淺析穩態噪聲與非穩態噪聲的判定及測量

阮兵軍 劉云 呂玉新

【摘? 要】現行噪聲監測的幾個方法標準中對穩態噪聲與非穩態噪聲的定義基本相同，對穩態噪聲的測量時間都規定為1min。對非穩態噪聲的測量時間只作描述性規定，未具體給出測量時間，現實工作中理解和把握不盡相同。論文針對社會環境監測機構工作中遇到的技術問題，重點分析了對穩態噪聲和非穩態噪聲的判定，并結合具體實例給出了非穩態噪聲測量時間的建議，以便今后修訂噪聲標準時能有所幫助。

【Abstract】The definition of steady noise and unsteady noise is basically the same in several current noise monitoring methods and standards， and the measurement time of steady noise is stipulated as 1min. Because the measurement time of the unsteady noise is only specified in description， the measurement time is not given in detail， so the understanding and grasp of the real work are not the same. In view of the technical problems encountered in the work of social environmental monitoring institutions， this paper focuses on the analysis of the judgment of steady noise and unsteady noise， and gives some suggestions on the measurement time of unsteady noise with specific examples， so that it can be helpful to revise the noise standard in the future.

【關鍵詞】噪聲監測;穩態噪聲;非穩態噪聲;質量控制;測量時間

【Keywords】noise monitoring; steady noise; unsteady noise; quality control; measurement time

【中圖分類號】X707? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）10-0140-03

1 引言

環境噪聲監測工作在我國已經開展了30年，對城市建設水平的提升和人民對美好生活環境的渴求有著不可低估的作用。環境噪聲監測主要分為2類，其中第一類是聲環境質量監測，內容包括：城市區域聲環境監測、道路交通噪聲監測、功能區聲環境監測，主要目的是了解城市聲環境質量現狀及其變化趨勢。這類監測數據每年由《中國環境狀況公報》《中國環境質量報告》《城市功能區聲環境質量報告》等國家生態環境部或中國環境監測總站采用并發布。第二類是對環境噪聲源的監測，如建設項目竣工環境保護驗收監測、企業廠界環境噪聲監測、信訪噪聲擾民監測、噪聲損害鑒定性監測等，監測內容包括工業企業、建筑施工、社會生活噪聲。這類監測數據是環境管理中不可或缺的內容，主要用于建設和諧社會、穩定群眾情緒方面，成為日常噪聲管理的重要依據，各縣（市、區）在年度環境保護監測工作中會有體現。

隨著環境監測市場的逐步放開，越來越多的社會環境監測機構加入生態環境監測隊伍中來。目前，第一類噪聲監測依然由基層環境監測站承擔，而第二類噪聲監測則由社會環境監測機構承擔的居多。在噪聲監測中，社會環境監測機構對穩態噪聲、非穩態噪聲的判定和測量技術方面欠缺很多。

2 穩態噪聲與非穩態噪聲的定義

穩態與非穩態屬于物理學上的概念，最初用于熱傳導、流體力學方面。它最初按照物體溫度是否隨時間變化而區分為穩態和非穩態兩大類。凡是物體中各點溫度不隨時間改變的傳熱過程，稱為穩態傳熱。反之，物體中各個點的溫度隨著時間的改變而發生變化的傳熱過程，稱為非穩態傳熱。在流體力學上的概念與此類似，強調的都是時間變量關系。所謂的穩態（steady）和非穩態（unsteady）就表述了流動狀態是否隨時間變化的含義。

2.1 噪聲方面常見術語

在噪聲監測時，我們所配置的聲級計必須能打印出原始憑條，如圖1所示。這是噪聲監測的原始數據，沒有這個憑條就認為沒有原始數據作支撐，涉嫌偽造監測數據。圖1這個打印憑條顯示的信息有：第1行，2021-03-18 02：14：54，顯示噪聲監測開始的準確時間。其中的Ts=1min，指的是該組噪聲數據的測量時間為1min。

下面最主要的信息是：Leq，即等效連續聲壓級;SEL，即聲暴露級=Leq+10Log（T）;Lmax，即測量一組數據中的最大聲壓級;Lmin，即測量一組數據中最小聲壓級;L5，即測量數據中5%的數據超過此聲壓級;L10，即測量數據中10%的數據超過此聲壓級;L50，即測量數據中50%的數據超過此聲壓級;L90，即測量數據中90%的數據超過此聲壓級;L95，即測量數據中95%的數據超過此聲壓級;SD，即一組測量數據間的標準均方偏差。

2.2 穩態噪聲與非穩態噪聲的概念

《機械設計手冊》第一卷對穩態噪聲的定義是，穩態噪聲是指噪聲強度波動范圍在5dB以內的連續性噪聲，或重復頻率大于10Hz的脈沖噪聲。在中華人民共和國國家職業衛生標準GBZ 2.2—2007《工作場所有害因素職業接觸限值 第2部分：物理因素》中規定：穩態噪聲是指在觀察時間內，采用聲級計“慢擋”動態特性測量時，聲級波動小于5dB的噪聲。以上2個標準中，噪聲隨時間波動量均定義成5dB以內，即小于5dB的為穩態噪聲，大于或等于5dB的為非穩態噪聲。

在GB 12348—2008《工業企業廠界環境噪聲排放標準》中，噪聲隨時間波動量則定義為3dB。由以往的5dB調整為3dB。這里的定義為，凡是在測量期間內，被測聲源的聲級起伏不大于3dB的噪聲為穩態噪聲（steady noise），反之，大于3dB的為非穩態噪聲（unsteady noise）。

2.3 非穩態噪聲的細分

非穩態噪聲是與穩態噪聲相對而言的，即在時間分布上不連續，隨時間變化呈現突出的變化，并有其形態特征的噪聲。學理上，非穩態噪聲又可分起伏噪聲、間歇噪聲和脈沖噪聲。①起伏噪聲（fluctuating noise）是指在觀察時間內，采用聲級計慢檔動態測量時，聲級起伏大于3dB、通常小于10dB的噪聲。②間歇噪聲（intermit-tent noise）是指在測量過程中，聲級保持在背景噪聲之上的持續時間大于或等于1s，并多次突然下降到背景噪聲級的噪聲。建筑業、維修業等的許多工業噪聲都屬于間斷噪聲。③脈沖噪聲（impulse noise）與撞擊噪聲（impact noise）是指聲壓快速上升到頂峰又快速下降的一種瞬時的噪聲。按照ISO的規定，脈沖噪聲是由持續時間小于1s的單個或多個猝發聲組成的噪聲，而撞擊噪聲其聲壓上升和下降的時間都比脈沖噪聲長些。前者多見于武器發射或爆炸聲，后者如錘鍛與沖壓噪聲。非穩態噪聲中，脈沖噪聲的參數主要是峰值聲壓級、脈沖寬度、脈沖次數或暴露次數等，與對人體的危害有密切關系，非穩定噪聲的測量也有一些特殊要求。

3 穩態噪聲與非穩態噪聲的解析

按照GB 12348—2008《工業企業廠界環境噪聲排放標準》的規定，穩態噪聲指在測量時間內，被測聲源的聲級起伏不大于3dB的噪聲。被測聲源的聲級起伏大于3dB的噪聲為非穩態噪聲。在具體環境噪聲質量的監測中，判定穩態噪聲是第一步，那這個判定的依據是指最大聲壓級Lmax與最小聲壓級Lmin之差，還是指噪聲打印條中的SD值呢？針對這個問題，該標準中并沒有明確給出答案。

3.1 環境部給出的解釋

2020年12月25日，生態環境部在部長信箱中對穩態噪聲的判定給出了明確的解釋。按照GB 12348—2008《工業企業廠界環境噪聲排放標準》，穩態噪聲是指在測量時間內，被測聲源的聲級起伏不大于3dB的噪聲。建議比較測量值的最大值Lmax和最小值Lmin，其差值不大于3dB的噪聲判斷為穩態噪聲，相反，其差值大于3dB的噪聲則判斷為非穩態噪聲。對于穩態噪聲和非穩態噪聲，依據監測標準規范中的具體規定進行不同測量時段的監測。

根據生態環境部部長信箱給出的答復，建議比較一組噪聲測量值中，最大聲壓級Lmax和最小聲壓級Lmin，其差值不大于3dB的噪聲判斷為穩態噪聲，相反，其差值大于3dB的噪聲判斷為非穩態噪聲。這里應該明確，生態環境部答復使用的字眼是建議，因為在標準里面確實沒有明確規定，所以這個解釋的效力肯定不如標準的效力高。顯然，這里的解釋存在一定可以商榷的地方，就目前沒有具體標準、沒有明確判定依據的情況下，暫以此為準。

3.2 根據打印憑條直接判定

上文提到，一家社會環境監測機構在噪聲測量打印憑條上顯示的信息，其中的等效連續聲壓級（Leq）是我們和執行標準相比較，做出超標與否符合性判定的依據。最大聲壓級（Lmax）與最小聲壓級（Lmin）的算術差值，不大于3dB的判定為穩態噪聲，大于3dB的判定為非穩態噪聲。其中，還有一個參數標準均方偏差（SD），也有的稱為標準差，它是表征該組噪聲測量數據間的離散程度。根據標準差SD也能方便地作出判定，根據數理統計學定理，即單獨看SD數值大于3dB的話，則得出結論Lmax-Lmin必定也大于3dB。以上2種判定方法，符合其一即可作出判定，并不要求二者都符合。應該注意的是，單獨看Lmax-Lmin大于3dB的話，則標準差SD未必就大于3dB。

圖1噪聲打印憑條中，最大聲壓級（Lmax）是50.2dB，最小聲壓級（Lmin）是43.9dB，Lmax-Lmin=6.3dB。顯然Lmax-Lmin>3dB，按照生態環境部給出的解釋，可以判定這個噪聲屬于非穩態噪聲。該打印憑條中的SD=1.8dB，這里的SD雖然<3dB，單獨看SD的數值不能判定為非穩態噪聲，但2種判定方法，符合其一即可作出判定，所以我們依然可以判定為非穩態噪聲。

3.3 穩態噪聲的判定與測量時間

通過比較，在“工業企業廠界環境噪聲”“社會生活環境噪聲”“結構傳播固定設備室內噪聲”“建筑施工場界環境噪聲”“聲環境質量”以及“民用建筑隔聲測量”中，關于測量時段的選擇中都有提到穩態噪聲、非穩態噪聲。在具體的監測時段選擇上，這2種噪聲是完全不一樣的，各標準規范中的具體規定為：①在GB 12348—2008《工業企業廠界環境噪聲排放標準》中，測量時段的規定是，穩態噪聲采用1min的等效連續聲壓值，非穩態噪聲的測量時段是指被測噪聲源有代表性時段的等效聲壓值，必要時要測量被測噪聲源整個工作時段的等效聲壓值。背景噪聲測量時段與被測聲源測量的時間長度相同。②在GB 22337—2008《社會生活環境噪聲排放標準》中，測量時段的規定是，穩態噪聲采用1min的等效連續聲壓值，非穩態噪聲的測量時段是指被測噪聲源有代表性出現時段的等效聲壓值，必要時要測量被測噪聲源整個發生時段的等效聲壓值。背景噪聲測量時段與被測聲源測量的時間長度相同。③在HJ 707—2014《環境噪聲監測技術規范 結構傳播固定設備室內噪聲》中，測量時段的規定是，被測聲源是穩態噪聲的，測量1min等效A聲級和倍頻帶聲壓級;被測聲源是非穩態噪聲的，測量代表性時段的等效A聲級和倍頻帶聲壓級，必要時要測量被測噪聲源整個發生時段的等效聲壓值。背景噪聲測量時段與被測聲源測量的時間長度相同。④在GB 12523—2011《建筑施工場界環境噪聲排放標準》中，背景噪聲測量時段中規定，穩態噪聲測量1min等效聲級;非穩態噪聲測量20min等效聲級。⑤在GB 3096—2008《聲環境質量標準》附錄C噪聲敏感建筑物監測方法中，監測敏感建筑物的環境噪聲時，應在周圍環境噪聲源正常工作的條件下進行測量，視噪聲源的運行工況，分為晝、夜2個時段連續進行。根據環境噪聲源的特征，可優化測量時間。穩態噪聲測量1min的等效連續級，非穩態噪聲要測量整個正常工作時間（或代表性時段）的等效連續級。⑥在GB 50118—2010《民用建筑隔聲設計規范》附錄A室內噪聲測量方法中，對于穩態噪聲，在各測點處測量5～10s的等效連續A聲級，每個測點測量3次;對于連續性的非穩態噪聲，要在各測點處測量10min的等效連續A聲級，每個測點測量1次;對于間歇性的非穩態噪聲，要測量噪聲源密集發生時20min的等效連續A聲級，每個測點測量1次。

以上常用到的有關噪聲標準規范中，對穩態噪聲、非穩態噪聲測量時段的規定都是針對固定設備噪聲源的測量，時間不盡相同。在環境監測實際工作中，對穩態噪聲、非穩態噪聲的判定非常有意義，它直接關系到噪聲測量的數據是否有效。圖1噪聲打印憑條實例中，這是個最常見的企業廠界環境噪聲監測的打印憑條。根據生態環境部的解釋，我們有理由判定為非穩態噪聲，這里的測量時間還是按照穩態噪聲測量的1min設定，有違監測技術規范關于非穩態噪聲監測時段的規定。

4 噪聲監測中的實際應用

通過實驗數據發現，噪聲監測儀器的最大聲壓值Lmax與監測結果的等效聲級Leq之間的相關系數為0.50，存在中度的正相關性。進一步發現，噪聲監測儀器的最小聲壓值Lmin與監測結果的等效聲級Leq之間的相關系數為0.36，相關性的程度較低。

4.1 測量時間的確定

噪聲測量時間的長短，是由穩態噪聲、非穩態噪聲決定的。所以，必須首先對噪聲的性質進行判定。對穩態噪聲的測量時間，基本都是規定的1min;對于非穩態噪聲來說，實驗證明各個噪聲監測儀器比對的結果有顯著性差異，這種情況下還設定1min的監測時間是不能真實反映噪聲影響情況的。開展非穩態噪聲監測時，為避免因為儀器自身系統響應間的差異導致的測量數據間的顯著性差異，一般是通過增加測量時間的方式來降低這種差異的影響，建議采用10～20min的測量時間為宜。

4.2 脈沖噪聲的實例

據了解，某迪斯科舞廳位于一座綜合樓的2層，其上面為居住樓。環境管理部門多次接到樓上居民的投訴，稱迪斯科舞廳的聲響噪聲擾民。環境管理部門委托社會環境監測機構開展噪聲監測，在居民家中設置采樣點設置1min測量時間、快檔F進行測量的結果，23：00的等效連續A聲級為35dB，符合一類區夜間的噪聲標準限值。事實上，當地居民并不接受這樣的監測結果，認為噪聲測量的數據有問題，與他們的身心感受差距過大，投訴不斷。之所以會出現這樣的情況，主要還是社會環境監測機構在對迪斯科舞廳噪聲擾民監測中存在著技術方面的問題和錯誤。

①迪斯科舞廳的音樂明顯屬于非穩態噪聲，進一步細分應該屬于脈沖噪聲，有著明顯的特殊性，使用普通聲級計在受影響居民家中測量1min，而且使用快檔F檔測量，顯然是錯誤的。②脈沖噪聲的測量中，如果還使用A計權聲級的話，國際標準化組織提出需要對測量結果進行修正，其修正值是在實測等效連續聲壓值Leq的基礎上再加5dB（A）。但我國現行標準中住宅區測量脈沖噪聲未制定限制性規定，未明確提出修正值，所以本案例中監測數據的公正性受到質疑在情理中。③鑒于迪斯科舞廳的音樂以打擊樂為主，插播輕音樂，營業時間一般為20：00至次日2：00，如果連續在整個營業時間段測量6h，雖然能滿足監測技術規范的要求，但客觀上影響居民休息，操作上可行的辦法是連續監測20min即可。

5 結語

區分穩態噪聲、非穩態噪聲的概念，真正用意在于正確作出判定，從而對測量時間給出合理的設定，這樣才能保證噪聲監測數據的科學、準確。事實上，多數社會環境監測機構在測量噪聲時設定時間都是1min，這是不嚴謹的，社會環境監測機構在這方面的技術欠缺亟待彌補。同時，我們也建議今后在噪聲標準方法修訂時能進一步明確非穩態噪聲的測量時間。

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