Аккустическое загрязнение окружающей среды. Проблемы снижения шума на транспорте

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Влияние акустического загрязнения на окружающую среду

 
     Шумовое загрязнение быстро вызывает нарушение естественного баланса в экосистемах. Об этом известно было уже давно. Еще в петровские времена в России запрещалось звонить в колокола в период нереста ценных промысловых видов рыб. Сегодня повышенные шумовые воздействия (шум лодочных моторов и т.п.) привели к тому, что в дельте Волги практически перестали гнездиться пеликаны, ухудшились условия воспроизводства многих других видов птиц. Ярким примером отрицательного воздействия на природные экосистемы шумового загрязнения может служить следующее: в колониальных гнездовьях птиц (в том числе и занесенных в Красную книгу России) в волжской дельте наступает паника, когда по соседней речке движется лодка с подвесным мотором. И чем мощнее мотор, тем сильнее паника. В этот момент птицы часто сами давят лапами яйца в своих гнездах, из них выпадают и гибнут птенцы. Практически всегда такой паникой пользуются вороны – уносят из чужих гнезд и поедают яйца и птенцов, нанося серьезный, ущерб численности редких видов птиц.

 

 

 

 

 

      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.

Звук от пролетающего реактивного самолета, например, угнетающе действует на пчелу, она теряет способность ориентироваться. Этот же шум убивает личинки пчел, разбивает открыто лежащие яйца птиц в гнезде.

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

 

5. Тенденции изменения акустического воздействия транспорта

       Экологический шум - одна из форм загрязнения окружающей среды. Как правило, шум нас раздражает, мешает работать, отдыхать, думать. С шумом необходимо бороться.   Еще в древнем Риме существовали законы, положения, регулирующие уровень шума, создаваемого транспортными средствами того времени. Но лишь недавно, с начала 70-х годов XX века при разработке перспектив развития транспорта стали учитывать воздействие его на окружающую среду. Движение за чистоту окружающей среды стало столь могучим, что многие перспективные разработки в области транспорта были признаны экологически нежелательными. Эта экологическая революция произошла не как результат реакции общественности на загрязнение окружающей во всех ее проявлениях, а как результат сочетания возросшей озабоченности  общественности   необходимостью поддержания экологической чистоты хотя бы на сложившемся к этому времени уровне в силу интенсивного развития   транспорта и транспортных систем и урбанизации. Например, перевозки автомобильным транспортом в странах Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) за 1960-1980 гг. выросли в 3 раза. Городское население этих стран увеличилось на 50%, а число городов с количеством жителей более 1 млн. чел. удвоилось. За тот же период было построено много автодорог, аэропортов и других крупных транспортных сооружений. При таком развитии транспорта   не приходится удивляться тому, что шумовая загрязненность окружающей среды постоянно возрастает.

Следует указать, что  с конца 70-х годов главным образом  благодаря экспериментальным исследованиям, связанным с ограничением шума, создаваемого  индивидуальными средствами транспорта, а также частично в результате совершенства дорог и звукоизоляции зданий, достигнутый ранее уровень транспортного шума имеет тенденцию к стабилизации. Учитывая тенденции снижения шума на ближайшие несколько лет, можно прийти к заключению о намечающемся улучшении  соответствующих показателей. В странах ОЭСР к средствам грузового транспорта предъявлены более жесткие требования по ограничению шума. Новые правила должны привести к существенным изменениям. Они особенно затронут ту часть населения, которая подвергается воздействию шума, создаваемого тяжелым грузовым транспортом. Кроме того, в некоторых странах вводятся более совершенные нормы проектирования автомобильных дорог, а также законодательство, обеспечивающее людям, чьи дома подвержены   значительному воздействию транспортного шума, право требовать принятия дополнительных мер по звукоизоляции жилых помещений. Предусматривая более жесткие меры по снижению шума транспортных средств в источнике его возникновения, можно ожидать дальнейшего реального уменьшения воздействия шума на человека. Еще в 1971 г. в Великобритании при разработке проекта малошумных тяжелых автотранспортных средств было рекомендовано исходить из нормативного уровня шума 80 дБ. Даже если этот проект и продемонстрировал, что современная технология позволяет реализовать определенную степень требуемого снижения шума, являясь в то же время экономически приемлемой, все еще остаются технические и политические трудности при установлении законодательных мер, которые способствовали бы внедрению в производство приведенных выше норм проектирования. Подсчитано, что если бы удалось реализовать эту техническую политику, число людей, которые подвергаются воздействию шума 65 дБ и более, существенно уменьшилось бы.

 

 

6. Шумомер

     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.

 
     Для измерения шума используют шумомер: в простейшем случае он состоит из усилителя, к входу которого подключается измерительный микрофон, а к выходу — вольтметр, проградуированный в децибелах.

Шумометр 

 

     Однако наше ухо довольно сложная система, и спектр звука на входе в ушную раковину весьма отличается от того, что доходит до барабанной перепонки: звуки некоторых частот усиливаются, а некоторых, наоборот, ослабляются. Прибор определяет звук по вибрации мембраны его микрофона под воздействием звуковых волн так же, как это происходит с барабанной перепонкой в ухе. Поскольку звук распространяется как волна, представляющая собой периодическое сжатие и разрежение воздуха (или другой упругой среды, которая встречается на пути), это вызывает соответствующие изменения давления воздуха вблизи мембраны. В результате возникает вибрация самой мембраны, трансформирующаяся в колебания электрического тока в приборе. Сила этих колебаний регистрируется прибором в единицах измерения, называемых децибелами (дБ). Порог слышимости для человеческого уха – это приблизительно 0 дБ, что эквивалентно звуковому давлению 0,0002 дины на квадратный сантиметр. Порог дискомфорта – примерно 120 дБ, а болевой порог – 130 дБ. Обычно при изучении реакции человека на шум применяют не шкалу, описанную выше, а ее модификацию, т.н. шкалу А. Единицей измерения в этой шкале является дБА.                                                                                                        

 

 Регламентация шумового загрязнения 
 
     В Российской Федерации действуют ГОСТы и санитарные нормы (СН), регулирующие предельно допустимый уровень 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.

 

 

 

 

 

 

 

7. Состояние  проблемы снижения транспортного  шума

 

     В  общем случае методы снижения  транспортного шума можно классифицировать по следующим трем направлениям:

• уменьшение шума в источнике его возникновения, включая изъятие из эксплуатации транспортных средств и изменение маршрутов их движения;
• снижение шума на пути его распространения;
• применение средств звукозащиты при восприятии звука.

     Использование того или иного метода или их комбинации зависит в значительной мере от степени и характера потребного уменьшения шума с учетом как экономических, так и эксплуатационных ограничений. Любая попытка регулирования шума должна начинаться с установления источников этого шума. Несмотря на наличие значительной аналогии различных источников, они достаточно несхожи друг с другом для трех видов транспорта - автомобильного, железнодорожного и воздушного.

      Из трех основных видов транспорта автомобильный транспорт оказывает наиболее неблагоприятное акустическое воздействие. Автомобили являются преобладающим источником интенсивного и длительного шума, с которым ни в какое сравнение не идут никакие другие. Шум, создаваемый движущимися автомобилями, является частью шума транспортного потока. В общем случае наибольший шум генерируется большегрузными автомобилями. При малых скоростях движения по автодорогам и больших частотах вращения вала двигателя основным источником шума является обычно силовая установка, в то время как при больших скоростях движения, пониженных частотах вращения и меньшей мощности силовой установки доминирующим может стать шум, обусловленный взаимодействием шин с поверхностью дороги. При наличии неровностей на поверхности дороги преобладающим может стать шум системы рессорной подвески, а также грохот груза и кузова. Часто бывает довольно трудно определить относительный вклад различных источников шума сложных по конструкции транспортных средств. Поэтому, если возникает задача по снижению шума данного транспортного средства, ценная информация может быть получена на основе понимания механизма генерирования шума этих источников при изменении условий эксплуатации транспортного средства. В силу того, что общий шум транспортного средства определяется рядом источников, необходимо попытаться получить данные об особенностях излучения каждого из этих источников в отдельности  и определить наиболее эффективные методы снижения шума того или иного источника, а также и то, какой из методов снижения общего шума автотранспортного средства окажется наиболее экономичным в данном случае. Подробно об этом будет рассказано ниже .

     Следует отметить большое значение мер по ограничению распространения уже возникшего шума наряду с основным методом снижения шума автомобильного транспорта путем подавления источника его возникновения. К числу указанных мер относятся улучшение конструкции дорог и их трассирования, регулирование транспортных потоков, применение экранов и барьеров, пересмотр общих концепций землеиспользования вблизи основных транспортных магистралей. Дополнительной мерой, которая применима ко всем видам транспорта, является улучшение проектирования и звукоизолирующих характеристик зданий для уменьшения шума внутри них.

     Железнодорожный транспорт в противоположность автомобильному и воздушному не развивается такими быстрыми темпами. Однако появились признаки того, что железные дороги начнут играть новую роль. После внедрения скоростных поездов в Японии и Франции многие страны приняли решение об увеличении скорости движения поездов и объема пассажирских перевозок, обеспечив тем самым повышение конкурентоспособности железных дорог. Расширение сети железных дорог и увеличение скорости поездов вызовут рост шума, возникнут связанные с этим проблемы защиты от него окружающей среды. Подобные ситуации уже возникли в Японии, где общественность протестовала против скоростных поездов. Следствием этих протестов явилось решение Управления японских государственных железных дорог отложить строительство новых линий, ведущих к Токийскому аэропорту Нарита.

     Раздражение, вызванное шумом воздушного транспорта, обусловлено главным образом введением в эксплуатацию в конце 50-х годов на гражданских авиалиниях реактивных самолетов. С тех пор число коммерческих и частных реактивных самолетов, находящихся в повседневной эксплуатации, превысило 7 тыс. единиц. За этот период снижению шума самолетов уделялось значительное внимание.

 Решение рассматриваемой проблемы проводилось по следующим трем основным направлениям:

• Первое и, вероятно, наиболее важное направление сводится к исследованию основных источников шума и разработке, в частности, менее шумных силовых установок.
• Второе направление связано с упорядочением и введением контроля полетов самолетов в окрестности аэропортов.
• Третье направление - меры, непосредственно не связанные с изменением условий эксплуатации воздушных судов - рациональное использование земельных участков, как на территории самого аэропорта, так и в его окрестностях с усилением звукоизоляции зданий и сооружений, находящихся под воздействием шума высокого уровня.

     Наиболее очевидным способом уменьшения шума автомобильного транспорта является снижение интенсивности движения в результате смещения транспортного потока. Разделение транспортного потока, например, пополам, в общем случае ведет к снижению уровней транспортного шума на 3 дБА. Однако закрытие участков дороги для всех видов автомобильного транспорта может создать определенные трудности. Например, когда был наложен общий запрет на движение автомобильного транспорта с 22 ч до 6 ч в Нюрнберге, было выдано около 600 льготных документов на право нормального подъезда жителей, и движение автолюбителей, вызванное этими разрешениями, существенно ослабило эффективность этого общего запрета. Эффект ограничения интенсивности движения зависит не только от смещенного транспортного потока, но также и от интенсивности движения как до введения ограничений, так и после их введения. Уменьшение интенсивности движения вдвое приводит к снижению эквивалентного уровня шума при условии неизменности других параметров. Но интенсивность движения и скорость автомобилей, вообще говоря, являются сильно коррелируемыми величинами. Уменьшение интенсивности движения обычно связано с ростом скорости движения, поэтому ожидаемого оптимального выигрыша от снижения интенсивности движения не достигается. Кроме того, перемещение транспортного потока приводит к нарастанию шума на других дорогах транспортной системы. И тем не менее то обстоятельство, что уровень транспортного шума и интенсивность движения связаны логарифмической зависимостью, может быть использовано в нужном направлении. Например, можно снять транспортный поток со слабо используемой дороги в перебросить его на уже сильно нагруженную.