Технология измерения авиационного шума на территории жилой застройки с применением хронограмм уровней звука

Введение

Авиационный шум – шум при пролётах воздушных судов (ВС) вблизи или над населёнными пунктами, оказывающий неблагоприятное (вредное) воздействие на здоровье населения. Шум при пролётах воздушных судов является одной из составляющих суммарного шума на территориях жилой застройки от различных источников, таких как автомобильный и железнодорожный транспорт, промышленные предприятия, строительная техника на строящихся объектах [1].

Повышенные уровни шума на территории жилой застройки и в помещениях жилых зданий вызывают жалобы населения на шум (далее – шум среды обитания) и приводят к негативным последствиям для здоровья, проявляющимся в нарушениях сна, расстройствах нервной системы, болезнях системы кровообращения. Вредное действие шума среды обитания в отличие от производственного обусловлено психофизиологическими реакциями, возникающими и угасающими за короткое время (10–15 мин) [2–9], поэтому оценка шума должна проводиться по результатам измерений эквивалентного и максимального уровней звука А за пятнадцатиминутные опорные интервалы за представительные периоды наблюдения в дневное и ночное время суток или за все 24 ч [1]. Применение других показателей, таких как уровень экспозиции звука (LEX или SEL), средний уровень шума в дневное и ночное время (DNL) [10] и Lden (средний уровень шума в дневное, вечернее и ночное время), определённый Директивой 2002/49/EC [11] в дополнение к показателям, принятым в нашей стране, будет излишним [1].

Возможность размещения объектов капитального строительства (ОКС) в седьмой подзоне приаэродромной территории до 2021 г. обосновывалась СП 2.1.8.3565–19¹ по прогнозу эквивалентного уровня звука А. С введением в действие СанПиН 1.2.3685–21², отменивших СП 2.1.8.3565–19, определение возможности размещения ОКС в седьмой подзоне приаэродромной территории устанавливается приказами Роспотребнадзора от 07.12.2022 г. № 664³, от 28.02.2024 г. № 150⁴ и от 05.12.2024 г. № 963⁵. Эти приказы не касаются корректности измерений нормируемых и вспомогательных параметров авиационного шума.

Метод измерения нормируемых параметров шума и порядок расчёта прогнозируемого эквивалентного уровня звука А на территории жилой застройки регламентированы Методическими указаниями МУК 4.3.3722–21⁶.

Методика установления седьмой подзоны приаэродромной территории, расчёта и оценки рисков для здоровья человека содержит требования к измерению параметров авиационного и фонового шума и расчёта прогнозируемого оценочного уровня звука. Эти требования в основном повторяют положения МУК 4.3.3722–21, однако в части определения фонового шума есть различие: МУК не содержат конкретных указаний, как измерять фоновый шум. В п. 6.7 МУК имеется рекомендация о возможности определения параметров фонового шума при анализе хронограмм. В методической части приказа № 664 сказано, что уровень фонового шума следует определять «в период, предшествующий пролёту ВС, составляющий не более 15 минут».

Кроме того, действует ряд документов, определяющих нормативные показатели и их величины, методы измерения шума на территории жилой застройки, в помещениях жилых и общественных зданий, в том числе и авиационного шума: ГОСТ 23337–2014⁷, ГОСТ 22283–14⁸, ГОСТ Р 53187–2008⁹, ГОСТ 31296.1–2005 (ИСО 1996–1:2003)¹⁰, ГОСТ 31296.2–2006 (ИСО 1996–2:2007)¹¹.

Отсутствие определения термина «авиационный шум», требований к продолжительности «опорного временного интервала» (reference time interval) и методике измерения фонового шума не позволяет корректно определить акустические и временные параметры авиационного шума, что подробно рассматривалось в предыдущей статье авторов [1].

Цель исследования – разработка технологии измерения нормируемых параметров авиационного шума на территории жилой застройки методом прямых измерений с применением хронограмм уровней звука А для гигиенической оценки и прогноза возможности размещения объектов капитального строительства.

Материалы и методы

Проанализированы требования МУК 4.3.3722–21 и Методики установления седьмой подзоны приаэродромной территории, расчёта и оценки рисков для здоровья человека. Подробный анализ ГОСТ 23337–2014, ГОСТ 22283–14, ГОСТ Р 53187–2008, ГОСТ 31296.1–2005 (ИСО 1996–1:2003), ГОСТ 31296.2–2006 (ИСО 1996–2:2007) был выполнен ранее [1].

Прямые измерения уровней звука проводили приборами серий ОКТАВА и ЭКОФИЗИКА 110А, обработку полученных результатов – с помощью программного обеспечения Signal+3G или Signal+Light.

Анализ результатов измерений параметров шума на территориях, предназначенных для жилой застройки в седьмой подзоне приаэродромной территории аэропорта Шереметьево, осуществлялся на основании хронограмм уровней звука А акустических событий при пролёте ВС.

Результаты

При анализе нормативно-методических документов и обработке хронограмм уровней звука А, измеренных в соответствии с требованиями МУК 4.3.3722–21 на территории, предназначенной для жилой застройки, при пролётах ВС, возникли вопросы, касающиеся определения уровней фонового шума и измерения продолжительности акустического события, связанного с пролётами ВС.

Из содержания п. 6.6 и п. 6.7 МУК 4.3.3722–21 не ясно, какие уровни звука А (минимальный, максимальный или эквивалентный) фонового шума необходимо измерить, в какое время они измеряются, как используются в определении уровня звука А «известного» источника, в том числе от пролетающего ВС. Обычно фоновый шум имеет непостоянный характер, его текущий уровень звука А может значительно изменяться в течение опорного временного интервала.

На рис. 1 представлена хронограмма уровня звука А за пятнадцатиминутный опорный временной интервал, в течение которого зарегистрированы два пролёта ВС.

Минимальные, максимальные и эквивалентные уровни фонового шума в периоды 1, 2 и 5 имеют существенные различия (от 41,2 до 48,2 дБА) и могут кардинально поменять определение акустического события (период 3) как авиационного шума с максимальным уровнем 53,3 дБА.

Очевидно, что определять событие как авиационный шум следует по уровням звука А, зарегистрированным при пролёте ВС, за период между моментами, непосредственно предшествующими началу роста и окончанию спада уровня звука. На хронограмме (см. рис. 1) для пролёта ВС (событие 3) это будут периоды ≈ 00:27:00 и ≈ 00:29:00 текущего времени. Для 20-секундных интервалов до начала роста уровня звука этого события минимальные, максимальные и эквивалентные уровни равны 42,6; 44,2 и 43,2 дБА, а после окончания спада – 42,5; 44,7 и 43,5 дБА соответственно. Для пролёта ВС (событие 4) аналогичными будут периоды ≈ 00:30:00 и ≈ 00:31:30 текущего времени. Соответственно минимальные, максимальные и эквивалентные уровни до начала роста уровня звука соответствующего события равны 44,7; 48,4 и 46 дБА, а после окончания спада – 44,2; 48,5 и 45,6 дБА.

В приведённом примере соответствующие уровни звука до начала роста и после окончания спада уровня звука достаточно близки (различие не более 0,5 дБ). Но при сравнении двух событий получаем различия по минимальному уровню звука ≈ 2 дБ, по максимальному ≈ 4 дБ и по эквивалентному ≈ 3 дБ. Можно с достаточной вероятностью утверждать, что в обоих случаях уровень фонового шума почти не изменялся в интервале времени действия авиационного шума, но был разным для каждого события.

На рис. 2 представлены хронограммы акустических событий авиационного шума при различных уровнях фонового шума до начала роста и после окончания спада уровня звука, зарегистрированного при пролёте ВС.

Для временного интервала 1 до начала роста уровня звука события 2 (пролёт ВС) минимальные, максимальные и эквивалентные уровни фонового шума равны 26,3; 29,2 и 26,9 дБА, а для временного интервала 3 после окончания спада – 26,3; 30,5 и 28,2 дБА соответственно, то есть различие соответствующих уровней звука до начала роста и после окончания спада составляет не более 1,3 дБ (см. рис. 2, а).

Для временного интервала 4 до начала роста уровня звука события 5 (пролёт ВС) минимальные, максимальные и эквивалентные уровни фонового шума равны 27,5; 29,3 и 28 дБА, а для интервала 6 (после пролёта ВС) – 29,7; 48,8 и 38,3 дБА соответственно (см. рис. 2, б). Даже если исключить из анализа короткое акустическое событие в 01:06:52, максимальные и эквивалентные уровни фонового шума будут равны 36,8 и 32,7 дБА, минимальный уровень не изменится.

Для временных интервалов 4 и 6 (см. рис. 2, б) различие минимальных уровней звука до начала роста и после окончания спада уровня события 5 составляет 2,2 дБ, различие максимальных и эквивалентных уровней звука превышает 6 дБ, то есть величины уровней фонового шума интервалов 4 и 6 отличаются значительно, особенно максимальные и эквивалентные уровни звука.

Анализ результатов измерений показывает, что величины минимальных уровней звука А, измеренные непосредственно до начала роста и после окончания спада уровня звука при пролёте ВС, наиболее стабильны и могут служить для определения уровня звука А фонового шума.

Возможны два варианта определения уровня фонового шума: первый – как средняя величина уровней, измеренных в периоды непосредственно до начала роста и после окончания спада уровня звука, второй – по их минимальной величине за опорный временной интервал, превышающий интервал от начала роста и до окончания спада уровня звука на 10–20 с.

Пункт 9.10.2 МУК 4.3.3722–21 устанавливает следующее правило определения продолжительности авиационного шума: «…за время воздействия принимают значение, равное времени звучания «верхних» 10 дБА, то есть время превышения уровня звука на 10 дБА ниже максимального измеренного значения».

В примере, приведённом на рис. 3, совмещены графики хронограмм двух моделей событий авиационного шума при пролётах ВС1 и ВС2 с максимальными уровнями звука А (42 и 66 дБ соответственно) при уровне звука А фонового шума 30 дБ.

Если определять продолжительность авиационного шума согласно п. 9.10.2 МУК 4.3.3722–21 (то есть на уровнях 32 и 56 дБ), получим значения 98 и 34 с для ВС1 и ВС2 соответственно. Уровень суммарного шума (фонового и авиационного) будет равен 33 дБА в моменты времени, когда уровень авиационного шума при его нарастании и спаде сравняется с уровнем фонового. Время действия суммарного шума, превышающего эту величину, составляет 90 с. Таким образом, при следовании п. 9.10.2 МУК 4.3.3722–21 происходит переоценка продолжительности действия авиационного шума, если максимальный уровень звука авиационного шума незначительно превышает уровень фонового шума. В случаях же значительного превышения уровня шума продолжительность действия авиационного шума существенно недооценивается.

Эта ситуация подтверждается примером из практики измерений, представленным на рис. 1. Продолжительность авиационного шума событий 3 и 4 по п. 9.10.2 МУК 4.3.3722–21 составляет 100 и 22 с, а длительность этих событий, измеренных в моменты времени, когда уровень авиационного шума при его нарастании и спаде будет равен уровню фонового, составляет 96 и 80 с соответственно.

Результат анализа приведённых примеров показывает, что с точки зрения оценки суперпозиции функций изменения уровней звука А фонового шума и шума от пролетающего ВС следует установить способ измерения продолжительности авиационного шума как интервал времени между моментами, когда уровень суммарного шума при его нарастании и спаде будет равен уровню фонового шума плюс 3 дБ (по правилу суммирования уровней в децибелах). Такой способ, возможно, работал бы при стабильном уровне фонового шума во время измерения. К сожалению, такая ситуация складывается не всегда, что подтверждается хронограммами, представленными на рис. 2.

На наш взгляд, для определения уровня фонового шума и продолжительности действия авиационного шума целесообразно было бы руководствоваться следующими правилами.

1. За уровень звука А фонового шума при пролёте ВС следует принимать минимальный уровень звука А, измеренный с временной коррекцией «медленно» на опорном временном интервале между моментами от начала роста суммарного уровня звука до окончания его спада, увеличенного на 10–20 с в каждую сторону.

2. Продолжительность авиационного шума следует измерять между моментами, когда уровень звука А суммарного шума будет превышать уровень фонового шума на 6 дБ.

Пример обработки хронограммы уровня звука А при пролёте ВС по предлагаемому алгоритму представлен на рис. 4.

На представленной хронограмме установлена рабочая зона для обработки в интервале времени от 00:32:20 до 00:34:15. В этом интервале получены следующие результаты измерения уровней звука: L_(AS)мин = 39 дБ, L_(AS)макс = 59,8 дБ, L_(A)экв = 52,3 дБ. Если принимаем уровень фонового шума при пролёте ВС равным L_(AS)мин, продолжительность авиационного шума на уровне L_(AS)мин + 6 дБ = 45 дБ составит 60 с. Продолжительность этого акустического события по п. 9.10.2 МУК 4.3.3722–21 на уровне L_(AS)макс – 10дБ = 49,8 дБ составит 37 с.

На рис. 5 представлена хронограмма 15-минутного временного опорного интервала от 00:24 до 00:39, в котором зарегистрированы два пролёта воздушных судов в 00:26 (ВС1) и 00:33 (ВС2). Обработка данных проведена по предлагаемому алгоритму. Продолжительность событий τ_ВС1 и τ_ВС2 определена на уровне 45 дБ.

В таблице приведён фрагмент протокола результатов измерений за 15-минутный временной опорный интервал, хронограмма которого приведена на рис. 5.

При необходимости эквивалентные уровни звука А за периоды наблюдения в дневное и ночное время могут быть рассчитаны усреднением соответствующих данных для этих же периодов. Величины стандартной неопределённости и расширенной неопределённости рассчитываются в соответствии с формулами (10) и (11) приложения 1 к МУК 4.3.3722–21. Так же могут быть определены максимальные уровни звука А за периоды наблюдения в дневное и ночное время, их расширенная неопределённость будет равна приборной погрешности, поскольку это данные прямых измерений.

Оценка возможности размещения ОКС проводится по расчётным «эквивалентным уровням звука А», определённым для дневного и ночного времени суток за среднегодовой лётный день (п. 9.10 МУК 4.3.3722–21, формула 6). Исходными данными для этого расчёта являются: средние величины измеренных максимальных уровней звука А L_{A,макс,ср.} всех зафиксированных пролётов ВС как в дневное, так и в ночное время суток (п. 9.10.1 МУК 4.3.3722–21) и их расширенная неопределённость на уровне доверия 95%; среднее эффективное время действия шума τ_эф,ср. (п. 9.10.2 МУК 4.3.3722–21); количество воздействий шума за оцениваемый период.

В то же время в п. 9.9 МУК 4.3.3722–21 указано: «При получении эквивалентного уровня звука расчётным способом поправка на фон применяется для результатов прямых измерений максимального уровня звука, на основании которых проводится расчёт эквивалентного уровня».

Необходимо отметить, что величина, рассчитываемая по формуле 6 п. 9.10 МУК 4.3.3722–21, не является эквивалентным уровнем звука по определению. Этот показатель может быть применён как оценочный, но должен быть назван иначе, например, «расчётный оценочный уровень звука А».

В п. 9.10.2 МУК 4.3.3722–21 предлагается определять длительность τ каждого события «…при пролёте каждого ВС и наземных операциях ВС…». В то же время τ определяется как «…время превышения уровня звука на 10 дБ ниже максимального измеренного значения», то есть не для всех событий при пролёте ВС, а только для акустических событий, определённых как «авиационный шум». Далее, согласно МУК 4.3.3722–21, среднюю величину эффективного времени воздействия τ_эф,ср. предлагается определять за все зафиксированные пролёты ВС или зафиксированные наземные операции. Но не все зафиксированные события при пролётах ВС и наземных операциях могут быть определены как «авиационный шум».

Очевидно, что при определении τ и расчётах τ_эф,ср. следует учитывать данные, полученные для событий «авиационного шума», а не для всех событий при пролёте ВС или событий, связанных с наземными операциями.

Анализ неоднозначных требований МУК 4.3.3722–21 и опыт проведения измерений и оценки уровней шума позволяют дать следующие рекомендации для определения «расчётного оценочного уровня звука А».

Средние максимальные уровни звука А авиационного шума L_Аmax,ср. и их величины с учётом фонового шума L_Аmaxk,ср. практически совпадают (разница 0,1–0,2 дБ) в случае пролётов ВС на дистанциях до точки измерений 1–1,5 км, разница может достигать 1–2 дБ в случае измерений пролётов ВС на дистанциях 3–4 км. На больших расстояниях события при пролёте ВС могут быть оценены как «авиационный шум» крайне редко, например при низких (менее 30 дБА) уровнях фонового шума. Результаты определения «расчётного оценочного уровня звука А» при прочих равных условиях также будут отличаться на сопоставимую величину. Целесообразно произвести расчёт для обоих случаев, а по разнице результатов можно оценить вклад фонового шума.

Величина расширенной неопределённости на уровне доверия 95% определяется по Приложению 1 к МУК 4.3.3722–21. Результаты расчёта для расширенной неопределённости L_(А)max и L_(А)maxk практически совпадают, что позволяет использовать данный показатель для обоих случаев определения «расчётного оценочного уровня звука А».

Обсуждение

Гигиеническая оценка соответствия шума на территории жилой застройки нормативным документам и определение вклада авиационного шума в суммарный шум должны проводиться по следующим величинам:

• максимальные уровни звука А каждого акустического события за опорный временной интервал, в том числе в моменты пролёта ВС над точкой измерения;
• максимальные, минимальные и эквивалентные уровни звука А фонового шума за промежутки времени до и после пролёта ВС;
• эквивалентный уровень звука А «суммарного» шума за опорный временной интервал;
• эквивалентный уровень звука А фонового шума за опорный временной интервал [1].

В зарубежной практике для оценки влияния авиационного шума на население, кроме этих параметров, используется показатель SEL, который определяет эквивалентный уровень звука А отдельного звукового события произвольной длительности, приведённый к опорному интервалу длительностью 1 с [10]. Однако исследованиями была показана корреляционная связь нарушений сна и развития впоследствии гипертонической болезни с максимальными уровнями звука А [6, 7].

Обоснование возможности размещения ОКС в седьмой подзоне приаэродромной территории по прогнозируемым уровням звука А за среднегодовой лётный день или другой период времени, например, день с максимальным количеством взлётно-посадочных операций (ВПО), основано на применении показателя, который рассчитывается по максимальным уровням звука А каждого акустического события и эффективному времени акустических событий, связанных с пролётами, опробованием двигателей или рулением ВС, работой вспомогательной силовой установки (ВСУ) (п. 9.2 МУК 4.3.3722–21). Этот показатель близок к таким применяемым в США и в Европе расчётным параметрам, как DNL [10] и Lden [11].

И в целях гигиенической оценки, и при определении данных для расчёта прогнозируемых эквивалентных уровней звука А необходимы измерения за несколько опорных временных интервалов за продолжительное время наблюдения (4–24 ч), которые целесообразно определять по хронограммам уровней звука А, измеренным с временной коррекцией «медленно».

В МУК4.3.3722–21 (при пересмотре) целесообразно выделить две части, в которых определить перечни необходимых параметров шума и требования к проведению измерений в зависимости от целей:

• для гигиенической оценки шума от всех источников в помещениях жилых и общественных зданий и на селитебной территории на соответствие требованиям СанПиН 1.2.3685–21 должны быть измерены максимальные и эквивалентные уровни звука А за временные опорные интервалы (15 мин) в представительные периоды наблюдения в дневное и ночное время суток или за все 24 ч;
• для расчёта оценочного уровня звука А в целях определения возможности размещения объектов капитального строительства в седьмой подзоне приаэродромной территории должны быть измерены максимальные уровни звука А при пролётах ВС, уровни звука А фонового шума при пролётах ВС, продолжительность каждого события авиационного шума.

В обоих случаях целесообразно применить анализ хронограмм уровней звука А, который позволяет не только получить все необходимые данные, но и исключить из анализа случайные акустические события, что повышает качество оценки уровня шума.

Заключение

Впервые разработана технология измерения нормируемых параметров авиационного шума на территории жилой застройки методом прямых измерений с применением хронограмм уровней звука А для гигиенической оценки и прогноза возможности размещения объектов капитального строительства.

Основные положения технологии. Уровень фонового шума при пролёте ВС следует принимать равным минимальному уровню звука А, измеренного с временной коррекцией «медленно» на опорном временном интервале от начала роста суммарного уровня звука до окончания его спада, увеличенного на 10–20 с для каждой стороны.

Продолжительность авиационного шума измеряется как интервал между моментами, когда уровень звука А суммарного шума будет превышать уровень фонового шума на 6 дБ.

При определении продолжительности действия авиационного шума и при расчётах средней эффективной величины его продолжительности τ_эф,ср. следует учитывать данные, полученные для событий «авиационного шума», а не для всех событий при пролёте ВС или событий, связанных с наземными операциями.

¹ СП 2.1.8.3565–19 Отдельные санитарно-эпидемиологические требования при оценке непостоянного шума от пролётов воздушных судов. URL: https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/72822802/

² СанПиН 1.2.3685–21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания». URL: https://publication.pravo.gov.ru/document/0001202504090006

³ Приказ Роспотребнадзора от 07.12.2022 г. № 664 «Об утверждении Методики установления седьмой подзоны приаэродромной территории, расчёта и оценки рисков для здоровья». URL: https://pravo.ppt.ru/prikaz/rospotrebnadzor/n-963-307034

⁴ Приказ Роспотребнадзора от 28.02.2024 г. № 150 «О внесении изменения в приказ Роспотребнадзора от 07.12.2022 г. № 664 «Об утверждении Методики установления седьмой подзоны приаэродромной территории, расчёта и оценки рисков для здоровья человека». URL: https://publication.pravo.gov.ru/document/0001202402280010?ysclid=mha9w624ri723055289

⁵ Приказ Роспотребнадзора от 05.12.2024 г. № 963 «О внесении изменения в приказ Роспотребнадзора от 07.12.2022 г. № 664 «Об утверждении Методики установления седьмой подзоны приаэродромной территории, расчёта и оценки рисков для здоровья человека». URL: https://pravo.ppt.ru/prikaz/rospotrebnadzor/n-963-307034

⁶ Методические указания МУК 4.3.3722–21 Контроль уровней шума на территории жилой застройки, в жилых и общественных зданиях и помещениях. Утв. Роспотребнадзором 27 декабря 2021 г. URL: https://www.garant.ru/

⁷ ГОСТ 23337–2014 Шум. Методы измерения шума на селитебной территории и в помещениях жилых и общественных зданий. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200114242

⁸ ГОСТ 22283–14 Шум авиационный. Допустимые уровни шума на территории жилой застройки и методы его измерения. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200112157

⁹ ГОСТ Р 53187–2008 Акустика. Шумовой мониторинг городских территорий. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200069469

¹⁰ ГОСТ 31296.1–2005 (ИСО 1996–1:2003) Шум. Описание, измерение и оценка шума на местности. Часть 1. Основные величины и процедуры оценки. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200046350

¹¹ ГОСТ 31296.2–2006 (ИСО 1996–2:2007) Шум. Описание, измерение и оценка шума на местности. Часть 2. Определение уровней звукового давления. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200062369