物理性污染监测课件

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20～20000Hz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10～12W。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2×10－5Pa，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+33lgN

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；

σ——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=

96dB，Lp2=93dB，由于Lp1－Lp2=3dB，查曲线得ΔLp=1.8dB，因此Lp总＝96dB+1.8dB＝97.8dB。

两噪声源的叠加曲线Lp1－Lp2/dB∆Lp/dB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：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（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5.5m／s以上时停止测量（3）声环境功能区监测方法①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（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1m、高度1.2m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

①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。

②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

①气象条件：测量应在无雨雪、无雷电天气，风速为5m/s以下时进行。

②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

①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。

②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1m、高度1.2m以上。

③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

①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

②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1s。白天以20min的等效A声级表征该点的昼间噪声值，夜间以8h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Leq5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10m高处风速不大于5m/s，30％≤相对湿度≤90％，传声器离地面1.2m）用Ⅱ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时间修正值白天0晚上-5夜间-10至-15地区修正值农村、医院、休养区0市郊、交通量很少的地区+5城市居住区+10居住、工商业、交通混合区+15城市中心（商业区）+20工业区（重工业）+25

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

窗户状况修正值开窗-10关闭的单层窗-15关闭的双层窗或不能开的窗-20类别昼间夜间0504015545260503655547055

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》

GB3096—93

类别昼间夜间0504015545260503655547055

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)类别昼间夜间0504015545260503655547055

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)类别昼间夜间0504015545260503655547055

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)类别昼间夜间0504015545260503655547055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)类别昼间夜间0504015545260503655547055

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每个工作日接触噪声时间/h允许标准/dB(A)885488291194最高不得超过115

现有企业暂行标准

新建、扩建、改建企业标准每个工作日接触噪声时间/h允许标准/dB(A)890493296199最高不得超过1155.1.5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；计算方法适用地带范围昼间夜间特殊住宅区6565居民、文教区7067混合区、商业中心区7572工业集中区7572交通干线道路两侧7572铁路干线两侧8080

城市各类区域铅垂向Z振级标准值

单位：dB2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ISO／DP8401—1984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α、β、γ射线，使本身物理和化学性质发生变化的现象，称为“放射性”①α衰变是不稳定重核（一般原子序数大于82）自发放出4He核（α粒子）的过程②β衰变是放射性核素放射β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β衰变、正β衰变和电子俘获三种类型

③γ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①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②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——γ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5.2.3

放射性监测1对象及内容（1）按照监测对象分①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。

②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。

③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①α放射性核素即239Pu、226Ra、224Ra、222Rn、210Po、222Th、234U和235U。②β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③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

①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②

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①水样的总α放射性活度的测定水体中常见的辐射α粒子的核素有226Ra、222Rn及其衰变产物。目前公认的水样总α放射性浓度是0.1Bq/L，当大于此值时，就应对放射α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

②

水样的总β放射性活度测定水样总β放射性活度测量步骤基本上与总α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③土壤中总α、β放射性活度的测定

土壤中α、β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④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