Оценка уровня автотранспортного шума на территории новых жилых комплексов города Воронежа

Введение. Неблагоприятное воздействие на человека автотранспортного шума, в большей степени характерного для территорий городов, рассматривается во многих зарубежных и отечественных исследованиях.

Критериями поиска зарубежных публикаций по теме исследования во всемирно известной базе данных PubMed являлись ограничения по году публикации (2019–2023 гг.), сочетание ключевых слов noise, motor vehicle, traffic noise, а также наличие свободного доступа к полноразмерной статье (Free Full Text). По запросу найдено 54 результата, из них выбраны 8 статей, посвященные проблеме транспортного шума на территории населенных мест.

В частности, S. Sohrabi & H. Khreis (2020) в своем выборочном исследовании (оценивались 302 преждевременные смерти взрослых 30–75 лет), рассматривающем воздействие транспортного шума на жителей Хьюстона, делают вывод, что автотранспортный шум является причиной 1,7 % преждевременных смертей от всех возможных причин летального исхода, связанного с влиянием неблагоприятных факторов окружающей среды [1]. В публикации C. Cai et al. (2019) приводятся результаты сравнительного анализа данных о воздействии шума городского дорожного движения на территории жилых кварталов Гонконга с высокоэтажными зданиями за десятилетний период (2007–2017 гг.) и делается вывод об увеличении его уровня с интервала от 67 до 77 дБА (2007) до интервала от 69 до 80 дБА (2019) в тех же контрольных точках и при аналогичных условиях измерения, что преимущественно связано с повышением доли тяжелых автотранспортных средств на улицах города, а на основе модели CRTN (Calculation of Road Traffic Noise) даются прогнозные еще большего ухудшения ситуации [2].

Воздействие шумового фактора, связанного с дорожным движением, меняется в пространстве и во времени. Поэтому, по мнению S. Batterman et al. (2020), для повышения объективности необходимы непрерывные измерения звукового давления, что реализовано на юго-западе Детройта штата Мичиган США в течение семидневного периода с помощью использования мониторов уровня звукового давления (SPL), установленных в 21 жилом объекте в радиусе 900 м от крупной автомагистрали. Помимо общепринятых характеристик, авторами предложено использование интегрированного показателя, учитывающего долю времени превышения уровней звукового давления в 60, 65 и 70 дБ в ночное, вечернее и дневное время соответственно [3].

В исследованиях M. Brink et al. (2019), проведенном в Австрии, C. Lechner et al. (2022), проведенном в Швейцарии, K. Romero Starke et al. (2023), проведенном в Германии, обращается внимание на комбинированное воздействие транспортного шума от различных источников – автомобильного, железнодорожного и авиационного транспорта, их отличные характеристики, а также увеличение синдрома раздражения при сочетанном воздействии [4–6].

Шумовой фактор, связанный с дорожным движением в городах, активно изучается и в отечественных работах. Критериями поиска отечественных публикаций на портале Научной электронной библиотеки (www.elibrary.ru) являлись ограничения в форме поискового запроса по типу публикации: искать только статьи в журналах, годы публикации (2012–2023), ключевые слова: автотранспортный шум. Из 67 найденных публикаций выбраны 17 работ наиболее близких к теме исследования. Примерами за последние 5 лет могут служить работа С.А. Новиковой (2019), которая выполнила анализ автотранспортного шума в г. Иркутске, как проведя инструментальные измерения, так и смоделировав дальность распространения звуковых волн и величин звукового давления, показав, что на придорожной территории жилой застройки имеются превышения дневных и ночных акустических нормативов [7]; исследования К.В. Сваловой (2020), проведенные в г. Чите, которая составила рейтинг наиболее неблагополучных улиц с разделением их на малоопасные с превышением ПДУ эквивалентного уровня звука менее чем на 5 дБА, умеренно опасные – с превышением ПДУ на 5–8 дБА и высокоопасные – с превышением ПДУ более 8 дБА [8]; работа И.Л. Ивановой и соавт. (2019), посвященная оценке шумового загрязнения, обусловленного движением транспортных потоков, селитебной территории г. Владивостока, результаты которой показали превышения ПДУ шума на 14–19 дБА на уличных автомагистралях с интенсивным транспортным потоком (оценивались результаты в 132 точках измерений), а также превышения нормативов на детских площадках дворов многоэтажных жилых домов из-за близкого расположения уличных автомагистралей [9]; исследования А.П. Картошкина и соавт. (2019), рассматривающие результаты оценки шумового фактора в связи с увеличением интенсивности движения автотранспорта в г. Архангельске [10].

По данным Роспотребнадзора, около 34 млн человек в Российской Федерации проживает в зоне акустического дискомфорта, 80 % территорий городов подвержены влиянию шумового фактора от автомобильного транспорта, а масштабы звуковой нагрузки связаны с расположением большей части жилых комплексов вдоль высоконагруженных магистралей, что делает, по мнению В.Б. Алексеева и соавт. (2022), актуальным зонирование как территорий крупных городов, так и отдельных городских участков жилой застройки для решения задач градостроительного регулирования [11].

В этой связи при проектировании новых жилищных комплексов необходимо проводить санитарно-гигиеническую оценку участка застройки с определением зоны влияния автотранспортного шума – зоны акустического дискомфорта. Под зоной акустического дискомфорта понимается область территории, для которой шум, создаваемый транспортными потоками, превышает допустимый уровень¹.

Проведение таких оценок способствует аргументированной разработке рекомендаций по рациональному размещению звукопоглощающих объектов для уменьшения площади зоны акустического дискомфорта.

Следует отметить, что на стадии проектирования объектов, в том числе новых жилых комплексов, используются расчетные методы, и, зачастую, реальная ситуация после строительства жилых домов может отличаться от расчетной. Кроме того, в условиях городского пространства с автомагистралями, имеющими интенсивный поток транспортных средств, трудно обеспечить условия комфортного по акустическому фактору проживания горожан.

В этой связи оценка уровня автотранспортного шума на территории новых жилых комплексов города Воронежа является актуальной гигиенической задачей.

Цель исследования: определение зоны акустического дискомфорта, обусловленного автотранспортным шумом, на территории новых жилых комплексов города Воронежа.

Задачи исследования: провести натурные измерения уровня автотранспортного шума на примагистральной территории участков исследования (новых жилых комплексов) в разное время суток; построить карты зон шумового дискомфорта, предложить практические рекомендации по сокращению их площади.

Материалы и методы. В качестве объекта исследования выбрана зона перспективной застройки с уже имеющимися жилыми комплексами (ЖК), расположенная в Центральном районе г. Воронежа, состоящая из двух смежных участков, общей площадью 20,5 га.

1-й участок: ЖК «Россия. Пять столиц», находящийся на пересечении улиц Загоровского и Шишкова между ЖК «Московский квартал» и «Олимпийский», земельный участок площадью 2,44 га. ЖК «Россия. Пять столиц» представляет собой 5 монолитных жилых башен высотой в 25 этажей, объединенных в одну архитектурную группу. Каждое здание названо в честь региональной столицы – Воронеж, Москва, Санкт-Петербург, Ялта, Сочи. В подъездах реализован дизайн, соответствующий городу. Внутренний двор включает зеленую зону, детские и спортивные площадки для разных возрастных групп, уличные тренажеры. Доступ во двор ограничен.

2-й участок: часть территории ЖК «Московский квартал» площадью 18,06 га, примыкающая к ЖК «Россия. Пять столиц» и ограниченная внутриквартальной дорогой, по правую сторону от которой расположен храм, СОШ № 102 и детский сад. На территории ЖК «Московский квартал» построен многоуровневый наземный паркинг, поэтому у жильцов не возникнет проблем с парковкой. Соседство с лесом, Ботаническим садом, развитая инфраструктура и хорошая транспортная развязка – все это обещает комфортную жизнь жителям нового микрорайона.

В 15 м от границы участка проходит одна из загруженных магистралей города – улица Шишкова (четырехполосное движение, по две полосы в каждую сторону). Магистраль относится к категории 1В с интенсивностью потока до 28 тыс. автомобилей в сутки, характеризуется как шумная и относящаяся к 3-му классу шумности в соответствии с классификацией, рассмотренной в статье Н.Н. Мининой [12].

Для измерений уровня автотранспортного шума использовали участок дороги протяженностью около 500 м. Выборочные исследования позволили ориентировочно оценить структуру транспортного потока, которая состоит из преобладания легковых автомобилей (92 %), 4 % приходится на грузовой транспорт, 3,6 % – автобусы, 0,4 % – мотоциклы.

В ходе исследования влияния автотранспортного шума на акустический фон исследуемого жилищного комплекса весной 2023 года в 36 мониторинговых точках контроля (м.т.к.) проведены инструментальные измерения уровня шума. Количество м.т.к. подобрано таким образом, чтобы полностью покрыть обследуемую территорию (внешний периметр и внутреннюю дворовую территорию), а также проанализировать изменение уровня автотранспортного шума по мере удаления от автомагистрали (рис. 1).

Все измерения уровня шума выполнены сотрудниками магистрантами кафедры геоэкологии и мониторинга окружающей среды Воронежского государственного университета с использованием шумомера «Ассистент» (1-й класс точности). Измерения и анализ результатов проводились в соответствии с требованиями нормативных документов^{3 4}.

В качестве шумовой характеристики автотранспортного потока использован эквивалентный уровень звука (дБА), измеренный на расстоянии 7,5 м от оси ближней к точке измерения полосы движения транспорта на высоте 1,5 м от уровня проезжей части. Далее измерения проводились на расстоянии от 50 до 430 м от основного источника шума – уличной автомагистрали с наиболее интенсивным движением (ул. Шишкова).

Всего выполнено 72 измерения в будние дни в разное время суток: днем – в час пик с 7:30 до 9:00 часов и ночью – с 23:00 до 0:30 часов. Измерения проводились в мае 2023 года в рабочие дни (с понедельника по пятницу).

Обоснование расположения м.т.к. для измерения уровня шума в табл. 1.

По данным изменения уровня шумового воздействия в течение суток составлены карты акустической нагрузки на территории объекта исследования. Построение карт акустической нагрузки осуществлялось в картографической программе Golden Software Surfer 8 [разработчик: Geometrics Inc]⁵.

Работа одобрена экспертной комиссией факультета географии, геоэкологии и туризма ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет» (заключение от 31.05.2023).

Результаты исследования. Анализ результатов выполненных измерений шумового фактора показал, что максимальный уровень автотранспортного шума в дневное время, зафиксированный в м.т.к. № 1–4 вдоль автомагистрали в диапазоне 72,8–74,7 дБА, превышает предельно допустимый уровень (ПДУ = 55 дБА) на 17,8–19,7 дБА. В ночное время эквивалентный уровень шума находится в интервале от 67,6 до 70,7 дБА, что превышает установленные нормативы на 22,6–25,7 дБА (ПДУ = 45 дБА). Полученные результаты свидетельствует о том, что в течение суток шумовая нагрузка на исследуемую территорию выше ПДУ, особенно в ночное время (табл. 2).

Наблюдается закономерное снижение уровня автотранспортного шума с увеличением расстояния от магистрали до жилой застройки (7,5–50–100– 200–300–350–430 м). Однако уровень дневного шума превышает установленные нормативы на расстоянии до 100 м, а ночного шума – до 200 м. Так, например, при удалении до 50 м шумовая нагрузка превышает ПДУ на 3,8–10,5 дБА днем и 8,3–9,9 дБА ночью; при удалении до 100 м – на 0,1–4,7 дБА днем и 1,1–7,0 дБА ночью; при удалении до 200 м – на 5,9–6,4 дБА ночью.

При удалении от автомагистрали до 200–300–350– 430 м шумовая нагрузка находится на допустимом уровне. Исключение составляют шесть м.т.к. (№ 19, 32–36), в которых уровень шума, создаваемый средствами автомобильного транспорта, выше допустимого норматива в любое время суток. Это объясняется повышенной интенсивностью движения на Московском проспекте (хотя он более удален от жилого массива, чем ул. Шишкова, расстояние составляет около 280–300 м от западной границы жилого массива) и практически непрерывным потоком автомобилей в утренний час пик, создаваемый на внутриквартальной тупиковой дороге ул. Загоровского, ведущей к СОШ № 102 и детскому саду.

Анализ результатов измерений уровня шума на территории внутренних дворов жилых домов при удалении от магистрали ул. Шишкова показал, что только на расстоянии до 350 м обеспечивается допустимый уровень шума в любое время суток. Следует отметить, что при удалении до 80–105 м шумовая нагрузка превышает ПДУ на 0,7–1,7 дБА днем и 6,2–7,6 дБА ночью; при удалении до 200–210 м – на 3,5–4,2 дБА ночью. В м.т.к. № 8, 9, 25, 32–36, расположенных по периметру исследуемого объекта – жилищных комплексов «Московский квартал» и «Россия. Пять столиц», эквивалентный уровень звука превышает допустимые нормативы на 1,4–18,3 дБА днем и 5,6–11,5 дБА ночью, а следовательно, может выступать причиной плохого самочувствия, раздражительности, бессонницы, повышенного артериального давления.

Использование метода интерполяции как инструмента картографической программы Golden Software Surfer 8, в которую были занесены данные инструментальных измерений, позволило оценить площадь акустического дискомфорта (рис. 2).

Для оцениваемой территории жилых массивов установлено, что в зоне вдоль ул. Шишкова и ул. Загоровского наблюдается наихудшая ситуация – на данной площади эквивалентный уровень звука превышает 65 дБА как в дневное, так и ночное время (м.т.к. № 1–4 и 36).

Наименьшие значения уровня шума, которые не превышают ПДУ как дневного, так и ночного шума, отмечаются на участках, относящихся к территории дворового и междомового пространства, которое ограничено П-образными жилыми домами (м.т.к. № 26–31).

В дневное время суток 45 % территории жилых комплексов находится в зоне акустического дискомфорта. На расстоянии в 150 м от ул. Шишкова и в 50–100 м от ул. Загоровского формируется уровень шума меньше ПДУ, за исключением северо–западного участка территории, на который оказывает влияние магистраль Московский проспект.

В ночной период установлено, что 65 % площади территории жилых комплексов принадлежит к зоне акустического дискомфорта, допустимый уровень шума формируется только во внутренних и междомовых территориях, расположенных более чем на 100 от автомагистралей (м.т.к. № 22, 24, 26–31).

Обсуждение результатов. Несмотря на то что число измерений уровня шума, как и в любом исследовании, было ограничено и имеют место неопределенности, связанные с краткосрочным периодом оценки экспозиции, полученные нами результаты свидетельствуют о том, что жители новых жилых комплексов «Россия. Пять столиц» и «Московский квартал» в г. Воронеже испытывают акустический дискомфорт, обусловленный интенсивным дорожным движением. Аналогичные результаты были получены в работах, проведенных в других городах – Архангельске, Владивостоке, Иркутске, Чите [7–10].

Отличием наших исследований от данных работ является оценка шумового фактора на территории новых жилых кварталов, которые поэтапно введены в эксплуатацию в 2021–2023 гг., а при их проектировании учитывали современные градостроительные решения и технологии строительства. В остеклении жилых помещений домов применены шумозащитные стеклопакеты, однако в полной мере достигнуть отсутствия влияния автотранспортного шума на дворовой территории в пределах действующих гигиенических нормативов, в том числе и на детских игровых площадках, зоне внутридворового отдыха, даже при относительно рациональном размещении домов не удалось. Кроме того, проектные данные моделирования распространения звуковых волн и уровня звукового давления оказались занижены (они соответствовали нормативам), поскольку, по всей видимости, были учтены не все факторы.

Натурные наблюдения за дорожным движением и проведенные измерения выявили превышение акустических нормативов в ночное время, в том числе связанное активным движением мотоциклистов-байкеров. Обсуждая данный факт, следует обратить внимание на исследования C. Lechner et al. (2020), в которых отмечается, что увеличение популярности использования мотоциклов в альпийских долинах в Тироле (федеральная земля на западе Австрии) приводит к более высокому раздражению по отношению к другим участникам движения, о чем свидетельствует статистическая обработка данных анкетирования 545 жителей придорожных территорий и полученные зависимости «шумовое воздействие мотоцикла – реакция раздражения» [13].

Совершенствование методов оценки уровня автотранспортного шума связано с развитием методов моделирования, так как невозможен и нецелесообразен всеобъемлющий охват территории инструментальными измерениями. G. Meller et al. (2023) в своем систематическом обзоре по материалам 105 исследований рассмотрел опыт применения моделей прогнозирования шума для составления карт дорожного шума, в основе которых используется сочетание анализа результатов инструментальных измерений и алгоритмов аппроксимации уровней шума для представления их на карте в виде изолиний [14]. При обобщении материалов данного обзора сделан вывод, что наиболее используемыми алгоритмами являлись RLS-90 (германская национальная модель прогнозирования шума дорожного движения и шума парковки) и NMPB (французский метод прогнозирования дорожного шума, учитывающий метеорологические условия). Наиболее распространенными картографическими программами являлись ArcGIS и SoundPLAN с сеткой 10 × 10 м [15]. По нашему мнению, в перспективе эти алгоритмы могут быть использованы для продолжения выполненных исследований по оценке уровня автотранспортного шума на территории новых жилых комплексов города Воронежа.

Существуют также аналогичные отечественные программные разработки моделирования уровней автотранспортного шума, например программа «Эколог-шум» (v.4.2), которые использованы в исследованиях С.В. Новиковой (2019), И.В. Май и соавт. (2021), А.А. Тараторина и соавт. (2022) [7][16][17].

Рассматривая мероприятия по защите от автотранспортного шума, следует отметить, что наиболее часто предлагаемыми являются архитектурно-планировочные решения, ориентированные на значительное удаление жилых кварталов от крупных автомобильных магистралей, применение шумозащитных экранов различных конструкций, озеленение, что показано в работах С.А. Новиковой и соавт. (2022), А.А. Шарафулина и соавт. (2022), Кошкина И.А. и соавт. (2020), А.В. Куриленко (2022), И.Е. Цукерникова и соавт. (2019), Н.Б. Прокофьева (2021) [18–24].

Причем эти мероприятия далеко не новы. Интересным фактом является то, что еще в справочнике проектировщика по защите от шума в градостроительстве (1993), составленном Г.Л. Осиповым⁶, указано, что расстояние от автомобильных дорог различных категорий до границ территории жилой застройки при отсутствии специальных средств шумопоглощения должно быть не менее 200 и 100 м для I–II и III–IV категорий соответственно. В оцениваемом новом жилом комплексе расстояние от края магистрали ул. Шишкова (категория IВ) до стен жилых домов составляет 15 м. Зеленая зона и шумозащитные конструкции отсутствуют. Данная территория от стен домов до проезжей части покрыта асфальтом и тротуарной плиткой, что только увеличивает распространение и силу звуковой волны.

Непосредственно для жилых помещений при современном строительстве применяются шумозащитные окна, остекление лоджий светопрозрачными конструкциями со звукоизоляционными свойствами [25]. В нашем случае при строительстве жилых комплексов данное решение реализовано. Однако такое решение порождает другие гигиенические проблемы, связанные с обеспечением комфортного микроклимата жилых помещений. Открытие или приоткрытие окна для проветривания помещений открывает путь звуковой волне. Применение же систем кондиционирования воздуха ложится бременем дополнительных финансовых затрат на новоселов.

Заключение. Территории окраин г. Воронежа имеют малую степень изученности шумовой нагрузки, и при дальнейшем развитии города в северном направлении, закрепленном в генеральном плане, исследования автотранспортного шума являются актуальными при санитарно-гигиенической оценке новых участков.

Результаты нашего исследования показали значимость проведения мониторинговых работ по определению уровня шумовой нагрузки в зонах новых жилых застроек города Воронежа. Даже при современных градостроительных технологиях и решениях, примененных при строительстве рассмотренных новых жилых комплексов, не удается полностью исключить зону акустического дискомфорта. Натурные измерения показали, что эквивалентный уровень шума вдоль автомагистрали в дневное время превышает гигиенические нормативы (ПДУ) на 17,8–19,7 дБА, в ночное – на 22,6–25,7 дБА. В результате значительная площадь объекта исследования в течение суток находится в зоне шумового воздействия от дорожного движения по ул. Шишкова (днем на расстоянии до 100 м, а ночью – до 200 м), что формирует неблагоприятную акустическую среду, оказывающую негативное влияние на жителей микрорайона.

Для сокращения площади зоны акустического дискомфорта рекомендуется провести мероприятия по снижению интенсивности движения на ул. Шишкова за счет развития альтернативной дорожной сети и системы общественного транспорта; запретить движение мотоциклетного и грузового транспорта по этой улице, особенно в ночное время; увеличить озеленение придомовой территории; установить светопрозрачные шумозащитные экраны, которые предупредят распространение звуковой волны между домами на внутреннюю территорию жилого комплекса и нижние этажи домов. Однако даже при реализации всех предлагаемых мероприятий полностью исключить зону акустического дискомфорта для данных жилых комплексов не представляется возможным. Проектировщикам и строителям, развивающим жилое строительство в г. Воронеже, следует учитывать, что результаты моделирования распространения звуковой волны и уровня шума при проектных разработках не всегда соответствуют фактически складывающейся после строительства ситуации.