声化学法

2024-08-16

声化学法（共8篇）

声化学法篇1

摘要：介绍了超声化学法的基本原理,以及目前超声技术在制备纳米陶瓷材料方面的应用,包括超声化学沉淀法、超声雾化热分解法和超声电化学法。最后对声化学法制备纳米材料的发展方向提出了展望。

关键词：声化学法,陶瓷粉体,纳米

引言

声化学研究最早出现于20世纪20年代的美国普林斯顿大学化学实验室,到20世纪80年代中期作为一个新的化学分支开始形成[1]。声化学是一门新兴的交叉学科,主要指利用超声来加速化学反应或触发新的反应通道,以提高化学反应产率或获取新的化学反应物.近年来,声化学法越来越受重视,其主要研究动向与应用包括:催化化学,生物化学,分析化学,电化学,光化学,矿物化学处理,金属有机化学,纳米材料,其他新型材料的开发,超声在环保中的应用(水的净化、污水处理、净化空气等等)[2]。

一般的陶瓷制造过程中原料使用的是天然矿物粉碎物,但为了充分发挥新陶瓷的功能,以高纯度、微细型粉末作为烧结用原料是必要的。特别是在某些精细陶瓷和具备特殊性质的功能陶瓷中,以纳米或者亚微米级粉体为原料,显得至关重要。纳米粉体的制备方法很多,按照制备的体系和状态分有固相法、液相法和气相法,按照反应性质分又有物理法、沉淀法、相转变法、气溶胶反应法等[3]。纳米陶瓷粉体的稳定性、粒子的大小及物理化学性能均与制备方法密切相关。因此,选用哪种方法制备纳米粉体原料对陶瓷性能影响很大[4]。近年来,超声技术已被广泛地用来制备具有特殊性能的纳米材料的研究中。简单说来,纳米材料的超声制备属于物理化学综合法,与其他的方法相结合形成了超声声解法、金属有机物热分解法、声化学还原法、超声溶胶-凝胶法、超声共沉淀法、超声微乳液法等制备纳米粉体的新方法[5,6,7]。

1 声化学法制备纳米粉体的原理

1.1 原理[8]

超声波化学又叫做声化学,它的原理来自于声空化(cavitation),是通过声空化提高反应产率和引发新的化学反应的学科,是声能量和物质之间一种很独特的相互作用。

声空化是指液体中微小泡核的形成、振荡、生长、收缩至崩溃,及其引发的物理、化学变化。附着在固体杂质、微尘、容器表面上及细缝中的微气泡或因结构不均匀造成液体内抗张强度减弱的微小区域中析出的溶解气体等都可以构成这种微小的泡核。空化泡崩溃时,极短时间内在空化泡周围的极小空间中,将产生瞬间的高温(5000K)和高压(1800atm)及超过1010K/S[9]的冷却速度,并伴随强烈的冲击波和时速达40km的射流及放电发光作用。由上所述,超声空化伴随的物理效应归纳为4种:(1)机械效应(体系中的冲击波、冲击流和微射流);(2)热效应(体系中的高温、高压和整体的升温);(3)光效应(声致发光);(4)活化效应(产生自由基)。液体声空化的过程是集中声场能量并迅速释放的过程。这就为在一般条件下不可能或难以实现的化学反应提供了一种非常特殊的物理环境,足以使有机物、无机物在空化气泡内发生化学键断裂、水相燃烧和热分解条件,促进非均相界面之间搅动和相界面的更新,加速了界面间的传质和传热过程完成,使很多采用传统方法难以进行的反应得以顺利进行。

一般认为,声化学反应过程可能发生在三个不同的区域中:(1)流体空化泡中;(2)在空化泡与液体的气(汽)液界面上;(3)发生在空化冲击波传播的流体里。在三个区域中,如果反应发生在流体空化泡中,空化泡的温度取决于溶剂的蒸汽压。以水为例,空化泡中最高温度可以达到4000K,当空化泡破裂后,在大于1010K/S冷却速度下,产生的纳米粒子是无定形的。如果反应发生在空化泡与液体的气(汽)液界面上,破裂的空化泡产生的温度可以达到19000K,从而生成晶形纳米粒子。经Suslick等人的研究和测试,清楚地证明并提出了热点(hot spot)理论[10]:声空化引起的高温及温度梯度,是局限于以空化泡为中心的很有限的范围之内的,其周围广大的液体温度几乎不变。

1.2 声化学的影响因素

(1)声场的频率:声场的频率对声化学反应有较明显的影响,一般情况下,脉冲声波比连续声波的效果要好些;声源的调制方式也很重要,脉冲的占空比在1∶1-1∶1.5时声化学反应有较高的诱发率。

(2)声场的能量:声场的能量取决于超声换能器的功率,而它则是声化学反应的决定性因素。声化学反应的加速和启通源于超声的空化作用,只有当声强(声场的能量)达到一定程度时,才能使以声场频率振动的气泡发生闭合,声强越高,闭合的速度就越快,产生的压力波也越强,热点处的温度和压强也将更高,以及其它的一些空化效应也就越剧烈,从而触发和开启一系列的声化学反应。

(3)溶液的温度:溶液的温度也是一个重要的影响因素。以前认为,温度升高,溶液的粘度下降,这样的话,空化核半径和声场的频率不合,从而促使能够发生空化效应的空化核数目下降,反应速度下降。近来的研究表明,溶液的的粘度下降并不是主要原因,而是溶液的温度升高以后,在溶液中溶解的气体大量逃逸出去,结果造成空化核的生成量下降,反应速度下降。

2 声化学法在纳米陶瓷粉体材料制备中的应用

声化学法是近年来发展起来的一种新型纳米材料制备方法。它的特点是[11]:利用超声波在反应体系中产生的局部极端的高温高压条件,局部温度变化率高达109K/S,因此利用超声波可制备常规方法难以制备的材料。对于采用常规方法时要求的反应条件较高的某些反应,利用超声波可降低对反应的条件要求,使之在室温或低温条件下就可以反应,使反应易于控制;在纳米材料的制备中,采用常规的液相方法时,为防止晶粒的团聚,常需要采用多种方法(如加入分散剂等),但这又可能造成杂质的引入,而采用声化学法时,由于超声波的强烈分散作用,对反应速度控制方面的要求降低,又可以很好防止大面积团聚。因此,超声波化学法在制备纳米陶瓷粉体中得到了广泛的应用。

2.1 超声声解法

超声的化学效应源于声空化,即液体中气泡的形成、生长和急剧崩溃。气泡的突然崩溃会产生局部热点,它是通过塌缩气泡气相中的绝热压缩或冲击波所导致的结果。这些由气泡塌缩过程中所产生的特殊条件已被用于分解金属-羰基化合物,以制备非晶态金属、合金、金属碳化物、氮化物、氧化物等。声解法在碳化物、氮化物、硫化物、主族金属氧化物和过渡金属氧化物以及纳米碳管的制备中具有重要的作用。例如Kurikka V.P.M.Shafi[12]等利用Co(NO)(CO),和Ni(CO),在At气氛和甲苯溶剂中制得了粒径小于10nm的非晶态Co-Ni合金,并分析了2种前驱体的化学计量比对形成合金的影响。

2.2 超声共沉淀法

共沉淀工艺法是典型的液相湿化学方法,是指在溶液中由反应物相互作用同时形成沉淀的方法。而超声波-共沉淀法制备无机粉体是基于化学共沉淀法,其主要过程是利用金属盐溶液与沉淀剂反应,制取相应盐的凝胶沉淀,在共沉淀的过程中采用超声波辐照辅助反应,然后将洗净的凝胶沉淀经过热处理之后而转化为超细的无机纳米粉体。超声辐射通过影响沉淀晶核形成与生长的动力学过程及微粒间的相互作用,有效地防止与控制了沉淀反应过程中形成的微小颗粒的长大与团聚,从而获得粒径细小、分散程度高的前驱物沉淀颗粒。

郑少华、王平等以Zr OCl2·8H2O和Mg O、乙醇和盐酸等作为原料[13],采用超声波-共沉淀法制备出Zr O2-Mg O超细粉。实验结果表明:用超声波辐照制备合成出来的Mg O稳定Zr O2超细粉,结晶温度低,粉料的分散性好,不易团聚。

陈雪梅、陈彩凤将超声辐射应用于以硫酸铝铁和碳酸氢按为原料的沉淀法制备了Al2O3纳米粉体[14]。实验结果表明:超声辐射由于其自身的空化作用不仅细化了前驱体颗粒、抑制了其间的团聚,而且延缓了其向凝胶的转变过程,从而有效地细化α-A12O3颗粒,但过高的频率却易导致颗粒间的进一步聚合。

梁新义等人[15]的研究发现,未经超声处理所制备的La Co O3晶体不均匀,且颗粒较大,平均粒径约为30nm。但经超声制备的La Co O3晶体均匀,颗粒也较小,当超声波频率为33k Hz时,平均粒径约为20nm;超声波频率为50k Hz时,平均粒径为12nm。从电子衍射照片发现,经超声制备的La Co O3样品的衍射光斑较强,说明晶体较为完整,在较低的温度下就形成了钙钛型复合氧化物ABO3结构(A为稀土或碱土金属,B为过渡金属)。比表面分析结果表明,超声共沉淀制备的样品具有较大的比表面,在实验范围内随超声频率的增加(33k Hz,40k Hz,50k Hz),样品的比表面积也增加.由此进一步说明超声作用改善了共沉淀阶段的条件,从而影响La Co O3的物理化学性质。

Hamed Arami[16]等利用超声波化学共沉淀法在Na OH溶液中析出了纳米的Ti O2晶体(50nm)。实验结果表明,可以在较低的温度下制备出方石英相的Si O2晶体和锐钛矿相的Ti O2晶体。

鲍慈光等人用超声乳化共沉淀的方法制得超细、掺杂均匀的氧化锌(Zn O)电阻复合粉体。

2.3 超声溶胶-凝胶法

溶胶一凝胶工艺是60年代发展起来的一种材料制备方法,其基本过程是:一些易水解的金属化合物(无机盐或金属醇盐)在某种溶剂中与水发生反应,经过水解与缩聚过程而逐渐凝胶化,再经过干燥、缎烧、烧结等后处理工序,最后制得所需的材料。在溶胶-凝胶过程中引入一定强度和时间的超声波,可以促进或改变水解、缩聚、成核及晶体生长过程。

龚晓钟、汤皎宁以乙酸锌水溶液和草酸无水乙醇溶液为原料,又以乙酸锌和柠檬酸无水乙醇溶液为原料,用溶胶-凝胶法以超声振荡方式制备出粒径为37.0nm左右的六方晶型。制得的Zn O微粒与用一般溶胶-凝胶法制备的颗粒比较,发现前者颗粒均匀,粒径较小,比表面积大。

2.4 超声悬浮液法

作为结构材料的陶瓷粉体例如Al2O3,Si C等,由于单组分的材料难以满足多种性能的要求,特别是它的韧性不够好,使用受到限制,长期以来,科学家们对此进行了大量的研究工作,通过各种途径改善材料的断裂韧性。通过复合,集不同组分的优点于一身,或者不同组分的协同作用,以获取高韧性的陶瓷复合材料。这是当前的一大研究课题,在二元或多元粉体的复合过程中,如何使各组分均匀化分散是一个关键问题。多相悬浮分散法是一种相悬浮液分散法,是一种有效的降低粉体团聚、使复合粉体各组分充分混合的方法。但是研究表明,料浆中颗粒之间的硬团聚无法用传统的机械搅拌和球磨方式来消除,而超声振荡可以达到更好的分散效果。

D.N.Srivastava,V.G.Pol[17]等用超声波来均匀分散复合悬浮液,发现随着超声波分散时间的延长,复合悬浮液的粘度显著降低,颗粒分散程度得到提高,所得到的粉料平均粒径为4-6nm。

2.5 超声雾化热分解法

超声雾化利用了超声波的高能分散机制,将超细粉末目标物的前驱体溶解于特定溶剂中配成一定浓度的母液,然后经过超声雾化器产生微米级的雾滴,并被载气带入高温反应器中发生热分解,从而可得到均匀粒径的超细粉体材料,材料颗粒的大小可以通过调整母液浓度而对其加以控制。

K.H.Kim等[18]采用超声喷雾化热解法制备了具有良好球状形貌,分散性好的Sr Ti O3:Pr,Al纳米发光材料,并研究了温度对晶相和产物形貌的影响,发现在较高的温度下所制备的Sr Ti O3:Pr,Al纳米粉体表面较光滑,同时前驱物的浓度对晶粒尺寸有较大影响,但并不影响其光致发光性能。

Won Hyuk Suh等[19]采用超声喷雾热解法制备了亚微米级的多孔Si O2粒子,其孔的尺寸均在纳米级,将铁磁性的Co纳米粒子采取适当的方法填入多孔Si O2,所制备的纳米球具有优越的抗氧化性能。

Skrabalak等人[20]采用(NH4)2Mo S4作为前驱物,胶体Si O2作为模板,超声喷雾热解制备了高比表面积的多孔Mo S2。产物采用氢氟酸处理可除去Si O2。采用传统热分解(NH4)2Mo S4的方法只能制备具有板状形貌的Mo S2。而多孔Mo S2相较于传统方法制备的板状形貌Mo S2而言对噻吩的加氢脱硫反应具有高得多的催化活性,特别是在采用Co作为助催化剂的情况下,其催化性能甚至优于Ru S2。

2.6 超声电化学法

电解法是一种通用的氧化还原方法,它不仅能提供最强的氧化还原能力,而且这种能力可以通过电压方便地进行调整。超声波对电化学过程起促进和物理强化作用,直径在20~50μm之间的金属粉末目前普遍采用在高电流密度下电解相应的电解质水溶液制备。为了在电解过程中获得高成核速率和小成核直径可以采用两种方法:一是对电解质溶液强烈搅拌,另外也可采用脉冲电流来得到较高的电流密度。如果电解速率或成核速率很高而晶体长大速率相对较小,则有利于产生超细粉末;反之,若电解速率小于晶体长大速率则可能在电极上生成致密的电镀层。因此,根据过程条件控制的不同,一个电化学过程可以是典型的电镀过程,也可以是超细粉体的制备过程。

廖学红,朱俊杰等[21]在超声场作用下,以硝酸银为前驱物,选用不同的络合剂,通过控制恒电流或恒电位条件,制备出球形、棒状、树枝状的银纳米颗粒及纳米线。电解法是一种通用的氧化还原方法,它不仅能提供最强的氧化还原能力,而且这种能力可以通过电压方便地进行调整。超声波对电化学过程起促进和物理强化作用,直径在20~50μm之间的金属粉末目前普遍采用在高电流密度下电解相应的电解质水溶液制备。为了在电解过程中获得高成核速率和小成核直径可以采用两种方法:一是对电解质溶液强烈搅拌,另外也可采用脉冲电流来得到较高的电流密度。如果电解速率或成核速率很高而晶体长大速率相对较小,则有利于产生超细粉末;反之,若电解速率小于晶体长大速率则可能在电极上生成致密的电镀层。因此,根据过程条件控制的不同,一个电化学过程可以是典型的电镀过程,也可以是超细粉体的制备过程。

廖学红,朱俊杰等[21]在超声场作用下,以硝酸银为前驱物,选用不同的络合剂,通过控制恒电流或恒电位条件,制备出球形、棒状、树枝状的银纳米颗粒及纳米线。

3 结语

声化学是一个发展中的研究领域,它正不断地在实验成果上取得突破。这些实验成果有着重大的意义,随着科研人员对声波频率效应的开发和对声化学反应机理的更深入的研究,声化学必将在纳米陶瓷粉体的制备上取得重大成果,也将会被应用于更广泛的领域。

声化学法篇2

介绍了在水处理中采用的液哨式、清洗槽式、变幅杆式、杯式、平行板、管型等声化学反应器的研究进展和应用现状.指出要在实际水处理工程中采用超声技术,必须尽快开展高效、大批量处理或流水式连续运行的`声学反应器的基础研究与应用开发.

作者：朱昌平何世传单鸣雷冯若许坚毅 ZHU Chang-Ping HE Shi-Chuan SHAN Ming-Lei FENG Ruo XU Jian-Yi 作者单位：朱昌平,ZHU Chang-Ping(河海大学计算机及信息工程学院,常州,213022;南京大学近代声学国家重点实验室,南京,210093)

何世传,单鸣雷,HE Shi-Chuan,SHAN Ming-Lei(河海大学计算机及信息工程学院,常州,213022)

冯若,FENG Ruo(南京大学近代声学国家重点实验室,南京,210093;河海大学计算机及信息工程学院,常州,213022)

许坚毅,XU Jian-Yi(南京大学近代声学国家重点实验室,南京,210093)

刊名：应用声学 ISTIC PKU英文刊名：APPLIED ACOUSTICS 年，卷(期)： 24(3) 分类号：关键词：水处理声化学反应器超声技术

声学法测量湿蒸汽干度可行性研究篇3

关键词：湿蒸汽干度,测量,声学法,气/液两相流

稠油具有粘度高、分布不均的特点,通常开采的方法是向油井中注入高温、高压蒸汽,待石油呈流状后再加以开采。蒸汽注入过程中其干度的变化值是判断油层分布的重要参数,同时也是合理利用蒸汽资源的重要参考依据,及时掌握油井蒸汽湿度情况,可为原油有效开采提供有力保障［1，2］。在现有的蒸汽干度技术测量中,传统方法耗时长且准确性不高,光学方法等高精度测量都是在实验室中进行的,并不能在井下实现,并且造价昂贵。目前的蒸汽干度测量方法还不能满足在线测量的需要,所以需要寻找一种快速、准确且测量成本较低的方法来测量蒸汽干度［3，4］。笔者针对目前常用湿蒸汽干度测量方法存在的问题,从机理上分析了一种新的湿蒸汽干度测量方法———声学法,并对其可行性进行了分析。

1 声学法测量湿度的机理

声波在气/液两相流混合物中的传播速度明显小于在纯液体或纯气体中的传播速度,并且气/液两相流中相应含量不同,会引起声速的变化。根据这一原理,可以利用超声波检测蒸汽的干度或者湿度。超声波测量蒸汽干度的方法通过工艺改造,可以放入井下进行测量,并实现在线数据存储或测量,具有实时性和准确性,测量原理如图1所示。

在注汽井中,利用工艺手段,将测量装置制成筒状腔体,让待测湿蒸汽充满腔体。利用时间差的方法可以测量腔体内L长度的声速C = L /t( C为测得的超声波声速,t为超声波从发射端到接收端的响应时间) ,同时测量腔体内的温度T( ℃) 和压力p( MPa) 。所谓干度,是指每千克湿蒸汽中含有干蒸汽质量的百分数:

式中mg———水蒸气的质量;

mw———饱和湿蒸汽流中水滴的质量;

X———干度。

对于注汽井中的湿蒸汽两相流,液态水的含量较少,两相流动中汽、水之间没有速度的滑移,速度和方向总能保持一致,从而形成均匀的混合体,流动可以用匀质模型描述。设湿蒸汽中干饱和蒸汽所占的体积百分比为N,那么液态水所占百分比为1 - N,因此气/液两相流的Wood声速公式为:

式中C ———在气/液两相流中的声速,与温度、压力和蒸汽的百分比有关;

β1,β2———水蒸气和水压缩系数;

ρg———水蒸气的密度;

ρw———水的密度。

对于 β1、β2有:

Cg、Cw为在一定温度和压力下,分别在蒸汽和液态水中的声音传播速度。将式( 3) 代入式( 2) 并展开得到:

的数量级为10-6,当处于饱和态压强为20MPa时,ρg近似等于ρw。所以式(4)可以简化为:

蒸汽干度公式可以表达为:

结合式( 5) 、( 6) 即可得到蒸汽干度与声速的函数表达式:

通过检测装置测出声速值C,同时通过查表的方式查出相应状态下的 ρg、ρw、Cg和Cw代入公式求出此时的干度值。

2 参数的理论计算与分析

2. 1 相关参数确定

式( 7) 中含有几个与水蒸气和液态水有关的参数,两相流中水蒸气和液态水共存,不能按照理想气体和液体求其状态参数 ρg、ρw、Cg、Cw。根据IAPWS-IF97 区域1 的基本方程,该方程以无量纲形式表达,通过无量纲吉布斯自由能及其导数的适当组合,所有的热力学性质都可以从式( 8) 导出:

式中g ———比吉布斯自由能,g = h - Ts;

R———比气体常数,R=0.461526k J/(kg·K);

Ts———饱和态温度;

γ———无量纲吉布斯自由能,γ=g/(RT);

π———对比压力,π=p/p*,其中p*=16.53MPa;

τ———对比温度,τ=T*/T,T*=1386K。

式( 8) 系数ni、指数Ii和ji的取值见表1,其中式( 8) 适用温度和压力范围273. 15K ≤ T ≤623. 15K,ps( T) ≤p≤100MPa。

2. 2 水和水蒸气的相关参数随温度、压力的变化

饱和状态下水中的声速随温度、压力的变化曲线如图2、3 所示。由图2、3 看出,随着温度和压力的升高,饱和态水中的声速是逐渐降低的,但是在一定温度范围内,随着温度的升高,声速逐渐增大,在74℃左右声速达到最大。这是因为对大多数液体,声速的温度系数都是负值,温度越高,声速越小。对蒸馏水来说,低于74℃ 时,声速的温度系数是正值,高于74℃ 时则变为负值,在74℃ 左右时具有声速的极大值。由于水的可压缩性很小,压力变化对其密度影响不大,所以随着饱和温度的升高,水的密度逐渐降低,即单位体积内水分子的数量在减小,如图4 所示。

由图4 可见,不同温度下,水的密度都是随压力的增加而略有增大的,并且增大的速率近似相同。温度差别越大,其密度的差别也越大,特别是在温度较高时,相同的温度差会产生更大的密度差。所以温度对水的密度的影响大于压力的影响。

与图2 的表现相反,图5 中的饱和蒸汽中的声速是随温度缓慢增大,在250℃ 左右达到最大,之后急剧下降,与饱和水的变化趋势呈对称形式。图6 显示随着压力的增大,声速有小幅度升高,在2MPa时达到最大,之后随着压力的增大声速逐渐减小,变化趋势与饱和水近似相同。由于水蒸气的可压缩性较大,饱和压力的增大会使水蒸气的密度增大,即单位体积内的分子数量增加,如图7所示。

由图7可知,在不同温度下,水蒸气的密度都会随着压力的增大而迅速增加,且变化幅度很大。在同一压力下,蒸汽温度越高,由温差造成的密度差越小,这说明压力对水蒸气密度的影响要远远高于温度对其密度的影响。

3 蒸汽干度和声速的关系

在湿蒸汽区,蒸汽的压力和温度不是相互独立的参数,所以要确定蒸汽干度,除了压力和温度以外,还必须准确地测量在湿蒸汽中的声速值。根据式(7)和相关参数拟合出干度与声速的函数关系(图8),图8中绘出3个温度下的蒸汽干度与声速的关系,3条曲线表明,随着蒸汽干度的不同,声速也相差很大。而且随着干度的增加,声速在增大,这与声速在气体中随着温度的升高而增大是一致的。值得注意的是,温度达到水的临界温度373.99℃以上时,不再有液态水存在,全部是干蒸汽,此时声速可以看作是在气体中传播。

4 结论

4. 1 水和水蒸气的声速都会随着温度和压力的变化而变化。温度对水的密度的影响要强于压力的影响; 压力对蒸汽的影响远强于温度的影响,从图2 ~ 8 中可以看出,水中的声速要远大于蒸汽中的声速,在温度的影响下,水和蒸汽中的声速变化呈对称关系,在蒸汽中声速最大不高于500m/s,液态水中即使温度很高的情况下也不会低于800m / s。也就是说,不同干度的饱和蒸汽,其等效声速会产生明显差异。

4. 2 饱和水的密度会随温度的升高而减小,随压力的增大而增大,在其温度不变的情况下,其饱和水的密度会随压力的增大略有增大,且在不同的温度下增加的比率近似相同。在压力不变的情况下,饱和水的密度会随温度的不同而大幅度降低,饱和水中的声速也会随温度和压力明显减小,温度对饱和水的相关参数的影响要强于压力的影响。饱和态水蒸气的密度随温度的升高而略微减小,随压力的增大而大幅度增加,压力对干蒸汽的影响要远远强于温度的影响。

声化学法篇4

有研究人员在海拔2 260 m地区对接噪作业工人的实验表明: 接噪人员在低气压下产生明显的自觉症状以头痛、头晕、心悸及耳鸣为主,同时伴有消化系统症状[4]; 另有研究人员在海拔3 000 m高度对泵站工作人员的听力、血红蛋白及其他因素测定,发现高原缺氧可促使噪声性耳聋的发生[5]; 同时也有研究人员在海拔高度4 000 m检测脉冲噪声对儿童听觉的影响,结果表明对女性儿童的听力发育无影响,但对男性儿童的听力发育有无影响不显著[6]。A. C. K. Lai等人对住宅建筑环境中的噪声环境进行评价[7]; L. T. Wong等人对办公建筑的噪声可接受度进行了研究并回归数学模型[8]; 黄莉等人[9,10]对办公建筑的噪声环境调查表明,噪声超过50 d B时,人们的不满意率开始显著上升; 童力等人的研究表明受试者的平均心率受大气压力的影响[11]; 郑军等人的研究表明在轻中度缺氧( 海拔高度3 500 m及5 000 m) 条件下,受试者均出现心率增快反应[12]。但对于无反应症状的高原区域即低气压环境下人耳对声音感觉的评判以及不同噪声环境对人体心率的研究较少,本实验模拟海拔高度在0 ~ 2000 m范围内研究不同声环境下人体心率的变化及对人体声感觉的评价。

1 低气压声环境实验

1. 1 实验概况

实验在青岛理工大学环境学院的高原环境模拟舱[13,14]进行,舱体材料能够保证一定气密性的要求。低气压的控制是通过真空泵、空气压缩机、电-气调节阀和计算机系统共同完成的。为降低真空泵等舱外设备运行时产生较大噪声对舱内声环境评价造成的影响,实验台采取了必要的消音降噪措施,有效的降低了舱外背景噪声水平。

由于本次实验重点研究不同压力与不同噪声水平对受试者舒适性的影响,为避免模拟舱内其他环境参数变化带来的影响,本次实验过程各环境参数控制如下: 温度为( 24 ± 1) ℃,相对湿度为62% ±2% ,照度为600 lx。压力和噪声实验工况如表1 所示[15],其中大气压力91. 2 k Pa相当于海拔高度900 m左右,大气压力81. 1 k Pa相当于海拔高度1 800 m左右。实验受试者共24 人,均为在校大学生,其中男性14 人,女性10 人。

1. 2 问卷调查表的设计填写及实验流程

问卷调查表包括受试者的基本信息,如性别、年龄、身高、体重; 实验过程要求受试者统一着装,尽量减少热感觉偏差带来的影响; 要求受试者身体健康,实验前保持良好睡眠,饮食正常。

实验要求每个压力工况稳定15 min以后,依次播放65 d B白噪声、85 d B白噪声、70 d B的语言片段以及70 d B的乐音,每个噪声环境持续20 s,在播放该声音片段的同时,采用OMRON( 欧姆龙) 手腕式血压计进行人体心率的监测,声音片段结束之后受试者填写对该声环境的声感觉评价值,根据主观感受性在评价区域- 3 ~ + 3[16]内进行打分,数值所对应的具体客观反应见图1 所示。一个压力工况实验约持续35 min,实验某一压力工况下的流程如图2 所示。

2 噪声环境实验结果与分析

实验中,三个压力工况和四个噪声环境工况下受试者的心率有一定的变化,同时声感觉评价值也呈现显著变化,下面根据实验结果进行详细的分析。

2. 1 人体心率的变化情况

实验过程中测得受试者在不同工况下的平均心率如图3 所示。受试者的平均心率( bpm) 在85 d B白噪声环境下最高,65 d B白噪声下的平均心率高于70 d B的语言片段,70 d B乐音下的平均心率最低,平均心率在不同噪声环境下呈显著性变化。85d B和65 d B的白噪声频率能量分布基本相同,在不同大气压力下的心率变化率6. 8% 较小; 70 d B的语言片段对于每个音阶或声音都有专门的频率,不同大气压力下平均心率变化率8. 3% 较大,说明不同频率分布的噪声环境使受试者在大气压变化时,平均心率的变化程度不一致。因此,心率的变化趋势和变化率同时受大气压力、噪声强度和噪声的频率分布的影响。

2. 2 声感觉评价分析

以大气压力值为横坐标,受试者的声感觉评价值为纵坐标的统计结果如图4 所示,图中数据代表受试者对声环境的平均投票。声感觉采用7 点评价值,取值范围为[- 3,+ 3],数值所对应的客观反应分别为: - 3 代表非常安静; - 2 代表很安静; - 1 代表较安静,有些许声音; 0 代表还可以,不觉得吵; +1 代表有点吵闹; + 2 代表很吵闹; + 3 代表非常吵闹,难以接受。

由图4 所示的四条回归曲线总体变化趋势是一致的,即在任一种声环境下,受试者的平均声感觉评价值随大气压力值的降低而升高,说明低气压环境下人们对声环境的满意程度降低,增加吵闹的感觉。受试者在同一压力环境下,对不同的声音样本评价值不同,认为白噪声最吵闹,语言片段次之,而乐音片段即使达到70 d B,其声感觉评价的平均值仍为负值。以上分析表明人耳对于所有频率具有相同能量密度的随机噪声———白噪声不易接受; 对于每个音阶的声音或音调都具有专门的频率,且符合一定规律的乐音最易接受; 而语言片段介于两者之间。

用AE( acoustic sensory evaluation values) 表示受试者对声环境的感觉评价值,然后对图4 中数据点进行线性回归拟合,得到4 种声环境下,声感觉评价与大气压力的关系式如表2 所示。

将实验过程中受试者在4 种声环境及3 种压力下的声感觉评价值统计在表3 中,a代表101. 3 k Pa下的声感觉评价值,b代表91. 2 k Pa下的声感觉评价值,c代表81. 1 k Pa下的声感觉评价值,声感觉评价值越高代表受试者对该声环境越不满意。表3 是对受试者的个体变化详细的统计与分析,表明个体间声感觉评价值的变化并不一致。

85 d B的白噪声下,个体声感觉评价值不随大气压力值改变的( a = b = c) 占37. 5% ,随大气压力值变化较缓慢的( a = b < c或a < b = c) 占41. 7% ,即有79. 2% 的受试者在此声环境下,声感觉评价值随压力变化不明显或不及时,且男性比女性所占比例更大; 70 d B的语言片段和70 d B的乐音片段声环境下,分别有50% 和45. 8% 的受试者声感觉的评价值随大气压力的变化不明显( a = b = c) 或不及时( a = b < c或a < b = c) ; 且男性比女性所占的比例大些; 65 d B的白噪声这一比例降至33. 3% ,同样男性比女性所占的比例大。说明噪声水平和压力环境对于人耳的声感觉均有显著性影响,当噪声水平较低时,大气压力值的变化对受试者的声感觉评价有较大的影响; 随着噪声水平的逐渐提高,从70 ~ 85d B,大气压力值的变化对受试者声感觉评价的影响减弱,甚至几乎无影响,且该现象男性比女性更为明显。

3 结论

( 1) 人体心率的变化趋势以及变化范围同时受大气压力、噪声强度和噪声的频率分布的综合影响。

( 2) 人体声感觉评价值同时受大气压力和噪声水平强弱的影响,由回归公式可见,在某一噪声环境下,人体对声感觉的主观评价值与大气压力呈线性规律变化。

( 3) 个体声感觉评价值在噪声水平较低时,受大气压力值的变化较显著; 在噪声水平达70 ~ 85d B以上时,随大气压力值的变化,个体反应不明显或不及时,且男性和女性表现特征不一致。

摘要：针对低气压但无明显高原反正症状的海拔高度范围内的不同声环境进行实验研究。有24名在校大学生参与了实验,分别记录他们在低气压下对不同声环境的主观评价指标——声感觉评价以及客观评价指标——心率的变化情况。通过对受试者的声感觉评价值及心率变化的统计分析,认为受试者总体随压力降低以及噪声水平的提高,声感觉评价值升高,同时平均心率上升;但不同声环境下个体反应并不一致,且男性和女性声感觉评价值的变化情况也不一致。

声化学法篇5

近年来人们建立了多种计算大气声场的计算模型,例如FDTD算法模型、抛物线模型,快速场程序(FFP)模型等等。从数学的观点来看,FFP比较精确、但计算量大;在地面或者介质特性变化较大的情况下,PE方法不适用;由于声线模型具有形象直观、远场精度较高,计算快速等优点,本文采用对数声速剖面,利用分析迭代法求得声线轨迹的解析解,叠加所有本征声线所贡献的声压级,从而得到超额衰减声压的频率特性。

1半分析声线模型的描述

在本模型中定义(x1,z1)为声源的位置,(x,z0)为发生地面反射的位置,(x2,z2)为接收点的位置。这里x1=0,x2=xr,其中xr为声源与接收点之间的距离。Δxi分别为三个位置点与相邻的反转高度之间的水平间距,如图1所示。

首先将有效声速 $c_{e f f} (z) = c (z) \pm \vec{v} (z) \cdot \vec{n}$ 等效为一个对数声速模型,即:c=c0+bln(z/z0)声速随着高度的升高呈对数增长,在正声速梯度条件下,从声源发出的声线将向下弯曲而折向地面,发生发射。如图1所示,随着高度的升高,仰角θ逐渐减小直到变为零,所对应的垂直高度zmax称为“反转高度”[1]。

如图2所示,定义n为声线出现反转高度的次数,对于每一个n值都对应着四条本征声线(连接声源与接收点之间的声线),这四条本征声线称为一组,组内声线的反转高度相近,并且有以下式子成立[2]:

${\begin{cases} 声线 1 ∶ x_{r} = 2 (n - 1) Δ x_{0} + Δ x_{1} + Δ x_{2} \\ 声线 2 ∶ x_{r} = 2 n Δ x_{0} - Δ x_{1} + Δ x_{2} \\ 声线 3 ∶ x_{r} = 2 n Δ x_{0} + Δ x_{1} - Δ x_{2} \\ 声线 4 ∶ x_{r} = 2 (n + 1) Δ x_{0} - Δ x_{1} - Δ x_{2} \end{cases}$

n=1,2,3…… (1)

根据snell折射定律,沿着声线轨迹有下式成立:

cos(θ(z))/c(z)=常数 (2)

$\frac{d z}{d x} = \tan (θ)$ ; $c (z_{\max}) = \frac{1}{[\frac{(\cos θ_{i})}{c_{i}}]} (3)$

这里ci=c(zi),θi=θ(zi),i=0,1,2,将c(z)=c0+bln(z/z0)代入到方程上式中,经过一系列的坐标变换可得:

$z_{\max} = z_{0} \exp (\frac{c_{i}}{b c o s θ_{i}} - \frac{c_{0}}{b})$ (4)

$Δ x_{i} = z_{\max} \frac{c_{i}}{b c o s θ_{i}} \int_{0}^{(1 - \cos^{2} θ i)^{1 / 2}} \exp$ $\frac{c_{i}}{b c o s θ_{i}} [\sqrt{1 - w^{2}} - 1]$ dw (5)

同理,经过复杂的积分坐标变化,可得到相应的声线传播时间为:

$Δ t_{i} = \frac{z_{\max}}{b} \int_{0}^{(1 - \cos^{2} θ i)^{1 / 2}} \exp$ $\frac{c_{i}}{b c o s θ_{i}} [\sqrt{1 - w^{2}} - 1]$ $\times \frac{d w}{1 - w^{2}} (6)$

然而在式(5),式(6)中θi和zmax都是未知数,无法求解,所以必须确定两者之一。对于小角度的θi,有 $\sqrt{1 - w^{2}} - 1 \approx - \frac{1}{2} w^{2}$ ,将其带入到式(5)中,且经过复杂地积分变换,当zmax≫zi时,有式(7)成立。

$z_{\max} \approx (x_{r} / n) \sqrt{b / 2 π c_{0}}$ (7)

为了精确计算出zmax的值,将式(5)写成式(8)形式:

Δxi=zmaxIi (8)

将式(4)代入到式(8)中,可得到Ii关于zmax的函数。所以对于给定的一个近似zmax值,利用式(5)得到Δxi,从而利用式(1)得到更加精确的zmax值,例如对于第n组的第四条声线,有:

$z_{\max} = \frac{x_{r}}{[2 (n + 1) Ι_{0} - Ι_{1} - Ι_{2}]}$ (9)

将新的zmax值重新带入到式(5)中进行迭代,可以得到zmax的精确解。最后可将zmax带入到声线轨迹方程就可求得分段的声线轨迹。

2本征声线超额衰减声压的计算

接收点处的声压级为所有本征声线声压级的叠加,第n组本征声线所贡献的声压为:

p=pxR $_{p}^{Ν}$ exp{i[ωt-(n-1)π/2]} (10)

式(10)中px为超额衰减因子,R $_{p}^{}$ 为平面波反射系数,ω为输入角频率,t为声线的传播时间,第n组声线的四条声线的传播时间t为:

式(11)中Δt0、Δt1和Δt2分别为分段声线的传播时间,也为zmax的函数,可利用式(6)求解。当声线经过焦散点时,相位会发生-π/2的变化,除了第一组声线外,焦散点的位置都与反转高度相邻,故第n组声线的焦散点数目为n-1。第n组声线的四条声线的地面的反射次数N分别为N=n-1,n,n和n+1,平面波反射系数,R $_{p}^{}$ 为

$R_{p} = \frac{\sin θ - 1 / Ζ G}{\sin θ + 1 / Ζ G}$ (12)

式(12)中ZG为归一化地面阻抗,它是频率f与地面流阻率σ(N·s·m-4)的函数,这里采用Delany-Bazley-Chessel模型[3]。

ZG=R+jX; $R = 1 + 9.08 (\frac{f \times 1 000}{σ})^{- 0.75}$ ; $X = - 11.9 (\frac{f \times 1 000}{σ})^{- 0.73} (13)$

声线超额衰减因子的计算需要利用Blokhintzev不变量[4],即:沿截面积A可变的,任一给定的无线小射线管式(14)为常数:

$\frac{p^{2} v_{r a y} A}{(1 - v \cdot \nabla τ) ρ c} = c o n s t$ (14)

式(14)中A为声线管的横截面积,由于ρ、c和v在声源与接收点处的值基本相同,所以有式(15)成立:

p2A=const (15)

由于声速梯度只存在于x-z平面内,故只在x-z平面内存在折射,而x-y平面内与无折射的情况相同[5],如图3所示。

声线以相同的角度差Δθ发出,由于在x-z平面内存在折射,故rfree≠rr,而在x-y平面内不存在折射,故r2=r2′,所以两种情况下的声线管横截面积比:

Ar/A=rrr2′/rfreer2=rr/rfree (16)

定义超额衰减因子 $p_{x} = \frac{p_{r}}{p_{f r e e}} = \sqrt{\frac{A_{f r e e}}{A}} = \sqrt{\frac{r_{f r e e}}{r_{r}}}$ ,它给出了不均匀运动介质中的声压幅值与自由声场中的声压幅值比,如图4所示,其中rr和rfree分别为

rr=dsinθ=(xr′-xr)sinθ (17)

rfree=xrΔθ (18)

故超额衰减因子px为:

$p_{x} = \sqrt{\frac{r_{f r e e}}{r_{r}}} = \sqrt{\frac{x_{r} Δ θ}{(x_{r^{'}} - x_{r}) \sin θ}} (19)$

这里只了考虑地面与大气折射对声传播的影响,而忽略了大气吸收、几何扩散以及声的散射等因素的影响,故超额衰减为:

$Δ L = 20 \lg | \sum_{1}^{Ν_{1}} p |$ (20)

2仿真分析

仿真分析采用对数声速剖面c=c0+bln(z/z0),其中c0=350 m/s、z0=0.1;输入信号频率f为1— 10 kHz,声源与接收器之间的距离xr=1 000 m,声源高度为zs=1.8 m,接收点高度为zr=1.8 m。

(1) b=1,其它仿真输入条件不变,分析比较在顺风条件下与在自由声场条件下声波的传播,结果如图5所示,从中可以看出,在顺风环境下声波超额衰减要大于在自由声场中的情况,尤其是在中高频时,在f>400 Hz时,曲线出现极小值,这时声压衰减比较大。

(2) 改变风速大小,分析比较b=0.5,b=1,b=2时的情况,其它输入条件不变,如图6所示,从中可以看出,在中低频时,随着风速的增大,声压级有升高的趋势;但是在f>1 000 Hz时,正好相反。

(3) 分析比较声波反射一次、反射两次与总超额衰减之间的情况,其它输入条件不变,如图7所示,从中可以看出随着反射次数的增加,地面吸收随之增加,超额衰减声压随之减小,总的超额衰减声压大于每次反射的分量,且主要取决于一次反射的超额衰减声压,从图中可以看出,蓝色曲线与黑色曲线在f>400 Hz时,趋势趋于一致。然而在低频时,曲线偏离较大,该模型不是很精确。

4结论

(1) 将有效声速等效为对数声速剖面,可以利用分析迭代方法得出超额衰减声压的解析解,通过仿真分析,顺风条件下的超额衰减声压要大于在自由声场中的情况;

(2) 因为声线方法本身是一种高频近似,所以该模型在低频时不是很精确,然而在中高频比较精确,并且在顺风环境下,风速的存在能够使远场的声压级增大,风速的大小对超额衰减声压有一定的影响,在高频与低频时有所差别;

(3) 总的超额衰减声压主要取决于经过一次地面反射的本征声线所贡献的声压级,随着反射次数的增加,所贡献的声压级越来越小;

(4) 本模型在计算声压级的超额衰减时,考虑了地面反射以及大气折射的影响,并未考虑大气吸收、衍射等因素,这将在下一步工作中予以完善。

参考文献

[1]杨训仁,陈宇.大气声学.北京:科学出版社,2006:44—59

[2] Salomons E M.Downwind propagation of sound in an atmosphere witha realistic sound-speed profile.National Technical University of Ath-ens,School of Mechanical Engineering,2004

[3] Delany M E,Bazley E N.Acoustical properties of fibrous absorbentmaterials.Applied Acoustics,1970;(3):105—116

[4] Boone M M,Vermaas E A.Anew ray-tracing algorithm for arbitraryinhomogeneous and moving medium,including caustics.The Journalof the Acoustical Society of America,1991;90(4):2109—2117

『声』音篇6

资源要快速投向4G网络, 加强4G业务宣传, 强化公众对联通4G的品牌感知。要关注家庭和行业客户市场需求, 抓住“互联网+”快速建设机遇期, 加快智慧城市和宽带城市等政务领域信息化推广, 创新行业信息化应用推广模式, 协同带动创新型业务和基础型业务联动发展。

——中国联通董事长王晓初在山东调研时谈及

数字化时代, 企业的组织模式、管理模式与运营模式都将发生巨大的变化:IT不再只是一个工具, 而是成为企业生产运营中不可分割的一部分;越来越多的企业采用云计算等新技术重构IT系统, 云计算成为数字化的基石。

面对数字化转型的大潮, 传统行业需要集行业应用、ICT基础架构等于一体的能满足个性化需求的云计算服务, 行业云应运而生。

——华为企业BG总裁阎力大

电信业在网络设计理念上一开始就选错了路, 这造成了昂贵无比的网络, “烟囱”架构林立, 无法支撑业务的灵活创新。如今, 运营商的网络架构必须重新架构、重新设计、重新定义。网络变革对运营商来说生死攸关, 与以往的技术变革不同, 这将是一场耗时十余年的、从技术到体制的全方面变革。

微博网声篇7

我只能说在我们的团队管理中，没有搞家族式管理，对人的选择提倡人品优先、能力适度、敬业为本、团队第一。领导干部要做企业的事业经理人，不要做职业经理人。在用人问题上，允许任人唯亲，但前提是维护企业的利益，只要是为了企业的利益，就是心底无私。只要做企业，就会天天有问题，我们就是为解决问题而生活和工作，解决了问题带来成就的快乐，没有问题反倒是一种迷茫和空虚。我喜欢与强者为伍，但一定要有互补性，这样才能相得益彰，事半功倍。天道酬勤。我坚信，一分耕耘才有一分收获。年轻的时候想要改变自己贫穷的家境，需要靠自己努力，后来发现，其他所有事情也都是如此。

(http://www.managershare.com/2010/10/26/zhang-jindong-suning-boss-i-like-评论179)

张兰俏江南集团老板

不计代价，从不考虑风险，我相信直觉。到目前为止，凭我在这个行业里面20多年的经验，我的直觉还没出现过错误。餐饮也是艺术，我用艺术家的心态去管理。俏江南要做全球品牌，就要引进先进经验，而先进经验肯定是人带进来的。空降兵如果抱怨水土不服，是在找借口，很大一部分是因为自己无能，心态调整不了，协调能力不够。我不认命。有许多人忙着找算命的，其实命运和个人的心态、性格、素质有直接关系，没有人能随随便便成功。我不相信炒股，股市上没有大赢家。没有谁会一下子成功或失败，这不会是一夜之间的事情，而是一天一天的积累。当你觉得山穷水尽的时候，扛过去就是豁然开朗。但很多人就是扛不过去，所以从头再来，总在重复，人生就不完美。人要成事，应该具备豁达、善良、自信、执著。

(http://blog.sina.com.cn/s/blog_5e5a286f0100i9b5.html评论315)

陈年凡客诚品公司董事长

我们一直提我们是一个用户体验造就的品牌，因为我们也不会讲品牌故事，不会编一个故事说我们是从欧洲来的，或者从美国来的，或者从哪里来的，后来我们干脆把自己叫做客户体验造就的品牌。现在凡客的产品越来越年轻化了，我自己已经不适合，但是购物流程还是一样的。回到理念的层面，我觉得做企业，尤其像我们这种一上来做得很正规，自己的内部人说我们做凡客诚品这样一个品牌，必须有基本的善意和诚实。只要你的服务好，只要你提供的产品品质好，用户绝对会二次购买。我要的根本不是一次性购买，这就是说我就要强调产品品质，因为只有产品品质有保证我才能对用户形成联动。

(http://people.iresearch.cn/0410/9162.shtml评论89)

张茵玖龙纸业有限公司董事长

做到一定程度的时候不是为了家庭或者是个人，而是为了社会。像比尔·盖茨可以做到这一点，他可以做基金，可以提前退居到二线。作为一个有钱人一定会想着为社会做点儿什么，只不过是他的能力到什么位置说什么话。拿我现在来说，玖龙，一个七八千人的企业，希望我的员工，用我原来的话来讲我能够开奔驰，我的员工能够开日本的丰田。我的员工过得非常好，环境很好。但是要求很严，这不是天上掉下来的，而是大家努力来的，大家付出了辛苦和智商。要用宏观的眼光看，我的想法，要以小博大。你来的钱不正常，是偷税或者是漏税。如果是靠努力赚的钱，就是看能力，每个人的智商也不一样。

夜半惊闻求救声篇8

爵士一行回到“邓肯”号上,船员们热烈欢呼,迎接船主归来。爵士、门格尔、巴加内尔、罗伯尔,甚至少校,都激动得热泪横流,大家热烈拥抱!先是庆幸,后是狂欢。地理学家像孩子似的又蹦又跳,还拿起大望远镜瞄准逃走的两只独木舟,嘴里“哒哒哒”地叫着。

但是,当船上人员一看到爵士和旅伴们衣衫褴褛,骨瘦如柴,面容憔悴,如木乃伊般的模样时,心中立刻涌起深深的酸楚感。3个月前,满怀希望出来寻找遇难船员的勇士,现在个个都像死后的幽灵飘进游船,令人敬佩,又让人感慨!

这时,爵士把疲劳和饥渴丢在一边,立即问奥斯丁:“船怎么会开到这里来呢?”

“这是您信上的命令呀!”奥斯丁莫名其妙,“信不是您写的,但是您亲笔签的名。”

“那封信是一个叫彭·觉斯的流犯送给你的吗?”

“不,是一个水手,叫艾尔通,曾在‘布列颠尼亚,号船上当过水手长。您命令我立即离开墨尔本,把船开出来……”

“不是叫到澳大利亚东海岸吗?”爵士急躁地说。

“不!是新西兰东海岸呀!”奥斯丁瞪大眼睛说,“我没看错!倒是艾尔通要我把船开到澳大利亚东海岸的。他说信写错了,您是要我把船开到吐福湾,和你们会合的!”

“信还在吗?”少校问。“在,我去拿来。”一会儿奥斯丁回来了,把信递给爵士。爵士接过信就念:“令汤姆·奥斯丁速速启航,将“邓肯”号开到南纬3 7度线穿过的新西兰东海岸!……”巴加内尔夺过信件一看,说:“天呀,真的是新西兰!”

“乖乖,总算没把我们调到中国东海岸去呢!”少校一说,大家笑得前仰后合。地理学家脸上挂不住啦,扭头跑下梯子,又爬上前甲板。突然脚下被绊了一下,赶紧伸手拽住一根绳子,却拉响甲板上那尊大炮,“轰”的一声巨响,吓得从梯子上滚了下来,不见了。

大家赶紧把学者抬上来,少校要给他脱衣检查。巴加内尔突然坐了起来,红着脸说:“不能脱!绝对不能脱!”赶忙把衣服捂得更紧,动作快得出奇!

“现在看来,您的粗心都是天意呀!要不我们可能都完了!您是由于什么样的离奇联想和神差鬼使的精神错乱,把‘澳大利亚’写成‘新西兰’呢?”爵士问。

“哎呀!那……我就是个糊涂虫、荒唐鬼呀……”学者一脸无奈。大家也不再追问了,反正歪打正着,否则大家恐怕都见上帝了。真是人在做,天在看,好人有好报呀!等其他人都回舱房后,爵士和门格尔问奥斯丁:“汤姆,你接到命令,不觉得奇怪吗?”

“奇怪呀!但我只能执行命令!所以离开墨尔本时,我还严守秘密,等船开到大海里,才向船员宣布。艾尔通—知道……”“艾尔通!他在船上?”爵士很惊奇。

“对!爵士。他一知道船向新西兰航行,就逼我改变航向,还鼓动船员造反,所以我把他关在甲板下一个房间里,有人监视着。”

“好样的!”爵士拍拍汤姆的肩膀,大加赞赏。

待大家吃完早饭后,爵士宣布艾尔通还被扣在船上,要马上审问。大家一时非常激动!说这真是恶有恶报,时候已到!

审讯流犯艾尔通

艾尔通出来了,他的眼睛暗淡无光,牙齿咬得紧紧的,即没有骄傲的神情,也没有屈辱的样子。到爵士面前,就交叉着胳臂,安闲自在地等着问话。

“艾尔通,”爵士说,“我们又见面了,没想到吧?”艾尔通嘴唇稍微动了一下,脸上泛起一阵绯红,固执地一句话也不说。“说话呀,你还有什么说的?”爵士又问。

艾尔通往窗外看了一眼,然后从容地回答:“我没什么说的,被你们抓起来了,您想怎么办就怎么吧。”因为必须知道哈利·格兰特和“布列颠尼亚”号的情况,爵士压住怒火,温和地向艾尔通问话。然而艾尔通摆出一副死猪不怕开水烫的样子,一声不吭。

“艾尔通,你是有罪的。我最后再问你一次,你愿不愿意回答我的问题?”

艾尔通转过头来,说:“爵士,我如果有罪,应由法院来证明。不过,即使伦敦的法官对我也没办法。谁说我想劫取这只船?您怀疑,可以,但您没有证据!”爵士还是耐心地说:“我是来找人的,只要你一句话,也许就能救他。至少你肯告诉那两个可怜的孩子吧?”

艾尔通迟疑了一下:“不,爵士。我不说!你把我吊死好了!”口气很强硬。

“吊死!”爵士怒不可遏,然后又冷静地说:“到前面码头,我就把你交给英国官方。”

“太好了,我求之不得!”说完,安闲地走回房间。大家都感到愤慨和失望。

爵士没法感化艾尔通,3 7度线上也没有其他陆地了,现在只能打道回府!门格尔建议把船开到塔尔卡瓦诺湾,它在3 7度线上,在那里补充必需品后,南行绕过合恩角,由大西洋的航线开回苏格兰。爵士同意后,游船立刻加大马力,向塔尔卡瓦诺湾行进。

当初出发时,个个满怀豪情,现在又个个垂头丧气,连乐观好动的巴加内尔也变得沉默、沮丧,甚至比别人还伤心。最可恶的是艾尔通!大家恨不得把他扔进海里喂鱼!这时海伦夫人要求和艾尔通谈谈。爵士知道妻子十分聪慧,便点头同意。

3月5日,艾尔通被带到海伦夫人的房间。两位女客和艾尔通谈了一个钟头,一无所获。海伦夫人不死心,第二天亲自到艾尔通房间,单独和这个流犯头子谈了2个钟头。爵士在外面焦急地等待着……海伦夫人终于出来了。爵士赶紧迎了上去:“他说了吗?”

“没说,但是想见见你。”

“啊!你成功了!你有没有许过他什么诺言?”

“我只答应叫你尽一切可能减轻对他的处罚。”

“好,现在让艾尔通立刻来见我。”

艾尔通的自述

艾尔通很快被押送到爵士面前。“你想跟我一个人说话吗,艾尔通?”爵士说。

“是的,不过,如果少校和巴加内尔先生在场,也许更好。”艾尔通说。少校和巴加内尔立刻到场。“现在你说吧。”爵土说。艾尔通说:“爵士,按惯例订合同或谈判,都要有证人署名。请两位先生来就是这个意思。今天向您提出的是一个交换条件的谈判。”

爵士为了大局,对艾尔通这种不识高低的态度忍了。“交换什么条件?你想得到什么好处?”爵士抓住要点问。“是这样的,您当然不肯这样就放我,所以我想一个折衷办法,就是把我放到一个荒岛上,再给我点必要的东西,我将在那里忏悔我的行为!”

爵士没想到是这么个建议,想了一会儿说:“如果我答应,你会把知道的都告诉我吗?”

“是的,爵士,我用人格担保。如果骗您,我在荒岛上逃不掉。”艾尔通的话叫人无可反驳。接着他又说,“不管您是否同意,我都要如实预先告诉您,关于格兰特船长的事,我知道不多,对您寻找线索帮不了大忙。”爵土和少校非常失望,巴加内尔始终不动神色地听着。最后他又补一句:“所以这次交换条件,对您有利的较少,对我有利的较多。”

“我接受你的建议。我们相信你,你把所知道的都告诉我们吧。”

“各位先生,我确实是‘布列颠尼亚’号上的水手长的艾尔通。1861年3月12日离开格拉斯哥的,在太平洋上跑了14个月,想找块陆地建苏格兰移民区。我和格兰特船长性格合不来,经常吵架。我不服气,就想叛变,夺取那只船。因此,1862年4月8日,在大洋洲西海岸,我被船长丢到一个荒岛上。后来遇到一批逃犯,就入伙,并化名为彭·觉斯,做了流犯头子。1864年9月,我到了那爱尔兰人的农庄,在那里等待时机,想劫到一只船。2个月后,你们来到农庄时,让我知道了格兰特船长许多情况,我决定要把你们的船弄到手。此后发生的一切都是我精心安排的。要不是巴加内尔先生写错了字,我的阴谋就得逞了。以上就是我的情况。你们还有什么要问的?”艾尔通说完,习惯地交叉着膀子在那里等着。

“你知道格兰特有什么考察计划吗?”少校问。

他曾想到新西兰考察,但我在船上的时候没来,后来可能来过,这与信件上说的失事日期很吻合。”

“好,你兑现了诺言,我也要兑现我的诺言。我们要商量一下,放哪个小岛合适。”

“随便,哪个岛都行,爵士。”艾尔通说完,在两名水手的看守下退了出去。

“现在谁也不知道格兰特船长在哪里了?”爵士失望地说。

“不!我知道!”巴加内尔兴奋地说,“艾尔通的话证实了我的想法。我写错一个字救了大家的命,那是我写信的时候,登载康登桥惨案的《澳大利亚新西兰日报》掉在地上,把报名的后一半aland露出来,我心里突然一亮:它正是‘新西兰’(zeal and)的残字。”

然而爵士只“嗯”一声,少校还讥讽说:“这纯属主观臆断!”巴加内尔不想争辩,把对信件的新解释念给两位听听:“1862年6月27日,三桅船‘布列颠尼亚’号,籍隶格拉斯哥港,沉没于风涛险恶的南半球海上,靠近新西兰陆地,两水手和船长格兰特到达此岛,不幸变成蛮荒绝地之人。特抛下此信件于经……及纬37°11′处。请速予救援,否则必死于此。”

听完,爵士和少校都觉得不错。巴加内尔又说:“3 7度线上几个地方都没有找到,新西兰的概率就比较大了。”这点特别引起了两个朋友的注意。

凄厉的呼救声

不久,全船人都知道艾尔通没说出任何对寻人有用的信息,都非常郁闷。现在的任务是选择一个荒岛,把艾尔通丢下去了。巴加内尔和门格尔查看地图,在37度线上有一孤岛,叫玛丽亚泰勒萨岛,它离新西兰810千米,是个绝对荒僻小岛。艾尔通同意在那个岛上过远离人群的生活,因而“邓肯”号就向玛丽泰勒萨岛行驶。

2天后的下午2点,水手望见了玛丽亚泰勒萨岛,它像条大鲸浮在海浪上。5点,门格尔看到岛上有股轻烟飘起,于是问学者:“先生,它是座火山吗?”

“不清楚。”学者回答说。晚上9点,岛上出现一片红光,一团火在黑暗中亮起来。

“不像是火山喷发。”门格尔说,“看!又有个火光出来了!还在晃动哩!”

“肯定是土人,看来不能将艾尔通送去当食物呢。”学者说。

“对,我们答应给他生命,说话要算数。”爵士说。

11点了,大家都回房休息了,只有值班水手在忙碌着。这时,睡不着的玛丽和罗伯尔来到楼舱顶,伏在扶拦上,凄然地望着灰蒙蒙的海面。罗伯尔说:“姐,不要失望。约翰船长要把我培养成一名海员,和他一起去找爸爸!我一定要把爸爸找回来!”

玛丽把弟弟紧紧搂在胸前,热泪喷涌而出。玛丽想到爵士夫妇、门格尔船长和所有朋友的侠义心肠,便有千万种情怀在心里奔腾着。

“约翰先生没放弃吗?”她问。

“没有。他说爵士和夫人不肯让你离开,要把你当亲女儿。你是女孩,可以接受他们的好意,不接受反而不好。但我不行,我是男孩,‘男儿当自强’,这话爸爸经常对我说。”