第三讲 环境声学综述

舒适的生活环境是高质量生活的保障．那么声学与生活环境有什么关系呢？

细心的人也许会发现，在未放置任何家具的房间里与人交谈，远比在放置适当家具的房间困难．

大家不妨想象一下：如果你处于嘈杂的环境中，你的睡眠质量如何？你的学习效果和工作成效如何？

在工农业生产中，从事各种作业的操作人员同样会受到噪声的侵害，保护从业人员的基本身心健康，是维持正常生产和保证产品质量的基本保障．

§3.1 生活和生产中的声学环境 §3.2 生活中的声学环境 §3.3 生产中的声学环境 §3.4 听力保护

环境声学

生活与生产中的声学环境

环境声学的研究内容 噪声污染与控制简介 理想的声学环境 环境声学中的辩证法

环境声学

人类生存的环境里有各种声波，其中有的是用来传递信息和进行社会活动的，是人们需要的；有的会影响人的工作和休息，甚至危害人体的健康，是人们不需要的，称为噪声．为了改善人类的声环境，保证语言清晰可懂，音乐优美动听，20世纪初，人们开始对建筑物内的音质问题进行研究，促进了建筑声学的形成和发展．50年代以来，随着工业生产、交通运输的迅猛发展，城市人口急剧增长，噪声源也越来越多，所产生的噪声也越来越强，造成人类生活环境的噪声污染日益严重．因此，不仅要在建筑物内改善音质，而且要在建筑物内和在建筑物外的一定的空间范围内控制噪声，防止噪声的危害．这些问题的研究涉及物理学、生理学、心理学、生物学、医学、建筑学、音乐、通信、法学、管理科学等许多学科，经过长期的研究，成果逐渐汇聚，形成了一门综合性的科学──环境声学．在1974年召开的第八届国际声学会议上，环境声学这一术语被正式使用．

环境声学的研究内容

研究声音的产生、传播和接收，及其对人体产生的生理、心 理效应．

研究改善和控制声环境质量的技术和管理措施．

噪声污染与控制简介

噪声的定义 从物理定义而言，振幅和频率上完全无规律的震荡称之

为噪声．

从环境保护角度而论，凡是人们所不需要的声音统称为噪声．

噪声的特点 无污染物存在、不产生能量积累、时间有限、传播不远、

振动源停止振动噪声消失、不能集中治理．

交通工具、工厂机器设备、建筑施工和人们的社会、家噪声的来源

庭活动．

噪声对人类的危害个是多方面的，其主要表现为对听力噪声的危害

的损伤、睡眠干扰、人体的生理和心理影响．当人在100dB左右噪声环境中工作时会感到刺耳、难受，甚至引起暂时性耳聋．超过140dB的噪声会引起眼球的振动、视觉模糊，呼吸、脉膊、血压都会发生波动，甚至会使全身血管收缩，供血减少，说话能力受到影响．

噪声损伤听力已为人们所熟知，但是随着环境医学对噪声危害的深入研究，科研人员发现它还会造成更为严重的健康危害． 噪声危害研究的新成果

眼噪声能使人对光的敏感性降低．

科 实验表明：当噪声强度在90dB时，2/5的人瞳孔扩大，视物模

糊；当噪声达到115dB时，几乎所有人的眼球对光的适应性都有不同程度的减退．长时间处于噪声环境中的人容易出现视觉疲劳、眼痛、眼花和视物流泪等现象．

心噪声是心血管疾病的危险因子，可增加心肌梗死的发病率． 血动物实验证明，长期接触噪声可使肌体内肾上腺分泌增加，从管 而使血压上升．科研人员还发现，在工作场所接触噪声和夜间

接触交通噪声，均可使人体总胆固醇和甘油三酯上升，这对心脏极为不利． 致 噪声会使肌体免疫系统处于麻痹状态．

癌 美国西雅图肿瘤研究所的专家进行了有关噪声致癌的动物试验，

结果表明：不受噪声干扰的白鼠患癌率仅为7%，而持续受噪声干扰的白鼠患癌率高达60%．对白鼠进行癌细胞接种试验结果表明：不受噪声干扰的白鼠癌细胞转移率为30%，而受噪声干扰的白鼠癌细胞转移率高达100%． 智 生活性噪声会对婴儿产生永久性的智力影响．

力 专家认为，刚刚脱离母腹的婴儿突然来到充满各种嘈杂声音的

世界会感到不适应，即使不太大的突然响动都会使小生命惊颤．

噪声防控措施

为了防止噪声带来的危害，专家提出以下措施：

减 噪 最根本的防噪措施是将发声体改造成不发声体，或是利

用声学方法减弱噪声，比如利用吸声材料、结构来吸收噪声；利用隔声材料或隔音罩将声源与人体阻断开来；利用消声器来减少空气对噪声的传播．

调 声 即严格控制家用电器和其他发声器材的音量和发声时间． 调整饮食 平时多吃一些富含维生素的蔬菜和水果，以补充因噪声

导致的体内维生素损失，提高人体对噪声的耐受力．

理想的声学环境

理想声学环境的要求：

需要的声音(讲话、音乐等)能高度保真，不失本来面目． 不需要的声音(噪声)不至于干扰工作、学习、思考、休息等．

环境声学中的辩证法

环境声学涉及人，因而需要考虑的问题常是多方面的，答案也常常不只一个．

以噪声问题为例，若噪声很严重，百分之三十或五十工人要耳聋，如何办？降低噪声使它不致使任何人受到损伤，在技术上是可以达到的，但是在经济上可能是不合理的．目前，任何国家都没有足够的经济力量把所有的噪声都降低到完全不损伤人的程度．一般的规定就是把噪声降低到“可接受”的程度，这时仍会有10%或20%的工人有耳聋的危险，因此再规定对在较高噪声下工作的工人每年进行听力测量，对耳朵比较灵敏而听力已开始受影响的工人要调整工作，这样就使全体工人受到保护了．改善声学环境一定要考虑经济问题，但是前题是改善到“可接受”的程度，否则就失去意义了．特别是在噪声控制工作中，经济问题是一个重要问题，其它还有环境问题，工人操作要求等等．一个好的方案要求指标合理，经济上合理，符合操作或使用要求．问题必须全面考虑． 还有一个事前考虑和事后补救问题．

不管是音质还是噪声问题，在设计阶段采取措施，都不需要增加投资或者增加投资很少．而在完成以后有缺点再加以补救(例如会堂内听不清报告，工厂噪声影响四邻，或设备吵闹不能使用，等等)，投资就很可观了．掌握环境噪声规律，完全可能避免事后的浪费．

我国大中城市噪声污染状况

生活中的 声学环境

生活环境噪声控制标准

我国大中城市噪声污染状况

表表3-2近年我国大中城市区道路交通境噪声状况(%) 3-1 近年我国大中城市区域环境噪声状况(%) 污染程度 污染程度 好 较好 轻度污染 中度污染 重度污染 好 较好 轻度污染 中度污染 重度污染 年度年度 ≤68.0dB 68.0-70.0dB 70.0-72.0dB 72.0-74.0dB >74.0dB 2002 2002 2003 2003 2004 2004 2005 2005 2006 2006 2007 2007 2008 2008 2009 2009 / / 43.9 3.6 50.9 5.2 50.8 3.1 57.5 5.0 58.6 5.7 65.3 7.2 67.1 5.9 13.6 3.8 35.2 50.6 33.2 57.1 35.7 60.7 31.2 63.8 33.7 66.3 27.1 .5 27.5 68.7 .3 48.6 12.5 42.6 9.8 34.6 7.4 33.6 1.8 29.3 5.7 26.6 4.2 27.3 4.2 24.3 17.2 44.2 5.2 2.6 4.3 2.6 4.4 1.7 1.8 1.6 1.1 1.4 2.9 1.0 0.9 1.1 4.9 3.4 3.2 0.6 1.8 0.3 1.7 0.9 1.0 0.3 0.9 / 0.5 / 0.3 生活环境噪声控制标准

表3-3 环境噪声保护标准目录 类 别 声环境 质量标准 标准编号 GB 3096-93 GB 10070-88 GB 4569-2005 GB 16169-2005 GB 19757-2005 GB 1495-2002 GB 16170-1996 GB 12523-90 GB 12348-90 GB 12525-90 GB 9660-88 HJ/T 90-2004 HJ/T 16-1996 HJ/T 17-1996 GB/T 15190-94 相关监测规 GB/T 14365-93 范、方法标准 GB/T 14623-93 GB 12524-90 GB 12349-90 GB 10071-88 GB 9661-88 环境噪声 排放标准 标准名称 城市区域环境噪声标准 城市区域环境振动标准 摩托车和轻便摩托车定置噪声排放限值及测量方法 摩托车和轻便摩托车加速行驶噪声限值及测量方法 三轮汽车和低速货车加速行驶车外噪声限值及测量方法（中国I、II阶段） 汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法 汽车定置噪声限值 建筑施工场界噪声限值 工业企业厂界噪声标准 铁路边界噪声限值及其测量方法 机场周围飞机噪声环境标准 声屏障声学设计和测量规范 通风消声器 隔声窗 城市区域环境噪声适用区划分技术规范 声学 机动车辆定置噪声测量方法 城市区域环境噪声测量方法 建筑施工场界噪声测量方法 工业企业厂界噪声测量方法 城市区域环境振动测量方法 机场周围飞机噪声测量方法 实施日期 1994-3-1 1988-12-10 2005-7-1 2005-7-1 2005-7-1 2002-10-1 1996-12-1 1990-11-9 1990-11-9 1990-11-9 1988-8-11 2004-10-1 1996-7-22 1996-7-22 1994-12-6 1993-12-1 1993-12-6 1990-11-9 1990-11-9 1988-12-1 1988-12-1 中华人民共和国城市区域环境噪声标准 1 主题内容与适用范围 本标准规定了城市五类区域的环境噪声最高限值。 本标准适用于城市区域。乡村生活区域可参照本标准执行。 2 标准值 城市5类环境噪声标准值如下[单位都(A)]： 类别 昼间 夜间 0类 50 40 1类 55 45 2类 60 50 3类 65 55 4类 70 55 备注：通常情况下，昼间指7:00—22:00，夜间指22:00—7:00，各地可视具体情况另行规定。 3 各类标准的适用区域 (1) 0类标准适用于疗养区、高级别墅区、高级宾馆区等特别需要安静的区域。位于城郊和乡村的这一类区域分别按严于0类标准5分贝执行。 (2) 1类标准适用于以居住、文教机关为主的区域。乡村居住环境可参照执行该类标准。 (3) 2类标准适用于居住、商业、工业混杂区。 (4) 3类标准适用于工业区。 (5) 4类标准适用于城市中的道路交通干线道路两侧区域，穿越城区的内河航道两侧区域。穿越城区的铁路主、次干线两侧区域的背景噪声（指不通过列车时的噪声水平）限值也执行该类标准。 4 夜间突发噪声 夜间突发的噪声，其最大值不准超过标准值15分贝。 生产中声学环境的基本要求

生产中的

生产中声环境质量控制的目的 声学环境

生产中声环境质量控制的方法

生产中声学环境的基本要求

现代工农业产生中存在着众多噪声源，其强度、频率、持续时间等等在不同的产业领域表现各异．如水泥生产中的球磨机车间、纺织行业的织布车间、出版行业的印刷车间等噪声大到即使面对面大声谈话也听不清对方说什么；工厂里的空压机房不仅噪声大，其低频振动的危害亦很大．但是生产环境毕竟不同于日常生活中的居住、休息场所，对环境的声质量要求当然也就不会那么高．

生产中的声学环境基本要求：正常生产中从业人员的基本健康得到“可接受”的保护，保证从业人员正常工作中必要的正常交流．

生产中声环境质量控制的目的

噪声对人类的危害是多方面的，其主要表现为对听力的损伤、睡眠干扰、人体的生理和心理影响．当人在100dB左右噪声环境中工作时会感到刺耳、难受，甚至引起暂时性耳聋．超过140dB的噪声会引起眼球的振动、视觉模糊，呼吸、脉膊、血压都会发生波动，甚至会使全身血管收缩，供血减少，说话能力受到影响．

作为生产中的声质量控制，其主要目的是在正常生产中对从业人员的的健康进行基本保护，满足生产中声学环境的基本要求．

为了满足生产中声学环境的基本要求，只能是达到一种“可接受”的程度，即根据大量调研的统计分析结论，将从业场所的噪声控制在一定的范围之内．为此，国家制订了《工业企业噪声控制设计规范》，对生产企业各类地点噪声值作了规定，见表3-4．

表3-4 工业企业各类地点噪声值 单位：dB(A) 地点类别 噪声值 90 生产车间及作业场所(工人每天连续接触噪声8小时) 75 高噪声车间设置的值班室、观察室、休息室等 无电话通讯要求时 (室内背景噪声级) 70 有电话通讯要求时 70 精密装配线、精密加工车间的工作地点、计算机房 (正常工作状态) 70 车间所属办公室、实验室、设计室(室内背景噪声级) 60 主控制室、集中控制室、通讯室、电话总机房、消防值班室(室内背景噪声级) 厂部所属办公室、会议室、设计室、中心实验室(包括试验、化验、计量) 60 (室内背景噪声级) 55 医务室、教室、哺乳室、托儿所、工人值班室(室内背景噪声级) 注1：表中“生产车间及作业场所”的规定值适用于工人每天接触噪声8小时，若接触时间不足8小时，则依照接触时间减半噪声值提高3dB(A)的原则规定其噪声值，但最高不得超过115dB(A)。 注2：表中“室内背景噪声级”指室内无声源时，从室外经隔墙、门、窗(门、窗的启闭状态为常规状态)传入室内所产生的平均噪声级。 注3：表中“噪声值”是针对不同作业场所工作人员常规工作区域而言的，而不是整个生产区域。 生产中声环境质量控制方的法

生产中的声质量控制可以归纳为两种方法：主动控制和被动控制． 主即通过各种有效的噪声控制措施，将从业场所的噪声级控制在动表3-1所规定的值以下．主要方法有： 控将发声体改造为不发声体 制

在保证正常生产的前提下，尽可能选用不发声的生产设备．

将强发声体改造为弱发声体

在保证正常生产的前提下，尽可能选用噪声级较低的生产设备，或者通过合理的声学结构(如有源消声、隔声、吸声等措施)使生产设备产生的噪声达到最低．

隔离发声体

在保证正常生产的前提下，利用科学的声学结构(如隔声材料、隔声罩、隔声室、声锁等)将生产设备与从业人员隔离开来． 空间控制

在保证正常生产的前提下，在从业场所采取合理的吸声、隔声措施，使从业人员接收到的噪声达到要求．

被动控制 噪声控制的最低要求是听力保护．前面已讨论过，工厂噪声的90dB是一个折中数，它不能保护全部工人，工人长年暴露在90dB的噪声环境中工作仍有近20%的人有耳聋的危险．因此噪声接近90dB的工厂应采取听力保护措施．基本措施是 按期(一、两年)进行听力检查，对少数听力开始下降者要调动工作、调整工作时间、或佩戴护耳设备．

在有些噪声大的工厂车间里，如果机器多而大但操作的工人很少，处理机器噪声需要投资大，工人佩戴护耳器以进行保护是最经济合理的措施．

在此外，机器噪声暂时不易解决的工厂对工人进行听力保护(听力检查和护耳器)也是必要的暂时措施．

听力测量

听力保护

护耳器

听力测量

听力计是用来测量人耳听力的专用仪器，由振荡器、衰减器、放大器和耳机组成．振荡频率至少包括500、1000、2000、3000(3150)、4000和6000(6300)Hz，也可以再多些．试验语言听力主要是500、1000和2000Hz．

听力受到损失时，一般从高频率开始，以后逐渐蔓延到低频．所以高频测量也很重要．

测听力时，要求环境噪声要低，最好低于30-40dB(声压级)． 测量时，通过耳机给被测者一个“零级”声压(听力正常者刚能辨别的声音)．听不出时，可把声压级提高5dB、10dB……，直到听出为止．也可以从较强声音开始，每次降低5dB，直至听不出为止．刚能听出时的dB数就是在这个频率的听力损失．

用各个频率按1000、2000、3000、4000、6000、500、1000Hz次序对两耳分别测量就可得到被测人的听力图，如图3-1 (有时500Hz可不作)两耳的听力曲线都基本水平，接近零线(相差不到15dB)就是正常，否则就是有显著的听力损失．

在分析听力图时要注意区别老年性耳聋与噪声性耳聋．

频率 /Hz 听力损失 /dB 图3-1 听力图举例 人年纪增加时，即使无噪声暴露的历史，听力也会逐渐下降．测得的听力损失要减去由于年龄而引起的听力损失，所得到的才是由于噪声引致的听力损失．

老年性耳聋的原因还不清楚，有人估计这是由一般社会上的噪声引起的，并且它相当于噪声级65dB的影响．但这种估计还缺少证明．图3-2是国际标准化组织提出的老年性耳聋情况．

频移 /dB，以25岁为基准 年龄 频移 /dB，以25岁为基准 图3-2 听力损失随年龄变化的情况 年龄 护耳器

为保护听力的护耳器有三种形式：耳塞、耳罩和头盔．如图3-3所示．

耳塞是塞入耳道以防噪声干扰的设备．对耳塞的基本要求是无刺激性，戴起来舒适，且周围密封好．固定的耳塞可用橡胶或塑料制造，按个人定作的人造橡胶(硅橡胶)耳塞效果很好．另外，特别的玻璃棉耳塞和压缩后缓慢膨胀的泡沫塑料(加大量增塑剂的聚氯乙烯)圆塞是现有最经济有效的耳塞．

图3-3 各种护耳器 耳罩可用金属、塑料等制造，主要问题是不可过重(最好一、二百克)，周围封闭要严，压力要合适．现在最有效的封口是所谓液封．用橡胶管内充满液体(油脂类)，以钢带加适当压力使它随头部形状成形，可以保证密封，而对头部压力均匀．

耳塞和耳罩可以联合使用．也可以另加头盔，这样不仅保护听力，也可减少振动、撞击影响．

护耳器的效果用它的声衰减表示．衰减等于戴上护耳器后耳道内声压级的降低量(dB)．

测量时可以用扬声器声源代替耳机放在正前方或周围，用听力计测量有无护耳器的听力曲线而求得．

护耳器的衰减因人的生理构造不同，每次佩带也不同，测得结果颇有出入．图3-11是各类护耳器尽量戴得严密时测得的结果，可作使用的参考．

(dB) 频率 (Hz) 图3-4 护耳器的衰减范围 1-耳塞 2-耳罩 3-耳塞加耳罩