10.5. Шумовое загрязнение и вибрация

Под шумом, применительно к рассматриваемой теме, понимается звук любого рода, воспринимаемый людьми как неприятный, мешающий или даже вызывающий болезненные ощущения (например, проигрывание с большой громкостью соседями даже любимой нами мелодии посреди ночи может восприниматься как шум). Проблема шума в городах известна уже с глубокой древности. Так, еще в 50 году до нашей эры жители Древнего Рима жаловались на то, что уличный шум не дает им спать по ночам, результатом чего явился запрет Юлием Цезарем ночного движения любых экипажей по городу. В XVI веке королева Англии Елизавета I, заботясь о ночном покое своих подданных, запретила ночные схватки и громкие семейные ссоры после 10 часов вечера.

В XX веке проблема шумового загрязнения обострилась еще больше, что вынудило многие страны принять специальные шумовые стандарты и законы о контроле над уровнем шумов. Наиболее жесткие стандарты приняты в скандинавских и некоторых других европейских странах и России, в США контроль над шумовым загрязнением значительно более слабый. Так, во Франции решительная борьба с шумом началась в 1954 году, когда были запрещены автомобильные гудки, от водителей грузовиков было потребовано укладывать груз так, чтобы он не гремел, а на колеса вагонов метро надели резиновые шины (такими же колесами в настоящее время оснащены поезда метро в Монреале и Мехико). Автомобили во Франции должны иметь разные клаксоны для езды по скоростным автомагистралям и по городам, причем последние должны быть значительно тише.

Как физический фактор шум (вообще любой звук) представляет собой механические колебания, распространяющиеся в упругой среде. Ухо человека воспринимает в виде звука колебания с частотой от 16 до 20000 Гц (с возрастом верхняя граница несколько снижается). Колебания с меньшей частотой называются инфразвуковыми, с большей – ультразвуковыми. С физиологической точки зрения шумы принято делить на низкочастотные (до 350 Гц), среднечастотные (от 350 до 800 Гц) и высокочастотные (более 800 Гц). Высокочастотный шум оказывает более неблагоприятное действие на слух и на весь организм человека.

Кроме частоты весьма важным параметром звука (и шума) является его интенсивность. Интенсивность звука измеряется в децибелах (дБ). Порог чувствительности человеческого уха к звукам – 0 дБ, болевой порог – 130 дБ, уровень шума, превышающий 180 дБ для человека смертелен (в средние века даже существовала казнь "под колокол" – гул колокольного звона мучил и медленно убивал осужденного). Шум с интенсивностью свыше 110 дБ приводит к так называемому "шумовому опьянению" (возможно, это одна из причин столь громкого, в буквальном смысле этого слова, успеха некоторых рок-групп). Отметим, что шкала измерения интенсивности шума в децибелах – логарифмическая, и увеличение интенсивности на 10 дБ соответствует десятикратному увеличению шумового давления (таблица 10.10).

Таблица 10.10

Шумовое загрязнение

Шумовое воздействие	Интенсивность шума, дБ	Эффект продолжительного воздействия
	180	Смертельно
Выстрел из артиллерийского орудия на очень близком расстоянии	170
Выстрел из винтовки на очень близком расстоянии	160
Реактивный двигатель при взлете на расстоянии 25 м	150	Разрыв барабанных перепонок
Палуба авианосца	140
Взлет транспортного самолета на расстоянии 100 м, наушники при максимальной громкости, удар грома	130	Болевой порог
Удар грома, ткацкий станок, реактивный двигатель при взлете на расстоянии 160 м, сирена на близком расстоянии, цепная пила, концерт рок-музыки	120
Концерт рок-музыки, сталепрокатный завод, клепка, автомобильный гудок на расстоянии 1 м	110	"Шумовое опьянение"
Метро, реактивный двигатель при взлете на расстоянии 305 м, подвесной мотор, косилка для газонов, мотоцикл на расстоянии 8 м, тяжелый грузовик, трактор, полиграфическое предприятие, отбойный молоток	100	Серьезная угроза для слуха
Отбойный молоток, оживленная городская улица, дизельный грузовик, хлопкопрядильная машина, миксер	90	Угроза для слуха
Миксер, стиральная машина, товарный поезд на расстоянии 15 м, посудомоечная машина	80	Возможна угроза для слуха
Скоростная автомагистраль на расстоянии 15 м, пылесос, шумный офис, вечеринка, телевизор, работающий с умеренной громкостью	70	Раздражающее действие
Салон автомобиля, разговор в ресторане, обычный офис, музыкальный фон, чириканье птиц, машбюро	60	Интенсивное воздействие
Спокойный пригород в дневное время, разговор в жилой комнате	50	Слабое воздействие на слух
Библиотека, тихий музыкальный фон	40
Спокойная сельская местность в ночное время	30
Шепот на расстоянии 1 м, спокойный морской прибой, шелест листьев	20	Очень слабое воздействие
Шелест листьев, слабый шепот на расстоянии 1,5 м, дыхание	10
Зимний лес в безветренную погоду	0	Порог слышимости

Различают следующие градации действия шума:

• мешающее действие (начиная с уровня 25 дБ и выше), которое растет с увеличением громкости, не зависит от индивидуальной чувствительности и от конкретной ситуации, а также может быть связано с информацией, которую несет шум;

• активация, т.е. возбуждение центральной и вегетативной нервной системы, нарушение сна, способности расслабляться;

• ухудшение работоспособности;

• помехи для передачи информации и нарушение общей ориентации в звуковой среде;

• возникновение заболеваний.

Реакция на шум сильно зависит от особенностей личности, возраста, пола, состояния здоровья, профессии. Воздействие шума высокой интенсивности изучено в настоящее время достаточно хорошо, значительно меньше изучено влияние шума средней интенсивности, а именно ему подвергается большинство населения.

Наиболее чувствительны к шуму люди старших возрастов: в возрасте до 27 лет на шум реагируют 46 % процентов людей, в возрасте 28 – 37 лет – 57 %, в возрасте 38 – 57 лет – 62 %, а в возрасте 58 лет и старше – 72 %.

В зависимости от времени воздействия шум может приводить к более или менее сильному стрессу, который нарушает наши внутренние "часы".

Постоянное воздействие шума может вызвать глухоту. Обследование студентов, поступающих в университет Теннесси, например, показало, что 60 % из них имеют значительные потери слуха в области высоких частот, соответствующие потерям, характерным для шестидесятилетних людей. Исследователи связывают это с тем, что большая часть молодых людей практически непрерывно (через стереопроигрыватели или плейеры) слушает музыку на большой громкости.

Шум заметно воздействует на нервную систему, желудочно-кишечный тракт, кровяное давление, вызывает головокружение, головную боль. Опасные последствия шума выражаются в гипертонусе мускулатуры, увеличении уровня холестерина, мигрени, язвенной болезни желудка, функциональных расстройствах эндокринной и сердечно-сосудистой систем, зрительного и вестибулярного анализаторов, снижении рефлекторной деятельности. Шум часто становится причиной несчастных случаев и травм.

Весьма опасен для человека инфразвук, оказывающий влияние на психическую сферу человека. При воздействии инфразвука подавляются все виды интеллектуальной деятельности, ухудшается настроение, появляется ощущение растерянности, тревоги, испуга, страха, а при высокой интенсивности – чувство слабости, как после сильного нервного потрясения. Ряд ученых связывает большую частоту нервных заболеваний у городских жителей по сравнению с сельскими именно с воздействием инфразвука. Заметим, что некоторые ученые именно с инфразвуком и вызванной им паникой связывают появление "летучих голландцев" – вполне надежных и исправных кораблей, брошенных экипажем: при определенном соотношении скорости ветра и состояния волнения на море (высота волн и расстояние между ними) в потоке воздуха возможно образование инфразвуковых колебаний.

Однако полная тишина также оказывает на человека пугающее и угнетающее действие. Так, например, при проектировании здания конструкторского бюро в Ганновере архитекторы предусмотрели все меры, чтобы ни один посторонний звук с улицы не проникал в здание: рамы с тройным остеклением, звукоизоляционные панели из ячеистого бетона, специальные пластмассовые обои, гасящие звук. Через неделю сотрудники бюро стали жаловаться на то, что они не могут работать в условиях полной тишины. Администрации пришлось купить магнитофон, который время от времени включался и создавал эффект "тихого уличного шума". В Японии продаются подушки, в которые вмонтирован аппарат, имитирующий звуки дождевых капель, падающих в ритме человеческого пульса. Такой шум быстро вызывает сон. Ученые Кембриджского университета (Англия) установили, что звуки определенной интенсивности и частоты стимулируют процесс мышления и особенно процесс счета.

Шумовое загрязнение в городах обусловлено в первую очередь городским транспортом (до 80 %). Свой вклад вносят также железные дороги, гул самолетов, шум строительной техники, заводских цехов и даже бытовой техники. Уже сейчас на главных магистралях большого города уровень шума превышает 90 дБ и имеет тенденцию к увеличению на 0,5 дБ ежегодно (при установленной в России норме в 55 дБ в дневное время и в 45 дБ в ночное время для районов жилой застройки и в 65 дБ на транспортных магистралях). Значительный вклад в шумовое загрязнение вносят железнодорожные магистрали. На расстоянии 100 м от главных железнодорожных магистралей (санитарно-защитная зона) уровень шума составляет 60 – 64 дБ. При изменении расстояния в 2 раза уровень шума изменяется на 6 дБ. Наибольшие уровни шума в окрестностях аэропортов возникают при взлете самолетов. Так, при взлете наиболее шумных самолетов, например, ИЛ-86 или АН-22, на расстоянии 10 км от взлетно-посадочной полосы в направлении ее оси уровни шума достигают 71 – 76 дБ, а в перпендикулярном направлении – примерно на 35 дБ меньше. При изменении расстояния в 2 раза уровень шума изменяется примерно на 12 дБ.

Борьба с шумом в центральных районах городов затрудняется плотностью сложившейся застройки, из-за которой невозможно строительство шумозащитных экранов, расширение магистралей или посадка деревьев, снижающих уровень шума на дорогах. Эти способы могут быть применены при проектировании и создании новых районов (разумеется, основным здесь является рациональная планировка). В центральных районах наиболее перспективными решениями проблемы шума являются снижение собственных шумов транспортных средств и применение в зданиях, выходящих на наиболее оживленные магистрали, шумопоглощающих материалов, вертикального озеленения домов, тройного остекления окон.

Особую проблему составляет увеличение уровня вибрации во многих городских районах, главным источником которой является городской транспорт (особенно рельсовый). Проблема вибрации изучена еще недостаточно хорошо, однако уже ясно, что вибрация, как и шум, воздействует на центральную нервную систему, желудочно-кишечный тракт, кровяное давление, вызывает головокружение, онемение конечностей, заболевания суставов и сосудов. Вибрация способствует более быстрому износу и разрушению зданий и сооружений, поэтому во многих городах с целью сохранения архитектурных памятников из исторического центра полностью убраны трамваи. Вибрация может влиять на наиболее точные технологические процессы, ограничивая или делая невозможным их использование на городских предприятиях.