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防环境噪声:技术创新有高招

发布时间:2018-07-30 10:55:50   来源:◎本刊主笔 刘国伟    浏览次数:306

【7月4日,生态环境部通报了今年5月全国“12369”环保问题投诉举报办理情况。从污染类型上来看,噪声污染以38.4%的投诉比例仅次于大气污染,位列第二。在噪声污染举报中,反映建设施工噪声污染的举报最多,占噪声举报的42.5%,然后才是反映工业噪声和社会生活噪声污染的举报。在这个噪声不绝的世界里,科学防治噪声污染一直是各国面对的重大问题。】

美国北达科他州巴肯页岩构造区的水力压裂作业人员戴着耳罩工作,现场设备噪声震天。

反噪声运动发端于美国

本文所讨论的噪声,主要指包括交通、建筑和工业生产等领域产生的环境噪声。关于什么是噪声,全国科学技术名词审定委员会2003年以来发布了23个相关学科对噪声的定义,其中以建筑学中的噪声和公众生活最为相关,也最有代表性,即“由不同频率、不同强度、无规则地组合在一起的声音,以及任何对人产生伤害或干扰的声音的统称”。除了定义上的大同小异,许多年来国内外对于噪声的危害有广泛共识:对人而言,噪声会损害生理健康,产生包括高血压、耳鸣、听力丧失和睡眠障碍在内的诸多有害影响;对动物而言,其繁殖行为、交流和导航受到干扰,这会加剧濒危物种的困境,产生深远的遗传和进化后果。

广义上的噪声可以说古已有之,但从严格意义上讲,目前困扰大众的环境噪声始于工业革命。尤其在二战后,环境噪声越来越受到重视。

从全球范围看,最早的城市反噪声运动产生于发达国家,是由美国人朱莉娅·赖斯发起的,她是一位富有的出版商的妻子。由于长期受拖船鸣笛声的困扰,朱莉娅在其丈夫的帮助下,于1906年写就《抑制噪声的努力》一书,从而一举成为城市反噪声运动的领军人物。在社会各界推动下,美国国会1907年通过了《班纳特法案》,这也是美国国会批准的第一部反噪声法案。此后的百余年间,各国纷纷加入对噪声宣战的行列,从立法、技术、设计和规划等方面开展噪声防治,取得了许多经验和成果。

噪声防治:技术创新层出不穷

在噪声防治中,各国逐渐认识到设计规划重于后期补救,这在交通噪声防治上体现得最为明显。如能在前期的土地规划和道路设计上做好工作,譬如利用公园来吸收噪声,不仅能起到赏心悦目和净化空气的作用,还能吸收大量交通和工业噪声,这无疑比后期砸钱建隔音屏要好得多。多年来,交通噪声源头控制的技术成果比较有限,这是因为汽车和飞机等交通工具的发动机降噪技术进展较慢,所以各方纷纷从路面技术、道路形状和速度控制等方面挖潜。

在公路路面铺设上,微创新也能收到显著的降噪效果。2012年7月,在加拿大魁北克召开的第10次混凝土路面国际会议上,美国得克萨斯州的工程师罗伯特·拉斯穆森介绍其团队的研究成果称,仅仅“将混凝土路面磨碎,也就是削去混凝土路面表层上的突出部分以及不规则分布的颗粒”,就能将高速公路的噪声减少10分贝甚至更多。奥地利的多孔性沥青路面也有异曲同工之妙,这种多孔沥青材料中含有的孔隙能将声能吸收进去,有效地将噪声降低3到11分贝。

铁路噪声污染的防治以2010年10月瑞士联邦政府完成的大数据工程最为突出。该国政府委托有关专家,成功研发出用于防治铁路噪声污染的计算机程序,以减少噪声对铁路沿线居民的侵害。埃帕声学与噪声控制实验室专家领衔的研发小组充分考虑了列车车型、车速、周边地形、建筑、路基结构和天气等变量,形成了巨大的数据库。通过数据分析,程序可以得出降低特定地段噪声污染的最有效办法。他们还计划将该程序用于降低公路和射击场等公共设施周围的噪声。

在航空噪声防治方面,数十年来发达国家除了在土地规划、运营时间限制上着手,对机场附近住宅隔音也是重要的应对手段,用计算机模型对房顶升级、改进窗户玻璃、填充建筑缝隙等成为主要的应用技术。从上世纪80年代起,美国就将上述技术应用于旧金山、西雅图和圣何塞等城市的机场。加拿大运输部也使用计算机模型为每个机场制定噪声暴露预报,在高噪声影响区域内不鼓励住宅用地开发。

 航空噪声也会给机场附近的居民带来困扰。这是一架即将在伦敦希斯罗机场降落的空客A321掠过民居上空。

欧盟国家:每5年公布噪声地图

说到噪声防治技术,则不得不提噪声地图。它是一种集环境声学、地理信息、交通系统和计算机科学等学科所长于一体的综合性高科技系统,是未来城市数字化管理手段的重要组成部分,它以数字和图像的方式直观呈现了城市区域范围内的噪声污染状况。

在这方面,英国开启了先河。2000年,伯明翰市便完成了早期版本的城市噪声地图,2004年启动了地图更新项目。2005年,英国出版了世界最大的官方噪声地图——《伦敦道路交通噪声地图》。在噪声地图上,不同的颜色代表不同的声压级。同时,人们只要登录噪声地图网站并输入相关街道的邮编,就可知道其噪声大小。

 英国在噪声地图制作方面走在世界前列,这是大伦敦地区的噪声地图。

在德国,目前已有500多个城镇绘制了噪声地图,其中大部分城镇已基于噪声地图提出了可行措施来控制环境噪声。

葡萄牙将噪声地图与城市规划密切联系起来,现已应用在新区的规划和现有城区的管理中。

软件产业近年快速崛起的爱尔兰则基于三维模型,将可视化噪声地图升级。这样就可以直观看出安装声屏障对声场分布的作用,从而预测出使用声屏障等措施的降噪效果。

欧盟噪声地图绘制以主要道路、铁路、机场为主要噪声源,以下是噪声地图重点涵盖的范围:拥有超过10万居民的聚居区;主要道路(每年超过300万辆车流量);主要铁路(每年超过3万列火车);主要机场(每年超过5万次飞行活动,包括小型飞机和直升机)。

 澳大利亚墨尔本的泰勒马林高速公路是该国的干线公路之一,其隔音降噪设计兼顾了实用和美学。

为了规范成员国在噪声地图上的使用和管理,欧盟发布了关于环境噪声评估和管理的指令2002/49 / EC(环境噪声指令),用于识别噪声污染水平并在成员国和欧盟层面发起必要的行动,该指令上次更新是在2016年。该指令要求成员国每5年公布一次噪声地图和噪声管理行动计划。为确保信息公开透明,成员国的噪声地图和行动计划也可以在欧洲环境署的“报告网络”(ReportNet)系统中查阅。

美国:推广“购买安静”计划

美国很早就将噪声控制作为一项国家政策来执行。但是和我国噪声管理体系有很大不同的是,美国在1982年以后联邦政府负责主要噪声源排放标准的制订,区域环境噪声标准则由州或地方政府自行负责。基于这种权力分配,因地点不同,各州法规对噪声源的管理会有很大不同。

对于工业领域的噪声,美国联邦政府主要通过国家职业安全卫生研究所(NIOSH)推行“购买安静”计划来进行治理。该研究所作为联邦机构,发布了著名的电动工具数据库,该数据库包含了各式各样常见电动工具的声功率级、声压级和震动数据,这些工具的噪声数值都是由该研究所测试得出的。10多年来,该研究所及其合作伙伴大力推广低噪声的工具和机器,在“购买安静”计划执行中发挥了重要作用,澳大利亚和英国等国也参与该计划。

 美国国家职业安全卫生研究所(NIOSH)推行“购买安静”(BUY QUIET)计划,发布了电动工具数据库,鼓励企业购买更安静的生产工具。

美国在处理环境噪声时非常注重公众参与。如在公路项目立项前,要发布消息并召开公众听证会,对建筑施工现场的噪声控制同样为我们提供了很多借鉴。

在美国,建筑施工大多使用预制件和制成品,工地上基本上是个组装过程,如水泥、木材等都是专业工厂在郊外调配好、锯好的,施工现场基本上看不到材料的加工过程,这一点与国内工地常见的沙子、水泥、石灰、电锯等一起上阵大不相同。此外,独门独院的各类建筑类型在施工时不必使用大型设备,从而减少了噪声源;加上施工现场屏蔽得很严密,施工严格遵循作息时间,施工噪声大为减少。

印度:噪声防治遭遇执法难

大多数发展中国家在噪声治理上有共性:有法律,但执行难;有监管,但力度欠缺。

印度是人口大国,国内的民族构成和文化习俗虽然很多元,但在各种仪式和场合上放鞭炮以及不分时间和地点大鸣大放(包括按汽车喇叭和用扩音器播音乐)上却如出一辙。

数年前,印度卫生部门就宣称噪声污染在印度已成为心脏病和其他相关疾病的主要诱因,广大印度民众强烈要求有关方面采取措施控制噪声源。

 印度人在婚礼、板球赛和宗教节日时喜欢放鞭炮。这是印度阿瓦兹基金会主席苏麦拉·阿卜杜拉莉在2013年9月某个午夜拍摄的照片,一群印度人在街头燃放鞭炮。

2005年7月,印度最高法院颁布法令,禁止在晚上10点至早晨6点这段时间内燃放爆竹、大声播放音乐或长时间鸣笛。2009年,印度高等法院下令孟买必须在一个月内设定至少1000个“安静地带”,全面实施噪声禁令。

与噪声污染有关的案件也是印度国家绿色法庭审理的内容,该法庭是印度2010年10月依据议会通过的《国家绿色法庭法》设立的。

但实际情况表明,执行难的问题还是客观存在。印度著名的非政府环保组织阿瓦兹基金会指出,仅孟买一小时响起的喇叭声就达1800万次。2018年4月,阿瓦兹基金会别出心裁地举行了一次宣传活动,在一辆嘟嘟车上绑上150个坏掉的喇叭,希望借此提醒民众——没必要就别按喇叭,大家受够了!香港特区:用技术助施工降噪

我国香港特别行政区的一大特点是城市景观密集、不断有大规模的基建计划。虽然许多的建设项目都是为满足社会与经济的发展需要,但施工时也难免会给工地附近的居民带来噪声。为此,香港政府与建筑业界分享先进的技术和经验,让建筑施工方使用比较安静的方法和设备,逐渐减少噪声的影响。其中,一些有效和创新的噪声缓解措施值得内地大城市借鉴。

港府环保署的官方网站对低噪声的施工设备、较宁静的施工方法和噪声缓解措施有详细的介绍。例如,在拆卸工程中,使用油压夹混凝土机比使用传统油压破碎机安静很多。传统油压破碎机的工作原理是用它的凿子击打混凝土,所以其产生的噪声远比用油压夹混凝土机大得多。再有一例,无声破碎剂(SCDAs)与其他爆炸性化学品或膨胀化合物不同,它在使用时不会产生振动,而且使用过程非常安全。

 我国香港特区政府推荐的低噪声设备油压夹混凝土机,在粉碎混凝土时比使用传统油压破碎机安静很多。

港府房屋委员会则在控制道路交通噪声方面做了很多探索,包括用建筑鳍、隔音屏障、创新的隔音露台及隔音窗设计等,为道路周边的楼宇隔音,努力将道路交通噪声给居民带来的影响降至最低。

(本文在写作过程中参考了中国香港特别行政区、印度中央污染控制委员会、《纽约时报》、加拿大运输部、欧盟和等网站的信息,在此一并致谢。)

【相关报道】

绘制海洋噪声地图保护水生物种

广袤的海洋下面,从来都不是宁静之地。各型货船、油轮和军舰在海上来往穿行,引擎、螺旋桨、发电机和声呐等都会产生噪声。这些来自机器的噪声和许多鲸类的音频范围相同,导致鲸与鲸之间难以沟通。更危险的是,鲸类很难区分船舶噪声和自然声音,容易与船只碰撞。持续不断的噪声甚至使得一些水生物种放弃栖息地,危及其生存。这个问题已引起多个国家和国际组织的关注。

 鲸类受人类海洋活动噪声影响巨大,图为美国马萨诸塞州海岸边的两条鲸,不远处就有一艘商船在航行。

在海洋噪声治理方面,成立于1970年的国际著名环保组织——自然资源保护协会(NRDC)表现尤为突出。鉴于军方声呐产生的冲击波每年会导致数以千计的海洋哺乳动物遭受永久性听觉损伤,对数以万计的动物造成暂时性听觉损伤,自然资源保护协会2005年10月在洛杉矶联邦法院向美国海军提起诉讼,反对其使用中频声呐这一常用于探测敌方潜水艇的方法,该组织希望海军在军事训练中能够控制使用声呐。此外,油气测量行业需要向海底发射高强度的空气枪,这些噪声严重影响了多个鱼类的捕食成功率,该组织号召渔业服务中心加强对油气测量的监督,这些都在业内产生了广泛而积极的影响。

为了抗击持续且严重的海洋噪声,美国国家海洋和大气管理局(NOAA)发起记录海洋中人造噪声的行动,并将结果绘制成世界上首批大型声音地图。这批海洋可视化地图用明亮的颜色来代表从海面到海底的各种声音,这些声音通常会传播数百公里。这一计划极其宏伟,因为海洋覆盖了地球表面超过70%的面积,很多海洋噪声可视化地图如今已对外公布,为保护水生物种的生物多样性立下功劳。(刘国伟/文)

 

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责编:郑挺颖

网编:崔悦