Шумовое загрязнение

    Шумовое (акустическое) загрязнение — 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. Но хотя звук химически или физически не изменяет и не повреждает окружающую среду, как это происходит при обычном загрязнении воздуха или воды, он может достигать такой интенсивности, что вызывает у людей психологический стресс или физиологические нарушения. В этом случае можно говорить об акустическом загрязнении среды.

    Причины. Как и любое загрязнение окружающей среды, шум чаще всего возникает там, где высока концентрация населения. Автомобильное движение – основной источник шума на городских улицах. Оборудование, применяемое при строительстве и ремонте домов и дорожных покрытий, промышленные предприятия, звуковая реклама, автомобильные сигналы, железнодорожный транспорт, самолёты и многие другие источники звука увеличивают уровень шума на улицах. В городах уровень шумового загрязнения в жилых районах может быть сильно увеличен за счёт неправильного городского планирования (например, расположение аэропорта в черте города). Всего на долю транспорта приходится около 60-80% шумов.

    С наступлением постиндустриальной эпохи  всё больше и больше источников шумового загрязнения (а также электромагнитного) появляется и внутри жилища человека. Источником этого шума является бытовая  и офисная техника: кондиционеры, телевизоры, радио, проигрыватели и магнитофоны.

    Более половины населения Западной Европы проживает в районах, где уровень  шума составляет 55-70 дБ.

    Звук  представляет собою волнообразно распространяющийся в упругой среде колебательный  процесс. Характеристикой этих волн является звуковое давление - переменное давление, возникающее при прохождении  звуковых волн дополнительно к атмосферному давлению, т. е. зоны сгущения и разрежения воздуха. Параметрами звуковой волны являются также период, частота (число полных колебаний в 1 сек) и амплитуда (размах) колебаний. Единицей измерения частоты является герц (Гц) - 1 колебание в секунду. Человек воспринимает лишь звуки, имеющие частоту от 20 до 20000 Гц. Ниже 20 Гц находится область инфразвука. Выше 20000 Гц - область ультразвука. Амплитуда колебаний характеризует величину звукового явления. В связи с этим звуковая волна несет определенную механическую энергию, измеряемую в ваттах на 1 см².

    Спектр  шума отражает совокупность частот звуковой волны. Для гигиенической оценки шума используют звуковой диапазон от 45 до 11 000 Гц, включающий 9 октавных полос со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000 и 8000 Гц. Октава - диапазон частот, в котором верхняя граница частоты вдвое больше нижней.

    Для сравнительной характеристики интенсивности  звука в диапазоне от порога слышимости до болевого порога используется логарифм звукового давления - децибел (дБ). За исходную цифру ноль Бел принята пороговая для слуха величина звукового давления 0,0002 Па (порог слышимости или восприятия). При возрастании ее в 10 раз звук субъективно воспринимается как вдвое более громкий и его интенсивность составляет 1 Бел, или 10 дБ. 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.

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

    Градации  акустического загрязнения могут определяться специальным устройством – измерителем уровня звука, который в общих чертах имитирует устройство человеческого уха. 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.

    Действие  акустического загрязнения. 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). Дополнительно, он может способствовать несчастным случаям, маскируя предупреждающие сигналы и мешая сконцентрироваться. Шум как общебиологический раздражитель может влиять практически на все органы и системы организма. Если уровень шума высок и действие его продолжительно, это может вызвать потерю слуха. У рабочего, день за днем стоящего за грохочущим станком, или у музыканта, играющего в оркестре, может отмечаться постоянное снижение слуха, если он испытывает воздействие сильного шума в течение ряда лет. Глухота издавна считается профессиональной болезнью печатников и текстильщиков. Даже если шум непродолжителен, например, грохот отбойного молотка, он все же способен вызвать нарушения слуха. При этом вовсе не обязательно подвергаться вредному воздействию каждый день.

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

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

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

    Шум воспринимается большинством людей  как нечто раздражающее и беспокоящее, вызывая психологический и эмоциональный  стресс, который с трудом поддается  измерению. Шум может вызывать общую  раздражительность, мешать нормальному  сну, оказывать влияние на эффективность  труда и речевого общения. Особенно сильное раздражение вызывает неожиданный  шум, например переход через звуковой барьер сверхзвукового самолета, а  также шум, источник которого не сразу  удается установить. Возможно, в  этом случае проявляется природный  инстинкт самосохранения.

    Длительное  воздействие шума является причиной хронического утомления, головных болей  и ощущения дискомфорта у многих людей, даже если уровень шума ниже, чем тот, что действительно причиняет  боль. Врачи пытаются определить, как  организм реагирует на шум, регистрируя  показатели кровяного давления, состояния  произвольной и непроизвольной мускулатуры, изменения характера дыхания, циркуляции крови, выделения пищеварительных  соков и других характеристик, которые  свидетельствуют о повышенном напряжении в организме. Реакция человека на шум разнообразна и сложна, а о  длительном воздействии психологического стресса, с ним связанного, известно мало. В настоящее время врачи говорят о шумовой болезни, развивающейся в результате воздействия шума с преимущественным поражением слуха и нервной системы.

    Постоянное  воздействие сильного  шума  может не только отрицательно повлиять на слух, но и вызвать другие вредные последствия - звон в ушах, головокружение, головную боль, повышение усталости. Очень шумная современная музыка также притупляет слух, вызывает нервные заболевания.

    Импульсный  шум, возникающий от ударных процессов, а также шум, в спектре которого имеются слышимые дискретные тоны, более агрессивен по сравнению с постоянным шумом.

    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.

    Существует  немало социально-экономических последствий  акустического загрязнения. Звукоизоляционные  системы увеличивают стоимость  зданий. Цена на жилье в районах  с высоким уровнем шума падает. Во множестве мест возникают острые конфликты с жителями из-за постройки  или расширения аэропортов – существенных источников шума.

    Дискомфорт  вызывает не только шумовое загрязнение, но и полное отсутствие шума. Шум наносит ощутимый вред здоровью человека, но и абсолютная тишина пугает и угнетает его. Так, сотрудники  одного конструкторского бюро, имевшего прекрасную звукоизоляцию, уже через неделю стали жаловаться на невозможность работы в условиях гнетущей тишины. Они теряли работоспособность и испытывали стресс. И, наоборот, ученые установили, что звуки определенной силы стимулируют процесс мышления, в особенности процесс счета. Наиболее оптимальными для человеческого уха являются естественные шумы: шелест листьев, журчание воды, пение птиц. Индустриальные шумы любой мощности не способствуют улучшению самочувствия.

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

    Производственный  шум можно классифицировать по различным признакам.

    По  этиологии - аэродинамический, гидродинамический, металлический и т.д.

    По  частотной характеристике - низкочастотный (1-350 Гц), среднечастотный (350-800 Гц), высокочастотный (более 800 Гц).

    По  спектру - широкополосный (шум с непрерывным  спектром шириной более 1 октавы), тональный (шум, в спектре которого имеются  выраженные тоны). Широкополосный шум  с одинаковой интенсивностью звуков по всем частотам условно обозначают как «белый».

    По  распределению энергии во времени - постоянный или стабильный, непостоянный. Непостоянный шум может быть колеблющимся, прерывистым и импульсным. Для двух последних видов шума характерно резкое изменение звуковой энергии во времени (свистки, гудки, удары кузнечного молота, выстрелы и пр.).

    Производственный  шум вызывает профессиональную тугоухость, а иногда и глухоту. Чаще слух изменяется под действием высокочастотного шума. Однако и низко- и среднечастотный  шум большой интенсивности также  ведет к нарушению слуха. Механизм нарушения слуха заключается  в развитии атрофических процессов  в слуховом нерве. Показательно, что  в первое время у рабочих шумных профессий снижение слуха адаптационное, временное. Однако постепенно в связи  с атрофическими процессами снижается  слух сначала на высокие частоты, а затем и на средние и низкие (кохлеарный неврит). Рабочие шумных профессий в первые годы работы часто субъективно не ощущают нарушения слуха и лишь, когда процесс становится разлитым, начинают жаловаться на снижение слуха. В связи с этим главным методом ранней диагностики нарушения слуховой чувствительности у рабочих шумных профессий является аудиометрия.

    Еще одной профессиональной патологией органа слуха может быть звуковая травма. Она чаще обусловлена воздействием интенсивного импульсного шума и  заключается в механическом повреждении  барабанной перепонки и среднего уха.

    Наряду  с воздействием на орган слуха  происходит и общее воздействие  шума на организм, в первую очередь  на нервную и сердечно-сосудистую системы с преобладанием астеновегетативных нарушений. Отмечаются жалобы на головную боль, повышенную утомляемость, нарушение сна, снижение памяти, раздражительность, сердцебиение. Объективно наблюдаются удлинение латентного периода рефлексов, изменение дермографизма, лабильность пульса, повышение артериального давления и т.д. Отмечаются нарушения функции органов дыхания (угнетение дыхания), зрительного анализатора (снижение чувствительности роговицы, ухудшение цветового зрения), вестибулярного аппарата (головокружения и др.), желудочно-кишечного тракта (на­рушение моторной и секреторной функций), системы крови, мышечной и эндокринной систем и т.д. Подобный симптомокомплекс, развивающийся в организме под действием производственного шума, обозначают как «шумовую болезнь».

    Контроль  акустического загрязнения  и снижение уровня шума. 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 электронно-вычислительной техники. Это наиболее дешёвый и рациональный способ снижения шумов, использующийся, например, при строительстве железных дорог в городских районах.

    Есть  и другие способы борьбы с шумом, направленные на его источник. Такие  решения подразумевают изменение  конструкции двигателей, чтобы сделать  их тише, установку глушителей на моторы и механические устройства, изменение  конструкций протекторов шин, установка  амортизирующих бандажей на металлические  колеса железнодорожных вагонов  и вагонов метро.

    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  специальных окон и т. п.). В США  звукоизоляцию жилых зданий спонсирует Федеральная администрация по авиации  США (FAA).