5.Охорона довкілля та екологічний моніторинг
5.1.Захист довкілля від енергетичного забруднення на промислових підприємствах
Шум і вібрація відносяться до енергетичних або фізичною видів забруднення навколишнього середовища. Їхній негативний вплив більшою мірою проявляється в містах, особливо великих. Ще недавнє зневажливе ставлення до цих шкідливих факторів сьогодні обернулося багатьма труднощами.
З фізіологічної точки зору поняття шум включає звуковий процес, який надає несприятливий вплив на природне середовище. Вібрація - це рух точки або механічної системи, при якому відбувається почергове зростання й убування в часі принаймні однієї координати. Вібрація та звук у навколишньому середовищі розповсюджуються у вигляді коливальних хвиль, закономірності яких є аналогічними. У багатьох випадках шум є наслідком вібрації. До основних джерел шуму і вібрації можна віднести кошти міського, залізничного та авіаційного транспорту, промислові підприємства і дуже часто території будівельних майданчиків чи місця проведення ремонтних робіт.
Інтенсивний і тривалий шум негативно впливає на продуктивність праці, самопочуття і здоров'я людини, а також на тварин і рослини. Вплив шуму на людину складно і неоднозначно. З ним пов'язують нервове виснаження і психічні розлади, підвищення тиску крові і вмісту в ній холестерину (надлишок холестерину в організмі людини призводить до утворення жовчних каменів, відкладенню холестерину в стінках судин, що порушує обмін речовин), ослаблення діяльності печені, погіршення травлення та розвиток виразкових хвороб, ослаблення зорових реакцій та ін. Шум є одним з небагатьох забруднень навколишнього середовища, що викликають найбільшу кількість скарг населення. Це пояснюється тим, що його подразнюючий ефект позначається негайно на відміну від багатьох інших видів забруднень, вплив яких на здоров'я може бути і більш згубно, але які не фіксуються органами почуттів людини. Негативний вплив вібрацій багато в чому схоже з впливом шуму. Крім цього він сприяє більш швидкому зносу і руйнування будівель і споруд, у тому числі пам'яток архітектури, може негативно впливати на найбільш точні технологічні процеси.
Органи слуху людини здатні розрізняти у вигляді звуку коливання з частотою в середньому від 16 до 20000 Гц. Звуки з частотою до 16 Гц називаються інфразвуком, а з частотою більше 20000 Гц - ультразвуком. Інфразвук та ультразвук роблять на людину також несприятливий вплив, який приводить до схожих наслідків. Різні тварини мають відмінні від людини діапазони сприйняття звуку.
Фізіологічний вплив на органи слуху людини надає звуковий тиск, яке представляє собою різницю між миттєвим значенням повного тиску і середнім значенням тиску в обуреної і необуреному середовищі. Одиниця виміру тиску - паскаль (Па). На слух людини діє середній квадрат звукового тиску
де межа означає усереднення в часі, який в органі слуху людини відбувається за
При поширенні звукової хвилі відбувається перенесення енергії. Середній потік енергії в будь-якій точці середовища в одиницю часу, віднесений до одиниці поверхні, нормальної до поширення хвилі, називається інтенсивністю звуку в даній точці 1 (Вт/м2):
Величини звукового тиску та інтенсивності звуку, з яким доводиться мати справу в практиці боротьби з шумом, можуть змінюватися в широких межах: по тиску до 108 разів, за інтенсивністю до 1016 разів. Природно, що оперувати такими цифрами досить незручно. Найбільш ж важливо, що вухо людини здатне реагувати на відносну зміну інтенсивності. Відчуття людини пропорційні кількості енергії подразника. Тому були введені логарифмічні величини - рівні інтенсивності і звукового тиску (Дб):
де Iо і Ро - відповідно інтенсивність звуку і звуковий тиск, відповідні порогу чутності на частоті 1000 Гц.
Параметрами, що характеризують вібрацію, є: частота вібрації f (Гц), вібросмещеніе А (мм), віброшвидкість V (м/с) і віброприскорення а (м/с2). За аналогією з шумом як параметр, що використовується при нормуванні та оцінці впливу, також використовуються рівні віброшвидкості (Дб):
де Vo - порогове (вихідне) значення віброшвидкості, м / с, рівне 5 10*8 м / с.
Практично всі джерела шуму і вібрації генерують в навколишнє середовище полігармонічні коливання, які складаються з декількох гармонійних. Кожна з складових гармонійних коливань називається гармонікою. Сукупність частот всіх гармонік називається спектром частот шуму або вібраційного процесу. Інтервал частот, коли частота подвоює своє значення, називається октавою.
За характером спектра шуми поділяються на широкосмугові, які мають безперервний спектр шириною більше однієї октави, і тональні, в спектрі яких є чутні дискретні тони. Тональність шуму встановлюється вимірюванням рівнів звукового тиску в третину октавних смугах частот, коли перевищення рівня в одній смузі в порівнянні з сусідніми становить не менше 10 ДБА. За часовими характеристиками шуми поділяються на постійні, рівень шуму яких за час дії джерела шуму змінюється не більш ніж на 5 Дб при вимірюванні на часовій характеристиці шумоміра повільно, і непостійні, для яких ця зміна перевищує 5 дБА. У свою чергу непостійні шуми можуть бути: 1) хитаються - рівень звуку безупинно змінюється в часі, 2) переривчастими - рівень звуку кілька разів за час вимірювання різко падає до рівня фонового шуму, якщо джерело шуму працює з перервами (паузами) між інтервалами, в протягом яких (одна секунда і більше) рівень залишається постійним і перевищує рівень фонового шуму; 3) імпульсними, що складаються з одного або кількох звукових імпульсів (сигналів), при цьому тривалість кожного менше однієї секунди, а рівні звуку в дБА, виміряні з використанням тимчасових характеристик шумоміра "повільно» і «імпульс», відрізняються не менш ніж на 5 дБА.
Заходи щодо захисту від дії шуму і вібрації. Проведення заходів щодо захисту міст від шуму і вібрації практикується лише порівняно недавно. Хоча необхідність такого захисту і се принципові можливості були відомі давно. У багатьох випадках у нас в країні ці заходи носять локальний характер, що не вирішує повною мірою поставлені завдання. Більш чітко і планомірно вирішуються ці проблеми в багатьох західних країнах, досвід яких слід використовувати.
Необхідність проведення заходів щодо зниження шуму і вібрації для діючих джерел визначається на підставі вимірів відповідних рівнів і порівняння їх з допустимими по нормам. Для проектованих об'єктів - на підставі проведення розрахунку, який включає в себе: виявлення джерел шуму і вібрації та визначення їх характеристик: вибір розрахункових точок, для яких проводиться розрахунок і встановлення допустимих рівнів 1-доп для цих точок: визначення очікуваних рівнів L в розрахункових точках до здійснення заходів щодо зниження шуму чи вібрації і необхідного зниження рівнів; вибір заходів для забезпечення необхідного зниження рівнів шуму чи вібрації, розрахунок та проектування захисних засобів.
Заходи щодо захисту від шкідливого впливу виробничого шуму реалізуються, в першу чергу, у створенні безпечних і комфортних умов праці працюючих і, меншою мірою, у формуванні сприятливо «акустичного клімату» житлових районів, розташованих біля місця проведення робіт. Це пояснюється тим, що люди, зайняті у виробничому процесі, знаходяться ближче до джерел шуму і, отже, більш схильні до його впливу.
Проектування і планування виробничих, побутових та житлових об'єктів гірничих підприємств повинні проводитися на основі прогнозу шумового забруднення повітряного середовища. Розташування цих об'єктів по відношенню до джерела найбільш інтенсивного шуму має першорядне значення. Основними враховуються джерелами шуму є при підземній розробці вентиляторні і компресорні установки на поверхні, а при відкритих гірничих роботах - комплекс гірничих виробок і зовнішні відвали. Рівень шуму в житлових приміщеннях може бути знижений за рахунок раціональної планування форми будинків, а також підвищення їх звукоізолюючої здібності.
Розташування об'єктів повинно проводитися з урахуванням ландшафтних особливостей місцевості та напрямку пануючих вітрів. Горбистий рельєф і лісиста місцевість території, що розділяють шумові джерела і поселення, значно знижують інтенсивність шуму. Не виключена можливість штучного формування рельєфу за рахунок пристрою насипів або розміщення породних відвалів.
Величезна е значення має шумозахисне озеленення - ефективне і порівняно недороге захід. Смуга насаджень шириною 25 м сприяє зниженню рівня шуму на 10 -12 дБ, при цьому хвойні породи дерев переважно листяних. Висота дерев повинна бути не менше 7-8 м, чагарників - До 1,5-2 м.
Заходи щодо запобігання інтенсивного шумо утворення та ізоляції джерела шуму здійснюються і безпосередньо на об'єктах гірничих підприємств. Для зниження рівня шуму машини і установки обладнуються глушниками різних конструкцій. Наприклад, компресор з редуктором поміщений в звукоізолюючу кабіну з листової сталі, армовану звукопоглинальні плити.
Зниження шуму можливе за рахунок поліпшення конструкцій машин та оптимізації експлуатаційних режимів. Застосування металів з високим коефіцієнтом звукопоглинання (магнієво-нікелеві сплави), використання звукоізолюючих матеріалів забезпечують подальші шляхи зниження шуму. Створення малошумних машин забезпечує не тільки акустичний комфорт, а й зниження втрат енергії на шумо утворення.
Зелені насадження навколо стаціонарних джерел шуму також входять в комплекс шумо ізоляційних засобів.
Крім того, працюють у несприятливих акустичних умовах забезпечуються засобами індивідуального захисту:
Проти шумні тампонами, еластичними втулками «Беруші» або навушниками, що укріплюється на шахтарських касках.
Основним заходом, що забезпечує безпеку людей при виробництві підземних масових вибухів, є виведення їх за межі встановленої заздалегідь небезпечної зони. Забезпечення збереження обладнання і комунікацій досягається за рахунок їх демонтажу або установки захисних пристроїв для гасіння УВВ. Правильний, відповідний фізичним властивостям руйнуються порід, вибір ВВ та використання раціональної технології вибухових робіт сприяють зниженню інтенсивності ударних повітряних хвиль. У відкритих гірничих виробках внаслідок розсіювання енергії в атмосфері утворюються ударні повітряні хвилі значно меншої інтенсивності. Крім перерахованих раніше заходів, що забезпечують зниження інтенсивності УВВ, при масових вибухах у кар'єрах необхідно враховувати атмосферні умови (при швидкості вітру, спрямованого в бік житлових районів, більше 6,5 м / с масові вибухи проводити не слід).
Для захисту працюючих від вібрації ручні перфоратори обладнуються спеціальними вібро гасильними пристроями. Основною деталлю віброзахисних пристроїв є пружний елемент - пружини, що працюють на вигин, стиск, кручення або стиснене повітря.
На комплексне вирішення проблеми шуму направлено складання карти шумового забруднення міста, куди наносяться стаціонарні та пересувні джерела шуму. Така картка може стати основою містобудівних заходів щодо захисту житлової забудови від шуму. До містобудівним факторів належать поверховість і композиція житлової забудови, рельєф місцевості, озеленення, ширина вулиці в лініях забудови. Транспортно-планіровочнииі факторами є ширина проїзної частини, ширина тротуару, газонів, розділових смуг, інженерні споруди по захисту навколишнього середовища.
Шумні промислові виробництва і транспортні об'єкти слід виносити за межі міста на значну віддаль. У їх числі аеропорти, великі сортувальні і вантажні станції, авіаремонтні заводи. Навколо них створюються санітарно-захисні зони і зони обмеження забудови. Акустичний вплив автотранспортних потоків, залізничних складів, літаків цивільної авіації дуже великий, тому постійно ведуться пошуки технічних рішень та конструкторські роботи зі зниження шуму. На автомобільному транспорті поліпшення акустичних показників досягається за рахунок скорочення шуму від основних джерел його утворення: двигуна, систем впуску повітря і випуску відпрацьованих газів, агрегатів трансмісії, шин тощо Зменшення шуму двигуна досягається застосуванням в його конструкції нетрадиційних рішень, широким використанням у вузлах і деталях пластмаси, гуми, кераміки, алюмінію та інших композиційних матеріалів
На морському і річковому транспорті заходів щодо зниження шумового впливу спрямовані на захист пасажирів і команди судна. З цією метою внутрішнє планування складається з урахуванням вимоги максимально можливого видалення кают та салонів від джерел шуму - гребних гвинтів, машинного відділення і ін Здійснюється звуко-і віброізоляція приміщень. На повітряному транспорті для зниження шуму від двигунів літальних апаратів застосовують конструкторські заходи, які реалізуються як на стадії проектування газодинамічного тракту, так і при виготовленні вузлів і деталей двигуна в цілому. Ці заходи, забезпечуючи певний ефект зниження шуму, призводять до підвищення витрат палива і збільшення викиду шкідливих речовин. Своєчасне технічне обслуговування транспортних засобів сприяє підтримці деталей конструкцій не тільки в справному стані, а й на заданому рівні шуму. Найбільш простий спосіб зниження шумового впливу - розосередження джерел шуму по території аеропорту та їх максимально можливе видалення від місць перебування людей, технологічно не пов'язаних з виконанням необхідних робіт.