В повседневной жизни различные шумы воспринимаются как беспорядочные громкие звуки, которые мешают спокойно разговаривать и слушать музыку, нарушают покой и тишину, необходимые для полноценного отдыха и производительного труда. В современном научном представлении звук – это упругие волны, распространяющиеся в газах, жидкостях и твердых телах и воспринимаемые органами слуха человека и животных. Человек слышит звуки с частотой от 16 Гц до 20 кГц. Звук с частотой до 16 Гц называется инфразвуком. Частоты 2·104–109 Гц соответствуют ультразвуку, а 109–1013 Гц – гиперзвуку. В диапазоне частот 1–4 кГц органы слуха человека обладают наивысшей чувствительностью.
Слышимые звуковые непериодические колебания с непрерывным спектром воспринимаются как шумы. Иногда на непрерывный спектр накладываются тональные звуки. Шумы различаются по интенсивности звука (она обычно называемой громкостью звука) – от еле слышного шелеста листьев деревьев в лесу или в парке до громких грозовых раскатов. По природе происхождения все разновидности шумов можно условно разделить на естественные и техногенные.
В окружающей среде всегда возникают естественные шумы с широким спектральным диапазоном – от инфразвука до ультразвука и гиперзвука. Примеры естественных шумов: раскаты грома во время грозы, грохоты горных обвалов, морского прибоя, низвергающегося водопада и действующего вулкана; шум морской волны; многоголосое пение птиц в весеннем лесу и шум деревьев, звонкие детские голоса на школьном дворе; многообразные звуки, издаваемые животными. Источником инфразвуковых шумов могут быть различные природные явления: магнитные бури, полярные сияния, движение воздушных масс в кучевых и грозовых облаках, ураганы и землетрясения. В слышимом диапазоне частот любой по силе ветер порождает шумовой фон. При обтекании потоком воздуха различных препятствий (углов зданий, скал, морских волн и др.) образуются еле слышные шумы низкой частоты.
Источники техногенных шумов: созданные человеком различные виды машин и механизмов, оборудование и транспортная техника, звуковоспроизводящие устройства и многие другие. Взорвавшиеся снаряды и атомные бомбы производят особый техногенный шум – ударную волну, которая отличается большой поражающей и разрушительной силой. Признаками техногенного шума обладает и музыка, если ее интенсивность превышает предельно допустимые нормы, а ее частотный спектр весьма скуден и мало похож на спектр истинной классической музыки либо мелодичного народного пения. Подобные шумы очень часто воспроизводятся мощной аудиотехникой в концертных залах, на шоу-представлениях и дискотеках, причем без всякого чувства меры и должного контроля и, приводя к чрезмерному звуковому облучению, оказывают неблаготворное и пагубное влияние на организм человека…
Все виды транспорта (рельсовый, водный, авиационный и колесный) техническое оборудование промышленных предприятий, бытовая техника, вентиляционные и холодильные установки, теплоэнергетические системы, аэрогидродинамические трубы, мощная аудиотехника и т.п. производят разнообразное шумовое загрязнение окружающей среды, оказывающее вредное воздействие на живую природу и организм человека.
Восприятие звука органами слуха человека зависит не только от уровня звукового давления, или громкости звука, но и от его частоты. Самые высокие и самые низкие частоты воспринимаются гораздо хуже, чем средние. Чтобы учесть такую избирательную чувствительность органов слуха, для количественной характеристики звука и уровня шума вводится величина, определяющая силу звука и его частотную зависимость, и измеряется она в децибелах (дБ). Усредненный уровень характеризует шумы, производимые различными источниками, например, автомобилем или взлетающим самолетом, или сиреной.
Большая часть городского населения развитых стран испытывает в дневное время шумовые нагрузки на уровне 55 дБ. Усредненный уровень ночного шума обычно примерно на 10 дБ ниже. Около 10 % населения, работающих в цехах на промышленных предприятиях, подвергаются шумовому воздействию в пределах 85–90 дБ, что превышает предельно допустимую норму, составляющую не более 65 дБ.
Наиболее распространенный источник техногенного шума – автомобильный транспорт. Почти все городские жители в той или иной мере подвергаются автомобильному шуму. Его уровень зависит от грузоподъемности транспорта и распределения в потоке грузовых и легковых автомобилей, от интенсивности движения и технического состояния транспорта, от качества дорожного покрытия и профессионального мастерства вождения транспортом.
Средний уровень шума для различных транспортных средств на расстоянии 7,5 м находится в пределах 70–85 дБ. Для грузового автомобиля мощностью 150 кВт средний и максимальный уровни соответственно равны 85 и 91 дБ, для легкового автомобиля с дизельным двигателем – 72 и 78 дБ, для автобуса – 80 и 86 дБ, для мотоциклов – 78 и 87 дБ. Все названные уровни превышают предельно допустимые нормы, которые для жилых районов города составляют в дневное время 62 дБ, а ночью (с 22.00 до 6.00) – 52 дБ.
Уровень автомобильного шума можно снизить путем усовершенствования конструкции двигателя, улучшения качества дорожного покрытия, оптимальной организации движения с целью ликвидации заторов, уменьшения пассажиропотока и объема транспортируемых грузов.
В последние десятилетия жителей многих больших и малых городов, сел и деревень стал беспокоить еще один вид техногенного шума, создаваемого самолетами и вертолетами. Его называют авиационным шумом. В некоторых странах приняты законодательные нормативы, согласно которым владельцы аэродромов и экипажи воздушных лайнеров обязаны соблюдать правила снижения авиационного шума. В частности, такие правила предусматривают обеспечение оптимального маршрута полета, запрет ночных полетов, создание шумозащитных зон, ограничение полетов на низких высотах и другие меры. Например, запрещаются полеты пассажирских авиалайнеров и сверхзвуковых самолетов на низких высотах в выходные дни. При разработке новых модификаций самолетов уделяется большое внимание не только улучшению их летных характеристик, но и снижению уровню шума.
Еще один источник техногенного шума – рельсовый транспорт: железнодорожные составы, трамваи, поезда в метро. Шум рельсового транспорта возникает при качении металлических колес по чугунным рельсам. Дополнительный шум создается при трогании состава с места, его торможении, при крутом подъеме, при подаче маневровых сигналов. Существенно снизить уровень шума рельсового транспорта – технически очень сложная задача. Тем не менее, звукопоглощающие колесные узлы, дисковые, а не колодочные тормоза, рельсовые пути, поглощающие шум, и новые модификации тепловозов и электровозов позволяют снизить уровень шума примерно на 4 дБ.
Предельно допустимые уровни шума. Во многих странах с целью защиты населения от шумового воздействия в законодательном порядке установлены уровни шума, не подлежащие превышению, – предельно допустимые уровни шума. Количественно они определяются средним уровнем шума за определенный период времени. Приведем некоторые их величины. Внутри кварталов жилых районов города и на территории со смешанной застройкой в дневное время (с 7.00 до 23.00) предельно допустимый уровень шума равен 62 дБ, а на дорогах – 70 дБ; в городских центрах – 67 дБ, на промышленных предприятиях – 72 дБ. В ночное время все эти показатели на 10 дБ ниже.
В некоторых странах введены контрольные уровни шумового загрязнения, которые должны учитываться при планировании строительства. Такие уровни в дневное время для детских садов и районов со смешанной застройкой – 55 дБ, промышленных предприятий – 65 дБ, больниц и школ 45 дБ. В ночное время все эти показатели на 5–10 дБ ниже.
Для снижения уровня техногенных шумов используются различные звукопоглощающие материалы при строительстве жилых и промышленных зданий в производстве различных машин и оборудования. Одна из последних новинок – шумопоглощающий асфальт, который снижает дорожный шум примерно на 4 дБ по сравнению с обычным асфальтовым покрытием. Поглощение шума таким асфальтом достигается за счет его высокой пористости.
Самый простой и доступный способ снижения транспортного шума – оптимизация и исключение бесполезных грузоперевозок и пассажиропотоков. Например, зачем везти песок, важнейший строительный материал из отдаленных районов за тысячи километров, когда его можно взять рядом, или зачем везти продукты питания и промышленные товары из далеких стран, когда в своей стране не находят сбыта те же товары, собственного производства и более качественные.
Библиографические ссылки
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Учебник для вузов, 13-е изд. М.: Директ-Медиа, 2018.
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Практикум, 6-е изд. М.: Директ-Медиа, 2016.
Карпенков С.Х. Экология. Учебник в 2-х кн., 2-е изд., М.: Директ-Медиа, 2017.
Карпенков С.Х. Экология. Практикум, 2-е изд. М.: Директ-Медиа, 2022.
Карпенков С.Х. Экология. Учебник для бакалавров. М.: Логос, 2014.
Карпенков С.Х. Технические средства информационных технологий. 5-е изд. М.: Директ-Медиа, 2023.
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Справочник. М.: Высшая школа, 2004.
Карпенков С.Х. Незабытое прошлое. М.: Директ-Медиа, 2015.
Карпенков С.Х. Воробьёвы кручи. М.: Директ-Медиа, 2015.
Карпенков С.Х. Русский богатырь на троне. М.: ООО «Традиция», 2019.
Карпенков С.Х. Стратегия спасения. Из бездны большевизма к великой
России. М.: ООО «Традиция», 2018.
Карпенков С.Х. К истории одного преступления // Уничтоженные как класс. М.: ООО «Традиция», 2020. С. 3 – 65.
Карпенков Степан Харланович
