生活中我们还要注意有一种人耳听不见的“次声噪音”,一般说来,人耳所能听见的声音,频率范围是20赫兹到2万赫兹(物体每秒振动一次为一赫兹),高于2万赫兹的超声和低于20赫兹的次声,人耳都听不见。次声是一种奇特的声音,它能穿透建筑物墙壁而无明显减弱,在大气中可传播几千里。次声的声源很多,又传播得很远,风暴、台风、火山爆发、地震都能发出次声。据记载,1883年印度尼克拉卡托火山爆发所发生的强大次声,环绕地球三圈,历时108小时后才停息,全世界的微气压机都记录到这次次声。高强度次声使人产生头晕、恶心、胃痛、失眠、耳鸣、心悸、四肢麻木、烦躁以及精神不振等症状,特强次声还可以致人死命。
那么怎样控制噪声污染呢?
同水体污染、大气污染和固体废物污染不同,噪声污染是一种物理性污染,它在环境中只是造成空气物理性质的暂时变化,噪声源的声输出停止之后,污染立即消失,不留下任何残余物质。因此,噪声的防治主要是控制声源和声的传播途径以及对接收者进行保护。
其一是控制声源。运转的机械设备和运输工具等是主要的噪声源,控制它们的噪声有两条途径:一是改进结构,提高其中部件的加工精度和装配质量,采用合理的操作方法等,以降低声源的噪声发射功率。二是利用声的吸收、反射、干涉等特性,采用吸声、隔声、减振、隔振等技术,以及安装消声器等,以控制声源的噪声辐射。
控制声源技术主要有如下几种。
飞机减噪。国外专家研制出一种特制的耳机,它由一个微型的拾音器和一个通话器组成。当进入耳机的声音由拾音器送入一个很小的电气箱后接受分析并测出它的噪声类型,同时产生一个“反”信号。这个信号与噪声的频率一致,但声波相位恰恰相反,两者相互干扰而相互抵消。使用这种特制的耳机,可将噪声降低到50分贝左右。这种耳机在欧美国家已被广泛用于航天飞机上。
火车减噪。为了消除火车在铁轨上运行时产生的噪声,目前英国研究了两种方法:一是改用安静铁轨,二是阻抑铁路振动。安静铁轨的高度只有110毫米,比一般的铁轨低50毫米,同时铁轨的横截面也被适当减小。当铁轨高度和横截面减少后,也就是降低了其声能效率,从而把噪声减少到5分贝。所谓阻抑铁路振动,是采用一种金属层底基弹性夹层材料来衬垫铁轨。当该弹性材料受到剪切力的作用时,就会吸收能量和吸收声能。另外,把火车轮的直径缩小,也能把噪声减小。
桥梁减噪。凡是到过日本的人,都知道在横滨车站的背后,有一座看上去不起眼的桥梁。当人们过桥时,这座桥就会发出清脆悦耳犹如细雨落下的“沙沙”声,人们因此而称之为细雨桥。原来,在这座桥的桥栏杆上装有传感器,它能把行人过桥时产生的振动能转化为机械能,并有规律地敲击金属片,从而让人听到“沙沙”的细雨声,使人心中漾起诗情画意。据报道,许多国家都纷纷仿效修建了细雨桥。
公路减噪。挪威生产并使用消声水泥铺设无噪声公路,能将汽车行驶时由轮胎与路面摩擦时产生的噪声吸收,从而达到减噪的目的。这种公路是双层结构,上层较薄,厚约40毫米,下层厚度约200毫米,基础可以是砾石或原路面。它比普通水泥公路使用寿命更长(可达80年),铺后24小时即可使用。
其二是控制传声途径。主要措施有:①声在传播中的能量是随着距离的增加而衰减的,因此使噪声源远离需要安静的地方,可以达到降噪的目的。②声的辐射一般有指向性,处在与声源距离相同而方向不同的地方,接收到的声强度也就不同。不过多数声源以低频辐射噪声时,指向性很差;随着频率的增加,指向性就增强。因此,控制噪声的传播方向(包括改变声源的发射方向)是降低噪声尤其是高频噪声的有效措施。③建立隔声屏障,或利用天然屏障(土坡、山丘),以及利用其他隔声材料和隔声结构来阻挡噪声的传播。④应用吸声材料和吸声结构,将传播中的噪声声能转变为热能等。⑤在城市建设中,采用合理的城市防噪声规划。此外,对于固体振动产生的噪声采取隔振措施,以减弱噪声的传播。
其三是对接收者采取防护。为了防止噪声对人的危害,可采取下述防护措施:①佩戴护耳器,如耳塞、耳罩、防声盔等。②减少在噪声环境中的暴露时间。③根据听力检测结果,适当调整在噪声环境中的工作人员。人的听觉灵敏度是有差别的。如在85分贝的噪声环境中工作,有人会耳聋,有人则不会。可以每年或几年进行一次听力检测,把听力显著降低的人调离噪声环境。
九、清洁能源
回想十年前,你一定会对蜂窝煤有着深刻的印象。那时城市里很多人都是用煤炉做饭,有些人家甚至舍不得用蜂窝煤,仍然靠捡柴火过日子。现在,中国城市90%的家庭用上了天然气或煤气,蜂窝煤已成为那个时代中国人民生活的一个历史标志。
随着生产发展和生活水平的提高,能源危机也越来越被人们重视。以前,人们由于生活所迫,家家都有节约的习惯,不论是对电、水或其他能源的使用,总是能省则省。现在生活宽裕了,人们不需要为吃饭穿衣、孩子上学节省下每一分钱,能源的使用量就逐年上升。这一方面反映中国经济在增长,人们的生活越过越好。但从另一方面,我们看到的是,大家对能源节约意识的下降。
我们这里所说的节约能源,并不完全等同于减少能源的使用。发达国家人均消耗的能源量大,但能源的利用率却很高。能源短缺的问题,不是我们使用量减少就能解决的,我们要抓住问题的实质,才能从根本并彻底地解决问题。
我们现在大量使用的化石燃料给我们的环境带来了很大的压力。1854年美国打出了世界上第一口油井,几千米的地底冒出的浓浓的黑色液体,点燃了如火如荼的石油工业。仅仅150年之后,由石油和煤支撑起的现代文明社会,已经清楚地察觉文明之下的危机:地球历经千万年乃至上亿年历史累积而成的宝藏,在惊人的消耗速度下正迅速枯竭,使用它们引起的大气污染等环境问题也日益困扰着人们。“能源革命”的呼声从20世纪60年代起就日渐高涨,而那正是石油消费量超过煤炭、成为新一代主体能源的时候。
在“能源革命”的初期,人们为了缓解使用能源给环境造成的压力,而又没有找到很好的能源替代品,就从提高机器对能源的利用率,使用脱硫煤、低硫煤等角度来考虑解决环境问题,但这是一种治标不治本的方法,要根本的解决问题,就必须找到煤炭和石油的替代能源,逐渐减少人类对这些能源的依赖性。那到底什么样的能源可以称为清洁能源呢?清洁能源包括两个方面:一是可再生能源,就是在消耗后可以得到恢复和补充,并且不产生或产生很少的污染物,如水能、风能、太阳能、潮汐能、氢能、生物能等;二是不可再生资源,就是在其生产和消费过程中只对环境造成很小的影响,例如:地热能、核能、天然气等。
对于生物能可能很多的人还不是非常的了解。实际上,简单地说,生物能就是以化学能形式贮存在生物中的太阳能。是一种以生物为载体的能量,它直接或间接地来源于植物的光合作用。
其实,我们人类使用生物能的历史可以追溯到几十万年前,从我们的祖先开始使用火的时候,我们就与生物能结下了不解的渊源。生火用的薪柴,施肥用的动物粪便等等,这些都可以称为是传统生物能。但这些生物能的利用率很低,大部分都被浪费掉了,并不是我们所提倡使用生物能的方式。
作为清洁能源使用的生物能是指那些可以大规模用于代替常规能源亦即矿物类固体、液体和气体燃料的各种现代生物能。现代生物能与传统生物能的区别仅仅在于,科学技术在生物能来源和使用中发挥的作用。巴西、瑞典、美国的生物能计划便是这类生物能的例子。现代生物质包括:木质废弃物(工业性的);甘蔗渣(工业性的);城市有机废物;生物燃料(包括沼气和能源型作物)。这些东西看起来都是没用的废物,但经过人们合理的利用之后却有着极大的优势和潜力。
在生物能备受关注的今天,氢能也正在以飞快的速度发展着。过去的几十年来水力发电和核裂变发电曾一度是非化石燃料型能源的发展重点。水力发电量已占到世界总发电量的近20%。在法国等少数国家,核电成为国家电力供应的主要来源。但是拦河筑坝、建起巨大的水库,在地质、生态、水文等方面都可能存在不利影响。
地球上的水资辣十分的丰富,是不是因为一些不确定的因素就放弃对水的利用呢?我们可不可以间接又安全的使用水呢?带着这个问题氢能源成为了可靠的替代能源。氢是宇宙中最为丰富的元素。而从化学书上我们学到两个氢原子结合成为氢分子,氢气在氧气中容易燃烧,释放出热量并生成水。由于氢氧结合会产生水,而不会产生二氧化碳、二氧化硫、烟尘等普通化石燃料所产生的污染物,所以氢气被视作未来的理想清洁能源。
现在利用氢能源的主要方式和方向是燃料电池。燃料电池构造简单,能量利用率高,噪音小而且稳定。应用于汽车的燃料电池可以把氢燃料能量的60%~70%转化为动能,而内燃机只能达到20%~25%。氢能的使用将会使人类告别光化学烟雾等一系列的大气污染问题。在未来,氢能将会被用在更多的领域中。
但是,值得我们思考的是,我们所说的“清洁能源”是不是就真的安全而干净呢?在有些所谓的清洁能源的使用中,仍然存在对环境的威胁,就像前面我们提到的水资源的利用,就有可能对生态环境造成不利的影响。核能使用的安全,乌克兰切尔诺贝利电站事故使人们产生了很大的疑虑。
现在提到的能源短缺的问题主要是针对煤、石油、天然气等化石能源,并不包括可再生能源。据探测,目前全世界以煤为主的化石能源至少还可以维持人类二三百年的需要,但如果铀-238中的核能利用技术得到解决,则现在的能源可供全世界消耗二三万年。再加上人类可能开发出的其他新能源,所谓的能源危机可能就不复存在了。但实际上,可供人类消耗的能源,包括太阳能在内,都是受到许多具体条件的制约的,不能做到随意供应的。这就要求人类在与自然界进行质能转换时,尽量考虑降低不可再生能源的消耗速度;充分利用可再生能源以促进其循环再生;同时减少能源消耗对环境的污染,以达到人类对于自然环境的持续利用。
能源如同我们呼吸的空气一样,没有能源人类不能够生存。能源的问题是全世界的问题,需要大家来共同努力。自从上个世纪,有远见的人们预测到能源短缺的问题后,全世界越来越关心这个问题。距今为止,科学家也提出了很多可行的方案,国家之间的合作越来越频繁。
与此同时,我们也要将能源问题与环境问题结合起来考虑。环境问题的产生与能源的不合理开发、利用是分不开的,所以解决能源短缺问题,实际上也是考虑解决能源使用产生的环境问题。
十、汽车“饮料”