Метод измерения шума и оценка вклада крупного промышленного предприятия в шумовую обстановку селитебной территории

Введение. Шум, являясь общебиологическим раздражителем, может влиять на все органы и системы организма, вызывая разнообразные физиологические изменения. Неблагоприятные последствия воздействия шума могут быть условно подразделены на специфические, наступающие в звуковом анализаторе, и неспецифические, возникающие в других органах и системах. Изменения в центральной нервной системе наступают значительно раньше, чем нарушения в звуковом анализаторе. Шум, воздействуя как стресс-фактор, вызывает изменение реактивности центральной нервной системы, следствием чего являются расстройства регулируемых функций органов и систем организма¹ [1–3]. Длительное воздействие на организм шума способствует возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, сопровождающиеся гипертонией, гипотонией и другими расстройствами. Шум вызывает значительное увеличение диастолического и среднего артериального давления. Воздействие на центральную нервную систему сопровождается головной болью тупого характера, чувством тяжести и шума в голове, головокружением, быстрой утомляемостью, снижением внимания. Шум также в значительной мере нарушает сон, уменьшает его продолжительность и глубину [4–6]. Интенсивное шумовое загрязнение селитебных территорий оказывает неблагоприятное воздействие на человека, вызывая стрессы, повышая утомляемость и снижая работоспособность [7].

Для населения, проживающего в городах, шум является одной из важнейших экологических проблем, влияющих на здоровье, наряду с загрязнением атмосферного воздуха. Основным источником шума в городах является автомобильный транспорт. Меньший вклад в шумовое загрязнение селитебных территорий вносят предприятия в городской черте и временные строительные площадки [8–14].

В последнее время в городах наблюдается тенденция уплотнения застройки, размещения на минимальных расстояниях от крупных объектов, в которых по технологическим требованиям находятся системы воздушного отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВК), жилых зданий [15–17].

Если к обычному городскому шуму добавляются локальные источники, шумовое воздействие которых превышает фоновые уровни и носит продолжительный характер, это понижает качество жизни и может привести к хроническим заболеваниям. С каждым годом увеличивается число жалоб и заявлений от населения связанных с воздействием именно локальных источников шума [18].

Наиболее достоверным способом контроля шумовой обстановки в городской черте является проведение натурных измерений.

Перед проведением измерений шума решаются следующие задачи: определяются места, условия и время проведения измерений.

Выбор места проведения измерений является основой любых исследований шума. Местами проведения измерений определяют перекрестки уличной сети населенного пункта, места наибольшего скопления транспорта и населения. В некоторых случаях населенный пункт разбивается на квадраты с определенным размером ячейки и измерения проводятся в узлах получившейся сети. [9][12][19]. Выбор места проведения измерений зависит от задач, стоящих перед исследователями.

Выбор условий и времени проведения измерений связан с различной интенсивностью источников шума зависящей от периода года, время суток, температуры наружного воздуха, происходящих производственных процессов и т. д.

Особенностью проведения измерений шума от промышленного предприятия расположенного внутри городской застройки является необходимость исключения дополнительных источников шума маскирующих исследуемый шум. Одним из основных дополнительных источников шума является автомобильный транспорт.

Специфика расположения исследуемого промышленного предприятия заключается в том, чтопо границе производственной площадки проходят улицы с интенсивным движением автомобильного транспорта. Проведение измерений шума стандартными способами измерения в соответствии с существующими методами проведения измерений не представлялось возможным, так как длительность пауз в движении автомобильного транспорта была существенно меньше времени, необходимого для проведения измерений. Для выхода из сложившейся ситуации были использованы дополнительные режимы измерения шума с последующей обработкой результатов измерения [20].

Цель исследования. Проведение измерений шума с использованием дополнительных режимов работы шумомера серии «Ассистент» с последующей обработкой данных в специализированной программе с целью определения вклада промышленного предприятия в шумовую обстановку на окружающей селитебной территории.

Материалы и методы. Для проведения измерений использовался анализатор шума и вибрации «"Ассистент" в комплектации Total+», заводской номер 128612, свидетельство о поверке № С-БН/26- 11-2021/112660985 действительно до 25.11.2022 (далее прибор). В основе метода измерения шума предприятия на фоне шума от автомобильного транспорта лежит использование дополнительного режима исследований «Мониторинг» в приборах серии Ассистент. Данный режим управляет опцией записи всех измеряемых прибором параметров на USB флэш диск. При включении опции, с заданным шагом по времени записываются значения всех одновременно измеряемых прибором параметров. В результате использования режима «Мониторинг» результат измерения представляется в виде хронограммы, которая представляет собой последовательную запись наборов значений всех измеряемых прибором параметров с заданным шагом по времени. Для измерений с целью контроля гигиенических, технических, экологических нормативов рекомендуется шаг записи хронограммы 1 секунда [21].

Значение параметра шума на данном шаге хронограммы представляет собой результат прямого однократного измерения прибором от начала до окончания шага, а также результат прямого однократного измерения прибором эквивалентного уровня параметра за этот шаг. Запись результатов с помощью режима «Мониторинг» позволяет проводить последующую обработку данных.

Для визуализации и обработки хронограммы использовался специализированный программный продукт «Мониторинг» (далее программа «Мониторинг»), установленный на ПК.

При обработке хронограммы в программе «Мониторинг» использовали операции «параметры интервала» и «вырез».

Значения операции «параметры интервала» представляют собой результат прямого однократного измерения максимального, минимального значений текущих уровней и эквивалентного уровня параметров за интервал времени, выделенный на хронограмме. Операция позволяет проводить измерения шума конкретного источника, выделяя на хронограмме интервалы, свободные от шума мешающих источников. Например, в коротких, случайно возникающих паузах движения транспорта. Операция позволяет проводить измерение параметров отдельного события, выделяя на хронограмме содержащий событие интервал. Предоставляет возможность выполнять правила установки границ события, например, –10 дБ от максимального значения параметра за событие.

Операция «Вырез» позволила получить результат прямого однократного измерения, с исключенным вкладом выделенных на хронограмме интервалов. После выреза исключены вклады интервалов для эквивалентных уровней, для минимального и максимального значений уровней с временными коррекциями. Операция предоставила возможность исключить влияние помех, произошедших во время измерения, на его результат, вырезая на хронограмме интервалы помех.

Измерения шума проводились в летний период года в дневное и ночное время суток. Для летнего периода года была характерна работа климатического и вентиляционного оборудования промышленного предприятия на максимальной мощности.

Перечень работающего климатического и вентиляционного оборудования различался для дневного и ночного времени суток [22].

Измерения шума в дневное время проводились в рабочее время с понедельника по пятницу, измерения шума в ночное время проводились в период с 23:00 до 01:00 с понедельника по субботу. Средняя продолжительность единичного интервала записи составила 60 минут днем и 30 минут ночью.

Точки проведения измерений шума от производственной площадки промышленного предприятия выбирались в соответствии с возможностями программы «Мониторинг».

Критерии выбора точек:

1) расположение точек проведения измерений у зданий первой линии застройки вокруг производственной площадки промышленного предприятия;

2) расположение точек проведения измерений на удалении от перекрестков автомобильных дорог [23].

Второй критерий необходим для выявления интервалов времени, в течении которых отсутствует влияние шума автомобильного транспорта.

В результате было определено 7 точек проведения измерений шума в дневное время и 8 точек проведения измерений в ночное время суток.

Результаты. При измерениях шума с помощью анализатора шума и вибрации серии «Ассистент» проводились записи хронограмм с фиксацией интервалов времени, когда влияние автомобильного шума отсутствовало. Последующая обработка хронограмм в специализированной программе «Мониторинг» позволила выделить шум от промышленного предприятия на фоне шума, создаваемого автомобильным транспортом. Для удаления вклада помех в ней предусмотрена операция «Вырез». Обработка результатов методом «энергетического вычитания» позволила оценить вклад разных источников шума в шумовую обстановку.

Примеры хронограмм приведены на рис.1 и 2.

На рис.1 приведен пример обработанной хронограммы, записанной при измерениях шума в дневное время, на окружающей промышленное предприятие территории.

Характеризуется длительными интервалами воздействия автотранспортного шума (заштрихованные области хронограммы) и короткими интерваламивоздействия шума только от промышленного предприятия (области хронограммы без штриховки).

На рис. 2 приведен пример обработанной хронограммы, записанной при измерениях шума в ночное время, на окружающей промышленное предприятие территории.

Характеризуется сопоставимыми между собой по длительности интервалами воздействия автотранспортного шума (заштрихованные области хронограммы) и интервалами воздействия шума только от промышленного предприятия (области хронограммы без штриховки).

Дальнейшая обработка полученных данных заключалась в расчете уровня шума от автомобильного транспорта с последующим определением вкладов шума от промышленного предприятия и от автомобильного транспорта в общий шум.

Расчет уровня шума от автомобильного транспорта производился по формуле (1):

 [24]

где Lавт – уровень шума от автомобильного транспорта, дБА;

Lобщ – общий уровень шума, дБА;

Lп.п – уровень шума от промышленного предприятия, дБА.

Вклад источников шума определялся как доля в общем шуме, представлен в %.

Результаты измерения шума на селитебной территории, прилегающей к промышленному предприятию, расчет уровней шума от источников, расчет вкладов источников шума, представлены в таблице 1 для дневного времени суток и в таблице 2 для ночного времени суток.

Обсуждение. Проведенные исследования показали, что в дневное время автомобильный транспорт является основным источником шума на окружающей промышленное предприятие селитебной территории. Вклад промышленного предприятия является незначительным и дает увеличение общего шума на 0,2–1,5 дБА

Для ночного времени суток вклад источников шума в шумовую обстановку будет различаться в зависимости от места проведения измерения.

В точках проведения измерения № 1, 2, 3 основным источником шума на окружающей промышленное предприятие селитебной территории является автомобильный транспорт. Вклад промышленного предприятия в шумовую обстановку в данных точках является незначительным и дает увеличение общего шума на 0,2–0,5 дБА. Определяющим фактором в степени воздействия шума на население будет являться интенсивность движения автомобильного транспорта [25]. При высокой интенсивности движения шум от автомобильного транспорта заглушает шум от промышленного предприятия. Раздражающего действия шум промышленного предприятия на население оказывать не будет.

Организм человека в данной ситуации не может выделить шум от промышленного предприятия в общем шуме. В точках проведения измерений шума № 4, 5, 6, 7, характеризующихся низкой интенсивностью движения автомобильного транспорта, шум от промышленного предприятия становится сопоставимым повоздействию с шумом от автомобильного транспорта. Вклад промышленного предприятия в шумовую обстановку в данных точках дает увеличение общего шума на 1,8–2,9 дБА. Доля шума от автомобильного транспорта в общем шуме снижается. Организм человека становится способным различить шум промышленного предприятия на фоне шума от автомобильного транспорта. В результате шум от предприятия начинает вызывать раздражение населения, проживающего на окружающей промышленное предприятие селитебной территории.

При этом отмечено, что количество жалоб населения на шум от автотранспорта в разы меньше количества жалоб на шум от промышленных объектов. Вместе с тем считается, что шум от промышленного предприятия поддается регулированию и с ним можно бороться [26–28].

В точке проведения измерений № 8 основным источником шума на окружающей промышленное предприятие селитебной территории является промышленное предприятие. Вклад автомобильного транспорта в шумовую обстановку в данной точке увеличивает общий шум на 2,2 дБА.

Заключение. Основным источником шума, определяющим шумовую обстановку на прилегающей к промышленному предприятию территории в дневное время является автомобильный транспорт. Шум от промышленного предприятия не оказывает раздражающего действия на население, проживающее на данной территории.

В ночное время суток определение основного источника шума будет зависеть от интенсивности движения автомобильного транспорта.

При высокой интенсивности движения основным источником шума является автомобильный транспорт. Автомобильная дорога с интенсивным движением транспорта является фактором, отвлекающим внимание населения от шума промышленного предприятия.

При низкой интенсивности движения шум от предприятия начинает вызывать раздражение населения, проживающего на окружающей промышленное предприятие селитебной территории.