«Нормування інфразвукового забруднення навколишнього середовища»

1.1 Джерела утворення інфразвукового забруднення

Джерела інфразвуку бувають: природні та штучні. Природний інфразвук виникає під час землетрусу, бурі, урагану, різких коливань тиску в атмосфері (рівень від 60 до 90 дБ) та інших стихійних лих. Джерелом інфразвукових коливань є грозові розряди (грім), а також вибухи і гарматні постріли. У земній корі спостерігаються струси і вібрації інфразвукових частот від найрізноманітніших джерел, у тому числі від вибухів обвалів і транспортних збудників [7].

Інфразвук міститься в шумі атмосфери, лісу і моря, їх джерело – турбулентність атмосфери і вітер (приклад, так званий «голос моря» – інфразвукові коливання, які утворюються від завихрень вітру на гребенях морських хвиль). У повітрі виникають не тільки поперечні коливання, але і поздовжні, сила виникнення інфразвуку пропорційна квадрату довжини хвиль. При швидкості вітру 20 м/с потужність «голосу» може досягати 3 Вт з кожного метра фронту хвилі. При певних умовах шторм генерує інфразвук потужністю вже в десятки кВт. Причому основне випромінювання інфразвуку йде приблизно в діапазоні близько 6 Гц – найбільш небезпечному для людини.

Треба додати, що «голос», поширюючись зі швидкістю звуку, значно випереджає вітер і морські хвилі, до того ж інфразвук вельми слабо розсіюється з відстанню. Він може поширюватися без значного ослаблення на сотні й тисячі кілометрів, як в повітрі, так і у воді, причому швидкість водяної хвилі в кілька разів перевищує швидкість повітряної. Загалом, джерел інфразвуку досить таки багато. Розвиток промислового виробництва і транспорту призвело до значного збільшення джерел інфразвуку в навколишньому середовищі [7].

Техногенним (штучним) джерелом інфразвуку може бути потужне обладнання, транспорт, гірничі розробки за допомогою вибухів. Всі механізми, котрі працюють при частотах обертання менше 20 об/с, випромінюють інфразвук. Забруднення інфразвуком навколишнього середовища необхідно враховувати при будівництві вітрових електростанцій. При русі автомобіля з швидкістю понад 100 км/год він є джерелом інфразвуку, який утворюється за рахунок зриву повітряного потоку з його поверхні. У сучасному виробництві і в транспорті джерелами інфразвуку є компресори, кондиціонери, турбіни, промислові вентилятори, нафтові форсунки, вібраційні майданчики, доменні і мартенівські печі, важкі машини з обертовими частинами, двигуни літаків і вертольотів, дизельні двигуни суден і підводних човнів, а також наземні транспортні засоби.

З музичних інструментів інфразвук можна відтворити на органі.

З багатьох спектрів виробничих і транспортних шумів, що містять інфразвукові складові, можна виділити три основні типи:

• 
  інфразвукові – найбільші рівні звукового тиску (РЗТ) припадають на октавні смуги середньогеометричних частот 2-26 Гц;
  
• 
  інфранизькочастотні – найбільші РЗТ припадають на смуги середньогеометричних частот 2-125 Гц;
  
• 
  низькочастотні – максимум РЗТ знаходиться в октавних смугах 31,5-125 Гц (табл. 1.1) [8].
  

Таблиця 1.1. – Класифікація робочих місць транспортних засобів та технологічного обладнання по шумовим характеристикам інфранизькочастотного діапазону

Джерелами інфразвуку можуть бути водопідіймальні греблі (інфразвук утворюється внаслідок нестабільності переливу води), баштові охолоджувачі електростанцій (при падінні струменя охолоджувальної води в резервуар) з рівнями 80 дБ в діапазоні частот 10-31,5 Гц.

Джерела інфразвуку виявлені в гірничодобувній промисловості, зокрема, при видобутку золота дражним способом. Найбільші рівні звукового тиску на частотах 4-26 Гц були зареєстровані на драгах і становили 98-107 дБ.

Потужним джерелом інфразвуку є реактивні двигуни космічних ракет: при запуску деяких типів ракет максимальні рівні звукового тиску, що перевищують 150 дБ, знаходяться на частотах 10 і 12,5 Гц.

Високі рівні інфразвуку виявлені також на трасах надзвукових реактивних літаків – при проходженні звукового бар’єру утворюється ударна хвиля з максимумом спектральної щільності в діапазоні 1-10 Гц. В спектрах шумів турбореактивних літаків найбільші рівні звуку зазвичай відзначаються в області 100-200 Гц, однак при збільшенні потужності двигуна пік звукової енергії може зміщуватися в діапазон більш низьких частот.

Інфразвук з рівнями до 133 дБ на частотах 7, 13, 14 і 20 Гц спостерігається в машинних залах вантажних суден під час запуску суднових двигунів.

На пасажирських суднах у корабельній рубці максимум акустичної енергії в 100 дБ знаходиться в октаві 8 Гц, при цьому шум в салоні, розташованому над машинним відділенням, має пікове значення 100 дБ на частоті 31,5 Гц.

На катерах з підводними крилами спектри їх шумів мають низькочастотний характер з найбільшими рівнями звукового тиску 107-110 дБ на частотах 8 і 31,5 Гц.

Найбільші рівні інфразвукового тиску були зареєстровані на моторовипробувальних станціях (132 дБ), при роботі компресорів (90-115 дБ), вібростолів та віброплощадок (110-120 дБ), бетономішалок (95 дБ) [7].

1.1.1 Характеристики інфразвуку

Для періодичних коливань швидкість поширення звуку _ у пружному середовищі пов’язана з довжиною хвилі _, частотою _ і періодом співвідношення:





Фізичною характеристикою інфразвуку є середньоквадратичне значення рівнів звукового тиску в октавних (_ - октавних) смугах частот в децибелах, що визначається за формулою:



Р – вимірювана середньоквадратична величина звукового тиску, Па;



Частота − це кількість коливань певної точки звукової хвилі в секунду. Одному циклу коливання в секунду відповідає величина 1 Гц (1/с). Висота звуку залежить від частоти коливань хвиль. Частота інфразвуку від 0,001 Гц до 20 Гц.

За спектром інфразвукові шуми поділяються на:

• 
  тональні – частотний спектр яких містить одну зі складових, що перевищує рівні у всіх інших смугах частот на 10 дБ і більше;
  
• 
  широкосмугові – частотний спектр яких містить одну і більше октавних інфразвукових смуг.
  

• 
  Інфразвук має у багато разів більші амплітуди коливань, ніж акустичні хвилі, при рівних потужностях джерел звуку;
  
• 
  Інфразвук добре поширюється в повітряному середовищі на великі відстані з незначною втратою енергії, оскільки поглинання його в атмосфері незначне і становить _ дБ/км;
  
• 
  Велика довжина хвилі обумовлює характерне для інфразвуку явище дифракції. Завдяки цьому інфразвуки легко проникають в приміщення і огинають перешкоди, що затримують чутні звуки;
  
• 
  Інфразвукові коливання здатні викликати вібрацію крупних об'єктів внаслідок явищ резонансу.