北京大学环境工程概论第六章噪声污染-12培训讲学.ppt

6.1 6.1 引言引言l噪声通常定义为“不需要的声音不需要的声音”(unwanted sound)，是一种环境现象人一生都暴露在有噪声的环境中噪声也可看成是一种环境污染物，一种由人类各种活动产生的废物按后一种观点，噪音与响度(loudness)无关，但它会对个人造成生理或心理上的不良影响，或可能干扰个人或团体的社会活动，包括语言交流、工作、休息、娱乐、睡眠等活动第六章 噪声污染l通过人们的生活方式而产生的废物，一般可分为两种类型：第一种第一种最为大众熟知，即空气、水以及固体废物污染所造成的大量残留物，这些残留物长期滞留于环境中；而第二种类型第二种类型以残留的能量形式存在，最近才引起人们的关注，如来自制造过程的废热将造成河流的热污染，而以声波形式存在的能量是另一种残留形式的能量，但幸运的是它们在环境中的存在时间并不长，且这些以声波形式分散的总能量与其他形式的能量比较起来并不大耳朵对噪声极其敏感，少量的声能进入耳朵后，会对人和其他生物造成不良影响l足够强度与持久性的噪声能导致暂时的或永久性的听力损失，从轻微的听力减弱到几乎完全耳聋一般而言，当暴露于强度足够高的声源时会造成暂时性的听力损失。

若暴露持续一段时间，则会导致永久性的听力减弱噪声对人们造成的短暂的、但通噪声对人们造成的短暂的、但通常较严重的影响包括：常较严重的影响包括：干扰语言交流和对其他听觉信号的认知，妨碍睡眠和休闲，降低人们进行复杂工作的能力，导致生活质量降低l噪声直到近些年才被广泛认为是一种的严重的环境污染物，且具有潜在的危险，原因有以下几点：（1 1）将噪声定义为“不需要的声音”是很主观的，被某人认为是噪声的声音，却可能被另外一人喜爱6.1.1 6.1.1 声波的性质声波的性质l固体的振动产生声波，或当流体越过、环绕或穿过固体孔洞时流体分离产生声波空气压缩使空气局部密度和压力增加；相反，膨胀则使密度和压力减小这这些交替的压力变化即是人耳所听到的声音些交替的压力变化即是人耳所听到的声音 l空气交替压缩与膨胀产生的正弦波:l连续两个波峰或波谷间的时间间隔称为周期（周期（P P）周期的倒数为频率（频率（f f）：1秒的振动中波峰到达的次数P P与与f f之间的关系为：之间的关系为：P = 1/fP = 1/fl相邻两个波峰或波谷之间的距离称为波长（波长（ ），波长与频率之间的关系为： =c/f=c/fl波的振幅振幅(amplitude，A)是指通过零压力线测得的波峰或波谷的高度。

在一个振动周期内，平均压力为零，与振幅无关当然这不能反映事物的真实状态因此，人们采用均方根均方根声压声压 (root mean square sound pressure，p prmsrms) 来克服这个困难l lp prmsrms的计算步骤为：先计算平均时间区段内每一瞬间振幅值的二次方，然后将此二次方值加起来，再除以平均时间，最后开二次方求得： 公式中符号上方横线表示对时间加权平均，而T是测量的时间周期6.1.26.1.2声功率和声强声功率和声强l l功：物体位移的距离与作用在位移方向上力的乘积功：物体位移的距离与作用在位移方向上力的乘积因此声波沿着声波传播的方向传送能量其作功的速率定义为声功率(sound power，W)l l声强声强(sound (sound intensityintensity，I) I)：垂直于声波传播方向单位面积上声功率的时间加权平均值I与W的关系为：l lI=W/AI=W/Al lA A是指垂直于声波运动方向的面积声强、声压与声功率之间的关系： 式中：I-声强，W/m2；-介质的密度，kg/m3；c-声音在介质中的速度，m/sl空气密度与声音速度均为温度的函数，当温度与压力确定后，空气密度则可查得。

在压力为101.325kPa的空气中，声音速度可由下列公式计算： 式中：T-热力学温度，K6.1.3 6.1.3 声级和分贝声级和分贝l一个正常的健康人所能听到的最弱声压约为0.00002Pa土星火箭(Saturn rocket)离地升空时产生的声压大于200Pa即使在科学纪录史上，这也是一个“天文数字”为处理这个问题，使用一种基于测量数字间比例的对数值的尺度来表示噪声，并将所测量的数值称为级(1evels)，其单位则根据Alexander Graham Bell的名字命名为贝尔(bel)，单位符号为B，用公式表示如下：!式中：L-声级，B；Q-测量数值；Q0-基准数值l由于贝尔是一个相当大的单位，为了方便起见，又将其分成10个小单位，此小单位称为分贝此小单位称为分贝(decibel，dB)声级用分贝表示时计算公式如下：（1 1）声功率级）声功率级l若基准声功率(Q0)已指定，则dB具有物理意义对于噪声的测量，基准声功率规定为1pW，因此声功率级可以表示为：l由上式计算得到的声功率级的单位为dB2 2）声强级）声强级l为了测量噪声，基准声强取lpW/m2，因此声强级可按下式计算：（3 3）声压级）声压级l规定基准压力为20Pa。

l l常见的声压级范常见的声压级范围如右图所示：围如右图所示：（4 4）声压级计算）声压级计算l由于声压级的对数特性，所以分贝值之间的加和不能按分贝值之间的加和不能按照加减运算法进行照加减运算法进行其计算过程为：将各个分贝值先转化成声功率，然后相加，相加后再将其转回分贝单位图7-4”提供了一个计算噪声值的图解方法分贝和的增值表：分贝和的增值表：l对于噪声的测量，结果应该记录到最接近的整数位当有多个声压级相加时，应该每次两个相加，且由最小数值开始lExample: 68dB、79dB和75dB三个分贝值相加，其声功率级是多少？lSolution：首先选择68dB和75dB两个较低的值，二者相差为7dB，利用“图7-4”（分贝相加的图解法），由横坐标7.0查得增加的分贝值为0.8，因此， 68dB和75dB相加得到75+0.8=75.8dB该题的计算方式可以图示如下：l取最接近的整数值，得到答案为81dBl此题也可先转换成声功率，相加后再转换成分贝而计算：l声压级分贝相加的公式：6.1.4 6.1.4 噪声的特征噪声的特征l计权网络、八度音阶频带、平均声压级平均声压级（1 1）平均声压级）平均声压级l由于分贝具有对数特性，因而对声压级的测量值不能用正常的求和方式计算其平均值。

可利用下列的公式进行计算：l ：平均声压级，dB;ln：测量次数lLi：第i个声压级l同样，平均声功率级：（2 2）声音的类型）声音的类型l噪声的类型可以用以下术语之一进行定性的描述：稳态(steady-state)或连续式(continuous)；间断式(intermittent)；脉冲式(impulse)或冲击式(impact)连续噪声的声级是不间断的，在观察期间内，其变化小于5dB，例如家用电风扇产生的噪声间断噪声是一种持续与间断时间均超过1s的连续噪声，如牙医钻牙产生的噪声脉冲噪声的特点是持续时间小于1s，且在0.5s内其声压变化大于或等于40dB，如武器发射炮弹时发出的噪声l常见的脉冲噪声一般有两种脉冲A的特点是声压级快速升高到尖峰，随后是一个小的负压波或衰减到背景值之下脉冲B的特点是呈振荡衰减，A型脉冲的持续时间就是最初尖峰衰减到背景值的时间，B型脉冲的持续时间为振动尖峰衰减20dB所需的时间因为脉冲的持续时间短，所以必须使用一种特别的声级计来测量脉冲噪声l美国职业安全与健康局(Occupational Safety and Health Administration，OSHA)将时间间隔小于0.5s的重复性噪声，包括脉冲噪声，划分为稳定噪声。

6.2 6.2 噪声对人的影响噪声对人的影响l为了讨论方便，将噪声对人的影响分为以下两种：听觉影响(auditory effects)和心理-社会影响听觉上的影响包括听力损失和语言交流干扰心理-社会方面的影响包括烦恼、睡眠干扰、工作效率影响和声音的隐私性6.2.1 6.2.1 正常听力正常听力（1 1）频率范围和敏感性）频率范围和敏感性l年轻且听力健康的成年男性，其耳朵可感受到频率范围为2016000Hz的声波幼童和妇女则经常具有感受高达20000Hz频率声波的能力讲话的频率范围为5002000Hz耳朵对20005000Hz的频率范围最敏感，在此频率范围内可以感受到的最小声压为20Pal在空气中，频率1000Hz、20Pa的声压相当于空气分子1.0nm的位移空气分子的热运动相当于约lPa的声压如果你的耳朵非常敏感，那么你可以听到空气分子像海边的波浪一样冲击你的耳朵2 2）响度）响度l一般而言，两个不同频率但相同声压级的纯声听起来会有不同的响度级响度级是一种心理上对声响大小的量度l1933年，Fletcher和Munson进行了一系列的实验，以确定频率与响度间的关系基准声和测试声交替地呈现给被测试者，调整测试声的声级直到听起来与基准声的响度一样。

把以分贝表示的声压级对测把以分贝表示的声压级对测试声频率作图得到一曲线，该曲线称为试声频率作图得到一曲线，该曲线称为Fletcher-Fletcher-MunsonMunson曲线或等响度曲线曲线或等响度曲线参考声频率为1000Hzl曲线用“方”(phon)标示，它是用分贝表示的频率为1000Hz的纯声的响度级最低的曲线(虚线)表示“听力阈值” (hearing threshold)具有正常听力的人，彼此间的听力阈值约在10dB间变化6.2.3 6.2.3 听力损伤听力损伤（1 1）机制）机制l除了激烈的噪声引起鼓膜破裂外，外耳和中耳很少被噪声伤害一般情况下，听力损失是由于毛细胞被伤害引起神经损伤而造成的有两种理论可用来解释噪声引起的伤害：第一种理论认为第一种理论认为过大的剪切力使毛细胞受到机制性损伤；第二种理论认为第二种理论认为强烈的噪声刺激迫使毛细胞新陈代谢活动加剧，从而使这些毛细胞因负荷过度而死亡毛细胞一旦被破坏便不能再生2 2）影响听力阈值的因素）影响听力阈值的因素l影响暂时性和永久性听力阈值偏移的重要的因素有以下几个：（a a）声级：）声级：正常人经历暂时性听力阈值偏移之前，声级必须超过6080dBA。

b b）声音频率分布：）声音频率分布：大多数能量分布在讲话频率的声音比分布在其他低于讲话频率的声音更有可能造成听力阈值偏移c c）声音的持续：）声音的持续：声音持续时间越长，听力阈值偏移越大d d）声音暴露的时间分布：）声音暴露的时间分布：在声音周期之间，安静周期的数量和长度影响听力阈值偏移e e）人们对声音的容忍程度很不相同人们对声音的容忍程度很不相同f f）声音类型：稳态的、间歇式的、脉冲式或冲）声音类型：稳态的、间歇式的、脉冲式或冲击式的：击式的：声音持续时间增加时对于尖峰声压的容忍程度降低3 3）暂时性听力阈值偏移）暂时性听力阈值偏移(TTS)(TTS)lTTS经常伴随有耳鸣、听不清声音和耳朵不舒服等现象大多数TTS在暴露于噪声的两小时内发生在出现TTS以后，在暴露于噪声后的第1到2个小时内开始向HTL基线恢复在暴露后的1624h内大部分将会回复4 4）永久性听力阈值偏移）永久性听力阈值偏移(PTS)(PTS)lTTS与PTS之间似乎有直接的关系如果在某一噪声级下暴露28h后不会产生TTS，则持续暴露下去也不会产生PTS导致听力损失的噪声频率一般在3000 6000 Hz之间因噪声导致的永久性听力丧失，其开始和发展过程是缓慢的、不知不觉的。

暴露的个人不可能注意到噪声暴露导致的全部听力丧失目前尚未发现5 5）听觉创伤）听觉创伤l外耳和中耳很少被强烈的噪声所伤害但爆炸的声音会使鼓膜破裂或使听骨链错位，短暂地暴露于非常强烈的噪声所导致的永久性听力损失称为“ “听觉创伤听觉创伤” ”6.2.4 6.2.4 损伤损伤- -危险标准危险标准l损伤-危险标准指明：在。