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城市生态学6城市中的环境问题6.1城市环境问题及其产生原因1城市主要环境问题—环境污染大气污染:主要因能源耗用产生(固定/移动,其中机动车尾气污染呈迅速增加趋势)水质污染:工业与生活废水(重金属/无机物/有机营养物等)噪声污染:交通、工业生产、居民生活工业废弃物和生活垃圾污染6城市中的环境问题2造成城市环境污染的主要原因资金匮乏:全世界1/4的的煤在中国燃烧,且还是低质或劣质煤,燃煤脱硫是最基本的防治办法,但电厂改造缺乏资金例1:1992年全世界安装脱硫燃煤机组已达646套,其中美国占一半以上;德国1983年时仅装机容量的15%有脱硫装置,1988年跃升至95%。国内至1992年才刚刚引进1套设备(重庆珞璜电厂),只占全国总装机容量的0.5%6城市中的环境问题例2:扬州电厂曾叫苦说:日本广岛电厂建了一个脱硫装置,花了3.4108元人民币,正好相当于一个扬州电厂的全部投资。这意味着扬州电厂要想拥有这样一套脱硫装置,就要卖光全部家当据估算,要想让中国的火电厂都自行出资配上脱硫装置,其结果是绝大部分火电厂都将因此关门倒闭6城市中的环境问题国际环保领域研究表明:一个国家的环境污染,当污染治理投入/GDP=1%~1.5%,可基本控制污染污染治理投入/GDP=2%~3%,经数十年努力,可逐步恢复至自然状态反观中国:“六五”期间,该项比值为0.5%“七五”和“八五”,该项比值升至0.7%~0.8%“九五”和“十五”期间,该项比值约近1%。这不要说与发达国家的2%~4%差距甚远,就是基本控制所需的1%~1.5%也还未完全达到6城市中的环境问题管理不善,执法不严例1:国家规定,超标排放要交纳排污费,然而企业经常心甘情愿(交罚款):超标排放1吨交200元排污费了事;如果进行治理,采用国内技术每吨成本300~400元,采用国外技术每吨更高达400US$,于是“罚款使污染合法化”例2:某省电力行业,按其排放的SO2,每年应交排污费7107元,但因电力行业是该省的财税收入大户,因此排污费可以一分钱不交6城市中的环境问题例3:某市有98%的锅炉配备有消烟除尘装置,但由于管理不善,不少成了聋子的耳朵—摆设,实际达标运行率仅为60%全国人大常委会环境执法检查组甚至发现,有的企业为省钱,环保设备白天运行,一到夜晚就停;来人检查时开机,检查团一走就关机6城市中的环境问题3城市环境问题的综合整治目前的重点仍是防治城市四害—大气污染、水源污染、固体废弃物污染和噪声污染。然而顾名思义,综合整治并非是单纯的四害治理,而是从城市环境保护的现实和长远目标出发,合理规划功能区,调整产业布局和产业结构城乡结合,综合防治环境污染和生态破坏配套与完善城市环境基础设施绿化城市,美化市容,搞好环境卫生等6城市中的环境问题6.2城市噪声公害及其控制噪声属物理污染,是现代城市公民每天必须忍受的公害之一。各地噪声近年来有上升趋势1噪声的定义和特性噪声(noise)—一般指人不需要的、使人厌烦的、对生活和生产有妨碍的声音。~~不单取决于声音的物理性质,还与人的生活状态有关。作为感觉公害,~~分为:过响声(飞机),妨碍声(不大,但影响正常生活),不愉快声(刹车)及无影响声6城市中的环境问题噪声的特性无污染物,不留毒害;不积累,不持久具有声音的一切声学特性和规律与噪声有关的几个物理量频率—声音是物体振动以波的形式在弱性介质(气体/固体/液体)中进行传播的物理现象,即通常所说的声波.声波的频率等于造成和产生该声波的物体振动的频率(Hz)。频率的高低,反映声调的高低。频率高,声调尖锐;频率低,声调低沉6城市中的环境问题人耳对声波的感应范围在20~20000Hz,其中对1000Hz以下听觉反应迟顿。换句话说,人耳对低频率噪声容易忍受些,而对高频噪声则感觉烦燥些声压—声波在空气中传播时,空气分子在其平衡位置的前后,沿着波的前进方向前后运动,使空气的密度也随之时疏时密。在密处与大气压相比压力稍许上升;反之在疏处则稍许下降。在声音传播过程中,空气压力相对于大气压力的变化,称为声压,其单位为帕(Pa)6城市中的环境问题声强—声音的强度:1秒钟内通过与声音前进方向成垂直的1m2面积上的能量称为声强(用J表示),其单位是W/m2。声强J与声压(用P表示)的平方成正比,其关系式如下:ρ—介质的密度(kg/m3)c—声音的传播速度(m/s)cPJ26城市中的环境问题声压级—由于常遇到的噪声声强大小差别极大,例如飞机发动机噪声的声压为20Pa,而刚能听到的蚊子飞过的噪声声压约为210-5Pa。两者声强之比达1012倍!因此采用声强之比(亦即声压之比)的对数来表示:P—被测声压,P0—基准声压,其值为210-5Pa,LP—声压级(Bel)02020lg2lglgPPPPJJLP6城市中的环境问题用Bel(贝尔,电话发明家名字缩写)作声压级的单位仍显不便,因此常用它的十分之一即分贝(dB)作单位。此时声压级应用下述公式进行计算:(dB)所以声压级就是被测声压与基准声压之比的对数乘以20的分贝数。0lg20PPLP6城市中的环境问题0dB的声音刚刚能为人们听到,称为听阈。声压级数值愈大,噪声愈强,120dB是痛阈,使人听来感到难受,并引起耳聋。如果有几种声音同时发生,则总的声压级不是各声压级的简单算术和,而是按照能量的叠加规律,即压力的平方进行叠加的。设有两个噪声,其声压级分别为Lp1dB和Lp2dB,则叠加后的声压级Lp1+2为:101002121211010lg10lg20ppLLpppL6城市中的环境问题由计算总声压级Lp1+2的公式可见:1)当,或时(dB)即总声压级等于任一声压级加上3dB。这3dB就是两个声音同时存在时声压级的增值。任意两种声压级不等的声音共存时,其值见下表21ppLL021ppLL32lg101121pppLLL声压级差(Lp1-Lp2)012345678910增值(dB)3.02.52.11.81.51.21.00.80.60.50.4两个声音共存时其分贝和的增值6城市中的环境问题此值加在两声音声压级中较大的一方。利用值大大简化了声压级叠加的计算过程2)如有几种声音同时出现,其总的声压级必须是由大而小地每两个声压级逐一相加而得。例如声压级分别为85、83、82和78dB的四种声音共存时,其总声压级为89dB6城市中的环境问题噪声级—声压级只反映了人们对声音强度的感觉,不能反映人们对频率的感觉,而且由于人耳对高频声音比对低频声音较为敏感,因此声压级和频率不同的声音听起来很可能一样的响。这样,要表示噪声的强弱,就必须同时考虑声压和频率对人的作用,这种考虑了共同作用的噪声强弱称为噪声级噪声级可用噪声计测量,它能把声音转变为电压,经过处理后用电表指示出分贝数6城市中的环境问题噪声计中设有A、B、C三种特性网络。其中A网络可将声音的低频大部滤掉,能较好地模拟人耳的听觉特性。由A网络测出的噪声级称为A声级,其单位亦为分贝[记作dB(A)]。A声级越高,人们越觉吵闹。因此现在大都采用A声级来衡量噪声的强弱下两页的表和图中列出了一些声源的噪声级(A)值和对人的影响→干扰语言通讯安全长期影响尚无定论长期接触听觉受损,聋听觉较快受损,耳聋对人的影响很静安静一般吵闹很吵难受痛苦噪声级值dB(A)0~20~40~60~80~100~120~140一些声源的噪声级(A)值和对人的影响一些声源的噪声级(A)值和对人的影响6城市中的环境问题等效连续A声级(Leq)—通常许多地区噪声是时有时无、时强时弱的,如道路两旁的噪声,当有车辆通过时,测得的A声级就大;当没有车辆通过时,测得的就小。这与从具有稳定声源的区域中测出的A声级数值极不相同,后者随时间的变化甚小。为了较准确地评价噪声的强弱,国际标准化组织(1971)公布了~~,它的定义是:21d101lg101.012TTLeqtTTLP6城市中的环境问题从而将随时间变化的声级变为等声能稳定的声级。该式目前被认为是评价噪声的最佳方法,式中T1为噪声测量的起始时刻,T2为终止时刻,不过由于式中的LP是时间的函数,不便于应用,而一般进行噪声测量时,都是以一定的时间间隔来读数的,比如每隔5秒读一个数,因此实践中采用较为方便的下式计算等效连续A声级:Li—等间隔时间t读得的噪声级;n—读取噪声级Li的次数niLeqinL110101lg106城市中的环境问题昼夜等效A声级(Ldn)—修正公式,夜间加上10dB,以反映噪声在夜间对人的干扰作用大于白天,公式如下:Ld—白天(7:00-22:00)的等效A声级Ln—夜间(22:00-7:00)的等效A声级101.01.0dnnd1091015241lg10LLL6城市中的环境问题统计A声级(LN)—反映噪声的时间分布特性,如:L10—表示在测量期内,平均有10%的时间所超过的噪声级,相当于噪声的平均峰值L50—表示在测量期内,平均有50%的时间所超过的噪声级,相当于噪声的平均值L90—表示在测量期内,平均有90%的时间所超过的噪声级,相当于噪声的本底值例如若L10=70dB(A),说明一天内平均有10%的时间噪声超过70dB(A),而90%时间噪声都低于70dB(A)6城市中的环境问题2噪声的危害久远的生物进化,使耳朵类似于人体的哨兵远古时代噪声不多,一旦有便是危及生命的信号—惊吓反应40dB(A)以下属正常的环境声音,一般被认作噪声的卫生标准。在其上便是有害的噪声,它影响睡眠、干扰工作、妨碍谈话、使听力受损害,甚至引起心血管系统、神经系统、消化系统等方面的疾病。噪声危害有以下主要表现:6城市中的环境问题干扰睡眠睡眠是人消除疲劳、恢复体力和维持健康的一个重要方面。但是噪声会影响人的睡眠质量和数量,老年人和病人对噪声干扰更敏感。当睡眠受干扰而辗转不能入睡时,会出现呼吸频繁、脉搏跳动加剧,神经兴奋等现象,第二天会觉得疲倦、易累,从而影响工作效率。久而久之,就会引起失眠、耳鸣多梦、疲劳无力、记忆力衰退,医学上称为神经衰弱症候群。高噪声环境下,该病的发病率可达50%~60%以上6城市中的环境问题损伤听力噪声可以使人造成暂时性的或持久性的听力损伤,后者即耳聋。一般说来,85dB以下的噪声不至于危害听觉,而超过85dB则可能发生危险(测量噪声时,其强弱还包括距声源的距离);90dB(A)的噪声,耳聋发病率明显增加;即使是高至90dB(A)的噪声,也只是产生暂时性的病患,休息后即可恢复。因此噪声的危害,关键在于它的长期作用6城市中的环境问题对人体的生理影响一些实验表明,噪声会引起人体紧张反应,刺激肾上腺素的分泌,因而引起心率改变和血压升高。可以说,生活中的噪声,是20世纪以来心脏病恶化和发病率增加的一个重要原因。噪声会使人的唾液、胃液分泌减少,胃酸降低,从而易患胃溃疡和十二指肠溃疡。一些研究指出,某些吵闹的工业企业里,职工溃疡症的发病率比安静环境中的高5倍6城市中的环境问题噪声对人的内分泌机能也会产生影响。在高噪声环境下,会使一些女性的性机能紊乱,月经失调,孕妇流产率增高。近年还有人指出,噪声是刺激癌症的病因之一。有些生理学家和肿瘤学家指出:人的细胞是产生热量的器官,当人受到噪声或各种神经刺激时,血液中的肾上腺素显著增加,促使细胞产生的热能增加,而癌细胞则由于热能增高而有明显的增殖倾向,特别是在睡眠之中6城市中的环境问题对儿童和胎儿的影响在噪声环境下,儿童的智力发育缓慢。有人做过调查,吵闹环境下儿童智力发育比安静环境中的低20%噪声对胎儿也会产生有害影响。研究表明,噪声使母体产生紧张反应,会引起子宫血管收缩,以致影响供给胎儿发育所必需的养料和氧气。有人对机场附近居民的一个初步的研究发现,噪声与胎儿畸形有关,或影响到新生儿的体重6城市中的环境问题极强的噪声[如175dB(A)],人还会当即死亡对动物的影响强噪声会使鸟类羽毛脱落,不下蛋,甚至内出血,最终死亡。如60年代初期,
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