高校校園噪聲監(jiān)測及評價
——以上海大學(xué)寶山校區(qū)為例

徐雪麗， 曹麗娜， 董纖凌， 石 相， 李 陽， 韋松良， 李 政， 李函燁，董紹東， 牛應(yīng)虎， 李遠航， 董 鵬， 白宇星， 張曉嵐， 郝 瑩，朱晨光， 陳學(xué)萍

(上海大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院， 上海 200444)

聲音是一種物理現(xiàn)象， 通過不同的方式和途徑傳遞著信息， 在人類生活中起著非常重要的作用.但當人類不需要某種聲音時， 這種聲音就成為噪聲.環(huán)境噪聲污染是指所產(chǎn)生的環(huán)境噪聲超過國家規(guī)定的環(huán)境噪聲排放標準， 并干擾他人正常生活、工作和學(xué)習(xí)的現(xiàn)象[1].從物理學(xué)的觀點來看， 噪聲是由許多不同頻率和強度的聲波無規(guī)則地、雜亂無章地組合而成.噪聲可能由偶然的自然現(xiàn)象產(chǎn)生， 但更多地是由人類活動產(chǎn)生的.噪聲按人類生活方式可分為交通噪聲、工業(yè)噪聲、建筑施工噪聲、社會生活噪聲[2].噪聲產(chǎn)生的危害包括: ①造成聽力損傷[3-4];②干擾睡眠[4-5]; ③引起人體生理疾病[6]; ④影響人的心理健康[7]; ⑤影響胎兒和兒童的智力發(fā)育; ⑥干擾語言交談; ⑦危害儀器設(shè)備和建筑結(jié)構(gòu)等.因此， 噪聲污染自20 世紀70 年代以來就被稱為城市環(huán)境問題的四大公害之一[8]， 是21 世紀環(huán)境污染控制的主要對象[9].

高校作為未來型人才的重要培養(yǎng)基地， 是學(xué)生和教職工學(xué)習(xí)、生活、工作和科研的主要場所， 周圍聲環(huán)境的良好與否直接關(guān)系到學(xué)生和教職工的身心健康[10].隨著人們生活水平的提高， 學(xué)生和教職工所使用的交通工具也在發(fā)生變化， 機動車數(shù)量逐漸增多.隨著高校開放程度的提高， 社會車輛進入校園的頻次和種類也在增加.此外， 圍高校商業(yè)圈的發(fā)展也正逐漸影響著校園環(huán)境.綜上可知， 校園噪聲有增無減， 并逐漸增大了對學(xué)生和教職工的影響， 所以對于校園噪聲應(yīng)給予高度的重視[11-13].

1 研究方法

1.1 學(xué)校概況

上海大學(xué)寶山校區(qū)坐落于上海市寶山區(qū)大場鎮(zhèn)， 校園占地面積近200 萬m2， 校舍建筑面積約132 萬m2， 運動場面積約14 萬m2， 場館合計面積約9.7 萬m2， 各類在校生近5.7 萬人.上海大學(xué)寶山校區(qū)主校區(qū)的南北兩條邊界分別與上大路、錦秋路毗鄰， 緊鄰西校門的是以聚豐園路為主干道的宏基生活廣場， 東校區(qū)最東邊的邊界是桃浦河， 東校區(qū)與主校區(qū)之間相隔一條南陳路(見圖1).

由此可見， 上海大學(xué)寶山校區(qū)的南北兩面以及主校區(qū)和東區(qū)交界處很有可能受到交通噪聲的污染， 西面很有可能受到社會生活噪聲的污染.

1.2 監(jiān)測布點

上海大學(xué)是1 類聲環(huán)境功能區(qū)， 需要保持安靜.上海大學(xué)寶山校區(qū)校園具有明顯的功能分區(qū)特點， 主要包括學(xué)習(xí)工作區(qū)、生活區(qū)、運動區(qū).3 個功能區(qū)在寶山校區(qū)總占地面積中的比例大致為5∶3∶2.本研究依據(jù)網(wǎng)格布點法， 并兼顧功能區(qū)的面積和師生的分布情況， 分別優(yōu)化設(shè)置了具有代表性的5 個學(xué)習(xí)工作區(qū)、3 個生活區(qū)、2 個運動區(qū)作為監(jiān)測點.監(jiān)測點的平面位置如圖1 所示， 監(jiān)測點的環(huán)境特征如表1 所示.

圖1 校園噪聲監(jiān)測點的平面布置圖(紅色監(jiān)測點為生活區(qū)， 紫色監(jiān)測點為學(xué)習(xí)工作區(qū)， 藍色監(jiān)測點為運動區(qū))Fig.1 Plane layout diagram of the noise monitoring sampling sites in the campus (living areas are red， sports areas are blue， study and work areas are purple)

表1 校園噪聲監(jiān)測點的分布情況Table 1 Distributions of the noise monitoring sampling sites in the campus

1.3 監(jiān)測方法

1.3.1 監(jiān)測時間

根據(jù)GB 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標準》[14]中的規(guī)定: “晝間”是指6:00—22:00 之間的時段; “夜間”是指22:00—次日6:00 之間的時段.鑒于此并結(jié)合實際情況， 本次的噪聲測量選擇在2018 年11 月26 日—12 月2 日連續(xù)進行7 d.測量的時間段為Ⅰ(08:00—12:00)，Ⅱ(14:00—19:00)， Ⅲ(22:00—23:00)， 其中， Ⅰ與Ⅱ時間段為晝間， Ⅲ時間段為夜間.

1.3.2 監(jiān)測儀器

本研究采用AWA5633A 型聲級計， 符合GB 3096—2008[14]和IEC 651 標準對2 型及2 型以上聲級計的要求.

1.3.3 監(jiān)測條件

測量前， 應(yīng)認真檢查聲級計能否正常工作， 電池電量是否充足， 是否安插防風罩.測量過程中， 應(yīng)手持聲級計， 聲級計距離身體不小于0.5 m， 并盡量遠離能反射聲音的建筑物， 距離任何反射物(地面除外)至少3.5 m， 距地面高度1.2 m 以上.測量應(yīng)在無雨雪、無雷電天氣， 風速5 m/s 以下條件時進行.測量時要注意同時記錄日期、時間、地點、測定人員、氣象條件.

測量的瞬時聲級數(shù)據(jù)直接由聲級計每隔5 s 讀出， 連續(xù)測量200 個數(shù)據(jù).

1.4 評價方法

1.4.1 等效連續(xù)A 聲級法

因為校園噪聲是無規(guī)律的、起伏不定的， 即非穩(wěn)態(tài)的， 所以采用等效連續(xù)A 聲級法用于非穩(wěn)態(tài)噪聲的評價， 其定義為某時間段內(nèi)的非穩(wěn)態(tài)噪聲的瞬時A 聲級.用能量平均的方法， 以一個連續(xù)不變的A 聲級來表示該時段內(nèi)噪聲的聲級， 用Leq表示， 單位為dB(A).以一次測得的200 個數(shù)據(jù)為例， 將所測得的200 個數(shù)據(jù)從大到小排列， 則第10%個數(shù)據(jù)(第20 個數(shù)據(jù))即為L10， 第50%個數(shù)據(jù)(第100 個數(shù)據(jù))為L50， 第90%個數(shù)據(jù)(第180 個數(shù)據(jù))為L90.Leq的計算公式如下:

根據(jù)GB 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標準》， 校園噪聲屬于“1 類聲環(huán)境功能區(qū)”中的“文化教育、科研設(shè)計、行政辦公”區(qū)域， 其規(guī)定的晝間和夜間噪聲限值分別為55 和45 dB.監(jiān)測到的數(shù)據(jù)經(jīng)處理后得到Leq， 并將其與標準噪聲限值進行比較， 用于進一步的分析評價.

1.4.2 噪聲污染指數(shù)法

噪聲污染指數(shù)法適用于對區(qū)域環(huán)境噪聲的綜合評價[15].噪聲污染指數(shù)PN的計算公式如下:

式中:為平均等效連續(xù)A 聲級(dB(A));Lb為等效聲級基準值， 一般為75 dB(A).具體的噪聲分級表如表2 所示.

表2 噪聲分級表Table 2 Noise scale

2 結(jié)果與分析

在本研究所設(shè)置的10 個監(jiān)測點中， 晝間的噪聲分布為52.0～69.9 dB(A)， 夜間的噪聲分布為44.0～61.5 dB(A).由圖2 可知.晝間噪聲最大的監(jiān)測點為山明食堂， 最小的監(jiān)測點為機自學(xué)院， 且僅有機自學(xué)院未超標; 夜間噪聲最大的監(jiān)測點為風雨操場， 最小的監(jiān)測點為山明食堂，且僅有山明食堂未超標; 山明食堂一天的晝夜噪聲變化最大， 晝間的噪聲在10 個監(jiān)測點中最大， 而夜間的噪聲在10 個監(jiān)測點中最小.這是因為晝間山明食堂處于就餐高峰期， 人流量較大， 噪聲污染嚴重， 而晚上19:00 以后食堂關(guān)門， 無就餐人員， 人流量迅速下降， 噪聲較小， 基本無污染.機自樓坐落于學(xué)校新擴建的東校區(qū)， 人流量不大， 且樓內(nèi)基本為專業(yè)實驗室， 人流量穩(wěn)定， 故晝夜噪聲數(shù)據(jù)基本無變化.

圖2 校園不同功能區(qū)監(jiān)測點的晝夜等效連續(xù)A 聲級Fig.2 Day and night equivalent continuous A sound level of different functional areas in the campus

由于晝夜噪聲標準限值不同， 但晝夜噪聲值變化顯著， 因此將不同功能區(qū)的監(jiān)測點分別進行晝間和夜間的箱型圖分析(見圖3).結(jié)果發(fā)現(xiàn): 不同功能區(qū)晝夜噪聲差異的趨勢各不相同，其中生活區(qū)晝夜噪聲差距最為顯著， 學(xué)習(xí)工作區(qū)次之， 運動區(qū)晝夜噪聲差距不顯著.泮池和山明食堂晝間有較大的人流量去游玩、就餐， 而夜間山明食堂關(guān)閉， 人流量很小， 新世紀宿舍晝間學(xué)生大多去上課， 夜間就寢， 故生活區(qū)晝夜噪聲差異顯著.運動區(qū)晝間組織學(xué)生體育課， 夜間學(xué)生和周圍居民來學(xué)校鍛煉身體， 故晝夜噪聲差異不顯著.另外， 10 個監(jiān)測點工作日與周末的噪聲差異不顯著， 但晝夜噪聲仍有差異.

圖3 不同功能區(qū)的晝夜噪聲比較Fig.3 Comparisons of the day and night noise in different functional areas

由圖4 所示的學(xué)校不同功能區(qū)一天3 個時間的等效連續(xù)A 聲級發(fā)現(xiàn): 生活區(qū)與學(xué)習(xí)工作區(qū)一天內(nèi)的等效連續(xù)A 聲級的變化趨勢相同， 均為逐漸降低; 運動區(qū)則呈現(xiàn)兩個操場變化趨勢相反的現(xiàn)象.這主要是因為風雨操場內(nèi)設(shè)有400 m 跑道和室外籃球場， 且24 h 對外開放， 而南區(qū)操場的高爾夫球場與足球場主要供晝間上課和承辦比賽時使用， 夜間關(guān)閉較早.

圖4 校園不同功能區(qū)監(jiān)測點上午、下午、晚上的等效連續(xù)A 聲級Fig.4 Equivalent continuous A sound level in the morning， afternoon and evening of different functional areas in the campus

等效連續(xù)A 聲級以數(shù)據(jù)的形式， 直觀地表達了監(jiān)測點噪聲是否超標以及超標的量， 從而判定監(jiān)測點聲環(huán)境的好壞.將計算得到噪聲污染指數(shù)PN與聲環(huán)境質(zhì)量狀況和類型一一對應(yīng)，從而判別聲環(huán)境的質(zhì)量狀況和類型.通過計算， 各監(jiān)測點的噪聲污染指數(shù)如表3 所示.結(jié)果發(fā)現(xiàn): 各監(jiān)測點晝間、夜間、工作日和周末的質(zhì)量狀況均有差異; 工作日晝間有60%的監(jiān)測點聲環(huán)境質(zhì)量為壞， 夜間有70%的監(jiān)測點聲環(huán)境質(zhì)量為好及以上; 周末晝間有50%的監(jiān)測點聲環(huán)境質(zhì)量為壞， 夜間只有40%的監(jiān)測點聲環(huán)境質(zhì)量為好及以上.推斷周末夜間的聲環(huán)境質(zhì)量比工作日有所下降， 是因為周末人們在夜間活動增多.

表3 各監(jiān)測點的噪聲污染指數(shù)值及聲環(huán)境質(zhì)量狀況對照表Table 3 Noise pollution index values and the quality of the acoustic environment of each sampling sites

為便于分析， 通過比較與計算得出了各監(jiān)測點晝夜的超標率(見表4).可以看出: 監(jiān)測點9的晝夜噪聲超標率均為100%超標， 原因是監(jiān)測點9 為環(huán)化學(xué)院， 因做實驗等原因， 學(xué)院許多實驗設(shè)備晝夜運行， 造成聲環(huán)境質(zhì)量狀況較差; 夜間噪聲超標率均在40%以上， 且有4 個監(jiān)測點的超標率為100%， 說明校園夜間聲環(huán)境不容樂觀; 監(jiān)測點10 的晝間噪聲一周內(nèi)全部達標，說明處于東校區(qū)的機自學(xué)院目前人流量不大， 且周圍環(huán)境綠化較好， 為其聲環(huán)境作出了一定的貢獻; 監(jiān)測點4 與監(jiān)測點5 的晝間噪聲超標率差別很大， 主要是因為南區(qū)操場大部分運動區(qū)只供學(xué)生上課或承辦賽事時使用， 其余時間很少對外開放， 而風雨操場除舉辦大型賽事時限制人員進出外， 其余24 h 對校內(nèi)外人員開放， 且有南區(qū)操場所沒有的400 m 跑道， 運動人員較多，故而噪聲超標率大.

表4 校園各監(jiān)測點噪聲超標率Table 4 Noise exceeding rate of the sampling sites in the campus %

3 結(jié)論與建議

本研究針對不同功能區(qū)的不同監(jiān)測點進行了連續(xù)一周的等效連續(xù)A 聲級與噪聲污染指數(shù)的監(jiān)測， 分析結(jié)果得出: 上海大學(xué)寶山校區(qū)校園聲環(huán)境質(zhì)量狀況總體良好; 機自樓全天聲環(huán)境質(zhì)量良好; 山明食堂晝間以及風雨操場晝夜間聲環(huán)境超標嚴重; 山明食堂和泮池夜間聲環(huán)境質(zhì)量相對較好; 運動區(qū)夜間噪聲量較大.

通過與部分已進行噪聲監(jiān)測和評價的高校的聲環(huán)境質(zhì)量狀況進行對比可知， 由于在一定程度上會受到周圍環(huán)境的影響， 使得高校易受到噪聲污染(見表5).上海大學(xué)寶山校區(qū)與其他高校相比， 聲環(huán)境質(zhì)量偏好， 有利于學(xué)生、教職工的學(xué)習(xí)、生活等.

表5 部分高校聲環(huán)境質(zhì)量狀況對比Table 5 Comparisons of the quality of sound environment in some universities

隨著晝夜交替變化， 不同功能區(qū)的噪聲值有一定的變化規(guī)律.由圖5 所示的校園晝夜間噪聲分布等值線圖可知: 晝間山明食堂受噪聲影響最大， 超出限值5～15 dB(A)， 其余功能區(qū)聲環(huán)境質(zhì)量總體較好; 風雨操場晝夜間的噪聲值均較大， 超出限值5～15 dB(A)， 其余功能區(qū)聲環(huán)境質(zhì)量總體較好.晝夜間的噪聲分布具有一定的反差， 晝間西北至東南一線的學(xué)習(xí)工作區(qū)及生活區(qū)噪聲值較高， 污染嚴重， 而東北至西南的學(xué)習(xí)工作區(qū)及運動區(qū)聲質(zhì)量狀況良好; 夜間西北至東南一線的學(xué)習(xí)工作區(qū)及生活區(qū)噪聲值較低， 聲質(zhì)量狀況良好， 而東北至西南的學(xué)習(xí)工作區(qū)及運動區(qū)噪聲值較高， 污染嚴重.

圖5 晝夜間噪聲分布等值線圖Fig.5 Noise distributions in contour plot during the day and the night

上海大學(xué)校園功能區(qū)規(guī)劃清晰， 因此針對校園噪聲的特殊性， 可對不同的功能區(qū)采取合適的控制方法.

(1) 對因校園外道路施工、校園內(nèi)建筑施工產(chǎn)生的噪聲， 應(yīng)規(guī)定施工時間， 并在施工區(qū)周圍采取隔音、消聲等措施.

(2) 對產(chǎn)生噪聲的設(shè)備采取針對性的管理， 配備相應(yīng)的隔聲、吸聲或消聲設(shè)備， 如有必要，及時更新設(shè)備.學(xué)習(xí)工作區(qū)中實驗設(shè)備占有很大的比例， 對實驗設(shè)備噪聲的管控極為重要.對實驗室、實驗設(shè)備可配備相應(yīng)的隔聲墻、隔聲罩、隔音間、吸聲材料等， 也可以從根本上更換為產(chǎn)噪量小的設(shè)備.

(3) 增大綠化面積.植被對聲音有良好的吸收效果， 從而降低噪聲.截至2019 年5 月， 上海大學(xué)寶山校區(qū)綠化率為44%， 綠化覆蓋率達65%， 綠化面積較為可觀， 且各功能區(qū)之間的綠化帶也非常明顯， 從而有效避免了因時空不同產(chǎn)生的噪聲間的相互影響， 但東校區(qū)某些地方綠化不足， 如能得到改善， 對吸聲降噪會有更好的效果.

(4) 加大宣傳力度.讓學(xué)生、教職工等了解噪聲的危害， 掌握如何預(yù)防以及如何從自身做起， 減少噪聲的產(chǎn)生.例如， 在學(xué)習(xí)工作區(qū)可規(guī)定手機等電子設(shè)備的音量， 懸掛宣傳標語等.