التحكم في الضوضاء

التحكم في الضوضاء أو تخفيف الضوضاء هو مجموعة من الاستراتيجيات للحد من التلوث الضوضائي أو للحد من تأثير تلك الضوضاء ، سواء في الهواء الطلق أو في الأماكن المغلقة.

تشمل المجالات الرئيسية للحد من الضوضاء أو تخفيفها ما يلي: التحكم في ضوضاء النقل ، والتصميم المعماري ، والتخطيط الحضري من خلال قوانين تقسيم المناطق ، ^{[ 1 ]} والتحكم في الضوضاء المهنية . تُعد ضوضاء الطرق وضوضاء الطائرات من أكثر مصادر الضوضاء البيئية انتشارًا . ^{[ 2 ]} قد تُولّد الأنشطة الاجتماعية مستويات ضوضاء تؤثر باستمرار على صحة السكان المقيمين أو الذين يشغلون مناطق، داخلية وخارجية، بالقرب من أماكن الترفيه التي تستخدم أصواتًا وموسيقى مُضخّمة ، مما يُشكّل تحديات كبيرة أمام استراتيجيات فعّالة للحد من الضوضاء.

طُوّرت تقنيات متعددة لمعالجة مستويات الصوت الداخلية، ويشجع على استخدامها العديد من قوانين البناء المحلية . في أفضل حالات تصميم المشاريع، يُنصح المخططون بالتعاون مع مهندسي التصميم لدراسة المفاضلات بين تصميم الطرق والتصميم المعماري. تشمل هذه التقنيات تصميم الجدران الخارجية، والجدران الفاصلة ، وتركيبات الأرضيات والأسقف؛ علاوة على ذلك، توجد مجموعة من الوسائل المتخصصة لتخميد الصدى من الغرف ذات الأغراض الخاصة مثل قاعات المحاضرات ، وقاعات الحفلات الموسيقية ، وأماكن الترفيه والتجمعات الاجتماعية، ومناطق تناول الطعام، وغرف تسجيل الصوت، وغرف الاجتماعات.

تعتمد العديد من هذه التقنيات على تطبيقات علم المواد في بناء حواجز الصوت أو استخدام بطانات ماصة للصوت في المساحات الداخلية. ويُعدّ التحكم في الضوضاء الصناعية فرعاً من فروع التحكم المعماري الداخلي في الضوضاء، مع التركيز على أساليب محددة لعزل الصوت عن الآلات الصناعية وحماية العمال في مواقع عملهم.

إن حجب الصوت هو إضافة الضوضاء بشكل فعال لتقليل الإزعاج الناتج عن أصوات معينة، وهو عكس عزل الصوت .

لكل منظمة معاييرها وتوصياتها/إرشاداتها وتوجيهاتها الخاصة بمستويات الضوضاء التي يُسمح للعمال بالتواجد حولها قبل أن يصبح من الضروري وضع ضوابط الضوضاء موضع التنفيذ.

يُعد نموذج المصدر والمسار والمستقبل الذي وضعه بولت وإنجارد نموذجًا فعالًا للتحكم في الضوضاء. ^{[ 9 ]} ويمكن التحكم في الضوضاء الخطرة عن طريق تقليل مستوى الضوضاء عند مصدرها، وتقليلها أثناء انتقالها على طول مسارها إلى المستمع، وتوفير معدات للمستمع أو المستقبل لتخفيف الضوضاء.

• عزل الصوت : يمنع انتقال الضوضاء عن طريق وضع حاجز سميك. تتميز المواد الشائعة بخصائص الكثافة العالية مثل الطوب والزجاج السميك والخرسانة والمعادن وغيرها.
• امتصاص الصوت : مادة مسامية تعمل كـ"إسفنجة صوتية" عن طريق تحويل الطاقة الصوتية إلى حرارة داخل المادة. تشمل مواد امتصاص الصوت الشائعة البلاطات المعزولة المصنوعة من الرصاص، والرغوات ذات الخلايا المفتوحة، والألياف الزجاجية.
• تخميد الاهتزازات : يُستخدم للأسطح المهتزة الكبيرة. تعمل آلية التخميد عن طريق استخلاص طاقة الاهتزاز من الصفيحة الرقيقة وتبديدها على شكل حرارة. ومن المواد الشائعة في هذا المجال الفولاذ المُعالج لامتصاص الصوت.
• عزل الاهتزازات : يمنع انتقال طاقة الاهتزاز من المصدر إلى المستقبل عن طريق إدخال عنصر مرن أو فاصل مادي. ومن عوازل الاهتزازات الشائعة النوابض، والقواعد المطاطية، والفلين، وما إلى ذلك.

أظهرت الدراسات المتعلقة بحواجز الضوضاء نتائج متباينة بشأن قدرتها على الحد من التلوث الضوضائي بفعالية . ^{[ 11 ]} يمكن للمركبات الكهربائية والهجينة أن تقلل من التلوث الضوضائي، ولكن فقط إذا شكلت هذه المركبات نسبة عالية من إجمالي المركبات على الطريق؛ فحتى لو بلغت نسبة المركبات الكهربائية في منطقة حضرية 50%، فإن الانخفاض الإجمالي في الضوضاء لن يتجاوز بضعة ديسيبلات، وسيكون بالكاد ملحوظًا. ^{[ 12 ]} أما اليوم، فإن ضوضاء الطرق السريعة أقل تأثرًا بنوع المحرك ، نظرًا لأن التأثيرات عند السرعات العالية مرتبطة بالديناميكا الهوائية وضوضاء الإطارات . ومن بين المساهمات الأخرى في الحد من الضوضاء من مصدرها: تحسين تصميمات مداس إطارات الشاحنات في سبعينيات القرن الماضي، وتحسين حماية مداخن محركات الديزل في ثمانينيات القرن الماضي، واللوائح المحلية المتعلقة بالمركبات غير المزودة بكواتم صوت . ^{[ 13 ]}

تُعدّ قرارات التخطيط الحضري، وتصميم الطرق، وتصميم حواجز الضوضاء، ^{[ 14 ]} والتحكم في السرعة، واختيار رصف الطرق، وقيود الشاحنات، من أكثر المجالات فعاليةً للحدّ من ضوضاء الطرق. ويُعدّ التحكم في السرعة فعالاً لأنّ أدنى مستويات الضوضاء تنبع من المركبات التي تسير بسلاسة بسرعة تتراوح بين 30 و60 كيلومترًا في الساعة. وفوق هذا النطاق، تتضاعف انبعاثات الضوضاء مع كل 5 أميال في الساعة من السرعة. وعند أدنى السرعات، تهيمن ضوضاء الكبح والتسارع (المحرك).

يُمكن أن يُحدث اختيار رصف سطح الطريق فرقًا يصل إلى الضعف في مستويات الضوضاء، وذلك عند السرعات التي تتجاوز 30 كيلومترًا في الساعة. تتميز الأرصفة الهادئة بمساميتها وسطحها الخشن واستخدامها لحصى صغير إلى متوسط ​​الحجم؛ بينما تتميز الأرصفة الأكثر ضوضاءً بأسطحها المحززة عرضيًا وسطحها الخشن واستخدامها لحصى أكبر حجمًا. كما يُعدّ احتكاك السطح وسلامة الطريق من الاعتبارات المهمة عند اتخاذ قرارات رصف الطرق.

عند تصميم الطرق السريعة أو الشوارع الرئيسية الجديدة في المدن ، تُتخذ قرارات تصميمية عديدة تتعلق بمحاذاة الطريق وهندسته. ^{[ 15 ]} وقد أصبح استخدام النماذج الحاسوبية لحساب مستويات الصوت ممارسة شائعة منذ أوائل سبعينيات القرن الماضي. وبهذه الطريقة، يمكن تقليل تعرض المستقبلات الحساسة لمستويات الصوت المرتفعة. وتوجد عملية مماثلة لأنظمة النقل الجماعي في المدن وغيرها من قرارات النقل بالسكك الحديدية. ومن الأمثلة المبكرة على أنظمة السكك الحديدية الحضرية التي صُممت باستخدام هذه التقنية: توسعات خطوط هيئة النقل في بوسطن (MBTA ) (سبعينيات القرن الماضي)، وتوسعة نظام النقل السريع لمنطقة خليج سان فرانسيسكو (BART ) (1981)، ونظام مترو هيوستن (METRORail ) (1982)، ونظام قطار MAX الخفيف في بورتلاند، أوريغون (1983).

يمكن تطبيق حواجز الضوضاء على مشاريع النقل البري القائمة أو المخطط لها. وهي من أكثر الإجراءات فعالية في تحديث الطرق القائمة، وعادةً ما تُخفّض مستويات الضوضاء في المناطق المجاورة بما يصل إلى عشرة ديسيبلات. يتطلب تصميم الحاجز استخدام نموذج حاسوبي، نظرًا لتعقيد العملية بسبب طبيعة الأرض، والظروف الجوية المحلية، وغيرها من العوامل الخاصة بكل موقع. فعلى سبيل المثال، قد يؤدي وجود طريق في منطقة منخفضة أو هبوب رياح قوية إلى بيئة يكون فيها انتشار الصوت في الغلاف الجوي غير مناسب لأي حاجز ضوضاء.

كما هو الحال مع ضوضاء الطرق، لم يُحرز تقدم يُذكر في الحد من ضوضاء الطائرات من مصدرها، باستثناء التخلص من تصاميم المحركات الصاخبة التي تعود إلى ستينيات القرن الماضي وما قبلها. ونظرًا لسرعتها وشدتها، فإن ضوضاء عادم محركات التوربينات النفاثة تتحدى أي وسيلة بسيطة للحد منها.

تُعدّ التخطيطات العمرانية، وفرض قيود على عمليات الطيران، وعزل الصوت في المناطق السكنية من أكثر الطرق فعالية للحدّ من ضوضاء الطائرات . وتشمل قيود الطيران تحديد استخدامات مُفضّلة للمدرج، ومسار الإقلاع، وميله، بالإضافة إلى قيود على أوقات الطيران. وتُعتبر هذه الأساليب مثيرة للجدل أحيانًا، نظرًا لتأثيرها المحتمل على سلامة الطائرات، وراحة المسافرين، وجدوى شركات الطيران الاقتصادية.

في عام ١٩٧٩، أذن الكونغرس الأمريكي ^{[ ١٦ ]} لإدارة الطيران الفيدرالية (FAA) بتطوير تقنيات وبرامج لعزل المنازل القريبة من المطارات. ورغم أن هذا لا يُحسّن البيئة الخارجية، فقد أثبت البرنامج فعاليته في عزل المنازل والمدارس من الداخل. ومن بين المطارات التي طُبقت فيها هذه التقنية مبكراً: مطار سان فرانسيسكو الدولي ^{[ ١٧ ]} ، ومطار سياتل-تاكوما الدولي ، ومطار جون واين الدولي ، ومطار سان خوسيه الدولي ^{[ ١٨ ]} في كاليفورنيا.

تعتمد التقنية الأساسية على نموذج حاسوبي يحاكي انتشار ضوضاء الطائرات وتغلغلها في المباني. ويمكن تحليل الاختلافات في أنواع الطائرات وأنماط الطيران والأحوال الجوية المحلية، إلى جانب فوائد استراتيجيات التحديث البديلة للمباني ، مثل تحسين الأسقف، وتطوير زجاج النوافذ، وعزل المواقد ، وسد فواصل البناء، وغيرها من التدابير. ويتيح النموذج الحاسوبي تقييم فعالية التكلفة لمجموعة واسعة من الاستراتيجيات البديلة.

في كندا، تُعدّ وزارة النقل الكندية توقعات التعرض للضوضاء لكل مطار، باستخدام نموذج حاسوبي مشابه للنموذج المستخدم في الولايات المتحدة. ويُنصح بعدم تطوير الأراضي السكنية داخل المناطق ذات التأثير العالي التي تحددها التوقعات. ^{[ 19 ]}

بطانات صوتية

تستخدم محركات الطائرات ، وخاصة المحركات التوربينية المروحية ، بطانات صوتية لتخفيف ضوضاء المحرك. تُوضع هذه البطانات على الجدران الداخلية لحاضنة المحرك ، في كل من قنوات السحب والتحويل، وتعتمد على مبدأ رنين هيلمهولتز لتبديد الطاقة الصوتية الساقطة.

تشمل ممارسات التحكم في الضوضاء الصوتية المعمارية تقليل صدى الصوت الداخلي، وتخفيف انتقال الضوضاء بين الغرف، وتعزيز غلاف المبنى الخارجي.

في حالة إنشاء شقق سكنية جديدة (أو مُجددة) ، ومجمعات سكنية ، ومستشفيات ، وفنادق ، تفرض العديد من الولايات والمدن قوانين بناء صارمة تتضمن متطلبات التحليل الصوتي، وذلك لحماية شاغلي المبنى. وفيما يتعلق بالضوضاء الخارجية، تتطلب هذه القوانين عادةً قياس البيئة الصوتية الخارجية لتحديد معيار الأداء المطلوب لتصميم واجهة المبنى الخارجية. ويمكن للمهندس المعماري التعاون مع خبير الصوتيات للوصول إلى أفضل الوسائل وأكثرها فعالية من حيث التكلفة لإنشاء بيئة داخلية هادئة (عادةً 45 ديسيبل ). وتشمل أهم عناصر تصميم واجهة المبنى عادةً: الزجاج (سُمك الزجاج، تصميم الزجاج المزدوج، إلخ)، والمعادن المثقبة (المستخدمة داخليًا أو خارجيًا)، ^{[ 20 ]} ومواد السقف، ومعايير السد، وحواجز المداخن ، وتصميم الأبواب الخارجية، وفتحات البريد، ومنافذ تهوية العلية ، وتركيب مكيفات الهواء الجدارية. 

فيما يتعلق بالصوت المتولد داخل المبنى، هناك نوعان رئيسيان من انتقاله. أولًا، ينتقل الصوت المحمول جوًا عبر الجدران أو الأرضيات والأسقف، وقد ينشأ إما من أنشطة بشرية في أماكن المعيشة المجاورة أو من الضوضاء الميكانيكية داخل أنظمة المبنى. تشمل الأنشطة البشرية الصوت البشري، والضوضاء الصادرة من أنظمة الصوت المُضخّمة، أو أصوات الحيوانات. أما الأنظمة الميكانيكية فتشمل أنظمة المصاعد ، والغلايات ، وأنظمة التبريد أو التكييف ، والمولدات ، وضواغط النفايات. وتشمل المصادر الديناميكية الهوائية المراوح، والأنظمة الهوائية، والاحتراق. وتشمل وسائل التحكم في الضوضاء للمصادر الديناميكية الهوائية فوهات هواء هادئة ، وكواتم صوت هوائية ، وتقنية المراوح الهادئة . ولأن العديد من الأصوات الميكانيكية تكون عالية بطبيعتها، فإن العنصر التصميمي الرئيسي هو اشتراط أن تفي الجدران أو الأسقف بمعايير أداء محددة ^{[ 21 ]} (عادةً فئة انتقال الصوت 50)، مما يسمح بتخفيف كبير لمستوى الصوت الذي يصل إلى شاغلي المبنى.

يُطلق على النوع الثاني من الصوت الداخلي اسم انتقال الصوت من فئة عزل الصدمات (IIC). لا ينشأ هذا التأثير من انتقال الصوت عبر الهواء، بل من انتقاله عبر المبنى نفسه. ويُعدّ صوت خطوات شاغلي غرف المعيشة في الطوابق العليا أكثر أنواع الضوضاء شيوعًا من فئة عزل الصدمات. تنتقل الضوضاء منخفضة التردد بسهولة عبر الأرض والمباني. يصعب التخلص من هذا النوع من الضوضاء، ولكن يجب مراعاة عزل أرضية الطابق العلوي أو تعليق السقف السفلي على قنوات مرنة .

قد ينشأ كلا تأثيري انتقال الصوت المذكورين أعلاه إما من شاغلي المبنى أو من أنظمته الميكانيكية ، كالمصاعد وشبكات المياه ووحدات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء. في بعض الحالات، يكفي تحديد أفضل تقنيات تخفيف الضوضاء المتاحة عند اختيار هذه الأجهزة. وفي حالات أخرى، قد يكون من المناسب تركيب أنظمة امتصاص الصدمات للتحكم في الاهتزازات. أما بالنسبة لشبكات المياه، فقد وُضعت بروتوكولات خاصة، لا سيما لخطوط إمداد المياه، لعزل الأنابيب داخل جدران المبنى. وفي حالة أنظمة التكييف المركزي، من المهم عزل أي قنوات قد تنقل الصوت بين مناطق المبنى المختلفة.

يُمثل تصميم الغرف ذات الأغراض الخاصة تحدياتٍ أكثر تعقيدًا، نظرًا لاحتياجها إلى خصائص غير اعتيادية، مثل قاعات الحفلات الموسيقية ، واستوديوهات التسجيل الصوتي ، وقاعات المحاضرات. في هذه الحالات، يجب تحليل الصدى والانعكاس ليس فقط لتهدئة الغرف، بل لمنع حدوث تأثيرات الصدى. ولذلك، قد يتم تحديد مواد عازلة للصوت ومواد تبطين ماصة للصوت لتخفيف التأثيرات غير المرغوب فيها.

تُعدّ الألواح الصوتية للجدران والأسقف حلاً شائعاً للتحكم في الضوضاء في المباني القائمة، سواءً التجارية أو السكنية. ويمكن تصنيع هذه الألواح من مواد متنوعة، إلا أن التطبيقات الصوتية التجارية غالباً ما تتكون من ركائز صوتية مصنوعة من الألياف الزجاجية أو الصوف المعدني . فعلى سبيل المثال، تُعدّ ألواح الألياف المعدنية ركيزة صوتية شائعة الاستخدام، كما يُعاد استخدام مواد العزل الحراري التجارية ، مثل تلك المستخدمة في عزل خزانات الغلايات ، في تطبيقات التحكم الصوتي نظراً لفعاليتها في تقليل الصدى. وتُعتبر الألواح الصوتية المثالية هي تلك التي لا تحتوي على سطح أو مادة تشطيب قد تؤثر على أداء الحشوة الصوتية، ولكن عادةً ما تؤدي الاعتبارات الجمالية والسلامة إلى استخدام أغطية قماشية أو مواد تشطيب أخرى لتقليل المقاومة الصوتية. وفي بعض الأحيان، تُصنع تشطيبات الألواح من الخشب أو المعدن ذي البنية المسامية.

تعتمد فعالية المعالجة الصوتية بعد البناء على المساحة المتاحة لها، لذا تُصنع ألواح الجدران الصوتية في الموقع عادةً لتتوافق مع شكل المساحة الموجودة مسبقًا. ويتم ذلك عن طريق تشكيل المسار المحيطي، وملء الفراغ بالطبقة الصوتية، ثم شد القماش وتثبيته داخل نظام الإطار المحيطي. ويمكن تصميم ألواح الجدران في الموقع لتناسب إطارات الأبواب، أو ألواح الحائط، أو أي عوائق أخرى. كما يمكن استخدام هذه الطريقة لإنشاء ألواح كبيرة (تتجاوز عادةً 15 مترًا) على الجدران والأسقف.

كما يمكن للنوافذ ذات الزجاج المزدوج والنوافذ السميكة أن تمنع انتقال الصوت من الخارج.

قد تستخدم المجتمعات المحلية قوانين تقسيم المناطق لعزل الأنشطة الحضرية الصاخبة عن المناطق التي ينبغي حمايتها من هذه التأثيرات الضارة، ولتحديد معايير الضوضاء في المناطق التي قد لا تكون مناسبة لاستراتيجيات العزل هذه. ولأن الأحياء ذات الدخل المنخفض غالبًا ما تكون أكثر عرضة لتلوث الضوضاء، فإن وضع قوانين تقسيم المناطق هذه يُعدّ في كثير من الأحيان قضية عدالة بيئية . ^{[ 25 ]} وتُشكّل المناطق متعددة الاستخدامات تحديات بالغة الصعوبة تتطلب اهتمامًا خاصًا بضرورة حماية السكان من الآثار الضارة لتلوث الضوضاء. وعادةً ما تُعتبر الضوضاء أحد الاعتبارات في دراسة تقييم الأثر البيئي ، إن وُجدت (مثل إنشاء نظام النقل).

عام:

• التلوث الضوضائي
• الآثار الصحية للضوضاء

• اللجنة الدولية للصوتيات
• الجمعية الصوتية الأمريكية
• الرابطة الأوروبية للصوتيات
• المعهد الأمريكي للمهندسين المعماريين
• المجلس الوطني للاستشاريين الصوتيين
• رابطة مصنعي أثاث المكاتب والمؤسسات
• دليل "مدينة ملبورن" من سيتي ساوندز لتصميم المساكن الحضرية
• جمعية الحد من الضوضاء
• دراسات حالة للتحكم في الضوضاء
• دراسات حالة للتحكم في الضوضاء الصناعية
• مقالات بحثية متعددة حول عزل الصوت للمبتدئين
• صفحة موضوع شراء الهدوء من المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية
• الدليل الفني لإدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) ؛ الفصل الثالث: الضوضاء