環(huán)監(jiān)第7章物理性污染監(jiān)測(cè).ppt

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,,第七章物理性污染監(jiān)測(cè),,第一節(jié)噪聲污染監(jiān)測(cè),,從環(huán)境聲學(xué)的角度出發(fā)，凡是不需要的，使人厭煩并對(duì)人類(lèi)的生產(chǎn)和生活有妨礙的聲音都稱(chēng)為噪聲。噪聲的主要危害：損傷聽(tīng)力、干擾人們的工作、影響睡眠、誘發(fā)疾病、干擾交流，強(qiáng)噪聲會(huì)影響設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)和損壞建筑物。噪聲污染是感覺(jué)公害，對(duì)噪聲的判斷與人所處的環(huán)境、主觀愿望有關(guān)。有時(shí)優(yōu)美的音樂(lè)也會(huì)成為噪聲。比如：夜間、心情不好、學(xué)習(xí)思考問(wèn)題時(shí)。對(duì)噪聲的評(píng)價(jià)要結(jié)合人的生理和心理因素。噪聲污染是局部的和多發(fā)性的,影響四周，隨距離增加而減弱、消失。不可能大范圍作用。但噪聲源分布極廣，發(fā)生十分頻繁。噪聲污染是暫時(shí)性的、不持久、不積累。,,二、聲音的物理特性和度量1.聲音的發(fā)生、頻率、波長(zhǎng)和聲速物體在空氣中振動(dòng)，使空氣發(fā)生疏密交替變化，便產(chǎn)生了產(chǎn)音。產(chǎn)音的頻率范圍為10-4~1014Hz。其中僅20~20000Hz的聲音可被聽(tīng)到。環(huán)境噪聲是指可聽(tīng)聲。一般講，頻率高、尖銳聲調(diào)難于接受，易感覺(jué)煩燥。聲音的傳播速度與介質(zhì)有關(guān)，也與溫度有關(guān)。在空氣中，聲速與溫度的關(guān)系式是：C=331.4+0.607t(oC),,3.分貝、聲功率級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)和聲壓級(jí)人的聽(tīng)覺(jué)對(duì)聲音信號(hào)強(qiáng)弱的剌激反應(yīng)呈對(duì)數(shù)關(guān)系而非線性關(guān)系。用分貝度量：dB=10lg(lgA/A0)A0基準(zhǔn)值，dB無(wú)量綱，是對(duì)數(shù)值，和吸光度A相似。聲功率級(jí)定義：Lw=10lg(W/W0)(dB)W0為基準(zhǔn)聲功率，W0=10-12W。,,聲強(qiáng)級(jí)定義LI=10lg(I/I0)(dB)I0為基準(zhǔn)聲強(qiáng)，I0=10-12W/m2。所謂聲壓是指〝聲音傳播過(guò)稱(chēng)中，空氣壓力相對(duì)大氣壓的變化〞。聲壓級(jí)定義Lp=20lg(P/P0)(dB)P0為基準(zhǔn)聲壓，P0=210-5Pa。,,4.聲音的疊加多個(gè)聲源發(fā)出的聲音作用于某點(diǎn)，則該點(diǎn)的聲壓(強(qiáng)、功率)級(jí)為能量加和而非聲壓(強(qiáng)、功率)級(jí)加和。與光強(qiáng)加和規(guī)律一樣。設(shè)：第一個(gè)聲音的聲壓(強(qiáng)、功率)為P1(I1、W1)；第二個(gè)聲音的聲壓(強(qiáng)、功率)為P2(I2、W2)。并定義P1(I1、W1)≥P2(I2、W2)；令P2(I2、W2)/P1(I1、W1)=α；則α≤1則作用于某點(diǎn)的聲壓Pi(Ii、Wi)=P1(I1、W1)+P2(I2、W2),,Lp(LI或Lw)=10lgPi(Ii、Wi)=10lg[P1(I1、W1)+P2(I2、W2)]=10lg[(1+α)P1(I1、W1)]=Lp1(LI1或Lw1)+10lg(1+α)因?yàn)棣痢?,1+α≤2,10lg(1+α)≤3。兩個(gè)聲音疊加于某一點(diǎn)時(shí)，其聲壓(強(qiáng)、功率)級(jí)小于或等于其中1個(gè)級(jí)別高的加上3分貝。以此類(lèi)推：有n個(gè)聲音同時(shí)作用于一點(diǎn)：Lp(LI或Lw)=Lpmax(LImax或Lwmax)+10lg(1+∑αi),,例：兩聲源Lp1=76dB,，Lp2=72dB，求兩聲源作用于同一點(diǎn)時(shí)的聲壓級(jí)。解：p1=10Lp1/10=3.98107p2=10Lp2/10=1.58107α=1.58107/3.98107=0.4Lp=76+10lg(1+0.4)=77.5dB。多個(gè)聲源疊加可從兩個(gè)聲音疊加開(kāi)始，疊加后又作為1個(gè)聲源參加疊加，可用上述公式計(jì)算。也可將數(shù)據(jù)列成表或p350的圖7-1，直接讀出結(jié)果。若Lp1－Lp2=1dB，α=10-0.1=0.8,聲級(jí)增加量ΔLp=10lg(1+0.8)=2.5,,可將ΔLp~Lp1－Lp2的關(guān)系列成表：Lp1－Lp2012345678910ΔLp(dB)32.52.11.81.51.21.00.80.60.50.4兩聲級(jí)差超過(guò)10dB，較小的聲音的作用可忽略不計(jì)。例如：70、70、75、82、90、93、95、100dB聲音疊加。解：70、70、75、82dB四個(gè)聲音比100dB的差值超過(guò)10dB，可忽略不計(jì)。95與100dB相差5dB，由上表知ΔLp=1.2dB所以合成聲級(jí)為101.2dB,,90與93dB相差3dB,ΔLp=1.8dB，所以疊加聲級(jí)為94.8dB101.2與94.8dB可作獨(dú)立聲源疊加，相差6.4dB，ΔLp=0.9dB所以總聲級(jí)為101.2+0.9=102.1dB哪二個(gè)聲者先組合不會(huì)影響最后結(jié)果。也可用公式計(jì)算：以聲壓級(jí)最大者為基礎(chǔ)，100－95=5α1=10-0.5=0.32100－93=7α2=10-0.7=0.20同理：α3=0.1、α4=0.01、α5=0.003、α6=α7=0.001。Lp=Lp1+10lg(1+∑αi)=100+10lg(1+0.635)=102.1,,5.噪聲物理量與主觀感覺(jué)的關(guān)系(1)響度(N)和響度級(jí)(LN)響度是人耳判別聲音強(qiáng)弱的等級(jí)概念。取決于聲強(qiáng)、聲音的波形和頻率。響度單位是〝宋〞(sone)。定義：1宋〝1N〞是聲壓級(jí)為40分貝、頻率為1000Hz且來(lái)至正前方的平面波的響聲。1000Hz純音聲壓級(jí)的分貝值為響度級(jí)的數(shù)值。記作〝LN〞，讀作〝方〞(phon)。N(宋)=2[(LN(方)－40)/10]即LN=40+33lgN由此可知，響度級(jí)每改變10方，響度需加倍或減半。與聲壓(強(qiáng)、功率)一樣，響度可以相加；與聲級(jí)一樣，響度級(jí)不可直接相加。,,(2)計(jì)權(quán)聲級(jí)為了模擬人耳對(duì)頻率不同的聲音感覺(jué)靈敏度不同的特性，在以聲級(jí)計(jì)為代表的噪聲測(cè)量?jī)x內(nèi)設(shè)計(jì)了一種特殊的濾波器，稱(chēng)為〝計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)〞。通過(guò)這種儀器測(cè)得的聲級(jí)已和客觀的物理意義上的聲級(jí)不同，稱(chēng)之為〝計(jì)權(quán)聲級(jí)〞。常見(jiàn)的有：A計(jì)權(quán)聲級(jí)：模擬人耳對(duì)55dB以下低強(qiáng)度噪聲的頻率特性。B計(jì)權(quán)聲級(jí)：模擬人耳對(duì)55~85dB中強(qiáng)度噪聲的頻率特性。C計(jì)權(quán)聲級(jí)：模擬人耳對(duì)高強(qiáng)度噪聲的頻率特性。A計(jì)權(quán)聲級(jí)能較好地表征人耳的主觀聽(tīng)覺(jué)特征。在監(jiān)測(cè)中聲壓級(jí)單位寫(xiě)成：dB(A)。,,(3)等效聲級(jí)、噪聲污染級(jí)和晝夜等效聲級(jí)等效聲級(jí)：它是一個(gè)用來(lái)表達(dá)隨時(shí)間變化的噪聲等效量。表達(dá)式為：Leq=10lg[1/(T2－T1)]∫100.1Lsdt(積分上、下限為T(mén)2(或T)、T1(或0))T為測(cè)量時(shí)間；Ls為聲壓級(jí)，一般是A計(jì)權(quán)聲級(jí)。由于Ls是時(shí)間的函數(shù)，實(shí)際上應(yīng)用很不方便，常采用離散形式：Leq=10lg(1/n∑100.1Li),,上式可采用統(tǒng)計(jì)方法來(lái)計(jì)算。城市交通噪聲不是穩(wěn)態(tài)的，必須測(cè)定較多的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)，而不象工廠機(jī)器噪聲那樣，只需測(cè)定少量A聲級(jí)并計(jì)算能量平均值即可。因此要采用統(tǒng)計(jì)的方法，以同一聲壓級(jí)出現(xiàn)的概率或累積積分分布概率來(lái)評(píng)價(jià)。Ln表示整個(gè)時(shí)間內(nèi)有n%的時(shí)間超過(guò)某一聲級(jí)。L10—在整個(gè)時(shí)間內(nèi)有10%的時(shí)間超過(guò)的噪聲級(jí)。相當(dāng)于噪聲峰值。L50—在整個(gè)時(shí)間內(nèi)有50%的時(shí)間超過(guò)的噪聲級(jí)。相當(dāng)于噪聲平均值。,,L90—在整個(gè)時(shí)間內(nèi)有10%的時(shí)間超過(guò)的噪聲級(jí)。相當(dāng)于噪聲本底值。顯然L10>L50>L90。計(jì)算方法有二種：畫(huà)正態(tài)分布曲線圖,由圖求得。將時(shí)間等分后分別讀取的聲壓級(jí)n個(gè)數(shù)據(jù)從大到從排列，第n/10個(gè)數(shù)據(jù)為L(zhǎng)10；第n/2個(gè)數(shù)據(jù)為L(zhǎng)50；第9n/10個(gè)數(shù)據(jù)為L(zhǎng)90。若噪聲級(jí)符合正態(tài)分布，則等效聲級(jí)：Leq=L50+d2/60其中d=L10－L90,,噪聲污染級(jí)LNP=Leq+KσKσ為非穩(wěn)態(tài)噪聲的影響。Leq為等效連續(xù)聲級(jí)。σ為同一過(guò)程中瞬時(shí)聲級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)偏差。K為臨時(shí)性常數(shù)，取值2.56。晝夜等級(jí)聲級(jí)定義：Ldn=10lg1/24[16100.1Ld+8100.1(Ln+10)]式中：Ld：白天(6:00~22:00)的等效聲級(jí)；Ln：夜間(22:00~6:00)的等效聲級(jí)；由于夜間噪聲比白天對(duì)人的干擾更大，所以加上10dB。,,三、噪聲測(cè)量?jī)x器聲級(jí)計(jì)是一種有主觀性的電子儀器。它在將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)時(shí)，模擬了人耳對(duì)聲波反應(yīng)速度的時(shí)間特性；對(duì)高低頻聲音具有不同靈敏度；對(duì)不同響度改變頻率特性的強(qiáng)度特性。聲級(jí)計(jì)可分為0、1、2、3型聲級(jí)計(jì)，它們的精度分別為0.4、0.7、1.0、1.5dB。四、噪聲標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)頒布了環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)，列在p360表7-3、表7-7、表7-8、表7-9、表7-10、表7-11。每天在80dB下工作8小時(shí)不會(huì)損害聽(tīng)力。而在85dB和90dB下工作8小時(shí)，耳聾的可能性分別為8%和15%。為了保護(hù)勞動(dòng)者的健康，國(guó)家的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了不同噪聲下的最長(zhǎng)工作時(shí)間。并用噪聲劑量進(jìn)行度量。,,噪聲劑量定義：D=ΣTi實(shí)際/Ti標(biāo)準(zhǔn)Ti實(shí)際：在i級(jí)噪聲中的實(shí)際暴露時(shí)間。Ti標(biāo)準(zhǔn)：在i級(jí)噪聲中標(biāo)準(zhǔn)允許暴露時(shí)間。D>1超過(guò)安全防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。例：工人每h暴露5次于96dB中，每次6min；4次106dB，每次0.75min。表7-9標(biāo)準(zhǔn)：96dB暴露時(shí)間≤2h、106dB下暴露時(shí)間≤0.87h；每天工作應(yīng)小于多少小時(shí)？解：設(shè)每天工作應(yīng)小于x小時(shí)D=T實(shí)際1/T標(biāo)準(zhǔn)1+T實(shí)際2/T標(biāo)準(zhǔn)2=(56x/60)/2＋(40.75x/60)/0.87D≤1解得：x≤3.25h,,五、噪聲監(jiān)測(cè)(四)測(cè)點(diǎn)布置1.城市區(qū)域環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)在任何現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行噪聲測(cè)量時(shí)，都應(yīng)注意氣候和環(huán)境的影響。戶外測(cè)量時(shí)應(yīng)無(wú)雨、雪；風(fēng)力≤3級(jí)，大于5級(jí)不能測(cè)量。氣溫不能太高，高原地區(qū)還要注意氣壓的影響。(1)網(wǎng)格測(cè)量法將市區(qū)劃分占500500m的許多網(wǎng)格,測(cè)點(diǎn)設(shè)在網(wǎng)格中心。中心點(diǎn)若不合適(如有水面、建筑物等),可移至附近。網(wǎng)格數(shù)應(yīng)≥100個(gè)。市區(qū)面積小,可按250250m劃分網(wǎng)格。測(cè)量參量一般是一定時(shí)間間隔(3s或5s)的A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)瞬時(shí)值。,,它每一個(gè)點(diǎn)連續(xù)測(cè)100個(gè)或200個(gè)的噪聲分布(晝、夜應(yīng)均有)。由于噪聲是無(wú)規(guī)則的，所以測(cè)量結(jié)果要用統(tǒng)計(jì)值或等效聲級(jí)表示。即計(jì)算L10、L50、L90、Leq和σ(標(biāo)準(zhǔn)偏差)。Leq每相差5dB(A)為一個(gè)等級(jí)，進(jìn)行區(qū)域環(huán)境噪聲污染圖的繪制。(2)定點(diǎn)測(cè)量法(3)城市交通噪聲監(jiān)測(cè)在每二個(gè)路口之間的交通線上選擇1個(gè)測(cè)點(diǎn)，設(shè)在人行道上，離馬路20cm,與路口距離>50m，應(yīng)避開(kāi)非交通噪聲污染源。此點(diǎn)則可代表二個(gè)路口之間、該路段的交通噪聲。在測(cè)點(diǎn)上，每隔5s讀1個(gè)A計(jì)權(quán)聲級(jí)瞬時(shí)值，連續(xù)讀200個(gè)，并記下機(jī)動(dòng)車(chē)輛的流量(輛/h)。200個(gè)數(shù)據(jù)從大到小排列，求出L10、L50、L90。Leq=10lg(∑100.1Li)－23即：Leq=L50+d2/60其中d=L10－L90,,2.工業(yè)企業(yè)噪聲監(jiān)測(cè)法傳聲器位置：操作人員的耳朵位置。監(jiān)測(cè)點(diǎn)：各處A聲級(jí)差3dB，將車(chē)間分為若干區(qū)域，任二區(qū)域間A聲級(jí)差應(yīng)≥3dB，區(qū)域內(nèi)0.1Bq/L，就需對(duì)放射α粒子的核素進(jìn)行鑒定和測(cè)量。測(cè)量方法如下：取體積V的水樣，濾去水中懸浮微粒。每100mL水樣中加0.25mL濃H2SO4，蒸發(fā)至水樣體積為10~20mL。,,將上述濃縮后的水樣轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿，慢慢蒸干。若樣品中不含131I等易揮發(fā)組分，將上述蒸干后的樣品在350oC以下灰化30min?；一髽悠芬浦翜y(cè)量盤(pán)中，鋪成薄層。用ZnS閃爍體計(jì)數(shù)器先對(duì)空盤(pán)測(cè)量本底(nb次/min)，然后再測(cè)量樣品(nc次/min)。對(duì)放射源標(biāo)準(zhǔn)樣硝酸鈾酰進(jìn)行測(cè)定，可得到1Bq=ns次/min。由計(jì)算式Qa=(nc－nb)/(nsV)(Bq鈾L-1),,(2)水樣的總β比活度的測(cè)定的測(cè)定和測(cè)總α一樣。計(jì)數(shù)器用蓋革計(jì)數(shù)管。放射源標(biāo)準(zhǔn)樣選擇40K。40K標(biāo)準(zhǔn)源可選用氯化鉀或碳酸鉀制備。40K的天然豐度只有0.0119%，放射性比度~3.1107Bq/g(K)，放射率為28.3β粒子/(gs)和3.3γ射線/(gs)。40mL水樣，加Na2CO3調(diào)至堿性。水樣蒸餾至干，收集蒸餾液。閃爍液的配制：1L二惡烷溶解120g萘、4.00g二苯－1,3－氧氮雜茂(PPO)、0.05g1,4－二－2－(5－苯基)－1,3－氧氮雜茂苯(POPOP)，搖勻。,,*在液體閃爍瓶中加16mL閃爍液和4mL蒸餾液，混勻。取4mL純凈水，按*制備空白試樣。4mL已知氚含量的水，按*制標(biāo)準(zhǔn)樣。將空白樣、標(biāo)準(zhǔn)樣和試樣置暗處3h，測(cè)試各樣的放射性。檢測(cè)效率ε=(nc－nb)/Anc：試樣計(jì)數(shù)，次/min；nb：空白計(jì)數(shù)，次/min；A：標(biāo)樣氚的活度，次/(minBq)。水樣中氚的β放射性：Qβ=(nc－nb)/(ε460)Bq/mL,,2.,,2.,