Шумовое загрязнение , или звуковое загрязнение , представляет собой распространение шума или звука с различными воздействиями на деятельность человека или животных, большинство из которых в той или иной степени вредны. Источником наружного шума во всем мире в основном являются машины, транспортные системы и системы распространения. [1] [2] [3] Плохое городское планирование может привести к шумовому разложению или загрязнению окружающей среды. Расположенные рядом промышленные и жилые здания могут привести к шумовому загрязнению жилых районов. Некоторые из основных источников шума в жилых районах включают громкую музыку , транспорт (дорожное движение, железнодорожный транспорт, самолеты и т. д.), уход за газонами, строительство , электрические генераторы, ветряные турбины, взрывы и людей.
Документально подтвержденные проблемы, связанные с шумом в городской среде, возникли еще в Древнем Риме . [4] Исследования показывают, что шумовое загрязнение в Соединенных Штатах является самым высоким в районах с низкими доходами и расовыми меньшинствами, [5] а шумовое загрязнение, связанное с бытовыми электрогенераторами, является новой деградацией окружающей среды во многих развивающихся странах. [6]
Высокие уровни шума могут способствовать сердечно-сосудистым заболеваниям у людей и увеличению заболеваемости ишемической болезнью сердца . [7] [8] У животных шум может увеличить риск смерти, изменяя обнаружение и избегание хищника или добычи, мешает воспроизводству и навигации, а также способствует необратимой потере слуха. [9] Значительная часть шума, производимого людьми, возникает в океане. До недавнего времени большая часть исследований воздействия шума была сосредоточена на морских млекопитающих и, в меньшей степени, на рыбах. [10] [11] В последние несколько лет ученые перешли к проведению исследований беспозвоночных и их реакции на антропогенные звуки в морской среде. Это исследование имеет важное значение, особенно если учесть, что беспозвоночные составляют 75% морских видов и, таким образом, составляют значительную часть пищевых сетей океана. [11] Из проведенных исследований было представлено значительное разнообразие семейств беспозвоночных. Существуют различия в сложности их сенсорных систем, что позволяет ученым изучать ряд характеристик и лучше понимать воздействие антропогенного шума на живые организмы.
Поскольку местная гражданская шумовая среда может повлиять на воспринимаемую стоимость недвижимости , зачастую самый крупный капитал, принадлежащий домовладельцу, личные ставки в шумовой среде и гражданская политика, связанная с шумовой средой, могут быть чрезвычайно высокими.
Исследователи измеряют шум с точки зрения давления , интенсивности и частоты . Уровень звукового давления (SPL) представляет собой величину давления по отношению к атмосферному давлению во время распространения звуковых волн, которая может меняться со временем; это также известно как сумма амплитуд волны. [13] Интенсивность звука , измеряемая в Ваттах на квадратный метр, представляет собой поток звука на определенной площади. Хотя звуковое давление и интенсивность различаются, оба могут описать уровень громкости, сравнивая текущее состояние с порогом слышимости; это приводит к единицам децибел в логарифмическом масштабе. [14] [15] Логарифмическая шкала учитывает широкий диапазон звуков, слышимых человеческим ухом.
Частота, или высота звука, измеряется в герцах (Гц) и отражает количество звуковых волн, распространяющихся по воздуху в секунду. [14] [16] Диапазон частот, слышимых человеческим ухом, колеблется от 20 Гц до 20 000 Гц; однако чувствительность к восприятию более высоких частот снижается с возрастом. [14] Некоторые организмы, такие как слоны, [17] могут регистрировать частоты от 0 до 20 Гц (инфразвук), а другие, например летучие мыши, могут распознавать частоты выше 20 000 Гц (ультразвук) для эхолокации. [16] [18]
Исследователи используют разные веса для учета частоты шума в зависимости от его интенсивности, поскольку люди не воспринимают звук с одинаковым уровнем громкости. [14] Наиболее часто используемые взвешенные уровни — это A-взвешивание , C-взвешивание и Z-взвешивание. А-взвешивание отражает диапазон слуха с частотами от 20 Гц до 20 000 Гц. [14] Это придает больший вес более высоким частотам и меньший вес более низким частотам. [14] [19] C-взвешивание использовалось для измерения пикового звукового давления или импульсного шума, аналогичного громким кратковременным шумам от машин в профессиональных условиях. [19] [20] Z-взвешивание, также известное как нулевое взвешивание, представляет уровни шума без каких-либо частотных весов. [19] [20]
Понимание уровней звукового давления является ключом к оценке измерения шумового загрязнения. Несколько показателей, описывающих воздействие шума, включают:
Исследователи из Службы национальных парков США обнаружили, что человеческая деятельность удваивает уровень фонового шума в 63 процентах охраняемых территорий, таких как национальные парки, и увеличивает его в десять раз в 21 проценте. В последних местах «если вы могли услышать что-то на расстоянии 100 футов, то теперь вы можете услышать это только на расстоянии 10 футов» [24] [25]
Звук можно измерить в воздухе с помощью шумомера — устройства, состоящего из микрофона, усилителя и измерителя времени. [26] Шумомеры могут измерять шум на разных частотах (обычно A- и C-взвешенные уровни). [14] Существует две настройки констант времени отклика: быстрая ( постоянная времени = 0,125 секунды, аналогична человеческому слуху) или медленная (1 секунда, используется для расчета средних значений при сильно меняющихся уровнях звука). [14] Измерители уровня шума соответствуют необходимым стандартам, установленным Международной электротехнической комиссией (IEC) [27] и в США — Американским национальным институтом стандартов как приборы типа 0, 1 или 2. [28]
Устройства типа 0 не обязаны соответствовать тем же критериям, что и устройства типов 1 и 2, поскольку ученые используют их в качестве лабораторных эталонов. [28] Приборы типа 1 (прецизионные) предназначены для изучения точности измерения звука, а приборы типа 2 предназначены для общего использования в полевых условиях. [28] Устройства типа 1, приемлемые по стандартам, имеют погрешность ±1,5 дБ, тогда как приборы типа 2 имеют погрешность ±2,3 дБ. [28]
Звук также можно измерить с помощью шумового дозиметра — устройства, похожего на шумомер. Люди использовали дозиметры для измерения уровней личного воздействия в профессиональных условиях, учитывая их меньший и более портативный размер. В отличие от многих шумомеров, микрофон-дозиметр прикрепляется к работнику и контролирует уровни на протяжении всей рабочей смены. [29] Кроме того, дозиметры могут рассчитывать процентную дозу или средневзвешенное по времени значение (TWA). [29]
В последние годы ученые и аудиоинженеры разрабатывают приложения для смартфонов для проведения измерений звука, аналогичные автономным шумомерам и дозиметрам. В 2014 году Национальный институт охраны труда (NIOSH) при Центрах по контролю и профилактике заболеваний (CDC) опубликовал исследование, в котором изучалась эффективность 192 приложений для измерения звука на смартфонах Apple и Android. [30] [31]
Авторы обнаружили, что только 10 приложений, все из которых были в App Store , соответствовали всем критериям приемлемости. Из этих 10 приложений только 4 соответствовали критериям точности в пределах 2 дБ(А) от эталонного стандарта. [30] [31] В результате этого исследования они создали приложение NIOSH Sound Level Meter App, чтобы повысить доступность и снизить затраты на мониторинг шума с использованием данных краудсорсинга с помощью проверенного и высокоточного приложения. [30] [31] Приложение соответствует требованиям ANSI S1.4 и IEC 61672. [32]
Приложение рассчитывает следующие показатели: общее время работы, мгновенный уровень звука, эквивалентный уровень звука по шкале A (LAeq), максимальный уровень (LAmax), пиковый уровень звука по шкале C, средневзвешенное по времени значение (TWA), дозу и прогнозируемый уровень звука. доза. [30] Доза и прогнозируемая доза рассчитаны на основе уровня звука и продолжительности воздействия шума относительно рекомендованного NIOSH предела воздействия в 85 дБ(А) для восьмичасовой рабочей смены.
Используя внутренний микрофон телефона (или подключенный внешний микрофон), измеритель уровня звука NIOSH измеряет мгновенные уровни звука в реальном времени и преобразует звук в электрическую энергию для расчета измерений в децибелах, взвешенных по шкале A, C или Z. Пользователи приложения могут создавать, сохранять и отправлять по электронной почте отчеты об измерениях. Измеритель уровня звука NIOSH в настоящее время доступен только на устройствах Apple iOS.
Шумовое загрязнение влияет как на здоровье, так и на поведение. Нежелательный звук (шум) может нанести вред физиологическому здоровью. Шумовое загрязнение связано с рядом заболеваний, включая сердечно-сосудистые заболевания, гипертонию , высокий уровень стресса, шум в ушах , потерю слуха, нарушения сна и другие вредные и тревожные последствия. [7] [33] [34] [35] [36] Согласно обзору существующей литературы, проведенному в 2019 году, шумовое загрязнение было связано с более быстрым снижением когнитивных функций. [37]
По данным Европейского агентства по окружающей среде , по всей Европе 113 миллионов человек страдают от дорожного шума, уровень которого превышает 55 децибел — порог, при котором шум становится вредным для здоровья человека по определению ВОЗ. [38]
Звук становится нежелательным, когда он либо мешает нормальной деятельности, например сну или разговору, либо нарушает или ухудшает качество жизни. [39] Потеря слуха, вызванная шумом, может быть вызвана длительным воздействием шума уровнем выше 85 децибел по шкале А. [40] Сравнение членов племени Маабан , которые незначительно подвергались воздействию транспортного или промышленного шума, с типичным населением США показало, что хроническое воздействие умеренно высокого уровня шума окружающей среды способствует потере слуха. [33]
Воздействие шума на рабочем месте также может способствовать потере слуха и другим проблемам со здоровьем. Профессиональная потеря слуха является одним из наиболее распространенных заболеваний, связанных с работой, в США и во всем мире. [41]
Менее ясно, как люди субъективно адаптируются к шуму. Толерантность к шуму часто не зависит от уровня децибел. Исследование звукового ландшафта Мюррея Шафера было новаторским в этом отношении. В своей работе он приводит убедительные аргументы о том, как люди относятся к шуму на субъективном уровне и как такая субъективность обусловлена культурой. [42] Шафер отмечает, что звук является выражением власти, и поэтому материальная культура (например, быстрые автомобили или мотоциклы Harley Davidson с выхлопными трубами вторичного рынка) имеет тенденцию иметь более громкие двигатели не только из соображений безопасности, но и для выражения власти путем доминирования. звуковой ландшафт с определенным звуком. [43]
Другие ключевые исследования в этой области можно увидеть в сравнительном анализе различий звукового ландшафта между Бангкоком, Таиланд, и Лос-Анджелесом, Калифорния, США. Основываясь на исследованиях Шафера, исследование Фонга показало, как звуковые ландшафты различаются в зависимости от уровня городского развития в этом районе. Он обнаружил, что в городах на периферии звуковые ландшафты отличаются от звуковых зон в центре города. Результаты Фонга связывают не только оценку звукового ландшафта с субъективными взглядами на звук, но также демонстрируют, как разные звуки звукового ландшафта указывают на классовые различия в городской среде. [44]
Шумовое загрязнение может оказать негативное воздействие на взрослых и детей с аутистическим спектром . [45] У людей с расстройством аутистического спектра (РАС) может наблюдаться гиперакузия, то есть ненормальная чувствительность к звуку. [46] Люди с РАС, страдающие гиперакузией, могут испытывать неприятные эмоции, такие как страх и тревога, а также некомфортные физические ощущения в шумной обстановке с громкими звуками. [47] Это может привести к тому, что люди с РАС будут избегать шумового загрязнения, что, в свою очередь, может привести к изоляции и отрицательно повлиять на качество их жизни. Внезапные взрывные шумы, типичные для выхлопных систем мощных автомобилей и автосигнализаций, представляют собой тип шумового загрязнения, который может повлиять на людей с РАС. [45]
Хотя у пожилых людей могут возникнуть проблемы с сердцем из-за шума, по данным Всемирной организации здравоохранения, дети особенно уязвимы к шуму, и воздействие шума на детей может быть необратимым. [48] Шум представляет серьезную угрозу физическому и психологическому здоровью ребенка и может отрицательно влиять на его обучение и поведение. [49] Постоянное шумовое загрязнение показывает, насколько важно поддерживать здоровье окружающей среды в сохранении здоровья детей и пожилых людей . [50]
Шум, создаваемый движением транспорта, кораблями, транспортными средствами и самолетами, может повлиять на выживаемость видов диких животных и может достигать ненарушенных мест обитания. [51] Хотя звуки обычно присутствуют в окружающей среде, антропогенные шумы различимы из-за различий в частоте и амплитуде. [52] Многие животные используют звуки для общения с другими представителями своего вида, будь то в целях размножения, навигации или для уведомления других о добыче или хищниках. Однако антропогенные шумы мешают видам обнаруживать эти звуки, влияя на общее общение внутри популяции. [52] Такие виды, как птицы, амфибии, рептилии, рыбы, млекопитающие и беспозвоночные, являются примерами биологических групп, на которые влияет шумовое загрязнение. [51] [53] Если животные не могут общаться друг с другом, это приведет к снижению воспроизводства (невозможность найти партнеров) и более высокой смертности (отсутствие связи для обнаружения хищников). [51]
Европейские малиновки , живущие в городских условиях, с большей вероятностью будут петь ночью в местах с высоким уровнем шумового загрязнения в течение дня, что позволяет предположить, что они поют ночью, потому что там тише, и их послание может более четко распространяться в окружающей среде. [54] То же исследование показало, что дневной шум был более сильным предиктором ночного пения, чем ночное световое загрязнение , с которым часто связывают это явление. Антропогенный шум снизил видовое богатство птиц, обитающих в городских парках Неотропии. [55]
Зебровые зяблики становятся менее верными своим партнерам под воздействием шума дорожного движения. Это может изменить траекторию эволюции популяции за счет отбора признаков, истощения ресурсов, которые обычно используются для других видов деятельности, и, таким образом, привести к глубоким генетическим и эволюционным последствиям. [56]
Выявлено несколько причин, связанных с гиперчувствительностью беспозвоночных к воздействию антропогенного шума. Беспозвоночные эволюционировали, чтобы улавливать звуки, и большая часть их физиологии адаптирована для обнаружения вибраций окружающей среды. [57] Усики или волоски на организме улавливают движение частиц. [58] Антропогенный шум, создаваемый в морской среде, например, при забивке свай и судоходстве, улавливается за счет движения частиц; эти действия служат примером стимулов ближнего поля. [58]
Способность улавливать вибрацию посредством механосенсорных структур наиболее важна у беспозвоночных и рыб. Млекопитающие также зависят от ушей, реагирующих на давление, чтобы воспринимать шум вокруг них. [58] Таким образом, предполагается, что морские беспозвоночные, вероятно, воспринимают воздействие шума иначе, чем морские млекопитающие. Сообщается, что беспозвоночные могут улавливать широкий спектр звуков, но чувствительность к шуму существенно различается у каждого вида. Однако в целом беспозвоночные зависят от частот ниже 10 кГц. Это частота, на которой возникает сильный океанский шум. [59]
Таким образом, антропогенный шум часто не только маскирует общение беспозвоночных, но и отрицательно влияет на другие функции биологических систем из-за стресса, вызванного шумом. [57] Еще одна из основных причин шумового воздействия на беспозвоночных заключается в том, что звук используется многими группами в различных поведенческих контекстах. Сюда входят регулярно воспроизводимые или воспринимаемые звуки в контексте агрессии или избегания хищников. Беспозвоночные также используют звук для привлечения или определения местонахождения партнеров и часто используют звук в процессе ухаживания. [57]
Многие исследования воздействия шума на беспозвоночных показали, что это вызывает физиологическую или поведенческую реакцию. В большинстве случаев это было связано со стрессом и давало конкретные доказательства того, что морские беспозвоночные обнаруживают шум и реагируют на него. Некоторые из наиболее информативных исследований в этой категории посвящены ракам-отшельникам. В одном исследовании было обнаружено, что поведение рака-отшельника Pagurus bernhardus при попытке выбрать раковину изменялось под воздействием шума. [60]
Правильный выбор панцирей раков-отшельников во многом способствует их выживанию. Раковины обеспечивают защиту от хищников, высокой солености и высыхания. [60] Однако исследователи определили, что подход к раковине, исследование раковины и ее обитание происходили в течение более короткого периода времени с участием антропогенного шума в качестве фактора. Это указывало на то, что процессы оценки и принятия решений у рака-отшельника были изменены, хотя неизвестно, чтобы раки-отшельники оценивали раковины, используя какие-либо слуховые или механорецептивные механизмы. [60]
В другом исследовании, посвященном Pagurus bernhardus и голубой мидии ( Mytilus edulis), физическое поведение выявило стрессовую реакцию на шум. Когда рак-отшельник и мидия подвергались воздействию различных типов шума, у голубой мидии наблюдались значительные изменения в раскрытии створки. [61] Рак-отшельник отреагировал на шум, несколько раз подняв панцирь с земли, а затем освободив панцирь, чтобы осмотреть его, прежде чем вернуться внутрь. [61] Результаты испытаний раков-отшельников были неоднозначными в отношении причинно-следственной связи; Необходимо провести дополнительные исследования, чтобы определить, можно ли объяснить поведение рака-отшельника производимым шумом.
Другое исследование, демонстрирующее реакцию на стресс у беспозвоночных, было проведено на кальмарах вида Doryteuthis pealeii . Кальмар подвергался воздействию строительных звуков, известных как забивка свай, которые непосредственно воздействуют на морское дно и вызывают интенсивные вибрации, передаваемые грунтом и водой. [62] Кальмар реагировал выбросом струи, чернилами, изменением рисунка и другими реакциями испуга. [63] Поскольку записанные реакции аналогичны реакциям, выявленным при столкновении с хищником, подразумевается, что кальмар изначально рассматривал звуки как угрозу. Однако было также отмечено, что реакция на тревогу со временем уменьшилась, что означает, что кальмары, вероятно, акклиматизировались к шуму. [63] Тем не менее, очевидно, что у кальмаров возник стресс, и хотя дальнейшее расследование не проводилось, исследователи подозревают, что существуют и другие последствия, которые могут изменить привычки выживания кальмаров. [63]
Дополнительное исследование изучало воздействие шума на индо-тихоокеанского горбатого дельфина ( Sousa chinensis ). Дельфины подвергались повышенному уровню шума из-за строительства в устье Жемчужной реки в Китае, вызванного, в частности, самым большим в мире вибромолотом OCTA-KONG. [64] Исследование показало, что, хотя щелчки дельфинов не пострадали, их свист возник из-за восприимчивости к слуховой маскировке . [64] Было обнаружено, что шум от OCTA-KONG был уловлен дельфинами на расстоянии до 3,5 км от первоначального источника, и хотя шум не был признан опасным для жизни, было указано, что длительное воздействие этого шума может быть ответственным за повреждение слуха. [64]
Шумовое загрязнение широко распространено в морских экосистемах и затрагивает как минимум 55 морских видов. [65] Для многих морских популяций звук является основным чувством, используемым для выживания; способен обнаруживать звук на расстоянии от сотен до тысяч километров от источника, в то время как зрение под водой ограничено десятками метров. [65] Поскольку антропогенные шумы продолжают увеличиваться, удваиваясь каждое десятилетие, это ставит под угрозу выживаемость морских видов. [66] Одно исследование показало, что по мере того, как сейсмические шумы и морской гидролокатор увеличиваются в морских экосистемах, разнообразие китообразных , таких как киты и дельфины, уменьшается. [67] Шумовое загрязнение также привело к ухудшению слуха рыб, гибели и изоляции популяций китов, усилению стрессовой реакции у морских видов и изменению физиологии видов. Поскольку морские виды чувствительны к шуму, большинство морских животных обитают в ненарушенных средах обитания или районах, не подвергающихся значительному антропогенному шуму, что ограничивает подходящие места обитания для кормления и спаривания. Киты изменили свой маршрут миграции, чтобы избежать антропогенного шума, а также изменили свои крики. [68]
Для многих морских организмов звук является основным средством изучения окружающей среды. Например, многие виды морских млекопитающих и рыб используют звук в качестве основного средства навигации, общения и поиска пищи. [69] Антропогенный шум может оказывать пагубное воздействие на животных, увеличивая риск смерти из-за изменения хрупкого баланса в обнаружении хищника или добычи [70] и избегании, а также мешая использованию звуков в общении, особенно в отношении воспроизводства. , а также в навигации и эхолокации. [71] Эти эффекты затем могут изменить большее количество взаимодействий внутри сообщества посредством косвенных (« домино ») эффектов. [72] Чрезмерное акустическое воздействие может привести к временной или постоянной потере слуха.
Шумовое загрязнение, возможно, стало причиной гибели некоторых видов китов, которые выбросились на берег после громкого звука военного гидролокатора . [73] (см. также Морские млекопитающие и гидролокаторы ). Было показано, что даже морские беспозвоночные, такие как крабы ( Carcinus maenas ), подвергаются негативному влиянию корабельного шума. [74] [75] Было отмечено, что более крупные крабы подвергаются большему негативному влиянию звуков, чем более мелкие крабы. Повторное воздействие звуков действительно привело к акклиматизации . [75]
Подводное шумовое загрязнение, вызванное деятельностью человека, также широко распространено в море, и, учитывая, что звук распространяется быстрее через воду, чем через воздух, это является основным источником нарушения морских экосистем и наносит значительный вред морской жизни, включая морских млекопитающих, рыб и беспозвоночных. . [76] [77] Некогда спокойная морская среда теперь стала шумной и хаотичной из-за кораблей, бурения нефтяных скважин, гидроакустического оборудования и сейсмических испытаний. [78] Основными источниками антропогенного шума являются торговые суда, гидроакустические работы военно-морских сил, подводные взрывы (ядерные) и сейсморазведочные работы в нефтегазовой промышленности. [79]
Грузовые суда производят высокий уровень шума из-за винтов и дизельных двигателей. [80] [81] Это шумовое загрязнение значительно повышает уровень низкочастотного окружающего шума по сравнению с уровнем, вызванным ветром. [82] На таких животных, как киты, общение которых зависит от звука, этот шум может влиять по-разному. Более высокие уровни окружающего шума также заставляют животных издавать более громкие звуки, что называется эффектом Ломбардии . Исследователи обнаружили, что продолжительность песни горбатых китов была больше, когда поблизости работал низкочастотный гидролокатор. [83]
Подводное шумовое загрязнение характерно не только для океанов, оно может возникать и в пресноводной среде. Шумовое загрязнение было обнаружено в реке Янцзы и привело к угрозе исчезновения бесплавных морских свиней Янцзы . [84] Исследование, проведенное по шумовому загрязнению реки Янцте, показало, что повышенный уровень шумового загрязнения изменил временной порог слуха бесплавных морских свиней и представляет значительную угрозу их выживанию. [84]
Шумовое загрязнение стало заметным фактором стресса для экосистем коралловых рифов . Коралловые рифы являются одними из наиболее важных экосистем Земли, а также имеют большое значение для нескольких сообществ и культур по всему миру, которые зависят от предоставляемых ими услуг, таких как рыболовство и туризм. [85] Рифы вносят существенный вклад в глобальное биоразнообразие и продуктивность и являются важной частью опорных систем Земли. [86] Антропогенный шум, возникающий в результате деятельности человека, увеличил подводный шум в естественной звуковой среде рифов. [87] Основными источниками шумового загрязнения коралловых рифов являются деятельность лодок и кораблей. [88] Звук, создаваемый пересечением лодок и кораблей, перекрывается с естественными звуками организмов коралловых рифов. Это загрязнение по-разному влияет на различные организмы, населяющие коралловые рифы, и в конечном итоге наносит ущерб возможностям рифа и может привести к его необратимому ухудшению. [89]
Здоровые коралловые рифы по своей природе шумны и состоят из звуков прибоя и падающих камней, а также звуков, издаваемых рыбами и другими организмами. Морские организмы используют звук для таких целей, как навигация, поиск пищи, общение и репродуктивная деятельность. [89] Чувствительность и диапазон слуха различаются у разных организмов в экосистеме коралловых рифов. У коралловых рифовых рыб частота обнаружения и генерации звука может варьироваться от 1 Гц до 200 кГц, тогда как их слуховые способности охватывают частоты в диапазоне от 100 Гц до 1 кГц. [90] Несколько различных типов антропогенного шума находятся на тех же частотах, что и морские организмы на коралловых рифах, которые используют для навигации, связи и других целей, что нарушает естественную звуковую среду коралловых рифов. [88]
Антропогенные источники шума возникают в результате различных видов деятельности человека, таких как судоходство , разведка нефти и газа и рыболовство. Основной причиной шумового загрязнения коралловых рифов является деятельность лодок и кораблей. Использование небольших моторных лодок для рыбалки или туризма в районах коралловых рифов, а также более крупных судов, таких как грузовые суда, перевозящие товары, значительно усиливает нарушение естественного морского звукового ландшафта. Шум судов и небольших лодок имеет ту же частоту, что и звуки, производимые морскими организмами, и поэтому действует как разрушительный элемент в звуковой среде коралловых рифов. [88] Как долгосрочные, так и острые последствия были зарегистрированы на организмах коралловых рифов после воздействия шумового загрязнения. [89]
Антропогенный шум по существу является постоянным стрессовым фактором для коралловых рифов и их обитателей. [91] Было обнаружено, что как временное, так и постоянное шумовое загрязнение вызывает изменения в распределении, физиологических и поведенческих моделях организмов коралловых рифов. Некоторые из наблюдаемых изменений включают ухудшение слуха, увеличение частоты сердечных сокращений у коралловых рыб и уменьшение количества личинок, достигающих мест своего поселения. В конечном счете, результат таких изменений приводит к снижению выживаемости и изменению структуры, что потенциально меняет всю экосистему рифа. [89]
Было обнаружено, что белая стрекоза, рыба кораллового рифа, имеет нарушенное поведение против хищников из-за шума корабля. Отвлечение антропогенного шума, возможно, отвлекает рыбу и тем самым влияет на реакцию бегства и обычное плавание коралловых рыб. [92] Исследование, проведенное на видах личинок кораллов, которые имеют решающее значение для расширения коралловых рифов, обнаружило, что личинки ориентированы на звук здоровых рифов. Шум, создаваемый антропогенной деятельностью, может маскировать этот звуковой ландшафт, не давая личинкам подплыть к рифу. [93] Шумовое загрязнение в конечном итоге представляет угрозу для поведения некоторых коралловых организмов. [87]
Наземный антропогенный шум влияет на акустическую связь кузнечиков, производя звук для привлечения партнера. Приспособленность и репродуктивный успех кузнечика зависят от его способности привлекать партнера для спаривания. Самцы кузнечиков Corthippus biguttulus привлекают самок, используя стридуляцию для создания брачных песен. [94] Самки производят акустические сигналы , которые короче и в основном имеют низкую частоту и амплитуду, в ответ на песню самца. Исследования показали, что этот вид кузнечиков меняет свой брачный призыв в ответ на громкий шум дорожного движения. Лампе и Шмолл (2012) обнаружили, что у самцов кузнечиков из тихих местообитаний локальный максимум частоты составляет около 7319 Гц. [94]
Напротив, кузнечики-самцы, подвергающиеся воздействию громкого дорожного шума, могут создавать сигналы с более высокой локальной частотой (максимум 7622 Гц). Кузнечики производят более высокие частоты, чтобы фоновый шум не заглушал их сигналы. Эта информация показывает, что антропогенный шум нарушает акустические сигналы, производимые насекомыми для общения. [94] Подобные процессы нарушения поведения, поведенческой пластичности и изменения уровня популяции в ответ на шум, вероятно, происходят у издающих звук морских беспозвоночных, но необходимы дополнительные экспериментальные исследования. [61] [62]
Было показано, что шум лодки влияет на эмбриональное развитие и приспособленность морского зайца Stylocheilus striatus . [95] Антропогенный шум может изменить условия окружающей среды, что отрицательно влияет на выживаемость беспозвоночных. Хотя эмбрионы могут адаптироваться к нормальным изменениям окружающей среды, данные свидетельствуют о том, что они недостаточно приспособлены, чтобы выдерживать негативное воздействие шумового загрязнения. На морском зайце были проведены исследования с целью определить влияние шума лодки на ранние стадии жизни и развитие эмбрионов. Исследователи изучили морских зайцев из лагуны острова Муреа во Французской Полинезии. В ходе исследования записи шума лодки были сделаны с помощью гидрофона. [95] Кроме того, были сделаны записи окружающего шума, который не содержал шума лодки. В отличие от воспроизведения окружающего шума, у моллюсков, подвергшихся воздействию шума лодки, эмбриональное развитие было снижено на 21%. Кроме того, уровень смертности недавно вылупившихся личинок увеличился на 22% при воздействии шума лодки. [95]
Антропогенный шум может оказывать негативное воздействие на беспозвоночных, которые помогают контролировать экологические процессы, имеющие решающее значение для экосистемы. Существует множество естественных подводных звуков, издаваемых волнами в прибрежных и шельфовых средах обитания, а также биотических сигналов связи, которые не оказывают негативного воздействия на экосистему. Изменения в поведении беспозвоночных варьируются в зависимости от типа антропогенного шума и аналогичны естественным шумовым ландшафтам. [96]
В ходе экспериментов изучалось поведение и физиология моллюска ( Ruditapes philippinarum ), десятиногих раков ( Nefrops norvegicus ) и ломкой звезды ( Amphiura filiformis ), на которых воздействуют звуки, напоминающие шум судов и зданий. [96] Три беспозвоночных, участвовавшие в эксперименте, подвергались воздействию непрерывного широкополосного шума и импульсивного широкополосного шума. Антропогенный шум затруднял биоорошение и закапывание Nephrops norvegicus . Кроме того, у десятиногих наблюдалось снижение подвижности. Ruditapes philippinarum испытал стресс, который привел к уменьшению перемещения поверхности. [96] Антропогенный шум заставил моллюсков закрыть свои клапаны и переместиться в область над границей раздела осадочных пород и воды. Эта реакция не позволяет моллюску перемешивать верхний слой профиля наносов и затрудняет питание суспензией. Звук вызывает у Amphiura filiformis изменения физиологических процессов, что приводит к нарушению биотурбационного поведения. [96]
Эти беспозвоночные играют важную роль в транспортировке веществ для донного круговорота питательных веществ. [96] В результате экосистемы испытывают негативное воздействие, когда виды не могут вести себя естественно в окружающей среде. Места с морскими путями, дноуглубительными работами или торговыми портами известны как непрерывный широкополосный звук. Забивка свай и строительство являются источниками импульсного широкополосного шума. Различные типы широкополосного шума по-разному влияют на разные виды беспозвоночных и на то, как они ведут себя в окружающей среде. [96]
Другое исследование показало, что закрытие клапанов тихоокеанской устрицы Magallana gigas было поведенческой реакцией на различные уровни акустической амплитуды и частоты шума. [97] Устрицы воспринимают звуковые вибрации ближнего поля, используя статоцисты. Кроме того, у них есть поверхностные рецепторы, которые улавливают изменения давления воды. Волны звукового давления при судоходстве могут создаваться с частотой ниже 200 Гц. Забивка свай создает шум частотой от 20 до 1000 Гц. Кроме того, большие взрывы могут создавать частоты в диапазоне от 10 до 200 Гц. M. gigas могут обнаруживать эти источники шума, поскольку их сенсорная система способна обнаруживать звук в диапазоне от 10 до <1000 Гц. [97]
Доказано, что антропогенный шум, создаваемый деятельностью человека, негативно влияет на устриц. [97] Исследования показали, что широкие и расслабленные клапаны свидетельствуют о здоровых устрицах. Устрицы испытывают стресс, когда не так часто открывают свои клапаны в ответ на шум окружающей среды. Это подтверждает тот факт, что устрицы обнаруживают шум на низких уровнях акустической энергии. [97] Хотя мы в целом понимаем, что шумовое загрязнение морской среды влияет на харизматическую мегафауну, такую как киты и дельфины, понимание того, как беспозвоночные, такие как устрицы, воспринимают и реагируют на звук, создаваемый человеком, может дать дальнейшее понимание воздействия антропогенного шума на более крупную экосистему. [97] Известно, что водные экосистемы используют звук для навигации, поиска пищи и защиты. В 2020 году в Австралии произошло одно из самых массовых выбрасываний китов на мель. Эксперты предполагают, что шумовое загрязнение играет важную роль в массовом выбросе китов на берег. [98]
Шумовое загрязнение также изменило птичьи сообщества и разнообразие. Антропогенные шумы оказывают такое же воздействие на популяцию птиц, как и в морских экосистемах, где шум снижает репродуктивный успех; не могут обнаружить хищников из-за воздействия антропогенных шумов, минимизируют площади гнездования, повышают реакцию на стресс, а численность и богатство видов сокращаются. [52] [65] Некоторые виды птиц более чувствительны к шуму по сравнению с другими, в результате чего высокочувствительные птицы мигрируют в менее нарушенные места обитания. Имеются также данные о косвенном положительном влиянии антропогенных шумов на популяции птиц. Было обнаружено, что гнездящиеся птицы-хищники, такие как западная кустарниковая сойка ( Aphelocoma Californica ), редко встречаются в шумной среде (западная кустарниковая сойка чувствительна к шуму). Таким образом, репродуктивный успех гнездящихся сообществ жертв был выше из-за отсутствия хищников. [52] Шумовое загрязнение может изменить распределение и численность видов-жертв, что затем может повлиять на популяции хищников. [99]
Концепция иерархии элементов управления часто используется для снижения шума в окружающей среде или на рабочем месте. Инженерные средства контроля шума можно использовать для уменьшения распространения шума и защиты людей от чрезмерного воздействия. Когда контроль шума невозможен или неадекватен, люди также могут принять меры, чтобы защитить себя от вредного воздействия шумового загрязнения. Если людям приходится находиться рядом с громкими звуками, они могут защитить свои уши средствами защиты органов слуха (например, берушами или наушниками). [100]
Программы и инициативы Buy Quiet возникли в целях борьбы с воздействием профессионального шума. Эти программы способствуют покупке более тихих инструментов и оборудования и поощряют производителей разрабатывать более тихое оборудование. [101]
Шум от дорог и другие городские факторы можно снизить за счет городского планирования и лучшего проектирования дорог . Шум на дороге можно снизить за счет использования шумовых барьеров , ограничения скорости транспортных средств, изменения текстуры поверхности дороги, ограничения движения тяжелых транспортных средств , использования средств управления движением, которые сглаживают поток транспортных средств для уменьшения торможения и ускорения, а также конструкции шин.
Важным фактором в применении этих стратегий является компьютерная модель дорожного шума , которая способна учитывать местную топографию , метеорологию , дорожное движение и гипотетическое смягчение. Затраты на внедрение мер по смягчению последствий могут быть скромными при условии, что эти решения будут найдены на этапе планирования проекта дороги.
Шум самолета можно уменьшить, используя более тихие реактивные двигатели . Изменение траектории полета и времени суток на взлетно-посадочной полосе принесло пользу жителям вблизи аэропортов.
Вплоть до 1970-х годов правительства были склонны рассматривать шум как «неприятность», а не экологическую проблему.
Многие конфликты по поводу шумового загрязнения разрешаются путем переговоров между излучателем и приемником. Процедуры эскалации различаются в зависимости от страны и могут включать действия совместно с местными властями, в частности с полицией.
В 2007 году Египетский национальный исследовательский центр обнаружил, что средний уровень шума в центре Каира составлял 90 децибел и что шум никогда не опускался ниже 70 децибел. Предельные уровни шума, установленные законом в 1994 году, не соблюдаются. [102] В 2018 году Всемирный индекс слуха объявил Каир вторым по уровню шума городом в мире. [103]
Шумовое загрязнение является серьезной проблемой в Индии. [104] Правительство Индии имеет правила и положения, запрещающие использование петард и громкоговорителей, но их соблюдение крайне слабое. [105] Фонд Авааз — это неправительственная организация в Индии, работающая над контролем шумового загрязнения из различных источников посредством пропаганды, судебных разбирательств, связанных с общественными интересами, информационных и образовательных кампаний с 2003 года. [106] Несмотря на усиление правоприменения и строгость законов, которые сейчас практикуются в городские районы, сельские районы по-прежнему страдают. [107]
Верховный суд Индии запретил воспроизведение музыки через громкоговорители после 22:00. В 2015 году Национальный зеленый трибунал поручил властям Дели обеспечить строгое соблюдение правил по шумовому загрязнению, заявив, что шум — это больше, чем просто неприятность, поскольку он может вызвать серьезный психологический стресс. Однако реализация закона остается на низком уровне. [108]
Как снизить уровень шума, не нанеся при этом слишком сильного удара по отрасли, сегодня является серьезной проблемой охраны окружающей среды в Швеции. Шведское управление по охране труда установило входное значение 80 дБ для максимального звукового воздействия в течение восьми часов. На рабочих местах, где необходимо комфортно разговаривать, уровень фонового шума не должен превышать 40 дБ. [109] Правительство Швеции приняло меры по звукоизоляции и звукопоглощению , такие как шумовые барьеры и активный контроль шума .
Цифры, собранные компанией Rockwool, производителем изоляции из минеральной ваты , на основе ответов местных властей на запрос Закона о свободе информации (FOI), показывают, что в период с апреля 2008 по 2009 год советы Великобритании получили 315 838 жалоб на шумовое загрязнение от частных домов. В результате сотрудники по охране окружающей среды по всей Великобритании вручили 8 069 уведомлений или предписаний по снижению шума в соответствии с Законом об антисоциальном поведении (Шотландия). За последние 12 месяцев было санкционировано 524 конфискации оборудования, включая изъятие мощных динамиков, стереосистем и телевизоров. Городской совет Вестминстера получил больше жалоб на душу населения, чем любой другой район Великобритании: 9814 жалоб на шум, что соответствует 42,32 жалобам на тысячу жителей. Восемь из 10 крупнейших советов по количеству жалоб на 1000 жителей расположены в Лондоне . [110]
Закон о контроле за шумом 1972 года установил национальную политику США, направленную на создание условий для всех американцев, свободных от шума, который ставит под угрозу их здоровье и благополучие. В прошлом Агентство по охране окружающей среды координировало всю федеральную деятельность по борьбе с шумом через свое Управление по снижению и контролю шума. Агентство по охране окружающей среды прекратило финансирование офиса в 1982 году в рамках изменения федеральной политики контроля шума, чтобы передать основную ответственность за регулирование шума правительствам штата и местным органам власти. Однако Закон о контроле за шумом 1972 года и Закон о тихих сообществах 1978 года так и не были отменены Конгрессом и остаются в силе сегодня, хотя по сути и не получают финансирования. [111]
Национальный институт безопасности и гигиены труда (NIOSH) при Центрах по контролю и профилактике заболеваний (CDC) исследует воздействие шума на рабочих местах и рекомендует рекомендуемый предел воздействия (REL) для 8-часового средневзвешенного по времени (TWA) или рабочая смена 85 дБ(А) и импульсный шум (мгновенные события, такие как удары или столкновения) 140 дБ(А). [41] [29] Агентство опубликовало эту рекомендацию вместе с информацией о ее происхождении, устройствах для измерения шума, программах предотвращения потери слуха и исследовательских потребностях в 1972 году (позже пересмотренная в июне 1998 года) как подход к предотвращению потери слуха, связанной с профессиональным шумом. [29]
Управление по охране труда (OSHA) при Министерстве труда разрабатывает обязательные стандарты для защиты работников от опасностей профессионального шума. Допустимый предел воздействия (PEL) шума составляет TWA 90 дБ(А) для восьмичасового рабочего дня. [30] [112] Однако в обрабатывающей промышленности и сфере услуг, если TWA превышает 85 дБ(А), работодатели должны реализовать программу сохранения слуха . [112]
Федеральное управление гражданской авиации (ФАУ) регулирует авиационный шум , определяя максимальный уровень шума, который может излучать отдельный гражданский самолет, требуя от самолетов соответствия определенным стандартам сертификации по шуму. В этих стандартах изменения требований к максимальному уровню шума обозначаются обозначением «стадии». Стандарты шума США определены в Своде федеральных правил (CFR), раздел 14, часть 36 – Стандарты шума: тип воздушного судна и сертификация летной годности (14 CFR, часть 36). [113] ФАУ также реализует программу контроля авиационного шума в сотрудничестве с авиационным сообществом . [114] ФАУ установило процедуру информирования всех, кто может подвергнуться воздействию авиационного шума. [115]
Федеральное управление шоссейных дорог (FHWA) разработало правила по шуму для контроля шума на шоссе в соответствии с требованиями Закона о федеральной помощи шоссейным дорогам 1970 года. Эти правила требуют опубликования критериев уровня дорожного шума для различных видов деятельности по землепользованию и описывают процедуры снижения шума на шоссе. Шум дорожного движения и строительный шум. [116]
Стандарты шума Министерства жилищного строительства и городского развития (HUD), как описано в 24 CFR, часть 51, подраздел B, обеспечивают минимальные национальные стандарты, применимые к программам HUD по защите граждан от чрезмерного шума в их сообществах и местах проживания. Например, все участки, воздействие шума на окружающую среду или население которых превышает средний уровень шума днем и ночью (DNL), равный 65 (дБ), считаются зонами, подверженными шуму. В нем определяются «обычно неприемлемые» шумовые зоны, где уровни шума сообщества составляют от 65 до 75. дБ, для таких мест должны быть реализованы функции снижения шума и подавления шума. Места, где DNL превышает 75 дБ, считаются «неприемлемыми» и требуют одобрения помощника секретаря по планированию и развитию сообщества. [117]
Бюро транспортной статистики Министерства транспорта создало систему, обеспечивающую доступ к комплексным данным о воздушном и дорожном шуме на национальном и окружном уровнях. [118] Карта призвана помочь градостроителям, выборным должностным лицам, ученым и местным жителям получить доступ к актуальной информации об авиационном шуме и информации о шуме на автомагистралях между штатами. [119]
Правительства штатов и местные органы власти обычно имеют очень конкретные законы о строительных нормах , городском планировании и развитии дорог. Законы и постановления о шуме сильно различаются в разных муниципалитетах и даже не существуют в некоторых городах. Постановление может содержать общий запрет на шум, причиняющий неудобства, или может содержать конкретные рекомендации относительно уровня шума, допустимого в определенное время дня и для определенных видов деятельности. [120] Законы о шуме делят звук на три категории. Во-первых, это окружающий шум, который относится к звуковому давлению всеобъемлющего шума, связанного с данной средой. Второй — непрерывный шум, который может быть постоянным или нестабильным, но продолжается более часа. Третий — это циклически изменяющийся шум, который может быть постоянным или нестабильным, но возникает периодически через достаточно равномерные промежутки времени. [121]
В 1985 году в Нью-Йорке был принят первый комплексный кодекс по шуму. Портлендский кодекс по шуму предусматривает потенциальные штрафы в размере до 5000 долларов США за нарушение и является основой для других крупных городских постановлений о шуме в США и Канаде. [122]
В 1995 году Европейский регион Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) опубликовал рекомендации по регулированию шума в общественных местах. [14] Впоследствии в Европейском регионе ВОЗ были выпущены другие версии руководства, самая последняя версия которого была распространена в 2018 г. [123] В рекомендациях представлены самые последние данные исследований, проведенных в Европе и других частях мира по воздействие шума, не связанное с производственной деятельностью, и его связь с последствиями для физического и психического здоровья. В руководящих принципах представлены рекомендации по ограничениям и профилактическим мерам в отношении различных источников шума (автомобильное движение, железная дорога, самолеты, ветряные турбины) для средних уровней шума днем, вечером и ночью и в ночное время. Рекомендации по шуму во время досуга в 2018 году были условными и основывались на эквивалентном уровне звукового давления в течение среднего 24-часового периода в году без учета весов для ночного шума (LA eq, 24 часа ); ВОЗ установила рекомендуемый предел в 70 дБ(А). [123]