Шум как негативный экологический фактор

3.Шумовое  воздействие

Шумовое воздействие - одна из форм вредного физического воздействия на окружающую природную среду. Загрязнение среды шумом возникает в результате недопустимого превышения естественного уровня звуковых колебаний. С экологической точки зрения в современных условиях шум становится не просто неприятным для слуха, но и приводит к серьезным физиологическим последствиям для человека. В урбанизированных зонах развитых стран мира от действия шума страдают десятки миллионов людей.

В зависимости  от слухового восприятия человека упругие   колебания в диапазоне частот от 16 до 20 000 Гц называют звуком, менее 16 Гц — инфразвуком, от 20 000 до 1  109 — ультразвуком и свыше Г109 — гиперзвуком. Человек способен воспринять звуковые частоты лишь в диапазоне 16—20 000 Гц. Единица измерения громкости звука, равная 0,1 логарифма отношения данной силы звука к пороговой (воспринимаемой ухом человека ) его интенсивности, называется децибелом (дБ). Диапазон слышимых звуков для человека составляет от 0 до 170 дБ.

  Естественные природные звуки на экологическом благополучии человека, как правило, не отражаются. Звуковой дискомфорт создают антропогенные источники шума, которые повышают утомляемость человека, снижают его умственные возможности, значительно понижают производительность труда, вызывают нервные перегрузки, шумовые стрессы и т. д. Высокие уровни шума (>60 дБ) вызывают многочисленные жалобы, при 90 дБ органы слуха начинают деградировать, ПО— " 120 дБ считается болевым порогом, а уровень антропогенного  шума свыше 130 дБ — разрушительный для органа слуха предел. Замечено, что при силе шума в 180 дБ в металле появляются трещины. 
          Основные источники антропогенного шума — транспорт (автомобильный, рельсовый и воздушный) и промышленные предприятия. Наибольшее шумовое воздействие на окружающую /среду оказывает автотранспорт (80% от общего шума). В настоящее время на автомобильных дорогах Москвы, Санкт-Петербурга и других крупных городов России уровень шума от транспорта в дневное время достигает 90—100 дБ и даже ночью в некоторых районах не опускается ниже 70 дБ (предельно допустимый уровень шума для ночного времени — 40 дБ).  Официальные данные свидетельствуют, что в России примерно 35 млн. человек (или 30% городского населения) подвержены существенному, превышающему нормативы, воздействию транспортного шума.

4.Болезнь вызываемая шумом - патогенез и клинические проявления.

 
       Поскольку шумовое воздействие на организм человека изучается сравнительно недавно, абсолютного понимания механизма воздействия шума на организм человека у ученых нет. Тем не менее, если говорить  о влиянии шума, чаще всего  изучается состояние органа слуха. Именно слуховой аппарат человека воспринимает звук, и соответственно, при экстремальных воздействиях звука слуховой аппарат реагирует в первую очередь. Кроме органов слуха, воспринимать звук человек может и через  кожу (рецепторами вибрационной чувствительности). Известно, что люди, лишенные слуха, в состоянии при помощи прикосновений не только ощущать звук, но и оценивать звуковые сигналы.

         Способность воспринимать звук посредством вибрационной чувствительности кожи, это своего рода функциональный атавизм. Дело в том, что на ранних этапах развития человеческого организма функцию органа слуха выполняли именно кожные покровы. В процессе развития, орган слуха эволюционировал и усложнился. Вместе с ростом его сложности, увеличилась и его уязвимость. Шумовое воздействие травмирует периферический отдел слуховой системы — так называемое «внутреннее ухо». Именно там и локализуется первичное поражение слухового аппарата. По мнению некоторых ученых, в воздействии шума на слух первостепенную роль играет перенапряжение и, как следствие, истощение аппарата воспринимающего звук. Специалисты – аудиологии считают длительное воздействие шума причиной, которая приводит к нарушению кровоснабжения внутреннего уха и  является причиной изменений  и дегенеративных процессов  органе слуха, в том числе и перерождения клеток. 
    Существует термин «профессиональная глухота». Он имеет отношение к людям тех профессий, в которых избыточное шумовое воздействие носит более или менее постоянный характер. В ходе длительных наблюдений за такими пациентами, удалось зафиксировать изменения не только в органах слуха, но и  на уровне биохимии крови, которые явились следствием избыточного шумового воздействия. К группе наиболее опасных воздействий шума следует отнести сложно диагностируемые изменения в нервной системе человека подвергающегося регулярному шумовому воздействию. Изменения в работе нервной системы обусловлены тесными связями слухового аппарата с разными её отделами. В свою очередь дисфункция в нервной системе приводит к дисфункции различных органов и систем организма. Нельзя в этой связи не вспомнить расхожего выражения о том, что «все болезни от нервов». В контексте рассматриваемой проблематики можно предложить следующий вариант этой фразы «все болезни от шума». 
         Первичные  изменения слухового восприятия, легко обратимы, если слух не подвергался экстремальным нагрузкам. Однако со временем, при постоянном негативном вилянии изменения могут превратиться в стойкие и\или необратимые. В связи с этим следует контролировать продолжительность воздействия звука на организм, и меть ввиду, что первичные проявления  «профессиональной глухоты» можно диагностировать у лиц,  работающих в условиях шума около 5 лет. Далее риск потери слуха у работающих возрастает.

5. Внешнее  шумовое загрязнение. Его источники  и способы его минимизации 
 
5.1 Существующее состояние проблемы.

 
         Говоря о производственных шумах, мы в первую очередь рассматривали шум как неотъемлемую часть технологического процесса производства. Следовательно и меры рассмотренные нами выше преимущественно направлены на снижение шумового загрязнения внутри производственных предприятий и участков. Но коль скоро мы рассматриваем шумовое загрязнение, необходимо учитывать и тот факт, что шум производимый предприятием или возникающий как следствие его деятельности – это составная часть общего шумового фона, с которым мы с вами сталкиваемся и в быту. Это действительно так, и проблема шумового загрязнения окружающей среды по сути – комплексная, и разделять её на проблемы бытового и производственного шума можно лишь в прикладных целях. 
       Источников шума окружающих человека в быту – огромное множество. Особенность основной массы бытовых шумов в том, что они в отличие от шумов производственных, чаще  находятся в допустимых пределах по показателю звукового давления, но как правило являются более  продолжительными. И  основной источник бытового шумового загрязнения это автотранспорт, рельсовый и воздушный транспорт. 
 
       Во вводной части данной работы мы говорили о том, что уровень шума в городах за последние годы значительно вырос, и основная «заслуга» в этом, конечно же, у транспорта.  Например, перевозки автомобильным транспортом в экономически развитых странах за 1960-1995 гг. выросли в 4 раза, воздушным - в 3 раза. Из трех основных видов транспорта (автомобильного, железнодорожного и воздушного) именно автомобильный транспорт оказывает наиболее неблагоприятное акустическое воздействие. Шум, создаваемый движущимися автомобилями, является частью шума транспортного потока.                     В общем случае наибольший шум генерируется большегрузными автомобилями. А большегрузные транспортные средства – это неотъемлемая часть производств. Шум транспортного потока имеет различную природу. В зависимости от скорости движения транспорта может преобладать шум, генерируемый силовыми установками автомобилей, или  шум вызываемый трением шин о дорожное покрытие. При наличии неровностей на поверхности дороги преобладающим может стать шум системы рессорной подвески, а также грохот груза и кузова. 
        Чаще всего шум транспортного потока носит комбинированную структуру, и выделить какой либо основной вид шумового загрязнения крайне затруднительно. Поэтому, задача по снижению шума транспортных средств, стоит перед конструкторами всех видов транспорта ещё и на моменте проектировки. Инженеры конструкторы производят измерения уровня генерируемого шума для каждого узла и агрегата, в различных условиях эксплуатации. На основании измерений производится оптимизация конструкции для достижения конценцуса между экономической обоснованностью и экологичностью с точки зрения шумового загрязнения. Второй, не менее значимый аспект борьбы с транспортным шумом – принятие мер по ограничению распространения уже возникшего шума. К числу указанных мер относятся улучшение конструкции дорог и их трассирования, регулирование транспортных потоков, применение экранов и барьеров, пересмотр общих концепций землепользования вблизи основных транспортных магистралей. Дополнительной мерой, которая применима ко всем видам транспорта, является улучшение проектирования и звукоизолирующих характеристик зданий для уменьшения шума внутри них.

         При проектировании автомобильных дорог ограничение вредного влияния дорожного шума заключается, прежде всего, в трассировании магистралей на безопасном расстоянии от территорий и объектов, требующих особой звукоизоляции. В случаях, когда это невозможно или когда имеют дело с уже построенной дорогой, остается только применить шумозащитные экраны. Идея таких защитных мероприятий заключается в использовании явления акустического экранирования. Оно возникает, когда между источником шума и объектом находится препятствие, затрудняющее распространение звуковых волн. 
       Один из наиболее полноценных проектов в этой области реализованных на территории современной России – это Московская Кольцевая Автомобильная дорога (МКАД). Осуществление программы строительства шумозащитных экранов при реконструкции МКАД, предусмотренной соответствующим разделом ТЭО (разработка Центра транспортных проблем городов, затем переименованного в с-ПРОЕКТ) явилось по существу первым комплексным проектом снижения шума в жилой застройке шумозащитными экранами - сооружениями, которые являются частью автомобильной дороги и размещены либо на земляном полотне, либо на полосе отвода.

       Развитие железнодорожного транспорта не носит столь интенсивного характера, однако в последнее время достаточно четко проявились тенденции в развитии этого вида транспорта. Сегодня совершенно ясно, что будущее железнодорожного транспорта – это скоростные поезда. Скоростные поезда функционируют во многих странах мира, в том числе и в России. Расширение сети железных дорог и увеличение скорости поездов вызовут рост шума, возникнут связанные с  этим проблемы защиты от него окружающей среды.  
       Проблема шумового загрязнения от  воздушного транспорта, обострилась с введением в эксплуатацию в конце 1950-х годов на гражданских авиалиниях реактивных самолетов.  Решение рассматриваемой проблемы проводилось по следующим трем основным направлениям. Первое и, вероятно, наиболее важное направление сводится к  разработке менее шумных силовых установок. Второе направление связано с упорядочением и введением контроля полетов самолетов. Наконец, третье направление - меры, непосредственно не связанные с изменением условий эксплуатации воздушных судов.

5.2 Ограничение  воздействия шума автомобильного  транспорта.

Общие направления  работы по снижению интенсивности транспортных шумов можно разделить на следующие  категории: 
     1.Планирование транспортных потоков, создание объездных магистралей, ограничение транспортных потоков. 
    2. Увеличение качества дорожных покрытий. 
    3. Применение шумозащитных конструкций. 
 
   4. Повышение качества транспортных средств. 
     Снижение интенсивности транспортного потока – основная цель планирования транспортных потоков. Установлено, что если разделить транспортный поток на отдельно взятой магистрали, пополам, то при прочих равных условиях, фиксируется снижение уровня транспортного шума на 3 дБ.  
Еще один способ снижения шума – ограничение скорости потока. Следует отметить, что на дорогах с высокой интенсивностью и скоростью движения, снижение скорости в 2 раза приводит к снижению уровня шума на 5 дБ. 
     На снижение шума автомобильного транспорта также направлено ограничение числа тяжелых грузовых автомобилей в транспортном потоке. Эти меры обычно принимают форму запретов на въезд грузовых автомобилей в определенный район или на въезд в город всех автомобилей выше определенной грузоподъемности, а также ограничений въезда в определенные моменты времени, обычно в ночные часы, субботние и воскресные дни.  
     Помимо грузовиков, весомый негативный вклад в шум вносят такие транспортные средства как трамваи. Многие мегаполисы мира уже отказались от использования данного вида общественного транспорта, что существенно снизило транспортный шум.

     Реферативный журнал ВИНИТИ приводит нижеследующую информацию: «Власти г. Страсбурга (Франция) проводят ряд мероприятий, направленных на снижение уровня шума в Центре города. Наряду с законодательными нормами, запрещающими всякую деятельность без необходимости, приводящую к возникновению шума, обращено внимание на дорожную сеть и транспорт. В частности, сокращена на 10 % численность трамваев в Центре, стимулируется использование электромобилей и велосипедов». 
      Велика значимость качества дорожного покрытия в формировании транспортного шума. В зависимости от качества дорожного покрытия, технологии его изготовления, материалов и текущего состояния уровень шума качения на различных участках дорог отличается между собой до 8 дБ (по амплитуде).[14] Во всем мире ведется разработка различных малошумных покрытий для дорог. Например, во Франции фирма Eurovia предложила в 1992 г. дорожное покрытие Viaphone для городских зон, которое отличается сниженной гранулярностью и незначительной толщиной слоя (2-3 см). Проведенные испытания показали, что покрытие во всех случаях обеспечивает уровень шума ниже 72 дБ (А) при высоком значении коэффициента сцепления.  
     Важным аспектом работы по борьбе с шумом является улучшение характеристик самих транспортных средств. В настоящее время в автомобилестроении произошел технологический прорыв. Речь идет о начале серийного выпуска автомобилей с электрической силовой установкой. Такие силовые установки не производят шумового загрязнения. К сожалению, данные технологии пока неприменимы для большегрузных автомобилей, поскольку для них необходима куда как большая мощность двигателя. Но, по большому счету это лишь вопрос времени. 

      Кроме столь глобальных технологических изменений, установлены в настоящее время более простые, но в достаточной мере эффективные методы снижения шума производимого транспортным средством. Установлено, что успехов в снижении шума можно добиться с помощью соответствующей конфигурации рисунка протектора и конструкции шины. Однако конструирование шин с существенно пониженным уровнем шума вступает в противоречие с острой необходимостью обеспечения безопасности движения, предотвращения нагрева протектора и обеспечения экономичности автомобиля. Еще один, достаточно простой способ снижения шума производимого транспортным средством – установка звукоизолирующих материалов на автомобиле. Традиционная шумоизоляция транспортного средства повышает не только комфортность проезда в таком транспортном средстве, но и снижает уровень производимого таким транспортным средством шума.

5.3 Проблема  снижения шума от железнодорожного  транспорта

 
     Можно предложить два противоположных метода уменьшения шума, излучаемого взаимодействием железнодорожного состава и рельса. 
    Первый из этих методов сводится к максимально возможному уменьшению неровности колес и рельсов. В этом случае наибольший эффект достигается устранением неровностей у того из указанных элементов, неровность которого большая. При таком подходе происходит снижение переменной составляющей силы взаимодействия колеса и рельса. Подобный метод дает наилучшие результаты на практике. 
     При втором методе можно попытаться уменьшить реакцию излучающих шум элементов. Был испробован метод уменьшения излучаемого шума путем устройства акустического экрана на кузове в виде фартуков, прикрывающих тележки. Эффект от этого метода был также незначительным: наибольшее снижение шума составило 2 дБ. Сложность устройства фартуков состоит в том, что обычно их нельзя сделать достаточно низкими для полного экранирования шума колес из-за жестких ограничений установленного габарита подвижного состава для предотвращения соударений с различными путевыми устройствами.

    Кроме того, если принять корректность теории о том, что рельс является главным источником излучения шума, то экранирование колес вряд ли может привести к значительному снижению шума. Следовательно, наиболее эффективным способом борьбы с шумом в случае с железнодорожным транспортом, является экранирование путей движения поездов звукоизолирующими барьерами, снижение скорости движения поездов в непосредственной близости от населенных пунктов.

 
5.4 Уменьшения воздействия шума  от авиатранспорта

 
    Основной метод по борьбе с шумом в этой отрасли транспорта – внедрение мер контроля по использованию воздушного пространств .На практике это означает ограничение времени разрешенных полетов воздушных судов. Единого норматива в данном вопросе нет. Поэтому различные страны вводят ограничения исходя из собственного понимания данного вопроса.  
     Помимо количественного ограничения на  полеты в определенные часы, в отрасли очень тщательно отслеживаются качественные показатели шума. Существуют нормативы, которым должны соответствовать те или иные операции воздушного судна. Нарушение установленных параметров шумового воздействия на окружающую среду чревато для авиаперевозчиков наложением штрафа или ограничением в будущем числа объемов авиаперевозок. 
    Безусловно, большое внимание уделяется шумоизоляции помещений аэропортов предназначенных как для пассажиров, так и для обслуживающего персонала. Обязательным является и применение средств индивидуальной защиты для персонала, работающего на летном поле. Кроме того, аэропорты располагают по возможности дальше от населенных пунктов и жилых домов. А маршруты самолетов прокладываются по – возможности в стороне от населенных пунктов, что, безусловно, снижает общий уровень транспортного шума в мегаполисах.