Влияние непрерывных низкочастотных и среднечастотных тональных шумов на кольчатую нерпу (стр. 3 из 6)

Наиболее интенсивные акустические шумы обусловлены работой судового движителя и сопровождающими работу винтов гидродинамическими явлениями. Гребной винт вследствие конечного числа лопастей создаёт в жидкости периодические разряжения и сжатия, частота которых определяется в виде произведения угловой скорости вращения на число лопастей. Изменение давления в жидкости вследствие её сжимаемости приводит к возникновению волн акустического диапазона, именуемых звуком вращения гребного винта. Спектр шума имеет явно выраженные максимумы в низкочастотной области, вызванные периодическим вытеснением жидкости из области вращения винта и высокочастотную составляющую, турбулентного происхождения.

Максимальный уровень шума в воде наблюдается в области частот 250 − 450 Гц, причём выше 0, 8 кГц уровень падает со скоростью 10 дБ/окт.

В случае движущегося судна можно выделить три характерных вида высокоинтенсивных шумов: работающие судовые механизмы, основные и вспомогательные; гребной винт; гидродинамические шумы турбулентного происхождения; кавитационный шум, обусловленный разрывами сплошности воды, как правило, на кромках лопастей гребного винта; шумы, генерируемые носовым и кормовым бурунами.

Также источником подводных и надводных шумов являются буровые установки и судна обеспечения приписанные к ним. Одним из интенсивных источников шума на морских нефтегазопромысловых сооружениях являются приводные двигатели различного назначения. Основными источниками шума на подвышечном портале плавучей буровой установки и бурового судна являются: буровая лебедка, ротор, двигатели привода лебедки и ротора, автоматический буровой ключ, исполнительные механизмы системы управления буровыми механизмами, пневмокраны и др. На рабочей площадке буровых морских стационарных платформ кроме перечисленных источников размещены механизмы передачи мощности от расположенных на площадке силовых дизельных агрегатов или электродвигателей, также создающие шум и вибрацию. Уровни шума в рабочей зоне буровых платформ достигают 107 дБ. В связи с наличием большого числа источников шума в различных точках площадки уровни шума разнятся на 4–7 дБ. Спектр шума зависит от количества и состава включаемых в работу источников, кроме того, шумовая картина определяется видом технологического процесса.

Так, например, акустические измерения показали, что платформа «Моликпак» и нефтедобывающий комплекс «Витязь» излучают тональные и узкополосные акустические сигналы, в том числе на частотах меньше 30 Гц, спектральный уровень, которых на 10-15 дБ выше, чем уровень широкополосного шума. Было установлено, что наиболее интенсивными источниками акустического шума с частотой менее 1 кГц являются суда обеспечения. Спектральные уровни этих тональных и узкополосных сигналов (с частотой менее 500 Гц) составляли 80-90 дБ (ссылка).

Но, несмотря, на генерируемые судами и промышленными объектами интенсивные шумы, ластоногих часто замечают вблизи буровых станций, портов и доков, где они охотятся, а также, иногда отдыхают вблизи. В некоторых странах даже существуют «тюленьи бомбы», которыми с рыболовецких судов отпугивают тюленей, охотящихся на промысловую рыбу, непосредственно вблизи судна. Если при первых взрывах, животные уходили и возвращались только через несколько минут, то после 3-4 взрыва, перестали них реагировать. Также тюлени спокойно существуют вблизи аэродромов и шум взлетающего реактивного самолета (130дБ на расстоянии 100м, после прохождения границы воздух-вода 100дБ на глубине 1м) (ссылка).

На данный момент не зарегистрировано ни одного случая гибели тюленя от воздействия промышленного шума, животные гибнут от химического загрязнения, а также от механического воздействия (попадают в работающие винты, запутываются в сетях и тралах, бьются о корпус судов). Однако очень мало известно о последствиях долговременного воздействия промышленных шумов на организм тюленя. О характере данных воздействий можно судить по влиянию шумов на человека и других наземных млекопитающих.

Установлено, что восьмичасовое воздействие шума интенсивностью 90 дБ приводит к тугоухости 5% подвергающихся шумовому воздействия. При уровнях шума 95 Дб процент частичных поражений слуха составляет уже 10%. Негативное воздействие акустического шума наблюдается не только на органы слуха. Дело в том, что волокна слуховых нервов достигают центральных областей продолговатых областей мозга, откуда раздражения в виде электрических импульсов распространяются далее. Эти важные области мозга соседствуют с центрами управления мускулами век, дыханием, процессом кровообращения, координируют реакции. Другими словами, изолированные раздражения одного органа влекут за собой комплексную реакцию организма. Влияние шума на вегетативную нервную систему наиболее выпукло проявляется на изменении функционирования системы кровообращения, увеличение артериального давления и частоты сердечных сокращений, обусловленных сокращением ударного объёма сердца и повышением периферического сопротивления кровеносных сосудов. При воздействии высокоинтенсивного шума наблюдается расширение зрачков, что вызывает уменьшение глубины резкости (ссылка). По-видимому, для ластоногих реальную опасность представляют либо длительное воздействие шумов, в результате которых снижается чувствительность органа слуха, либо воздействие резонансных частот высокой мощности, которые вызывают резонанс внутренних органов.

Терпимость ластоногих к высокому уровню подводных шумов изучена недостаточно и точных данных нет. Однако, на основе данных целого ряда исследований предсказывается, что воздействие шумов с уровнем приблизительно 140 дБ относительно 1 мкПа может вызвать у ластоногих временную потерю слуха и вряд ли морские млекопитающие (включая и тюленей) будут оставаться в зоне облучения шумами с уровнем 120-140 дБ относительно 1 мкПа достаточно долго, чтобы пострадать от временной или, возможно, постоянной потери слуха. Полезная аналогия по возможной ситуации в проливе Лаперуза представлена в работе по воздействию подводных шумов от круизных судов на сивучей и других морских млекопитающих, обитающих в национальном парке Глэсиер-Бей на Аляске. Эта работа была поведена для оценки возможных изменений в движение этих судов (NPS 2003). На основе шумовых характеристик судов было рассчитано, что круизные суда, идущие со скоростью 10 узлов излучают шум с уровнем 130 децибел и выше (интенсивность в 130 дБ была выбран как уровень, при котором морские млекопитающие могут реагировать на звук) на расстояние около 500 метров (LGL 2003, согласно ссылке в NPS 2003). На основе образца звуковой сигнатуры круизного судна, идущего со скоростью 19 узлов (195 дБ относительно 1 мкПа на расстоянии 1 м), в работе LGL предсказано, что в заливе Глэсиер-Бей оно будет излучать шум на уровне 130 дБ и выше на расстояние до 5 км (в радиусе от судна). Для сравнения, большие танкеры обычно производят подводные шумы с интенсивностью 175-195 дБ относительно 1 мкПа на расстоянии 1 м ((Richarsdson et al. 1995; Hildebrand 2004). Хотя прямое сравнение и невозможно из-за различных географических особенностей, можно предположить, что для танкеров, идущих по проливу Лаперуза, будут иметь место аналогичные зоны шумового облучения. Следует также учитывать, что движущееся судно не является постоянным источником шума для неподвижного объекта. Согласно оценкам с использованием данных исследований в заливе Глэсиер-Бей, максимальное время воздействия шумов интенсивностью 130 дБ или выше от судна, движущегося со скоростью 19 узлов, на неподвижный объект будет около 17 минут (NPS 2003). Это время меньше продолжительности воздействия шумов в 20-22 минуты, которая вызывает временное снижение слуховой чувствительности (временное смещение порога) у пятнистых тюленей, морских слонов и калифорнийских тюленей (Kastak et al, 1999).

Для выявления влияния шумов на кольчатую нерпу были выбраны 2 типа постоянных детерминированных тональных шумов, которые оказывают наиболее раздражающее воздействие на человека и некоторых наземных млекопитающих (Глебова, 2007). Первый тип по звучанию напоминал сирену: частота звучания линейно возрастала с нижнего значения диапазона до верхнего за 1 минуту, затем цикл повторялся. Второй тип представляет из себя звучание на случайной частоте, входящей в заданный диапазон. Для оценки величины влияния шума на организм кольчатой нерпы использовалось изучение изменений в двигательной активности и пищевой мотивации животного.

Чтобы как можно больше изолировать экспериментальное животное от воздействия посторонних шумов, неизбежно возникающих на акватории Кольского залива, где находиться вольер животного, решено было поместить нерпу в бассейн, находящийся в помещении, где уровень шумового фона намного ниже, чем в вольере.

Рисунок 1. Спектр шума на акватории Кольского залива вблизи губы Тюва.

Из рисунка 1 видно, что на акватории уровень подводного шума составляет 56-70 дБ, причем максимум приходиться на сверхнизкие частоты (до 100-140 дБ), уровень низких составляет 70-80 дБ и после 300-350 Гц постепенно снижается до значений в 25-30 дБ.

В помещении, где проходил эксперимент, находились: бассейн размерами 2х2х1м., установка для генерации звукового сигнала, видеофиксации поведения животного и записи шумового фона.

Установка состояла из: ноутбука, на котором были установлены программы по генерации звука (SweepGen 3.5.2), программа для видеонаблюдения (WebCanMonitor 5.2), программа для записи и анализа акустического сигнала (Анализатор Сигнала 2007); веб-камеры Genius e-messenger 112; гидроакустической антенны ЦГП-4а и цифрового модуля БВС-ЦМ; акустического усилителя и широкополосных колонок.