Шум и вибрации в окружающей среде

Природа шума и вибраций

Человек с самого рождения окружен шумом и вибрациями или колебаниями и в течение всей своей жизни находится под их воз­действием. Едет ли он в трамвае, автобусе, метро или на лошади, при движении он ощущает не только шум, но и вибрации; нахо­дится ли он в помещении или на открытом воздухе, он слышит шумы, звуки (разговор, музыку и т.п.). По мере развития техники шум все больше окружает человека в повседневной жизни, по­этому антропогенный шум, вибрация и электромагнитные излу­чения являются объектами загрязнения окружающей среды.

Антропогенный шум способствует увеличению уровня шума сверх природного фона и действует отрицательно на живые организмы. Шум бывает промышленный, транспортный, уличного движения и бытовой.

Основными источниками промышленного шума служат предпри­ятия, среди которых особенно выделяются энергетические уста­новки (100... 110 дБ), компрессорные станции (100 дБ). В горно-обогатительном и металлургическом производстве шум достигает до 100 дБ. Источниками шума на промышленных предприятиях, оборудованных вентиляцией с механическим побуждением, кондиционерами для обмена воздуха, приборами воздушного ото­пления, газодинамическими установками, являются вентилято­ры, холодильные машины, электродвигатели, воздухорегулирую­щие и воздухораспределительные установки, в том числе и эле­менты сети воздуховодов.

Значительный шум в городах и поселках создают транспорт­ные средства: легковой автомобильный шум достигает значений До 85 дБ, а шум от грузовых автомашин и автобусов равен 90 дБ. Железнодорожный транспорт на современном путевом основа­нии является самым высоким источником создания антропоген­ного (экологического) шума, его сила приближается к 100 дБ. Железнодорожный и автомобильный транспорт связывает города I поселки, и поэтому в России свыше 30 % жителей подвержены Действию сверхнормативных уровней шума (55...65 дБ и выше). Шум, интенсивность которого колеблется между 85 и 110 дБ, пред­ставляет опасность для человека. Всемирной организацией здра­воохранения (ВОЗ) была разработана программа по снижению шума в городах как наиболее важной экологической проблемы современности.

Шумовыми характеристиками потоков железнодорожных по­ездов являются эквивалентные уровни звука (La_экв) на расстоя­нии 7,5 м от оси колеи, ближней к расчетной точке. При интен­сивности движения, например 10 поездов, эквивалентный уро­вень звука для пассажирских поездов равен 76 дБА, для электро­поездов — 82 дБА и для грузовых — 86 дБА. При интенсивности движения до 30 поездов/ч эквивалентный уровень звука увеличи­вается до 81...91 дБА. Внутри групп жилых домов на расстоянии 7,5 м от границ источников шума (разгрузка товаров и погрузка тары, спортивные игры и др.) эквивалентный уровень звука La_экв колеблется от 58 до 75 дБ А.

Источниками шума в жилых и общественных зданиях является шум улицы с его непрерывным и монотонным характером. Осо­бенно беспокоит этот шум тех жильцов, квартиры или дома кото­рых выходят на улицы (рис. 12.1). Если здание расположено на глав­ной улице (магистрали) с большим движением, которое почти не уменьшается в течение суток, то в этом случае оно находится в самых невыгодных условиях. В домах, выходящих на большие ули­цы с интенсивным движением, уровни громкости шума зимой достигают 38...44 фонов (от гр. phone — звук, голос), а летом при открытых окнах шумовой фон достигает 64... 80 фонов.

В помещениях, находящихся в зданиях, расположенных на пло­щади, имеющих скверы с большими деревьями, шум значитель­но ниже, особенно это наблюдается летом, когда деревья покры­ты листвой.

Кроме уличных шумов, источниками шума в здании могут быть бытовые шумы: включение радио и другой аппаратуры на боль­шие мощности, громкие разговоры или ремонтные работы в квар­тире. Но могут быть и шумы от обслуживающих механизмов, на­пример работа лифта, электромотора, неисправности в системе водоснабжения. Дело в том, что в городах построено большое ко­личество панельных и каркасно-панельных домов, которые очень хорошо передают по этажам и помещениям любой шумовой эф­фект. На рис. 12.2 показано распространение шума в здании.

В природе также существует шум в виде естественных звуков, к которым человек привык, и без них он бы многое утратил в своем мироощущении, например: шорох листьев, пение птиц, морской прибой или равномерный шум водопада, дождя.

По характеру спектра шум подразделяется:

на широкополосный с непрерывным спектром шириной более одной октавы;

тональный, в спектре которого имеются выраженные дискрет­ные тона.

По временным характеристикам шум подразделяется:

на постоянный с изменением за рабочий день не более чем на 5дБА;

непостоянный, уровень звука которого изменяется во времени более чем на 5 дБА.

Кроме того, непостоянный шум подразделяется на колеблю­щийся во времени:

прерывистый, уровень звука которого ступенчато изменяется на 5 дБА и более. Длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более;

импульсивный, состоящий из одного или нескольких звуко­вых сигналов, каждый длительностью менее 1 с, при этом уровни звука отличаются не менее чем на 7 дБ.

Вибрация (от лат. vibratio — колебаться, дрожать) в русском языке имеет синонимы: сопряжение, тряска — и относится к ме­ханическим колебаниям. Принято считать, что основным призна­ком вибрации являются относительно малые отклонения тела или его точек при механических колебаниях. Другим признаком виб­рации считается частота перемещений, совершаемых телом или его точками в единицу времени. При колебаниях тела частота мо­жет быть очень незначительной (низкой), а при вибрациях — бо­лее высокой. Можно привести такой пример: колебания судна при его качке имеют большие отклонения и малые частоты, а вибра­ция обшивки судна — малые отклонения и высокие частоты.

Вибрациям подвержены упругие тела — здания и сооружения, машины и оборудования, грунты и фундаменты, через которые на значительные расстояния распространяются механические вол­ны. Вибрациям подвержен и сам человек, находясь вблизи работа­ющего оборудования (через грунт и фундамент) или работающий с оборудованием (например, рядом с вибраторами для уплотне­ния бетона).

На объект, или приемник, который подвержен вибрации, пе­редается обычно два типа возбуждения: силовое и кинематичес­кое. Силовое возбуждение возникает при непосредственном дей­ствии внешней силы, которая во времени может быть периоди­ческой, почти периодической, произвольной и случайной, а так­же импульсной (с затухающими колебаниями). Кинематическое возбуждение — это передача от источника колебаний на прием­ник (объект), находящийся на волновом поле.

Вибрация и ее высокий фон представляют опасность для здоро­вья человека в тех местах, где ощущается вибрационный фон. Ис­точниками вибрации в окружающей среде являются транспорт, установки промышленных предприятий; в жилых зданиях и соору­жениях — инженерно-технологическое оборудование. По интен­сивности колебаний наибольшее воздействие оказывает на чело­века городской транспорт, особенно трамвай, железнодорожные составы поездов, в том числе метро мелкого заложения и откры­тые радиусы. Вибрация, возникающая в зданиях от движения поез­дов и трамваев, имеет регулярный прерывистый характер. По мере удаления источника амплитуда колебаний снижается.

При распространении колебаний по высоте многоэтажного жилого дома или предприятия (например, швейной фабрики, которая сама имеет потенциально вибрационное оборудование) на верхних этажах наблюдается как ослабление, так и усиление вибрации в зависимости от резонанса. Вибрация зависит от грун­тов, на которые поставлено здание или технологическое оборудо­вание.

Условно звуковые колебания подразделяются на инфразвуковые (низкие); акустические (слышимые); ультразвуковые (высокие).