Наприкінці ХХ століття одним із найшкідливіших для довкілля факторів став шум. Промислова революція сповістила про прихід епохи шуму. Нові заводи і фабрики, шахти і рудники принесли з собою всебічні забруднення середовища: пил, дим, спотворений пейзаж і, безсумнівно, шум. Проблема шуму загострилась з винаходом парових машин, розвитком залізниць і особливо з появою двигунів внутрішнього згоряння. Надалі з’являються дизельні двигуни, розвивається повітряний транспорт, який, взявши на озброєння в 50–ті роки реактивні двигуни, надовго зайняв провідне місце серед джерел шумового забруднення навколишнього середовища. Довгий час шум вважався неминучим супутником розвитку техніки і успіхів технології. Тому до середини ХІХ століття були відсутні систематизовані пізнання про шум, і боротьба з ним не виходила за рамки, які безпосередньо підказував здоровий глузд. Мало хто припускав, що рівні шуму досягнуть таких значень, які стануть небезпечними для функціонування живих організмів. Сьогодні шум – один із важливих факторів шкідливого впливу нашої цивілізації на довкілля, він небезпечний не менше, ніж забруднення повітря або води. В звуковому ландшафті сучасного міста звуки присутні постійно, цілком заповнюючи акустичне середовище. Щоб розчути окремі звукові сигнали, що несуть необхідну інформацію, людина повинна напружувати свій слуховий апарат. Незважаючи на те, що людина до певної міри має властивість слухової адаптації, тобто органи слуху можуть пристосовуватись до шумів, це не врятовує її від втрати слуху та інших патологічних процесів в організмі, пов’язаних з дією шуму. Шумом прийнято називати будь-які небажані звуки різної частоти та інтенсивності, які заважають трудовій діяльності чи відпочинку людей і чинять несприятливий вплив на живі організми. За фізичною суттю шум – це механічні коливання часток пружного середовища (газу, рідини, твердого тіла), які виникають в результаті діяння 66 будь-якої збурюючої сили. При цьому звуком називають регулярні періодичні коливання, а шумом – неперіодичні, випадкові коливальні процеси. Акустичні коливання в діапазоні частот 16...20000 Гц, які сприймає людина з нормальним слухом, називають звуковими, а простір де вони поширюються, – звуковим полем. Акустичні коливання з частотами до 16 Гц називають інфразвуком, вище 20 кГц – ультразвуком. Основними характеристиками звукових хвиль є частота f (Гц); довжина хвилі λ (м); інтенсивність І (Вт/м 2 ) – густина потоку звукової потужності, що приходиться на одиницю площі, перпендикулярної до напрямку розповсюдження хвилі; звуковий тиск Р (Па) – змінна надмірного тиску, який виникає в результаті коливань джерела звуку. Зв'язок між інтенсивністю та тиском визначається виразом: І = Р 2 /ρа, де ρ – густина середовища, кг/м 3 ; а – швидкість звука, м/с. Швидкість звука залежить від властивостей середовища: а = , kRT де k – показник адіабати (для повітря k = 1,4); R – універсальна газова стала (для повітря R = 287,3 Дж/кг⋅К); T – температура середовища (К). Джерелами шуму та інфразвуку можуть бути коливання, що виникають при співударі, терті, ковзанні твердих тіл, витіканні рідин та газів. В виробничих умовах джерелами коливань є працююче виробниче устаткування (електричні та пневматичні пилки, відбійні молотки, перфоратори, клепальні засоби, електродвигуни та генератори, турбіни, компресори, ковальсько-пресове, під’ємно-транспортне устаткування, вентилятори, кондиціонери і таке інше. Джерелами шуму є транспортні засоби (автомобілі, літаки, трамваї, тролейбуси, залізничний транспорт), джерелами звукового удару є повітряні кораблі чи тіла, що рухаються з надзвуковою швидкістю і створюють стрибки ущільнення. Інтенсивність звука та звуковий тиск можуть змінюватись в дуже великих межах. Так, людина може сприймати звуковий тиск в діапазоні від 200 до 2⋅10 -5 Па, інтенсивність звука при цьому може змінюватись в межах від 100 до 10 -12 Вт/м 2 . Такими значеннями характеристик шуму на практиці користуватись не зручно, тому в технічній акустиці прийнято використовувати відносні логарифмічні величини – децибели. 67 Рівень інтенсивності звуку в дБ L 1 = 10lgI/I 0 де І 0 = 10 -12 Вт/м 2 – порогова інтенсивність, найменша, яку тільки здатна сприймати людина. З врахуванням зв’язку між інтенсивністю і звуковим тиском рівень звукового тиску в дБ L p = 10lg(P/P 0 ) 2 = 20lgP/P 0 . де Р 0 = 2⋅10 -5 Па – пороговий тиск, що відповідає пороговій інтенсивності 1⋅10 -12 Вт/м 2 . Залежність звукового тиску від часу у вигляді суми кінцевого чи нескінченого числа синусоїдальних коливань називається частотним спектром. При частотному аналізі найчастіше використовують октавні чи треть-октавні смуги частот. Октавна смуга частот визначається таким співвідношенням частот, коли верхня гранична частота вдвоє більша від нижньої граничної частоти. Для треть-октавної смуги частоти це співвідношення складає 2 1/3 ≈ 1,26. За характеристику постійного шуму, а також для визначення ефективності заходів, спрямованих на зниження його негативного впливу, приймаються рівні звукового тиску в децибелах в октавних смугах зі середньогеометричними частотами (Гц): 31,5; 63; 125; 250; 1000; 2000; 4000; 8000. Характеристикою непостійного шуму є інтегральний параметр – еквівалентний рівень звука в дБА. Як характеристику непостійного шуму допускається використовувати дозу шуму чи відносну норму шуму, тобто значення рівня за певний час (за 8 годин робочої зміни), осереджений за правилом однакової енергії. Доза шуму Д (Па 2 ⋅год) встановлює кількісну характеристику шуму за час його дії (кумуляцію шумового діяння) і визначається за формулою: ∫ = Т О А dt Р Д , ) ( 2 де Р А – значення звукового тиску з врахуванням корекції А шумоміру, Па; t – час діяння шуму в годинах. При одночасній дії кількох джерел n шуму, які створюють в одній точці рівень звукового тиску L 1 , сумарний рівень шуму L с може бути визначений за формулою: L c = L 1 +10lgn 68 При діянні двох різних за інтенсивністю джерел L 1 >L 2 сумарний рівень шуму визначається за допомогою виразу: L c = L 1 +ΔL, де ΔL – поправка, яка залежить від різниці рівнів L 1 – L 2 (табл.1.11). Таблиця 1.11 Поправка при визначенні сумарного рівня шуму двох джерел з різними інтенсивностями 1 –L 2 0 1 2 4 6 8 10 15 20 ΔL 3 2,5 2 1,5 1 0,6 0,4 0,2 0 При великій кількості різних джерел сума їх визначається послідовно складанням рівнів двох джерел, починаючи з найбільш інтенсивного джерела. Наведені дані приводять до висновків: – при дії кількох джерел шуму усунення одного – двох джерел практично не зменшує рівень шуму; – для суттєвого зниження шуму необхідно зменшувати шум в першу чергу найбільш інтенсивних джерел. Рівень інтенсивності звука в децибелах не дозволяє судити про те фізіологічне сприйняття гучності, яке цей звук викликає. Чутливість слухового аналізатора людини неоднакова до звуків різних частот, тому звуки однакової інтенсивності, але різні за частотами, можуть сприйматися на слух неоднаково шумними. Для порівняння гучності звуків, різних за частотним складом і рівнями, 69 служить одиниця – ной. За один ной умовно приймається шумність звука з рівнем звукового тиску 40 дБ на стандартній частоті 1000 Гц (рис.1.10). Наведені на рис.1.10 криві однакової шумності можуть бути використані для оцінки шумозахисних засобів: так зміна рівня звукового тиску на 10, 20, 30 дБ і т.д. відповідає зміні гучності приблизно в 2, 4, 16 раз і т.д. Основні джерела шуму в містах – це транспортні засоби. Найбільш сильний вуличний шум утворюють важкі вантажні автомобілі та автобуси. На другому місці – мотоцикли і мопеди, потім легкі вантажні та легкові автомобілі. На долю цих транспортних засобів сучасних великих міст припадає до 80 % енергії шуму. Найбільші рівні шуму (90...95 дБА) відмічаються на магістральних вулицях міст при інтенсивному руху більше 1000...3000 транспортних одиниць за годину. Джерелами шуму високої інтенсивності є рейсовий транспорт. Так, максимальний рівень звукового тиску на відстані 7,5 м від електропоїзду, що рухається, досягає 93 дБА. При русі поїздів метрополітену рівень шуму може досягати 80 дБА. Зі всіх видів міського транспорту найбільш шумним є трамвай. При русі трамваю його металічні колеса створюють рівень шуму приблизно на 10 дБ вищий, ніж шини автомобіля при контакті з асфальтом. Трамвай створює шумові навантаження при роботі двигуна, відкриванні дверей, подачі звукових сигналів тощо. Значне місце в шумовому режимі багатьох міст займає повітряний транспорт [2]. Джерелами шуму на території авіапідприємств і прилеглих до нього районів є авіаційні силові установки (СУ) з газотурбінними і поршневими двигунами; допоміжні силові установки (ДСУ) літаків та
. Криві однакової шумності агрегати запуску; спецмашини аеродромного обслуговування різного призначення, в тому числі теплові та вітрові машини, створені на базі авіадвигунів, що відпрацювали льотний ресурс; верстатне та технологічне устаткування виробничих процесів. Акустична обстановка в районі аеропорту визначається режимом функціонування авіапідприємства; типами повітряних кораблів (ПК), що експлуатуються в аеропорту; діючими маршрутами прильоту та вильоту ПК; розташуванням житлової забудови відносно злітно-посадочної смуги, а також заходами, що проводить аеропорт з метою зниження несприятливого діяння авіаційного шуму на довкілля. При польотах літака з надзвуковими швидкостями з’являється джерело шуму – звуковий удар. Сприймається звуковий удар, як 2,3 і більше імпульсів тиску з проміжками часу між ними близько 0,1–0,2 с. При всяких механічних коливаннях великих мас, здійснюваних у пружному середовищі, виникає інфразвук. Джерелами інфразвуку можуть бути трансформатори, вентилятори, дизель-генератори – всі машини, що повільно обертаються. Інфразвук виникає при діянні поривів вітру на споруди, будівлі та машини з великою лобовою площею; при відкиданні великих мас повітря повітряними гвинтами; при взаємодії турбулентних потоків, які обтікають засоби транспорту, з їхніми корпусами; при взаємодії шасі транспортних засобів з поверхнями дорожніх покрить, а також при різних природних явищах – виверженнях вулканів, землетрусах, повенях, сильних штормах, смерчах і т.п. При наземних випробуваннях авіадвигунів, зльотах і посадках ПК виникають складні акустичні коливання, які включають крім гучного високочастотного шуму також і ультразвуки низької частоти, що підсилюють шкідливий вплив на живі організми.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Акустичні забруднення навколишнього середовища» з дисципліни «Екологія, авіація і космос»
