Методы охраны городской среды от шума и электромагнитных полей

Защита городской среды от акустического загрязнения. Городские шумы представляют собой хаотическое сочетание различных мешающих и нежелательных звуков. Звук – это явление, субъективно воспринимаемое органом слуха человека. В физическом смысле звук представляет собой колебательное движение частиц газообразной, жидкой или твердой среды, распространяющееся в виде волн. Звуковые колебания характеризуются скоростью распространения, длиной волны, частотой f, интенсивностью I.

Человек слышит звук в акустическом диапазоне частотой от 20 до 20000 Гц. Звук с частотой ниже 20 Гц – инфразвук, выше 20000 Гц – ультразвук. Хотя инфразвук и ультразвук неслышимы, они так же, как и чрезмерный шум, оказывают на человека вредное воздействие.

Интенсивность звука I (Вт/м²) – это поток звуковой энергии в единицу времени, отнесенный к единице поверхности, через которую он проходит. Звук оказывает давление на барабанную перепонку уха человека, которое называется звуковым давлением Р.

Восприятие шума человеком ограничено. Порог слышимости определяется звуковым давлением Р ₀, равным 2×10^-5 Па при частоте 1000 Гц. Ниже этого предела звукового давления человек звук не воспринимает. Порог болевого ощущения звука этой же частоты наступает при давлении равном 200 Па (это верхний предел). Для характеристики уровня звукового давления используют шкалу логарифмов отношения данной величины звука к порогу слышимости. Единицы измерения этой шкалы - децибелы. Уровень звукового давления L, дБ:

L = 20 lg (P/P ₀ ),

где Р - среднеквадратичное звуковое давление в данной полосе частот. Величинами L оценивается спектральный состав шумов по частоте.

Спектр звуков, воспринимаемых человеком, делится на девять октавных полос. Полоса частот, в которой верхняя граничная полоса f_в в два раза больше нижней f_н (f_в/f_н = 2), называется октавной. Октавную полосу в целом характеризует среднегеометрическая частота . Среднегеометрические частоты октавных полос стандартизированы и имеют значения: 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц. Им соответствуют граничные частоты 22-45, 45-90, 90-180, 180-355, 355-710, 710-1400, 1400-1800, 2800-5600, 5600-11200 Гц. Уровни звукового давления L в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами являются нормируемыми параметрами постоянного шума.

Прибором для измерения звукового давления служит шумомер. Для интегральной оценки постоянного шума используется уровень звука L_А, дБА:

L_А = 20 lg (P_А/P₀),

где Р_А - среднеквадратичное звуковое давление, измеренное с учетом корректировки частотной характеристикой шумомера (шкала А). Известно, что при одном и том же уровне звукового давления человек воспринимает звук высоких частот как более громкий. Шкала А отражает частотную чувствительность человеческого уха.

Область слухового восприятия шума человеком по звуковому давлению 2×10^-5…200 Па соответствует диапазону 0…130 дБ. При этом снижение (увеличение) уровня звука на 10 дБА означает снижение (увеличение) воспринимаемой слухом субъективной громкости в 2 раза, на 20 дБА – в 4 раза и т.д.

В зависимости от длительности воздействия шумы делятся на постоянные и непостоянные. К постоянным относятся шумы, уровни звука которых изменяются во времени не более чем на 5 дБА (например, шум от постоянно работающих насосных или вентиляционных установок). Непостоянные шумы делятся на колеблющиеся, прерывистые и импульсные. Уровень звука колеблющихся шумов меняется во времени непрерывно (например, все виды транспортных шумов). Прерывистый шум прерывается паузами. Время, в течение которого прерывистый шум остается постоянным, составляет одну секунду и более (например, шум от лифтов или холодильных установок). Импульсные шумы представляют собой звуковые сигналы длительностью менее одной секунды.

Характеристикой непостоянного шума является эквивалентный (по энергии) уровень звука L_Аэкв, дБА:

,

где Р_А(t) – текущее значение среднеквадратичного звукового давления, Т – продолжительность действия шума, t - время.

Так, эквивалентный уровень звука данного колеблющегося шума представляет собой уровень звука постоянного, широкополосного шума, оказывающего такое же воздействие на человека, как и колеблющийся шум. Непостоянный шум оценивается также максимальным уровнем звука L_Амакс, дБА.

Каждый источник шума характеризуется звуковой мощностью. Звуковая мощность W, Вт, – это количество звуковой энергии, излучаемой источником в окружающую среду за единицу времени. Мощность звука определяется как интенсивность звука сферической поверхности S, внутри которой находится источник шума:

W = I dS.

Уровень звуковой мощности L_W, дБ, источника шума равен:

W/W ₀,

где W ₀– пороговая мощность, равная 10^-12 Вт.

Воздействие шума на человека. Уровни шума на территории города превышают естественный шумовой фон. Шелест листвы, журчание ручья, шум морского прибоя, пение птиц создают шум от 10 до 45 дБА.В современных крупных городах до 60 % населения проживают в условиях акустического дискомфорта. Повышенный шум вызывает ухудшение слуха, развитие специфического заболевания - неврита слуховых нервов, последствием которого может быть глухота. Неспецифическое воздействие шума проявляется в нарушениях работы нервной и сердечно-сосудистой систем (возрастание артериального давления, раздражительность, апатия и т.п.). При уровне шума 50…60 дБА создаются нагрузки на нервную систему, шум выше 70 дБА вызывает физиологическое воздействие, шум в 85…90 дБА приводит к ухудшению слуха [64].

Нормирование шума на городских территориях. Допустимые уровни звука и уровни звукового давления на территории жилой застройки регламентированы СНиП II-12-77 [65], CН 2.2.4/2.1.8.562-96 [66] и приведены в табл. 4.10. Нормируемые максимальные уровни звука превышают нормируемые эквивалентные уровни звука на 15 дБА.

Акустические расчеты проводятся при разработке раздела «Охрана окружающей среды» градостроительной документации и проектной документации строительных объектов. В градостроительной документации результаты расчетов представляют в виде карт-схем (картограмм), на которых указываются уровни шума от улично-дорожной сети, промышленных предприятий, выделяются зоны акустического дискомфорта. Акустические расчеты учитываются при установлении санитарно-защитных зон объектов.

Шумовые характеристики некоторых источников шума приведены в СНиП II-12-77. Эквивалентные уровни звука автотранспортных потоков в зависимости от категории улиц и дорог изменяются от 73 до 87 дБА. Эквивалентные уровни звука наземных пассажирских, грузовых и электропоездов, в зависимости от интенсивности и скорости их движения, составляют 66…91 дБА. Шумы от работы мусороуборочной машины, разгрузки товаров, спортивных игр и игр детей имеют эквивалентный уровень звука 65..76 дБА. Данные о производственных источниках шума приведены в справочнике проектировщика [67], в каталогах характеристик технологического оборудования или в паспортах по эксплуатации.

Таблица 4.10