CC BY
29
Науки о Земле / Earth Science Оригинальная статья / Original Article УДК 504.064
DOI: 10.31161/1995-0675-2022-16-1-102-109
Исследование влияния лесополосы на формирование уровня автотранспортного шума примагистральных территорий города Воронежа
© 2022 Прожорина Т. А., Куролап С. А., Суханов П. А.
Воронежский государственный университет Воронеж, Россия; e-mail: coriandrе@rambler.ru; [email protected]; [email protected]
РЕЗЮМЕ. Цель исследования - изучение влияния лесополосы на формирование автотранспортного шума примагистральных территорий г. Воронежа в зависимости от ширины, дендрологического состава, плотности кроны и времени года. Методы. Геоэкологический анализ данных при проведении исследовательских работ выполнен в соответствии с нормативными требованиями ГОСТ 31296.2-2006 «Шум. Описание, измерение и оценка шума на местности. Часть 2». Результаты. В статье представлена оценка результатов сезонных замеров уровня автотранспортного шума, проводимых в три этапа по 5 точкам мониторингового наблюдения на территории г. Воронежа. Вывод. Шумозащитные свойства лесополос имеют сезонный характер, текущий дендрологический состав и его ширина не позволяют добиться установления комфортного акустического состояния примагистральных территорий. Уровень автотранспортного шума на таких участках ближе к допустимому только в зимний период, либо при наличии дополнительных шумоснижающих факторов.
Ключевые слова: автотранспортный шум, примагистральные территории, лесополоса, зеленые насаждения.
Формат цитирования: Прожорина Т. А., Куролап С. А., Суханов П. А. Исследование влияния лесополосы на формирование уровня автотранспортного шума примагистральных территорий города Воронежа // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. 2022. Т. 16. № 1. С. 102-109. DOI: 10.31161/1995-0675-2022-16-1-102-109
Investigation of the Forest Belt Influence on the Formation of the Traffic Noise Level of Voronezh City Mainline Territories
© 2022 Tatyana I. Prozhorina, Semen A. Kurolap, Pavel A. Sukhanov
Voronezh State University Voronezh, Russia; e-mail: [email protected]; [email protected]; [email protected]
ABSTRACT. The aim of the paper is to study the forest belt influence on the formation of the traffic noise of Voronezh mainline territories, depending on the width, dendrological composition, crown density and time of the year. Methods. The geoecological analysis of the data during the research was carried out in accordance with the regulatory requirements of State Standard of the Russian Federation 31296.2-2006 "Noise. Description, Measurement and Evaluation of Noise on the Ground. Part 2". Results. The article presents an assessment of the seasonal measurements results for the level of motor vehicle noise, carried out in three stages at 5 monitoring points on Voronezh territory. Conclusion. The noise-proof properties of forest
belts are seasonal, the current dendrological composition and its width do not allow establishing a comfortable acoustic state of the mainline territories. The level of traffic noise in such areas is closer to the permissible level only in winter, or in the presence of additional noise-reducing factors. Keywords: traffic noise, mainline territories, forest belts, green spaces.
For citation: Prozhorina T. A., Kurolap S. A., Sukhanov P. A. Investigation of the Forest Belt Influence on the Formation of the Traffic Noise Level of Voronezh City Mainline Territories. Dagestan State Pedagogical University. Journal. Natural and Exact Sciences. 2022. Vol. 16. No. 1. Pp. 102-109. DOI: 10.31161/19950675-2022-16-1-102-109 (In Russian)
Введение
Снижение шума в городских агломерациях на протяжении последних десятилетий является одной из основных проблем достижения комфортной жизнедеятельности населения. Основной причиной роста акустической обстановки считается бурный рост количества автотранспортных средств на урбанизированных территориях. По данным ООН на 2021 год в мире насчитывается более 1,3 млрд. автотранспортных средств, из них 53 млн - в России, в том числе 84 % - это легковые автомобили.
Изменение показателей шума городской среды напрямую зависит от мероприятий по организации движения и характеристик транспортных средств. В крупных городах не всегда удаётся подобрать оптимальные транспортные пути, шум от которых будет соответствовать установленным стандартам.
С целью снижения звуковой нагрузки от автотранспорта рационально использовать шумозащитные программы, включающие в себя несколько функций. К таким программам относится посадка лесных полос, которые выполняют ряд экологических задач: оздоровление воздушного бассейна - снижение запыленности и загазованности, формирование микроклимата, защита от ветра и уменьшение уровня шума.
Максимальный эффект древесно-кустарниковой растительности для решения конкретной проблемы зависит от вида насаждений. Для уменьшения уровня звука лучшими показателями отличаются лиственные деревья, листья которых поглощают до 26 % звуковой энергии, отражают и рассеивают 74 % этой энергии [1]. Кроме того, снижение уровня шума связанно с густотой крон деревьев, заполняемостью пространства, наличием кустарниковых растений для избегания пустот между ма-
гистралью и жилыми застройками [4]. При проектировании шумозащитной полосы зеленых насаждений учитывают быстроту роста, высоту, долговечность, форму и плотность кроны, устойчивость по отношению к выхлопным газам.
По данным Д. Н. Бечиной [2] защитная функция лесополос снижается в зимний период в 3-4 раза, без листвы уровень шума в насаждениях меньше только на 2-4 дБ. Способностью поглощать шум обладают также газоны и вертикальное озеленение. Травяной покров способен снизить звук на 6 дБ. Зеленая масса лиан, покрывающая стены, увеличивает их звукопоглощающую способность в 6-8 раз, а также способствует рассеиванию звуковой энергии.
Материал и методы исследования
Экспериментальная часть работы была выполнена сотрудниками кафедры геоэкологии и мониторинга окружающей среды факультета географии, геоэкологии и туризма Воронежского государственного университета (ВГУ).
Осенью 2021 и зимой 2022 года проведены натурные измерения уровня автотранспортного шума на одной из самых загруженных автомагистралей города Воронежа с интенсивностью движения более 4500 единиц автотранспорта в час - Московский проспект. Исследуемый 3,2 км участок начинается от района жилищного комплекса «Грин Парк» (по адресу Московский проспект, 189 «б») и ограничивается отелем «АМАКС» (по адресу Московский проспект, д.149 «а») (рис. 1). Выбранный примагистральный участок характеризуется наличием жилых домов, отделенных от оживленной магистрали лесополосой естественного происхождения шириной от 25 до 110 м. Основную часть дендрологического состава зеленых насаждений составляют как хвойные представители - сосны, так и лиственные - дубы, березы высотой более 12 м, произрастающие хаотично.
Рис. 1. Карта мониторинговых точек наблюдения изменения уровня автотранспортного шума
Fig. 1. Map of monitoring points for observing changes in the level of road traffic noise
Таблица 1. Влияние зеленых насаждений на распространение автотранспортного шума до листового опада (14.09.2021 г.)
Table 1. Impact of green spaces on the distribution of traffic noise to leaf litter (14.09.2021)
№ Адрес мониторинговой точки Ширина зеленых насаждений, м Эквивалентный шум, дБ Фактическое снижение уровня шума от полосы насаждений, дБ
1 Трасса Московский проспект (возле поворота на ЖК «Грин парк») - 78,6 -
2 Московский проспект, д.149 «а» 25 64,9 13,7
3 Московский проспект, д.189, корп. 5 95 60,6 18,0
4 Московский проспект, д.175 95 60,2 18,4
5 Московский проспект, д.151/5 110 +экран 49,4 29,2
Натурные измерения уровня шума проводились с помощью шумомера-анализатора модификации «Ассистент» на каждом мониторинговом участке в соответствии с нормативными требованиями ГОСТ 31296.2-2006 «Шум. Описание, измерение и оценка шума на местности. Часть 2» [7]. Полевые исследования выполняли в три этапа. Результаты и их обсуждение Первый этап. Определение уровня автотранспортного шума производилось в
начале осени в период, предшествующий опаду лиственного покрова. Результаты замеров представлены в таблице 1.
Результаты исследований показали, что превышение допустимого дневного уровня шума (при норме 55 дБ) на примаги-стральной территории исследуемой городской застройки составляет 23,6 дБ. Однако вблизи жилых домов, даже с учетом полосы насаждений, имеющей повышенную плотность лиственного покрова, авто-
транспортный шум находится в диапазоне от 60,2 до 64,9 дБ, что выше допустимых нормативов на 5,2 дБ (ширина полосы 95 м) - 9,9 дБ (ширина полосы 25 м).
При этом следует отметить, что благоприятный эффект достигается только путем комбинирования шумозащитных мероприятий в точке № 5, в которой значения эквивалентного шума уменьшились до
приемлемых значений 49,4 дБ за счет суммарного эффекта от наличия шумозащит-ного экрана высотой 2,7 м и 110 метровой полосы лесозащитной зоны.
Важным условием для снижения шумовой нагрузки является ширина защитной посадки и дендрологический состав полосы зеленых насаждений, представленные в таблице 2 [3].
Таблица 2. Шумозащитная эффективность различных насаждений
Table 2. Noise protection efficiency of various plantings
Насаждения Снижение уровня звука за счет зеленых насаждений по мере удаления от магистрали, дБ
50 м 100 м 150 м 200 м 250 м
Лиственные древесные (акация, тополь, дуб) 4,2 6,1 8 9 10
Лиственные кустарниковые 6 9,1 11,5 12,5 14
Хвойные: - ель 7 11 12,5 14 15,5
- сосна 9 12,2 14,2 16 174
Таблица 3. Влияние зеленых насаждений на распространение автотранспортного шума
после листового опада (30.11.2021 г.)
Table 3. Impact of green spaces on the distribution traffic noise after leaf litter (30.11.2021)
№ Адрес мониторинговой точки Ширина зеленых насаждений, м Эквивалентный шум, дБ Фактическое снижение уровня шума от полосы насаждений, дБ
1 Трасса Московский проспект (возле поворота на ЖК «Грин парк») - 75,8 -
2 Московский проспект, д.149 «а» 25 66,0 9,8
3 Московский проспект, д.189, корп. 5 95 62,8 13
4 Московский проспект, д.175 95 61,2 14,6
5 Московский проспект, д.151/5 110 +экран 56,6 20,2
В соответствии с нормативами (табл. 2) при ширине полосы зеленых насаждений до 50 м уровень шума в случае дубово-соснового дендрологического состава должен понизиться примерно на 13,2 дБ, а при ширине зеленого барьера в 100 м - на 18,3 дБ, что подтверждается данными натурных измерений шума до листового опада (табл. 1).
Однако шумозащитные свойства лиственных пород имеют сезонный характер, в холодное время года деревья сбрасывают листву, и их шумозащитный эффект снижается до минимальных значений. Поэтому более эффективным является посадка хвойных пород деревьев в рамках борьбы с шумом от автотранспорта. При этом необходимо учитывать, что в городских условиях они часто угнетены и хвоинки деревьев проживают не более двух лет, поэтому их применение ограниченно.
В условиях сложившейся городской застройки шумозащитные полосы зеленых насаждений практически неэффективны. Однако при проектировании или реконструкции скоростных дорог, особенно в загородной зоне, такие посадки могут широко использоваться.
Второй этап. Измерения производились в конце осени в период, когда плотность лиственного покрова минимальна. Результаты исследований представлены в таблице 3.
По результатам измерений также было зафиксировано превышение допустимого дневного уровня шума на исследуемом участке, которое составило 20,8 дБ. В связи с понижением плотности кроны и сохранением лишь зелени хвойных деревьев, автотранспортный шум находится в диапазоне от 61,2 до 66,0 дБ, что выше допустимых нормативов на 6,2 дБ (ширина полосы 95 м) - 11 дБ (ширина полосы 25 м).
После опада листьев, в ранее условно-благоприятной точке № 5, значение эквивалентного шума незначительно, но все равно превышает допустимый уровень на 1,6 дБ. Это свидетельствует о том, что сочетание действия шумозащитного экрана и зеленых насаждений в период с октября до момента выпадения снега не приносит
нужного эффекта по достижению благоприятной акустической обстановки.
Третий этап. Оценка состояния уровня автотранспортного шума осуществлялась в зимний период с наличием обильного снежного покрова мощностью от 0,2 до 1,0 м. Результаты исследований представлены в таблице 4.
Таблица 4. Измерение уровня автотранспортного шума в зимний период при наличии снежного покрова (14.02.2022 г.)
Table 4. Level measurement of road traffic noise in winter in the presence of snow cover
(14.02.2022)
№ Адрес мониторинговой точки Ширина зеленых насаждений, м Эквивалентный шум, дБ Фактическое снижение уровня шума от полосы насаждений, дБ
1 Трасса Московский проспект (возле поворота на ЖК «Грин парк») - 72,8 -
2 Московский проспект, д.149 «а» 25 63,6 9,2
3 Московский проспект, д.189, корп. 5 95 59,7 13,1
4 Московский проспект, д.175 95 58,9 13,9
5 Московский проспект, д.151/5 110 + экран 52,3 19,9
Результаты натурных измерений показали, что допустимый дневной уровень акустической обстановки вблизи трассы Московский проспект превышает на 17,8 дБ. В период наличия подстилающей снеговой поверхности, уровень автотранспортного шума вблизи жилых домов находится в диапазоне от 58,9 до 63,6, что выше установленных нормативов на 3,9 дБ (ширина полосы 95 м) - 8,6 дБ (ширина полосы 25 м).
В точке № 5 уровень шума ниже допустимого предела на 2,7 дБ. Исследованные значения установились при сочетании та-
ких шумопонижающих факторов, как: звукопоглощающий экран, снежный покров, древесно-кустарниковая растительность и значительная удаленность жилого комплекса от трассы.
Сравнительный анализ эквивалентного уровня шума на трассе Московский проспект, выбранной изначально в качестве основного источника шума, формирующего неблагоприятную акустическую среду селитебных зон примагистральных территорий, в зависимости от ширины лесополосы и плотности кроны в осенний и зимний периоды года представлены в таблице 5.
Таблица 5. Изменение эквивалентного уровня автотранспортного шума в зависимости от ширины лесополосы в осенне-зимний период года
Table 5. Change in equivalent traffic noise level depending on the forest belt width in the autumn-winter period of the year
Этап исследования Эквивалентный уровень шума на трассе Московский проспект (№ 1), дБ Превышение допустимого уровня шума при разной ширине лесополосы, дБ
25 м 95 м
1 (до опада) 78,6 9,9 5,2
2 (после опада) 75,8 11 6,2
3 (зимний период) 72,8 8,6 3,97
Исследование влияния лесополосы на распространение автотранспортного шума при-
магистральных территорий г. Воронежа в зависимости от ширины, дендрологического
состава, плотности кроны в осенне-зимний период позволили установить:
1) Уменьшение эквивалентного уровня шума вблизи трассы Московский проспект на 5,6 дБ в зимний период относительно доопадового периода и на 3,0 дБ после опа-да листового покрова;
1) При ширине полосы в 25 м после листового опада наблюдается повышение уровня шума на 1,1 дБ и уменьшение в зимний период на 2,4 дБ;
3) Измерение акустической нагрузки при ширине лесополосы в 95 м показывает аналогичное изменение уровня шума - незначительное увеличение - на 1,0 дБ после опада листвы и уменьшение на 2,23 дБ в зимний период.
Сравнительный анализ шумозащитной функции зеленых насаждений показал, что во всех исследуемых мониторинговых точках контроля наибольший эффект по снижению автотранспортного шума отмечается в период, предшествующий опаду листвы (1 этап), что объясняется наличием плотной сомкнувшейся кроны лиственных деревьев и подстилающей травянистой растительности. Снижение шумозащитной эффективности лесополосы наблюдается после листового опада (2 этап) и во время зимнего периода (3 этап), что с точностью наоборот объясняется низкой плотностью кроны зеленых посадок, в основном за счет вечнозеленых хвойных, и подстилающей снежной поверхностью (рис. 2).
Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной Основной
Основной
Основной
Основной
Осно@ннйвной
II II
ОсноОвнсонйовной
ОсноОвнсонйовной
Московский Московский Московский
проспект, д.149 «а» проспект, д.189, корп. проспект, д.175
5
Адрес мониторинговой точки
Основной
Осн
:ноОШВвной
Московский проспект, д.151/5
■ До опада листьев ■ После опада листьев ■ В зимний период
Рис. 2. Диаграмма эффективности влияния лесополосы на формирование автотранспортного шума примагистральных территорий г. Воронежа
Fig. 2. Diagram of the effectiveness of the forest belt influence on the formation of road traffic noise in highways territories of Voronezh
Заключение
Исследование влияния лесополосы на формирование уровня автотранспортного шума примагистральных территорий г. Воронежа показало, что фактичекское снижение уровня шума в зависимости от лесополосы после листового опада и во время наличия снежного покрова уменьшилось с 13,7 до 9,2 дБ (при ширине полосы 25 м) и с 18,4 до 13,1 дБ (при ширине полосы 95 м). Полученные результаты свидетельствуют о регрессии эффективности зеленых насаждений в хо-
лодное время года, когда плотность кроны минимальна. Шумопоглощающая роль снеговой подстилки незначительна, но в зимний период общий уровень акустической нагрузки заметно ниже доопа-дового периода на 5,6 дБ. По всей вероятности, это связано со снижением скорости движения потока и уменьшением количества единиц автомобильного транспорта. Однако данные исследования в литературных источниках практически отсутствуют, поэтому работа носит пролонгированный характер.
Таким образом, установлено, что исследуемые примагистральные территории г. Воронежа находятся в зоне акустического дискомфорта. Выявленный уро-
1. Городков А. И., Сванидзе М. А., Цыганков В. В. Акустическая эффективность и практические рекомендации по проектированию шумо-защитного озеленения промышленных территорий. Брянск, 1990. С. 50-52.
2. Бечина Д. Н., Бойцова Е. Н. Влияние дре-весно-кустарниковой растительности на снижение уровня шума на примере Саратова // Эко-лого-технологические аспекты лесного хозяйства в степи и лесостепи: материалы конференции / под ред. А. В. Голубева. Саратов, 2007. 108 с.
3. Горохов В. А. Городское зеленое строительство: учеб. пособие для вузов. М.: Стройиз-дат, 1991. 416 с.
4. Терентьева Л. С. Геоэкологическая оценка акустического загрязнения примагистральных территорий (на примере г. Воронежа): автореф. дис. ... канд. геогр. наук. Воронеж, 2008. 22 с.
1. Gorodkov A. I., Svanidze M. A., Tsygankov V. V. Akusticheskaya effektivnost' i prakticheskie rekomendatsii po proektirovaniyu shumozash-chitnogo ozeleneniya promyshlennykh territoriy [Acoustic Efficiency and Practical Recommendations for the Design of Industrial Areas Noise-Protective Landscaping]. Bryansk, 1990. Pp. 5052. (In Russian)
2. Bechina D. N., Boytsova E. N. Influence of tree and shrub vegetation on noise reduction on the example of Saratov. Ekologo-tekhnologicheskie aspek-ty lesnogo khozyaystva v stepi i lesostepi: materialy konferentsii [Ecological and Technological Aspects of Forestry in the Steppe and Forest-steppe: Conference Materials]. A. V. Golubev (ed.) Saratov, 2007. 108 p. (In Russian)
3. Gorokhov V. A. Gorodskoe zelenoe stroitel'stvo: ucheb. posobie dlya vuzov [Urban Green Building: a Textbook for Universities]. Moscow, Stroyizdat Publ., 1991. 416 p. (In Russian)
4. Terent'eva L. S. Geoekologicheskaya otsenka akusticheskogo zagryazneniya primagis-tral'nykh territoriy (na primere g. Voronezha): avtoref. dis. ... kand. geogr. nauk [Geoecological Assessment of Mainline Territories Acoustic Pollution (on the example of Voronezh): Author's ab-
вень шумовой нагрузки при длительном воздействии способен оказать серьезное негативное влияние на здоровье граждан [5; 6].
5. Прожорина Т. И., Куролап С. А., Боева А. С. Оценка влияния автотранспортного шума на условия проживания в городской застройке // Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура. 2021. № 3(18). С. 75-83.
6. Прожорина Т. И., Куролап С. А., Мамчик Н. П., Клепиков О. В., Каверина Н. В. Оценка риска здоровью населения г. Воронеж от воздействия транспортного шума // Естественные и технические науки. 2020. № 9 (147). С. 126133.
7. ГОСТ 31296.2-2006 Шум. Описание, измерение и оценка шума на местности. Часть 2. Определение уровней звукового давления: дата введения 01.07.2008. Москва: Стандартин-форм, 2008. 37 с. [Электронный ресурс]. URL: http://vsegost.com/Catalog/47/47431.shtml (дата обращения: 10.12.2021).
stract of Ph.D. (Geography)]. Voronezh, 2008. 22 p. (In Russian)
5. Prozhorina T. I., Kurolap S. A., Boeva A. S. Evaluation of the traffic noise impact on the living conditions in urban development. Zhilishchnoe khozyaystvo i kommunal'naya infrastruktura [Housing and Communal Infrastructure]. 2021. No. 3(18). Pp. 75-83. (In Russian)
6. Prozhorina T. I., Kurolap S. A., Mamchik N. P., Klepikov O. V., Kaverina N. V. Evaluation of the risk to the population's health in Voronezh from the transport noise impact. Estestvennye i tekhnicheskie nauki [Natural and Technical Sciences]. 2020. No. 9 (147). Pp. 126-133. (In Russian)
7. GOST 31296.2-2006 Shum. Opisanie, izme-renie i otsenka shuma na mestnosti. Chast' 2. Opredelenie urovney zvukovogo davleniya: data vvedeniya 01.07.2008 [State Standard of the Russian Federation 31296.2-2006 Noise. Description, Measurement and Evaluation of Local Noise. Part 2. Determination of Sound Pressure Levels: Introduction Date 01.07.2008]. Moscow, Standartinform Publ., 2008. 37 p. Available at: http://vsegost.com/Catalog/47/47431.shtml (accessed 10.12.2021). (In Russian)
Литература
References
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ Принадлежность к организации
Прожорина Татьяна Ивановна, кандидат химических наук, доцент, кафедра геоэкологии и мониторинга окружающей среды, факультет географии, геоэкологии и туризма, Воронеж, Россия; е-mail: coriandrе@rambler.ru
Куролап Семен Александрович, доктор географических наук, профессор, кафедра геоэкологии и мониторинга окружающей среды, факультет географии, геоэкологии и туризма, Воронеж, Россия; е-mail: [email protected]
Суханов Павел Алексеевич, магистрант, кафедра геоэкологии и мониторинга окружающей среды, факультет географии, геоэкологии и туризма, Воронеж, Россия; е-mail: [email protected]
Благодарность
Исследования проведены при финансовой поддержке Российского научного фонда, проект 20-17-00172 «Урбоэкодиагности-ка состояния воздушной среды крупных промышленных городов Центрального Черноземья: воздействие шумового фактора, канцерогенные риски и обеспечение экологической безопасности».
INFORMATION ABOUT AUTHORS Affiliations
Tatyana I. Prozhorina, Ph.D. (Chemistry), Associate Professor, Department of Geoecology and Environmental Monitoring, Faculty of Geography, Geoecology and Tourism, Voronezh, Russia; e-mail: [email protected]
Semen A. Kurolap, Doctor of Science (Geography), Professor, Department of Geoecolo-gy and Environmental Monitoring, Faculty of Geography, Geoecology and Tourism, Voronezh, Russia; e-mail: [email protected]
Pavel A. Sukhanov, undergraduate, Department of Geoecology and Environmental Monitoring, Faculty of Geography, Geoecology and Tourism, Voronezh, Russia; e-mail: sukha-nov.1990 @bk.ru
Acknowledgement
The research was supported financially by the Russian Science Foundation, project No. 2017-00172 "Urboecodiagnostics of the Air Environment State in Large Industrial Cities of the Central Black Earth Region: the Impact of the Noise Factor, Carcinogenic Risks and Ensuring Environmental Safety."
Принята в печать 04.03.2022 г.
Received 04.03.2022.
