(奚旦立四版环境监测课件)第七章物理性污染监测20130910.ppt
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1、环境监测与治理环境监测与治理主主讲:原金海讲:原金海博士博士副教授副教授授课专业:化学授课专业:化学10,应化,应化10电电话:话:15923369074第七章第七章物理性污染监测物理性污染监测主要内容噪声污染监测振动及监测方法反射性和辐射监测光污染监测。第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测一、声音及噪声一、声音及噪声声音的本质是波动,当振动频率在声音的本质是波动,当振动频率在2020000Hz时,作时,作用于人耳鼓膜而产生的感觉称为用于人耳鼓膜而产生的感觉称为声音声音。超过人们生活、生产和活动所允许的声音程度的声音称超过人们生活、生产和活动所允许的
2、声音程度的声音称为为噪声噪声。判断噪声与判断噪声与主观感觉和心理因素主观感觉和心理因素有关。有关。噪声噪声能损伤听力、干扰人们的休息和工作,干扰能损伤听力、干扰人们的休息和工作,干扰语言交流,诱发疾病,甚至伤人,强噪声能影响设备正常语言交流,诱发疾病,甚至伤人,强噪声能影响设备正常运转和损环建筑结构。运转和损环建筑结构。第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测环境噪声的来源环境噪声的来源 交交通通噪噪声声 工工厂厂噪噪声声建筑施工噪声建筑施工噪声 生生活活噪噪声声第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测二、声音
3、的物理特性和量度1、声音的发生、频率、波长和声速声音的发生:声音的发生:物体在空气中振动,使周围空气发生疏、密交替变物体在空气中振动,使周围空气发生疏、密交替变化并向外传递,振动频率在化并向外传递,振动频率在2020000Hz之间,人耳可以感觉,称之间,人耳可以感觉,称为为可听声可听声,简称,简称声音声音。次声次声频率低于频率低于20Hz超声超声频率高于频率高于20000Hz频率:频率:声源在一秒钟内振动的次数叫声源在一秒钟内振动的次数叫频率频率,记作,记作f,单位为单位为Hz。第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测 波长:波长:沿声波传播方向,振动
4、一个周期所传播的距沿声波传播方向,振动一个周期所传播的距离称为波长,用离称为波长,用表示,单位为表示,单位为m m。声速:声速:一秒钟内声波传播的距离叫声波速度,简称一秒钟内声波传播的距离叫声波速度,简称声速,记作声速,记作c c,单位为单位为m/sm/s。频率、波长和声速三者的关系:频率、波长和声速三者的关系:第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测2、声功率、声强和声压 声功率声功率(W):):单位时间内,声波通过垂直于传播方向单位时间内,声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量。噪声监测中的声功率是指声源总某指定面积的声能量。噪声监测中的声功率是
5、指声源总声功率,单位为声功率,单位为W。声强声强(I):):单位时间内,声波通过垂直于声波传播方单位时间内,声波通过垂直于声波传播方向单位面积的声能量,单位为向单位面积的声能量,单位为W/m2。声压声压(p):由于声波的存在而引起的压强增值,单位由于声波的存在而引起的压强增值,单位为为Pa。第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测3、分贝、声功率级、声强级和声压级、分贝、声功率级、声强级和声压级 分贝:分贝:两个相同的物理量(如两个相同的物理量(如A1和和A0)之比取以之比取以10为底为底的对数并乘以的对数并乘以10(或(或20)。以符号)。以符号“d
6、B”表示,无量表示,无量纲。纲。A A0 0:基准量或参考量基准量或参考量A A1 1:被量度量被量度量 其对数值称为被量度量的其对数值称为被量度量的“级级”,代表被量度量,代表被量度量比基准量高出多少比基准量高出多少“级级”。第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测LW声功率级,声功率级,dBW声功率,声功率,WW0基准声功率,为基准声功率,为1012W 声功率级:声功率级:用用LW表示,定义为:表示,定义为:LI声强级,声强级,dBI声强,声强,W/m2I0基准声强,在空气中基准声强,在空气中取取1012W/m2 声强级:声强级:用用LI表示,定义
7、为:表示,定义为:第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测 声压级:声压级:常用常用Lp表示,定义为:表示,定义为:Lp声压级,声压级,dB p声压,声压,Pa p0基准声压基准声压在空气中在空气中p0为为2105Pa,是正常青年人耳朵是正常青年人耳朵刚能听到的刚能听到的1000Hz纯音的声压值。纯音的声压值。第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测4、噪声的叠加和相减、噪声的叠加和相减 噪声的叠加噪声的叠加 两个以上独立声源作用于某一点,产生噪声的叠两个以上独立声源作用于某一点,产生噪声的叠加。加。声能量可以
8、进行代数相加。声能量可以进行代数相加。设:两个声源的声功率分别为设:两个声源的声功率分别为W W1 1和和W W2 2,总声功率为:总声功率为:W W总总=W W1 1+W W2 2设:两个声源在某点的声强分布为设:两个声源在某点的声强分布为I I1 1和和I I2 2,总声强:总声强:I I总总=I I1 1+I I2 2第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测 声压不能直接相加。声压不能直接相加。设:两个声源的声压分别为设:两个声源的声压分别为P P1 1和和P P2 2,总声压为:总声压为:则,总声压级为:则,总声压级为:当当二个声源声压级相等,
9、二个声源声压级相等,L Lp p1 1L Lp p2 2时时,总声压级为:,总声压级为:LpLp110lg2Lp13(dB)第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测例例两声源作用于某一点的声压级分别为:两声源作用于某一点的声压级分别为:Lp1=96dB,Lp2=93dB,Lp1Lp2=3dB,查曲线得:查曲线得:Lp=1.8dB,Lp总总96dB+1.8dB97.8dB。当当二个声源的声二个声源的声压级不等时压级不等时,用图,用图计算总声压级。计算总声压级。Lp1Lp2/dBLp/dB第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监
10、测噪声污染监测表表声压级差与增加值关系表(声压级差与增加值关系表(dB)L Lp1p1-L-Lp2p20 01 12 23 34 45 56 67 7 L LP P3 32.52.52.12.11.81.81.51.51.21.21 10.80.8L Lp1p1-L-Lp2p28 89 9101011111212131314141515 L LP P0.60.60.50.50.40.40.30.30.30.30.20.20.20.20.10.1第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测推广到推广到多声源的叠加多声源的叠加时,只需将两两声压级叠加,与时,只
11、需将两两声压级叠加,与叠加次序无关。叠加次序无关。例如,有例如,有8个声源作用于一点,声压级分别为个声源作用于一点,声压级分别为70、70、75、82、90、93、95、100dB,任选两种叠加次序计算总任选两种叠加次序计算总声压级。声压级。第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测 噪声的相减噪声的相减即扣除背景噪声。即扣除背景噪声。例例由声级计测定车间一台由声级计测定车间一台机器噪声为机器噪声为104dB,当机器当机器停止工作,测得背景噪声为停止工作,测得背景噪声为100dB,求该机器噪声。求该机器噪声。解:由题,解:由题,Lp104dB,机器噪声背
12、景噪声机器噪声背景噪声 Lp1100dB,背景噪声背景噪声LpLp1=4dB,查图得查图得Lp2.2dB机器的实际噪声机器的实际噪声Lp2=Lp-Lp=101.8dBLpLp1/dBLp/dB第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测5 5、噪声物理量和主观听觉的关系、噪声物理量和主观听觉的关系(1)响度和响度级)响度和响度级 响度(响度(N):):是人耳判别声音由轻到响的强度等级,单是人耳判别声音由轻到响的强度等级,单位为位为“sone,宋宋”。1sone声压级声压级为为40dB,频率频率为为1000Hz,来自听者来自听者正前方平面波形的强度。正前方平
13、面波形的强度。如果另一个声音听起来比这个大如果另一个声音听起来比这个大n倍,则声音的响度倍,则声音的响度为为n sone。第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测 响度级(响度级(LN):):1000Hz纯音的声压级即为响度级。纯音的声压级即为响度级。任何其他频率的声音,当调节任何其他频率的声音,当调节1000Hz纯音的强度使之与这声音纯音的强度使之与这声音一样响时,则这一样响时,则这1000Hz纯音的声压级分贝值就定为这一声音的响度纯音的声压级分贝值就定为这一声音的响度级值。级值。响度级的单位叫响度级的单位叫“phon,方方”。显然,响度级是二个声音
14、的主观比较。显然,响度级是二个声音的主观比较。与基准声音比较,得到人耳听觉频率范围内一系列响与基准声音比较,得到人耳听觉频率范围内一系列响度相等的度相等的声压级声压级频率的关系曲线频率的关系曲线,即,即等响曲线等响曲线(ISO等等响曲线)。响曲线)。第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测等响曲线等响曲线(又称又称ISO等响曲线等响曲线)第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测 响度与响度级的关系响度与响度级的关系响度级每改变响度级每改变10phon,响度加倍或减半。响度加倍或减半。响度可以相加响度可以相加 响
15、度级不能直接相加响度级不能直接相加 如:如:LN40phon,N1sone;LN50phon,N2sone LN60phon,N4sone第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测(2)计权声级)计权声级A A计权声级:计权声级:模拟人耳对模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率以下低强度噪声的频率特性。特性。B B计权声级:计权声级:模拟模拟5585dB中等强度噪声的频率特性。中等强度噪声的频率特性。CC计权声级:计权声级:模拟高强度噪声的频率特性。模拟高强度噪声的频率特性。D D计权声级:计权声级:对噪声参量的模拟,专用于测量飞机噪对噪声参量的模拟,专
16、用于测量飞机噪声。声。通过通过声级计计权网络声级计计权网络测定的声压级称为计权声级。测定的声压级称为计权声级。一种特殊的滤波器,当各一种特殊的滤波器,当各种频率的声波通过时,它种频率的声波通过时,它对不同频率成分的衰减不对不同频率成分的衰减不同。同。第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测A、B、C、D计权特性曲线计权特性曲线40phon70phon100phon第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测(3)等效连续声级、噪声污染级和昼夜等效声级)等效连续声级、噪声污染级和昼夜等效声级 等效连续声级:等效连续声
17、级:用噪声能量按时间平均方法评价噪声对的人用噪声能量按时间平均方法评价噪声对的人影响,用符号影响,用符号“Leq”或或“LAeq,T”表示;表示;反映声级不稳定情况下,人能接受噪声能量的大小,是表达反映声级不稳定情况下,人能接受噪声能量的大小,是表达噪声随时间变化的等效量。噪声随时间变化的等效量。LpA某时刻某时刻t的瞬时的瞬时A声级,声级,dBT 规定的测量时间,规定的测量时间,s第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测如果数据符合正态分布,可用近似公式计算:如果数据符合正态分布,可用近似公式计算:L10,L50,L90累积百分声级累积百分声级 L1
18、0测定时间内,测定时间内,10的时间超过的噪声级,相当于噪声的平的时间超过的噪声级,相当于噪声的平均峰值;均峰值;L50测量时间内,测量时间内,50的时间超过的噪声级,相当于噪声的平均的时间超过的噪声级,相当于噪声的平均值;值;L90测量时间内,测量时间内,90的时间超过的噪声级,相当于噪声的背景的时间超过的噪声级,相当于噪声的背景值。值。第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测n计算方法:计算方法:将测得的将测得的100个数据按照由大到小的顺序排列个数据按照由大到小的顺序排列总数为总数为100个数据的第个数据的第10个数据即为个数据即为L10;总数为
19、总数为100个数据的第个数据的第50个数据即为个数据即为L50;总数为总数为100个数据的第个数据的第90个数据即为个数据即为L90.第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测 噪声污染级(噪声污染级(LNP)K常数,对交通和飞机噪声取值常数,对交通和飞机噪声取值2.56s测定过程中瞬时声级的标准偏差测定过程中瞬时声级的标准偏差噪声污染级可以写成:噪声污染级可以写成:LNPLAeq,T+d评价非稳态评价非稳态涨落的噪声对涨落的噪声对人们情绪影响的一种方法人们情绪影响的一种方法适用于评价航空或道路交通噪适用于评价航空或道路交通噪声污染。声污染。第七章第七章
20、 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测昼夜等效声级(昼夜等效声级(Ldn):):夜间噪声具有更大的烦扰程度夜间噪声具有更大的烦扰程度而提出的评价指标,也称日夜平均声级。而提出的评价指标,也称日夜平均声级。反映噪声昼夜间的变化情况。反映噪声昼夜间的变化情况。Ld白天的等效声级,从白天的等效声级,从6:0022:00时,共时,共16个小时;个小时;Ln夜间的等效声级,从夜间的等效声级,从22:00次日次日6:00,共,共8个小个小时。时。美国环保局已引用美国环保局已引用第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测三、噪声测量仪器
21、三、噪声测量仪器(一)声级计(噪声计)(一)声级计(噪声计)工作原理工作原理按照频率计权和时间计权方式测量声音的声压级和声按照频率计权和时间计权方式测量声音的声压级和声级的仪器。模拟人耳对声波反应速度的时间特性,将声信级的仪器。模拟人耳对声波反应速度的时间特性,将声信号转变为电信号。号转变为电信号。第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测 声级计的分类声级计的分类按精度:按精度:分为分为1级和级和2级。两种级别声级计的性能指标具级。两种级别声级计的性能指标具有同样的中心值,仅是容许误差不同,而且随着级别增大,有同样的中心值,仅是容许误差不同,而且随着级
22、别增大,容许误差放宽。容许误差放宽。按体积大小:按体积大小:分为台式声级计、便携式声级计和袖珍式分为台式声级计、便携式声级计和袖珍式声级计。声级计。按指示方式:按指示方式:分为模拟指示声级计(电表、分为模拟指示声级计(电表、声级灯)、声级灯)、数字指示声级计。数字指示声级计。第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测AWA5633D型声级计型声级计AWA6270A噪声频谱分析仪噪声频谱分析仪AWA6270噪声频谱分析仪噪声频谱分析仪AWA6218C噪声统计分析仪噪声统计分析仪(二)其他噪声测量仪器(二)其他噪声测量仪器 声级频谱仪声级频谱仪 录音机录音机
23、 记录仪记录仪 实时分析仪实时分析仪第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测四、噪声标准四、噪声标准n噪声对人的影响与声源的物理特性、暴露时间、个体差噪声对人的影响与声源的物理特性、暴露时间、个体差异等因素有关。异等因素有关。n制定标准主要考虑到对人体健康的影响、保护听力、人制定标准主要考虑到对人体健康的影响、保护听力、人们对噪声的烦恼程度、以及经济、技术条件等方面。们对噪声的烦恼程度、以及经济、技术条件等方面。n对不同的场所、不同的时间段分别限制。对不同的场所、不同的时间段分别限制。n同时考虑标准的科学性、先进性和现实性。同时考虑标准的科学性、先进性
24、和现实性。n环境基本噪声是制定环境噪声标准的依据。环境基本噪声是制定环境噪声标准的依据。第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测干扰睡眠和休息的噪声级阈值白天为干扰睡眠和休息的噪声级阈值白天为50dB,夜间为夜间为45dB;在在70dB的的环境中,谈话困难;在环境中,谈话困难;在80dB和和95dB环环境中工作境中工作30年,耳聋可能性为年,耳聋可能性为8和和18。表表7.3我国环境噪声允许范围我国环境噪声允许范围单位:单位:dB人的活动人的活动最高值最高值理想值理想值体力劳动(保护听力)体力劳动(保护听力)9070脑力劳动(保证语言清晰)脑力劳动(保
25、证语言清晰)6040睡眠睡眠5030第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测 各国参考各国参考ISO推荐的基数,如:睡眠为推荐的基数,如:睡眠为30dB,根据不同根据不同时间、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环境噪声标准。本国具体情况来制定环境噪声标准。表表7.4一天不同时间对基数的修正一天不同时间对基数的修正单位:单位:dB时间时间修正值修正值白天白天0晚上晚上-5夜间夜间-10至至-15第七章第七章 物理性污染监测物理性污染监测 第一节第一节 噪声污染监测噪声污染监测地
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