第八章 普通工业安全卫生 第二节 噪声的污染与治理

第二节噪声的污染与治理噪声是指人们在生产和生活中一切令人不快或不需要的声音。噪声除去令人烦躁外，还会降低工作效率，特别是需要注意力高度集中的工作，噪声的破坏作用会更大。在工业中，噪声会妨碍通讯，干扰警报讯号的接收，进而会诱发各类工业事故。人长期暴露在声频范围广泛的噪声中，会损伤听觉神经，甚至造成职业性失聪。为便于理解噪声的危害，首先介绍声音的物理量度。一、声音的物理量度声音是振源发生的振动，在周围介质中传播，引起听觉器官或其他接受器反应而产生的。振源、介质、接受器是构成声音的三个基本要素。对声音的物理量度主要是音调的高低和声响的强弱。频率是音调高低的客观量度，而声压、声强、声功率和响度则反映出声响的强弱。1．频率频率是指物体或介质每秒(单位时间)发生振动的次数，单位是Hz(赫兹)。频率越高，声音的音调也越高。正常人耳可听到的声音的频率范围在20～20000Hz之间。高于20000Hz的称为超声，低于20Hz的称为次声，超声和次声入耳都听不到。一般语言频率在250～3000Hz之间。频率(f)可由波速和波长求出，即f＝υ/λ(Hz)(8—1)式中υ为波速，m·s－1；λ为波长，m。2．声压和声压级声压是介质因声波在其中传播而引起的压力扰动，声压的单位是N·m－2。正常人耳刚能听到的声音的声压为2×10－5N·m－2，震耳欲聋的声音的声压为20N·m－2，后者与前者之比为106，两者相差百万倍。在这么大的声压范围内，用声压值来表示声音的强弱极不方便，于是引出了声压级的量来衡量。以听阈声压为基准声压，实测声压与基准声压之比平方的对数，称为声压级，单位是B(贝尔)，通常以其值的1／10即dB(分贝)作为度量单位。声压级Lp的计算公式为20)lg(10ppLp(dB)(8—2)式中p为实测声压，N·m－2；p0＝2×10－5N·m－2，为基准声压，即1000Hz纯音的听阈声压。由式(8—2)可以看出，分贝值表示的是声压平方的对数值，因此，其值不能按算术加和法运算。在计算两个声音迭加的声压级时，不能声压迭加，只能是声压的平方迭加。例如计算声压分别为p1和p2的两个声音迭加的声压级，可有)lg(10202221pppLp(dB)3．声强和声强级声强是指单位时间内，在垂直于声传播方向的单位面积上通过的声能量，其单位是W·m－2。以听阈声强值10－12W·m－2为基准声强，声强级LI定义为0lg10IILI(dB)(8—3)式中I为实测声强，W·m－2；J。为基准声强，10－12W·m－2。4．声功率和声功率级声功率是指声源在单位时间内向外辐射的声能量，单位是W。以10－12W为基准声功率，声功率级Lw可定义为0lg10WL(dB)(8—4)式中ω为实测声功率，W；ω0为基准声功率，10－12W。5．响度和响度级响度是人耳对外界声音强弱的主观感觉。响度与声压级有关，与声音频率高低也有密切关系。根据人耳对高频声敏感，对低频声不敏感的特点，仿照声压级的概念，可引出与频率有关的响度级，来描述人耳主观感觉的声音的量。响度级用LL来表示，单位是Phon(方)。选取频率为1000Hz的纯音作为基准声音，如果某声音听起来与这个纯音一样响，则该声音响度级的Phon值就等于这个纯音声压级的dB值。由于响度级是以对数值表示的，所以在声响感觉上80Phon并不比40Phon响一倍。通常，声压级每增加10dB感觉响一倍，这样又规定了响度，直接表示感觉的绝对量。响度的单位是S(宋)，用S表示。定义40Phon为1S，每增加10Phon，响度值增加一倍。响度级与响度有以下关系LL＝40+33．3lgS(8—5)利用与基准声音的比较，可以得到整个可听范围的纯音的响度级。人耳对高频声特别是2000～5000Hz的声音最为敏感，对低频声音则不敏感。在声学测量仪中，设置A、B、C、D四个计权网络，对接受的声音按其频率有不同的衰减。C网络是在整个可听频率范围内，有近乎平直的响应，对可听声的所有频率都基本不衰减，一般可代表总声压级。B网络是模拟人耳对70Phon纯音的响应，对500Hz以下的低频段有一定的衰减。A网络是模拟人耳对40Phon纯音的响应，对低频段有较大的衰减，而对高频段则敏感，这正好与人耳对噪声的感觉一样。因此在噪声测量中，就用A网络测得的声压级表示噪声的大小，叫做A声级，记作dB(A)。二、噪声的分类与频谱分析1．噪声分类噪声是由不同振幅和频率组成的不协调的嘈杂声。噪声有多种分类方法。按照频率特征和声强随时间变化的特点，噪声可有以下几种类型。(1)连续宽频带噪声，如一般机械车间频率范围很宽的噪声；(2)连续窄频带噪声，如圆锯、刨床等声能集中在较窄频率范围的噪声；(3)冲击噪声，如锻造、锤击等短促的连续冲击噪声，以及铆接、清渣等的反复冲击噪声；(4)间歇噪声，如飞机、交通、排气等产生的噪声。为了分析各种噪声的频率组成和相应的强度，通常用声压级随频率变化的图形来表示，称作频谱图。噪声根据其频谱特征可分为以下几种类型。(1)低频噪声频谱中最高声压级分布在350Hz以下；(2)中频噪声频率中最高声压级分布在350～1000Hz之间；(3)高频噪声频谱中最高声压级分布在1000Hz以上。2．噪声频谱分析工业上的机械噪声，由于声能连续地分布在广泛的频率范围内，形成连续频谱。在频谱分析时，通常把20～20000Hz的声频范围划分为10个频带，每个频带上下限之间的频率都相差约一倍，称作倍频带或倍频程。各个频带的中心频率和频带范围列于表8—1。表8—1倍频带范围表3．主要工业噪声源以下是几种有代表性的工业噪声源的噪声组成及其A声级。(1)机泵噪声泵类噪声主要来源于电机。电机噪声由电机本身的电磁振动所发出的电磁性噪声、尾部风扇引起的空气动力性噪声以及机械噪声三部分组成。一般83～105dB(A)。(2)压缩机噪声主要由主机的气体动力噪声以及主机及辅机的机械噪声组成。一般84～102dB(A)。(3)加热炉噪声主要由喷嘴中燃料与气体混合后，向炉内喷射时与周围空气摩擦产生的噪声，以及燃料在炉膛内燃烧产生的压力波，激发周围气体发出的噪声所组成。一般101～106dB(A)。(4)风机噪声主要由风扇转动产生的空气动力噪声、机械传动噪声、电机噪声所组成。一般82～101dB(A)。三、噪声的危害与评价1．噪声的危害产生噪声的作业，几乎遍及各个工业部门。噪声已成为污染环境的严重公害之一。化学工业的某些生产过程，如固体的输送、粉碎和研磨，气体的压缩与传送，气体的喷射及动机械的运转等都能产生相当强烈的噪声。当噪声超过一定值时，对人会造成明显的听觉损伤，并对神经、心脏、消化系统等产生不良影响，而且妨害听力、干扰语言，成为引发意外事故的隐患。噪声会造成听力减弱或丧失。依据暴露的噪声的强度和时间，会使听力界限值发生暂时性的或永久性的改变。听力界限值暂时性改变，即听觉疲劳，可能在暴露强噪声后数分钟内发生。在脱离噪声后，经过一段时间休息即可恢复听力。长时间暴露在强噪声中，听力只能部分恢复，听力损伤部分无法恢复，会造成永久性听力障碍，即噪声性耳聋。噪声性耳聋根据听力界限值的位移范围，可有轻度(早期)噪声性耳聋，其听力损失值在10～30dB；中度噪声性耳聋的听力损失值在40～60dB；重度噪声性耳聋的听力损失值在60～80dB。爆炸、爆破时所产生的脉冲噪声，其声压级峰值高达170～190dB，并伴有强烈的冲击波。在无防护条件下，强大的声压和冲击波作用于耳鼓膜，使鼓膜内外形成很大压差，造成鼓膜破裂出血，双耳完全失去听力，此即爆震性耳聋。噪声最广泛的反应是令人烦恼，并表现有头晕、恶心、失眠、心悸、记忆力衰退等神经衰弱症候群。对心血管系统的影响，表现为血管痉挛、血压改变、心律不齐等。此外，还会影响消化机能，造成消化不良、食欲不振等反应。在强噪声下，会分散人的注意力，对于复杂作业或要求精神高度集中的工作会受到干扰。噪声会影响大脑思维、语言传达以及对必要声音的听力。2．噪声的评价1967年，国际标准化组织(ISO)提出了以A声级噪声评价为基础的新的ISO标准。对于有起伏、有间歇或随时间变化的噪声声场，以等效连续A声级作为噪声评价的基础数据。所谓等效连续A声级，是指在声场中的某一位置上，用一段时间内能量平均的方法，将间歇暴露的几个不同的A声级，以一个A声级来表示，这个A声级即为等效连续A声级。如果用公式表示，等效连续A声级Leq为(8—6)式中T为一段时间的总量；L为A声级变化的瞬时值，dB。由上式可以看出，对于一段时间内稳定不变的噪声，其A声级就是等效连续A声级。对于噪声测量数据的处理，是先将测得的A声级按次序从小到大，每5dB为一段排列，每一段以中心A声级表示。每天以8小时计，低于80dB的不予考虑，则每天的等效连续A声级可有以下近似计算公式：(8—7)式中Tn为一个工作日n段噪声暴露的总时间，min；n为一个工作日划分的段数。[计算实例]某空压站操作工，每天工作8h，其中4h在操作室观察仪表动态，声级为78dB(A)，2．5h在机械附近巡回检查，声级为104dB(A)，1h在距声源10m以外的地点进行设备维修，声级89dB(A)，其他时间声级在70dB(A)以下。计算该操作工每天接触噪声的等效连续A声级。解将测得的声级，80dB(A)以下的声级不计，可制得下表。将表中数据代入式(8—7)，可有解得该操作工每天接触噪声的等效连续A声级为96dB(A)。我国卫生部、国家劳动总局颁布的自1981年1月1日起试行的《工业企业卫生标准》规定，工业企业的生产车间和作业场所的工作地点的噪声标准为85dB(A)。这个标准是判断工矿企业噪声状况是否合格的主要依据。四、噪声的预防与治理噪声是由噪声源产生的，并通过一定的传播途径，被接受者接受，才能形成危害或干扰。因此，控制噪声的基本措施是消除或降低声源噪声、隔离噪声及接受者的个人防护。1．消除或降低声源噪声工业噪声一般是由机械振动或空气扰动产生的。应该采用新工艺、新设备、新技术、新材料及密闭化措施，从声源上根治噪声，使噪声降低到对人无害的水平。(1)选用低噪声设备和改进生产工艺。如用压力机代替锻造机，用焊接代替铆接，用电弧气刨代替风铲等。(2)提高机械设备的加工精度和装配技术，校准中心，维持好动态平衡，注意维护保养，并采取阻尼减振措施等。(3)对于高压、高速管道辐射的噪声，应降低压差和流速，改进气流喷嘴形式，降低噪声。(4)控制声源的指向性。对环境污染面大的强噪声源，要合理地选择和布置传播方向。对车间内小口径高速排气管道，应引至室外，让高速气流向上空排放。2．噪声隔离噪声隔离是在噪声源和接受者之间进行屏蔽、吸收或疏导，阻止噪声的传播。在新建、改建或扩建企业时，应充分考虑有效地防止噪声，采取合理布局，及采用屏障、吸声等措施。(1)合理布局应该把强噪声车间和作业场所与职工生活区分开；把工厂内部的强噪声设备与一般生产设备分开。也可把相同类型的噪声源，如空压机、真空泵等集中在一个机房内，既可以缩小噪声污染面积，同时也便于集中密闭化处理。(2)利用地形、地物设置天然屏障利用地形如山岗、土坡等，地物如树木、草丛及已有的建筑物等，可以阻断或屏蔽一部分噪声的传播。种植有一定密度和宽度的树丛和草坪，也可导致噪声的衰减。(3)噪声吸收利用吸声材料将入射到物质表面上的声能转变为热能，从而产生降低噪声的效果。一般可用玻璃纤维、聚氨酯泡沫塑料、微孔吸声砖、软质纤维板、矿渣棉等作为吸声材料。可以采用内填吸声材料的穿孔板吸声结构，也可以采用由穿孔板和板后密闭空腔组成的共振吸声结构。(4)隔声在噪声传播的途径中采用隔声的方法是控制噪声的有效措施。把声源封闭在有限的空间内，使其与周围环境隔绝，如采用隔声间、隔声罩等。隔声结构一般采用密实、重质的材料如砖墙、钢板、混凝土、木板等。对隔声壁要防止共振，尤其是机罩、金属壁、玻璃窗等轻质结构，具有较高的固有振动频率，在声波作用下往往发生共振，必要时可在轻质结构上涂一层损耗系数大的阻尼材料。3．噪声个人防护护耳器的使用，对于降低噪声危害有一定作用，但只能作