Шумовое загрязнение

 Шум — беспорядочные колебания различной физической природы, отличающиеся сложностью временной и спектральной структуры.

Шумовое (акустическое) загрязнение (англ. Noise pollution, нем. Lärm) — раздражающий шум антропогенного происхождения, нарушающий жизнедеятельность живых организмов и человека. Раздражающие шумы существуют и в природе (абиотические и биотические), однако считать загрязнением их неверно, поскольку живые организмы адаптировались к ним в процессе эволюции.

 

Классификация шумов

Шум - Совокупность апериодических звуков различной интенсивности и частоты.С физиологической точки зрения шум - это всякий неблагоприятный воспринимаемый звук.

 

По спектру

Шумы по статистическим характеристикам  подразделяются на стационарные и нестационарные.

 

По характеру спектра

По характеру спектра шумы подразделяют на: 
- широкополосный шум с непрерывным спектром шириной более 1 октавы; 
- тональный шум, в спектре которого имеются выраженные тоны. Выраженным тон считается если одна из третьеклассных полос частот превышает остальные не менее чем на 10 дБ.

 

По частоте (Гц)

По частотной характеристике шумы подразделяются на: 
- низкочастотный 
- среднечастотные 
- высокочастотный

 

По временным характеристикам

- постоянный; 
- непостоянный, который в свою очередь делится на колеблющийся, прерывистый и импульсный.

 

 По природе возникновения

- Механический 
- Аэродинамический 
- Гидравлический 
- Электромагнитный

 

Измерение шумов

Для количественной оценки шума используют усредненные параметры, определяемыми на основании статистических законов. Для измерения характеристик шума применяются шумомеры, частотные анализаторы, коррелометры и др.

Уровень шума чаще всего измеряют в децибелах.

 Сила звука в децибелах

Разговор: 40—45

Офис: 45—55

Улица: 70—80

Фабрика (тяжелая промышленность): 70—110

Старт реактивного самолёта: 120

 

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  шумового загрязнения в городах  являются промышленные предприятия, строительные и ремонтные работы, автомобильная  сигнализация, собачий лай, шумные люди и т.д.

С наступлением постидустриальной 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.

 

Влияние на здоровье людей

Шум в определённых условиях может  оказывать значительное влияние  на здоровье и поведение человека. Шум может вызывать раздражение  и агрессию, артериальную гипертензию (повышение артериального давления), тиннитус (шум в ушах), потерю слуха.

Наибольшее раздражение вызывает шум в диапазоне частот 3000÷5000 Гц.

Хроническая подверженность шуму на уровне более 90 дБ может привести к потери слуха.

При шуме на уровне более 110 дБ у человека возникает шумовое опьянение, по субъективным ощущениям аналогичное алкогольному или наркотическому.

При шуме на уровне 145 дБ у человека происходит разрыв барабанных перепонок.

Женщины менее устойчивы к сильному шуму, чем мужчины. Кроме того, восприимчивость  к шуму зависит также от возраста, темперамента, состояния здоровья, окружающих условий и т.д.

Дискомфорт вызывает не только шумовое  загрязнение, но и полное отсутствие шума. Более того, звуки определённой силы повышают работоспособность и  стимулируют процесс мышления (в особенности процесс счёта) и, наоборот, при полном отсутствии шумов человек теряет работоспособность и испытывает стресс.

Вредное воздействие шума известно издревле. Например, в Средние века существовала казнь "под колоколом". Звон колокола медленно убивал человека.

 

Влияние на окружающую среду

Шумовое загрязнение вызывает нарушение  естественного баланса в экосистемах. Шумовое загрязнение может приводить  к нарушению ориентирования в  пространстве, общения, поиска пищи и  т.д. В связи с этим некоторые  животные начинают издавать более громкие  звуки, из-за чего они сами будут  становиться в роли вторичных  звуковых загрязнителей, ещё сильнее  нарушая равновесие в экосистеме.

Одним из самых известных случаев  ущерба, наносимого шумовым загрязнением природе, является многочисленные случаи, когда дельфины и киты выбрасывались на берег, теряя ориентацию из-за громких звуков военных гидролокаторов (сонаров).

 

Уменьшение и контроль за шумом

В настоящее время разработано  много методик, позволяющих уменьшить  или устранить некоторые шумы.

Шумовое загрязнение от какого-либо объекта можно до некоторой степени  уменьшить, если на этапе разработки проекта этого объекта смоделировать  с учётом различных внешних условий (например, топология и погодные условия местности) характер шумов, которые будут возникать и затем отыскать пути их устранения или хотя бы уменьшения. В настоящее время этот способ стал гораздо проще и доступнее за счёт развития электронновычислительной техники. Это наиболее дешёвый и рациональный способ снижения шумов, использующийся, например, при строительстве железных дорог в городских районах.

В некоторых случаях рациональнее на данный момент бороться не с причиной, а со следствием. Например, проблему шумового загрязнения жилых помещений  можно значительно уменьшить  за счёт их звукоизоляции (установка  шумонепроницаемых окон и т.п.).

 

Регламентация шумового загрязнения

В Российской Федерации действуют ГОСТы и санитарные нормы (СН), регулирующие предельно допустимый уровень (ПДУ) шума для рабочих мест, жилых помещений, общественных зданий и территорий жилой застройки.

Для ночного времени суток ПДУ  шума для автомобилей на городских  автодорогах составляет 40 дБ, в то время как на многих автомагистралях  Москвы и других крупных городов  России уровень шума составляет не менее 70 дБ.

Шумы относятся к числу вредных  для человека загрязнений атмосферы. Раздражающее воздействие звука (шума) на человека зависит от его интенсивности, спектрального состава и продолжительности  воздействия. Шумы со сплошными спектрами  менее раздражительны, чем шумы узкого интервала частот. Наибольшее раздражение  вызывает шум в диапазоне частот 3000-5000 Гц.

Работа в условиях повышенного  шума на первых порах вызывает быструю  утомляемость, обостряет слух на высоких  частотах. Затем человек как бы привыкает к шуму, чувствительность к высоким частотам резко падает, начинается ухудшение слуха, которое  постепенно развивается в тугоухость и глухоту. При интенсивности шума 145-140 дБ возникают вибрации в мягких тканях носа и горла, а также в костях черепа и зубах; если интенсивность превышает 140 дБ, то начинает вибрировать грудная клетка, мышцы рук и ног, появляются боль в ушах и голове, крайняя усталость и раздражительность; при уровне шума свыше 160 дБ может произойти разрыв барабанных перепонок.

Однако шум губительно действует  не только на слуховой аппарат, но и  на центральную нервную систему  человека, работу сердца, служит причиной многих других заболеваний. Одним из наиболее мощных источников шума являются вертолеты и самолеты особенно сверхзвуковые.

При тех высоких требованиях  к точности и надежности управления современным самолетом, которые  предъявляются к экипажу летательного аппарата, повышенные уровни шумов  оказывают отрицательное воздействие  на работоспособность и быстроту принятия информации экипажем. Шумы, создаваемые  самолетами, вызывают ухудшение слуха  и другие болезненные явления  у работников наземных служб аэропорта, а также у жителей населенных пунктов, над которыми пролетают  самолеты. Отрицательное воздействие  на людей зависит не только от уровня максимального шума, создаваемого самолетом  при полете, но и от продолжительности  действия, общего числа пролетов за сутки и фонового уровня шумов. На интенсивность шума и площадь  распространения существенное влияние  оказывают метеорологические условия: скорость ветра, распределение ее и  температуры воздуха по высоте, облака и осадки.

Особенно острый характер проблема шума приобрела в связи с эксплуатацией  сверхзвуковых самолетов. С ними связаны шумы, звуковой удар и вибрация жилищ вблизи аэропортов. Современные  сверхзвуковые самолеты порождают  шумы, интенсивность которых значительно  превышает предельно допустимые нормы.

Пагубное влияние шума на человека известно давно. Две тысячи лет назад  во имя тишины и спокойствия Юлий Цезарь запретил повозкам ночью разъезжать по улицам Древнего Рима. Во Франции, в  период правления короля-солнца Людовика XIV, существовал жесткий запрет шуметь в городе после того, как Париж  и его король ложатся спать, Более 100 лет назад немецкий ученый Роберт Кох писал, что наступит время, когда  борьба с шумом станет столь же актуальной, как и борьба с холерой  или чумой. Однако до сих пор огромная часть людей не догадывается об опасности шумового загрязнения. Это происходит из-за того, что проблемы шумового загрязнения городской среды были на научном уровне осознаны относительно недавно и стали остро актуальными только в последние десятилетия.

Рассмотрим влияние шума на Варшавском шоссе.

Большое влияние шум оказывает  на жителей домов, расположенных  вдоль шоссе.

• Во-первых, это непрерывный шум, к которому люди долго не могут привыкнуть, а привыкнув - долго не могут находиться в тишине.
• Во-вторых, из-за движения транспорта (в том числе железнодорожного и метро) происходит вибрация домов, в результате которой они разрушаются, а в помещениях присутствует постоянная пыль.
• В-третьих, в результате всего этого у людей расшатаны нервы.

Для определения опасных уровней  шума его воздействие оценивается  в децибелах (дБ) специальным прибором. Шум характеризуется также высотой  тона (частотой), а высокочастотные  шумы кажутся более громкими и  раздражающими слух, чем низкочастотные такой же силы. Воздействие шума, как правило высокочастотных  звуков, к которым люди более чувствительны, оценивается по шкале децибел А (дБА), в единицах дБА.        

 Влияние шума становится  опасным примерно при 75 дБА, болезненным - при 120 дБА и смертельным - при 180 дБА. В связи с тем, что шкала оценки влияния шума в дБ и дБА логарифмическая, десятикратное увеличение шумового давления отмечается при каждом увеличении шума на 1дБ. Таким образом, рост с 30 дБА (спокойная сельская местность) до 60 дБА (обычный разговор в ресторане) означает тысячекратное увеличение шумового давления на уши. 

Чрезмерная шумовая нагрузка резко  снижает работоспособность, уменьшает  эффективность отдыха, ведет к  хроническому переутомлению, глухоте. Шум способен привести и к физиологическим  изменениям: к разнообразным расстройствам  сердечно-сосудистой системы, к болезням желез внутренней секреции и дыхательных путей, возникающих в результате общей нервной напряженности. Шум обладает способностью «накапливаться» в организме и вызывать различные заболевания и негативные отклонения в здоровье. Но прежде всего чрезмерный шум ведет к притуплению слуха или полной его потере со временем. Однако это далеко не полный перечень. От избыточного шума снижается иммунный барьер и резко увеличивается частота заболеваний; повышается раздражительность. Наблюдения свидетельствуют, что в шумных городских районах общая заболеваемость населения в 3 раза выше, чем в тихих. 

Многие молодые люди любят подолгу  слушать громкую музыку, часто  посещают дискотеки, а ведь это в  лучшем случае ведет к притуплению  слуха. С этой проблемой уже столкнулись  в Швеции, США, Японии, где есть настораживающие  результаты обследований старшеклассников и студентов.

 

Воздействие шума на человека

Примеры шумового воздействия	Шумовое воздействие (дБА)	Эффект продолжительного воздействия
Реактивный двигатель при взлете (на расстоянии 25 м)	150	Разрыв барабанных перепонок
Удар грома, ткацкий станок, рок-музыка, сирена, цепная пила	120	Порог боли у человека
Сталепрокатный завод, автомобильный  гудок (расстояние 1 м), стереорепродуктор близко от уха	110
Метро, подвесной мотор, косилка для  газонов, мотоцикл (расст. 8 м), трактор, полиграфическое предприятие отбойный молоток мусоровоз	100	Серьезная угроза для         слуха                       (время воздействия 8 ч)
Оживленная городская улица, дизельный  грузовик, миксер, хлопкопрядильная машина	90	Угроза для слуха (время воздействия 8 ч) плохая слышимость
Уборка мусора, стиральная машина, типичная фабрика, товарный поезд (расстояние 15 м), посудомоечная машина, миксер	80	Возможна угроза для слуха
Скоростная автомагистраль (расст. 15 м), пылесос, шумный офис, вечеринка, телевизор	70	Раздражающее действие
Разговор в ресторане, обычный  офис, музыкальный фон, чириканье  птиц	60	Интенсивное воздействие
Спокойный пригород (в дневное время), разговор в жилой комнате	50	Слабое воздействие на слух
Библиотека, тихий музыкальный фон	40
Спокойная сельская местность (в ночное время)	30
Шепот, шелест листьев	20	Очень слабое воздействие
Дыхание	10
ТИШИНА	0	Критический уровень

 

Шум рассеивает внимание человека, существенно  влияет на его трудоспособность и  результативность труда. Так, при фоне шума в 70 дБ (это небольшой уровень  шума) человек, выполняющий операции средней сложности, допускает в 2 раза больше ошибок, чем при отсутствии этого шумового фона. Особенно сильно влияет шум на работоспособность  людей, занятых умственным трудом. Ощутимый шум снижает работоспособность людей умственного труда более чем в 1,5 раза, а у занятых физическим трудом — почти на 1/3. При этом информация, полученная при ощутимом шумовом загрязнении, долго не может храниться в памяти человека или сохраняется только в пассивном (узнаваемом в тексте), а не в активном варианте. Шум рассеивает внимание человека, мешает ему сосредоточиться на главном, осложняет принятие нужных решений.