Оценка шумовой нагрузки городской среды

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Все процессы в биосфере взаимосвязаны. Человечество - лишь незначительная часть биосферы, а человек является лишь одним из видов органической жизни - Homo sapiens (человек разумный ). Разум выделил человека из животного мира и дал ему огромное могущество. Человек на протяжении веков стремился не приспособиться к природной среде, а сделать ее удобной для своего существования. Теперь мы осознали, что любая деятельность человека оказывает влияние на окружающую среду, а ухудшение состояния биосферы опасно для всех живых существ, в том числе и для человека. Всестороннее изучение человека, его взаимоотношений с окружающим миром привели к пониманию, что здоровье - это не только отсутствие болезней, но и физическое, психическое и социальное благополучие человека. Здоровье - это капитал, данный нам не только природой от рождения, но и теми условиями, в которых мы живем.

Человек всегда жил в мире звуков и шума. Каждый день, просыпаясь утром от звонка будильника, спеша по делам в общественном транспорте, смотря вечером телевизор или слушая музыку, мы подвергаемся воздействию звуковых волн различных частот. И это воздействие, даже если мы не придаем ему значения, не остается безразличным для нашего организма.

В Российской Федерации последнее десятилетие характеризуется высокими темпами автомобилизации. За этот период парк автомототранспортных средств (АМТС) увеличился более чем в 2 раза. В настоящее время на 1000 россиян приходится 217 единиц всех видов автотранспорта [32].

Транспорт является основным источником шума и вибрации в жилой зоне. В центральной части города Ярославля и других его районах вдоль наиболее нагруженных автотрасс транспортный шум приобрел характер круглосуточного «тревожного» фактора, способного серьезно ухудшить психосоматическое состояние горожан. В древней части Ярославля уже есть улицы, на которых так называемый период покоя едва ли достигает двух с половиной часов (с 1.30 до 4.00) [40].

Исходя из актуальности проблем, связанных с шумовым загрязнением городской среды, была поставлена цель дипломной работы:

- оценить шумовое загрязнение от автотранспорта в городе Ярославле.

Задачи:

1. Измерить уровень шума в различных частях города.

2. Оценить уровень шума на основных автотранспортных магистралях города.

3. Исследовать спектральные составляющие шума на автомагистралях.

1. ВОЗДЕЙСТВИЕ ШУМА НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

1.1 Понятие шума и его виды

Шум - беспорядочное сочетание различных по силе и частоте звуков. Его принято характеризовать с физической и гигиенической точки зрения. Шум как физическое явление представляет собой волновое колебание частиц воздуха (воздушный шум) или упругие колебания среды твердых тел (структурный шум), его возникновение и распространение вплоть до органа слуха обусловлены физическими процессами. Шум как гигиеническое явления представляет собой неблагоприятный фактор внешней среды, нарушающий покой человека, влияющий на его здоровье и мешающий восприятию полезных звуков [1, 45 ].

Виды шума по источнику происхождения:

1. Шум механического происхождения - шум, возникающий вследствие вибрации поверхностей машин и оборудования, а также одиночных или периодических ударов в сочленениях деталей, сборочных единиц или конструкций в целом.

2. Шум аэродинамического происхождения - шум, возникающий вследствие стационарных или нестационарных процессов в газах (истечение сжатого воздуха или газа из отверстий; пульсация давления при движении потоков воздуха или газа в трубах или при движении в воздухе тел с большими скоростями, горение жидкого и распыленного топлива в форсунках и др.)

3. Шум электромагнитного происхождения - шум, возникающий вследствие колебаний элементов электромеханических устройств под влиянием переменных магнитных сил (колебания статора и ротора электрических машин, сердечника, трансформатора и др.)

4. Шум гидродинамического происхождения - шум, возникающий вследствие стационарных и нестационарных процессов в жидкостях (гидравлические удары, турбулентность потока, кавитация и др.) [1].

5. Воздушный шум - это шум, непосредственно излученный в воздух, когда источник шума не связан с ограждающими конструкциями механической связью. Это, например, разговор, работающий теле- или радиоприемник.

6. Структурный шум создается от механического воздействия и слышен даже на значительном удалении от источника. Например, ходьба по полу передается стене, а ее колебания слышны в соседнем помещении. Или когда в зданиях создается вибрация, вызванная работой насосов, лифтов, вентиляторов, ручного электроинструмента [38].

По характеру спектра:

1. широкополосный, с непрерывным спектром шириной более одной октавы.

2. тональный, в спектре которого имеются дискретные тона.

По спектральному составу:

1. низкочастотный (максимум звуковой энергии приходится на частоты ниже 400 гЦ).

2. средне-частотный (максимум звуковой энергии на частотах от 400 до 1000 гЦ).

3. высокочастотный (максимум звуковой энергии на частотах выше 1000 гЦ) [44].

По временным характеристикам:

1. постоянный (уровень звука изменяется во времени не более чем на 5 Дб)

2. непостоянный (характеризуется уровнями звукового давления, которые изменяются во времени на несколько Дб и больше).

Непостоянные шумы подразделяются:

1. колеблющиеся, уровень которых непрерывно изменяется во времени.

2. прерывистые, уровень звука которых резко падает до уровня фонового шума, причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным и превышающим уровень фонового шума, составляет более одной секунды;

3. импульсные, состоящие из одного или нескольких звуковых сигналов длительностью менее одной секунды, при этом уровни звука, измеренные при включении характеристик «медленно» и «импульс» шумомера, отличаются не менее чем на 10 дБ [19].

городской шум автомагистраль загрязнение

1.2 Физические характеристики шума

Шум возникает в основном в процессе работы машин и механизмов, при этом механические колебания, обусловленные взаимодействием отдельных деталей, преобразуются в звуковые колебания при излучении их, с колеблющейся поверхности. В воздушной среде волны являются продольными, т.е. направления волны сжатия и растяжения совпадает с направлением колебательного движения частиц.

Шум имеет определенную частоту, или спектр, выражаемый в герцах, и интенсивность - уровень звукового давления, измеряемый в децибелах. Для человека область слышимых звуков определяется в интервале от 16 до 20 000 Гц. Минимальная интенсивность звука, воспринимаемая ухом, называется порогом слышимости. Порог слышимости различен для звуковых колебаний разных частот. Наиболее чувствителен слуховой анализатор к восприятию звуков частотой 1000--3000 Гц (речевая зона). Колебания частотой ниже 16 Гц (инфразвуки) и с частотой выше 20000 Гц (ультразвуки) не воспринимаются органами слуха [45].

Развитие промышленного производства и транспорта привело к значительному увеличению источников инфразвука в окружающей среде и возрастанию его уровня. Под инфразвуком понимают колебания воздушной среды с частотами ниже 20 Гц, т.е. лежащие ниже области слышимых частот.

Характерной особенностью инфразвуковых волн является большая длина волны вследствие малой частоты колебаний. Из-за большой длины волны инфразвук лучше, чем слышимые звуки, огибает препятствия, при этом потери энергии незначительны. В атмосфере инфразвук мало поглощается, этим и объясняется его распространение на большие расстояния, причем дальность распространения обратно пропорциональна частоте. Эти особенности инфразвуковых волн затрудняют борьбу с ними, так как классические способы, применяемые в борьбе с шумом (звукоизоляция и звукопоглощение, а также удаление от источника), в данном случае малоэффективны [22].

Для характеристики акустического феномена принята специальная измерительная единица интенсивности и энергии звука, учитывающая эту особенность (приближенная логарифмическая зависимость между интенсивностью звука и слуховым ощущением), а именно, шкала логарифмических единиц, как наиболее объективная и соответствующая психофизиологической сущности восприятия.

Так пришли к единице силы звука, которая представляет собой десятичный логарифм отношений двух сил звука и который назвали БЕЛЛ.

Белл не абсолютная, а относительная единица, отражающая превышение действительной силы звука по отношению к исходной (начальной) величине.

На практике пользуются более мелкой величиной равной 1/10 белла - децибеллом. Децибел - это десятичный логарифм отношения между действительно измеренной мощностью звука (Р) и условным нулевым уровнем (Р0). Логарифмическая шкала позволяет резко сократить диапазон значений измеряемых величин. По ней каждая последующая ступень больше предыдущей в 10 раз, что условно принято за 1 бел (1б). Так если интенсивность одного звука больше другого в 100 раз, то считают, что уровень силы первого звука на 2 бела выше второго, если в 1000 раз, то считают, что уровень силы первого звука больше другого на 3 бела и т.д.

Шкала децибел имеет то преимущество, что весь огромный диапазон интенсивностей - от едва слышимых до чрезмерно громких - выражается в диапазоне от 0 до 140 дб, что позволяет при оценке уровня шумов и звуков пользоваться малыми числами. Увеличение интенсивности звука на 1дб равно увеличению силы звука на 26%. Верхнюю границу интенсивности звука, которую человек ещё способен воспринимать, называют порогом болевого ощущения. Болевой порог лежит обычно в пределах 120-130 дБ [2].

1.3 Воздействие шума на организм человека

Человеческий организм по-разному реагирует на шум разного уровня. В диапазоне 35-60 дБ реакция индивидуальная (может мешать или нет).

Влияние шума на человека до некоторых пор не было объектом специальных исследований. В настоящее время ученые во многих странах мира ведут различные исследования с целью выяснения влияния шума на здоровье человека.

Механизм действия шума на организм сложен и недостаточно изучен. Когда речь идет о влиянии шума, то обычно основное внимание уделяют состоянию органа слуха, так как слуховой анализатор в первую очередь воспринимает звуковые колебания и поражение его является адекватным действию шума на организм. Наряду с органом слуха восприятие звуковых колебаний частично может осуществляться и через кожный покров рецепторами вибрационной чувствительности. Имеются наблюдения, что люди, лишенные слуха, при прикосновении к источникам, генерирующим звуки, не только ощущают последние, но и могут оценивать звуковые сигналы определенного характера.

Возможность восприятия и оценки звуковых колебаний рецепторами вибрационной чувствительности кожи объясняется тем, что на ранних этапах развития организма они осуществляли функцию органа слуха. В дальнейшем, в процессе эволюционного развития, из кожного покрова сформировался более дифференцированный орган слуха, который постепенно совершенствовался в реагировании на акустическое воздействие [3, 20].

Влияние шума на слуховой анализатор. Изменения в слуховом анализаторе под влиянием шума составляют специфическую реакцию организма на акустическое воздействие.

Механизм защиты очень чувствительных структур улитки от разрушения при воздействии чрезмерно громких звуков обусловлен особым видом нелинейности среднего уха. Так, при малых и нормальных интенсивностях звука стремечко вращается вокруг вертикальной оси, заставляя колебаться мембрану овального окошка перпендикулярно ее плоскости. Но при больших амплитудах колебаний характер движения косточек изменяется, и стремечко начинает вращаться вокруг горизонтальной оси, при этом смещение мембраны овального окошка резко уменьшается. Полагают, что этот механизм, присущий внутренней структуре входной части анализатора, действует без управления со стороны нервной системы, непосредственно под влиянием раздражителя. Доказано, что мышцы среднего уха также защищают улитку от чрезмерно громких звуков, при действии которых происходит рефлекторное сокращение мышцы, напрягающей барабанную перепонку, и стремянной мышцы.

Скрытый период этой реакции равен приблизительно 10 мс. Орган слуха, как биологическая система в условиях шумовой нагрузки должен выполнять две функции: обеспечивать сенсорной информацией организм, что позволяет последнему приспособиться к окружающей обстановке (ориентирование, связь, избегание и т.п.), и обеспечивать самосохранение, т.е. противостоять повреждающему воздействию входного сигнала. В условиях шума эти цели вступают в противоречие. С одной стороны, орган слуха должен обладать высокой разрешающей чувствительностью к полезным сигналам, а с другой - в целях приспособления к шуму слуховая чувствительность должна снижаться. В шумовой обстановке организм вырабатывает компромиссное решение, что выражается в виде снижения слуховой чувствительности, временного смещения порогов (ВСП), т.е. внутренней адаптации органа слуха с одновременным снижением адаптационной способности организма в целом [36].

Сравнительные исследования адаптации органа слуха у еще неадаптированных к интенсивному шуму людей и у работающих в условиях воздействия шума в течение нескольких лет показали, что ВСП у последних менее выражено и раньше наступает. Нормально функционирующая система с хорошей подвижностью нервных процессов должна реагировать на звуковую нагрузку выраженным сдвигом порога. В этом плане низкое ВСП у лиц, впервые попавших в условия воздействия мощного шума, можно рассматривать как признак недостаточности или истощения нервной системы. Подобное явление отмечено у некоторых работающих длительное время в условиях шума, когда наряду с неизменным слухом у этих лиц диагностируют все ведущие симптомы шумовой патологии (астеновегетативный синдром, астеническое состояние и т.д.).

Возникновение неадекватных изменений и ответ на воздействие шума обусловлено обширными анатомо-физиологическими связями слухового анализатора с различными отделами нервной системы. Акустический раздражитель, действуя через рецепторный аппарат слухового анализатора, вызывает рефлекторные сдвиги в функциях не только его коркового отдела, но и других органов [3].

Основным признаком воздействия шума является снижение слуха по типу кохлеарного неврита. Профессиональное снижение слуха бывает обычно двусторонним.

Стойкие изменения слуха вследствие воздействия шума, как правило, развиваются медленно. Нередко им предшествует адаптация к шуму, которая характеризуется нестойким снижением слуха, возникающим непосредственно после его воздействия и исчезающим вскоре после прекращения его действия. Начальные проявления профессиональной тугоухости чаще всего встречаются у лиц со стажем работы в условиях шума около 5 лет. Риск потери слуха у работающих при десятилетней продолжительности воздействия шума составляет 10% при уровне 90 дБ, 29% -- при 100 дБ и 55% -- при 110 дБ.

Профессиональная тугоухость обусловлена развитием органического поражения кортиева органа, скорость процесса зависит от состояния кровоснабжения, обмена веществ, реактивности организма. Доказано, что звуковое раздражение сопровождается возникновением и развитием биохимических, гистохимических и гистологических изменений, наблюдаемых во всех звеньях и элементах звукопроводящего и звуковоспринимающего отделов слуховой системы; в основе этих изменений лежит истощение обменных процессов.

При длительном акустическом воздействии еще до появления гистологических изменений в разветвлениях и окончаниях кохлеарного нерва, а затем в наружных волосковых клетках наступает падение ферментативной активности как результат длительного нарушения обмена веществ в нервной ткани, причем снижение слуха многие исследователи связывают с повышением проницаемости сосудов улитки. Временное снижение слуха рассматривается ими как результат сосудистых изменений. Систематически наступающий спазм сосудов при длительном воздействии шума со временем способствует возникновению необратимых процессов в кортиевом органе [21].

Адаптация к шуму рассматривается как защитная реакция слухового анализатора на акустический раздражитель, а утомление является предпатологическим состоянием, которое при отсутствии длительного отдыха может привести к стойкому снижению слуха. Развитию начальных стадий профессионального снижения слуха могут предшествовать ощущение звона или шума в ушах, головокружение, головная боль. Восприятие разговорной и шепотной речи в этот период не нарушается [2,3].

Характерным для начальных стадий поражения слухового анализатора, обусловленного воздействием шума, является повышение порога восприятия высоких звуковых частот (4000--8000 Гц). По мере прогрессирования патологического процесса повышается порог восприятия средних, а затем и низких частот. Восприятие шепотной речи понижается в основном при более выраженных стадиях профессионального снижения слуха, переходящего в тугоухость.

Особое место в патологии органа слуха занимают поражения, обусловленные воздействием сверхинтенсивных шумов и звуков. Их кратковременное действие может вызвать полную гибель спирального органа и разрыв барабанной перепонки, сопровождающиеся чувством заложенности и резкой болью в ушах. Исходом баротравмы нередко бывает полная потеря слуха. В производственных условиях такие случаи встречаются чрезвычайно редко, в основном при аварийных ситуациях или взрывах.

Функциональные нарушения деятельности нервной и сердечнососудистой системы развиваются при систематическом воздействии интенсивного шума, развиваются преимущественно по типу астенических реакций и астеновегетативного синдрома с явлениями сосудистой гипертензии. Указанные изменения нередко возникают при отсутствии выраженных признаков поражения слуха. Характер и степень изменений нервной и сердечно-сосудистой системы в значительной мере зависят от интенсивности шума. При воздействии интенсивного шума чаще отмечается инертность вегетативных и сосудистых реакций, а при менее интенсивном шуме преобладает повышенная реактивность нервной системы.

В неврологической картине воздействия шума основными жалобами являются головная боль тупого характера, чувство тяжести и шума в голове, возникающие к концу рабочей смены или после работы, головокружение при перемене положения тела, повышенная раздражительность, быстрая утомляемость, снижение трудоспособности, внимания, повышенная потливость, особенно при волнениях, нарушение ритма сна (сонливость днем, тревожный сон в ночное время). При обследовании таких больных нередко обнаруживают снижение возбудимости вестибулярного аппарата, мышечную слабость, тремор век, мелкий тремор пальцев вытянутых рук.

Изменения сердечно-сосудистой системы в начальных стадиях воздействия шума носят функциональный характер. Больные жалуются на неприятные ощущения в области сердца в виде покалываний, сердцебиения, возникающие при нервно-эмоциональном напряжении. Отмечается выраженная неустойчивость пульса и артериального давления, особенно в период пребывания в условиях шума [2, 36].

Уровень шума в 20-30 децибел (дБ) практически безвреден для человека. Это естественный шумовой фон, без которого невозможна человеческая жизнь. Для “громких звуков” допустимая граница примерно 80 децибел. Звук в 130 децибел уже вызывает у человека болевое ощущение, а в 150 - становится для него непереносимым. Звук в 180 децибел вызывает усталость металла, а при 190 заклепки вырываются из конструкций [45].

Любой шум достаточной интенсивности и длительности может привести к различной степени снижения слуховой активности.

Помимо частоты и уровня громкости шума, на развитие тугоухости влияют возраст, слуховая чувствительность, продолжительность, характер действия шума, ряд других причин. Болезнь развивается постепенно, поэтому особенно важно заранее принять соответствующие меры защиты от шума. Под влиянием сильного шума, особенно высокочастотного, в органе слуха происходят необратимые изменения. При высоких уровнях шума понижение слуховой чувствительности наступает уже через 1-2 года работы, при средних уровнях она обнаруживается гораздо позднее, через 5-10 лет [35].

Последовательность, с которой происходит утрата слуха, сейчас хорошо изучена. Сначала интенсивный шум вызывает временную потерю слуха. В нормальных условиях через день или два слух восстанавливается. Но если воздействие шума продолжается месяцами или, как это имеет место в промышленности, годами, восстановление не происходит, и временный сдвиг порога слышимости превращается в постоянный.

Сначала повреждение нервов сказывается на восприятии высокочастотного диапазона звуковых колебаний (4 тыс. герц или выше), постепенно распространяясь на более низкие частоты. Высокие звуки “ф” и “с” становятся неслышными. Нервные клетки внутреннего уха оказываются настолько поврежденными, что атрофируются.

Шум мешает нормальному отдыху и восстановлению сил, нарушает сон. Систематическое недосыпание и бессонница ведут к тяжелым нервным расстройствам. Поэтому защите сна от всякого рода раздражителей должно уделяться большое внимание.

Шум оказывает вредное влияние на зрительный и вестибулярный анализаторы, снижает устойчивость ясного видения и рефлекторной деятельности. Шум способствует увеличению числа всевозможных заболеваний еще и потому, что он угнетающе действует на психику, способствует значительному расходованию нервной энергии, вызывает душевное не довольствие и протест [20].

В диапазоне слышимых человеком звуков (от 16 до 20 000 Гц) самое неблагоприятное воздействие на человека оказывает шум, в спектре которого преобладают высокие частоты (выше 800 Гц). Ультразвук (выше 20 кГц) и инфразвук (ниже 16-25 Гц) не воспринимаются человеческим ухом, но они также могут оказывать негативное влияние.

Инфразвуки определённых частот могут вызывать у человека тревожность и беспокойство, головную боль, снижать внимание и работоспособность, даже нарушать функцию вестибулярного аппарата и вызывать кровотечение из носа и ушей. Инфразвук частотой 7 Гц смертелен.

Ультразвук, занимающий заметное место в гамме производственных шумов, неблагоприятно воздействует на организм, хотя ухо его не воспринимает. Длительное систематическое воздействие ультразвука, распространяющегося воздушным путем, вызывает изменения нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов[5, 23].

Можно выделить следующие последствия влияния шумов на человека

1. Шум становится причиной преждевременного старения. По данным австрийских исследователей, «шумовое загрязнение», характерное сейчас для больших городов, сокращает продолжительность жизни их жителей на 10-12 лет. Для сравнения, та же статистика утверждает, что курение табака сокращает жизнь человека в среднем на 6-8 лет. Отсюда легко сделать вывод, что негативное влияние на человека от шума мегаполиса на 36% более значимо, чем от курения табака [38].

2.Каждая третья женщина и каждый четвертый мужчина страдает неврозами, вызванными повышенным уровнем шума.

3.Достаточно сильный шум уже через 1 мин может вызывать изменения в электрической активности мозга, которая становится схожей с электрической активностью мозга у больных эпилепсией.

4.Такие болезни, как гастрит, язвы желудка и кишечника, чаще всего встречаются у людей, живущих и работающих в шумной обстановке. У эстрадных музыкантов язва желудка - профессиональное заболевание.

5.Шум угнетает нервную систему, особенно при повторяющемся действии.

6.Под влиянием шума происходит стойкое уменьшение частоты и глубины дыхания. Иногда появляется аритмия сердца, гипертония.

7.Под влиянием шума изменяются углеводный, жировой. белковый, солевой обмены веществ, что проявляется в изменении биохимического состава крови (снижается уровень сахара в крови).

Отсюда можно сделать вывод: от чрезмерного шума ( выше 80 дБ) страдают не только органы слуха, но и другие органы и системы ( кровеносная, пищеварительная, нервная т.д.), нарушаются процессы жизнедеятельности, энергетический обмен начинает преобладать над пластическим, что приводит к преждевременному старению организма. Шум оказывает свое разрушающее действие на весь организм человека. Его губительной работе способствует и то обстоятельство, что против шума мы практически беззащитны. Ослепительно яркий свет заставляет нас инстинктивно зажмуриваться. Тот же инстинкт самосохранения спасает нас от ожога, отводя руку от огня или от горячей поверхности. А вот на воздействие шумов защитной реакции у человека нет. Над проблемой шумового “нашествия” во многих странах серьезно задумались, а в некоторых приняли определенные меры. В связи с ростом шума можно представить состояние людей через 10 лет. Поэтому эта проблема должна быть рассмотрена, иначе последствия могут оказаться катастрофическими.

1.4 Источник шума в городской среде

Источником шума является любой процесс, вызывающий местное изменение давления или механические колебания в твердых, жидких или газообразных средах. Действие его на организм человека связано главным образом с применением нового, высокопроизводительного оборудования, с механизацией и автоматизацией трудовых процессов: переходом на большие скорости при эксплуатации различных станков и агрегатов. Основными источниками внешнего шума являются транспортные потоки на улицах и дорогах, железнодорожный, водный и воздушный транспорт; промышленные и энергетические предприятия и их отдельные установки, внутриквартальные источники шума (трансформаторные подстанции, центральные тепловые пункты, хозяйственные дворы магазинов, спортивные и игровые площадки и др.). Кроме того, за последние годы в связи со значительным развитием городского транспорта возросла интенсивность шума и в быту, поэтому как неблагоприятный фактор он приобрел большое социальное значение [36, 45].

Один из основных источников шума в городе - автомобильный транспорт, интенсивность движения которого постоянно растет. Наибольшие уровни шума 90-95 дБ отмечаются на магистральных улицах городов со средней интенсивностью движения 2-3 тыс. и более транспортных единиц в час [18].

Уровень уличных шумов обуславливается интенсивностью, скоростью и характером (составом) транспортного потока. Кроме того, он зависит от планировочных решений (продольный и поперечный профиль улиц, высота и плотность застройки) и таких элементов благоустройства, как покрытие проезжей части и наличие зеленых насаждений. Каждый из этих факторов способен изменить уровень транспортного шума в пределах до 10 дБ.

В промышленном городе обычно высок процент грузового транспорта на магистралях. Увеличение в общем потоке автотранспорта грузовых автомобилей, особенно большегрузных с дизельными двигателями, приводит к повышению уровней шума. В целом грузовые и легковые автомобили создают на территории городов тяжелый шумовой режим.

Шум, возникающий на проезжей части магистрали, распространяется не только на примагистральную территорию, но и вглубь жилой застройки. Так, в зоне наиболее сильного воздействия шума находятся части кварталов и микрорайонов, расположенных вдоль магистралей общегородского значения (эквивалентные уровни шума от 67,4 до 76,8 дБ). Уровни шума, замеренные в жилых комнатах при открытых окнах, ориентированных на указанные магистрали, всего на 10-15 дБ ниже.

Акустическая характеристика транспортного потока определяется показателями шумности автомобильности. Шум, производимый отдельными транспортными экипажами, зависит от многих факторов: мощности и режима работы двигателя, технического состояния экипажа, качества дорожного покрытия, скорости движения. Кроме того, уровень шума, как и экономичность эксплуатации автомобиля, зависит от квалификации водителя. Шум от двигателя резко возрастает в момент его запуска и прогревания (до 10 дБ). Движение автомобиля на первой скорости (до 40 км/ч) вызывает излишний расход топлива, при этом шум двигателя в 2 раза превышает шум, создаваемый им на второй скорости. Значительный шум вызывает резкое торможение автомобиля при движении на большой скорости. Шум заметно снижается, если скорость движения гасится за счет торможения двигателем до момента включения ножного тормоза.

За последнее время средний уровень шума, производимый транспортом, увеличился на 12-14 дБ. Вот почему проблема борьбы с шумом в городе приобретает все большую остроту [36,38].

1.5 Нормативные характеристики

ПДУ (предельно допустимые уровни) шума устанавливают органы здравоохранения (в России - Госсанэпиднадзор). Совместно с этой службой строительные ведомства разрабатывают и утверждают санитарные нормы и правила, предусматривающие меры защиты от шума [12]. Для защиты людей от вредного влияния городского шума необходима регламентация его интенсивности, спектрального состава, времени действия и других параметров. При гигиеническом нормировании в качестве допустимого устанавливают такой уровень шума, влияние которого в течение длительного времени не вызывает изменений во всем комплексе физиологических показателей, отражающих реакции наиболее чувствительных к шуму систем организма.

Предельно допустимые нормы шумового воздействия на человека устанавливаются в децибелах.

В качестве основной характеристики внешнего шума принят уровень звука, который не должен превышать для легковых автомобилей и автобусов 85-92 дБ, мотоциклов - 80-86 дБ [9, 18].

Под оптимальным шумовым фоном понимают энергию шума 20-30 Дб. Шкала уровня шума (допустимого, предельно допустимого и недопустимого) приведена в таблице 1 (Приложение А) [33].

1.6 Меры по снижению уровня шума

Санитарные нормы допустимого шума обуславливают необходимость разработки технических, архитектурно-планировочных и административных мероприятий, направленных на создание отвечающего гигиеническим требованиям шумового режима, как в городской застройке, так и в зданиях различного назначения, позволяют сохранить здоровье и работоспособность населения.

Снижение городского шума может быть достигнуто в первую очередь за счет уменьшения шумности транспортных средств.

К градостроительным мероприятиям по защите населения от шума относятся: увеличение расстояния между источником шума и защищаемым объектом; применение акустически непрозрачных экранов (откосов, стен и зданий-экранов), специальных шумозащитных полос озеленения; использование различных приемов планировки, рационального размещения микрорайонов. Кроме того, градостроительными мероприятиями являются рациональная застройка магистральных улиц, максимальное озеленение территории микрорайонов и разделительных полос, использование рельефа местности и др. [10].

Существенный защитный эффект достигается в том случае, если жилая застройка размещена на расстоянии не менее 25-30 м от автомагистралей и зоны разрыва озеленены. При замкнутом типе застройки защищенными оказываются только внутриквартальные пространства, а внешние фасады домов попадают в неблагоприятные условия, поэтому подобная застройка автомагистралей нежелательна. Наиболее целесообразна свободная застройка, защищенная от стороны улицы зелеными насаждениями и экранирующими зданиями временного пребывания людей (магазины, столовые, рестораны, ателье и т.п.). Расположение магистрали в выемке также снижает шум на близрасположенной территории [42].

Борьба с шумом, в центральных районах городов затрудняется плотностью сложившейся застройки, из-за которой невозможно строительство шумозащитных экранов, расширение магистралей и высадка деревьев, снижающих на дорогах уровни шумов. Таким образом, наиболее перспективными решениями этой проблемы являются снижение собственных шумов транспортных средств (особенно трамвая) и применение в зданиях, выходящих на наиболее оживленные магистрали, новых шумопоглощающих материалов, вертикального озеленения домов и тройного остекления окон (с одновременным применением принудительной вентиляции) [37].

1.7 Данные об уровнях шума в других городах России

По данным НИИ Генплана Москвы, 80% жителей столицы живут в зоне с опасным для здоровья уровнем шума. В зависимости от интенсивности и структуры транспортных потоков на отдельных участках улично-дорожной сети шумовая характеристика движущегося транспорта составляет от 75 дБ (улицы районного значения с долей грузового транспорта менее 5%) до 99 дБ (общегородские магистрали с долей грузового транспорта 5-25%).

Санкт-Петербург. Только треть города находится в условиях, соответствующих нормативам по шуму. На двух третьих территории мегаполиса зафиксировано превышение шумовых нормативов [38].

Таким образом, шум как гигиеническое явление представляет собой неблагоприятный фактор внешней среды, нарушающий покой человека, влияющий на его здоровье и мешающий восприятию полезных звуков, поэтому оценка шумового загрязнения является важной составляющей как ОВОС, так и экологической экспертизы.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Материалы исследования

В качестве материалов исследования были взяты результаты измерений уровня шума в течение трех лет на следующих основных магистралях города:

1. Московский пр-т

2. Суздальское шоссе

3. Пр-т Фрунзе

4. Ул. Первомайская

5. Ул.Свободы

6. Пр-т Толбухина

7. Красный Перекоп ( Комсомольская площадь)

8. Ул.Угличская

9. Ул.Лисицына

2.2. Методы исследования

Основное исследование работы ведется по экспериментально полученным данным, то есть применяются методы анализа-синтеза, сравнения и обобщения, а также ретроспективный и картографический методы[].

Анализ заключается в том, что предмет изучения мысленно или практически расчленяется на отдельные части (части объекта, его признаки, свойства). Каждая из выделенных составных частей исследуется в отдельности как часть целого. Метод анализа применялся для составления геоэкологической характеристики исследуемых районов [].

Синтез основан на соединении частей предмета, расчлененного в процессе анализа, установления их связей и познания предмета как единого целого. Метод использовался для климатической характеристики [].

Сравнение - это операция мышления, посредством которой классифицируются и оцениваются объекты исследования в целях выявления сходных и отличительных признаков. Сравнение является наиболее распространенным методом. Данный метод использовался для сравнительной оценки исследуемых районов [].

Обобщение - приращение знаний путем мысленного перехода от частного к общему. Оно позволяет извлекать общие принципы, законы явлений [].

Ретроспективный (дословно «обращенный в прошлое») метод означает последовательное проникновение в прошлое с целью выявления причины события. Ретроспективный метод использовался при рассмотрении структуры заболеваемости населения [].

Картографический метод исследования - метод исследований, основанный на получении необходимой информации с помощью карт (сведения о географическом положении объектов) для научного и практического познания изображенных на них явлений. Данный метод используется для составления геоэкологической характеристики исследуемых районов.

Таким образом, указанные методы исследования достаточны для достижения поставленной цели работы.

3. ХАРАКТЕРИСТИКА ШУМОВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ГОРОДА ЯРОСЛАВЛЯ

Ярославль является крупным транспортным узлом: через него проходят автомобильные дороги федерального значения (Москва-Архангельск, Ярославль-Владимир, Москва - Вологда) и автомобильная дорога областного значения (Ярославль-Рыбинск).

За период с 1975 г. протяженность пригородной сети автодорог увеличилась в 4 раза, междугородной - в 5 раз [37].

Исследование заключалось в оценке шумового загрязнения в городе Ярославль. Оно проводилось в 2008г., в 2009г., 2010г..

В 2008 г в качестве объектов исследования были выбраны:

1. Суздальское шоссе

2. Московский проспект

3. Ул. Свободы

4. Ул. Угличская

В 2009г в качестве объектов исследования были выбраны:

1. Кировский р-н (ул. Первомайская)

2. Пр-т Фрунзе

3. Красный Перекоп (Комсомольская площадь)

4. Ул. Лисицина

В 2010 г была проведена работа по всем ранее исследованным участкам и выбран еще один участок для исследования - пр-т Толбухина. Была проведена оценка уровня шума на данных объектах. А также была определена частотная характеристика шума на Московском пр-те и на Суздальском шоссе.

Измерения проводились с целью сравнения уровня шума на дорогах с нормативными данными, а также для сравнения шумовой нагрузки в 2010 г с данными 2008, 2009 гг.

3.1 Условия измерения

1. Места проведения измерения следует выбирать на участках улиц и дорог с установившейся скоростью движения транспортных средств и на расстоянии не менее 50 м от перекрестков, транспортных площадей и остановочных пунктов пассажирского общественного транспорта.

2. Измерения следует проводить при условии, что поверхность проезжей части улиц и автомобильных дорог должна быть чистой и сухой.

3. Измерение не должно проводиться во время выпадения атмосферных осадков и при скорости ветра более 5 м/с. При скорости ветра свыше 1 до 5 м/с необходимо применять колпак для защиты измерительного микрофона от ветра [26].

Проведение эксперимента осуществлялось в несколько этапов:

1. При проведении измерения шумовой характеристики транспортного потока, в состав которого могут входить легковые и грузовые автомобили, автобусы (в дальнейшем - автомобили), мотоциклы, мотороллеры, мопеды и мотовелосипеды (в дальнейшем - мотоциклы), а также троллейбусы и трамваи, измерительный микрофон должен располагаться на тротуаре или обочине на расстоянии (7,5+-0,2) м от оси ближней к точке измерения полосы или пути движения транспортных средств на высоте (1,5+-0,1) м от уровня покрытия проезжей части. В условиях стесненной застройки измерительный микрофон допускается располагать на расстоянии меньшем 7,5 м от оси ближней к точке измерения полосы или пути движения транспортных средств, но не ближе 1 м от стен зданий, сплошных заборов и других сооружений или элементов рельефа, отражающих звук.

2.Измерительный микрофон должен быть направлен в сторону транспортного потока. Оператор, проводящий измерение, должен находиться на расстоянии не менее чем 0,5 м от измерительного микрофона.

3. Период измерения шумовой характеристики транспортного потока, в состав которого могут входить автомобили, мотоциклы, а также троллейбусы и трамваи, должен охватывать проезд не менее 200 транспортных единиц.

4. При проведении измерения шумовой характеристики транспортного потока, в состав которого могут входить автомобили, мотоциклы, а также троллейбусы и трамваи, при помощи шумомера со стрелочным индикатором уровней звука интервал между отчетами уровней звука должен составлять от 2 до 3 с. Отсчет уровней звука необходимо производить как при наличии, так и при отсутствии на участке измерения движущихся транспортных средств. Значение уровней следует принимать по показаниям стрелки прибора в момент отсчета.

5. Значение уровней звука следует считывать со шкалы шумомера с точностью 1 дБ.

6. Уровни звука помех, создаваемых посторонними источниками шума в период измерения шумовых характеристик транспортных потоков, должны быть не менее чем на 20 дБ ниже уровней при прохождении перед измерительным микрофоном транспортных средств, включая помехи [26].

Измерение уровня шума проводили специальным прибором -- шумомером «00014». С помощью шумомера определяли:

- общий уровень звукового давления (S)

- показатель уровня шума, приведенный к особенностям нашего слухового анализатора (дБА)

- импульсный шум (I), состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов длительностью менее одной секунды (максимальные значения).

Определение спектральных характеристик проводили прибором PS1 - 202. Этот прибор предназначен для измерения общего действующего значения уровня звука в стандартном диапазоне частот. С помощью него определяли какой по составу шум (низкочастотный, среднечастотный, высокочастотный) [27].

Таким образом, была проведена оценка шумового загрязнения улиц с высокой интенсивностью движения транспорта шумомером «00014», были определены такие характеристики как общий уровень звукового давления (S), показатель уровня шума, приведенный к особенностям нашего слухового анализатора (дБА), импульсный шум (I), состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов длительностью менее одной секунды (максимальные значения), а также проведен спектральный анализ звука.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В 2008 г. были проведены измерения уровня шума на улице Свободы, Суздальском шоссе, Московском проспекте, ул. Угличской в будни (Приложения Б, В, Г). Измерения проводили утром, днем, вечером.

По полученным измерениям была составлена таблица со средними величинами за этот период.

Таблица 1 - Характеристика уровней шума на магистралях города в будни (2008 год)

Ул. Свободы	Суздальское шоссе	Московский пр-т	Ул. Угличская
Утро	Утро	Утро	Утро
S	50	S	53	S	56	S	42
I	54	I	54	I	59	I	42
A	41	A	45	A	48	A	33
День	День	День	День
S	90	S	80	S	88	S	50
I	91	I	84	I	92	I	58
A	74	A	70	A	80	A	44
Вечер	Вечер	Вечер	Вечер
S	90	S	80	S	73	S	48
I	95	I	81	I	76	I	53
A	76	A	66	A	63	A	39

По нормативным данным уровень шума от легковых автомобилей и автобусов не должен превышать 85-92 дБ. В городе Ярославле уровень шума на автотранспортных магистралях утром на улице Свободы, Московском проспекте, Суздальском шоссе, улице Угличской не превышал нормативных данных. Днем этот уровень колебался возле максимального порога на улице Свободы (90 дБ) и на Московском проспекте (88 дБ). На Суздальском шоссе уровень шума приблизительно меньше на 10 дБ (80 дБ), а на улице Угличской этот уровень составляет 50 дБ. Вечером на улице Свободы уровень шума был такой же как и днем (90 дБ), на Суздальском шоссе уровень шума был равен допустимому значению по нормативным данным. На Московском проспекте уровень был ниже предельно допустимой нормы на 10 дБ, на улице Угличской - на 33-40 дБ (рисунок 1).

Рисунок 1 - Соотношение интенсивности шума на автомагистралях в различное время суток (по оси абсцисс - магистрали города, по оси ординат - интенсивность шума)

Анализ результатов показал, что наибольший уровень шума на автомагистралях наблюдается днем и вечером. Утром уровень шума имеет минимальные значения за день. Были проведены измерения уровня шума в выходные дни ( Таблица 2, Приложения Д, Е, Ж).

Таблица 2 - Характеристика уровней шума на магистралях в выходной день (2008 год)

Ул. Свободы	Суздальское шоссе	Московский пр-т	Ул. Угличская
Утро	Утро	Утро	Утро
S	55	S	50	S	60	S	50
I	58	I	53	I	64	I	52
A	43	A	39	A	49	A	39
День	День	День	День
S	71	S	67	S	70	S	50
I	78	I	69	I	72	I	62
A	59	A	58	A	60	A	40
Вечер	Вечер	Вечер	Вечер
S	85	S	76	S	94	S	70
I	92	I	84	I	99	I	75
A	74	A	70	A	80	A	60

Сравнение показателей интенсивности шума в будни и в выходные дни (дневные значения) показало, что в выходные дни уровень шума на магистралях ниже, чем в будни на 13-18 дБ (14-20%). На улице Свободы уровень шума в будние дни составлял 90 дБ (дневные значения), когда в выходной день уровень шума днем составлял 71 дБ. На Московском проспекте уровень шума в будни был 88 дБ (дневные значения), а в выходной день он составлял 70 дБ. На Суздальском шоссе 80 дБ в будни, в выходной день 67 дБ. Лишь на улице Угличской уровень шума в будни и в выходной день был одинаков. Различие в значениях уровня шума в будни и в выходной день можно объяснить тем, что в выходные автобусов и маршрутно-транспортных средств ездит гораздо меньше, чем в будни (рисунок 2).

Рисунок 2 - Соотношение интенсивности шума на автомагистралях в будни и в выходные дни (По оси абсцисс - автомагистрали города, по оси ординат - интенсивность шума)

Также был измерен уровень шума во дворах домов этих улиц ( Таблица 3, Приложения З, И, К).

Таблица 3 - Характеристика уровней шума в городских дворах (дневные значения)

Ул. Свободы	Суздальское шоссе	Московский пр-т	Ул. Угличская
S	44	S	35	S	40	S	30
I	50	I	43	I	37	I	31
A	30	A	20	A	21	A	19

В соответствии с санитарными нормами уровень шума во дворах домов в дневное время не должен превышать 55 дБ. Исходя из этого, можно сказать, что уровень шума во дворах домов исследуемых улиц не превышает нормативные данные.

Рисунок 3 - Соотношение интенсивности шума на магистралях города и во дворах домов

По результатам видно, что разница в уровне шума между магистралями и дворами составляет в среднем 40 дБ (44%), так как дома являются хорошими звукоизолирующими преградами.

В 2009 году были проведены измерения уровня шума на проспекте Фрунзе, Красном Перекопе, ул.Первомайской, ул.Лисицына(Приложения Л, М, Н). И был произведен подсчет количества автотранспорта на каждой из исследуемых магистралей.

По полученным измерениям была составлена таблица со средними величинами за этот период.

Таблица 4 - Характеристика уровней шума на магистралях города (2009 год)

Пр-кт Фрунзе	Красный Перекоп (Комсомольская площадь)	Ул. Первомайская	Ул. Лисицына
Утро	Утро	Утро	Утро
S	77	S	70	S	81	S	51
I	82	I	73	I	86	I	57
A	72	A	57	A	76	A	45
День	День	День	День
S	87	S	87	S	94	S	60
I	94	I	88	I	96	I	65
A	81	A	77	A	83	A	57
Вечер	Вечер	Вечер	Вечер
S	77	S	76	S	90	S	55
I	83	I	79	I	96	I	61
A	69	A	65	A	79	A	49

Был произведен подсчет количества машин, проезжающих за час на каждой из магистрали (машин/час):

Проспект Фрунзе: 8-9 ч - 1000-1200

13-14ч - 600-800

17-18ч - 800-1000

Красный Перекоп (Комсомольская площадь):

8-9ч - 500-700

13-14ч - 600-800

17-18ч - 1000

Ул. Первомайская:

8-9ч - 1800-1900

13-14ч - 2100-2500

17-18ч - 1700-2100

Ул. Лисицина:

8-9ч - 400-650

13-14 - 400-650

17-18ч - 400-650

Результаты показали, что утром наибольший уровень шума наблюдался на улице Первомайской (81 дБ) по сравнению с другими магистралями, что связано с большим количеством проезжающего автотранспорта (1800-1900 машин в час). На проспекте Фрунзе уровень шума утром составлял 77 дБ, что на 7 дБ больше, чем на Красном Перекопе (70 дБ). Также можно предположить, что это связано с тем, что на проспекте Фрунзе количество проезжающего автотранспорта было больше, чем на Красном Перекопе и составляло 1000-1200 машин в час, а на Красном Перекопе 500-700 машин в час. Менее загрязненным являлся район улицы Лисицына, где уровень шума примерно на 30 дБ ниже предельно-допустимых значений, что связано с малым потоком автотранспорта (400-600 машин в час). Днем самое большое шумовое загрязнение наблюдалось по прежнему на улице Первомайской (94 дБ). Это также связано с наибольшим количеством автотранспорта проезжающего за час по сравнению с другими магистралями (2100-2500 машин в час). На проспекте Фрунзе и Красном Перекопе днем уровень шума был одинаков (87дБ), где количество машин, проезжающих за час составляло 600-800 на обоих участках. На улице Лисицына наблюдался наименьший уровень шума из всех четырех участков, где за час проезжало 400-600 машин.

Вечером также наибольший уровень шума и интенсивность транспортного потока наблюдались на улице Первомайской, на улице Лисицына были наименьшие значения из исследуемых магистралей. Анализ результатов показал, что уровень шума на дорогах зависит от многих факторов, в частности от интенсивности транспортного потока. Увеличение интенсивности потока автотранспорта приводит к повышению уровня шума на дорогах.

В 2010 году проведены измерения уровня шума на всех ранее исследованных участках и выбран еще один объект для исследования проспект Толбухина (Приложение О).

По полученным измерениям были составлены таблицы со средними величинами за этот период (таблица 5, таблица 6).

Таблица 5 - Характеристика уровней шума на автомагистралях города в 2010 году (дневные значения)

Пр-т Толбухина	Московский пр	Ул .Первомайская	Ул.Свободы	Комсомольская пл.
2	3	4	5	6
92	87	88	84	83
75	76	78	72	77
94	97	95	92	89

По полученным результатам можно сказать, что из исследованных участков уровень шума находится в максимальных пределах допустимых значений на проспекте Толбухина (92 дБ), Московском проспекте (87 дБ), Ул. Первомайской (88 дБ). На улице Свободы, Комсомольской площади, Суздальском шоссе этот уровень лишь на 2-5 дБ ниже предельно-допустимых значений. На проспекте Фрунзе, ул. Лисицына, ул. Угличской уровень шума не превышает допустимых значений.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 4 - Карта шумового загрязнения города Ярославля

Импульсный шум практически на всех магистралях является высоким, это угрожающий фактор для человека, так как слишком высокие уровни шума способны вызвать необратимые изменения в организме человека.

Было проведено сравнение результатов 2008, 2009 годов с результатами 2010 года.

Рисунок 5 - Соотношение интенсивности шума на автомагистралях города 2008, 2009 годов с данными 2010 года

Анализ результатов показал, что из девяти исследуемых основных магистралей города самая высокая шумовая нагрузка на проспекте Толбухина, так как через него проходят основные автотранспортные потоки. В связи с ремонтом дорог и изменением маршрута автотранспорта (центральные улицы в 2010 году были закрыты для проезда личного автотранспорта) уровень шума практически на всех основных магистралях города уменьшился на 6-10 % (6-10 дБ). Только на Суздальском шоссе уровень шума не изменился по сравнению с 2008 годом, а на улице Лисицына и улице Угличской он значительно возрос (на 25%).

Было проведено сравнение спектральной характеристики шума на Московском проспекте и Суздальском шоссе ( Таблица 6, Приложение П).

Таблица 6 - Спектральные характеристики шума

Полоса частот, Гц	Уровень шума, дБ
	Московский пр-т	Суздальское шоссе
31,5	65	77
63	72	74
125	72	76
250	68	73
500	74	73
1000	73	71
2000	72	66
4000	60	59
8000	41	45
16000	33	40

Порог слышимости различен для звуков разной частоты. Наименьший порог слышимости находится в диапазоне частот 800-4000 Гц. По мере удаления от этой области вверх и вниз по частотной шкале его величина растет, особенно заметно увеличение порога слышимости на низких частотах. По этой причине высокочастотные звуки более неприятны для человека, чем низкочастотные.



Рисунок 6 - Спектральные характеристики шума (по оси абсцисс - частоты, Гц; по оси ординат - интенсивность, дБ)

Сравнение частотной характеристики шума на Московском проспекте и Суздальском шоссе показало, что на Суздальском шоссе максимум звуковой энергии приходится на низкие частоты, а на Московском проспекте - на средние. Это обусловлено тем, что на Суздальском шоссе в составе автотранспорта присутствуют грузовые машины, которые создают низкочастотное шумовое загрязнение, а на Московском проспекте их нет.

Таким образом, анализ результатов показал, что среди исследуемых основных магистралей города самая высокая шумовая нагрузка приходится на проспект Толбухи...