第9章噪声污染与防治措施

第9章声学环境保护第一节概述扰人们正常生活和工作，污染声学环境的社会公害。环境噪声：凡是不需要的，使人厌烦并对生产和生活有防碍的声音。一、环境噪声的主要特征局限性：影响范围局限性分散性：噪声源分散性暂时性：没有污染物、不积累、不持久二、噪声源及其分类声源：声是由物体振动而产生的，因此把振动的固体、液体和气体称为声源。声的三要素：声源、介质、接收器产生机理：机械噪声、空气动力性噪声、电磁性噪声噪声来源：工厂噪声、交通噪声、施工噪声、社会生活噪声、自然噪声随时间变化：稳态噪声和非稳态噪声（瞬态、周期性起伏、脉冲、无规则）传播影响范围：点声源、线声源、面声源面声源：工厂噪声、施工噪声、社会噪声线声源：交通噪声点声源：单个小型设备（几何尺寸远小于噪声影响预测距离）三、环境噪声的影响对人体生理的影响听力损伤对睡眠干扰对交谈、工作思考的干扰对人的心理影响：烦躁、感觉嘈闹、易激动、易怒对儿童的智力发育影响对动物：鸟类羽毛脱落，不下蛋，甚至内出血，直至死亡。第二节环境噪声评价一、环境噪声评价基础知识（一）噪声的度量1、声压与声压级声压：有声波时，媒质的压力与静压的差值。单位：N/m2或微巴(ubar)声压级：是声压的平方与频率为1000Hz纯声听阈声压平方比值的对数值，并取其1/10作为单位，定名为分贝（dB）。Lp=10*lg(p2/p02)=20lg(p/p0)(基准声压p0=2×10-5N/m2，1000Hz的听阈声压)当声频为1000Hz时，人耳可听声压范围为2×10-5~20Pa，其中，2×10-5Pa称为听阈，20Pa称为痛阈。声压级的引入，使人的听力从听阈到痛阈的范围变为0～120dB。0-20分贝很静、几乎感觉不到；20-40分贝安静、犹如轻声絮语；40-60分贝一般、普通室内谈话；60-70分贝吵闹、有损神经；70-90分贝很吵、神经细胞受到破坏。90-100分贝吵闹加剧、听力受损；100-120分贝难以忍受，一分钟即暂时致聋120分贝以上：全聋声压级迭加两个不同的声音叠加L1+2=L1+10lg[1+10-0.1(L1-L2)]L1-L2:两个声压级之差，总是大减小N个相同声音叠加L1+2+….+N=Lp1+10lgN声压级L1=100分贝，L2=94分贝则合成声压级L1+2=100+10lg[1+10-0.1(100-94)]=101分贝假设有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：Lp1＝20lgp1/p0，Lp2＝20lgp2/p0，…，Lpn＝20lgpn/p0。（p1/p0）2＝100.1Lp1，（p1/p0）2＝100.1Lp2，…，（p1/p0）2＝100.1Lpn。所以，总声压级Lp＝10lg（100.1Lp1＋100.1Lp2＋…＋100.1Lpn）(1)n个相同噪声级合成的总噪声级L＝10lg（100.1L1＋100.1L2＋…＋100.1Ln）＝10lg（n100.1L1）＝L1＋10lgn当n＝2时，L＝L1＋10lg2＝L1＋3即表示两个相同的声压级相加，能量增加一倍，声级增加3dB。(2)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：L－L1＝10lg（100.1L1＋100.1L2）－L1＝10lg[100.1L1＋100.1L2）/100.1L1]＝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L＝L1＋△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6～8dB，则较弱的噪声可以忽略不计。两噪声级合成的附加值L1-L2（dB）△L=10lg[1+10—0.1(L1-L2)]（dB）0312.522.131.841.551.261.070.880.690.5100.4例1室内洗衣机工作时，测得噪声声压p＝0.02Pa；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：L1＝20lg0.02/（2×10－5）＝20×3＝60dB电冰箱声压级L2＝54dBL1-L2＝6dB，所以△L＝1dB则两者同时工作时L＝60＋1＝61dB例2、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＝89＋1.8＝90.8dB；（3）90.8与84合成：90.8＋0.84＝91.64dB；（4）91.64与82合成：91.64＋0.46＝92.1dB（5）由于92.1－78＝14.1dB，因而78、70dB两个声源可忽略不计。则总声压级为92.1dB。声强：在单位时间内，沿传播方向垂直通过单位面积的声能量，即单位面积上的声功率。SWStEI以听阈声强I0=10-12W/m2为基准，则声强级定义式为：01lg10IIL声压级与声强级都是描述空间某处声音强弱的物理量。自由声场中，两者数值近似相等。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。tE/W以W0=10-12W为基准，声功率级可定义为0lg10WWLw噪声频谱频率：声源在单位时间内的振动次数，单位：Hz。人耳能听到的频率范围20~20,000Hz，即可听声。低于20Hz的声音称为次声。高于20000Hz的声音称为超声。一般来说，噪声并不是单一频率的声音，而是无数频率成分的声音组合。(二)环境噪声评价量A声级（LA）噪音主要是人对声音的主观听觉感受，人耳对声音的感受不仅与声压级有关，也与频率有关。声压级相同，高频声音比低频声音响。因此，在声学测量仪器中，设置“A计权网络”，使接收到声音中低频部分衰减，而高频部分不衰减甚至放大，从而使测得的噪声值较接近人耳的感觉。这样测得值单位称为A声级。等效连续A声级定义：在声场内的一定点位上，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A声级表示该段时间内噪声的大小后得到的声级。)101lg(1001.0,TLTAeqdtTLpALpA—t时刻的瞬时A声级,dB。噪声测量一般采用等间隔取样，所以等效连续A声级可计算如下)101lg(1011.0,NiLTAeqiNLLi—第i次读取的A声级,dB。N-采样次数。昼夜等效噪声级目的：噪声在夜间对人影响更严重，所以将夜间噪声增加10dB加权处理后，再用能量平均的方法得出24h,A声级的平均值。])1010[241lg(10)10(1.01.0ndLnLddnTTL统计噪声级当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。L10—取样时间内10%的时间超过的噪声级，相当于噪声平均峰值。L50—取样时间内50%的时间超过的噪声级，相当于噪声平均中值。L90—取样时间内90%的时间超过的噪声级，相当于噪声平均底值。计算方法：将测得的100个或200个数据按从大大小顺序排列，第10个或第20个数据即为L10；第50个或第100个数据即为L50；第90个或第180个数据即为L90。计权有效连续感觉噪声级(WECPNL)用于评价航空噪声。特点是既考虑了24h时间内飞机通过某一固定点所产生的总噪声级，同时也考虑了不同时间内的飞机对周围环境所造成的影响。4.39)103lg(10321NNNEPNLWECPNLEPNL—有效感觉噪声级的平均值；N1—7-19时的飞行次数；N2—19-22时的飞行次数；N3—22-7时的飞行次数。噪声冲击指数（NII）针对城市区域环境噪声评价中，不仅要考虑噪声对个人的影响，还要对评价区域中的人口数加以计权，这样就对不同区域的噪声影响的比较提供了依据。iiiPPWNII其中：Pi---噪声影响范围内的人口数；Wi---干扰因子，有昼夜等效声级Ldn决定。三、噪声标准噪声标准主要分为声环境质量标准、环境噪声排放标准以及技术方法标准三类。（一）我国环境噪声允许范围1980年根据生理和心理学研究，结合我国的实际情况，制定了我国环境噪声允许范围。（二）城市区域环境噪声标准（GB3096-2008）按区域的使用功能和环境质量要求，声环境功能区分为以下五种类型：0类：指康复疗养区等特别需要安静的区域。1类：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：指一商业金融、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：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：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和4b两种类型。4a类为高速公路、内河航道两侧区域等，4b类为铁路干线两侧区域。GB/T50087-2013工业企业噪声控制设计规范（三）听力保护标准——《工业企业噪声卫生标准》（GBJ87－85）噪声级分贝（A）工作时间（小时）现有企业新建、改建、扩建企业90858938849691299941不得超过115（三）听力保护标准——《工业企业噪声卫生标准》（GBJ87－85）工作环境噪声每增加3dB，工作时间就必须减少一半。噪声剂量或噪声暴露率D为：实际暴露的小时数T实除以允许暴露的小时数T。即：D＝T实/T，如D1，则现场工作人员接受的噪声超过标准。如果接受的噪声不是一固定噪声级，则：D＝T实1/T1＋T实2/T2＋……（三）听力保护标准——《工业企业噪声卫生标准》（GBJ87－85）实例1：某现有企业某车间有一台机床，运转时A声级为111dB，试问工人在该噪声环境下，每日累积最长工作时间为多少？解：根据工业企业噪声卫生标准，99dB时为1小时，声级每升高3dB，工作时间缩短一半，则：111－99＝12dB，12/3＝4，即工作时间为1/24＝1/16小时≈4分钟。实例2：某工人在车床上工作，8小时定额生产140个零件，每个零件加工2分钟，车床工作时声级为93dB(A)。试计算噪声剂量(D)，并以现有企业标准评价是否超过安全标准。解：完成定额工作量所需时间：T实＝140×2＝280分钟噪声剂量D＝280/（4×60）＝1.171，超标。（四）机动车辆噪声标准四、噪声污染控制技术（一）噪声的控制原理噪声传播的三要素：噪声源、传播途径和接受者；噪声控制原理：最根本方法是在声源上控制它。此外，可在噪声到达耳膜之前，采取阻尼、隔振、吸声、隔声、消声器、个人防护和建筑布局等七大措施，尽力减弱或降低声源的振动，或将传播中的声能吸收掉，或设置障碍，使声音全部或部分反射出去，减弱噪声对耳膜的作用。（二）噪声的控制途径1、从声源上降低噪声原则：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。提高机器加工精度，注意维修，避免或减少由于过大的磨擦和振动激发噪声改革工艺，如焊接代替铆接，液压或磨擦压力代替锤打。但许多情况下，由于技术和经济原因，直接治理声源不可能，如厂房搬迁难，提高机器性能降噪有限等。（二）噪声的控制途径2、在传播途径上控制噪声（1）吸声——声波在传播过程中发生摩擦和阻尼，能降低10～15dB。吸声材料（内部要多孔、孔孔要相连通且这些孔要与外界连通）：玻璃棉、泡沫塑料、吸声砖等；吸收结构：共振吸声、薄板吸声、微孔板吸声结构等。（2）隔声——使声能受到阻挡而不能直接通过，能降低10～35dB。隔声墙、隔声罩、隔声间和声屏障等（3）隔振与阻尼——防止振动能量从振源传播出去。如金属弹簧、橡胶垫等。（4）消声——只能降低空气动力设备的进排气口噪声或沿管道传播的噪声，可降低20～40dB。主要有阻性、抗性及复合性消声器等。（5）有源减噪——利用电子线路和扩声设备产生与噪声的相位相反的声音，来抵消原有的噪声。（二）噪声的控制途径3、在接受点阻止噪声——最后的办法上述两种方法