第五講-物理性污染與控制工程

1、物理性污染與控制,環(huán)境科學與工程學院 胡 輝 楊家寬 李勝利 Tel E-mail: ; ,環(huán)境工程導論,內 容,一、物理性污染概述 二、噪聲污染與控制 三、電磁輻射污染與控制 四、放射性污染與控制 五、 熱輻射污染與控制 六、光污染與控制,一、物理性污染概述,一. 基本概念 1.物理性污染 物理性污染是指由物理因素引起的環(huán)境污染 2.物理性污染種類 噪聲污染、電磁輻射污染、核輻射污染、光污染和熱污染 3. 物理性污染特性 污染源消失，污染隨即停止； 沒有累積性效應； 無色無味。,二、噪聲污染與控制,一. 基本概念 1.噪聲 將雜亂無章，

2、聽起來不和諧的聲音或不需要的聲音。 2.環(huán)境噪聲 把工業(yè)生產、建筑施工、交通運輸和社會生活中所產生的，使人討厭、受害和不需要的聲音。 3.噪聲污染 指當所產生的環(huán)境噪聲超過國家規(guī)定的環(huán)境噪聲排放標準，并干擾他人正常生活、工作和學習的現(xiàn)象。,二、噪聲污染與控制,二.城市區(qū)域環(huán)境噪聲功能區(qū)的分類和標準值 1.功能區(qū) 0類: 特別需要安靜的區(qū)域。位于城郊和鄉(xiāng)村的這一類區(qū)分別按嚴于0類標準5dB執(zhí)行； 1類: 以居住、文教機關為主的區(qū)域。 2類: 居住、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)； 3類: 工業(yè)區(qū)； 4類: 城市中的道路交通干線道路兩側區(qū)域,穿越城區(qū)的內河航道兩側區(qū)域。穿越城區(qū)的鐵路主、次干線兩側區(qū)域。,二、噪

3、聲污染與控制,二.城市區(qū)域環(huán)境噪聲功能區(qū)的分類和標準值 2.標準值 五類，不同功能類別執(zhí)行相應類別的標準值。功能類別高的標準值嚴于低的區(qū)域。（表） 3夜間突發(fā)噪聲限值 夜間突發(fā)的噪聲，其最大值不準超過標準值15dB,二、噪聲污染與控制,二.其它環(huán)境噪聲標準 國際標準化組織已接受A分貝為評價噪聲的標準，并規(guī)定90dB(A)為保護人體健康和聽力的最高限值，這個標準已為世界各國普遍接受。 1、工廠企業(yè)廠界噪聲標準(GB12348-90)； 2、摩托車和輕便摩托車噪聲限值(GB16169-1996)； 3、地下鐵路車站站臺噪聲標準(GB14227-93)； 4、中國工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標準(單位：dB(A

4、),二、噪聲污染與控制,二. 噪聲的影響 1.生理影響 聽力損傷；睡眠干擾； 對交談、工作思考的干擾（表）； 對動物的干擾等。 2. 心理影響 三.噪聲的測量量 聲壓級：LP=20lg(p/p0) 噪聲表示單位：分貝（dB ）,1環(huán)境噪聲測量量： 等效連續(xù)A聲級LAeq、最大A聲級LAmax、 計權有效連續(xù)感覺噪聲級（LWECPN） 2噪聲源測量量 聲壓級或倍頻帶聲壓級、聲功率級、A計權聲功率級。,二、噪聲污染與控制,四. 噪聲源： 交通運輸噪音； 工業(yè)生產噪音； 建筑施工噪音； 公共活動噪音 五. 噪聲污染的三個要素： 聲源 聲音傳播途徑 接受者,二、噪聲污染與控制,第二節(jié) 噪聲級的衰減計算

5、 一噪聲級相加計算方法 1.噪聲級的相加 a. 公式法： b.查表法： 2.噪聲級的相減： 例題：某工廠內有4種機器，單獨運行時的聲壓級分別為84 dB、82 dB、86 dB、89dB，他們同時運行時的聲壓級為多少？,二、噪聲污染與控制,第二節(jié) 噪聲級的衰減計算 二.點聲源隨傳播距離增加而衰減 1.點噪聲源隨傳播距離增加引起的衰減值 距點聲源r1處傳播到r2處的衰減值： 例題：某廠鼓風機產生噪聲，距鼓風機3m處測得的噪聲為85 dB，鼓風機距居民樓30m，該鼓風機在居民樓處產生的聲壓級為多少？若居民樓執(zhí)行55 dB噪聲標準，要使居民樓噪聲達標，則居民樓應離鼓風機的距離是多少？,思考:某廠鍋爐

6、產生的噪聲源2m處測量為80dB(A)，試判斷距離噪聲源20m處的居民樓處晝夜是否達標？若超標，請分析噪聲源必須設置在多遠處才會使得噪聲值達標？(標準值：白 天65 dB(A) ，夜間55 dB(A) ),二、噪聲污染與控制,六.噪聲污染防治技術措施 1從聲源上控制噪聲 2從傳播途徑上控制噪聲 總體設計上合理布局 ； 充分利用噪聲隨距離的衰減規(guī)律； 利用屏障阻止噪聲傳播（圖） ； 利用聲音輻射的指向性控制噪聲傳播； 應用吸聲材料和吸聲結構（圖）。 3對接收者的防護,二、噪聲污染與控制,七.噪聲污染防治管理措施 管理內容 1法律、法規(guī)和行政規(guī)章 中華人民共和國環(huán)境噪聲污染防治法（1996） 關于

7、進一步加強高考期間噪聲管理的通知 （1998） 關于加強社會生活噪聲污染管理的通知 （1999） 城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準(GB3096-93) 工廠企業(yè)廠界噪聲標準(GB12348-90),三、電磁輻射污染與控制,第一節(jié) 電磁輻射基本概念及類型 一、基本概念 1.電場與磁場 電場：帶電體周圍存在的一種場。 磁場：在電流通過的導體周圍所產生的具有磁力的場。 2.電磁場與電磁輻射： 電磁場：交替產生的具有電場和磁場作用的物質空間。 電磁輻射：電磁場的能量以電磁波形式由源發(fā)射到空間的現(xiàn)象。,三、電磁輻射污染與控制,第一節(jié) 電磁輻射基本概念及類型 一、基本概念 3.電磁輻射污染： 接受者長期暴露在超過安

8、全輻射劑量下，產生傷害的現(xiàn)象。 4.電磁環(huán)境： 是存在于給定場所的所有電磁現(xiàn)象的總和。 5.電磁騷擾： 任何可能引起裝置、設備或系統(tǒng)性能降低或對有生命或無生命物質產生損害作用的電磁現(xiàn)象。,人們?yōu)榱诵蜗蟮乇磉_電磁波輻射與電磁能量的泄漏。以及由此而造成的污染，通稱其為“電子煙霧”。既然稱之為“電子煙霧”，那么必然會構成一定程度和一定范圍的危害。,（一）,電磁輻射污染源的種類,自然電磁場源,雷電,火山活動,太陽活動和宇宙射線,自然電磁場源,家用電器,人工電磁場源,電子設備,表4-2 人工電磁場源分類,大功率輸電線,人工電磁場源,三、電磁輻射污染與控制,第二節(jié) 電磁輻射源及其傳播 一、電磁輻射污染源

9、1天然的電磁輻射污染源 2人為的電磁輻射污染源 某些電氣和電子設備運行中產生各種頻率的電磁輻射 發(fā)射設備； 通信、雷達及導航發(fā)射設備設施 工業(yè)、醫(yī)療、科研用高頻設備 工業(yè)用電磁輻射設備; 交通設備; 電力設備; 醫(yī)療用電磁輻射設備; 科研及其它用途電磁輻射設備.,表4.1 一些設備的電磁波的頻譜和用途,第二節(jié) 電磁輻射源及其傳播途徑 二、電磁污染的傳播途徑 1空間輻射傳播途徑 是指電磁波通過空間直接輻射 2線路傳導傳播途徑 是指借助電磁耦合由線路傳導 三、電磁污染污染的危害 1電磁輻射對電器設備的干擾 使航空通信受到干擾; 對廣播電視信號造成的干擾; 干擾了當?shù)匕傩帐湛措娨?,三、電磁輻射污染

10、與控制,三、電磁輻射污染與控制,三、電磁輻射污染的危害,對人體健康危 害的影響因素,三、電磁輻射污染的危害,周圍環(huán)境,受體差異,輻射源,頻率（波長）,電磁場強度,波形,照射時間,與輻射源距離,累計頻次,電磁輻射危害,電離輻射（高頻）,非電離輻射（低頻）,電離輻射是指波長短、頻率高、能量高的射線（粒子或波的雙重形式）。能在生物物質中產生離子對的輻射,熱效應機理,偶極子轉向,離子振動,電磁感應渦流損耗,當然這些影響不是絕對的，因個人身體狀況的不同而有所差異，個人身體條件，個體適應性與敏感程度以及性別、年齡和工齡不同，電磁場對機體的影響也不相間。 頻率越高、強度越大，上述效應越大,電磁能在機體的作用

11、特性,吸收作用：含水量70%以上（皮膚、肌肉、肝臟、腎臟、心臟），介電常數(shù)高（50-70），電導率高（100.cm)，吸收電磁能量高,折、反射：含水量70%以下（脂肪、骨骼），介電常數(shù)小(4-8)，電導率小(600-3500 .cm )，吸收少，折、反射,第二節(jié) 電磁輻射源及其傳播途徑 三、電磁污染污染的危害 2電磁輻射對人體健康的危害 軀體效應 人體接受電磁輻射后,體內極性與非極性分子,在電磁場作用下,極性分子重新排列,非極性分子可被磁化. 危 害 增加兒童患白血病概率;誘發(fā)癌癥并加速人體癌細胞增殖; 影響人的生殖系統(tǒng); 影響人的心血管系統(tǒng); 對人的視覺系統(tǒng)有不良影響,三、電磁輻射污染與控制

12、,第二節(jié) 電磁輻射源及其傳播途徑 三、電磁污染污染的危害 2電磁輻射對人體健康的危害 種群效應(五類人群最受電磁輻射的侵害) 生活和工作在高壓線、變電站、電臺、電視臺、雷達站和電磁發(fā)射塔附近的人員; 經常使用電子儀器、醫(yī)療設備、辦公自動化設備的人員; 生活在現(xiàn)代電器自動化環(huán)境中的工作人員; 佩戴心臟起博器的患者; 生活在以上環(huán)境里的孕婦、兒童、老人及病患者等.,三、電磁輻射污染與控制,第三節(jié) 電磁輻射污染的防護 一、行政管理措施 二、技術工程措施 1區(qū)域控制及綠化 自然干凈區(qū)； 輕度污染區(qū) 廣播輻射區(qū)； 工業(yè)干擾區(qū) 2屏蔽防護 主動場屏蔽防護； 被動場屏蔽防護 3對接受者進行防護,三、電磁輻射

13、污染與控制,第一節(jié) 概述 1.基本概念 放射性元素：自然界和人工生產的元素中，有一些能自動發(fā)生衰變，并放射出肉眼看不見的射線。這些元素統(tǒng)稱。 核輻射：原子核從一種結構或一種能量狀態(tài)轉變?yōu)榱硪环N結構或另一種能量狀態(tài)過程中所釋放出來的微觀粒子流。 放射性：放射性元素的原子核在衰變過程放出、射線的現(xiàn)象。 放射性污染：由放射性物質所造成的污染。,四、放射性污染與控制,第一節(jié) 概述 2.環(huán)境中的放射源 天然放射源（輻射源）： 宇宙射線、陸地輻射源和體內放射性物質。 人工放射源（輻射源）： 原子能工業(yè)排放的放射性廢物; 核武器試驗的沉降物; 醫(yī)療放射性物質; 科研排出的含有放射性物質的廢水、廢氣、廢渣等。

14、 其它放射源（輻射源）：消毒行業(yè)，農業(yè)，工業(yè),四、放射性污染與控制,第一節(jié) 概述 3. 放射性危害 急性損傷 如果人在短時間內受到大劑量的射線、射線和中子的全身照射，就會產生急性損傷。在極高的劑量照射下，發(fā)生中樞神經損傷至直死亡。 慢性損傷 由于多次照射、長期累計的結果，將會造成慢性放射病。,四、放射性污染與控制,第二節(jié) 輻射劑量學基礎 一、常用的輻射量和單位 1、天放射性活度(A)： 單位時間內放射線原子核所發(fā)生的核轉變數(shù)。Bq(貝可) 2、照射量(X) ： 表示射線或X射線在空氣中產生電離程度大小的輻射量。庫侖/千克(C/kg) 3、吸收劑量(D) ： 單位質量受照物質中所吸收的平均輻射能

15、量。 Gy (戈瑞) 4、劑量當量(H) ：輻射對人體造成生物效應的嚴重程度或發(fā)生概率，輻射防護上采用劑量當量進行表示。Sv(希沃特),四、放射性污染與控制,第二節(jié) 輻射劑量學基礎 二、輻射防護的量和單位 1、危害度： 指某個組織或器官接受單位劑量照射后引起的第i種有害效應的概率。10-2/Sv. 表 幾種對輻射敏感器官的危險度,四、放射性污染與控制,第二節(jié) 輻射劑量學基礎 二、輻射防護的量和單位 2、劑量與效應的關系： 隨機性效應：發(fā)生概率(而非嚴重程度)與劑量大小有關的效應。 確定性效應：一種有“閾值”的效應。當受照劑量大于閾值，就會發(fā)生確定性效應。 3、基本限值 職業(yè)照射劑量限值()：

16、公眾照射劑量限值(). 4、外照射與內照射：,四、放射性污染與控制, 由監(jiān)管部門決定的連續(xù)5年的年平均有效劑量，20mSv； 任何一年中的有效劑量，50 mSv； 眼晶體的年當量劑量，150 mSv； 四肢（手與足）或皮膚的年當量劑量，500 mSv。,年有效劑量，1 mSv； 特殊情況下，如果5個連續(xù)年的年平均劑量不超過1 mSv/a,則某一單一年份的有效劑量可提高到5 mSv； 眼晶體的年當量劑量，15 mSv； 皮膚的年當量劑量，50 mSv。,外照射：體外輻射源對人體的照射. 內照射: 進入人體內的放射性核素作為輻射源對人體的照射.,第三節(jié) 放射性污染與防止 一、放射性廢物的特點及分類

17、 1、放射性廢物特點： 長期危害性； 處理難度大； 處理技術復雜。 2、放射性廢物分類 高放射性廢物； 中放射性廢物； 低放射性廢物。,四、放射性污染與控制,第三節(jié) 放射性污染防治 中華人民共和國放射性污染防治法(2003頒布), 2003.10.1實施。 二、輻射防護 1、輻射防護的三原則 時間的正當性; 防護水平的最優(yōu)化; 個人受照的劑量限值。 2、外照射防護方法 受照射時間的控制; 增大與輻射源間的距離; 采用屏蔽。,四、放射性污染與控制,第三節(jié) 放射性污染防治 二、輻射防護 3、控制內照射的基本原則 防止或減少放射性物質進入體內; 對于放射性核素可能進入體內的途徑要予以防范. 三、輻射

18、防護的基本措施 1、對于外照射的防護措施 距離防護：盡可能遠的遠離放射源; 時間防護：盡量縮短操作時間，從而減少所受輻射量; 屏蔽防護：針對、射線，采用不同措施。,四、放射性污染與控制,第三節(jié) 放射性污染防治 三、輻射防護的基本措施 2、對于內照射的防護措施 防止呼吸道吸收：防止氣體放射性核素進入呼吸道; 防止胃腸道吸收：被放射性核素沾污的食物、水等經口由胃腸進入人體; 防止由傷口吸收：防止某些放射性核素透過完整皮膚進入人體。,四、放射性污染與控制,第四節(jié) 放射性廢物處理技術 一、放射性固體廢物處理技術 3、常用固化方法： 低中放射廢物 水泥固化、瀝青固化、塑料固化； 高放射、a放射廢物： 玻

19、璃固化、陶瓷固化。,四、放射性污染與控制,第四節(jié) 放射性廢物處理技術 二、放射性廢液處理技術 常用處理方法： 低中放射廢液、洗衣和淋浴水：凝沉淀、吸附、反滲透； 低中放射廢液、高放射廢液：蒸發(fā)方法 低中放射廢液：離子交換法。 三、放射性廢氣處理技術 常用處理方法： 吸附方法,四、放射性污染與控制,四、放射性污染與控制,第一節(jié) 熱污染類型及來源 熱污染是指現(xiàn)代工農業(yè)生產和人類生活中排出的各種廢熱所導致的環(huán)境污染。 1.基本類型 水體熱污染； 大氣熱污染。 2.基本來源 工業(yè)生產中排放的廢熱; 城市居民生活中排放的廢熱。 3.熱污染的危害 廢熱水對水環(huán)境的影響; 廢熱氣體對城市空氣環(huán)境的影響.,五

20、、熱污染及其控制,第二節(jié) 熱污染評價及防止 一. 熱污染評價與標準 1. 水體熱環(huán)境評價與標準 利用地表水環(huán)境質量標準; 受納水體的周溫升1；周平均最大溫降2. 2. 大氣熱環(huán)境評價與標準 利用生理熱環(huán)境指標； 有效溫度；將干球溫度、濕度、空氣流速對人體溫暖感和冷感綜合成一個單一數(shù)值的任意指數(shù)；,五、熱污染及其控制,第二節(jié) 熱污染評價及防止 一. 熱污染評價與標準 2. 大氣熱環(huán)境評價與標準 利用生理熱環(huán)境指標； 有效溫度；將干球溫度、濕度、空氣流速對人體溫暖感和冷感綜合成一個單一數(shù)值的任意指數(shù)； 干-濕-黑球溫度：干球溫度、濕球溫度和黑球溫度法測定的溫度值按比例加權平均，可反應環(huán)境溫度對生理

21、的影響. 操作溫度：平均溫度和空氣溫度關于各自對應的換熱系數(shù)的加權均值。 預測平均熱反應指標:很冷,冷,涼,適中,溫暖,熱,很熱.,五、熱污染及其控制,第二節(jié) 熱污染評價及防止 二. 熱污染防止 1.改進燃燒裝置和熱能利用技術，提高熱能利用率; 熱泵、熱管、隔熱材料、空冷技術 2. 廢熱利用可以減少熱污染; 3.利用降溫冷卻，減少廢熱氣體對空氣環(huán)境的熱污染.,五、熱污染及其控制,七、光污染及其控制,第一節(jié) 概述 光是以電磁波顯示傳播的輻射能，人眼看到的是可見光，范圍380-780nm。在此波長范圍中不同波長的可見光會引起人眼產生不同的顏色，并隨著波長的變化而變化。,第一節(jié) 概述 1.光的基本物理量： 光通量:以人眼的光感覺量為標準來評價光的輻射通量。 發(fā)光強度:光通量