声音和环境：你听到什么？
延展部分——本课题属于2025年初中科学课程的延展部分。
香港是一个繁忙又嘈杂的城市。在本课题中，你会学习人类和其他动物能听到哪些频率、如何以分贝（dB）测量响度、噪音污染对健康和环境有什么影响、保护听觉的方法，以及船只和建造工程的噪音如何影响海豚和鲸鱼。
温故知新（来自声音的特性）：频率是每秒振动的次数，单位是赫兹（Hz）。频率越高，音调越高。
1. 我们能听到的声音范围
人类的声频范围
我们能听到的频率范围称为声频范围。一个健康的年轻人的声频范围大约是20 Hz至20 000 Hz：
\(20\ \text{Hz} \le f \le 20\,000\ \text{Hz}\)
20 000 Hz也可写成20 kHz（千赫），因为\(1\ \text{kHz} = 1000\ \text{Hz}\)。
次声波和超声波
次声波——频率低于20 Hz的声音，太低沉，人类听不到。地震、雷暴、大型机器、大象和一些鲸鱼都会产生次声波。
超声波——频率高于20 000 Hz的声音，太高，人类听不到。蝙蝠和海豚会使用超声波，医生亦会用它为未出生的婴儿进行扫描。
记忆小贴士：“次”就是“低于”，“超”就是“超出”。两者都是真正的声波——只是我们听不到而已。
声频范围会随年龄改变
随着年纪增长，内耳的感觉细胞会慢慢受损。上限会最先下降，所以很多成年人听不到一些青少年能清楚听到的高音。巨大的噪音也会损害这些细胞，令任何年纪的人的声频范围收窄（耳的各部分可参阅听觉一课）。
你知道吗？一个约17 000 Hz的声音，学生可能听得清清楚楚，但很多成年人却完全听不到！
动手试试：找出全班的声频范围
把信号发生器连接到扬声器。由约20 Hz开始，慢慢提高频率；同学听到声音时便举手。记录每位同学能听到的最低和最高频率，然后作比较。
变量：自变量——频率；因变量——能否听到声音；控制变量——音量设定、所用的扬声器和与扬声器的距离。
安全：音量要保持在低水平。一般扬声器未能很好地播放极低或极高的频率，所以结果只是近似值。
重点：人类能听到约20 Hz至20 000 Hz的声音。低于这范围的是次声波；高于这范围的是超声波。上限会随年龄增长和噪音损害而下降。
2. 动物能听到不同的声频范围
人类的声频范围与其他动物不同。
一些动物的声频范围
近似数值：
狗——可达约45 000 Hz（超声波）
蝙蝠——可达约100 000 Hz或以上（超声波）
海豚——可达约150 000 Hz（超声波）
大象——能听到部分次声波，但上限比我们低
大型鲸鱼——发出非常低沉的叫声，部分属于次声波
不同的声频范围如何帮助动物
蝙蝠和海豚会发出超声波，再聆听回声，在黑暗中或混浊的水中寻找食物——这就是回声定位（参阅声音的特性）。
大象会发出低沉的隆隆声，当中部分是次声波，可传到数公里外的其他大象。大型鲸鱼会发出低沉的叫声，能在海洋中传到很远的地方。
狗哨发出的声音大多高于20 000 Hz。狗听得清清楚楚，我们却几乎听不到！
重点：狗、蝙蝠和海豚能听到超声波；大象和大型鲸鱼会使用非常低沉的声音，包括次声波。
3. 噪音和分贝标度
什么是噪音？
噪音是不想要或令人不快的声音。当噪音太响或持续太久，以致伤害人类或其他生物时，便成为噪音污染。在香港，常见的噪音来源包括道路交通、建筑和装修工程、飞机和船只。
以分贝（dB）测量响度
响度可用声级计测量，单位是分贝（dB）。0 dB大约是一个健康的年轻人刚好能听到的最微弱声音。
一般声音的响度（近似值）：
约30 dB——耳语
约60 dB——正常谈话
约70–85 dB——繁忙的道路交通
约100 dB——近距离的路面钻机
约120 dB或以上——附近起飞的喷气式飞机；可令人感到耳痛
响度每增加10 dB，听起来大约响一倍。专家一般建议，长时间接触高于约85 dB的声音会损害听觉——声音越响，安全的聆听时间越短。
常见错误：“超声波就是非常响的声音。”错！次声波和超声波描述的是频率（音调），单位是Hz。响度则以dB测量。一个声音可以音调很高但很轻。
重点：噪音是不想要的声音。响度以dB测量；增加10 dB听起来大约响一倍，长时间接触高于约85 dB的声音会损害听觉。
4. 噪音对健康和环境的影响
对健康的影响
1. 听力受损——巨大的声音会损害耳蜗内的感觉细胞。这些细胞不会再生，所以听力损失是永久的。这过程通常是慢慢地、无痛地发生。
2. 耳鸣——接触巨大噪音后，耳内出现铃声或嗡嗡声。
3. 压力——噪音令人烦躁和紧张；长期的噪音与高血压有关。
4. 睡眠问题——晚上的交通或建筑噪音会影响睡眠，令人感到疲倦。
5. 难以集中精神——噪音令人较难复习、工作和交谈。
对环境和野生动物的影响
掩盖声音——噪音会掩盖动物用来寻找伴侣、寻找食物或警告危险的声音。
离开生境——动物会迁离嘈杂的地方，失去觅食和繁殖的地方。
改变行为——一些城市鸟类会唱得更大声或更高音，好让叫声盖过交通噪音。
宁静的地方，例如香港的郊野公园，对人类和野生动物都十分宝贵。
常见错误：“噪音不会令耳朵痛，就不会损害听觉。”错！长时间接触巨大声音造成的损害通常没有疼痛，会慢慢累积，而且无法逆转。
重点：噪音污染可导致永久听力受损、耳鸣、压力、睡眠问题和难以集中精神，亦会干扰野生动物。
5. 保护听觉：对抗噪音
保护听觉是指减少噪音，或保护人们免受噪音影响的方法。这十分重要，因为受损的听觉无法修复。
记忆小贴士：在声源、传播途径或接收者处阻止噪音——记住“源、途、收”。
在声源：减少噪音
使用较宁静的设备，并为引擎加装消音器；定期保养机器；在建筑工地以压入或钻孔方式打桩，代替撞击式打桩；铺设能减少轮胎噪音的路面。
建筑噪音的时间限制
根据香港的噪音管制法例，在晚上（约晚上7时至早上7时）或星期日及公众假期使用机动设备进行嘈杂的建筑工程，须申领许可证；而撞击式打桩在这些时段更不准进行。这些时间限制让居民可以休息。
在传播途径：阻隔噪音
隔音屏障——香港公路旁的高大屏障会反射和吸收声音，减少声音传到附近的住宅；有些道路更建有像隧道一样的隔音罩。
距离和设计——把建筑物建在离道路较远的地方，并让卧室背向道路。
在接收者：保护聆听者
耳塞——放入耳道内。
耳罩——覆盖整只耳朵；建筑工人和机场工作人员会佩戴。
双层玻璃窗——两层玻璃之间有空隙，声音很难穿过。
柔软材料——地毯和窗帘可减少室内的回声。
日常小贴士：“60/60法则”——使用耳机时，音量不超过60%，每次不超过60分钟。
重点：可在声源（较宁静的设备、时间限制）、传播途径（隔音屏障）和接收者（耳朵防护、双层玻璃窗）减少噪音。
6. 工业噪音和海洋动物
航运业和建造业产生的噪音会影响海豚和鲸鱼等动物的生境。
为什么声音在海中这么重要？
光在海水中不能传得很远，但声音在水中传播得比在空气中更快、更远。所以海洋哺乳类动物依靠声音寻找食物、辨别方向和与同伴保持联系。
航运业的噪音
大型船只的引擎和螺旋桨会发出巨大、持续和低频的噪音。高速船在水下同样非常嘈杂，当中包括与海豚所用频率重叠的高频声音。
建造业的噪音
兴建桥梁、码头和填海可能涉及撞击式打桩（把桩柱锤入海床）和疏浚。每一下撞击都会在水中发出非常响亮的声音脉冲。
噪音如何伤害海豚和鲸鱼
掩盖声音——噪音盖过回声定位的“咔嗒”声和叫声，令它们较难捕食和与同伴保持在一起。
压力——动物可能停止觅食或休息。
离开生境——它们可能避开嘈杂的地方，即使那里是良好的觅食场所。
听觉受损——附近非常响亮的声音可损害它们的听觉。
案例研究：香港的中华白海豚
香港的中华白海豚属于珠江口的族群，主要生活在大屿山一带的西面水域。成年的中华白海豚往往呈粉红色！它们繁忙的家园有渡轮、货船和海上工程，这些噪音会干扰它们觅食和沟通。
人们如何帮助它们：
设立海岸公园，保护重要的海豚生境。
使用气泡幕——在水下打桩工程周围形成的一道气泡墙——减少噪音向外扩散。
尽可能选用较宁静的施工方法。
部分高速船在重要的海豚水域须减速或按指定航道行驶。
鲸鱼只是偶尔在香港水域出现，但在全球各地，船只噪音对它们是一个严重问题，因为这些噪音与它们低沉的叫声重叠。
你知道吗？中华白海豚是1997年香港回归庆典的官方吉祥物。
重点：船只、渡轮和海上打桩产生的水下噪音会掩盖海豚和鲸鱼的声音、造成压力、迫使它们离开，甚至损害听觉。
重点回顾
1. 人类能听到约20 Hz至20 000 Hz的声音；上限会随年龄增长而下降。
2. 次声波低于20 Hz；超声波高于20 000 Hz。
3. 狗、蝙蝠和海豚能听到超声波；大象和大型鲸鱼会使用次声波。
4. 响度以分贝（dB）测量；噪音污染会危害健康和野生动物。
5. 保护听觉可在声源、传播途径和接收者三方面入手。
6. 航运业和建造业的噪音会伤害海豚和鲸鱼，包括香港的中华白海豚。
做得好——好好保护你的耳朵吧！