07环科概论-物理污染及其防治
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
环境科学概论
环境科学与工程学院
第七章
物理性污染及其防治
本章主要内容
• 噪声污染 • 振动污染 • 放射性污染 • 光污染与防护 • 电子波污染 • 热污染及其防治
第一节
噪声污染
一、环境噪声的特征与噪声源
1.概念
• 从物理上判断，一切无规律的或随机的声信号叫噪声 • 从主观感觉上判断，凡是人们不需要的，干扰人的正常生
特别需要安静的区域
45 35
居民文教区
居民、文教、机关
50 40
一类混合区
商业与居民混合区
55 45
二类混合区、商业中心区
工业、商业、少量交通和居 民混合区；商业繁华区
60
50
工业集中区
65 55
交通干线道路两旁
车流量100辆/h
70 55
2.噪声控制的一般原则
• 理论基础
– 声是一种波动现象，声波强度随着距离的增加发生衰 减（I=W/4πr2）
2.放射性污染源
A.天然辐射源 •宇宙射线和天然放射性核素 •自然环境中本来存在着的宇宙射线和天然放射性物 质，统称为天然放射性本底，是判定环境是否受到 放射性污染的基础。 B.人工辐射源 •核试验
– 核试验产生的放射性核素有核裂变产物和中子活化产 物
• 核工业 • 意外事故
– 核泄漏（切尔诺贝利核电站，1986；日本福岛，2012 ；美国三哩岛，1979；……）
• 定义：声强I与基准声强I0之比的对数值。
• LI＝10lgI/I0
– I—声强（W/m2） – I0—基准声强，为10-12W/m2
C.声压与声压级
• 声波与传感器作用时，与无声波情况相比较，多 出的附加压强称为声波的声压。
• 声强与声压的关系I=p2/ρc • 声压级：声压级别大小 • Lp＝10lg(P2/P02)＝20lg(P/P0)
C.接受者的防护
4.噪声利用 •生产中安全信号—报警器 •防盗手段—电子防盗装置 •去除杂草、干燥食物
第二节
振动污染
一、振动的危害
• 振动是一种周期性往复运动；不平衡和相互碰撞 产生
– 空气声、固体声
1.对建筑物及其他的损害
• 结构、刚度和强度
2.对人体健康危害
• 振动频率—< 30—100 >，共振 • 振幅（高频）及加速度（低频） • 作用时间 • 体位、姿势
噪声 耳聋发 噪声 耳聋发 /dB(A) 病率/% /dB(A) 病率/%
ISO调查工作40年噪声性耳聋发病率
85
10
95
29
90
21
100
41
诱发多种疾病
• 噪声→紧张→肾上腺素↑→心率↑，血压↑;
• 噪声→耳腔前庭→眩晕、恶心、呕吐（晕船、晕车等）；
• 噪声→神经系统→失眠，疲劳，头晕、疼，记忆力下降
• 电离性
– α>β>γ
• 穿透性
– γ>β>α
• 使某些物质产生荧光 • 生物效应
– γ射线育种、灭菌等
3.放射性度量单位
A.放射活度
• 放射性强度，放射性物质在单位时间内所发生的核衰变数 目。单位贝克勒尔（ Becquerel ，Bq），曾用居里（Ci）
• 1Bq表示放射性核素在1S内发生一次衰变 • 1g的镭放射性活度有3.7×1010Bq（1Ci）
理 2.加强防范意识
A.居室氡气污染
•
α
β、γ
• 222Rn → 218Po → → → → → → → 206Pb
• 主要来源：建筑材料、泥土和大气
• 慎重选择建材
• 室内保持通风
• 简单检测
B.防止意外事故
第三节
放射性污染
一、放射性及其度量单位
1.放射性物质 • 具有自发地放射出射线特征的物质 • 原子核不稳地，发生转变，放出射线 • 射线种类 • α射线：氦原子核，具有高速运动的α粒子 • β射线：电子流 • γ射线：波长＜10-8nm
2.放射线性质
• 具有一定的能量
– β射线：0～4meV – γ射线：几十eV～几meV
• 放射性同位素的应用
– 科研单位、医疗机构等
C.放射性物质进入人体的途径 • 呼吸道 • 消化道 • 皮肤或黏膜侵入
三、放射性的危害
1.急性效应 • 大剂量辐射造成的伤害。核爆炸或核泄漏 2.远期效应 • 三致效应 四、放射性污染防治 1.控制污染源 • 对放射性废物（废水、废气和固体废物）进行处
例 已知两个声压级分别为L1＝90dB，L2 ＝84dB，求合成声压级L1+2 解：(1)L1 - L2＝90-84＝6dB • (2)查表 6dB → ΔL ＝1.0dB • (3) L1+2＝L1+ ΔL＝90+1.0＝91dB
L1-L2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ΔL 3.0 2.5 2.1 1.8 1.5 1.2 1.0 0.8 0.6 0.5 0.4 0.3
L1≠L2，且L1>L2
• 先求L1与L2的差值：L1-L2 • 由所得差值从表中查对应的增值ΔL • 由L1+2＝L1+ΔL，求出合成声压级值
L1-L2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ΔL 3.0 2.5 2.1 1.8 1.5 1.2 1.0 0.8 0.6 0.5 0.4 0.3
• 当L1=L2时 • L1+2=10lg (P12+P22)/P02=10lg(10L1/10+
10L2/10)=10lg(2×10L1/10)=10lg2+L1 • ∴L1+2≈L1+3 • 即作用于某一点的两个声源声压级相等时，其合
成后的总声压级比一个声源的声压级增加3dB。
• 例：两个96dB噪音合成，L总=96+3=99
B.吸收剂量（D）
• 单位质量物质受辐射后吸收的辐射能量。单位戈瑞（Gy） ，曾用拉德(rd)。
• 1Gy=1J/kg=100rad
C.剂量当量
• 吸收剂量与其他修正因素的乘积。单位希沃特（ Sievert，S），1S=1J/kg
• H=DQN
– D为吸收剂量（Gy）；Q为品质因子；N为其他所有修 正因素的乘积
A.对人体的影响
• 干扰睡眠，影响工作效率
– 连续噪声可以加快熟睡到轻睡的回转，使人 熟睡时间 缩短
– 突然的噪声可使人惊醒
• 一般 40dB连续噪声可使10%的人受影响
• 70dB连续噪声可使50%的人受影响
• 突然的噪声 40dB时，使10%的人惊醒
• 60dB时，使70%的人惊醒
• 损伤听力，造成噪声性耳聋
• 多声源叠加时，可逐次两两叠加，所得结果与叠 加次序无关
2.噪声的主观评价
• A.计权声级：声级计中计权网络（特殊滤波器） 测得的声压级，简称声级
传声器 前置放大器
计权网络 A B
输出放大器
C
滤波器
检波器
指示器
输 出
• A计权声级是模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性 • B计权声级是模拟55～85dB的中等强度噪声的频率特性 • C计权声级是模拟高强度噪声的频率特性 • D计权声级是对噪声参量的模拟，专用于飞机噪声的测量
活、工作和休息的声音统称为噪声
2.环境噪声污染
• 是指所产生的环境噪声超过国家规定的环境噪声排放标准， 并干扰他人正常生活、工作和学习的现象
3.噪声来源
交通、工厂、建筑施工、社会生活
4.噪声(Noise) 污染特征
局限性和分散性 感觉公害 暂时性
噪声源的分布广泛而分散 传播过程中能量会衰减，影响范围有限 不带来有毒有害的污染物质
• 声源控制-降低声源辐射功率；控制噪声的传播途径；对 接受者进行防护
3.控制技术措施
A.声源控制 – 改进机械设计：材料、结构、传动方式 – 改进生产工艺 – 提高加工精度和装配质量 – 加强行政管理
B.传播途径控制
• 闹静分开、增大距离：合理规划布局 • 改变方向：声源的指向性 • 设置屏障
– 吸声、隔声、消声 – 减振、隔振
声能→人耳→感觉（主观性） 受到抱怨和控告多
噪声污染无积累、无后效作用 一旦声源停止，噪声便会消失 转为空气分子无规则运动热能
二、噪声的评价
B.声强I和声强级
• 声强：在单位时间内，通过与声波传播方向垂直的单位面 积上的平均声能。单位为W/m2
• I=W/4πr2，距声源越远，声强越小，声越弱
声强级
二、振动的评价
• 振动对人体影响的4种情况 1.振动的感觉阈
• 刚能感觉到
2.不适阈
• 感觉到不舒服
3.疲劳阈
• 产生心理和生理反应
4.危险阈
• 心理、生理影响，病理损伤
三、振动污染的控制
1.减少振动
• 平衡
2.防止共振
• 改变频率
3.采取隔振措施
• 减小或隔离振动的传递 • 隔离振源和隔离响应
例 已知有8个声源作用于一点，声压级分别为70、 70、75、82、90、93、95、100dB，求总合成 声压级L
70 70 75 82 90 93 95 100 70 70 75 82 90 93 95 100
73.0 77.1 83.5 90.8
95.1 98
总声压级 102.1
73.0 77.1 83.5
B.对生产生活的影响
• 干扰语言通讯
C.对建筑物影响
噪声/dB 主观反映 通话距离/m 通话质量
45
安静
10
很好
• 140dB • 160dB玻璃碎
55
稍吵
65
吵
75
很吵
3.5
好
1.2
较困难
0.3
很困难
பைடு நூலகம்85
太吵
0.1
不可能
四、噪声的控制
1.噪声标准与立法 A.环境噪声标准
类别
区域
白天 夜晚
特殊住宅区
– 品质因子Q可粗略表示吸收剂量相同时各种辐射的相对 危险程度
辐射类型 品质因子 辐射类型 品质因子
射线和电子
1
粒子
20
中子（<10kV）
3
反冲重荷 20
中子（>10kV） 10
二、放射性污染
1.放射性污染及其特点 A.概念 • 指在生产生活活动中排放放射性物质，造成环境
放射性水平改变，使环境质量恶化，危害人体健 康或者破坏生态环境的现象 B.污染特点 • 单位质量毒性远高于一般化学毒物；效应长远（ 遗传）；感官不能感知，只能借助仪器探测；具 有穿透性和蜕变能力；放射活度只能自然衰减
A、B、C、D计权特性曲线
B.等效声级-统计声级
• 用噪声能量按时间平均的方法来评价噪声对人的 影响。即某段时间内的A声级按能量的平均值， 又称等效连续声级或平均声级
• 计算公式
LAeq,T
10 lg( 1 T
T 100.1LpA dt)
0
LpA—某时刻t的瞬时A声级，dB T——规定的测量时间，s
C.噪声的评价方法
工作程序 • 拟定评价大纲
– 开展环境影响评价的工作依据
• 收集基础资料 • 进行现状调查 • 选定预测模式 • 噪声影响评价 • 提出噪声治理措施
三、噪声的危害
人体
工作
噪
声
动物
物质 结构
对生理影响 对心理影响 对特殊人群
儿童 孕妇 老人 病人 其他…
睡眠 听力 疾病 急慢性 其他…
– P-声压（Pa） – P0-基准声压，为2×10-5Pa，该值是对1000Hz纯音人耳
刚能听到的最低声压
D.噪声的叠加和相减
• 两个以上独立声源作用于某一点，产生噪声的叠加
• 声能量和声强可以代数相加 • W总=W1+W2；I总=I1+I2 • 但声压不能直接相加
∵I1＝P12/ρc ，I2＝P22/ρc ∴P总2＝P12+P22 又∵(P1/P0)2＝10L1/10，(P2/P0)2＝10L2/10 ∴L1+2=10lg (P12+P22)/P02=10lg(10L1/10+ 10L2/10)
94.8 97.8 102.1
102. 1总声压级
小结
• 两个声压级相等时，合成L＝L1+3dB • 两个声压级不等时，最大不超过多出3dB。
（L1>L2，L1+2≤L1+3） • 两个声压级不等时，相差>10dB以上时，增值很
小，可以忽略不计，仍等于L1
– L1＝90dB，L2＝75dB，合成 L1+2 ＝90dB
环境科学与工程学院
第七章
物理性污染及其防治
本章主要内容
• 噪声污染 • 振动污染 • 放射性污染 • 光污染与防护 • 电子波污染 • 热污染及其防治
第一节
噪声污染
一、环境噪声的特征与噪声源
1.概念
• 从物理上判断，一切无规律的或随机的声信号叫噪声 • 从主观感觉上判断，凡是人们不需要的，干扰人的正常生
特别需要安静的区域
45 35
居民文教区
居民、文教、机关
50 40
一类混合区
商业与居民混合区
55 45
二类混合区、商业中心区
工业、商业、少量交通和居 民混合区；商业繁华区
60
50
工业集中区
65 55
交通干线道路两旁
车流量100辆/h
70 55
2.噪声控制的一般原则
• 理论基础
– 声是一种波动现象，声波强度随着距离的增加发生衰 减（I=W/4πr2）
2.放射性污染源
A.天然辐射源 •宇宙射线和天然放射性核素 •自然环境中本来存在着的宇宙射线和天然放射性物 质，统称为天然放射性本底，是判定环境是否受到 放射性污染的基础。 B.人工辐射源 •核试验
– 核试验产生的放射性核素有核裂变产物和中子活化产 物
• 核工业 • 意外事故
– 核泄漏（切尔诺贝利核电站，1986；日本福岛，2012 ；美国三哩岛，1979；……）
• 定义：声强I与基准声强I0之比的对数值。
• LI＝10lgI/I0
– I—声强（W/m2） – I0—基准声强，为10-12W/m2
C.声压与声压级
• 声波与传感器作用时，与无声波情况相比较，多 出的附加压强称为声波的声压。
• 声强与声压的关系I=p2/ρc • 声压级：声压级别大小 • Lp＝10lg(P2/P02)＝20lg(P/P0)
C.接受者的防护
4.噪声利用 •生产中安全信号—报警器 •防盗手段—电子防盗装置 •去除杂草、干燥食物
第二节
振动污染
一、振动的危害
• 振动是一种周期性往复运动；不平衡和相互碰撞 产生
– 空气声、固体声
1.对建筑物及其他的损害
• 结构、刚度和强度
2.对人体健康危害
• 振动频率—< 30—100 >，共振 • 振幅（高频）及加速度（低频） • 作用时间 • 体位、姿势
噪声 耳聋发 噪声 耳聋发 /dB(A) 病率/% /dB(A) 病率/%
ISO调查工作40年噪声性耳聋发病率
85
10
95
29
90
21
100
41
诱发多种疾病
• 噪声→紧张→肾上腺素↑→心率↑，血压↑;
• 噪声→耳腔前庭→眩晕、恶心、呕吐（晕船、晕车等）；
• 噪声→神经系统→失眠，疲劳，头晕、疼，记忆力下降
• 电离性
– α>β>γ
• 穿透性
– γ>β>α
• 使某些物质产生荧光 • 生物效应
– γ射线育种、灭菌等
3.放射性度量单位
A.放射活度
• 放射性强度，放射性物质在单位时间内所发生的核衰变数 目。单位贝克勒尔（ Becquerel ，Bq），曾用居里（Ci）
• 1Bq表示放射性核素在1S内发生一次衰变 • 1g的镭放射性活度有3.7×1010Bq（1Ci）
理 2.加强防范意识
A.居室氡气污染
•
α
β、γ
• 222Rn → 218Po → → → → → → → 206Pb
• 主要来源：建筑材料、泥土和大气
• 慎重选择建材
• 室内保持通风
• 简单检测
B.防止意外事故
第三节
放射性污染
一、放射性及其度量单位
1.放射性物质 • 具有自发地放射出射线特征的物质 • 原子核不稳地，发生转变，放出射线 • 射线种类 • α射线：氦原子核，具有高速运动的α粒子 • β射线：电子流 • γ射线：波长＜10-8nm
2.放射线性质
• 具有一定的能量
– β射线：0～4meV – γ射线：几十eV～几meV
• 放射性同位素的应用
– 科研单位、医疗机构等
C.放射性物质进入人体的途径 • 呼吸道 • 消化道 • 皮肤或黏膜侵入
三、放射性的危害
1.急性效应 • 大剂量辐射造成的伤害。核爆炸或核泄漏 2.远期效应 • 三致效应 四、放射性污染防治 1.控制污染源 • 对放射性废物（废水、废气和固体废物）进行处
例 已知两个声压级分别为L1＝90dB，L2 ＝84dB，求合成声压级L1+2 解：(1)L1 - L2＝90-84＝6dB • (2)查表 6dB → ΔL ＝1.0dB • (3) L1+2＝L1+ ΔL＝90+1.0＝91dB
L1-L2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ΔL 3.0 2.5 2.1 1.8 1.5 1.2 1.0 0.8 0.6 0.5 0.4 0.3
L1≠L2，且L1>L2
• 先求L1与L2的差值：L1-L2 • 由所得差值从表中查对应的增值ΔL • 由L1+2＝L1+ΔL，求出合成声压级值
L1-L2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ΔL 3.0 2.5 2.1 1.8 1.5 1.2 1.0 0.8 0.6 0.5 0.4 0.3
• 当L1=L2时 • L1+2=10lg (P12+P22)/P02=10lg(10L1/10+
10L2/10)=10lg(2×10L1/10)=10lg2+L1 • ∴L1+2≈L1+3 • 即作用于某一点的两个声源声压级相等时，其合
成后的总声压级比一个声源的声压级增加3dB。
• 例：两个96dB噪音合成，L总=96+3=99
B.吸收剂量（D）
• 单位质量物质受辐射后吸收的辐射能量。单位戈瑞（Gy） ，曾用拉德(rd)。
• 1Gy=1J/kg=100rad
C.剂量当量
• 吸收剂量与其他修正因素的乘积。单位希沃特（ Sievert，S），1S=1J/kg
• H=DQN
– D为吸收剂量（Gy）；Q为品质因子；N为其他所有修 正因素的乘积
A.对人体的影响
• 干扰睡眠，影响工作效率
– 连续噪声可以加快熟睡到轻睡的回转，使人 熟睡时间 缩短
– 突然的噪声可使人惊醒
• 一般 40dB连续噪声可使10%的人受影响
• 70dB连续噪声可使50%的人受影响
• 突然的噪声 40dB时，使10%的人惊醒
• 60dB时，使70%的人惊醒
• 损伤听力，造成噪声性耳聋
• 多声源叠加时，可逐次两两叠加，所得结果与叠 加次序无关
2.噪声的主观评价
• A.计权声级：声级计中计权网络（特殊滤波器） 测得的声压级，简称声级
传声器 前置放大器
计权网络 A B
输出放大器
C
滤波器
检波器
指示器
输 出
• A计权声级是模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性 • B计权声级是模拟55～85dB的中等强度噪声的频率特性 • C计权声级是模拟高强度噪声的频率特性 • D计权声级是对噪声参量的模拟，专用于飞机噪声的测量
活、工作和休息的声音统称为噪声
2.环境噪声污染
• 是指所产生的环境噪声超过国家规定的环境噪声排放标准， 并干扰他人正常生活、工作和学习的现象
3.噪声来源
交通、工厂、建筑施工、社会生活
4.噪声(Noise) 污染特征
局限性和分散性 感觉公害 暂时性
噪声源的分布广泛而分散 传播过程中能量会衰减，影响范围有限 不带来有毒有害的污染物质
• 声源控制-降低声源辐射功率；控制噪声的传播途径；对 接受者进行防护
3.控制技术措施
A.声源控制 – 改进机械设计：材料、结构、传动方式 – 改进生产工艺 – 提高加工精度和装配质量 – 加强行政管理
B.传播途径控制
• 闹静分开、增大距离：合理规划布局 • 改变方向：声源的指向性 • 设置屏障
– 吸声、隔声、消声 – 减振、隔振
声能→人耳→感觉（主观性） 受到抱怨和控告多
噪声污染无积累、无后效作用 一旦声源停止，噪声便会消失 转为空气分子无规则运动热能
二、噪声的评价
B.声强I和声强级
• 声强：在单位时间内，通过与声波传播方向垂直的单位面 积上的平均声能。单位为W/m2
• I=W/4πr2，距声源越远，声强越小，声越弱
声强级
二、振动的评价
• 振动对人体影响的4种情况 1.振动的感觉阈
• 刚能感觉到
2.不适阈
• 感觉到不舒服
3.疲劳阈
• 产生心理和生理反应
4.危险阈
• 心理、生理影响，病理损伤
三、振动污染的控制
1.减少振动
• 平衡
2.防止共振
• 改变频率
3.采取隔振措施
• 减小或隔离振动的传递 • 隔离振源和隔离响应
例 已知有8个声源作用于一点，声压级分别为70、 70、75、82、90、93、95、100dB，求总合成 声压级L
70 70 75 82 90 93 95 100 70 70 75 82 90 93 95 100
73.0 77.1 83.5 90.8
95.1 98
总声压级 102.1
73.0 77.1 83.5
B.对生产生活的影响
• 干扰语言通讯
C.对建筑物影响
噪声/dB 主观反映 通话距离/m 通话质量
45
安静
10
很好
• 140dB • 160dB玻璃碎
55
稍吵
65
吵
75
很吵
3.5
好
1.2
较困难
0.3
很困难
பைடு நூலகம்85
太吵
0.1
不可能
四、噪声的控制
1.噪声标准与立法 A.环境噪声标准
类别
区域
白天 夜晚
特殊住宅区
– 品质因子Q可粗略表示吸收剂量相同时各种辐射的相对 危险程度
辐射类型 品质因子 辐射类型 品质因子
射线和电子
1
粒子
20
中子（<10kV）
3
反冲重荷 20
中子（>10kV） 10
二、放射性污染
1.放射性污染及其特点 A.概念 • 指在生产生活活动中排放放射性物质，造成环境
放射性水平改变，使环境质量恶化，危害人体健 康或者破坏生态环境的现象 B.污染特点 • 单位质量毒性远高于一般化学毒物；效应长远（ 遗传）；感官不能感知，只能借助仪器探测；具 有穿透性和蜕变能力；放射活度只能自然衰减
A、B、C、D计权特性曲线
B.等效声级-统计声级
• 用噪声能量按时间平均的方法来评价噪声对人的 影响。即某段时间内的A声级按能量的平均值， 又称等效连续声级或平均声级
• 计算公式
LAeq,T
10 lg( 1 T
T 100.1LpA dt)
0
LpA—某时刻t的瞬时A声级，dB T——规定的测量时间，s
C.噪声的评价方法
工作程序 • 拟定评价大纲
– 开展环境影响评价的工作依据
• 收集基础资料 • 进行现状调查 • 选定预测模式 • 噪声影响评价 • 提出噪声治理措施
三、噪声的危害
人体
工作
噪
声
动物
物质 结构
对生理影响 对心理影响 对特殊人群
儿童 孕妇 老人 病人 其他…
睡眠 听力 疾病 急慢性 其他…
– P-声压（Pa） – P0-基准声压，为2×10-5Pa，该值是对1000Hz纯音人耳
刚能听到的最低声压
D.噪声的叠加和相减
• 两个以上独立声源作用于某一点，产生噪声的叠加
• 声能量和声强可以代数相加 • W总=W1+W2；I总=I1+I2 • 但声压不能直接相加
∵I1＝P12/ρc ，I2＝P22/ρc ∴P总2＝P12+P22 又∵(P1/P0)2＝10L1/10，(P2/P0)2＝10L2/10 ∴L1+2=10lg (P12+P22)/P02=10lg(10L1/10+ 10L2/10)
94.8 97.8 102.1
102. 1总声压级
小结
• 两个声压级相等时，合成L＝L1+3dB • 两个声压级不等时，最大不超过多出3dB。
（L1>L2，L1+2≤L1+3） • 两个声压级不等时，相差>10dB以上时，增值很
小，可以忽略不计，仍等于L1
– L1＝90dB，L2＝75dB，合成 L1+2 ＝90dB