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環境聲學是環境物理學的一個分支學科,主要研究聲環境及其同人類活動的相互作用。

1基本信息

人類生活的環境里有各種聲波,其中有的是用來傳遞信息和進行社會活動的,是人們需要的;有的會影響人的工作和休息,甚至危害人體的健康,是人們不需要的,稱為雜訊。
為了改善人類的聲環境,保證語言清晰可懂,音樂優美動聽。從二十世紀初開始,人們對建築物內的音質問題進行研究,促進了建築聲學的形成和發展。50年代以來,隨著工業生產、交通運輸的迅猛發展,城市人口急劇增長,雜訊源也越來越多,所產生的雜訊也越來越強,造成人類生活環境的雜訊污染日益嚴重。因此,不僅要在建築物內改善音質,而且要在建築物內和在建築物外的一定的空間範圍內控制雜訊,防止雜訊的危害。
這些問題的研究涉及物理學、生理學、心理學、生物學、醫學、建築學、音樂、通信、法學、管理科學等許多學科,經過長期的研究,成果逐漸匯聚,形成了一門綜合性的科學——環境聲學。在1974年召開的第八屆國際聲學會議上,環境聲學這一術語被正式使用。

2環境聲學的內容

主要是研究聲音的產生、傳播和接收,及其對人體產生的生理、心理效應;研究改善和控制聲環境質量的技術和管理措施。
聲是一種波動現象,它在傳播過程中,遇到障礙物會產生反射和衍射現象,在不均勻的媒質中或由一種媒質進入另一種媒質時,也會發生折射和透射現象。聲波在媒質中傳播,由於媒質的吸收作用等,會隨傳播距離增加而衰減。對於聲的這些認識,是改善和控制聲環境的理論基礎。
在雜訊控制中,首先是降低雜訊源的輻射。工業、交通運輸業可選用低雜訊的生產設備和生產工藝,或是改變雜訊源的運動方式(如用阻尼隔振等措施降低固體發聲體的振動,用減少渦流、降低流速等措施降低液體和氣體聲源輻射)。
其次是控制雜訊的傳播,改變聲源已經發出的雜訊的傳播途徑,如採用吸聲降噪、隔聲等措施。再次是採取防護措施,如處在雜訊環境中的工人可戴耳塞、耳罩或頭盔等護耳器。
雜訊控制在技術上雖然已經相當成熟,但是由於現代工業、交通運輸業規模很大,要採取雜訊控制的企業和場所為數甚多,因此在處理雜訊問題時,須要綜合權衡技術、經濟、效果等問題。
雜訊對人的影響同雜訊的聲級、頻率、連續性、發出的時間有關,而且同收聽者的聽覺特性、心理、生理狀態等因素有關。所以,研究雜訊對人的影響,既要研究一般影響,也要研究各種特殊的情況,為制定雜訊標準提供依據。
近年來,雜訊控制研究受到普遍重視,對聲源的發聲機理、發聲部位和特性,以及振動體和聲場的分析和計算,無論在理論方法或實驗技術方面都有重大發展,因而有力地促進了雜訊控制技術的發展。
劇場、電影院、音樂廳、會議廳等建築物,是人群聚集進行文化娛樂和社會活動的場所。這些建築物中的音質問題,既同混響時間有關,也同所謂「聲場擴散」有關。
音質控制一方面要加強聲音傳播途徑中有效的聲反射,使聲能量在建築物內均勻分佈和擴散,以保證接收者所收聽的直達聲有適當的響度;另一方面要採用各種吸聲材料或吸聲結構,消除建築物內的不利的聲反射、聲能集中等現象,並控制混響時間。此外還要降低內部和外部的雜訊干擾。
在降低現有雜訊的手段方面,空心加氣混凝土砌塊在國外已廣泛使用,在中國發展的微穿孔板在消聲管道中也已逐漸推廣,在廳堂建築中也開始使用。最近受到注意的是有源降噪的技術。這種技術雖然是50年代的產物,但過去一直未能充分發展。
現在由於電子計算技術的日趨成熟,解決一些技術問題已無困難,所以受到比較廣泛的注意。在英國,一個大型加壓站的雜訊,由於加了一個反聲(大小相近,相位相反的聲音)系統,而降低11dB,改善了周圍環境。不過現在注意較多的還是小系統,在頭盔內使用有源降聲可把雜訊降低15~20dB,而且所需費用不高,這方面的研究還正在不斷發展。
控制雜訊污染已受到國際和一些國家的注意。國際標準化組織已接受A分貝為評價雜訊的標準,並規定90dB為保護人體健康和聽力的最高限,這個標準已為世界各國普遍接受。
為了控制城市雜訊,城市雜訊分區辦法已逐漸推行。中國把城市分為六種區,以保證城市居民的安寧。在各種產品的雜訊控制方面,各國除了對一般最高雜訊採取限制措施外並要求生產者在銘牌上標明雜訊指標,以鼓勵生產者在降低產品雜訊工作中的主動性。
此外,國家和地方環境保護管理部門的督促檢查,以及環境聲學知識的普及等,也都是對普遍改善聲環境工作的重大措施。雜訊的污染也能直接引起猝死。去年4月,世衛組織和歐盟合作研究中心發布了一份關於噪音對健康影響的全面報告《噪音污染導致的疾病負擔》,指出長期處於高雜訊的人比正常環境下的人高血壓、冠心病、動脈硬化發病率高2—3倍,地區雜訊每上升1分貝,心血管病的發病率就上升3%。WHO的發現還表明,長期接觸交通噪音可能造成了歐洲心臟病人中3%的死亡率。瑞士斯德哥爾摩卡羅林斯卡研究所日前的一項研究也發現,與居住在安靜地區的人們相比,生活在充滿交通噪音道路附近的人們更易患上心肌梗塞。

3改善聲環境要求

加強基礎研究、技術措施和組織管理。在採取措施時,重點應放在聲源上,但在很多情況下聲源改變較為困難甚至不可能,要更多注意到傳輸通道和接受者,此外,還要注意經濟、技術和要求(或標準)問題,有時還要注意建築藝術和設計藝術問題。

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