘蔗板等。吸声材料之所以能吸声，是由于声波进入多孔材料后，是一部分声能由于小孔中的摩擦和粘滞阻力转化为热能而被吸收掉。 吸声材料对于高频噪声有很好的效果，对于低频噪声，效果不是很好。,对于低频噪声，一般采用共振吸声的方法加以控制。 在室内声源所发出的声波的激励下，房间壁、顶、地面等围护结构以及房间中的其它物体都将发生振动。振动着的结构或物体由于自身的内摩擦和与空气的摩擦，要把一部分转化自声能的振动能量转变成热能而消耗掉。,当结构或物体的震动最强烈、振幅和振动速率达到最大时，也即声波和它们发生共振时，声能量的损耗最多。,B 消声 消声器是一种既能允许气流顺利通过，又能有效地阻止或减弱声能向外传播的装置。 a 阻性消声器 阻性消声器是利用吸声材料消声的。把吸声材料固定在气流流动的管道内壁，或者把它按一定方式在管道内排列组合，就构成阻性消声器。,当声波进入阻性消声器，一部分声能被吸声材料吸收，就起到消声作用。材料的消声性能类似于电路中的电阻损耗电功率，故而得名。,b抗性消声器 抗性消声器靠管道截面的突变或旁接共振腔等在声传播过程中引起阻抗的改变而产生声能的反射、干涉，从而降低由消声器向外辐射的声能，达到消声目的。,单腔共振消声器,c阻抗复合消声器 阻抗复合消声器既有吸声材料又有共振腔、扩张室一类滤波元件的消声器。这种消声器消声量大，消声频率范围广，因此得到广泛应用。,C 隔声,声波在空气中传播时，使声能在传播途径中受到阻挡而不能直接通过的措施，称为隔声。典型的隔声措施有隔声罩、隔声间、隔声屏等。,隔声罩是噪声控制设计中常被应用的设备，例如空压机、水泵、鼓风机等高噪声源，如果其体积小，形状比较规则或者虽然体积较大，但空间及工作条件允许，可以用隔声罩将声源封闭在罩内，以减少向周围的声辐射。 隔声罩由隔声材料、阻尼涂料和吸声层组成。隔声材料用1-3mm的钢板，可以用较硬的木板。钢板上要涂一定厚度的阻尼层，防治钢板产生共振。吸声层可用玻璃或泡沫塑料。,由隔声构件组成的具有良好隔声性能的房间统称为隔声间或隔声室。 隔声室要采取隔声结构，并强调密封。此外，室内还要采取吸声处理，为了换气还有必要加设通风设备，并在通风的进出管道上加装消声器。,隔声屏主要用在大车间或露天场合下，隔离声源与人集中的地方。如在居民稠密的公路、铁路两侧设置隔声堤、隔声墙等。,D 隔振与阻尼,为了减少机器振动通过基础传给其他建筑物，通常的办法是防治机械基础与其它构件的刚性连接，这种方法就叫基础隔振。主要措施有三种：,a在机器基础与其他结构之间铺设具有一定弹性的软材料，如橡胶板、软木、毛毡、纤维板等。当振动由基础传至隔振垫层时，这些柔韧材料中的分子或纤维之间产生摩擦，而将部分振动能量转换成热能作用。 选用隔振材料时，应注意材料的消耗掉。因而降低了振动的传递，起到隔振的耐压性能，以免材料过分密实或被压碎而失效。,b在机器上安装设计合理的减振器。减振器主要分三类：橡胶减振器，弹簧减振器和空气减振器。,c在机器周围挖一定深度的沟，也能起到隔振作用。,个 人 防 护,佩带护耳器（耳塞、耳罩、头盔），可降噪10-40dB(A),五、噪声的标准,五、噪声控制标准,1、城市区域环境噪声标准（GB3096-93）,规定了城市五类区域的环境噪声最高限值。 本标准适用于城市区域 。,各类厂界噪声标准值，dB(A),五、噪声控制标准,各类厂界噪声标准值，dB(A),0类标准：适用于疗养区等特别需要安静的区域。 1类标准：适用于以居住、文教机关为主的区域。 2类标准：适用于居住、商业、工业混杂区。 3类标准：适用于工业区。 4类标准：适用于城市中的道路交通干线道路两侧区域，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。,2、工业企业厂界噪声排放标准（GB12348-90）,适用于工厂及有可能造成噪声污染的企事业单位的边界。,各类厂界噪声标准值，dB(A),类标准：适用于以居住、文教机关为主的区域。 类标准：适用于居住、商业、工业混杂区及商业中心区。 类标准：适用于工业区。 类标准：适用于交通干线道路两侧区域。,3、建筑施工场界噪声限值（GB12523-90）,适用于城市建筑施工期间施工场地产生的噪声。,第二节 电磁辐射污染与防治,一、电磁辐射及辐射污染,二、电磁辐射源,三、电磁辐射污染对人体健康的危害,四、电磁辐射污染的防护,1、电磁辐射 电磁辐射：以电磁波形式向空间环境传递能量的过程或现象称为电磁辐射。 2、电磁辐射污染 电磁辐射强度超过人体所能承受的或仪器设备所允许的限度时就构成了电磁辐射污染。,一、电磁辐射及辐射污染,二、电磁辐射源,1、自然界电磁辐射源,2、人工型电磁辐射源,造成儿童患白血病的原因之一 能够诱发癌症并加速人体的癌细胞增殖 可以导致儿童智力残缺 影响人们的心血管系统 对人们的视觉系统有不良影响,三、电磁辐射污染对人体健康的危害,1.电磁屏蔽 2.电磁吸收 3.远距离控制和自动作业 4.线路滤波 5.个人防护 注意室内办公和家用电器的设置 注意使用办公和家用电器时间 注意人体与办公和家用电器距离,四、电磁辐射污染的防护,第三节 放射性污染与防治,一、放射性,二、放射性污染源,三、放射性污染的危害,四、放射性污染的防治,主要内容：,放射性物质：具有自发地放出射线特征的物质 种类：射线、射线、射线、中子射线 放射性质： 具有一定的电离能力 各自具有不同的贯穿本领 具有特殊的生物效应,一、放射性,放射性污染及其特点 定义：指由放射性物质造成的环境污染 放射性污染的特点 放射性核素毒性远远高于一般的化学物质； 按辐射损伤产生的效应，可能影响遗传； 放射性剂量的大小，只有辐射探测仪器可探测； 放射性核素具有蜕变能力； 放射性活度只能通过自然衰变而减弱,二、放射性污染源,放射性污染源,自然本底辐射存在着天然放射性物质 核工业产生的废料 核武器试验 意外事故 放射性同位素的应用 建筑材料照射,三种途径： 呼吸道吸入 消化道食入 皮肤或粘膜侵入,放射性物质进入人体的途径,核试验产生的放射性沉降物或核工业废物,土壤,植物（粮食、蔬菜）,动物（肉、奶）,水产食品,大气,人,放射性物质进入人体的途径,水生生物,水源,1、放射性作用机理 2、急性效应 3、远期效应 内照射：进入人体的放射性核素不同于体外照射可以隔离、回避，这种照射直接作用于人体细胞内部，这种照射方式称为内