环监第7章物理性污染监测.ppt

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,,第七章物理性污染监测,,第一节噪声污染监测,,从环境声学的角度出发，凡是不需要的，使人厌烦并对人类的生产和生活有妨碍的声音都称为噪声。噪声的主要危害：损伤听力、干扰人们的工作、影响睡眠、诱发疾病、干扰交流，强噪声会影响设备运转和损坏建筑物。噪声污染是感觉公害，对噪声的判断与人所处的环境、主观愿望有关。有时优美的音乐也会成为噪声。比如：夜间、心情不好、学习思考问题时。对噪声的评价要结合人的生理和心理因素。噪声污染是局部的和多发性的,影响四周，随距离增加而减弱、消失。不可能大范围作用。但噪声源分布极广，发生十分频繁。噪声污染是暂时性的、不持久、不积累。,,二、声音的物理特性和度量1.声音的发生、频率、波长和声速物体在空气中振动，使空气发生疏密交替变化，便产生了产音。产音的频率范围为10-4~1014Hz。其中仅20~20000Hz的声音可被听到。环境噪声是指可听声。一般讲，频率高、尖锐声调难于接受，易感觉烦燥。声音的传播速度与介质有关，也与温度有关。在空气中，声速与温度的关系式是：C=331.4+0.607t(oC),,3.分贝、声功率级、声强级和声压级人的听觉对声音信号强弱的剌激反应呈对数关系而非线性关系。用分贝度量：dB=10lg(lgA/A0)A0基准值，dB无量纲，是对数值，和吸光度A相似。声功率级定义：Lw=10lg(W/W0)(dB)W0为基准声功率，W0=10-12W。,,声强级定义LI=10lg(I/I0)(dB)I0为基准声强，I0=10-12W/m2。所谓声压是指〝声音传播过称中，空气压力相对大气压的变化〞。声压级定义Lp=20lg(P/P0)(dB)P0为基准声压，P0=210-5Pa。,,4.声音的叠加多个声源发出的声音作用于某点，则该点的声压(强、功率)级为能量加和而非声压(强、功率)级加和。与光强加和规律一样。设：第一个声音的声压(强、功率)为P1(I1、W1)；第二个声音的声压(强、功率)为P2(I2、W2)。并定义P1(I1、W1)≥P2(I2、W2)；令P2(I2、W2)/P1(I1、W1)=α；则α≤1则作用于某点的声压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)因为α≤1,1+α≤2,10lg(1+α)≤3。两个声音叠加于某一点时，其声压(强、功率)级小于或等于其中1个级别高的加上3分贝。以此类推：有n个声音同时作用于一点：Lp(LI或Lw)=Lpmax(LImax或Lwmax)+10lg(1+∑αi),,例：两声源Lp1=76dB,，Lp2=72dB，求两声源作用于同一点时的声压级。解：p1=10Lp1/10=3.98107p2=10Lp2/10=1.58107α=1.58107/3.98107=0.4Lp=76+10lg(1+0.4)=77.5dB。多个声源叠加可从两个声音叠加开始，叠加后又作为1个声源参加叠加，可用上述公式计算。也可将数据列成表或p350的图7-1，直接读出结果。若Lp1－Lp2=1dB，α=10-0.1=0.8,声级增加量ΔLp=10lg(1+0.8)=2.5,,可将ΔLp~Lp1－Lp2的关系列成表：Lp1－Lp2012345678910ΔLp(dB)32.52.11.81.51.21.00.80.60.50.4两声级差超过10dB，较小的声音的作用可忽略不计。例如：70、70、75、82、90、93、95、100dB声音叠加。解：70、70、75、82dB四个声音比100dB的差值超过10dB，可忽略不计。95与100dB相差5dB，由上表知ΔLp=1.2dB所以合成声级为101.2dB,,90与93dB相差3dB,ΔLp=1.8dB，所以叠加声级为94.8dB101.2与94.8dB可作独立声源叠加，相差6.4dB，ΔLp=0.9dB所以总声级为101.2+0.9=102.1dB哪二个声者先组合不会影响最后结果。也可用公式计算：以声压级最大者为基础，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.噪声物理量与主观感觉的关系(1)响度(N)和响度级(LN)响度是人耳判别声音强弱的等级概念。取决于声强、声音的波形和频率。响度单位是〝宋〞(sone)。定义：1宋〝1N〞是声压级为40分贝、频率为1000Hz且来至正前方的平面波的响声。1000Hz纯音声压级的分贝值为响度级的数值。记作〝LN〞，读作〝方〞(phon)。N(宋)=2[(LN(方)－40)/10]即LN=40+33lgN由此可知，响度级每改变10方，响度需加倍或减半。与声压(强、功率)一样，响度可以相加；与声级一样，响度级不可直接相加。,,(2)计权声级为了模拟人耳对频率不同的声音感觉灵敏度不同的特性，在以声级计为代表的噪声测量仪内设计了一种特殊的滤波器，称为〝计权网络〞。通过这种仪器测得的声级已和客观的物理意义上的声级不同，称之为〝计权声级〞。常见的有：A计权声级：模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性。B计权声级：模拟人耳对55~85dB中强度噪声的频率特性。C计权声级：模拟人耳对高强度噪声的频率特性。A计权声级能较好地表征人耳的主观听觉特征。在监测中声压级单位写成：dB(A)。,,(3)等效声级、噪声污染级和昼夜等效声级等效声级：它是一个用来表达随时间变化的噪声等效量。表达式为：Leq=10lg[1/(T2－T1)]∫100.1Lsdt(积分上、下限为T2(或T)、T1(或0))T为测量时间；Ls为声压级，一般是A计权声级。由于Ls是时间的函数，实际上应用很不方便，常采用离散形式：Leq=10lg(1/n∑100.1Li),,上式可采用统计方法来计算。城市交通噪声不是稳态的，必须测定较多的数据来进行评价，而不象工厂机器噪声那样，只需测定少量A声级并计算能量平均值即可。因此要采用统计的方法，以同一声压级出现的概率或累积积分分布概率来评价。Ln表示整个时间内有n%的时间超过某一声级。L10—在整个时间内有10%的时间超过的噪声级。相当于噪声峰值。L50—在整个时间内有50%的时间超过的噪声级。相当于噪声平均值。,,L90—在整个时间内有10%的时间超过的噪声级。相当于噪声本底值。显然L10>L50>L90。计算方法有二种：画正态分布曲线图,由图求得。将时间等分后分别读取的声压级n个数据从大到从排列，第n/10个数据为L10；第n/2个数据为L50；第9n/10个数据为L90。若噪声级符合正态分布，则等效声级：Leq=L50+d2/60其中d=L10－L90,,噪声污染级LNP=Leq+KσKσ为非稳态噪声的影响。Leq为等效连续声级。σ为同一过程中瞬时声级的标准偏差。K为临时性常数，取值2.56。昼夜等级声级定义：Ldn=10lg1/24[16100.1Ld+8100.1(Ln+10)]式中：Ld：白天(6:00~22:00)的等效声级；Ln：夜间(22:00~6:00)的等效声级；由于夜间噪声比白天对人的干扰更大，所以加上10dB。,,三、噪声测量仪器声级计是一种有主观性的电子仪器。它在将声信号转换成电信号时，模拟了人耳对声波反应速度的时间特性；对高低频声音具有不同灵敏度；对不同响度改变频率特性的强度特性。声级计可分为0、1、2、3型声级计，它们的精度分别为0.4、0.7、1.0、1.5dB。四、噪声标准我国颁布了环境噪声标准，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小时不会损害听力。而在85dB和90dB下工作8小时，耳聋的可能性分别为8%和15%。为了保护劳动者的健康，国家的企业标准规定了不同噪声下的最长工作时间。并用噪声剂量进行度量。,,噪声剂量定义：D=ΣTi实际/Ti标准Ti实际：在i级噪声中的实际暴露时间。Ti标准：在i级噪声中标准允许暴露时间。D>1超过安全防护标准。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标准：96dB暴露时间≤2h、106dB下暴露时间≤0.87h；每天工作应小于多少小时？解：设每天工作应小于x小时D=T实际1/T标准1+T实际2/T标准2=(56x/60)/2＋(40.75x/60)/0.87D≤1解得：x≤3.25h,,五、噪声监测(四)测点布置1.城市区域环境噪声监测在任何现场进行噪声测量时，都应注意气候和环境的影响。户外测量时应无雨、雪；风力≤3级，大于5级不能测量。气温不能太高，高原地区还要注意气压的影响。(1)网格测量法将市区划分占500500m的许多网格,测点设在网格中心。中心点若不合适(如有水面、建筑物等),可移至附近。网格数应≥100个。市区面积小,可按250250m划分网格。测量参量一般是一定时间间隔(3s或5s)的A计权声压级瞬时值。,,它每一个点连续测100个或200个的噪声分布(昼、夜应均有)。由于噪声是无规则的，所以测量结果要用统计值或等效声级表示。即计算L10、L50、L90、Leq和σ(标准偏差)。Leq每相差5dB(A)为一个等级，进行区域环境噪声污染图的绘制。(2)定点测量法(3)城市交通噪声监测在每二个路口之间的交通线上选择1个测点，设在人行道上，离马路20cm,与路口距离>50m，应避开非交通噪声污染源。此点则可代表二个路口之间、该路段的交通噪声。在测点上，每隔5s读1个A计权声级瞬时值，连续读200个，并记下机动车辆的流量(辆/h)。200个数据从大到小排列，求出L10、L50、L90。Leq=10lg(∑100.1Li)－23即：Leq=L50+d2/60其中d=L10－L90,,2.工业企业噪声监测法传声器位置：操作人员的耳朵位置。监测点：各处A声级差3dB，将车间分为若干区域，任二区域间A声级差应≥3dB，区域内0.1Bq/L，就需对放射α粒子的核素进行鉴定和测量。测量方法如下：取体积V的水样，滤去水中悬浮微粒。每100mL水样中加0.25mL浓H2SO4，蒸发至水样体积为10~20mL。,,将上述浓缩后的水样转入蒸发皿，慢慢蒸干。若样品中不含131I等易挥发组分，将上述蒸干后的样品在350oC以下灰化30min。灰化后样品移至测量盘中，铺成薄层。用ZnS闪烁体计数器先对空盘测量本底(nb次/min)，然后再测量样品(nc次/min)。对放射源标准样硝酸铀酰进行测定，可得到1Bq=ns次/min。由计算式Qa=(nc－nb)/(nsV)(Bq铀L-1),,(2)水样的总β比活度的测定的测定和测总α一样。计数器用盖革计数管。放射源标准样选择40K。40K标准源可选用氯化钾或碳酸钾制备。40K的天然丰度只有0.0119%，放射性比度~3.1107Bq/g(K)，放射率为28.3β粒子/(gs)和3.3γ射线/(gs)。40mL水样，加Na2CO3调至碱性。水样蒸馏至干，收集蒸馏液。闪烁液的配制：1L二恶烷溶解120g萘、4.00g二苯－1,3－氧氮杂茂(PPO)、0.05g1,4－二－2－(5－苯基)－1,3－氧氮杂茂苯(POPOP)，摇匀。,,*在液体闪烁瓶中加16mL闪烁液和4mL蒸馏液，混匀。取4mL纯净水，按*制备空白试样。4mL已知氚含量的水，按*制标准样。将空白样、标准样和试样置暗处3h，测试各样的放射性。检测效率ε=(nc－nb)/Anc：试样计数，次/min；nb：空白计数，次/min；A：标样氚的活度，次/(minBq)。水样中氚的β放射性：Qβ=(nc－nb)/(ε460)Bq/mL,,2.,,2.,

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