物理性污染防治

1、1物質(zhì)能量交換和轉(zhuǎn)化的過程構(gòu)成了物理環(huán)境，分為天然物理環(huán)境和人工物理環(huán)境。環(huán)境物理學(xué)定義，研究范圍對象。環(huán)境物理學(xué)是研究物理環(huán)境同人類的相互作用的科學(xué)。主要研究范圍是大自然中的物理變化引起人類生存環(huán)境的改變，污染物遷移及分布的 規(guī)律，以及研究環(huán)境問題時所采用的物理原理與方法。其中最主要的是應(yīng)用物理手段研究和解決在環(huán)境中存在的污染問題，物理污染的產(chǎn)生機理、 發(fā)展變化、對人類的影響以及預(yù)防和治理對策等等，目的是為人類創(chuàng)造一個適宜的物理環(huán)境噪聲源按其發(fā)聲機理可分為機械噪聲（所占比例最高）、空氣動力性噪聲和 電磁噪聲。機械噪聲：摩擦力、撞擊力、非平衡力等使機械部件和殼體產(chǎn)生振動?？諝鈩恿π栽肼暎簹怏w流

2、動過程中的相互作用或者氣流和固體介質(zhì)之間的相互作用。電磁噪聲：電磁場交替變化引起的機械部件或空間容積振動。噪聲的控制的途徑：（1）聲源降低控制噪聲：選用內(nèi)阻尼大、內(nèi)摩擦大的低噪聲材料；采用低噪聲結(jié)構(gòu)形 式；提高零部件的加工精度和裝配精度；改革生產(chǎn)工藝、和操作方法。（2）聲傳播途徑中的控制：鬧靜分開、利用聲源的指向性降低噪聲利用地形地物降噪、綠 化降噪、利用聲學(xué)控制手段降噪一一吸聲、隔聲、消聲。（3）接收點的保護措施：防護面具、耳塞、防聲棉、耳罩、頭盔等。噪聲控制的程序聲源調(diào)查：測量噪聲，進行數(shù)據(jù)處理和噪聲特性分析；標準選擇：根據(jù)聲源及噪聲所影響的環(huán)境，選擇噪聲允許標準；方案初設(shè)：根據(jù)降噪量和噪

3、聲的頻譜特性，設(shè)計控制方案；方案論證：論證控制方案能否達標，包括聲質(zhì)量、經(jīng)濟性、適應(yīng)性評價；綜合評價：控制措施實施后，再進行測量，綜合分析評價是否達到控制目標，否則應(yīng)重新設(shè) 計，直至達到標準。在噪聲測量中，常用的有倍頻程和1/3倍頻程。聲音的頻譜一般可分為線狀譜、連續(xù)譜、復(fù)合譜。大部分噪聲屬于連續(xù)譜。聲波傳遞的基本方程：運動方程、連續(xù)性方程、物態(tài)方程。推導(dǎo)線性聲波波動方程的假設(shè)：媒質(zhì)中不存在粘滯性；媒質(zhì)在宏觀上是均勻的、靜止的；聲波在媒質(zhì)中的傳播為絕熱過程；聲波為小振幅聲波。波線：聲波從聲源發(fā)出，在媒質(zhì)中向各方向傳播、聲波的傳播方向稱為波線。根據(jù)聲波傳播時波陣面的形狀不同，可以將聲波分成平面聲

4、波、球面聲波和柱面聲波等。聲特性阻抗：在聲場中某位置的聲壓與該位置質(zhì)點振動的速率之比，Pas/m。聲能密度：聲場中單位體積介質(zhì)所含聲波能量，D，（J/m3）。聲壓級疊加：為什么聲音在晚上要比晴朗的白天傳播的遠一點？答：因為在夜晚，大氣溫度隨高度增高而升高，聲速也隨高度增高而增大，聲波傳播方向?qū)?向地面彎曲；而在晴朗的白天，大氣溫度隨高度增高而下降，聲速將隨高度增高而降低，聲 線向上空彎曲，聲源輻射的噪聲在距離聲源一定距離的地面上掠過，在較遠處形成聲影區(qū)， 即聲線不能到達的區(qū)域。擴散衰減中，點聲源、線聲源、面聲源的劃分原則.指向性因數(shù)Q定義為聲場中某點的聲強，與同一聲功率聲源在相同距離同心球輻射

5、面 上的平均聲強之比。最常用的是A計權(quán)聲級是按倒置的40phon等響曲線得出的，它對低頻聲（500Hz以下） 有較大的衰減。等效連續(xù)A聲級：某時段內(nèi)的非穩(wěn)態(tài)噪聲的A聲級，用能量平均的方法，以一個連續(xù) 不變的A聲級來表示該時段內(nèi)噪聲的聲級。吸聲：通過吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)來降低室內(nèi)噪聲的技術(shù)。吸聲材料：能吸收消耗一定聲能的材料。吸聲系數(shù)：材料吸收的聲能（Ea）與入射到材料上的總聲能（Ei ）之比。工程設(shè)計中常用的吸聲系數(shù)有：混響室法吸聲系數(shù)（無規(guī)入射吸聲系數(shù)）a T；駐波管 法吸聲系數(shù)（垂直入射吸聲系數(shù)）a 0混響室：具有擴散聲場的實驗房間薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)原理：當聲波入射到薄板上時，將激起板面振動，

6、使聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械 能，并由于摩擦而轉(zhuǎn)化為熱能。當入射聲波的頻率與結(jié)構(gòu)的固有頻率一致時，產(chǎn)生共振，此 時消耗的聲能最大.f0=600/D改善薄板共振吸聲性能的措施：在空腔中，沿框架四周放置多孔吸聲材料，如礦棉、玻璃棉等。采用組合不同單元或不同腔深的薄板結(jié)構(gòu)，或直接采用木絲板、草紙板等可吸收中、高頻聲 的板材，拓寬吸聲頻帶。在薄板結(jié)構(gòu)邊緣（板-龍骨交接處）放置能增加結(jié)構(gòu)阻尼的軟材料，如泡沫塑料條、軟橡皮、 海綿條、毛氈等，增大吸聲系數(shù)。共振頻率：p：穿孔率，即板上穿孔面積與板總面積百分比；c:聲速，340m/s； h:穿孔板后空氣層的厚度，m; d:穿孔板厚度。正方形排列：三角形排列：平行狹縫：B

7、：孔間距；d：孔徑擴散聲場：有聲源的房間內(nèi)，聲能量密度處處相等，并且在任何一點上，從各個方向傳 來的聲波幾率都相等的聲場?；祉懓霃剑寒敃r。直達聲與混響聲的聲能密度相等，此時的距離r稱為臨界距離，記作當Q=1時的臨界半徑又稱混響半徑。隔聲：由于聲能被反射和吸收，穿透障礙物傳出來的聲能總是或多或少地小于入射聲波 的能量，這種由屏障物引起的聲能降低的現(xiàn)象稱為隔聲。具有隔聲能力的屏蔽物稱為隔聲構(gòu)件。常用隔聲構(gòu)件：隔聲墻，隔聲屏障，隔聲罩，隔聲間。臨界吻合頻率fc：產(chǎn)生吻合效應(yīng)的最低頻率，即Ab=A時的頻率。35,隔聲質(zhì)量定律：隔聲構(gòu)件的隔聲量取決于入射聲的頻率和隔聲構(gòu)件的面密度，對固定頻 率的聲音，隔

8、聲量隨著面密度的增加而增加，面密度增加1倍，隔聲量增加6dB ；對于固定 面密度板材，隔聲量也隨著入射聲波的頻率的增加而增加，頻率增加1倍，隔聲量增加6dB。 質(zhì)量定律物理意義：單層墻的隔聲量與其單位面積的質(zhì)量的對數(shù)成正比；聲波頻率越高，隔 聲量越高。公式是20lg20lg 42.5R m f 雙層隔聲墻：兩層墻體間夾一定厚度的空氣層。雙層隔聲墻的隔聲原理：空氣與墻板特性阻抗不同，當聲波透過第一墻時，聲波經(jīng)空氣 與墻板兩次反射衰減，且空氣層的彈性和附加吸收作用增強聲能衰減；聲波傳至第二墻，再 經(jīng)兩次反射，透射聲能再次衰減，總透射損失更大。聲橋：雙層墻、墻板間的剛性連接。聲橋傳遞了兩墻板的振動。

9、空氣層失去了衰減作用， 使隔聲量顯著下降。改進隔聲窗隔聲特性的方法相鄰兩層玻璃不宜平行布置，朝聲源一測的玻璃有一定傾角，以減弱共振效應(yīng)；選用不同厚度的玻璃，可錯開吻合效應(yīng)的頻率，削弱吻合效應(yīng)的影響；層間四周邊框宜做 吸聲處理；嚴格密封，玻璃板緊嵌在彈性墊襯中，以防止阻尼板面的振動。隔聲罩：將噪聲源封閉在一個相對小的空間內(nèi)，以減少向周圍輻射噪聲的罩狀殼體。消聲器按其消聲機理和結(jié)構(gòu)大致可分為：（1）阻性消聲器（2）抗性消聲器：擴張室消 聲器、共振腔消聲器（3）阻抗復(fù)合式消聲器（4）微穿孔板消聲器（5）擴散性消聲器：小 孔消聲器、多孔擴散消聲器、節(jié)流減壓消聲器。高頻失效：在一定截面積的氣流通道中，當

10、入射聲波的頻率高至一定限度時，由于方向 性很強而形成光束狀”傳播，很少接觸貼附的吸聲材料，消聲量明顯下降的現(xiàn)象?？剐韵暺鞣譃椋簲U張室消聲器、共振腔消聲器。由擴張室和連接管組成最基本形式的單節(jié)擴張室消聲器有源噪聲控制原理：根據(jù)兩列聲波相消性干涉或聲輻射抑制原理，通過次級聲源產(chǎn)生與 初始聲源的聲波大小相等、相位相反的聲波輻射，兩者相互抵消，從而達到降噪的目的。共振烈度：共振振動產(chǎn)生的最大位移振幅。人體對垂直振動比水平振動更敏感。常用的振動控制技術(shù)。一、消振振源控制：如改進振動設(shè)備的設(shè)計和提高制造加工的精度、改善機器的平衡性 能、改變擾動力的作用方向、增加機組的質(zhì)量、在機器上安裝動力吸振器等。特別

11、強調(diào)要控制共振。當振動機械受到的擾動力頻率與設(shè)備固有頻率一致時，設(shè)備振動得更 加厲害，甚至起到放大作用。二、隔振過程控制：就是利用波動在物體間的傳播規(guī)律，將振動源與基礎(chǔ)或其他物體的 近于剛性連接改為彈性連接，防止或減弱振動能量的傳播，使振動傳輸不出去，以減小受控 對象對振源激勵的響應(yīng)，通常在振源與受控對象之間串一個子系統(tǒng)來實現(xiàn)。1、采用大型基礎(chǔ)2、采用隔振元件3、防振溝4、距離衰減三、吸振受控對象控制：在受控對象上附加一個子系統(tǒng)使某一頻率的振動 得到控制，稱為動力吸振，也就是利用它產(chǎn)生的吸振力減小受控對象對振源激勵的響應(yīng)。四、阻振，又稱阻尼減振：在受控對象上附加阻尼器或阻尼元件，阻礙物體的相對

12、運動， 并把運動能量轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)損耗能量的能力。，也常用外加阻尼材料的方法來增大阻尼。五、修改結(jié)構(gòu)：通過修改受控對象的動力學(xué)特性參數(shù)使振動滿足預(yù)定的要求，不需要附加任 何子系統(tǒng)的振動控制方法。常見的減振裝置有鋼彈簧隔振器、橡膠隔振器、空氣彈簧和液體彈簧什么是阻尼？簡述振動阻尼抑制振動的原理。阻尼是通過黏滯效應(yīng)或摩擦作用，把振動能量轉(zhuǎn)換成熱能而耗散的措施。阻尼抑制振動的原 理是阻尼材料減弱了金屬板中傳播的彎曲波。當薄板發(fā)生彎曲振動時，振動能量迅速傳遞給 緊貼其上的內(nèi)摩擦耗損大的阻尼材料，引起薄板和阻尼層之間相互摩擦和錯動，將振動能量 轉(zhuǎn)化為熱能被消耗。阻尼材料的組成答：主要由基料、填料、溶劑三部分

13、組成。1基料：基料是阻尼材料主要組成部分，其作用是使構(gòu)成阻尼材料的各種成分進行粘合，并 粘于金屬板上?；闲阅艿暮脡膶ψ枘嵝Ч饹Q定作用。常用的基料有瀝青、橡膠、樹脂等。2填料：填料的作用是增加阻尼材料的內(nèi)耗能力和減少基料的用量以降低成本。常用的有膨 脹珍珠巖粉，石棉絨，石墨，硅酸鈣，硅石等。占阻尼材料30%60%。3溶劑：溶劑作用是溶解基料，常見的溶劑有汽油、醋酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等。33.阻尼材料按特性分為4類橡膠和塑料阻尼板:用作夾芯層材料。橡膠和泡沫塑料：用作 阻尼吸聲材料。阻尼復(fù)合材料：用于振動和噪聲控制。高阻尼合金：阻尼性能在很寬的 溫度和頻率范圍內(nèi)基本穩(wěn)定。應(yīng)用較多的是銅-

14、鋅-鋁系、鐵-鉻-鉬系和錳-銅系合金。電磁場：交變磁場周圍會產(chǎn)生電場，交變電場周圍又會產(chǎn)生新的磁場，二者相互作用、 相互垂直，并與自身運動方向垂直。這種交替產(chǎn)生的具有電場與磁場作用的物質(zhì)空間稱為電 磁場。趨膚厚度6(穿透深度)：電磁波能夠穿入金屬的深度。電磁輻射污染：是指產(chǎn)生電磁輻射的器具泄露的電磁能量傳播到室內(nèi)外空間，其量超出 環(huán)境本底值，其性質(zhì)、頻率、強度和持續(xù)時間等綜合影響引起周圍人群的不適感，或超過儀 器設(shè)備所容許的限度，并使健康和生態(tài)環(huán)境受到損害。電磁輻射防護的基本方法。屏蔽：就是對兩個空間區(qū)域之間進行金屬的隔離，以控制電場、磁場和電磁波由一個 區(qū)域?qū)α硪粋€區(qū)域的感應(yīng)和輻射。分為主動

15、場屏蔽和被動場屏蔽。接地技術(shù)：接地是將場源屏物體或屏蔽體部件內(nèi)的感應(yīng)射頻電流迅速導(dǎo)入大地，避免 屏蔽體產(chǎn)生二次輻射。濾波：即在電磁波的所有頻譜中分離出一定頻率范圍內(nèi)的有用波段。接地包括高頻設(shè)備外殼接地和屏蔽的接地。射頻接地：將場源屏蔽體或屏蔽體部件內(nèi)感應(yīng)電流加以迅速導(dǎo)入大地以形成等電勢分布， 避免屏蔽體產(chǎn)生二次輻射，是實踐中常用的一種方法。高頻接地：將設(shè)備屏蔽體和大地之間，或者與大地上可視為公共點的某些構(gòu)件之間，采 用低電阻導(dǎo)體連接起來，形成電氣通路，使屏蔽系統(tǒng)與大地之間形成一個等電勢分布。接地的要求：接地級表面積要足夠大，以寬為10cm的銅帶為好，以維持一定的機械強度和耐腐蝕性；接地線要盡可

16、能地短；接地應(yīng)避開1/4波長的奇數(shù)倍；通常采用單點接地，采用多點接地，對射頻場源本身實行屏蔽。輻射生物效應(yīng)：輻射作用于生物體時能造成電離輻射，這種電離作用能造成生物體的細 胞、組織、器官等損傷，引起病理反應(yīng)，稱為輻射生物效應(yīng)。隨機效應(yīng)：指輻射引起有害效應(yīng)的概率(不是指效應(yīng)的嚴重程度)與所受劑量大小成比 例的效應(yīng)。輻射防護的原則：(1)輻射實踐正當性(2)輻射防護最優(yōu)化(3)個人劑量當量的限值輻射實踐正當性：在施行伴有輻射照射的任何實踐之前，必須經(jīng)過正當性判斷，確認這 種實踐具有正當?shù)睦碛?，獲得的利益大于代價。輻射防護最優(yōu)化：應(yīng)該避免一切不必要的照射，在考慮到經(jīng)濟和社會因素的條件下，所 有輻照都

17、應(yīng)保持在可合理達到的盡量低的水平。以最小代價獲得最大利益。個人劑量當量的限值：用劑量當量限值對個人所受的照射加以限制。25.放射性廢物處理常用的固化方法(原理)及適用條件。水泥固化：水泥與廢水發(fā)生水化反應(yīng)生成凝膠，將放射性廢物包容，并逐步硬化形成 水泥固化體。只適合于處理放射性水平較低的廢物。瀝青固化：在一定堿度、配料比、溫度和攪拌速度下，放射性廢液與瀝青發(fā)生皂化反 應(yīng)，冷卻后得含鹽量可高達60%的均勻混合物。適用于處理放射性水平較高的廢物。塑料固化：將放射性廢物“包藏于”熱固性樹脂交聯(lián)形成的海綿狀孔隙中或分散于熔融 的熱塑性樹脂中的處理技術(shù)。適于處理中、低放射性水平的廢物。（4）玻璃固化：玻

18、璃原料與高放廢物按一定配比混合，在900-1200C下蒸發(fā)、燃燒、熔融、 燒結(jié)，廢液中的所有固體組分在高溫下結(jié)合入硼硅酸鹽玻璃基質(zhì)中，退火后成為穩(wěn)定的玻璃 固化體。適用于處理高放廢液的固化。（5）陶瓷固化：用人造巖石作為核廢料的固化材料，在高溫情況下使放射性核素作為晶體 的組成部分而固定的固化方法。適用于處理高放廢液的固化。放射性廢液常用的處理技術(shù)（原理）及適用條件。答：低、中放廢液常用絮凝沉淀、離子交換、蒸發(fā)、膜技術(shù)、生物化學(xué)、電化學(xué)等方法，常 用前三種。高放廢液比活度高，一般經(jīng)蒸發(fā)濃縮后貯存在雙壁不銹鋼貯槽中。絮凝沉淀：使沉淀劑與廢水中微量的放射性核素發(fā)生共沉淀作用的方法。多用于處理組 分

19、復(fù)雜的低、中水平放射性廢水。離子交換：當放射性核素在水中主要以離子形態(tài)存在，大多數(shù)為陽離子，少數(shù)核素如碘、 磷、碲、鉬、锝、氟等為陰離子形式。陽離子交換樹脂或無機離子交換劑去除含鹽類雜質(zhì)較少的廢水中的放射性離子。蒸發(fā)：用蒸發(fā)法處理含有難揮發(fā)性放射性核素的廢水可以獲得很高而穩(wěn)定的去污系數(shù)和 濃縮系數(shù)。主要用于處理一些高、中水平放射性廢液。膜分離和過濾：（1）膜分離技術(shù)：指借助膜的選擇滲透作用，在外界能量或化學(xué)位差的 推動下對混合物中溶質(zhì)和溶劑進行分離、分級、提純利富集。可分為反滲透、電滲析、微濾 和超濾等。熱污染：即工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活中排放出的廢熱造成的環(huán)境熱化，損害環(huán)境質(zhì)量，進 而又影響人類

20、生產(chǎn)、生活得一種增溫效應(yīng)。簡述造成熱污染的根本原因。（1）能源未能被最有效、最合理的利用；（2）燃料的大量消耗，干擾了地球的熱平衡，使環(huán)境遭受熱污染；（3）燃料燃燒后排放的大量二氧化碳，對環(huán)境產(chǎn)生溫室效應(yīng)；（4）城市人口的密集，燃料消耗大，使城市出現(xiàn)熱島效應(yīng)等。起始致死溫度：50%的馴化個體能夠無限期存活下去的溫度值，通常以LT50表示。干球溫度：將水銀溫度計的水銀球不加任何處理，直接放置到環(huán)境中進行測量，即得到 大氣的溫度，又稱為氣溫。濕球溫度：將水銀溫度計的水銀球用濕紗布包裹起來，放置到環(huán)境中進行測量，所測溫 度為飽和濕度下的大氣溫度。黑球溫度：將溫度計的水銀球放入一個直徑為15cm、外表

21、面涂黑的空心銅球中心進行測 量所測的溫度。干球溫度與濕球溫度的差值則反映了環(huán)境的濕度狀況。黑球溫度的測量結(jié)果可反映出環(huán)境熱輻射的狀況熱管的結(jié)構(gòu)：由管殼、吸液芯（毛細多孔材料構(gòu)成）和工質(zhì)（傳遞熱能的液體）三部分 組成。,隔熱材料的蓄熱系數(shù)越大，冷卻降溫速度越慢。速凍間選擇蓄熱系數(shù)小的材料做隔熱內(nèi)層，有利于提高降溫速度、減少冷負荷、節(jié)省投 資和運行費用。冷藏間則應(yīng)選用蓄熱系數(shù)較大的隔熱材料，以減少庫內(nèi)壁表面的溫度波動，保持庫內(nèi)溫 度穩(wěn)定，節(jié)省動力消耗。二氧化碳的固定技術(shù)答：二氧化碳在特殊催化體系下，可與其他化學(xué)原料發(fā)生許多化學(xué)反應(yīng)，從而可固定為高分 子材料。物理固定法：主要包括將CO2儲存于海洋、地下含水層、廢棄煤礦區(qū)、耗乏天然氣礦區(qū)和耗 乏原油礦區(qū)等。化學(xué)固定法：就是用離子液體性質(zhì)穩(wěn)定、無揮發(fā)、