§ 11. Шум, инфразвук и вибрации в окружающей среде, их нормирование

Шум в окружающей человека среде создается многочисленными и разнообразными источниками, к главным из которых можно отнести транспортные средства, техническое оборудование промышленных и бытовых предприятий, вентиляционные, газотурбинные и компрессорные установки, станции для испытания авиационных двигателей и двигателей внутреннего сгорания, различные аэрогазодинамические установки. Высокие уровни шума имеют место в жилых домах, школах, больницах, местах отдыха населения и т. д., что приводит к повышению нервного напряжения населения, снижению эффективности отдыха, развитию заболеваний. Если не принимать соответствующих мер, то уровни шума могут существенно превышать (на 20-40 дБ) нормативные значения.

По характеру спектра шумы подразделяются на широкополосные, имеющие непрерывный спектр шириной более одной октавы, и тональные, в спектре которых есть слышимые дискретные тоны. Тональность шума устанавливается измерением уровней звукового давления в третьоктавных полосах частот, когда превышение уровня в одной полосе по сравнению с соседними составляет не менее чем 10 дБ. По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные, уровень звука которых за время действия источника шума изменяется не более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике шумомера «медленно», и непостоянные, для которых это изменение превышает 5 дБА. В свою очередь непостоянные шумы могут быть: 1) колеблющимися - уровень звука непрерывно -изменяется во времени; 2) прерывистыми - уровень звука несколько раз за время наблюдения резко падает до уровня фонового шума, если источник шума работает с перерывами (паузами) между интервалами, в течение которых (одна секунда и более) уровень остается постоянным и превышает уровень фонового шмма; 3) импульсными, состоящими из одного или нескольких звуковых импульсов (сигналов), при этом длительность каждого менее одной секунды, а уровни .звука в дБА, измеренные с использованием временных характеристик шумомера «медленно» и «импульс», отличаются не менее чем на 10 дБА.

На рис. 4 приведены в соответствии с данной классификацией примеры шумов, встречающихся на практике. Так, шум в жилой застройке, возникающий при испытании турбореактивного двигателя, широкополосный (рис. 4, а), поскольку он имеет непрерывный спектр не только в одной октаве, но и во всем измеряемом диапазоне частот. Такой широкополосный шум может быть постоянным во времени (длительные испытания двигателя) и прерывистым (кратковременные пуски двигателя). Шум осевого вентилятора на территории жилой застройки имеет тональный характер (рис. 4, б), так как уровень звукового давления в третьеоктавной полосе частот со среднегеометрической частотой 125 Гц более чем на 10 дБ превышает уровни в соседних полосах. Шум транспорта в аудиториях учебного заведения (рис. 4, в) - колеблющийся, а шум воздухоразделительной установки при периодическом сбрасывании сжатого воздуха (рис. 4, г) - прерывистый. Шум молота имеет импульсный характер (рис. 4, д) .

Рис. 4. Виды спектров шума в окружающей среде: а - турбореактивного двигателя; б - осевого вентилятора; в - транспортных средств; г - воздухоразделительной установки; д - молота

Человек реагирует на шум по-разному в зависимости от субъективных особенностей организма и привычного шумового фона. Считается, что шум с уровнем ниже 60 дБ вызывает психическое раздражение. Раздражающее действие шума определяется его уровнем, спектральными и временными характеристиками. Раздражающий эффект тональных, высокочастотных и импульсных шумов выше эффекта воздействия широкополосных, низкочастотных и постоянных во времен» шумов одинакового уровня.

Шум, создаваемый промышленными предприятиями, технологическими установками, транспортными средствами и т. д., в жилых и общественных зданиях и на их территории не должен превышать предельно допустимых спектров (ПС), приведенных в табл. 14. В табл. 15 даны поправки к допустимым уровням звукового давления, учитывающие характер и время действия шума, а также вид и расположение жилых и общественных зданий.

Нормируемыми параметрами постоянного шума являются уровни звукового давления L в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц или уровни звука L_A в дБА, а непостоянного во времени - эквивалентные уровни звука L_АЭКВ в дБА, которые представляют собой уровень звука постоянного, широкополосного, неимпульсного шума, оказывающего такое же воздействие на человека, как и непостоянный шум. Величина L_Аэкв рассчитывается на основании результатов измерения уровней звука в дБА в течение наиболее шумных 30 мин. При этом уровни звука непрерывно записываются на ленте самописца или считываются с показаний шумомера примерно через 5 с.

(Примечание. Уровни звукового давления в октавных полосах частот в дБ, уровни звука и эквивалентные уровни звука в дБА для шума, создаваемого в помещениях и на территориях, прилегающих к зданиям, системами кондиционирования воздуха и вентиляции, следует принимать на 5 дБ ниже (поправка: ∧ = -5 дБ) указанных в табл. 14 или фактических уровнен шума в помещениях в рабочее время, если последние не превышают значений, указанных в данной таблице (поправку для тонального шума в этом случае принимать не следует))

Измеренные уровни разбиваются на классы с диапазоном 5 дБ; каждый класс характеризуется средним значением Li, например, к классу 40 дБА относятся все измеренные уровни от 38 до 42 дБА, к классу 45 дБА - уровни от 43 до 48 дБА и т. д. Эквивалентный уровень звука

L_Aэкв - 10lg(1/100 ∑ⁿ_i=1 ƒ_i10 ^0,1L_i),

где L_i - уровень звука класса i, дБА; ƒ_i - относительное время воздействия шума класса i (в %) от общего времени измерения.

(Примечание. Поправку на местоположение объекта не следует применять для вновь строящихся зданий в существующей (сложившееся) застройке.)

Возможность обеспечения указанных в табл. 15 уровней шума в сильной степени зависит от выполнения нормативов для различных источников шума. Так, внешний шум транспортных средств, измеренный при их движении в соответствии с ГОСТ 19358-74, не должен превышать уровней звука, приведенных ниже:

Источники инфразвуковых волн могут быть как естественными (обдувание сильным ветром строительных сооружений или водной поверхности), так и искусственными (промышленными). К последним относятся механизмы, имеющие поверхность очень больших размеров и совершающие вращательное или возвратно-поступательное движение (виброгрохоты, виброплощадки и т. п.) с числом рабочих циклов не менее 20 раз в секунду (инфразвук механического происхождения); реактивные двигатели, двигатели внутреннего сгорания большой мощности, турбины, мощные аэродинамические установки, вентиляторы, компрессоры и другие установки, создающие большие турбулентные массы потоков газов (инфразвук аэродинамического происхождения); средства транспорта.

Инфразвук воспринимается человеком как за счет слуховой, так и тактильной чувствительности. Особенно существенны последствия при воздействии колебаний на тело человека в целом. При частотах 2-5 Гц и уровне звукового давления 100-125 дБ наблюдается осязаемое движение барабанных перепонок при изменении звукового давления в среднем ухе, затрудненное глотание, головная боль. При повышении уровня до 125-137 дБ кроме уже указанного возникают: вибрации грудной клетки, чувство «падения», летаргия и сонливость, чувство усталости, затруднение речи. При частотах 5-15 Гц и уровнях звукового давления, равных 125-137 дБ, наряду с отмеченными явлениями происходит снижение чувствительности и концентрации внимания, вялость, звон в ушах, чувство тряски внутренних органов. Все лица, подвергавшиеся воздействию инфразвука с частотой 15-20 Гц, испытывали чувство страха, которое усиливалось при последующих циклах экспозиции излучения.

Выявлено также влияние инфразвука на вестибулярный аппарат и особенно на слуховую чувствительность. Последнее находит свое выражение в понижении порога слухового восприятия, восстановление которого может происходить в течение нескольких часов или даже дней, в зависимости от уровня инфразвука и длительности его экспозиции. Все названные аномалии приводят к нарушению нормальной жизнедеятельности человека и проявляются даже на достаточно удаленных от источников инфразвука расстояниях (до 800 м).

Наряду с прямым действием инфразвука может наблюдаться его косвенное воздействие. Так, по данным санэпидемстанций, инфразвуковые колебания часто вызывают дребезжание окон, посуды и прочих предметов домашнего обихода, что в свою очередь обусловливает высокочастотные шумы с уровнем более 40 дБА. Нормирование инфразвука производится по санитарным нормам СН 2274-80, которые задают допустимые значения уровня среднеквадратического звукового давления в стандартных октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8 и 16 Гц (рис. 5).

Рис 5. Предельный спектр инфразвука

Основными источниками вибраций в окружающей среде служат технологическое оборудование ударного действия (молоты, штампы и прессы), мощные энергетические установки (насосы, компрессоры, двигатели), спектр инфразвука а также некоторые транспортные системы (железнодорожный транспорт и т. д.). Во всех случаях вибрации распространяются по грунту и достигают фундаментов общественных и жилых зданий и далее по строительным конструкциям передаются на ограждающие конструкции отдельных помещений. При передаче вибраций через фундаменты и грунт опасность представляет неравномерная осадка фундаментов и грунта. Это может привести к разрушению расположенных на них инженерных и строительных конструкций. Особенно такая опасность велика при грунтах, насыщенных влагой.

Вибрации практически во всех случаях вызывают раздражающее действие либо помехи. Допустимые уровни вибрации в жилых домах, условия и правила их измерения и оценки регламентируются «Санитарными нормами допустимых вибраций в жилых домах» № 1304-75, утвержденными Министерством здравоохранения СССР в 1975 г. Эти нормы обязательны для всех министерств, ведомств и организаций, проектирующих, изготевляющих и эксплуатирующих средства наземного и подземного транспорта, технологическое, инженерное, санитарно-техническое оборудование зданий и бытовые приборы, являющиеся возможной причиной возникновения вибрации в жилых домах.

Основными нормируемыми параметрами вибрации являются среднеквадратичные величины уровней виброскорости (допускается также использование уровней виброускорения или вибросмещения) в октавных полосах со среднегеометрическими значениями частот 2; 4; 8; 16; 31,5; 63 Гц, выраженные в виде

L_V=20lg(V/V₀), дБ

где V - среднеквадратичная величина виброскорости, м/с; V/о - пороговая величина виброскорости, равная 5•10^-8м/с. (Пороговые величины виброускорения и вибросмещения соответственно равны 3•10^-4м/с² и 8•10^-12м.) Допустимые величины уровней вибрации в любом направлении (вертикальном или горизонтальном) в жилых помещениях приведены ниже:

К нормативным уровням вносятся поправки на характер вибрации, время суток и длительность ее воздействия. При этом необходимо учитывать, что постоянной считается вибрация, уровень которой при измерении прибором с характеристикой «медленно» в течение не менее 10 мин изменяется не более чем на ±3дБ.

Для вибраций, носящих временный характер, связанный, например, с проведением строительных работ, допускается на дневное время вводить дополнительную поправку, равную +10 дБ.