* Drhab.inż.FranciszekTomaszewski,prof.PP,mgrinż.WojciechMisztal,InstytutSilnikówSpali-nowychiTransportu,WydziałMaszynRoboczychiTransportu,PolitechnikaPoznańska.

FRANCISZEKTOMASZEWSKI,WOJCIECHMISZTAL*

ODDZIAŁYWANIEHAŁASULOTNICZEGO NAŚRODOWISKO

INFLUENCEOFTHEAIRNOISEONTHEENVIRONMENT

S t r e s z c z e n i e

Artykułdotyczypodstawowychzagadnieńzwiązanychzhałasem lotniczym.Przedstawionocharakterystykihałasusłyszalnegoiinfradźwiękowego,którezewzględunacharakterźródładźwiękupochodzącegoodstatkówpowietrznychbezpośredniooddziałująnaotoczenielotnisk.Zaprezentowanopropozycjęklasyfikacjiźródełhałasunaprzykładziesamolotuznapędemod-rzutowym.Omówionorównieżwpływhałasulotniczegonaotoczeniebliskieidalsze.

Słowa kluczowe: transport lotniczy, hałas lotniczy, środowisko

A b s t r a c t

Thepaperisdealingwithairnoiseandthecharacteristicsofaudibleandinfrasonicnoiseasso-ciatedwithit.Characteristicsoftheaudibleandinfrasonicnoiseweredescribed.Thesesoundsdirectlyhaveaninfluenceforsurroundingairports.Arankingofnoisesourceswaspresentedusingtheexampleofturboandfanjetengines.Theinfluenceofairnoiseontheimmediateenvironmentandmoredistantairfieldswerealsodiscussed.

Keywords: aerial transport, air noise, environment

308

1. Wstęp

Hałas towarzyszył społecznościom od zarania dziejów. Wraz z nastaniem rewolucjiprzemysłowej jegoskalazdecydowaniewzrastała,azjawisko to, towarzyszącepostępowitechnicznemu i technologicznemu, obserwujemy do dnia dzisiejszego. Z uciążliwym od-działywaniem hałasu współczesny człowiek, zwłaszcza mieszkaniec dużych aglomeracjimiejskich,spotykasięniemalbezprzerwywpracy,szkoleibardzoczęstorównieżwdomu.

WwiekuXXznaczniezwiększyłysięzagrożeniazwiązanezewzrostemnatężeniahała-su,zwłaszczawostatnichdziesięcioleciach,polawinowymrozwojuśrodkówkomunikacjilądowejilotniczej,którerazemzprzemysłemzaczęłykształtowaćszerokorozumianeśro-dowiskoczłowieka.Uciążliwośćhałasuodczuwajużwiększośćspołeczeństwa[2,8].Ha-łaswpływanazakłóceniewieluprocesówfizjologicznych.Badaniapotwierdziły,żehałaspowodujezwiększenieczęstotliwościtętna,ciśnieniakrwi,aktywnościmięśniowej,atakżenieprawidłowościprzemianymaterii.Nieoczekiwaneisilneimpulsydźwiękowemogągene-rowaćzaburzeniawwydzielaniuenzymówtrawiennych,wywołującschorzeniaukładupo-karmowego.Tezmiany,wpołączeniuzzaburzeniamioddychania,sąjednązwieluprzyczynstresuwywołanegoprzezhałas.

2. Dopuszczalne poziomy hałasu w środowisku

Dopuszczalne poziomyhałasu, zewzględu na częstotliwość dźwięków sprecyzowanownastępującychaktachprawnych: – RozporządzenieMinistraŚrodowiskazdnia14czerwca2007r.w sprawie dopuszczalnych

poziomow hałasu w środowisku(Dz.U.Nr120,poz.826), – RozporządzenieMinistraPracyiPolitykiSpołecznejzdnia29listopada2002r.w spra-

wie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy(Dz.U.z2002r.Nr217,poz.1833).Na potrzeby określenia dopuszczalnych poziomów hałasu zróżnicowano tereny objęte

ochronąprzedhałasem,tj.:a) podzabudowęmieszkaniową,b)podszpitaleidomyopiekispołecznej,c) podbudynkizwiazanezestałymlubczasowympobytemdzieciimłodzieży,d)naceleuzdrowiskowe,e) nacelerekreacyjno-wypoczynkowe,f) nacelemieszkaniowo-usługowe.

PoziomyhałasuokreślonozapomocąwskaźnikówLDWN,LN.Oznaczająonedługookreso-wyśrednipoziomdźwiękuA,wyrażonywdecybelach,wyznaczonyodpowiednio: – wciąguwszystkichdóbwrokuzuwzględnieniemporydnia,porywieczoruiporynocy

(LDWN), – wciąguwszystkichnocy(LN).Powyższe wskaźniki zostały wprowadzone do polskiego ustawodawstwa w związku

z obowiązkiem implementacji dyrektywy Parlamentu Europejskiego 2002/49/WE z dnia25czerwca2002r.odnoszącejsiędoocenyizarządzaniapoziomemhałasuwśrodowisku,jakizaistniałwwynikuprzystąpieniaPolskidoUniiEuropejskiej.

309

Kolejnewskaźnikipoziomuhałasu(Aeq D i LAeq N)majązastosowaniedoustalaniaikon-troliwarunkówkorzystaniaześrodowiskawodniesieniudojednejdoby.Określająonerów-noważnypoziomdźwiękuA,wyrażonywdecybelach,odpowiedniodlaporydniaiporynocy.ZewzględunaspecyfikęhałasulotniczegoracjonalnejestużywaniewskaźnikówAeq D i LAeq N,którychdopuszczalnepoziomyzostałyprzedstawionewtabeli1.

T a b e l a 1

Dopuszczalne poziomy hałasu w środowisku powodowanego przez starty, ladowania i przeloty statków powietrznych (LAeq D i LAeq N) w odniesieniu do jednej doby

Lp. Rodzaj terenu

Dopuszczalny poziom hałasu w [dB]

LAeq Dprzedział czasu

odniesieniarówny 16 godzinom

LAeq Nprzedział czasu

odniesieniarówny 8 godzinom

1

a)strefaochronna„A”uzdrowiskab)terenyszpitali,domówopiekispołecznejc)terenyzabudowyzwiązanejzestałymlubczasowympobytemdzieciimłodzieży

55 45

2

a)terenyzabudowymieszkaniowejjedno-iwielorodzinnejorazzabudowyzagrodowejizamieszkaniazbiorowegob)terenyrekreacyjno-wypoczynkowec)terenymieszkaniowo-usługowed)terenywstrefieśródmiejskiejmiastpowyżej100tys.mieszkańców

60 50

Oprócz dźwięków słyszalnychw badaniu hałasu lotniczego uzasadnione jest równieżbadanieinfradźwięków,tj.dźwiękówoczęstotliwościponiżej20Hz[9].Dotychczaswpol-skimustawodawstwienieokreślononormdotyczącychbezpiecznychwartościinfradźwię-kówwotoczeniuportów lotniczych(analogiczniedodźwiękówsłyszalnych).Wartości temożnaodnieśćdoregulacjiRozporządzeniaMinistraPracyiPolitykiSpołecznejzdnia29listopada2002r.w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szko-dliwych dla zdrowia w środowisku pracy[11].Hałasinfradźwiękowycharakteryzowanyjestprzez: – równoważny poziom ciśnienia akustycznego skorygowany charakterystyką często-tliwościowąG,odniesionydo8-godzinnegodniapracylubrównoważnypoziomciśnieniaakustycznego skorygowany charakterystyką częstotliwościowąG, odniesiony do tygo-dniapracy(wyjątkowo,wprzypadkuoddziaływaniahałasuinfradźwiękowegonaorga-nizmczłowiekawsposóbnierównomierny,wposzczególnychdniachwtygodniu),

– szczytowynieskorygowanypoziomciśnieniaakustycznego.

310

WartościhałasuinfradźwiękowegodopuszczalnenastanowiskachpracyzewzględunaochronęzdrowiawformiewskaźnikaNajwyższego Dopuszczalnego Natężenia(NDN)po-danowtabeli2.

T a b e l a 2

Najwyższe dopuszczalne natężenia (NDN) hałasu infradźwiękowego [11]

Oceniana wielkość Wartość dopuszczalna [dB]

RównoważnypoziomciśnieniaakustycznegoskorygowanycharakterystykączęstotliwościowąG,odniesionydo8-godzinnegodniapracy/tygodniapracy,LG eq, 8h/LG eq

102

Szczytowynieskorygowanypoziomciśnieniaakustycznego,LLIN, peak 145

Poziom102dB,skorygowanycharakterystykączęstotliwościowąG,powiązanyzkrzy-wąG102,którejprzebiegodpowiadaszwedzkimkryteriomocenyinieodbiegaznacznieodpoprzednioobowiązującychpolskichkryteriówocenyhałasuinfradźwiękowegozewzględunaochronęzdrowia.DopuszczalnawartośćszczytowanieskorygowanegopoziomuciśnieniaakustycznegojestwzorowananazaleceniachamerykańskichACGIH1998–2000[1].

3. Źródła hałasu lotniczego

Wprzypadkuhałasulotniczegomiarądopuszczalnegopoziomuhałasuwśrodowiskudlastartów,lądowańiprzelotówstatkówpowietrznychjestwartośćdługotrwałegośredniegopo-ziomudźwiękuA (LA)określonegodladługotrwałegoprzedziałuczasutrwającego6kolejnychmiesięcy,najmniejkorzystnychpodwzględemakustycznym[10].Drugimwskaźnikiemoce-nyuciążliwościhałasu,aleodnoszącymsiędopojedynczejoperacjilotniczejwporzenocnej,jestekspozycyjnypoziomdźwiękuA (LAE),przyczymnależyzauważyć,żeustawaPrawoochronyśrodowiskaz27kwietnia2001r.(Dz.U.Nr62,poz.627)ustaladoocenyuciąż-liwościhałasutylkorównoważnypoziomdźwiękuA.Wsamolotachodrzutowychźródłemhałasuzewnętrznegosą: – strumieniegazówspalinowych(poz.1narysunku1), – strumieniepowietrza(nawlotachpowietrzasilników)pobieranegozotoczenia(poz.2narysunku1),

– hałaspowstającywwynikudrgańmechanicznychskrzydeł,kadłubaiinnychelementówpokryciaorazróżnychelementówiurządzeńkonstrukcjisamolotuizespołunapędowego(poz.3narysunku1),

– hałasgenerowanypodczaspracywentylatora,kompresoraiturbiny,agregatówiurządzeńpomocniczychorazwtryskupaliwaispalaniapaliwawkomorzespalania,(poz.4nary-sunku1).Rozpatrującwpływzewnętrznegohałasulotniczegonaśrodowisko,niemożnapominąć

oddziaływaniaciśnieniaakustycznego.Począwszyodwprowadzeniadoeksploatacjisamo-lotówonapędzieodrzutowym,przeprowadzonowielebadańzwiązanychzwpływemciśnie-nia akustycznegonakonstrukcję samolotu.Wielkościpowstającychciśnieńakustycznych

311

oraz skala częstotliwościwidma akustycznego, odpowiadające maksymalnej energii polaakustycznego,zależąodparametrówdyszywyjściowej,parametrówstrumieniagazówspa-linowych,parametrówośrodkaotaczającegoiodpołożeniastanowiskapomiarowegowsto-sunkudodyszywylotowej.

Rys.1.Źródłahałasuzewnętrznegosamolotuznapędemodrzutowym(opracowaniewłasne)

Fig.1.Sourcesoftheaircraftnoisewithjetpropulsion(ownpreparation)

Charakterystykawidmowa i poziomhałasu zewnętrznegoemitowanegoprzez samolotonapędzieodrzutowym,turbośmigłowymlubtłokowym,znajdującymsięwruchuwczasiewykonywaniaoperacjistartuilądowaniawzględniekołowania,zależym.in.od[5]: – przeznaczeniasamolotuijegocharakterystyktechniczno-eksploatacyjnych,rodzajunapę-du,liczbyiparametrówtechnicznychsilnikówzespołunapędowego,ichmocy,względnieciągu,

– maksymalnejmasystartowej, – prędkościikierunkuwiatru,temperatury,ciśnieniaiwilgotnościwzględnejpowietrza, – rodzajuwykonywanejoperacjilotniczej(start,lądowanie,lotpoziomy,kołowanie), – położeniasamolotunaścieżcewznoszenialubnaścieżceschodzeniaorazpołożeniasta-nowiskapomiarowegowzględemdrogistartowej–DS(lubdrogikołowania–DK),

– wysokościportulotniczegonadpoziomemmorza,rodzajuistanupowierzchninawierzch-niDS,przekrojupodłużnegoDS,

– przeznaczeniaportulotniczego,układuDSiDK,trasdolotowychiodlotowychzportulotniczego,naziemnegowyposażeniaportulotniczego,

– ukształtowaniaterenu,sposobuprzestrzennegozagospodarowaniaterenuportulotniczegoiterenówprzyległychorazterenów,nadktórymiodbywasięruchlotniczy,

– umiejętnościinawykówpilota.Poziomnatężeniadźwiękuzewnętrznegonastanowiskupomiarowymwpoluakustycz-

nymniezależywyłącznieodmocyakustycznejźródłahałasu(samolotu),leczrównieżodwspółczynnikakierunkowościźródła.Kierunkowośćźródłahałasuzewnętrznegowystępujebardzowyraźnie,szczególniewprzypadkusamolotuznajdującegosięwstaniestacjonarnymzpracującymisilnikamizespołunapędowego.

312

Wodniesieniudodowolnegokierunkowegoźródładźwiękuzewnętrznego(wtymrów-nieżisamolotu),znajdującegosięwotwartejprzestrzeni,poziomnatężeniadźwiękunasta-nowiskupomiarowymwpoluakustycznymwyliczasięzwyrażenia[5]:

L L GrIr N

= +104 2

logΠ

(1)

gdzie:LIr – poziomnatężeniadźwiękuhałasuzewnętrznegowodległościrodźródła[dB],LN – poziommocyakustycznejźródła[dB],G – współczynnikkierunkowości,r – odległośćodźródła[m].

Poziom natężenia dźwięku emitowanego przez kierunkowe źródło w przestrzeni za-mkniętejróżnisięodpoziomuprzedstawionegowewzorze(1)iobliczasięzwyrażenia:

L L G

r RIr N= + +

104

42log Π

(2)gdzie:

R – stałapomieszczenia.

4. Wpływ hałasu lotniczego na środowisko

Hałaslotniczyzewnętrznyswymoddziaływaniemobejmujeterenyodużychpowierzch-niach,naktórychprzeważnieprzebywadużoludzi(pracownicyportulotniczego,pasażero-wie,gościeodwiedzającyportlotniczyimieszkańcyterenówsąsiadującychzportemorazterenów,nadktórymiodbywasięruchlotniczy).Dlawieluosób,zwłaszczapracownikówportulotniczego,zewnętrznyhałaslotniczyzwiązanyjestześrodowiskiempracy.

Otoczeniebliskie lotniska rozumiane jest jakoobszar portu lotniczego.Związany jestzdwomarodzajamihałasuwywoływanymiprzez: – czynnościzwiązanezsamolotemwstaniestacjonarnym, – ruchsamolotupopłycielotniska.Szczegółowerodzajehałasówzwiązanychzpowyższymioperacjamizostałyprzedsta-

wionenarysunku2.Hałaswywoływanypracą portu lotniczegooddziałuje nawiele osób znajdujących się

wobrębielotniskaipomieszczeniachlotniskaiobejmujeon[5]: – personelnaziemnejobsługilotów, – naziemnypersonelportulotniczego, – administracyjnypersonelportulotniczego, – pasażerowieportulotniczego, – osobywizytującebądźodprowadzającepasażerów.Podziałhałasulotniczegoprzedstawionynarysunku2wskazuje,żeróżneczynnościiope-

racjeoddziałująnatesamegrupyosóbzróżnymnasileniem.

313

Rys.2.Klasyfikacjahałasówwywołanychpracąportulotniczego (opracowaniewłasnenapodstawie[5])

Fig.2.Noiseclassificationatairport(ownpreparationonthe[5])

Otoczeniedalszelotniskapojmowanejestjakoobszarbezpośrednioprzylegającydote-renuportulotniczego,aleniestanowiącyjegointegralnejczęści.Związanyjestzdwomaro-dzajamihałasuwywoływanymiprzez: – ruchsamolotuwgranicachlotniska, – ruchsamolotuwokółterenulotniska.Podziałhałasuzwiązanegozpowyższymioperacjamizostałprzedstawionynarysunku3.

Rys.3.Klasyfikacjahałasówwywołanychruchemlotniczym(opracowaniewłasnenapodstawie[5])

Fig.3.Noiseclassificationduringairtraffic(ownpreparationonthe[5])

314

Hałaszwiązanyzruchemlotniczymoddziałujegłównienamieszkańcówstrefpodejścia,wznoszenia,strefkrążenianadlotniskiembądźstrefoczekiwania.Uciążliwośćhałasuwkon-kretnympunkcieotoczeniazależyodintensywnościruchulotniczego(częstościstartówlublądowań).Sposóbodbioruuciążliwościrównieżjestzłożonyizależnyodindywidualnejwraż-liwościmieszkańcównahałas[7].

JednymzgłównychźródełhałasunatereniemiastaPoznaniajestlotniskowojskoweKrze-siny,gdziestacjonująsamolotywielozadanioweF-16.Terenyzagrożoneponadnormatywnymoddziaływaniemhałasulotniczegoznajdująsięwbezpośrednimsąsiedztwielotniska(wnie-dużejodległościodpłytylotniska)orazpodkorytarzamidolotówiodlotów.Wobszarzetychoperacjiznajdująsięterenyzabudowymieszkaniowejjednorodzinnejorazterenymieszkanio-wo-usługowe.DlategotyputerenówwartośćdopuszczalnaLDWNwynosi60dB.Narysunku4przedstawionorównoważnypoziomhałasuwbezpośrednimotoczeniulotniskaKrzesiny.Jasnaizoliniaokreślapoziom60dB,natomiastszaraizolinia–55dB.

Rys.4.PoziomrównoważnyhałasuwotoczeniulotniskaKrzesinywporzedziennej[3]

Fig.4.AircraftnoiselevelnearKrzesinyAirportatdaytime[3]

NapodstawieanalizbadawczychwzwiązkuzopracowaniemmapyakustycznejmiastaPoznaniawojewodawielkopolski,rozporządzeniemnr40/07zdnia31grudnia2007roku,ustanowiłnowerozporządzeniewsprawieutworzeniaobszaruograniczonegoużytkowaniadlalotniskawojskowegoPoznań–KrzesinywPoznaniu,zmieniającedotychczasobowiązu-jącerozporządzenienr82/03wojewodywielkopolskiegozdnia17grudnia2003r.(Dz.Urz.Woj.Wlkp.2008,No.1/1).

Wrozporządzeniuz2007roku–obszarograniczonegoużytkowaniadlalotniskawojsko-wegoPoznań–Krzesinystanowiterenograniczonylinią,zwanądalej„granicąobszaruogra-niczonegoużytkowania,naktórejdopuszczalnypoziomhałasuodstartów,lądowańiprze-lotówstatkówpowietrznychjestrówny55dBwporzedzienneji45dBwporzenocnej”.

Wobszarzeograniczonegoużytkowaniawyodrębniasiętrzystrefy: – strefęI,wktórejdopuszczalnydługookresowyśrednipoziomdźwiękuAodstartów,lądo-wańiprzelotówstatkówpowietrznychorazodoperacjinaziemnychipozostałychźródełhałasuzwiązanychzfunkcjonowaniemlotniskamieścisięwprzedziale55–60dB,

315

– strefę II,w której dopuszczalny długookresowy średni poziom dźwiękuA od startów,lądowań iprzelotówstatkówpowietrznychorazodoperacjinaziemnych ipozostałychźródełhałasuzwiązanychzfunkcjonowaniemlotniskamieścisięwprzedziale50–55dB,

– strefę III, pomiędzy zewnętrzną granicą strefy II oraz granicą obszaru ograniczonegoużytkowania.RozmieszczeniestrefograniczonegoużytkowaniawokółlotniskawojskowegoPoznań–

Krzesiny,przedstawiononarysunku5.

Rys.5.ObszarograniczonegoużytkowanialotniskawojskowegoPoznań–Krzesiny[13]

Fig.5.AreaofrestricteduseofmilitaryairportPoznan–Krzesiny[13]

W obszarze ograniczonego użytkowaniawprowadzono ograniczeniaw zakresie prze-znaczeniaterenu,wymagańtechnicznychdotyczącychbudynkóworazsposobukorzystaniazterenów,określonewzałącznikunr3dorozporządzenia.Itaknaprzykładograniczeniawzakresieprzeznaczeniaterenuobejmują[4,6]: – wstrefieI–zakazanoprzeznaczaniaterenupodbudowębudynkówmieszkalnych,szpita-li,domówopiekispołecznejibudynkówzwiązanychzestałympobytemdzieciimłodzie-ży,takichjakszkoły,przedszkola,internaty,domydzieckaitp.,

316

– w strefie II – zakazano przeznaczania terenu pod budowę szpitali, domów opieki spo-łecznej i zabudowy związanej ze stałym pobytem dzieci i młodzieży, takich jak internaty, domy dziecka itp.,

– w strefie III – nie wprowadzono ograniczeń w zakresie przeznaczenia terenu.

5. Wnioski

Przedstawione podstawowe problemy związane z hałasem lotniczym wskazują, że za-gadnienia oceny hałasu lotniczego są bardzo złożone. Wpływa na to duży obszar objęty tym hałasem, jego wysoki poziom, krótki charakter oddziaływania oraz szeroki zakres często-tliwości. Rozwój portów lotnictwa cywilnego oraz wprowadzania do lotnictwa wojskowe-go nowych samolotów charakteryzujących się wysokim poziomem dźwięku wymaga jego dokładnej oceny w pasmach infradźwiękowym i słyszalnym na lotnisku i w jego otoczeniu. Kolejne prace z tego zakresu dotyczyć będą oceny hałasu lotniczego oraz badań symulacyj-nych związanych z jego propagacją.

L i t e r a t u r a

[1] ACGiH, Threshold limit values for chemical substances and physical agents, Biologi-cal Exposure Indices, ACGIH, Cincinnati 1998.

[2] J a ś k o w s k i J. (red.), Wpływ wybranych czynników fizykochemicznych na człowieka, Gdańsk 1991.

[3] K i j e w s k i T., Samolot a środowisko – hałas i emisja spalin, Seminarium Dyplo-mowe 2001/2002, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska, Rzeszów 2002.

[4] M a k a r e w i c z R. (red.), Mapa akustyczna miasta Poznania wraz z programem ochrony środowiska przed hałasem, Centrum Badań Akustycznych. Fundacja Uniwer-sytetu im. Adama Mickiewicza, Poznań 2008.

[5] R a j p e r t T., Hałas lotniczy i sposoby jego zwalczania, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 1980.

[6] R a t a j c z a k J., Obszar ograniczonego użytkowania dla lotniska wojskowego Po-znań–Krzesiny w Poznaniu, Materiały konferencyjne „Problem hałasu w mieście”, Po-znań 2008.

[7] S c h r e c k e n b e r g D., M e i s M., K a h l C., P e s c h e l Ch., E i k m a n n T., Aircraft Noise and Quality of Life around Frankfurt Airport, International Journal of Environmental Research and Public Health, 7/2010.

[8] T o m a s z e w s k i F., Wo j c i e c h o w s k a E., Ocena poziomu hałasu generowanego przez wybrane pojazdy szynowe, Pojazdy Szynowe, nr 3–4, Warszawa 2004.

[9] Ve r c a m m e n M.L.S., Setting limits for low frequency noise, Journal of Low Frequency Noise and Vibration, Vol. 8, No. 4, 1980.

[10] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 14 czerwca 2007 r. w sprawie dopuszczal-nych poziomów hałasu w środowisku (Dz.U. Nr 120, poz. 826).

[11] Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29 listopada 2002 r. w spra-wie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (Dz.U. z 2002 r. Nr 217, poz. 1833).