噪声的概念
噪声的定义近年来，随着我国工农业、交通运输业的迅速发展，噪声污染日趋严重。噪声污染同大气污染、水污染一起，被公认为当今世界的"三大公害"。声音是一种物理现象，它在人们的日常工作和学习中起着非常重要的作用，很难想象一个没有声音的世界会是什么样子。然而，人们并不是任何时候都需要声音，一切声音，当个体心理对其反感时，即成为噪声。它不仅包括杂乱无章不协调的声音，而且也包括影响旁人工作、休息、睡眠、谈话和思考的乐声。所以说，环境科学领域里所论述的噪声与物理学上的噪声在含义上有所不同。物理学上将节奏有序，听起来和谐的声音称为乐声；将杂乱无章，听起来不和谐的声音称为噪声；而这里所说的噪声与个体所处的环境和主观感觉反应有关。也就是说，判断一个声音是否属于噪声，主观上的因素往往起着决定性的作用。同一个人对同一种声音，在不同的时间、地点和条件下，往往产生不同的主观判断。比如，在心情舒畅或休息时，人们喜欢收听音乐；而当心绪烦躁或集中精力思考问题时，即使是和谐的乐声也会使人反感。此外，不论是乐声还是噪声，人们对任何频率的声音都有一个绝对的忍受强度，超过这一强度就会对人身造成危害。因此，噪声即是对人身有害和人们不需要的声音。
噪声的分类产生噪声的声源称为噪声源。若按噪声产生的机理来划分，可将噪声分为机械噪声、空气动力性噪声和电磁性噪声三大类。机械噪声是机械设备运转时，各部件之间的相互撞击、摩擦产生的交变机械作用力使设备金属板、轴承、齿轮或其他运动部件发生振动而辐射出来的噪声，如锻锤、织机、机床、机车等产生的噪声。机械噪声又可分为撞击噪声、激发噪声、摩擦噪声、结构噪声、轴承噪声和齿轮噪声等。空气动力性噪声是指引风机、鼓风机、空气压缩机运转时，叶片高速旋转使叶片两侧的空气发生压力突变，气体通过进、排气口时激发的声波产生的噪声，按发生机理又可分为喷射噪声、涡流噪声、旋转噪声、燃烧噪声等。电磁性噪声是指由于电机等的交变力相互作用而产生的噪声，如电流和磁场的相互作用产生的噪声，发电机、变压器的噪声等。如果把噪声按其随时间的变化来划分，可分成稳态噪声和非稳态噪声两大类。稳态噪声的强度不随时间而变化，如电机、风机、织机等产生的噪声；非稳态噪声的强度随时间而变化，可分为瞬时的、周期性起伏的、脉冲的和无规则的噪声。
噪声的评价噪声本身也是声音，具有声音的一切物理特性。物理学上，用频率、声压和声压级、声强和声强级、声功率和声功率级等几个物理量来定量描述一个声音，这些物理量不依人们的意志而存在。然而，噪声与人的感觉密不可分，必须用反映人主观感觉的物理量加以描述，通常可以用声级、等效连续声级等几个物理量来描述噪声，这些是人主体对噪声的感觉物理量。
频率噪声以声波形式在介质（气体、固体、液体）中进行传播。声波的频率等于发声体的振动频率，其单位为赫兹（Hz）。频率的高低，反映了声调的高低。频率高，声调尖锐；频率低，声调低沉。人耳能听到的频率范围为20～20000赫兹，把这一范围的声音叫可闻声，20赫兹以下的声音叫次声，20000赫兹以上的声音叫超声，次声和超声人耳都听不到。人耳对噪声的反应是，低频噪声容易忍受，高频噪声则感觉烦躁。
声压和声压级声压是用来度量声音强弱的物理量。声音通过空气传入人耳，引起耳内鼓膜振动，刺激听觉神经，产生声的感觉。声压越大，耳朵中鼓膜受到的压力越大，表明声音越强。正常人耳刚能听到的声音的声压称为闻阈声压。人耳对于不同频率声音的闻阈声压不同，这是因为人耳对高频声敏感而对低频声迟钝。正常人耳刚能感到疼痛的声音的声压称为痛阈声压。在声学测量技术中，声压是一个没有方向性的标量，比较容易测量，所以通常用声压来度量声音的强弱。在仪表制造上，度量最低声压和最高声压比值为100万倍的仪表是难以实现的。声压的变化范围如此之大，这使得其在实际应用上极为不便，因此人们引入"级"的概念来度量声音的相对强弱。声强级的单位以符号B来表示，称为"贝尔"。实际应用中，贝尔的单位太大，通常采用其值的1／10来表示声强的大小，以符号dB表示，称为"分贝"。引入了级的概念后，在实用上大大缩小了表示声音强弱的物理量的数值范围。闻阈和痛阈的声压相差100万倍，使用了级的概念后，可以压缩到0～120分贝的变化范围内，大大提高了计算的简明程度。科学研究发现，适合人类生存、工作、学习和生活的最佳环境为15～45分贝。一般而言，噪声级在80分贝以下时，能保证长期工作不致耳聋；在85分贝的条件下，有10％的人可能产生职业性耳聋；在90分贝的条件下，有20％的人可能产生职业性耳聋。如果人们突然暴露在140～160分贝的高强度噪声下，就会使听觉器官发生急性外伤，引起鼓膜破裂流血，螺旋体从基底急性剥离，双耳完全失听。
声强和声强级声强也是度量声音强弱的物理量。物体振动发声时，振动以声波的形式通过声场介质进行传播，使声场中的介质质点发生运动，因此声音具有能量，称为声能。声场中，单位时间内通过与声音前进方向成垂直的、单位面积上的声能称为声强。声强以能量的方式说明声音的强弱。声强越大，表示单位时间内耳朵接受到的声能越多，声音越强。声强与声压有着密切的关系。在噪声测量中，声压比声强容易直接测量。因此，往往根据声压测定的结果间接求出声强。人耳朵的听觉范围十分宽广，刚能听到蚊子飞过的声压约2×10－5帕，大型球磨机附近的声压为20帕，两者相差100万倍，其相应的声强相差1万亿倍。在如此宽广的范围内，用声压和声强的绝对值去度量声音的强弱是很不方便的。因此，与声压和声压级的概念类似，在实际应用中声强通常也用声强级来表示。
声功率和声功率级声功率是指在单位时间内声源发射出来的总声能。声功率是声源特性的物理量，它的大小反映声源辐射声能的本领，声功率与声强或声压等物理量有着密切的关系。因此，在实际应用中为了便于度量声音的强弱同样引入了声功率级的概念。
声级和等效连续声级声压级只反映了人对声音强度的感觉，不能反映人对频率的感觉。人们感觉声音响不响，不仅与声压有关，而且与频率也有关，很可能声压级和频率不同的声音听起来一样响。这样，表示噪声的强弱，就必须同时考虑声压级和频率对人的作用，这种共同作用的强弱称为噪声级。噪声级通常可用噪声计来测定，即把声音变为电压信号，经过滤波处理用指针指示其分贝数。噪声计中设计了A、B、C三种特性网络。A网络可将声音的低频大部分滤掉，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，其单位为分贝，符号为dB（A）。A声级越高，人越觉吵闹。因此，现在大部分采用A声级来衡量噪声的强弱。但是，A声级只能较好地描述连续稳定的噪声，而有的噪声时有时无，并不连续，例如交通噪声只在有车辆通过时存在，一部分机器虽然其噪声级是稳定的A级，但间歇工作，其噪声同一部连续工作的机器对人的影响就不一样，于是推出了用噪声能量平均值的方法来等效地评价不连续噪声对人的影响，这就是平均声级或等效连续声级。
噪声污染的危害
随着我国现代化建设的不断发展，噪声扰民事件不断发生。据北京、上海、天津、广州等十几个大城市的统计，噪声扰民诉讼事件占污染事件总数的百分比逐年增高。由此可见，控制噪声污染是一项亟待解决的问题。噪声污染已成为当代世界性的问题。它对环境的污染与工业"三废"一样，是一种危害人类环境的公害。噪声污染与水污染、大气污染一起构成当代的三种主要污染，但与水、大气污染相比，它又有其自身的特点，即噪声污染具有时间和空间上的局限性和分散性。所谓局限性和分散性是指环境噪声影响范围的局限性和环境噪声源分布的分散性。首先，噪声污染是一种物理污染，一般情况下不会致命，它直接作用于人的感官。当噪声源发出噪声时，一定范围内的人们立即会感到噪声污染，而当噪声源停止发声时，噪声立即消失；而水、大气污染源排放的污染物即使停止排放，污染物在长时间内还残留着，会持续产生污染。其次，噪声污染源无处不在而且往往不是单一的。因此，具有分散性。噪声污染的危害具体表现在以下几个方面。
危害人和其他生物的健康与生存噪声污染会直接损害人的健康。噪声污染对人的影响不仅决定于声音的物理性质，而且与人的心理和生理状态有关。吵闹的噪声会损伤人的听力，使人讨厌、烦恼，精神不宜集中，影响工作效率，妨碍休息和睡眠等。在强噪声下，还容易掩盖交谈和危险警报信号，分散人的注意力，发生工伤事故。具体说来，对于人和生物而言，噪声的危害主要表现为以下几个方面。
听力损伤噪声对听力的损害是人们认识最早的一种影响。早在1886年，英国格拉斯哥的一名医生托马斯·巴尔曾就噪声对人听力的影响进行过著名的对照研究。近三十年来，关于噪声对听觉影响的研究有了很大的进展。一般噪声对听力的损害可分为两种，一种是暂时性的，一种是职业性（永久性）的。当人进入较强噪声的环境中时，会感到刺耳难受，听力下降，但当离开噪声场所，在安静的地方呆一段时间后，听觉又逐步恢复原状，这种现象叫做暂时听阚偏移，也叫做听觉疲劳。它是暂时性的生理现象，内耳听觉器官并未受到损害。长期在噪声环境中工作的人，由于持续不断地受到噪声的刺激，或者说是一种慢性刺激，日积月累，这种听觉疲劳现象不但逐渐加深，而且不能复原，内耳感受器发生器质性的病变，其听力发生不可恢复的永久性听阈偏移，这就是噪声性耳聋，又称作职业性听力损失。随着年龄的增加，在正常生活中，人耳也会逐渐变聋，但长期暴露在80分贝以上的噪声环境中耳聋得会更快。85分贝是听觉细胞不会受到损害的极限，因此，长期暴露在强噪声环境中会受到耳聋的困扰。目前，大多数国家规定85分贝为人耳的最大允许噪声值。一般来讲，在85分贝以上的噪声环境中长期工作，就会发生噪声性耳聋。另外，还有一种噪声性耳聋，这就是爆震性耳聋。当人们突然听到强烈的噪声时，比如爆破、爆炸等，可使人的听觉器官发生急性外伤，引起鼓膜破裂流血。爆震性耳聋多发生在噪声强度高达130～150分贝的特殊场合。对城市噪声的调查和研究中得知，噪声污染是城市居民老年性耳聋的重要因素，目前世界人口中10％的人听力有问题。国外大城市中老年耳聋者中，男性多于女性，因为男子接触噪声的机会比女性多。噪声对正在成长发育的孩子影响极为严重，调查表明，城里的孩子听觉普遍不如农村的孩子，因为城里孩子长期生活在噪声环境中，听力已呈下降趋势。
引发疾病长期在强噪声下工作的工人，除了耳聋外，还有头昏、头痛、神经衰弱、消化不良等症状，往往导致高血压和心血管病。首先，噪声作用于人的中枢神经系统，使人的基本生理过程如大脑皮层的兴奋和抑制平衡失调，导致条件反射异常，使人们脑血管张力遭到损害，神经细胞边缘出现染色质的溶解，严重的可以引起渗出性出血灶、脑电波电位改变。这些生理学变化，早期24小时是可以复原的，但如果得不到及时恢复的话，久而久之，就会形成牢固的兴奋灶，产生以头痛和睡眠障碍为主的神经衰弱综合征。一般在高噪声环境条件下，此病发病率可达50％～60％以上。其次，噪声作用于中枢神经系统，还会影响到人的整个器官，如引起肠胃机能阻滞、消化液分泌异常、胃酸度降低、胃收缩减退，造成消化不良、食欲不振、恶心呕吐，从而导致胃病及胃溃疡的发病率增高。同时，噪声对内分泌机能亦有较大影响。最后，噪声对心血管系统的影响也很大。研究表明，噪声可以使交感神经紧张，从而使人的心跳加快、心律不齐、血管痉挛、血压升高等，由此导致心脏病。同时，噪声还可以引起心室组织缺氧、心肌损害，并引起血中胆固醇含量增高，从而导致冠心病和动脉硬化。
影响睡眠睡眠是人消除疲劳、恢复体力、维持健康的一个重要条件，适当睡眠是保证人体健康的重要因素，但是噪声会影响人的睡眠，老年人和病人对噪声干扰更敏感。当睡眠受到噪声干扰后，工作效率和健康都受到影响。研究表明，连续噪声可以加快熟睡到轻睡的回转，使人多梦，熟睡的时间缩短；突发的噪声可使人惊醒。一般来说，40分贝的连续噪声可使10％的人受到影响，70分贝可影响50％的人休息；而突发的噪声在40分贝时，可使10％的人惊醒，到60分贝时，可使70％的人惊醒。
干扰交流在噪声环境下，妨碍人们之间的交谈以及通信联络是常见的。同时，影响人们的思维活动和语言信息交流，对生产和生活造成一定的影响和损失。
破坏建筑物一般的噪声只能损害人的听觉和身心健康，对建筑物的影响无法觉察。随着火箭和宇宙飞船以及超声速飞机的发展，噪声对建筑物的影响问题开始引起人们的注意。20世纪50年代初，美国国家航天和航空局研究中心通过实验证实：噪声在强度为140分贝时对轻型建筑物开始具有破坏作用。在超声速飞机飞行中，产生一种称为"轰声"的噪声，它是由于后时刻发出的声音量加到前时刻发出的声音，产生于飞机头部的冲击波。冲击波对建筑物的门窗、瓦片等大面积轻质结构件具有显著影响，但有时也会影响房屋的结构。例如，在英国、法国合制的超声速运输机试飞时，航线下的古建筑物有振裂受损情况。据美国轰声受损统计，在3000起建筑受损事件中，抹灰开裂占43％，窗损坏占32％，墙开裂占15％，还有瓦和镜子损坏等。
