Акустические воздействия и вибрация.

Акустическое воздействие — шум представляет собой беспорядочные колебания сложной спектральной структуры, часто смешанные с периодическими акустическими колебаниями. Интенсивность и спектральный состав шума определяют качественные особенности восприятия его органами слуха человека и степень воздействия на организм в целом.

Акустические колебания в зависимости от частоты подразделяются на ультразвук, звук и инфразвук. При частоте от 16 до 20 000 Гц акустические колебания воспринимаются органами слуха человека. Колебания с частотой более 20 000 Гц относят к ультразвуковым, с частотой менее 16 Гц — к инфразвуковым колебаниям. Выделяется также диапазон частот от 2 - 104 до 109 Гц, который получил название гиперзвуковых.

Громкость звука

Громкость звука зависит от амплитуды звуковых колебаний, а сила (или интенсивность) звука / характеризуется мощностью звука, приходящейся на единицу площади, и выражается в Вт/м². Звуковое воздействие оценивают относительной интенсивностью звука Lp, для числового выражения которой принята единица децибел (дБ).

Относительная интенсивность звука определяется выражением: Lp = 10 1g(I/I₀), где I₀ — стандартный порог слышимости, которому соответствует пороговое стандартное давление Р₀ = 2·10^-5 Па.

Источники шума в городах разнообразны.

Основной источник, ответственный примерно за 80% общей акустической нагрузки, — транспорт. На крупных транспортных магистралях уровень шума составляет 85 - 92 дБ с максимумом звукового давления в диапазоне частот 400 - 800 Гц. Интенсивный шум создает железнодорожный транспорт. Даже на расстоянии 200 м от железнодорожной линии его уровень составляет примерно 60 дБ.

Мощными источниками шума, с которыми связано акустическое загрязнение среды на большой территории, являются аэропорты. Особенно интенсивный шум создается самолетами при взлете. Так, например, уровень шума на расстоянии 1 км от взлетной полосы при взлете самолета АН-24 достигает 107 - 110 дБ.

Уровень шума в городах за счет роста населения, увеличения скоростей и интенсивности движения транспортных средств возрастает примерно на 0,5 — 1 дБ в год, а в некоторых крупных городах рост акустической нагрузки достигает 2 дБ в год.

Жилые помещения, особенно расположенные в многоэтажных домах, имеют большое число "внутренних" источников шума: работающие лифты, вентиляторы, насосы, телевизоры, магнитофоны могут создавать шум интенсивностью от 70 до 95 дБ. Громкий разговор по телефону является источником акустического воздействия интенсивностью до 70 дБ.

Сильный шум отрицательно воздействует на органы слуха человека, причем в первую очередь ухудшается восприятие высоких звуков, а затем и низких. Постоянное его воздействие снижает трудоспособность, может стать причиной неврозов и многих других заболеваний. Наиболее чувствительны к воздействию шума люди старших возрастов. Если в возрасте до 27 лет на шум реагируют примерно 46% людей, то в возрасте от 58 лет и старше — 72%. Более восприимчивы люди к акустическому воздействию в ночные часы.

Однако человек постоянно жил и живет в мире звуков, и абсолютная тишина его угнетает. Попытки создать "рабочую обстановку" в производственных помещениях путем их полной звукоизоляции приводили к нервным срывам и потере работоспособности. Звуки определенной силы стимулируют процесс мышления. Эффект "тихого уличного шума", создаваемого музыкой и негромкими разговорами, наиболее благоприятствует рабочей обстановке.

Санитарные нормы, принятые в Украине, при определении допустимого уровня звука на территории жилой застройки учитывают специфику помещений (жилые дома, больницы, общежития и т.п.) и время суток, когда проявляется воздействие звуков. Для жилых домов средний допустимый уровень интенсивности звуков (Lаэкв) в дневное время составляет 55 дБ, в ночное — 45 дБ, максимальный уровень (Lамакс) соответственно 70 и 60 дБ. Для территорий, прилегающих к санаториям и больницам, значение допустимого шумового воздействия на 10 дБ ниже, а для гостиниц и общежитий — на 5 дБ выше. Регламентации подлежат также условия застройки в зоне воздействия аэропортов.

Вибрация

Вибрация представляет собой механические колебания материальных систем с частотой обычно больше одного герца и с малой амплитудой.

Вибрационные воздействия связаны с акустическими колебаниями низких частот и инфразвуковыми колебаниями. Инфразвуки генерируются многочисленными природными источниками (ураганами, предштормовыми явлениями на море, действующими вулканами и т.д.) и способны распространяться на огромные расстояния, огибая препятствия. Мощность инфра-звуковых колебаний естественного происхождения невелика.

Города являются сосредоточием техногенных источников инфразвуковых колебаний и связанной с ними вибрации. К ним относятся компрессорные станции, вентиляторы, виброплощадки, кондиционеры, градирни, турбины дизельных электростанций, внутридомовые технические устройства. Уровень инфразвукового давления достигает мощности от 80 дБ при работе небольших компрессоров до сотен децибел при испытаниях реактивных двигателей. Вибрация и инфразвук негативно воздействуют на состояние людей, вызывая ощущение учащенного колебания внутренних органов и болевые ощущения, синдром морской болезни, а также чувство тревоги, страха, затрудняют интеллектуальную деятельность.

Нормирование уровня вибрации в жилых помещениях по показателям виброскорости, виброускорения и вибросмещения (в дБ) производится в диапазоне частот от 2 до 63 Гц с учетом времени суток, характера вибрации и ее продолжительности.

Меры по защите от акустического загрязнения среды и вибрации могут быть подразделены на те, которые связаны со снижением шума в самом источнике, и те, которые обеспечиваются использованием определенных архитектурно-планировочных решений и специальных звукопоглощающих материалов при строительстве.

При реконструкции городов одним из важнейших мероприятий по улучшению экологической обстановки является вынос аэропорта за пределы города, перевод на специальные автодороги грузового и транзитного автотранспорта. Для акустического комфорта жилых районов устраивается шумозащитное озеленение.

Акустический эффект снижения уровня шума

Акустический эффект снижения уровня шума зависит в основном от конструкции и ширины зеленой полосы и ее дендрологического состава. Наиболее эффективной формой поперечного сечения шумозащитной полосы является форма треугольника с пологой стороной, обращенной к источнику шума. В условиях плотной застройки не всегда удается разместить зеленую полосу требуемой ширины. В этих случаях создаются шумозащитные экраны в виде вертикальных и наклонных стен из армированного бетона, профилированного листового металла, пластика или стекловолокна.

Аэропорты следует выносить за пределы города, используя специальное акустическое озеленение их окрестностей и рациональную планировку самого аэропорта.

В пределах города защита от транспортного шума обеспечивается внутриквартальными зелеными насаждениями, функциональным зонированием застройки и специальной планировкой домов с ориентацией окон спален и большинства общих комнат в сторону дворового пространства.

Защита от внутридомового шума связана с использованием звукопоглощающих материалов, звуконепроницаемых окон и четкой работой коммунальных служб, обеспечивающих исправную работу оборудования.
Защита от вибрационного и инфразвукового воздействия должна быть ориентирована на совершенствование и регулирование источников воздействия.

Влияние на человека акустических колебаний ультра- и гиперзвукового диапазона нормируется только для рабочей зоны производственных помещений: допустимые уровни звукового давления на расстоянии 0,5 м от контура источника колебаний и не менее 2 м от отражающих поверхностей — стен, а по высоте — 1, 5 м от пола не должны превышать 100 дБ при частоте 2-104 Гц и 110 дБ при частоте 105 Гц. Нормативы допустимого воздействия ультразвуковых колебаний для населенных мест не установлены.

Контрольные вопросы

Состав атмосферного воздуха. Как изменяются его температура и давление с высотой ? Какие функции выполняет атмосфера?
Нормативы качества атмосферного воздуха.
Классификация источников выбросов в атмосферу загрязняющих веществ.
Влияние метеоусловий на перенос и рассеивание примесей в атмосфере.