Глава 9. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ЭКОМОНИТОРИНГА

Мониторинг шумового загрязнения

Одним из важнейших физических видов загрязнения окружающей природной среды является акустический шум. Шум представляет собой бес­порядочное сочетание звуков - механических колебаний в области частот от 16 до 20000 Гц, воспринимаемых ухом человека. Его источниками являются всевозможные движущиеся объекты, а его действию подвер­гаются люди в условиях производства, на улице и в быту.

Исследованиями установлено, что по степени вредности воздействия шуму принадлежит второе место после химического загрязнения окружа­ющей среды. Шум оказывает влияние «а слух, на центральную нервную и сердечно-сосудистые системы, а с ними и на весь организм человека. Люди, подверженные действию шума, быстро утомляются, у них часто бывает одышка, боли в сердце, сердцебиение, неустойчивость кровяного давления, психические расстройства, изменения желудочно-кишечного тракта и другие заболевания. Совокупность этих симптомов, появляющихся у человека под воздействием шума рассматривают как «шумовую болезнь».

Особенно вредное влияние на организм оказывают импульсные и инфразвуковые источники звука, где среди других присутствуют колебания с частотой ниже 16 Гц и с динамическим диапазоном до 75-85 дБ, ухудша­ющие условия труда и отдыха населения. Так, интенсивные инфразвуки с частотой порядка 7 Гц, совпадающей с так называемым «альфа-ритмом мозга», влекут серьезные функциональные нарушения здоровья че­ловека. Эти шумы присущи производству (клепка, штамповка, ткачество, работа двигателей и др.), транспорту (движение самолетов, автомобилей, катеров, поездов и др.) и бытовым условия проживания людей (работа пылесосов, стиральных машин и особенно музыкальной аппара­туры с современными сверхнизкочастотными трактами и акустическими системами высокой мощности).

Основным источником шума, оказывающим влияние на большин­ство из нас являются транспортные потоки. Динамический диапазон их акустического шума составляет 75-85 дБ (болевые пороги слуха - 95 дБ для частоты 100 Гц и 120 дБ для 1000Гц). Вблизи автомагистралей шум в течение 15-18 часов на уровне 50-70 дБ воздействует на организм чело­века, ухудшая условия его труда и отдыха.

По данным Госкомсанэпиднадзора России, в 1996 г. на производстве воздействию сверхдопустимых уровней подвергались 37, 4% работающих на 58% предприятий, на транспорте - соответственно 50, 8 и 61, 6% (самые высокие показатели). Для объектов коммунального хозяйства, пищевой промышленности, общественного питания и торговли эти цифры несколько меньше. В городах обстановка по фактору шума более неблагоприятна, чем в сельской местности. Согласно результатам наблюдений, доля городов и сельских населенных пунктов с превышением допустимого уровня шума в жилых и общественных зданиях составляет соответственно 23, 1 и 7, 3%. Неблагоприятную акустическую обстановку, особенно в крупных городах, в районах жилой застройки создают объекты железнодорожного транспорта и аэропорты. Следует отметить, что реальная картина акустического загрязнения окружающей среды пока не ясна. Центры Госкомсанэпиднадзора России не располагают средствами измерений в достаточном количестве, а по причине дефицита финансирования не в состоянии приобрести новые [42].

Уровень шумового загрязнения можно измерять с помощью специальных приборов - шумомеров. Однако в задачах школьного мониторинга этот метод измерения малоприменим из-за дефицитности и дороговизны шумомеров. Поэтому ниже описывается простая методика измерения шума с использованием устройств, которые имеются практически в любом кабинете физики - это кассетный магнитофон и авометр. Проведение такого гигиенического мониторинга акустического шума, производимого автотранспортом и предприятиями в микрорайоне своей школы осуществляется учениками под руководством учителя физики. Методика исследований состоит из двух этапов записи акустического шума на магнитофон и его анализа в лабораторных условиях любым из предложенных ниже методов.

Проведение мониторинга шума

1. Проведение предварительного обследования территории.

На территории микрорайона школы выбирается ряд контрольных точек (одна или несколько), где будут проводиться наблюдения (наиболее шумные места, важные для жизни людей или просто более удобные для периодических исследований шума). Этим точкам присваивают номера и их наносят на план-карту микрорайона школы.

2. Определение конкретного времени приведения периодических наблюдений. Поскольку уличные шумы крайне неравномерны в разные периоды времени, то выбранное время должно быть всегда одним и тем же, что дает возможность сравнения шумового уровня территорий, а так­же прослеживать динамику шума на одной и той же территории. Кроме того, время измерений должно быть удобным для учащихся.

Периодичность исследований шума устанавливается в зависимости от задач исследовательской группы - раз в неделю, раз в месяц, в сезон, в год. В журнал результатов наблюдений мониторинга заносится для каж­дого объекта: час, день недели, месяц и год измерения шума.

3. Первый этап исследований шумового загрязнения в каждой точке наблюдения заключается в записи акустического шума на переносный магнитофон без автоматической регулировки уровня записи (АРУЗ) или с отключенной АРУЗ. Уровни записи и тембра устанавливаются в постоянное положение и в дальнейшем, при проведении мониторинга, они всегда остаются одинаковыми. Их положение заносится в журнал, куда записывается и марка микрофона (при использовании внешнего микрофона).

Время записи шумов на улице составляет обычно 10-15 минут. В микрофон по окончании записи шумов сообщается номер объекта, час, день недели, месяц, год и фамилии учеников, проводивших исследования. Запись служит документом мониторинга шумового загрязнения.

Настройка каждого из таких приборов для записи шума делается при проведении предварительных исследований и заключается в выборе поло­жений всех регуляторов магнитофона, с записью в лабораторном журнале.

4. Второй этап исследований шумового загрязнения - это наиболее ответственная часть мониторинга. Анализ и оценка записанных на пленку шумов (шумометрия) проводится в кабинете физики на базе стандартного оборудования школьного физического кабинета. Здесь могут быть использованы несколько подходов для измерения интенсивности записанного шума.

Акустический метод сравнения

Акустический метод сравнения (фонометрия шума) является субъек­тивным методом определения громкости шума путем сравнения его с чистым тоном.

Для этого метода необходим школьный звуковой генератор, к выходу которого подключен громкоговоритель (всегда один и тот же). Параллельно громкоговорителю включается вольтметр, например школьный аво­метр для контроля напряжения звуковой частоты. Частота выбирается все­гда одна и та же (например, 1000 Гц). Громкоговоритель и магнитофон рас­полагаются рядом, чтобы оба звука воспринимались одновременно.

 

Ход работы

Магнитофон включается на воспроизведение записанного на улице шума. Ручки регуляторов громкости и тембра устанавливаются в строго определенном положении (всегда одинаковом), например: уровень громкости - 2 деления, регуляторы тембра выведены до упора на максимум.

На школьном звуковом генераторе с помощью регулятора уровня звука устанавливается интенсивность звука так, чтобы оба звука (из магнитофона и громкоговорителя) были одинаковой громкости. Тогда уровни шума и сигнала сравнения будут считаться равными. Показания вольтметра, контролирующего напряжение звуковой частоты, записываются в лабораторный журнал. Измерения проводят не менее 10-20 раз, и рассчитывается среднее значение. Это среднее напряжение и характеризует уровень шума в точке, где проводилась запись.

Отметим, что акустический метод сравнения можно реализовывать и посредством наушников, у которых один из телефонов подключен к звуковому генератору, а другой к магнитофону.

Акустометрический метод

Акустометрический метод является объективным способом определения громкости шума по уровню электрического сигнала.

Магнитофон включают на воспроизведение шума (ручки всех регуляторов в стандартном, строго определенном положении), к его выходу че­рез согласующее устройство подключается вольтметр (школьный авометр, или гальванометр, включаемый через добавочное сопротивление). Согла­сующее устройство предназначено для некоторого сглаживания шума. Оно представляет собой обычный выпрямитель напряжения шума (диод из школьного набора полупроводников) со сглаживающим фильтром, со­стоящим из резистора и конденсатора (можно использовать конденсатор – магазин емкостей на 64 мкФ из школьного набора). Параметры фильтра (номиналы емкости конденсатора и значения сопротивления резистора) подбираются экспериментально. Эти значения остаются всегда одними и теми же и вносятся в лабораторный журнал.

Ход работы

Включается магнитофон в режиме воспроизведения шума, производится отсчет среднего положения колеблющейся стрелки (в единицах напряжения) и записывается в журнал. Измерения проводят 10-20 раз, после чего рассчитывается среднее значение напряжения, которое и харак­теризует уровень шума в точке, где проводилась запись шума.

 

Компьютерный метод

Появление в школах компьютеров позволяет проводить наиболее точную оценку уровня громкости шума по характеристикам его электри­ческого сигнала. В этом методе магнитофон включают на воспроизведение записанного на улице шума (ручки всех регуляторов в стандартном, строго определенном положении). К его выходу подключается вход звуковой карты компьютера. Шумовой сигнал поступает в компьютер и обра­батывается с помощью стандартных программ. Это позволяет получить значения средней мощности и спектра шума. Все характеристики шумов записываются и хранятся в файловом виде. Проведение оценок измене­ний в мониторинге акустического шума производится непосредственно компьютером путем сопоставления файлов, полученных в разное время.

В заключение отметим, что те, кто любит мастерить, могут самостоятельно изготовить портативный шумомер для оценки уровней шума не­посредственно в точках мониторинга. Не останавливаясь на бесчислен­ных возможностях конкретных конструкций прибора, поясним его структурную схему. Такой шумомер состоит из микрофона (например, пьезоэлектрического капсюля), усилителя шумовых сигналов (на базе операционного усилителя), выпрямителя переменного напряжения (диода), активного фильтра (на базе операционного усилителя), стрелочного индикатора (микроамперметра) и источника питания (батарейки).

Ниже приводится описание испытанного на практике и хорошо зарекомен­довавшего себя способа измерения шума акустометрическим методом.

⇐ Предыдущая21222324252627282930Следующая ⇒

Поделиться: