书城科普读物青少年身边的环保丛书:环境与人类健康
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第50章 人们对付噪声的奇思妙想

噪声让人听了会感到不舒服,如机器的轰鸣声、飞机的尖叫声、汽车的喇叭声等等。在物理学里,噪声的强弱通常用分贝来表示。噪声共分7个等级,从零开始,每增加20分贝,就增加一个等级。当噪声在0~20分贝时,我们感觉很静;20~40分贝时,也是安静的;超过45分贝的声音就会干扰人的睡眠;80分贝的噪声会使人感到吵闹、烦躁;超过90分贝,就会影响人的健康;100分贝的噪声会影响人的听力;120分贝的噪声可以使人暂时“耳聋”;在几米以内听到140分贝以上的噪声,会使人变成聋子,甚至可能会突然发生脑溢血,或者心脏停止跳动。

有人做过调查研究,长期生活在60分贝的噪声中,会使人感到心慌和厌倦,降低人的工作效率。长期生活在85~90分贝噪声下的人会患噪声病,出现头昏脑涨、睡眠多梦、全身乏力、食欲不好、记忆力减退等症状。一个噪声为94~106分贝的车间,有45%的人耳聋,38%的人耳鸣,30%的人失眠,36%的人记忆力减退。所以说噪声也是一种污染。还有人把噪声比作杀人不见血的软刀子,这话绝不过分。由于工业生产的过于集中,致使交通拥挤,噪声源增多,噪声已经成了一种比较严重的公害。有的国家把噪声列为环境公害之首,想方设法加以消除。

一种立即见效的方法是控制噪声源。比如,在城市闹区,禁止各种车辆鸣高音喇叭,利用减振消声的办法使各种噪声源发出的噪声减至最小。但无论对噪声源怎样控制,城市内部仍要产生大量的噪声,这就得采用隔声方法了。现在各种高效能的隔音材料、设备正在研制中。有一种隔声夹层玻璃已被使用。通过这种玻璃,噪声可减少27分贝。安装上这样的玻璃,基本上可以避免室外噪声的干扰。在法国巴黎近郊有一条很热闹的街,汽车川流不息,昼夜不停,人们在街上相互交谈都很困难。后来,人们在车行道和人行道之间修建了有350米长、4米高的玻璃墙,收到了较好的隔声效果。

以往科学家为减少噪声对环境的污染,通常采用过滤吸收和屏蔽的方法。随着现代高新技术的飞速发展,消除噪声如今已成为环境学家最关注的新课题,而对噪声控制的研究,已发展成为一门新学科——噪声控制学。它作为一门边缘科学,涉及声学、建筑、材料、计算机等多种学科。现在,科学家采用高科技来防噪降噪,并由昔日的“被动”控噪,发展到今日的“主动”控噪。

在“主动”防噪、抗噪高技术的研究中,英国科学家率先取得新进展。噪声实际上是由空气振动产生的,科学家根据与噪声振动方向相反但强弱相同的声音会相互“吃掉”的原理,研制出“以噪制噪”的“主动噪声控制”新技术,其设备由一组声音探测器、信息处理器和声音合成器组成。当声音探测器“听到”噪声时,经信息处理器对噪声进行分析,由计算机控制“克隆”出相应的“反声”,指令声音合成器发出与噪声相应的“反声”的“协奏曲”,从而消除噪声,达到“闹中取静”的效果。目前,英、日、美、法等国在高级豪华的小轿车中已装备这个系统。美国还用此来消除空调器、抽风机、磁偏振成像系统、大功率冰箱等电器的噪声,以在小范围内取得“闹中取静”的效果。

科学家在对噪声“治标”的同时,还积极探索“治本”的途径,从以末端治理为主,逐步转到从噪声的源头开始控制,开始实施“清洁”生产。英国研制的一种“哑巴金属”铜锰合金,能“吃掉”由振动而产生的“噪声”,使潜水艇螺旋桨不会发出响声,声呐对此毫无作用。此外,还推出一种压电陶瓷制动器减少振动,消除噪声,并用于飞机发动机上。日本则用能消除振动、减少噪声的铅钢合金材料制造鼓风机,还将制动器、传感器的技术用到单层薄膜上作为声学墙布,安装在智能建筑物上,通过自身的主动振动来消除外来噪声。奥地利则研制多孔轮胎,用以吸收其与路面接触时产生的空气振动,以减少噪声,并用一种多孔沥青混凝土筑路,消除交通噪声。

美妙悦耳的音乐能令人心旷神怡。为此,日本科学家采用现代高科技,将令人心烦的噪声,变成美妙悦耳的“乐声”。他们研制出一种新型“音响设备”,将家庭生活中的各种流水,如洗手、淘米、洗澡等生活废水的噪声变成悦耳的协奏曲,使家家户户的室内再也听不到嘈杂的流水噪声,取而代之的是溪流潺潺声、森林瑟瑟声、虫鸣声和海浪潮流声等大自然的音响。美国也研制出一种吸收大都市噪声为大自然“乐声”的合成器,将街市的嘈杂喧闹噪声变为大自然声响“协奏曲”。英国科学家还研制出一种像电吹风声响的“白噪声”,具有均匀覆盖其他外界噪声的功效,并由此生产出一种名为“宝宝催眠器”的“催曲术”产品,使婴幼儿自然酣睡。

由于噪声被认为是一种能量,如鼓风机的噪声达140分贝时,其噪声具有1千瓦的声功率。英国科学家据此设计出一种鼓膜式噪声接收器,将它与可以增大声能集聚能力的共鸣器连接,放在噪声污染区,其接收的噪声能量作用于声能交换器,就能将声能转变为电能利用。

而美国则利用高能量的噪声可以迫使烟灰相聚的原理,研制出一种2千瓦功率的除尘器,可发出声强160分贝、频率2千赫的噪声,将其装在一个很大壁厚的容器里,用于除尘,效果十分好,可以减少大气的污染。

噪声还可以用于农业上。由于植物受到定时定量的声音刺激后,气孔会张至最大,能吸收更多的二氧化碳和养分,使植物光合作用加快,可以加快植物的生长和提高产量。科学家对西红柿试验,经过30次的100分贝的噪声刺激后的西红柿,产量可以提高2倍,而且果实比以往大30%,可达到增产目的。另外,不同的植物对不同的噪声的敏感程度不相同,科学家研制出一种噪声除草器,其发出的噪声能使草种子提前发芽,这样可以在作物生长之前,用药将草消灭,而达到除草目的。

共鸣现象

共鸣指的是物体因共振而发声的现象,如两个频率相同的音叉靠近,其中一个振动发声时,另一个也会发声。实际上,共鸣是共振的一种类型。共振是物理学上的一个运用频率非常高的专业术语。共振的定义是两个振动频率相同的物体,当一个发生振动时,引起另一个物体振动的现象。声学的共振现象就被称为共鸣。

共振现象是宇宙间最普遍和最频繁的自然现象之一,在某种程度上甚至可以这么说,是共振产生了宇宙和世间万物,没有共振就没有世界。共振现象在生产生活中也被广泛应用,乐器暂且不论,我们每天看的电视和收听的收音机就是根据共振原理而接收信号的。