CC BY
99
ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 13
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ 2010. Вып. 1
УДК 504.6:62(69)(045)
С.А. Гагарин, А.Ю. Кузнецова
ОБОСНОВАНИЕ САНИТАРНО-ЗАЩИТНОЙ ЗОНЫ ПО ФАКТОРУ ИНФРАЗВУКА НА ПРИМЕРЕ ПРЕДПРИЯТИЙ Г.ИЖЕВСКА
Рассмотрены проблемные ситуации, связанные с учетом инфразвука от промышленных предприятий и предложены рекомендации по соблюдению гигиенических нормативов на границе СЗЗ.
Ключевые слова: инфразвук, санитарно-защитные зоны, предельно допустимый уровень.
Введение
В настоящее время уровень санитарно-гигиенического благополучия в населенных пунктах относительно атмосферного воздуха оценивается и контролируется с помощью выделения санитарнозащитных зон. Согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 такие зоны определяются как «специальные территории с особым режимом использования (далее - санитарно-защитная зона (СЗЗ), размер которых обеспечивает уменьшение воздействия загрязнения на атмосферный воздух (химического, биологического, физического) до значений, установленных гигиеническими нормативами, а для предприятий I и II класса опасности - как до значений, установленных гигиеническими нормативами, так и до величин приемлемого риска для здоровья населения. По своему функциональному назначению санитарнозащитная зона является защитным барьером, обеспечивающим уровень безопасности населения при эксплуатации объекта в штатном режиме» [10]. Этот нормативный инструмент впервые стал применяться с 1971 г. [11], впоследствии неоднократно претерпевая изменения (в 1996, 2003 гг.). Последняя версия, утвержденная в 2008 г., обязывает определять «размеры санитарно-защитных зон для промышленных объектов и производств, являющихся источниками физических факторов воздействия на население, устанавливаются на основании акустических расчетов с учетом места расположения источников и характера создаваемого ими шума, электромагнитных полей, излучений, инфразвука и других физических факторов». Сложность учета перечисленных физических факторов определяется в первую очередь отсутствием утвержденной эколого-математической основы расчетных моделей для вибраций, инфразвука и других физических полей. С другой стороны, разработано и доступно к применению метрическое оборудование для инструментальных замеров, это и высокоточные шумомеры и виброметры высшего класса Бгйе1 & К)$г, первого класса точности 8УАК-948 и 0КТАВА-110, и 0КТАВА-101.
Среди физических полей, генерируемых промышленными предприятиями, заслуживает особого внимания инфразвук. В физической энциклопедии дается следующее определение инфразвука - это упругие колебания и волны с частотами, лежащими ниже области слышимых человеком частот [9]. В СН 2.2.4/2.1.8.583-96 говорится, что инфразвук - звуковые колебания и волны с частотами, лежащими ниже полосы слышимых (акустических) частот - 20 Гц [12]. Таким образом, человек не способен определить без помощи приборов эту область спектра. В то же время, по данным медицинских исследований [5-7], негативное влияние шума и инфразвука в случае превышения нормативных уровней может способствовать развитию следующих патологических состояний:
• нейросенсорная тугоухость;
• астеновегетативный синдром;
• астенодепрессивный синдром;
• нейроциркуляторная (вегетососудистая) дистония;
• дисциркуляторная энцефалопатия;
• гипертоническая болезнь;
• ишемическая болезнь сердца;
• очаговая и диффузная эмфизема легких.
Согласно СН 2.2.4/2.1.8.583-96 утвержденные санитарные нормы и правила регламентации инфразвука на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки не должны превышать пороговых значений. Значения контролируемых гигиенических нормативов представлены в табл. 1.
Таблица 1
Предельно допустимые уровни инфразвука [12]
Назначение помещений Уровни звукового да полосах со средне-геом вления, дБ, в октавных іетрическими частотами, Гц Общий уровень звукового давления, дБ Лин
2 4 8 16
Работы различной степени тяжести на территории предприятий 100 95 90 85 100
Работы различной степени интеллектуально-эмоциональной напряженности 95 90 85 80 95
Требования к территории жилой застройки 90 85 80 75 90
Помещения жилых и общественных зданий 75 70 65 60 75
Целью данного исследования было сопоставление данных инструментальных замеров уровня инфразвука с гигиеническими нормативами на границе санитарно-защитных зон ряда предприятий г. Ижевска.
Материалы и методика исследований
Материалы для данной статьи собирались в течение 2009 - 2010 гг. в гг. Кирове, Ижевске, а также в сельской местности на территории Удмуртской Республики. Инструментальные замеры проводились прецизионным шумомером ОКТАВА 110-А, оснащенным третьоктавным фильтром и опцией «инфразвук». Заводской номер А071055, предусилитель Р200 №070616, капсюль микрофона МК 265 №777. Прибор поверен ФГУП Кировским центром стандартизации, метрологии и сертификации.
Измерялся уровень инфразвука в октавном и третьоктавном диапазоне. Наблюдения проводили в рабочее время первой смены в непосредственной близости от промышленных предприятий, руководствуясь ГОСТ 23337-78 [3]. Выбор места измерения осуществлялся с тыльной стороны предприятия с максимальным удалением от транспортных участков. Были рассмотрены следующие предприятия:
ФГУП «Ижевский механический завод»;
ЗАО «Сактон» Ижевская швейная фабрика;
«Завод ячеистого бетона №8» ФГУП «УССТ №8 при Спецстрое России»;
Кирпичный завод - ЗАО «ИЗКМ»;
ОАО «Ижнефтемаш» (Ижевский завод нефтяного машиностроения);
ОАО «Ижевское производственное объединение пассажирского автотранспорта».
Результаты и их обсуждение
Полученные в ходе инструментального обследования результаты сведены в табл. 2. В ней отражены основные характеристики, по которым можно выразить интенсивность и спектральный портрет инфразвука. Это такие показатели, как Leq - эквивалентный уровень звукового давления (определяется по шкале G), дБ Лин; максимальный (max) и минимальный (min) уровни звукового давления, зарегистрированные прибором в процессе замеров; в связи с тем, что рассматриваемые колебания не воспринимаются органами чувств человека, особое значение приобретает «характеристика степени выраженности инфразвука», которая определяется как разность между измеренными значениями шумомером по линейной шкале и шкале А.
В соответствии с ГОСТ 17187-81 [6] выраженность инфразвука:
• практически отсутствует при (LMK - L^ < 10 дБ;
• инфразвук не выражен при 10 < (LMK - L^ < 20 дБ;
• выраженный инфразвук при (LMK - L^ > 20 дБ.
Инструментальные замеры проводились в благоприятных метеоусловиях, то есть в этот момент не наблюдалось выпадение осадков и скорость ветра не превышала 0,5 м/с. Точки отбора проб выбирались максимально удаленные от крупных транспортных магистралей либо в условиях акустической тени крупных строений.
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ 2010. Вып. 1
Таблица 2
Результаты инструментального обследования по инфразвуку на границе СЗЗ промпредприятий
с учетом фона при благоприятных метеусловиях
Показатели уровня звукового давления Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со средне-геометрическими частотами, Гц Эквивалентный уровень звукового давления по шкале О, дБ Лин Степень выраженности ИЗ Lлин — LА, дБ
2,0 4.0 8.0 16,00
ПДУ, дБ 90 85 80 75 90,00
ОАО «Ижнефтемаш» (Ижевский завод нефтяного машиностроения), 50 м юго-восточнее производственных корпусов
Leq, дБ 96,96 94,87 92,60 88,64 101,54 33,01
Мах, дБ 112,41 110,22 99,06 100,46 110,97 33,20
Min, дБ 5,29 71,65 74,56 68,79 82,40 33,41
ЗАО «Сактон» Ижевская швейная фабрика, 50 м северо-восточнее производственного корпуса
Leq, дБ 93,48 98,14 75,23 71,36 84,05 32,47
Мах, дБ 112,60 118,71 89,71 84,86 97,84 31,70
Min, дБ 9,82 47,55 55,02 57,48 71,73 29,85
ФГУП «Ижевский механический завод», 50 м юго-восточнее промплощадки
Leq, дБ 95,30 95,85 79,69 76,04 89,13 31,80
Мах, дБ 111,27 114,35 92,58 88,21 99,50 30,06
Min, дБ 6,31 56,97 56,84 57,02 70,18 20,72
Ремонтный завод по ул. Леваневского, севернее в 50 м от промплощадки
Leq, дБ 61,13 57,39 54,44 54,78 69,98 11,32
Мах, дБ 70,46 66,42 61,98 63,75 82,48 15,84
Min, дБ 49,97 45,15 47,75 46,81 62,61 14,97
ОАО «Ижевское производственное объединение пассажирского автотранспорта», 50 м юго-западнее границы площадки
Leq, дБ 95,21 94,47 89,91 66,77 74,56 23,36
Мах, дБ 112,01 112,42 85,04 65,94 75,25 16,64
Min, дБ 6,17 43,10 45,66 54,47 75,25 30,27
«Завод ячеистого бетона №8» ФГУП «УССТ . №8 при Спецстрое России», проходная завода
Leq, дБ 105,43 102,28 97,45 94,70 106,86 16,98
Мах , дБ 115,70 115,92 110,56 108,88 121,36 14,68
Min , дБ 57,41 56,57 53,88 59,31 73,77 26,55
Кирпичный завод — ЗАО «ИЗКМ »
Leq, дБ 82,84 81,04 80,65 77,50 90,15 42,94
Мах, дБ 91,43 90,79 91,28 89,48 102,09 31,00
Min, дБ 66,92 56,02 86,25 83,03 70,04 5,77
В табл. 3 приводятся результаты измерений в жилых микрорайонах гг. Кирова и Ижевска, а также вне городской застройки, в сельской местности. В табл. 4 показана зависимость величины интенсивности уровня звукового давления инфразвука по отношению к скорости ветра. Чтобы исключить влияние антропогенных (не периодических) источников шума, наблюдения проводились в лесной зоне.
Таблица 3
Результаты инструментального обследования по инфразвуку в жилых микрорайонах
гг. Кирова и Ижевска
Показатели уровня звукового давления Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со средне-геометрическими частотами, Гц Эквивалентный уровень звукового давления по шкале О, дБ Лин Степень выраженности ИЗ Lлин — LА, дБ
2,0 4.0 8.0 16,00
ПДУ, дБ 90 85 80 75 90,00
г. Ижевск. Парк Кирова. Сторона, обращенная к ул. Песочной. 50 м от дороги (скорость ветра до 2 м/с)
Leq, дБ 80,04 67,98 61,76 52,35 64,33 14,19
Мах , дБ 87,88 78,37 65,15 56,36 66,79 9,06
Min , дБ 48,11 41,61 60,49 48,59 62,50 20,95
г. Ижевск. Парк Кирова. Сторона, обращенная к ул. Песочной. 50 м от дороги (скорость ветра 5 м/с и более)
Leq, дБ 98,13 74,23 69,53 64,55 77,56 29,81
Мах, дБ 111,09 101,21 78,77 72,59 85,55 29,63
Min, дБ 29,87 61,46 57,63 54,35 68,70 27,84
г. Ижевск. Жилой микрорайон (ул. Пушкинская), центральная часть города, в 150 м от дороги (скорость ветра до 2 м/с)
Leq, дБ 75,19 55,75 57,40 50,16 63,55 14,61
Мах, дБ 83,18 63,79 63,18 58,14 69,85 14,03
Min, дБ 41,27 36,46 52,85 43,72 58,75 12,67
г. Киров. Жилой микрорайон (ул. Лепсе), северная часть города, в 100 м от дороги (скорость ветра до 2 м/с)
Leq, дБ 91,44 58,86 53,30 52,60 66,29 12,29
Мах, дБ 109,50 68,14 64,19 61,03 73,00 12,49
Min, дБ 41,42 38,01 41,19 64,25 63,70 16,49
Таблица 4
Результаты инструментального обследования по инфразвуку в лесной зоне
Показатели уровня звукового давления Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со средне-геометрическими частотами, Гц Эквивалентный уровень звукового давления по шкале О, дБ Лин Степень выраженности ИЗ Lлин — LА, дБ
2,0 4.0 8.0 16,00
ПДУ, дБ 90 85 80 75 90,00
Сельская местность, лесная зона. Март. Скорость ветра до 2 м/с.
Leq, дБ 30,68 29,06 25,34 20,62 33,64 16,73
Мах , дБ 39,87 42,33 37,65 30,64 44,80 27,52
Min , дБ 18,17 18,85 18,21 14,39 30,37 13,59
Сельская местность, лесная зона. Июнь. Скорость ветра до 5 м/с.
Leq, дБ 92,66 94,98 89,32 64,68 63,52 24,26
Мах , дБ 110,21 115,34 85,29 64,88 76,88 22,01
Min , дБ 6,63 45,05 39,60 31,41 48,33 20,57
Сельская местность, лесная зона. Июнь. Скорость ветра свыше 5 м/с.
Leq, дБ 86,39 83,63 81,82 79,69 92,50 19,28
Мах , дБ 108,84 98,03 96,78 94,29 106,93 24,57
Min , дБ 58,26 52,71 53,06 54,46 71,36 13,16
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ 2010. Вып. 1
Физические поля, в том числе низкочастотный звук и инфразвук постоянно присутствуют в окружающей нас среде. Они имеют разный генезис, как природного, так антропогенного происхождения, имеют различную интенсивность и пространственную протяженность. Инфразвук, как и слышимый шум, подчиняется физическим закономерностям - снижение интенсивности с квадратом расстояния. В литературных источниках [1; 14; 5; 13] описаны зависимости снижения слышимого звука по которым коэффициент затухания От [дБ/км] напрямую зависит от частоты.
Таблица 5
Затухание звука в атмосферном воздухе
Затухание звука, дБ/км при температуре +10+15°С Среднегеометрические частоты, Гц
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
По данным ГОСТ ИСО 9613-1 [8] 0,13 0,44 1,10 2,02 3,81 10,04 34,01 121,27
СНиП 23-03-2003 [13] 0 0,7 1,5 3,0 6,0 12,0 24,0 48,0
Основы виброакустики [2] 0 1,0 1,0 2,0 5,0 15,0 44,0 79,0
Несмотря на порой значительные количественные расхождения в оценках по отдельным частотам, в целом мы наблюдаем четкую зависимость ослабления затухания с расстоянием с понижением частоты. Данная тенденция распространяется и на область низких частот, включая инфразвуковой диапазон. Так, по данным [1; 2], ввиду большой длины волны инфразвука его распространение на очень большие расстояния сопровождается незначительной потерей энергии (8-10"6 дБ/км). В то же время распространение как слышимого шума, так и инфразвука происходит в тесном контакте с земной поверхностью (орография, застройка, растительность, характер грунта и др.). Поэтому в реальных условиях снижение звука будет иметь другой численный состав. По данным автора, снижение слышимого звука на экспериментальном участке (проникновение внешнего шума в вытянутый полузамкнутый двор между 5-этажными кирпичными домами) по эквивалентному уровню звука составило »15 дБА на первые 50 м и далее 3 - 2 дБА на последующие 25 м; для низких частот (31,5 Гц) в среднем снижение наблюдалось на 18 - 19 дБА на 100 м; в инфразвуковом диапазоне Ьлин отмечено снижение на 100 м - 10 дБ. Данные результаты косвенно подтверждаются В.В. Штабинским [14], согласно его исследованиям эквивалентный уровень звука ЬА уменьшился на 12-25 дБА на 120 м, а общий уровень инфразвука Ьлин в среднем - на 10,7 дБ на 120 м.
Особое значение при измерении уровня инфразвука требует учет метеорологических условий. Скорость ветра и сезон отбора проб оказывает прямое влияние на результат. В табл. 3 приведены значения инфразвука для одного и того же места с разницей воздуха в более чем 13 дБ при увеличении скорости ветра на 3-5 м/с. Это объясняется шелестом листвы и качанием веток, стволов деревьев. При учете, проектировании новых объектов целесообразнее будет определять существующий природный фон для каждого из сезонов - зимнего (без листвы) и летнего (с учетом «качания» деревьев).
Таким образом, полученные результаты позволяют оценить уровень инфразвукового давления от промышленных объектов на границе санитарно-защитной зоны этих предприятий. В настоящее время лимитирующим фактором по определению размера СЗЗ является химическое загрязнение атмосферного воздуха. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 предлагает ориентировочные нормативные размеры для основных типов производств. В то же время вопрос об акустическом воздействии остается открытым. Если речь идет о слышимом спектре звука, то благодаря утвержденным методикам и программным продуктам не составит значительного труда обоснование границ СЗЗ по фактору шума. Принципиально иначе обстоит с инфразвуком. В случае, когда анализируется действующее предприятие, можно и необходимо воспользоваться инструментальными методами. Если же речь идет о намечаемой деятельности (проект ОВОС или план мероприятий), в этом случае наблюдается абсолютный информационный вакуум. Частично можно найти рекомендации в «Справочнике проектировщика. Защита от шума» [4], там в табл. 23 приводятся рекомендации по размеру СЗЗ в зависимости от шумового загрязнения. Но при этом учитываются характерные для конкретного типа производства источники шумового загрязнения, находящиеся на «открытом воздухе», как следствие зона затухания для них до уровня гигиенических ПДУ превышает даже радиус химического воздействия.
Таблица 6
Ориентировочные значения шумовой характеристики предприятий [4]
Предприятие Класс вредности (опасности) Размер СЗЗ по химическому фактору, м Расчетный корректированный уровень звуковой мощности, дБА Размер требуемой СЗЗ по фактору шума, м
Трикотажная фабрика V 50 110 205
Завод железобетонных изделий IV 100 116 390
Автобусный парк IV 100 118 475
Электротехнический завод IV 100 116 390
Если сопоставить рекомендуемые размеры по отношению к инфразвуковому воздействию на рассмотренные выше предприятия, то получится:
ФГУП «Ижевский механический завод»
- предложено 390 м, рекомендуется не менее 150 м, в настоящее время - 40 м;
ЗАО «Сактон» Ижевская швейная фабрика
- предложено 205 м, рекомендуется не менее 100 м, в настоящее время - 52 м; «Завод ячеистого бетона №8» ФГУП «УССТ №8 при Спецстрое России»
- предложено 390 м, рекомендуется не менее 150 м, в настоящее время - 55 м; Кирпичный завод - ЗАО «ИЗКМ»
- предложено 390 м, рекомендуется не менее 100 м, в настоящее время - 107 м; ОАО «Ижнефтемаш» (Ижевский завод нефтяного машиностроения)
- предложено 390 м, рекомендуется не менее 150 м, в настоящее время - 20 м;
ОАО Ижевское производственное объединение пассажирского автотранспорта
- предложено 475 м, рекомендуется не менее 100 м, в настоящее время 40 м.
При этом на предприятиях «Сактон», «Механический завод» и «Автобусное управление» по эквивалентному уровню звука нарушений ПДУ не наблюдалось, в то время как на частотах 2, 4 и 8 Гц на данных и других объектах норматив превышен от 5 до 10 дБ.
В отличие от слышимого звука, природоохранные мероприятия по достижению низкочастотных ПДУ имеют особую специфику. Это низкая эффективность использования шумовых экранов. Наиболее эффективными будут перевод с возвратно-поступательных движений на вращательные рабочих механизмов; тщательное снижение возможных вибраций; распределение источников инфразвука во времени.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ахметзянов И.М. Шум и инфразвук. Гигиенические аспекты. СПб.: Бип, 2002. 100 с.
2. Гордиенко В. А. Физические поля и безопасность жизнедеятельности. М.: АСТ; Астрель; Профиздат, 2006. 316 с.
3. ГОСТ 23337-78. Шум. Методы измерения шума на селитебной территории и в помещениях жилых и общественных зданий. М.: Госстрой Россия, 1984. 28 с.
4. Защита от шума в градостроительстве: справочник проектировщика/ Г.Л.Осипов и др.; под ред. Г.Л.Осипова. М.: Стройиздат, 1993. 96 с.
5. Иванов Н.И. Инженерная акустика. Теория и практика борьбы с шумом: учебник. М.: Универ. книга: Логос, 2008. 424 с.
6. Иванов Н.И., Никифоров А. С. Основы виброакустики: учебник для вузов. СПб.: Политехника, 2000. 482 с.
7. Куклев Ю.И. Физическая экология: учеб. пособие. 3-изд.доп. М.: Высш. шк., 2008. 392 с.
8. Межгосударственный стандарт. ИСО 9613 - 1:1993. Шум. Затухание звука при распространении на местности. Ч. 1. Расчет поглощения звука атмосферой. М.: ИПК «Изд-во стандартов», 2006. 52 с.
9. Прохоров А.М. Физическая энциклопедия. М., 1994. Т. 4. 704 с.
10. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов. М.: Минздрав России, 2003. 29 с.
11. Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий (СН 245-71). М.: Госстрой СССР, 1972. 54 с.
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ 2010. Вып. 1
12. СН 2.2.4/2.1.8.583-96. Инфразвук на рабочих местах, в жилых, общественных помещениях и на территории жилой застройки. М.: Минздрав России, 1997. 19 с.
13. СНиП 23-03-2003. Защита от шума. М.: Стройиздат, 2003. 52 с.
14. Штабинский В. В. Исследования уровней инфразвука от транспортных потоков, движущихся по автомагистралям // Сб. докл. науч.-практ. конф. с междунар. участием. 21-22 марта 2006 г. СПб. / под ред. Н.И. Иванова, К.Б. Фридмана; Балт.гос.ун-т. СПб., 2006. С. 208 - 213.
Поступила в редакцию 25.02.10
S.A. Gagarin, senior lecturer A. Y. Kuznetsova, student
Rationale of sanitary protection zone by the factor of infrasound on the example of Izhevsk
Considered problematic situations in the light of infrasound from industry and provide recommendations on compliance with hygiene standards at the boundary of the sanitary-hygienic zone.
Keywords: infrasound, sanitary-hygienic zone, the maximum allowable.
Г агарин Сергей Александрович, старший преподаватель
Кузнецова Анна Юрьевна, студент
ГОУВПО «Удмуртский государственный университет»
426034, Россия, г. Ижевск, ул.Университетская, 1 (корп. 4)
E-mail: [email protected]
