Защита окружающей среды от шума

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Что такое шум?

Оказывается, что шум - это понятие относительное. Любой звук может одновременно нести полезную информацию и, в то же время, являться шумом. Все дело в людях, которые этот звук воспринимают. Человек, слушающий громкую музыку, может наслаждаться ей, но людям, находящимся по соседству, эта музыка, возможно, будет доставлять одни неудобства. Поэтому любой нежелательный для нас звук или совокупность нежелательных звуков называют шумом.

Звук - это колебательный процесс, представляющий собой чередующиеся волны сгущения и разряжения упругой среды и волнообразно распространяющийся в этой среде. Любое колеблющееся тело, соприкасаясь с окружающей средой, образует звуковые волны и является источником звука. Волны сгущения приводят к повышению давления в упругой среде, а волны разряжения -- к понижению. Отсюда появился термин звуковое давление -- это переменное давление, возникающее дополнительно к атмосферному давлению при прохождении звуковых волн.

Звуки различаются по ряду признаков - это сила звука, частота звука. Чем выше частота колебаний звуковой волны, тем выше звук, который мы слышим.

Шум - это, как правило, совокупность звуков различной частоты и силы. С точки зрения воздействия на человека шум оценивается в частотном диапазоне от 45 до 11 тыс. Гц, который включает девять октавных полос.

Человеческий орган слуха не способен различит разность изменения звукового давления, но он различает кратность изменения звукового давления. В диапазоне, начинающемся от порога слышимости, до порога, когда шум вызывает боль, кратность изменения звукового давления составляет миллионы раз. Поэтому, чтобы уменьшить оценочную шкалу изменение звукового давления выражают в децибелах (дБ), которые являются логарифмическими единицами.

1.1 Восприятие звука

шум звук защита

Мы уже определили звук как любые изменения давления, которые могут различаться ухом человека. Количество колебаний давления за одну секунду называется частотой звука и измеряется в герцах (Гц). Нормально слышащий здоровый человек способен различать звуки в диапазоне частот от 20 Гц до 20000 Гц (20 кГц).

В терминах уровней звукового давления слышимые звуки лежат в диапазоне между порогом слышимости (0 дБ) и болевым порогом (130 дБ) и выше. Хотя увеличение уровня звука на 6 дБ равнозначно удвоению величины звукового давления, требуется увеличить уровень звука на 8 - 10 дБ, чтобы звук субъективно ощущался как более громкий. Аналогично, минимально различимое изменение уровня звука составляет около 1 дБ. Более наглядно уровни звука, различимые человеком, представлены на диаграмме 1.

Диаграмма 1

1.2 Результаты воздействия шума на человека и окружающую среду

Социальные результаты воздействия шума и вибраций выражаются в:

· вредном воздействии этих факторов на здоровье людей;

· понижении активности жизнедеятельности и производительности труда;

· негативном влиянии на коммуникативные возможности;

· усложнении восприятия оптических сигналов;

· ухудшении результатов обучения;

· стимулировании возникновения очагов напряжения и ссор между людьми;

· увеличении количества негативных факторов на работе и на транспорте, что приводит к несчастным случаям;

· увеличении количества негативных факторов на работе и на транспорте, что приводит к несчастным случаям;

· увеличении количества случаев профессиональной глухоты и вибрационной болезни.

Шум вызывает ухудшение качества природной среды и, как следствие:

· потерю такого ценного фактора природной среды, как тишина;

· уменьшение площади (или исчезновение) рекреационных и лечебных зон;

· изменения в поведении птиц и зверей (навязчивый страх, изменение ареалов обитания, сокращение количества откладываемых яиц, пропадание молока у кормящих самок и другие).

Кроме того, шум является одной из основных причин преждевременного старения на целых 8-12 лет, а также увеличения количества инфарктов. Он оказывает деструктивное воздействие на нашу нервную и иммунную систему. При интенсивности 60-75 дБ возникают различные аномалии в виде незаметных изменений в работе сердца, кровеносной системы и органов дыхания. Частые нарушения сна и повышенная нервная возбудимость появляются уже при 55 дБ. Апатия, агрессивность, бессонница и чувство усталости, невозможность сконцентрироваться и низкая производительность труда - вот симптомы психического бессилия и стрессогенных патологий, которые наблюдаются у всё большего количества людей.

Особенно негативно шум влияет на формирование и умственное развитие детей, которые, пребывая в помещениях с высоким уровнем шума, всё чаще испытывают проблемы с концентрацией внимания и умением правильно мыслить, говорить и читать. Среди взрослых жертвами шума чаще всего становятся невротики. Один из четырёх мужчин и одна из трёх женщин - жертвы безжалостных децибелов. Однако одно из наиболее жутких сообщений касается того, что шум ослабляет нашу иммунную систему, причём очень существенно. Ослабленный организм, затравленный децибелами, становится более восприимчивым к различным инфекциям и развитию опасных болезней.

Сила звука в различных ситуациях и её влияние:

10 дБ - дыхание, шёпот;

20 дБ - шум листьев;

35 дБ - тихая музыка;

45 дБ - разговор - усталость от шума у наиболее чувствительных людей;

50 дБ - современный автомобиль - проблемы с восприятием речи;

55 дБ - хороший фен - нарушения сна;

60 дБ - хороший пылесос - спазмы кровеносных сосудов;

75 дБ - современный малолитражный автомобиль - повышение враждебности и агрессии;

80 дБ - клаксон - повышение враждебности и агрессии;

85 дБ - поломанный кран, кабина обычного автомобиля на дороге - уровень, вредный для здоровья;

90 дБ - школьная перемена - нарушения нервной системы;

95 дБ - обычный пылесос - нарушения нервной системы;

110 дБ - хлопающие двери лифта - нарушения нервной системы;

120 дБ - двигатель самолёта - нарушения нервной системы;

130-160 дБ - взрыв петарды - болевой предел.

1.3 Типы шумов

Дома и на улице мы часто слышим шум от вентиляции или отопительных систем, но не замечаем его потому, что он не имеет ярко выраженных особенностей. Шум никогда не прекращается и не имеет звукового тона, но если вентилятор вдруг внезапно останавливается или начинает завывать, это изменение может потревожить нас или даже вызвать наше раздражение. Наш слух распознает звуковую информацию в звуках, которые мы слышим. Но мы не нуждаемся в шумовой информации. Особенностями, которые заставляют нас слушать и обращать внимание на шумы, являются тона или изменения в уровне шума. Более яркий тон и более резкое изменение уровня делают шум более заметным.

1.3.1 Непрерывный шум

Продолжительный шум производит оборудование, работающее непрерывно в одном режиме, например, вентиляторы, насосы и вычислительное оборудование. Такой шум меняется не более чем на 5 дБ. Для проведения измерений уровня шума достаточно затратить несколько минут, используя ручное измерительное оборудование.

1.3.2 Неустойчивый шум

Оборудование, работающее в цикличном режиме, а также проезжающие автомобили и пролетающие самолеты, создают быстро изменяющиеся уровни шума. Уровень шума для каждого цикла работы машинного оборудования измеряется тем же способом, что и уровень непрерывного шума. Однако при этом должна учитываться продолжительность цикла.

1.3.3 Импульсный шум

Шумы от ударов или взрывов, например, возникающие при забивании свай, ударах пресса или ружейных выстрелах, называются импульсными шумами. Это короткие и резкие шумы, а отличающий их эффект внезапности оказывает более сильное раздражающее действие на человека, чем можно было бы ожидать, основываясь только на измерениях уровня звукового давления. Для определения импульсивности шума используется разность параметров быстрого и медленного реагирования. Необходимо также документировать частоту повторения импульсов (количество импульсов в секунду, минуту, час или день).

1.3.4 Тоны в шуме

Существует два способа возникновения раздражающих тонов, например, в процессе работы такого снабженного вращающимися элементами оборудования, как двигатели, коробки передач, вентиляторы и насосы. Разбалансировка или циркулярное биение приводят к вибрации, которая, передаваясь через поверхность в воздух, различима в виде тонов. Пульсация потоков жидкости или газа, вызванная ограничениями потока либо процессами сгорания, также может привести к возникновению тонов.

Тоны идентифицируются или субъективно, на слух, или объективно при помощи частотного анализа. В последнем случае слышимость рассчитывается путем сравнения уровня тона с уровнем окружающих спектральных компонентов. Должна быть, кроме того, зарегистрирована продолжительность тона.

1.3.5 Низкочастотный шум

Низкочастотный шум обладает существенной акустической энергией в частотном диапазоне от 8 до 100 Гц. Шум такого типа характерен для больших дизельных двигателей в поездах, судах и электростанциях, а по причине того, что этот шум трудно заглушаем и легко распространяется во всех направлениях, его можно слышать на многие мили вокруг. Низкочастотный шум раздражает гораздо больше, чем можно было ожидать по уровню звукового давления. Для расчета слышимости низкочастотных компонентов шума проводится измерение спектра и его сравнение со слуховым порогом. Инфразвук имеет спектр с доминированием частотных компонентов ниже 20 Гц. Мы воспринимаем их не как звук, а скорее как давление. Оценка инфразвука до сих пор осуществляется экспериментальным путем и не отражена в международных стандартах.

2. Распространение шума в окружающей среде и типы источников

Сколько шума производит 10-тонный грузовик? В основном это зависит от того, насколько далеко вы от него находитесь и где стоите: перед преградой или за ней. Существует множество других факторов, влияющих на уровень шума и на результаты измерений, которые могут различаться на десятки децибелов для одного и того же источника шума. Для того чтобы выяснить причину подобных различий, необходимо рассмотреть процессы возникновения шума на уровне источника, распространения в воздухе и поступления в приемное устройство.

Наиболее важные факторы, влияющие на распространение шума:

* Тип источника (точечный или линейный)

* Расстояние от источника

* Атмосферное поглощение

* Ветер

* Температура и температурные отклонения

* Препятствия в виде барьеров и зданий

* Поглощение почвой

* Отражение

* Влажность

* Атмосферные осадки

2.1 Источники распространения шума

Главным источником шумового загрязнения являются транспортные средства -- автомобили, железнодорожные поезда и самолёты. В городах уровень шумового загрязнения в жилых районах может быть сильно увеличен за счёт неправильного городского планирования (например, расположение аэропорта в черте города). Помимо транспорта (60-80 % шумового загрязнения) другими важными источниками шума в городах являются промышленные предприятия, строительные и ремонтные работы, автомобильная сигнализация, собачий лай, шумные люди и т. д.

С наступлением постиндустриальной эпохи всё больше и больше источников шумового загрязнения (а также электромагнитного) появляется и внутри жилища человека. Источником этого шума является бытовая и офисная техника.

Более половины населения Западной Европы проживает в районах, где уровень шума составляет 55-70 дБ.

2.1.1 Точечный источник

Если размеры источника шума малы по сравнению с расстоянием до слушателя, то источник называется точечным. Такими источниками можно считать вентиляторы и дымовые трубы. Звуковая энергия распространяется сферически, таким образом, уровень звукового давления остается одинаковым во всех точках, находящихся на равном удалении от источника, и уменьшается на 6 дБ с увеличением расстояния вдвое. Это правило сохраняется до тех пор, пока поверхностное и воздушное ослабление не приведет к значительному изменению уровня.

2.1.2 Линейный источник

Если источник шума узкий в одном направлении, а в другом его длина соизмерима с расстоянием до слушателя, то он называется линейным. Это может быть отдельный источник, например длинная труба, по которой течет бурлящая жидкость, либо источник, состоящий из множества точечных источников, производящих шум одновременно, например, поток транспортных средств на загруженной дороге. Уровень звука распространяется цилиндрически, так что уровень звукового давления остается одинаковым во всех точках, находящихся на равном удалении от линии источника, и уменьшается на 3 дБ с увеличением расстояния вдвое. Это утверждение остается верным до тех пор, пока поверхностное и воздушное ослабление не приведет к значительному изменению уровня.

3. Снижение уровня шума

Для того чтобы решить задачу по снижению влияния шума окружающей среды на людей, следует принимать во внимание следующие аспекты:

* Источники шума

* Барьеры

* Типы домов, в которых проживает население

Самым распространенным источником шума окружающей среды является автомобильный транспорт. На шум от автомобилей приходится более 90% недопустимых уровней шума в странах Европы. Другие источники транспортного шума, такие, как поезда и самолеты, отличаются локализованным распространением, но и они оказывают раздражающее действие на многих людей.

Уровень уличного шума обычно тем ниже, чем больше расстояние от источника шума, что связано с геометрическим распространением шумовой энергии по большим поверхностям и поглощением шума атмосферой и почвой. Преграды служат дополнительным способом снижения уровня шума.

И, наконец, звукоизоляция зданий, которая исполняет роль последнего барьера на пути назойливого шума окружающей среды.

3.1 Барьеры

Вполне очевидно, что для снижения уровня шума достаточно переселить людей как можно дальше от источников шума окружающей среды. Однако на практике выполнить это почти невозможно, поэтому можно применить дополнительные способы ослабления шума в виде шумовых барьеров.

Высота барьера и положение источника и/или соответствующего приемника играют решающую роль в том, насколько может быть снижен уровень шума. Сообщается о высокоэффективных барьерах, высота которых колеблется в пределах от 1,5 м (снижение шума железной дороги в Японии) до 10 м (наземные службы аэропорта в США). Для снижения уровня автомобильного шума обычно используются барьеры высотой от 3 до 7 м. Следует также отметить, что на снижение уровня шума, которого можно достичь, оказывает влияние частотный спектр источника шума. По сравнению с высокими, низкие частоты труднее подавляются барьерами. В некоторых случаях эффективность барьеров можно повысить, применяя звукопоглощающие материалы, избегая создания параллельных отражающих поверхностей и формируя или изгибая барьеры так, чтобы избежать множественных отражений.

3.2 Звукоизоляция зданий

Один из способов защиты людей от воздействия раздражающего шума окружающей среды в их собственных домах заключается в том, чтобы обеспечить хорошую звукоизоляцию жилых домов, способную задерживать внешние шумы. Такая изоляция называется звукоизоляцией фасадов.

В разных странах выработаны различные подходы к решению вопроса звукоизоляции:

* В одних странах требуется соблюдения минимального уровня звукоизоляции фасадов;

* В других странах (например, в Великобритании) при слишком высоком уровне шума внешних источников (аэропорты и автомобильные дороги) здания снабжаются дополнительной звукоизоляцией;

* Не допускаются строительства новых жилых домов в районах со слишком высоким уровнем шума;

* Создана классификация суммарных уровней шума внутри помещений. Выше 35 дБ считается раздражающим, а ниже 20 дБ классифицирован как очень благоприятный.

3.3 Барьер из растений

Исключительной способностью задерживать и поглощать значительную часть звуковой энергии, особенно звуки высокой частоты, обладают растения, которые представляют собой в этом отношении своеобразные фильтры и экраны. Их листовая поверхность, отражая и поглощая звуковую энергию вследствие высокого акустического сопротивления, переводит ее в тепловую. Густая живая изгородь способна уменьшить шум, производимый машинами, в 10 раз. Древесные породы, особенно лиственные, в данном случае более эффективны, чем кирпичная или бетонная стена. Этому способствуют различная ориентация листовых пластинок, эластичность и колебания листьев.

Наиболее звукопоглощающим эффектом характеризуются древесные, породы, имеющие большую площадь и густоту листьев. Хвойные породы отличаются более низкой звукопоглощающей способностью, но их влияние проявляется в течение всего года. Установлено, что клен поглощает звук в два раза интенсивнее, чем ель. Тополь и липа имеют более низкий коэффициент звукопоглощения, но он выше, чем у ели. Наилучшей звукопоглощающей способностью обладают насаждения, в составе которых находятся как деревья, так и кустарники в виде живой изгороди.

Древесные культуры способны изолировать шум. Доказано, что наивысшей звукоизолирующей способностью обладают зеленые перегородки из клёна (снижают уровень шума до 15 дБ), далее располагаются тополь (до 11 дБ), липа (до 9 дБ), ель (до 5 дБ). В целом в городских условиях, где распространению и усилению шума способствуют здания и асфальтовое покрытие дорог и тротуаров, зеленые насаждения при их правильной планировке и размещению способны снизить уровень шума до 15 наиболее оптимальная ширина противошумной зеленой полосы 20 - 25 м.

3.4 Менее шумные модели автомобилей

Многие страны заставляют изготовителей автомобилей и грузовиков выпускать менее шумные модели путем установления пределов уровней шума для отдельных транспортных средств. За последние 20-30 лет ограничения на уровень шума проходящего транспорта были снижены приблизительно на 8 дБ для легковых автомобилей и 15 дБ для грузовиков.

Правительства некоторых стран (например, Норвегии и Италии) приняли законы, обязывающие включать тесты на измерение уровня шума автомобиля в комплекс сервисных услуг. Эти тесты обычно выполняются работниками гаражей как часть общей программы проверки состояния автомобиля; другие владельцы проверяют уровень шума своего автомобиля в специально оборудованных точках. Но, несмотря на принимаемые меры, постоянный рост числа транспортных средств приводит к тому, что суммарный уровень шума не снижается.

Снижения уровня шума можно добиться и улучшением дорожных покрытий. Применение пористого асфальта и новейших “тонких шумопоглощающих поверхностей” продемонстрировало снижение уровня шума на 2 - 6 дБ. Внедрение сварных рельсов, уложенных на бетонное ложе с включением эластичных/упругих подушек или матов, позволяет значительно снизить железнодорожный шум.

3.5 Архитектурно-планировочные методы

Для решения проблемы транспортного шума в Российской федерации проводится целый комплекс мер. Идет большая работа по упорядочению транспортных потоков, запрещен проезд транзитного транспорта через город, ограничен въезд грузовых автомобилей на центральные улицы.
Из архитектурных средств защиты от шума наиболее распространено, как этого требуют правила застройки, зонирование территорий. На магистральную, или главную улицу выносятся учреждения, предприятия повышенной этажности, создающие экранизирующий эффект для жилых зданий, больниц, детских учреждений, пансионатов, расположенных внутри квартала.

Однако возможности использования зонирования ограничены, так как не всегда совпадают с объемами строительства административных зданий и жилых домов и планировочной схемой самого города или поселка. Следует отметить, что рациональная планировка правильное размещение зданий на примагистральной территории позволяют уменьшить транспортный шум на 8... 12 дБ. Простое удаление от автодороги на 100-..200 м и создание зеленой полосы из деревьев и кустарников помогает избавиться от 20 дБ шума и более. Следуя законам акустики, этажность жилых зданий нужно увеличивать, размещая их вглубь квартала. На самом деле в некоторых городах получается наоборот -- фасады высоких зданий обращены на магистраль.

3.6 Стоимость затрат на мероприятия по снижению уровня шума

В Швейцарии оценка мероприятий по снижению уровня шума окружающей среды проводится путем сравнения эффективности мероприятия по снижению шума до требуемого уровня с затратами на это мероприятие. Если мероприятие позволяет снизить уровень шума ниже утвержденных законом пределов во всех заданных районах и требует низких затрат, то реализуется на практике. Мероприятие, которое не приводит к снижению уровня шума ниже утвержденных законом пределов во всех заданных районах и/или требует высоких материальных затрат, не утверждается. На приведенном ниже графике 1 изображена область, в которой принимаемые решения находятся под влиянием факторов стоимости затрат и эффективности мероприятия.

График 1

Размещено на Allbest.ru