Шумовое загрязнение окружающей среды.

Шум — одна из форм физического (волнового) загрязнения окружающей среды, адаптация организмов к которому практически невозможна. В связи с этим обстоятельством шумы в настоящее время рассматриваются как реальный и серьезный загрязнитель биосферы. Поэтому измерение, регуляция и ограничение (в законодательном порядке) шумового загрязнения следует поставить в один ряд с мероприятиями, направленными на борьбу с другими видами загрязнений. Шум — сочетание акустических волн различной частоты и интенсивности. Акустические волны — это механические колебания, распространяющиеся в упругой среде (твердой, жидкой, газообразной). Основными параметрами акустических волн являются интенсивность и спектральный состав. Последний определяется простыми гармоническими колебаниями, которые характеризуются фазой, частотой и амплитудой.

Звуковые волны представляют собой колебательные изменения давления воздуха — сгущения и разрежения. Интенсивность звука - это количество энергии, переносимое звуковой волной за единицу времени через единицу площади поверхности, нормальной к направлению распространения волны. Интенсивность звука определяется изменением уровня давления в окружающей среде и выражается следующим образом:

I = Р²/(рC),

где I— интенсивность звука, Вт/м;

Р— звуковое давление (разность между полным давлением и средним значением давления в среде при отсутствии акустического поля), Па;

р — плотность среды, кг/м;

С—скорость звука в среде, м/с.

Минимальное значение звукового давления P₀ воспринимаемое ухом человека, называется пороговым. На частоте 1000 Гц Р₀ = = 2 • 10^-5 Па. Соответствующая ему пороговая интенсивность звука I₀=10^-12 Вт/м².

Для характеристики уровня шума используют не непосредственные значения интенсивности звука и звукового давления, а логарифмы их относительных значений, называемые уровнем интенсивности звука LI или уровнем звукового давления LР, дБ:

LI = 101g(I/I₀) = 120+10lgI,

LP=10lg(P²/P₀²) = 20lg(P/P₀).

Субъективной характеристикой звука, связанной с его интенсивностью, является громкость, зависящая от частоты. В соответствии с биофизическим законом Вебера—Фехнера человек реагирует не на абсолютный прирост частоты и интенсивности звука, а на относительный. Поэтому весь звуковой частотный диапазон разбивают на девять октавных полос, при этом конечная частота f_k каждой октавы в 2 раза больше начальной частоты f_н, а основная октавная частота равна их среднему геометрическому:

f_окт=Ö f_кf_н

Ряд октавных частот выглядит следующим образом: 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц.

Акустические колебания, воспринимаемые человеческим ухом, лежат в диапазоне частот от 16 до 20 000 Гц. Этот диапазон называется звуковым диапазоном частот. В этой связи шумы, воспринимаемые ухом человека, принято делить на низкочастотные (до 350 Гц), среднечастотные (350—800 Гц) и высокочастотные (выше 800 Гц). Считается, что высокочастотный шум оказывает более неблагоприятное воздействие на организм. Акустические волны с частотой ниже 20 Гц называются инфразвуком, а выше 20 000 Гц (20 кГц) — ультразвуком.

Основные реакции организмов на шумы хорошо изучены. С гигиенических позиций относительно комфортным считается акустический режим при уровне звука 10—60 дБ. Выраженные психические реакции проявляются уже с уровня 30 дБ, а максимально дискомфортным считается режим при уровне шума выше 80 дБ. Для нервной системы вреден шум выше 50—60 дБ. При звуке с уровнем 80-90 дБ возможны необратимые изменения в органах слуха, а при уровне 120—140 дБ — повреждение этих органов.

Существенный вклад в шумовое загрязнение среды вносят строительные, энергетические и промышленные предприятия. Самым распространенным и мощным источником городского шума является транспорт, который создает 60—80% шума, воздействующего на человека в местах его пребывания. Примерный уровень интенсивности различных звуков и шумов приведен в табл. 5.5.

Экологической значимостью обладает частотная характеристика звука. Например, при частоте инфразвуковых шумов ниже 20 Гц возникают заметные нарушения жизнедеятельности организмов.

Вибрационное загрязнение — это совокупность механических колебаний. Звуковая вибрация представляет самостоятельный интерес лишь при очень высоких ее уровнях в связи с вибрационной усталостью материалов и инструкций. Вибрации могут, во-первых, способствовать звукоизлучению в окружающую среду и являться источником вредных, прежде всего инфразвуковых, волн; во-вторых, воздействуя непосредственно на скелет человека, передаваться с малым затуханием в любую точку организма и приводить даже при относительно малых уровнях вибраций к значительным последствиям, связанным с ре­зонансными явлениями в организме человека. В связи с этим уровни вибраций также подлежат регламентированию.

Источниками вибраций являются транспортные средства, про­мышленные агрегаты, строительные машины и механизмы. Основ­ная часть колебательной энергии переносится поверхностными вол­нами, распространяющимися в пределах самой верхней части грун­товой толщи (до 10—15 м).

Воздействие вибраций на грунтовые массивы может приводить к изменению рельефа поверхности, ухудшению механической устойчивости пород, служащих основанием фундаментов зданий и инженерных сооружений. При длительном воздействии вибраций возникает явление «усталости» грунтов, материалов и строительных конструкций.

В большинстве случаев причиной происходящих в грунтовой толще деформаций является изменение напряженного состояния грунтов. Между скоростью перемещения частиц грунта и напряжением существует прямая зависимость. Так, при увеличении скорости с 2,0 до 10 мм/с (что соответствует сильному землетрясению) напряжение в грунтах возрастает примерно в 5 раз. При вибрации со скоростью перемещения частиц грунта 0,4—1,2 мм/с происходит осадка фундаментов зданий, а при скоростях 5—8 мм/с возможны повреждения зданий (как с деревянными, так и с бетонными перекрытиями).

Задача. Сырзавод сбрасывает сточные воды в количестве 400 м³/сутки с предельно допустимым БПК_Пдс = 40 мг/л. Норматив пла­тежей за сброс 1 т загрязняющего вещества, не превышающий предель­но допустимый сброс, составляет 146 р., за превышение предельно допустимого сброса – 774 р./т. Определить платежи предприятия за квартал, если в этот период из-за неработающей системы очистки БПКполн составлял 100 мг/л.

Расчет ущерба окружающей среде проводится по формуле:

У =m₁∙n∙С_ПДС + m₂∙n∙Сппс ,

где У – экологический ущерб (штраф предприятия), р.;

m₁ – масса загрязняющего вещества при предельно допустимом сбросе (ПДС), т;

m₂ – масса загрязняющего вещества при превышении предельно допустимого сброса (ППС), т;

n – количество дней работы завода;

Спдс – нормативные платежи за 1т загрязненийпри ПДС;

Сппс – нормативные платежи за 1т загрязнений при ППС.

Решение.

Приведем все данные к единой системе измерений:

БПК_Пдс = 40 мг/л = 40×10^-9 т/л;

БПКполн = 100 мг/л = 100×10^-9 т/л;

Vст.вод = 400 м³/сутки = 4×10⁵ л/сутки;

n = 90 суток (квартал).

m_{1 =} БПК_Пдс × Vст.вод = 40×10^-9× 4×10⁵ = 160×10^-4 т;

m_{2 =} (БПКполн - БПК_Пдс) × Vст.вод = (100×10^-9- 40×10^-9) × 4×10⁵ = 320×10^-4 т;

У = 160×10^-4 × 90 × 146 + 320×10^-4 × 90 × 774 = 2440 руб.

Штраф предприятия равен экологическому ущербу, умноженному на коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния окружающей среды (см. табл. 2.1). Из таблицы видно, что для бассейна реки Кубань коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния окружающей среды (К) равен 2. Поэтому:

Ш = К × У = 2 × 2440 = 4880 рублей.

Ответ: при данном объеме сброса сточных вод сырзавода предприятие за квартал будет оплачивать 4880 рублей.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Пример экзаменационного билета

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 1

по курсу экология

ВОПРОСЫ

1. Что такое популяция и вид. Приведите примеры.

2. Какие ресурсы называются потенциально возобновимыми? Какой процесс вызывает деградацию окружвющей среды?

3. Что собой представляет контроль загрязнения на выходе?

4.Что собой представляют биогеохимические круговороты?

5. Автотранспортное предприятие потребляет в сутки 10 т ди­зельного топлива (С = 2,5 р./т); 7 т этилированного бензина (С = 2,2 р./т) и 8 т неэтилированного (С = 1,3 р./т). Определить экологический ущерб природе и штраф за квартал и за год.

1.

Федеральное агентство по образованию

Кубанский государственный технологический университет

Институт нефти, газа, энергетики и безопасности

Кафедра неорганической химии

ЭКОЛОГИЯ

Методические указания, контрольные вопросы, задачи

по курсу «Экология» для студентов дневной и заочной форм

обучения технологических и инженерных специальностей КубГТУ

Краснодар