Шумовое загрязнение , или звуковое загрязнение , представляет собой распространение шума или звука с различными воздействиями на деятельность человека или животных, большинство из которых являются вредными в той или иной степени. Источником наружного шума во всем мире в основном являются машины, транспорт и системы распространения. [1] [2] [3] Плохое городское планирование может привести к распаду или загрязнению шума, соседние промышленные и жилые здания могут привести к шумовому загрязнению в жилых районах. Некоторые из основных источников шума в жилых районах включают громкую музыку , транспорт (транспорт, железная дорога, самолеты и т. д.), уход за газонами, строительство , электрогенераторы, ветряные турбины, взрывы и люди.
Задокументированные проблемы, связанные с шумом в городской среде, восходят к Древнему Риму . [4] Исследования показывают, что шумовое загрязнение в Соединенных Штатах является самым высоким в районах с низким доходом и расовыми меньшинствами, [5] а шумовое загрязнение, связанное с бытовыми электрогенераторами, является растущей деградацией окружающей среды во многих развивающихся странах. [6]
Высокий уровень шума может способствовать сердечно-сосудистым заболеваниям у людей и повышению заболеваемости ишемической болезнью сердца . [7] [8] У животных шум может повышать риск смерти, изменяя способность обнаруживать и избегать хищников или жертв, мешать размножению и навигации, а также способствовать постоянной потере слуха. [9]
Исследователи измеряют шум в терминах давления , интенсивности и частоты . Уровень звукового давления (SPL) представляет собой величину давления относительно атмосферного давления во время распространения звуковой волны, которая может меняться со временем; это также известно как сумма амплитуд волны. [11] Интенсивность звука , измеряемая в ваттах на квадратный метр, представляет собой поток звука по определенной площади. Хотя звуковое давление и интенсивность различаются, оба могут описывать уровень громкости, сравнивая текущее состояние с порогом слышимости; это приводит к единицам децибел на логарифмической шкале. [12] [13] Логарифмическая шкала вмещает широкий диапазон звуков, слышимых человеческим ухом.
Частота, или высота тона, измеряется в герцах (Гц) и отражает количество звуковых волн, распространяющихся по воздуху в секунду. [12] [14] Диапазон частот, слышимых человеческим ухом, составляет от 20 Гц до 20 000 Гц; однако чувствительность к восприятию более высоких частот снижается с возрастом. [12] Некоторые организмы, такие как слоны, [15] могут регистрировать частоты от 0 до 20 Гц (инфразвуковой), а другие, такие как летучие мыши, могут распознавать частоты выше 20 000 Гц (ультразвук) для эхолокации. [14] [16]
Исследователи используют различные веса для учета частоты шума с интенсивностью, поскольку люди не воспринимают звук на одном и том же уровне громкости. [12] Наиболее часто используемые уровни взвешивания — это A-взвешивание , C-взвешивание и Z-взвешивание. A-взвешивание отражает диапазон слуха с частотами от 20 Гц до 20 000 Гц. [12] Это дает больший вес более высоким частотам и меньший вес более низким частотам. [12] [17] C-взвешивание использовалось для измерения пикового звукового давления или импульсного шума, похожего на громкие кратковременные шумы от машин в профессиональных условиях. [17] [18] Z-взвешивание, также известное как нулевое взвешивание, представляет уровни шума без каких-либо частотных весов. [17] [18]
Понимание уровней звукового давления является ключом к оценке измерений шумового загрязнения. Несколько показателей, описывающих воздействие шума, включают:
Исследователи из Службы национальных парков США обнаружили, что деятельность человека 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 слышать что-то на расстоянии 100 футов, то теперь вы можете слышать это только на расстоянии 10 футов» [22] [23]
Звук можно измерить в воздухе с помощью шумомера , устройства, состоящего из микрофона, усилителя и измерителя времени. [24] Шумомеры могут измерять шум на разных частотах (обычно уровни, взвешенные по шкале A и C). [12] Существует две настройки для констант времени отклика: быстрая ( постоянная времени = 0,125 секунды, аналогично человеческому слуху) или медленная (1 секунда, используется для расчета средних значений по сильно различающимся уровням звука). [12] Шумомеры соответствуют требуемым стандартам, установленным Международной электротехнической комиссией (МЭК) [25] и в Соединенных Штатах Американским национальным институтом стандартов как приборы типа 0, 1 или 2. [26]
Устройства типа 0 не обязаны соответствовать тем же критериям, которые ожидаются от типов 1 и 2, поскольку ученые используют их в качестве лабораторных эталонов. [26] Приборы типа 1 (прецизионные) предназначены для изучения точности измерения звука, тогда как приборы типа 2 предназначены для общего полевого использования. [26] Устройства типа 1, приемлемые по стандартам, имеют погрешность ±1,5 дБ, тогда как приборы типа 2 соответствуют погрешности ±2,3 дБ. [26]
Звук также можно измерить с помощью шумового дозиметра, устройства, похожего на шумомер. Люди использовали дозиметры для измерения уровня личного воздействия в профессиональных условиях, учитывая их меньший, более портативный размер. В отличие от многих шумомеров, микрофон дозиметра прикрепляется к работнику и контролирует уровни в течение рабочей смены. [27] Кроме того, дозиметры могут рассчитывать процентную дозу или средневзвешенное по времени значение (TWA). [27]
В последние годы ученые и звукорежиссеры разрабатывают приложения для смартфонов для проведения звуковых измерений, аналогичные автономным шумомерам и дозиметрам. В 2014 году Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH) в Центрах по контролю и профилактике заболеваний (CDC) опубликовал исследование, изучающее эффективность 192 приложений для измерения звука на смартфонах Apple и Android. [28] [29]
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. [28] [29] В результате этого исследования они создали приложение NIOSH Sound Level Meter для повышения доступности и снижения затрат на мониторинг шума с использованием краудсорсинговых данных с помощью проверенного и высокоточного приложения. [28] [29] Приложение соответствует требованиям ANSI S1.4 и IEC 61672. [30]
Приложение рассчитывает следующие показатели: общее время работы, мгновенный уровень звука, эквивалентный уровень звука, взвешенный по шкале А (LAeq), максимальный уровень (LAmax), пиковый уровень звука, взвешенный по шкале С, средневзвешенное по времени значение (TWA), доза и прогнозируемая доза. [28] Доза и прогнозируемая доза основаны на уровне звука и продолжительности воздействия шума по отношению к рекомендуемому NIOSH пределу воздействия 85 дБ(A) для восьмичасовой рабочей смены.
Используя внутренний микрофон телефона (или подключенный внешний микрофон), шумомер NIOSH измеряет мгновенные уровни звука в реальном времени и преобразует звук в электрическую энергию для расчета измерений в децибелах A, C или Z. Пользователи приложения могут создавать, сохранять и отправлять по электронной почте отчеты об измерениях. Шумомер 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 и психическому здоровью. Шумовое загрязнение связано с несколькими состояниями здоровья, включая сердечно-сосудистые заболевания, гипертонию , высокий уровень стресса, шум в ушах , потерю слуха, нарушения сна и другие вредные и беспокоящие эффекты. [7] [31] [32] [33] [34] Согласно обзору существующей литературы за 2019 год, шумовое загрязнение было связано с более быстрым снижением когнитивных способностей. [35]
По данным Европейского агентства по охране окружающей среды , в Европе 113 миллионов человек страдают от шума дорожного движения, уровень которого превышает 55 децибел, что является пороговым значением, при котором шум становится вредным для здоровья человека, согласно определению ВОЗ. [36]
Звук становится нежелательным, когда он мешает нормальной деятельности, такой как сон или разговор, или нарушает или ухудшает качество жизни человека. [37] Потеря слуха, вызванная шумом, может быть вызвана длительным воздействием шума с уровнем выше 85 децибел по шкале А. [38] Сравнение представителей племени Маабан , которые были незначительно подвержены транспортному или промышленному шуму, с типичным населением США показало, что хроническое воздействие умеренно высокого уровня окружающего шума способствует потере слуха. [31]
Воздействие шума на рабочем месте также может способствовать потере слуха, вызванной шумом, и другим проблемам со здоровьем. Профессиональная потеря слуха является одним из наиболее распространенных заболеваний, связанных с работой, в США и во всем мире. [39]
Менее ясно, как люди субъективно адаптируются к шуму. Толерантность к шуму часто не зависит от уровня децибел. Исследование звукового ландшафта Мюррея Шефера 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. [40] Шефер отмечает, что звук является выражением силы в материальной культуре. Таким образом, быстрые автомобили или мотоциклы Harley Davidson с трубами вторичного рынка, как правило, имеют более громкие двигатели не только из соображений безопасности, но и для выражения силы путем доминирования в звуковом ландшафте с помощью определенного звука. [40]
Другие ключевые исследования в этой области можно увидеть в сравнительном анализе Фонга различий звукового ландшафта между Бангкоком, Таиланд, и Лос-Анджелесом, Калифорния, США. Основываясь на исследовании Шефера, исследование Фонга показало, как звуковые ландшафты различаются в зависимости от уровня городского развития в этом районе. Он обнаружил, что города на периферии имеют другие звуковые ландшафты, чем внутренние городские районы. Выводы Фонга связывают не только оценку звукового ландшафта с субъективными взглядами на звук, но также демонстрируют, как различные звуки звукового ландшафта указывают на классовые различия в городской среде. [41]
Шумовое загрязнение может иметь негативное влияние на взрослых и детей с расстройствами аутистического спектра . [42] У людей с расстройством аутистического спектра (РАС) может быть гиперакузия, которая является аномальной чувствительностью к звуку. [43] Люди с РАС, которые испытывают гиперакузию, могут испытывать неприятные эмоции, такие как страх и беспокойство, а также дискомфортные физические ощущения в шумной обстановке с громкими звуками. [44] Это может заставить людей с РАС избегать обстановки с шумовым загрязнением, что, в свою очередь, может привести к изоляции и отрицательно повлиять на качество их жизни. Внезапные взрывные звуки, типичные для выхлопных газов автомобилей высокой мощности и автомобильных сигнализаций, являются типами шумового загрязнения, которые могут повлиять на людей с РАС. [42]
По данным Всемирной организации здравоохранения, в то время как у пожилых людей могут возникнуть проблемы с сердцем из-за шума, дети особенно уязвимы к шуму, а воздействие шума на детей может быть постоянным. [45] Шум представляет серьезную угрозу физическому и психологическому здоровью ребенка и может негативно влиять на его обучение и поведение. [46] Воздействие постоянного шумового загрязнения показывает, насколько важно поддержание здоровья окружающей среды для сохранения здоровья детей и пожилых людей . [47]
Шум, создаваемый транспортом, судами, транспортными средствами и самолетами, может влиять на выживаемость видов диких животных и может достигать нетронутых мест обитания. [48] Хотя звуки обычно присутствуют в окружающей среде, антропогенные шумы различимы из-за различий в частоте и амплитуде. [49] Многие животные используют звуки для общения с другими представителями своего вида, будь то в целях воспроизводства, навигации или для уведомления других о добыче или хищниках. Однако антропогенные шумы мешают видам обнаруживать эти звуки, влияя на общую коммуникацию внутри популяции. [49] Такие виды, как птицы, амфибии, рептилии, рыбы, млекопитающие и беспозвоночные, являются примерами биологических групп, на которые влияет шумовое загрязнение. [48] [50] Если животные не могут общаться друг с другом, это приведет к снижению воспроизводства (невозможность найти пару) и более высокой смертности (отсутствие коммуникации для обнаружения хищников). [48]
Европейские малиновки, живущие в городских условиях, с большей вероятностью поют ночью в местах с высоким уровнем шумового загрязнения в течение дня, что позволяет предположить, что они поют ночью, потому что там тише, и их сообщение может распространяться в окружающей среде более четко. [51] То же исследование показало, что дневной шум был более сильным предиктором ночного пения, чем ночное световое загрязнение , которому часто приписывают это явление. Антропогенный шум уменьшил видовое богатство птиц, обнаруженных в неотропических городских парках. [52]
Зебровые амадинки становятся менее верными своим партнерам, когда подвергаются шуму от транспорта. Это может изменить эволюционную траекторию популяции, выбирая черты, истощая ресурсы, которые обычно направляются на другие виды деятельности, и, таким образом, приводя к глубоким генетическим и эволюционным последствиям. [53]
Было выявлено несколько причин, связанных с гиперчувствительностью беспозвоночных при воздействии антропогенного шума. Беспозвоночные эволюционировали, чтобы улавливать звук, и большая часть их физиологии адаптирована для обнаружения колебаний окружающей среды. [54] Усики или волоски на организме улавливают движение частиц. [55] Антропогенный шум, создаваемый в морской среде, такой как забивка свай и судоходство, улавливается через движение частиц; эти виды деятельности являются примером стимулов ближнего поля. [55]
Способность обнаруживать вибрацию через механосенсорные структуры наиболее важна для беспозвоночных и рыб. Млекопитающие также зависят от ушей-детекторов давления, чтобы воспринимать шум вокруг них. [55] Поэтому предполагается, что морские беспозвоночные, вероятно, воспринимают эффекты шума иначе, чем морские млекопитающие. Сообщается, что беспозвоночные могут обнаруживать большой диапазон звуков, но чувствительность к шуму существенно различается между видами. Однако, как правило, беспозвоночные зависят от частот ниже 10 кГц. Это частота, на которой возникает большая часть шума океана. [56]
Таким образом, антропогенный шум не только часто маскирует коммуникацию беспозвоночных, но и негативно влияет на другие функции биологической системы из-за стресса, вызванного шумом. [54] Еще одной из основных причин шумового воздействия на беспозвоночных является то, что звук используется в нескольких поведенческих контекстах многими группами. Это включает в себя регулярный звук, производимый или воспринимаемый в контексте агрессии или избегания хищников. Беспозвоночные также используют звук для привлечения или поиска партнеров и часто используют звук в процессе ухаживания. [54]
Многие исследования, проведенные по воздействию шума на беспозвоночных, обнаружили, что была вызвана физиологическая или поведенческая реакция. В большинстве случаев это было связано со стрессом и предоставило конкретные доказательства того, что морские беспозвоночные обнаруживают шум и реагируют на него. Некоторые из наиболее информативных исследований в этой категории сосредоточены на раках-отшельниках. В одном исследовании было обнаружено, что поведение рака-отшельника Pagurus bernhardus при попытке выбрать раковину изменилось при воздействии шума. [57]
Правильный выбор раковин раков-отшельников в значительной степени способствует их способности выживать. Раковины обеспечивают защиту от хищников, высокой солености и высыхания. [57] Однако исследователи определили, что подход к раковине, ее исследование и проживание в раковине происходили в течение более короткого периода времени с антропогенным шумом в качестве фактора. Это указывало на то, что процессы оценки и принятия решений раков-отшельников были изменены, хотя известно, что раки-отшельники не оценивают раковины с помощью каких-либо слуховых или механорецептивных механизмов. [57]
В другом исследовании, посвященном Pagurus bernhardus и голубой мидии ( Mytilus edulis) , физическое поведение демонстрировало реакцию на стресс на шум. Когда рак-отшельник и мидия подвергались воздействию разных типов шума, у голубой мидии наблюдались значительные изменения в раскрытии створок. [58] Рак-отшельник реагировал на шум, поднимая раковину с земли несколько раз, затем освобождая раковину, чтобы осмотреть ее, прежде чем вернуться внутрь. [58] Результаты испытаний с раками-отшельниками были неоднозначными в отношении причинно-следственной связи; необходимо провести больше исследований, чтобы определить, можно ли приписать поведение рака-отшельника производимому шуму.
Другое исследование, демонстрирующее реакцию на стресс у беспозвоночных, было проведено на кальмаре вида Doryteuthis pealeii . Кальмар был подвергнут воздействию звуков строительства, известного как забивка свай, которое напрямую воздействует на морское дно и производит интенсивные вибрации, передающиеся через субстрат и воду. [59] Кальмар отреагировал струей, чернилами, изменением рисунка и другими реакциями испуга. [60] Поскольку зарегистрированные реакции похожи на те, которые были выявлены при столкновении с хищником, подразумевается, что кальмар изначально рассматривал звуки как угрозу. Однако было также отмечено, что реакции тревоги уменьшались с течением времени, что означает, что кальмар, вероятно, приспособился к шуму. [60] Независимо от этого, очевидно, что у кальмара возник стресс, и хотя дальнейшее исследование не проводилось, исследователи подозревают, что существуют другие последствия, которые могут изменить привычки выживания кальмара. [60]
Дополнительное исследование изучало воздействие шума на горбатого дельфина ( Sousa chinensis ) в Индо-Тихоокеанском регионе. Дельфины подвергались воздействию повышенного уровня шума из-за строительства в устье реки Чжуцзян в Китае, в частности, вызванного самым большим в мире вибрационным молотом — OCTA-KONG. [61] Исследование показало, что, хотя щелчки дельфинов не были затронуты, их свисты были вызваны восприимчивостью к слуховой маскировке . [61] Было обнаружено, что шум от OCTA-KONG был обнаружен 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 причиной слуховых повреждений. [61]
Шумовое загрязнение распространено в морских экосистемах, затрагивая по меньшей мере 55 морских видов. [62] Для многих морских популяций звук является основным чувством, используемым для их выживания; они способны обнаруживать звук на расстоянии сотен или тысяч километров от источника, в то время как зрение ограничено десятками метров под водой. [62] Поскольку антропогенные шумы продолжают расти, удваиваясь каждое десятилетие, это ставит под угрозу выживаемость морских видов. [63] Одно исследование обнаружило, что по мере увеличения сейсмических шумов и морских гидролокаторов в морских экосистемах, разнообразие китообразных , таких как киты и дельфины, уменьшается. [64] Шумовое загрязнение также ухудшило слух рыб, убило и изолировало популяции китов, усилило реакцию на стресс у морских видов и изменило физиологию видов. Поскольку морские виды чувствительны к шуму, большинство морских диких животных находятся в нетронутых местообитаниях или районах, не подверженных значительному антропогенному шуму, что ограничивает подходящие места обитания для добычи пищи и спаривания. Киты изменили свой маршрут миграции, чтобы избежать антропогенного шума, а также изменили свои крики. [65]
Для многих морских организмов звук является основным средством познания окружающей среды. Например, многие виды морских млекопитающих и рыб используют звук в качестве основного средства навигации, общения и добычи пищи. [66] Антропогенный шум может оказывать пагубное воздействие на животных, увеличивая риск смерти, изменяя тонкий баланс в обнаружении хищника или добычи [67] и избегании, и мешая использованию звуков в общении, особенно в отношении воспроизводства, а также в навигации и эхолокации. [68] Эти эффекты затем могут изменить больше взаимодействий внутри сообщества через косвенные (« домино ») эффекты. [69] Акустическое переоблучение может привести к временной или постоянной потере слуха.
Шумовое загрязнение могло стать причиной гибели некоторых видов китов, которые выбросились на берег после воздействия громкого звука военного сонара . [70] (см. также Морские млекопитающие и сонар ) До недавнего времени большинство исследований воздействия шума было сосредоточено на морских млекопитающих и, в меньшей степени, на рыбах. [71] [72] В последние несколько лет ученые переключились на проведение исследований беспозвоночных и их реакций на антропогенные звуки в морской среде. Это исследование имеет важное значение, особенно учитывая, что беспозвоночные составляют 75% морских видов и, таким образом, составляют большой процент пищевых цепей океана. [72] Из проведенных исследований в исследовании было представлено значительное разнообразие семейств беспозвоночных. Существует различие в сложности их сенсорных систем, что позволяет ученым изучать ряд характеристик и лучше понимать воздействие антропогенного шума на живые организмы.
Даже морские беспозвоночные, такие как крабы ( Carcinus maenas ), как было показано, подвергаются отрицательному воздействию шума кораблей. [73] [74] Было отмечено, что более крупные крабы подвергаются большему отрицательному воздействию звуков, чем более мелкие крабы. Повторное воздействие звуков действительно приводило к акклиматизации . [74]
Подводное шумовое загрязнение, вызванное деятельностью человека, также распространено в море, и, учитывая, что звук распространяется быстрее в воде, чем в воздухе, является основным источником нарушения морских экосистем и наносит значительный вред морской жизни, включая морских млекопитающих, рыб и беспозвоночных. [75] [76] Некогда спокойная морская среда теперь шумная и хаотичная из-за кораблей, бурения нефтяных скважин, гидроакустического оборудования и сейсмических испытаний. [77] Основными источниками антропогенного шума являются торговые суда, военно-морские гидроакустические операции, подводные взрывы (ядерные) и сейсмическая разведка нефтяной и газовой промышленности. [78]
Грузовые суда создают высокий уровень шума из-за винтов и дизельных двигателей. [79] [80] Это шумовое загрязнение значительно повышает уровень низкочастотного окружающего шума по сравнению с уровнем, вызванным ветром. [81] Животные, такие как киты, которые зависят от звука для общения, могут быть подвержены этому шуму различными способами. Более высокие уровни окружающего шума также заставляют животных издавать более громкие звуки, что называется эффектом Ломбарда . Исследователи обнаружили, что длина песен горбатых китов была больше, когда поблизости был активен низкочастотный сонар. [82]
Подводное шумовое загрязнение не ограничивается только океанами, и может происходить также в пресноводной среде. Шумовое загрязнение было обнаружено в реке Янцзы и привело к угрозе для бесплавниковых морских свиней . [83] Исследование, проведенное по шумовому загрязнению в реке Янцзы, показало, что повышенные уровни шумового загрязнения изменили временной порог слуха бесплавниковых морских свиней и представляют значительную угрозу для их выживания. [83]
Шумовое загрязнение стало заметным фактором стресса для экосистем коралловых рифов . Коралловые рифы являются одними из важнейших экосистем Земли, а также имеют большое значение для нескольких сообществ и культур по всему миру, которые зависят от рифов из-за предоставляемых ими услуг, таких как рыболовство и туризм. [84] Рифы вносят существенный вклад в глобальное биоразнообразие и производительность и являются важнейшей частью систем поддержки Земли. [85] Антропогенный шум, возникающий в результате деятельности человека, увеличил подводный шум в естественной звуковой среде рифов. [86] Основными источниками шумового загрязнения на коралловых рифах являются лодки и суда. [87] Звук, создаваемый при пересечении лодок и кораблей, накладывается на естественные звуки организмов коралловых рифов. Это загрязнение по-разному влияет на различные организмы, населяющие коралловые рифы, и в конечном итоге наносит ущерб возможностям рифа и может вызвать необратимое ухудшение. [88]
Здоровые коралловые рифы по своей природе шумные, состоящие из звуков разбивающихся волн и падающих камней, а также звуков, производимых рыбами и другими организмами. Морские организмы используют звук для таких целей, как навигация, поиск пищи, общение и репродуктивная деятельность. [88] Чувствительность и диапазон слуха различаются у разных организмов в экосистеме коралловых рифов. Среди рыб коралловых рифов обнаружение и генерация звука могут охватывать диапазон от 1 Гц до 200 кГц, в то время как их слуховые способности охватывают частоты в диапазоне от 100 Гц до 1 кГц. [89] Несколько различных типов антропогенного шума находятся на тех же частотах, которые морские организмы в коралловых рифах используют для навигации, общения и других целей, что нарушает естественную звуковую среду коралловых рифов. [87]
Источниками антропогенного шума являются различные виды человеческой деятельности, такие как судоходство , разведка нефти и газа и рыболовство. Основной причиной шумового загрязнения коралловых рифов является деятельность лодок и кораблей. Использование небольших моторных лодок для целей рыболовства или туризма в районах коралловых рифов и более крупных судов, таких как грузовые суда, перевозящие товары, значительно усиливает нарушения естественного морского звукового ландшафта. Шум от судоходства и небольших лодок имеет ту же частоту, что и звуки, создаваемые морскими организмами, и поэтому действует как разрушительный элемент в звуковой среде коралловых рифов. [87] Как долгосрочные, так и острые эффекты были задокументированы для организмов коралловых рифов после воздействия шумового загрязнения. [88]
Антропогенный шум по сути является постоянным стрессором для коралловых рифов и их обитателей. [90] Было обнаружено, что как временное, так и постоянное шумовое загрязнение вызывает изменения в распределительных, физиологических и поведенческих моделях организмов коралловых рифов. Некоторые из наблюдаемых изменений заключались в ухудшении слуха, увеличении частоты сердечных сокращений у коралловых рыб и сокращении количества личинок , достигающих мест своего поселения. В конечном итоге, результатом таких изменений является снижение показателей выживаемости и изменение моделей, что потенциально изменяет всю экосистему рифа. [88]
Было обнаружено, что белая ласточка, рыба кораллового рифа, имеет нарушенное поведение против хищников из-за шума судна. Отвлечение антропогенного шума, возможно, отвлекает рыбу и тем самым влияет на реакцию побега и обычное плавание коралловых рыб. [91] Исследование, проведенное на видах личинок кораллов, которые имеют решающее значение для расширения коралловых рифов, обнаружило, что личинки ориентируются на звук здоровых рифов. Шум, создаваемый антропогенной деятельностью, может маскировать этот звуковой ландшафт, мешая личинкам плыть к рифу. [92] Шумовое загрязнение в конечном итоге представляет угрозу для поведенческих моделей нескольких коралловых организмов. [86]
Наземные антропогенные шумы влияют на акустическую коммуникацию 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. [93] 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 изменяет свой брачный призыв в ответ на громкий шум транспорта. Лампе и Шмолл (2012) обнаружили, что самцы кузнечиков из тихих местообитаний имеют локальный максимум частоты около 7319 Гц. [93]
Напротив, самцы кузнечиков, подвергающиеся воздействию громкого шума транспорта, могут создавать сигналы с более высокой локальной частотой максимума 7622 Гц. Более высокие частоты производятся кузнечиками, чтобы не дать фоновому шуму заглушить их сигналы. Эта информация показывает, что антропогенный шум нарушает акустические сигналы, производимые насекомыми для общения. [93] Похожие процессы нарушения поведения, поведенческой пластичности и сдвигов уровня популяции в ответ на шум, вероятно, происходят у морских беспозвоночных, производящих звуки, но необходимы дополнительные экспериментальные исследования. [58] [59]
Было показано, что шум от лодок влияет на эмбриональное развитие и приспособленность морского зайца Stylocheilus striatus . [94] Антропогенный шум может изменять условия окружающей среды, которые оказывают отрицательное влияние на выживание беспозвоночных. Хотя эмбрионы могут адаптироваться к обычным изменениям в своей среде, данные свидетельствуют о том, что они не очень хорошо приспособлены к тому, чтобы переносить отрицательное воздействие шумового загрязнения. Были проведены исследования на морском зайце, чтобы определить влияние шума от лодок на ранние стадии жизни и развитие эмбрионов. Исследователи изучали морских зайцев из лагуны острова Муреа , Французская Полинезия. В ходе исследования записи шума от лодок были сделаны с помощью гидрофона. [94] Кроме того, были сделаны записи окружающего шума, которые не содержали шума от лодок. В отличие от воспроизведения окружающего шума, моллюски, подвергшиеся воспроизведению шума от лодок, показали снижение эмбрионального развития на 21%. Кроме того, у недавно вылупившихся личинок наблюдался повышенный уровень смертности на 22% при воздействии воспроизведения шума от лодок. [94]
Антропогенный шум может иметь негативные последствия для беспозвоночных, которые помогают контролировать экологические процессы, имеющие решающее значение для экосистемы. Существует множество естественных подводных звуков, производимых волнами в прибрежных и шельфовых местообитаниях, а также биотические сигналы коммуникации, которые не оказывают негативного воздействия на экосистему. Изменения в поведении беспозвоночных различаются в зависимости от типа антропогенного шума и похожи на естественные шумовые ландшафты. [95]
Эксперименты изучали поведение и физиологию моллюска ( Ruditapes philippinarum ), десятиногого рака ( Nephrops norvegicus ) и офиуры ( Amphiura filiformis ), на которых влияют звуки, напоминающие шумы судоходства и строительства. [95] Три беспозвоночных в эксперименте подвергались воздействию непрерывного широкополосного шума и импульсивного широкополосного шума. Антропогенный шум препятствовал биоирригационному и закапывающему поведению Nephrops norvegicus . Кроме того, десятиногий рак продемонстрировал снижение активности. Ruditapes philippinarum испытывал стресс, который вызывал снижение поверхностного перемещения. [95] Антропогенный шум заставлял моллюсков закрывать свои створки и перемещаться в область выше границы раздела осадок-вода. Эта реакция препятствует моллюску перемешивать верхний слой профиля осадка и затрудняет питание суспензией. Звук заставляет Amphiura filiformis испытывать изменения в физиологических процессах, что приводит к нерегулярности поведения биотурбации. [95]
Эти беспозвоночные играют важную роль в транспортировке веществ для круговорота питательных веществ в бентических средах. [95] В результате экосистемы подвергаются негативному влиянию, когда виды не могут вести себя естественно в своей среде. Места с судоходными путями, дноуглубительными работами или коммерческими портами известны как места с непрерывным широкополосным звуком. Забивка свай и строительство являются источниками, которые демонстрируют импульсный широкополосный шум. Различные типы широкополосного шума оказывают различное воздействие на различные виды беспозвоночных и на то, как они ведут себя в своей среде. [95]
Другое исследование показало, что закрытие створок тихоокеанской устрицы Magallana gigas было поведенческой реакцией на различные уровни акустической амплитуды и шумовые частоты. [96] Устрицы воспринимают звуковые колебания ближнего поля с помощью статоцистов. Кроме того, у них есть поверхностные рецепторы, которые обнаруживают изменения давления воды. Звуковые волны давления от судоходства могут создаваться ниже 200 Гц. Забивка свай генерирует шум между 20 и 1000 Гц. Кроме того, крупные взрывы могут создавать частоты в диапазоне от 10 до 200 Гц. M. gigas может обнаруживать эти источники шума, поскольку их сенсорная система может обнаруживать звук в диапазоне от 10 до < 1000 Гц. [96]
Было показано, что антропогенный шум, создаваемый деятельностью человека, негативно влияет на устриц. [96] Исследования показали, что широкие и расслабленные створки являются признаком здоровых устриц. Устрицы испытывают стресс, когда они не открывают свои створки так часто в ответ на шум окружающей среды. Это подтверждает, что устрицы обнаруживают шум при низких уровнях акустической энергии. [96] Хотя мы в целом понимаем, что загрязнение морской среды шумом влияет на харизматичных мегафауну, таких как киты и дельфины, понимание того, как беспозвоночные, такие как устрицы, воспринимают и реагируют на производимый человеком звук, может дать дальнейшее представление о влиянии антропогенного шума на более крупную экосистему. [96] 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 берег. Эксперты предполагают, что шумовое загрязнение играет важную роль в массовом выбрасывании китов на берег. [97]
Шумовое загрязнение также изменило сообщества и разнообразие птиц. Антропогенные шумы оказывают такое же влияние на популяцию птиц, как и в морских экосистемах, где шумы снижают репродуктивный успех; не позволяют обнаружить хищников из-за помех антропогенных шумов, минимизируют районы гнездования, увеличивают реакцию на стресс, а численность и богатство видов снижаются. [49] [62] Некоторые виды птиц более чувствительны к шумам по сравнению с другими, в результате чего высокочувствительные птицы мигрируют в менее нарушенные места обитания. Также были получены доказательства косвенного положительного воздействия антропогенных шумов на популяции птиц. Было обнаружено, что гнездящиеся хищники птиц, такие как западная кустарниковая сойка ( Aphelocoma californica ), редко встречаются в шумных средах (западная кустарниковая сойка чувствительна к шуму). Таким образом, репродуктивный успех для гнездящихся сообществ добычи был выше из-за отсутствия хищников. [49] Шумовое загрязнение может изменить распределение и численность видов добычи, что затем может повлиять на популяции хищников. [98]
Концепция иерархии контроля часто используется для снижения шума в окружающей среде или на рабочем месте. Инженерные средства контроля шума могут использоваться для снижения распространения шума и защиты людей от чрезмерного воздействия. Когда средства контроля шума нецелесообразны или недостаточны, люди также могут предпринять шаги для защиты себя от вредного воздействия шумового загрязнения. Если люди должны находиться рядом с громкими звуками, они могут защитить свои уши с помощью средств защиты органов слуха (например, беруши или наушники). [99]
Программы и инициативы Buy Quiet возникли в попытке борьбы с воздействием профессионального шума. Эти программы поощряют покупку более тихих инструментов и оборудования и побуждают производителей разрабатывать более тихое оборудование. [100]
Шум от дорог и других городских факторов можно смягчить за счет городского планирования и лучшего проектирования дорог . Дорожный шум можно уменьшить за счет использования шумозащитных экранов , ограничения скорости транспортных средств, изменения текстуры поверхности дороги, ограничения движения большегрузных транспортных средств , использования средств управления дорожным движением, которые сглаживают поток транспортных средств для снижения торможения и ускорения, а также конструкции шин.
Важным фактором в применении этих стратегий является компьютерная модель дорожного шума , которая способна учитывать местную топографию , метеорологию , дорожные операции и гипотетическое смягчение. Затраты на смягчение встраивания могут быть скромными, при условии, что эти решения будут найдены на этапе планирования дорожного проекта.
Шум от самолетов можно уменьшить, используя более тихие реактивные двигатели . Изменение траектории полета и времени суток взлетно-посадочной полосы принесло пользу жителям, проживающим вблизи аэропортов.
Вплоть до 1970-х годов правительства рассматривали шум как «неприятность», а не как экологическую проблему.
Многие конфликты по поводу шумового загрязнения решаются путем переговоров между излучателем и получателем. 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. Пределы шума, установленные законом в 1994 году, не соблюдаются. [101] В 2018 году Всемирный индекс слуха объявил Каир вторым самым шумным городом в мире. [102]
Шумовое загрязнение является серьезной проблемой в Индии. [103] Правительство Индии имеет правила и положения против петард и громкоговорителей, но их соблюдение крайне неэффективно. [104] Фонд Awaaz — неправительственная организация в Индии, которая с 2003 года занимается контролем шумового загрязнения из различных источников посредством пропаганды, судебных разбирательств по вопросам общественных интересов, повышения осведомленности и образовательных кампаний. [105] Несмотря на усиление правоприменения и строгости законов, которые сейчас применяются в городских районах, сельские районы по-прежнему страдают от этого. [106]
Верховный суд Индии запретил проигрывать музыку на громкоговорителях после 22:00. В 2015 году Национальный зеленый трибунал поручил властям Дели обеспечить строгое соблюдение правил по шумовому загрязнению, заявив, что шум — это не просто неприятность, он может вызывать серьезный психологический стресс. Однако реализация закона остается слабой. [106]
То, как следует сократить уровень шума, не нанося слишком большого ущерба промышленности, является сегодня серьезной проблемой в сфере 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 иметь возможность комфортно общаться, уровень фонового шума не должен превышать 40 дБ. [107] Правительство Швеции приняло меры по звукоизоляции и акустическому поглощению , такие как шумовые барьеры и активный контроль шума .
Данные, собранные компанией Rockwool, производителем изоляционных материалов 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 британские советы получили 315 838 жалоб на шумовое загрязнение от частных домов. Это привело к тому, что сотрудники по охране окружающей среды по всей Великобритании выписали 8 069 уведомлений или штрафных санкций о снижении уровня шума в соответствии с положениями Закона об антиобщественном 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 округ в Великобритании, с 9 814 жалобами на шум, что составляет 42,32 жалобы на тысячу жителей. Восемь из 10 лучших советов по количеству жалоб на 1000 жителей находятся в Лондоне . [108]
Закон о контроле шума 1972 года установил национальную политику США по содействию созданию для всех американцев среды, свободной от шума, который ставит под угрозу их здоровье и благополучие. В прошлом Агентство по охране окружающей среды координировало все федеральные мероприятия по контролю шума через свое Управление по борьбе с шумом и контролю. Агентство по охране окружающей среды прекратило финансирование управления в 1982 году в рамках изменения федеральной политики контроля шума, чтобы передать основную ответственность за регулирование шума государственным и местным органам власти. Однако Закон о контроле шума 1972 года и Закон о тихих общинах 1978 года никогда не отменялись Конгрессом и остаются в силе по сей день, хотя по сути не финансируются. [109]
Национальный институт охраны труда и здоровья (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 рабочей смены 85 дБ(А) и для импульсного шума (мгновенные события, такие как удары или аварии) 140 дБ(А). [39] [27] Агентство опубликовало эту рекомендацию вместе с ее происхождением, устройствами для измерения шума, программами профилактики потери слуха и исследовательскими потребностями в 1972 году (позднее пересмотренную в июне 1998 года) в качестве подхода к профилактике потери слуха, связанной с производственным шумом. [27]
Управление по охране труда и здоровья (OSHA) при Министерстве труда выпускает обязательные стандарты для защиты работников от опасностей профессионального шума. Допустимый предел воздействия (PEL) шума составляет TWA 90 дБ(A) для восьмичасового рабочего дня. [28] [110] Однако в производственных и сервисных отраслях, если TWA превышает 85 дБ(A), работодатели должны внедрить программу сохранения слуха . [110]
Федеральное управление гражданской авиации (FAA) регулирует шум самолетов , определяя максимальный уровень шума, который может издавать отдельный гражданский самолет, требуя от самолетов соответствия определенным стандартам сертификации по шуму. Эти стандарты обозначают изменения в требованиях к максимальному уровню шума по «стадии» обозначения. Стандарты шума США определены в Кодексе федеральных правил (CFR), Раздел 14 Часть 36 – Стандарты шума: Сертификация типа самолета и летной годности (14 CFR Часть 36). [111] FAA также реализует программу контроля шума самолетов в сотрудничестве с авиационным сообществом. [112] FAA разработало процесс отчетности для всех, кто может быть затронут шумом самолета. [113]
Федеральное управление автомобильных дорог (FHWA) разработало правила по контролю шума на автомагистралях в соответствии с требованиями Закона о федеральных автомагистралях 1970 года. Правила требуют обнародования критериев уровня шума от транспорта для различных видов землепользования и описывают процедуры по снижению шума от транспорта на автомагистралях и строительного шума. [114]
Стандарты шума Департамента жилищного строительства и городского развития (HUD), описанные в 24 CFR часть 51, подраздел B, содержат минимальные национальные стандарты, применимые к программам HUD для защиты граждан от чрезмерного шума в их сообществах и местах проживания. Например, все объекты, чье воздействие шума окружающей среды или сообщества превышает средний уровень звука днем и ночью (DNL) в 65 (дБ), считаются зонами, подверженными шуму, он определяет «обычно неприемлемые» шумовые зоны, где уровни шума в сообществе составляют от 65 до 75 дБ, для таких мест должны быть реализованы функции снижения и ослабления шума. Места, где DNL превышает 75 дБ, считаются «неприемлемыми» и требуют одобрения помощника секретаря по планированию и развитию сообществ. [115]
Бюро транспортной статистики Министерства транспорта создало карту для предоставления доступа к комплексным данным о шуме от самолетов и дорог на национальном и окружном уровнях. [116] Карта призвана помочь городским планировщикам, выборным должностным лицам, ученым и жителям получить доступ к актуальной информации о шуме от авиации и автомагистралей между штатами. [117]
Штаты 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, по сути, даже не существуют в некоторых городах. Постановление может содержать общий запрет на создание шума, который является неприятным, или оно может устанавливать конкретные руководящие принципы относительно уровня шума, допустимого в определенное время дня и для определенных видов деятельности. [118] Законы о шуме классифицируют звук на три категории. Первая — это окружающий шум, который относится к звуковому давлению всеохватывающего шума, связанного с данной средой. Вторая — это непрерывный шум, который может быть постоянным или колеблющимся, но продолжается более часа. Третья — это циклически изменяющийся шум, который может быть постоянным или колеблющимся, но повторяется через разумно одинаковые промежутки времени. [119]
В 1985 году в Нью-Йорке был принят первый всеобъемлющий кодекс по шуму. Кодекс Портленда по шуму предусматривает потенциальные штрафы до 5000 долларов за нарушение и является основой для других крупных городских постановлений по шуму в США и Канаде. [120]
В 1995 году Европейский регион Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) выпустил руководящие принципы по регулированию шума в общественных местах. [12] Впоследствии Европейский регион ВОЗ выпустил другие версии руководящих принципов, последняя из которых была распространена в 2018 году. [121] Руководящие принципы содержат самые последние данные исследований, проведенных в Европе и других частях мира, по воздействию непроизводственного шума и его связи с результатами физического и психического здоровья. Руководящие принципы содержат рекомендации по ограничениям и профилактическим мерам в отношении различных источников шума (дорожное движение, железная дорога, самолеты, ветряные турбины) для средних уровней днем-вечером-ночью и средних уровней в ночное время. Рекомендации по шуму в условиях досуга в 2018 году были условными и основывались на эквивалентном уровне звукового давления в течение среднего 24-часового периода в году без учета веса для ночного шума (LA eq, 24 часа ); ВОЗ установила рекомендуемый предел в 70 дБ(A). [121]