Шумовое загрязнение окружающей среды, вызванное урбанизацией и индустриализацией, с каждым годом увеличивается.
Идет поиск путей его снижения прежде всего за счет технического усовершенствования объектов, порождающих эти шумы, а также при помощи создания инженерных сооружений — поглотителей или отражателей звуковых колебаний.
Сложнейшая внутренняя архитектоника крон деревьев и кустарников дает возможность использовать их в качестве своеобразных шумопоглотителей. Звуковая волна, попадая в бесконечный лабиринт ветвей и листьев, рассеивается и ослабевает.
По данным П. И. Леушина, звук, попадая в крону, переходит как будто в другую среду, которая, обладая значительно большим, чем воздух, акустическим сопротивлением, отражает и рассеивает около 74% звуковой энергии и поглощает до 26%.
Американские исследователи, исходя из степени дискомфорта и возможностей слухового восприятия человеческой речи, сгруппировали уровни шумов следующим образом: 25 дБ — степень диокомфорта незначительная, нет затруднений при тихом разговоре; 25…40 — слабая, затруднения только при тихом разговоре; 40…55 — умеренная, наблюдаются затруднения при разговоре обычной громкости; 55…70 — средняя, часто наблюдаются затруднения при громком разговоре; 70…90 — сильная, можно понять собеседника, если он говорит громко или кричит; 90 дБ и более — очень сильная, нельзя понять собеседника, даже если он кричит.
Длительные шумовые нагрузки, как свидетельствуют многие экспериментальные данные, ведут к расстройству слуха. По опасности для слуха шумовые нагрузки распределяются так: 70…80 дБ — нет опасности; 85 — начинается некоторое ухудшение слуха; 90 — серьезное ухудшение слуха; 95 — вероятность потери слуха составляет 50%; 105 дБ — потеря слуха наблюдается у всех лиц, подвергающихся шумовому воздействию. В местах отдыха шум не должен превышать 50…55 дБ (уровень до 45 дБ считается успокаивающим, сюда относятся шумы, связанные с явлениями природы).
Установлено, что полоса насаждений шириной 200…250 м может поглотить такое количество шума автомагистрали, что он не будет восприниматься как помеха. Шум в данном случае снижается примерно на 35…45 дБ, т. е. соответствует количеству звука, который рассеивается на необлесенной территории примерно на расстоянии 2 км от шоссе. В пригородных лесопарках, через которые проходят автомобильные дороги, отдельные территории невозможно использовать для отдыха вследствие высокого шума вблизи обочин, создаваемого автомобильным транспортом (легковые машины создают шум в 60…75 дБ, грузовые — 72…110 дБ). Поэтому создание шумопоглощающих полос — важный фактор уменьшения шумового дискомфорта в зонах рекреации.
Снижение силы шума зависит от плотности кроны, густоты листвы, расположения насаждений по отношению шума и, как установлено исследованиями, пропорционально ширине листвы озеленительной полосы.
По данным В. В. Цыганкова и Г. П. Берфина, наибольшее снижение шума дают полосы, состоящие из деревьев и кустарников с высоким удельным весом зеленой массы, т. е. листьев. Из лиственных пород деревьев, обладающих наибольшей звукопоглощающей способностью, для условий Брянской области рекомендуют густокронные породы — клен, тополь, липу с коэффициентом звукопоглощения, равным соответственно 0,22, 0,15 и 0,14.
Чтобы снизить шум, используя существующие зеленые насаждения, рекомендуют три варианта посадок:
1. Зеленая полоса с трехъярусной живой изгородью — деревья I, II яруса, подлесок.
2. Зеленая полоса с двухъярусной живой изгородью на переднем плане и шахматной посадкой деревьев внутри полосы.
3. Несколько двухъярусных или трехъярусных полос с разрывами 3…5 м.
Эффективность шумозащитной полосы заметно снижается после 25-метровой ширины. На расстоянии до 50 м активно снижается уровень звука. Поэтому наиболее эффективно работает полоса шумозащитного озеленения около 25 м.
По данным Б. Пруткова и других, плотная полоса посадок густокронных пород высотой не менее 5…7 м и шириной 10 м дает достаточный эффект шумопоглощения. По данным Ф. Сен-Марка, 10-метровая полоса насаждений высотой в несколько метров может снять звук силой в 10 дБ, особенно если деревья имеют густую и жесткую листву. Л. О. Машинский приводит сведения о том, что хорошо развитое густокронное древесно-кустарниковое насаждение шириной около 40 м снижает шум на 17…23 дБ, а 30-метровая полоса с редкой посадкой деревьев — на 8…11 дБ.
По данным В. А. Осина, кроны деревьев обладают различной шумозащитной способностью. Высокую звукопоглощающую способность имеют деревья с густой кроной и листьями — клен, тополь, липа, вяз. Лучшими экранизирующими свойствами характеризуются смешанные насаждения, состоящие из деревьев и кустарников, особенно с хорошей горизонтальной и вертикальной сомкнутостью. Поэтому важно рационально подобрать ассортимент древесных и кустарниковых пород и сформировать сложное по структуре древостоя насаждение — многоярусное, с хорошо развитой опушкой.
В связи с расширением рекреационной деятельности в пригородных и курортных лесах исследование шумозащиты посредством создания насаждений выходит за пределы городских зеленых объектов и переносится в лесопарковые зоны. Так, Л. В. Крестьянина и Г. И. Арно исследовали поглощение шума насаждениями, расположенными вдоль шоссе на Карельском перешейке. Измерения проводили на участках леса, отличающихся господством ели, сосны, березы, ольхи черной (0,4…0,8) и наличием подлеска и подроста различной густоты (0,5…10 тыс. шт./га). Источник шума — грузовые автомобили, обеспечивающие в 20 м от середины дороги уровень шума 82,7…85,0 дБ.
По данным работы, в целом шумопоглощающая способность насаждений зависит от преобладания какой-то породы, полноты насаждений и количества подроста. При этом больше поглощают шум еловые насаждения, меньше — сосновые. Насаждения с преобладанием березы и ольги черной занимают среднее между еловыми и сосновыми положение. Лучше всего поглощает шум транспорта еловое высокополнотное насаждение с наличием подроста и подлеска, хуже всего — сосновое низкополнотное без подроста.
На основании экспериментальных наблюдений Л. В. Крестьянина и Г. И. Арно рекомендуют следующую ширину звукозащитной полосы: еловое насаждение с полнотой 6…8 и четырьмя тысячами подроста на 1 га — 45…55 м, сосновое насаждение с такими же таксационными показателями — 55…75, березовое — 50…60 м.
В. И. Середин и В. И. Парпан, исследуя шумопоглощающие свойства рекреационных лесов Предкарпатья, получили аналогичные данные. Ими зафиксировано стремительное уменьшение интенсивности звука на расстоянии первых десяти метров от опушки. Если на опушке сила звука от двигателя составляла 74…75 дБ, то на расстоянии 10 м она уменьшалась на 7…11 дБ, или на 10…15%. Далее интенсивность звука снижалась медленнее (2…4 дБ на каждые 10 м). Полное затухание звуковых волн наблюдалось в зависимости от таксационных показателей насаждений на расстоянии 60…130 м от источника шума.
Установлено также, что звукопоглощающие свойства лесных насаждений в возрасте более 30 лет существенно зависят от суммы площадей поперечных перерезов и наличия подроста и подлеска высотой более 2 м. Это обусловлено тем, что в возрасте более 30 лет кроны расположены на высоте примерно 2 м, а источник шума находится на высоте 1…1,5 м. Поэтому преградой на пути звуковых волн служат прежде всего стволы, подрост и подлесок.
По данным автора, на звукопоглощающие свойства лесных насаждений существенным образом влияет подрост хвойных пород в количестве не менее 3 тыс. шт. на 1 га и лиственных — не менее 5 тыс. Поэтому подрост вблизи автомобильных магистралей, пересекающих рекреационные леса, следует сохранять, а где отсутствует — создавать.
Специалисты лаборатории строительной физики (Львовский политехнический институт) считают, что шумозащитная эффективность насаждений зависит от их размещения. Наиболее рационально размещать шумозащитные насаждения параллельно источнику шума, при этом звуки на краях их многократно отражаются и диффузно рассеиваются, что снижает силу шума.
В. И. Середин и В. И. Парпан установили эту закономерность в условиях рекреационных лесов. Древостой искуственного происхождения с размещением рядов перпендикулярно автомобильной трассе отличаются более низкой звукопоглощающей способностью; чем древостой с рядами, параллельными дороге. Однако насаждения естественного происхождения обладают значительно большей звукопоглощающей способностью. Необходимо стремиться к полной фронтальной сомкнутости со стороны источников шума. Посадка деревьев в полосе предпочтительна рядовая или шахматная по норме не более 4X4 м, а высота деревьев не менее 7…8 м.