Небажаний чи надмірний шум – це не просто роздратування. Він негативно впливає на здоров’я людини, дику природу та якість навколишнього середовища. Це і є шумове забруднення. Воно походить від промислових підприємств та робочих місць. Також воно походить від автомагістралей, поїздів та літаків. Будівництво на відкритому повітрі посилює проблему.
Вимірювання та виявлення рівня гучності
Гучність – це не просто гучність. Йдеться про те, як люди сприймають звук. Одиницею виміру рівня звукового тиску є децибел (дБ).
Який рівень гучності занадто високий?
Всесвітня організація охорони здоров’я встановила рекомендації. Рівень шуму на свіжому повітрі вдень повинен залишатися нижче 55 децибелів. Вночі рівень шуму не повинен перевищувати 45 децибелів. Внутрішні рівні мають бути низькими.
«Вплив гучного шуму може призвести до втрати слуху. Воно також може підвищити ризик серцевих захворювань та порушень сну».
Чому важлива поінформованість?
Низькочастотні звуки здаються голоснішими за високочастотні. Це з тим, що людське вухо більш чутливе до певних частот. Зважена шкала децибел (ДБА) коригує це. Вона відбиває те, як люди фактично чують звук.
Звідки походить шум?
Промислові об’єкти створюють значний шум. Деякі робочі місця можуть бути гучними. Дороги та залізниці постійно гудуть. Літаки видають гучні звуки. Будівельні майданчики є тимчасовими, але концентрованими джерелами шуму.
Як це впливає на здоров’я?
Шумове забруднення може викликати стрес. Викид кортизолу. Цей гормон підвищує кров’яний тиск. Тривалий вплив може спричинити серцево-судинні проблеми. Порушується сон. Це може спричинити когнітивні функції. Страждає і дика природа. Перешкоди у шлюбних закликах. Порушуються патерни годівлі.
Яка галузь найбільше порушена?
Трафік є найважливішим джерелом. Автомобільне рух широко. Залізниці відіграють важливу роль у міських районах. Шум від літаків зосереджується поблизу аеропортів. Промислове виробництво підвищує навантаження. Будівництво було уривчастим, але інтенсивним.
Чому так важко вирішити цю проблему?
Звук легко передається. Він проходить через будинки. Його важко стримати. Існують правила, але їхнє дотримання непослідовне. Поінформованість громадськості слабка. Багато людей вважають, що шум – це даність. Таке ухвалення дозволяє проблемі продовжуватися.
Що можна зробити?
Тихі технології можуть допомогти. Електричні автомобілі знижують шум дорожнього руху. Більш тихі конструкції літаків можуть знизити вплив авіації. Звукоізолюючі стіни вздовж автомагістралей блокують звук. У промислових підприємствах можна використовувати глушники. Співробітникам потрібний захист органів слуху. Містобудування може створювати тихі зони.
Чим різняться правила у різних частинах світу?
У деяких країнах діють суворі правила щодо шуму. Деякі люди більш терпимі. Впровадження має широкий характер. У деяких місцях скарги нехтували. В інших випадках накладаються серйозні штрафи. Це протиріччя створює ковдру захисту.
Приховані витрати на шум
Це більше, ніж просто роздратування. Йдеться про здоров’я. Йдеться про довкілля. Ігнорування цієї проблеми має серйозні наслідки. У наступному розділі розглядаються деякі технології, які розробляються боротьби з шумовим забрудненням.
Як насправді працюють рівні шуму
Звук – це не просто “шум”. Це фізична напруга. Повітряні коливання поширюються джерела звуку до вух. Зазвичай ми описуємо це через гучність (або амплітуду) та висоту тону (або частоту). Гучність вимірюється у децибелах (дБ). Шкала логарифмічна. Це означає, що вона не росте лінійно.
Людське вухо має неймовірні можливості. Воно може виявляти звуки від порогу чутності 0 дБ до 140 дБ. Звуки вище 120 децибелів досягають больового порога. Ваші вуха можуть витримувати широкий спектр. Однак навколишнє середовище рідко залишається статичним.
Тихий рівень звуку у бібліотеці становить 35 децибелів. Вагони метро видають звук на рівні 85 децибелів. На будівельних майданчиках джерела звуку можуть досягати 105 децибелів. У міру віддалення джерела звук стає тихіше.
Але найважливіше – це енергія, що стоїть за звуком. Інтенсивність звуку пропорційна квадрату рівня звукового тиску. Шкала децибел логарифмічна, тому менші числа є більшими стрибками енергії.
- збільшення на 10 дБ означає десятикратне збільшення інтенсивності.
- Стрибок на 20 дБ дає інтенсивність у 100 разів більше.
- 30 дБ означає інтенсивність у 1000 разів більша.
Подвоєння інтенсивності збільшує рівень лише на 3 дБ. Для вуха це здається невеликою зміною, але фізичні властивості подвоюються. Приклад: 90 децибелів. Додайте поряд ще один такий самий перфоратор. Ви не отримаєте навіть 180 децибелів. Він випромінює 93 децибели.
Маскування також відіграє свою роль. Коли ви комбінуєте два звуки, різниця між якими становить понад 15 дБ, тихіший звук втрачається. Він “затоплюється”. Якщо використовувати дриль на 80 дБ разом із бульдозером на 95 дБ, загальний рівень буде 95 дБ. Звук компресора зникне. Чути лише найсильніші джерела.
Висота тону та сприйняття
Частота вимірюється у герцах (Гц). Один цикл на секунду відповідає одному герцю. Людська барабанна перетинка має широкий динамічний діапазон. Вона вловлює баси до 20 Гц та високі частоти до 20 000 Гц.
Звичайне мовлення відбувається в діапазоні від 250 Гц до 2000 Гц.
Але наука вимірює як те, що чують вуха; вона вимірює те, як вуха сприймають звук. Людське сприйняття суб’єктивне. Звуки високої частоти здаються гучнішими за звуки низької частоти, навіть якщо їх амплітуди однакові. Сирена звучить тривожніше, ніж двигун віддаленої вантажівки, хоча рівні в децибелах збігаються.
Щоб вирішити цей конфлікт, дизайнери використовують виважені фільтри. Фільтр з А-зважуванням (дБА) коригує вимірювання відповідно до чутливості людини. Він послаблює діапазон низьких частот. При розгляді норм шуму, опублікованих владою, вони зазвичай зазначаються в ДБА. Більшість людей вважають збільшення на 6–10 дБА подвоєнням «гучності».
Існує також шкала із З-зважуванням (дБС). Вона використовується для оцінки ударних звуків, таких як постріли та вибухи. Звуки з нижчим частотним змістом оцінюються точніше. Вимірювачі з А-зважуванням можуть упускати суто фізичні ефекти від подій з переважанням низьких частот.
Вимірювання рівнів шуму
Шум не є безперервним. Він змінюється. То як же його слід оцінювати? Зосереджувати. Але не можна просто складати числа. Гучні події домінують у сприйнятті.
Один із способів – L90. Це значення перевищує рівень шуму 90% часу. Значення L90 75 дБА означає, що шум становить не менше 75 дБА більшу частину періоду вимірювання.
Потім є Leq або еквівалентний безперервний рівень шуму. Це логарифмічне середнє за певний період часу, наприклад, за 8-годинний робочий день. Ви отримуєте число, яке становить загальну поглинену енергію.
DNL (Day and Night Level, рівень дня та ночі) – це стандарт, який використовується владою. Це означає, що ми не любимо шум більше вночі. За звуки, виміряні з 22:00 до 7:00, накладається штраф 10 дБА. Тому DNL є найпопулярнішим показником впливу шуму від аеропортів. Він відбиває як час, необхідне засинання, а й дискомфорт, викликаний перериванням сну.
Біологічні витрати
Вимірюємо звук. Ми кількісно оцінюємо вплив. Але організму все одно на наші індикатори. Йому не діло.
Звук високої інтенсивності не просто спричиняє пошкодження. Він руйнує. Маленькі волоскові клітини у внутрішньому вусі крихкі. Як тільки вони втрачені, вони не відновлюються. Одноразова дія звуку на 140 децибелів може викликати негайну і незворотну втрату слуху. Це не просто шум у вухах чи зниження слуху. Це проблема ізоляції.
Норми безпеки на робочому місці ґрунтуються на цій біології. OSHA та NIOSH мають суворі обмеження на час дії шуму вище 85 децибелів. Правила прості. За кожні 3-5 дБ, що перевищують межу, безпечний час дії зменшується вдвічі.
Це також стосується диких тварин. Морські ссавці покладаються на звук для навігації та полювання. Шум суден заглушає їхні дзвінки. Кізка паль створює підводні ударні хвилі. Ці звуки турбують види, що еволюціонували в акустичних середовищах. “Фоновий” шум людської промисловості переписує звуковий ландшафт природи.
Гучність – не єдина проблема. Це цінність тиші.
Це більше, ніж незручність. Якщо гучність і тривалість дії досить високі, шум стає фізичною атакою на організм. Він може пошкодити барабанну перетинку. Він руйнує чутливі волоскові клітини внутрішнього вуха. Результатом є шумова втрата слуху.
Ці збитки зазвичай не виникають при рівнях нижче 80 дБА. Проте експерти рекомендують обмежувати вплив протягом 8 годин рівнем нижче 85 дБА. Багаторазове перевищення рівня 105 дБА майже напевно призведе до незворотної втрати слуху.
Приховані ризики для здоров’я від надмірного шуму
Ушкодження обмежуються не лише вухами. Тривале вплив шуму може підвищити артеріальний тиск. Почастішає пульс. З’являється занепокоєння, за яким йдуть тривога і розумове виснаження. Це впливає на сон. Те саме стосується розваг та базового особистого спілкування.
Діти особливо вразливі. Люди, які живуть у галасливих районах, стикаються зі стресом. Відбувається втрата пам’яті. Час концентрації уваги скорочується.
«Тому запобігання шумового забруднення вкрай важливо на робочому місці та у суспільстві».
Йдеться не лише про комфорт. Це стосується громадської охорони здоров’я.
Коли звук стає екзистенційною загрозою
Дика природа платить високу ціну за людський гомін. Комахи, жаби, птахи, кажани — вони покладаються на звук. Щоб знайти партнера, для комунікації та навігації. Щоб знайти їжу. Щоб уникнути хижаків.
Забруднення руйнує це. Для деяких видів це є екзистенційною загрозою.
Криза найбільш гостра в океанах. Морські тварини покладаються на ехолокацію. Кіти та дельфіни використовують звукові хвилі для навігації та полювання. Багато океанів світу тепер наповнені хаотичним шумом.
Двигуни суден, сейсмічні дослідження, буріння нафтових свердловин. Вони створюють звукову стінку, яка маскує біологічні сигнали.
Військове сонарне обладнання одна із найбільших джерел шуму. Їхній шум може поширюватися на сотні кілометрів під водою. Кореляція між викидами китів та дельфінів на берег добре задокументована.
Ми піднімаємо природний світ
Як правила по шуму захищають ваші вуха
Закони, які регулюють рівень шуму, це не просто бюрократичні перепони. Це структурний захист від забруднювачів, які можуть завдати шкоди вашому здоров’ю та порушити сон. У Сполучених Штатах цей захист заснований на Законі про безпеку та гігієну праці 1970 року та Законі про контроль за шумом 1972 року. Це не рекомендації. Існують суворі обмеження на рівень та тривалість впливу шуму на робочому місці.
Управління охорони праці (OSHA) використовує спеціальну формулу для розрахунку експозиції. Йдеться не лише про пікові децибели. Важлива загальна доза.
$$D = (C_1/T_1) + (C_2/T_2) + (C_3/T_3) +…$$
Де C – фактичний час, проведений за умов шуму. T — максимальний допустимий час для цього рівня. Складіть дроби. Якщо сума більша за 1, ви знаходитесь в небезпечній зоні. Значення більше 1 не допускаються. Математика проста. Наслідки – ні.
Розуміння кривої шумового стандарту
У міру того, як регулюючі норми переходять із заводських цехів в житлові приміщення, стандарти також змінюються. Нам потрібний комфорт, а не лише безпека. Тут у гру вступають криві Критерію Шуму (NC) та Переважного Критерію Шуму (PNC).
Крива NC була введена у 1957 році. Криві NC описують аудіоспектр у октавах. Яка їхня мета? Створення комфортного робочого простору. Але вони мають сліпу пляму. Приховані, різкі частоти, які роблять помешкання переважним, ігноруються.
У 1971 році було введено криву PNC. Вона виправила цей недолік. PNC додає жорсткі обмеження для двох конкретних дратівливих звуків: низькочастотного гулу та високочастотного шипіння. PNC є відмінним стандартом для проектування офісів та житлових будинків.
Шум неприпустимий, якщо рівень шуму перевищує ці межі. Ви маєте діяти. Ви впроваджуєте звукопоглинаючі матеріали. Мета проектування – не допускати перевищення цих кривих.
Практичні стратегії пом’якшення
Ви не завжди можете змінити джерело шуму. Іноді доводиться змінювати умови.
У закритих приміщеннях низький рівень шуму можна пом’якшити за допомогою товстих штор чи акустичних плит. Але що щодо конфіденційності?
У відкритих офісах та медичних закладах звуки сусідніх розмов можуть відволікати. Я втрачаю концентрацію. Це порушення конфіденційності. Рішення над тиші. Це маскування.
Невеликі джерела білого шуму (статичний або рухоме повітря) можуть заглушити очевидні розмови. Це не є небезпечним. Це не образливо. Це просто розмиває контури інших звуків. Це поширене у клініках. Це підвищує нижню межу чутного звуку та ускладнює розбірливість деяких звуків, але працює, не ушкоджуючи слух.
У питаннях особистого захисту слухові апарати, як і раніше, є золотим стандартом.
Це не просто поролонові беруші. Комерційно доступні засоби захисту слуху можуть значно знизити рівень шуму. На частоті 100 Гц очікується зниження приблизно на 10 дБ. Загасання на частотах вище 1000 Гц може перевищувати 30 дБ. Це більше, ніж просто зручність. Це захист вашого слуху.
Боротьба із зовнішнім шумовим забрудненням
Внутрішні стандарти нічого не означають, якщо зовні кричить шум. Житлове будівництво може забезпечити захист, але якщо воно відповідає мінімальним вимогам. Тільки якщо зовнішній шум перебуває у межах допустимих норм.
Ці обмеження залежить від часу. Вдень генерується більше шуму. Увечері потрібно менше часу на захист. Ніч священна.
Фізика тут підступна. Через нічну температурну інверсію звук переломлюється вгору, а потім вниз. Шосе за кілька миль від будинку може викликати шум і занепокоєння у вашій спальні. Повітря діє як лінза, заломлюючи звуки, які ви вважали зниклими.
Бар’єри – це традиційні рішення. Ми будуємо стіни вздовж шосе, щоб відокремити рух від житла.
Але є проблема. Звук заломлюється. Він огинає перешкоди. Ця дифракція більш виражена низьких частотах. І дорожній галас? Область басів, особливо низькі частоти вантажівок, домінує.
Тому ефективні лише ідеально розташовані перешкоди. Вони мають бути близькими до джерела або до спостерігача. Найкраще розташовувати їх близько до джерела. Це максимізує шлях дифракції та дозволяє звуку «повзти» вздовж стіни. Вони також повинні блокувати звук. Якщо стіна пропускає звук, то це просто декорація.
Геометрія є важливою. Матеріали є важливими. Але що про розміщення? Саме тут більшість проектів зазнає невдачі.
