MILENA ROSA LOPES LOZANO INFLUÊNCIA DE DIFERENTES COBERTURAS DO SOLO NA PROPAGAÇÃO DO RUÍDO AMBIENTAL: UMA PROPOSTA PARA REDUÇÃO DOS NÍVEIS DE POLUIÇÃO SONORA Botucatu 2018 MILENA ROSA LOPES LOZANO INFLUÊNCIA DE DIFERENTES COBERTURAS DO SOLO NA PROPAGAÇÃO DO RUÍDO AMBIENTAL: UMA PROPOSTA PARA REDUÇÃO DOS NÍVEIS DE POLUIÇÃO SONORA Tese apresentada à Faculdade de Ciências Agronômicas da Unesp Campus de Botucatu, para obtenção do título de Doutor em Ciência Florestal. Orientador: Prof. Dr. Danilo Simões Coorientador: Prof. Dr. João Candido Fernandes Botucatu 2018 Sistema de geração automática de fichas catalográficas da Unesp. Biblioteca da Faculdade de Ciências Agronômicas, Botucatu. Dados fornecidos pelo autor(a). Essa ficha não pode ser modificada. 1. Controle de ruído. 2. Planejamento urbano. 3. Isolamento acústico. I. Título. Tese (doutorado) - Universidade Estadual Paulista (Unesp), Faculdade de Ciências Agronômicas, Botucatu Orientador: Prof. Dr. Danilo Simões Coorientador: Prof. Dr. João Cândido Fernandes LOZANO, MILENA ROSA LOPES Influência de diferentes coberturas do solo na propagação do ruído ambiental : uma proposta para redução dos níveis de poluição sonora / MILENA ROSA LOPES LOZANO. -- Botucatu, 2018 104 p. : il., tabs., fotos, mapas L925i Aos meus amados pais, Clélia e José (in memoriam), dedico. AGRADECIMENTOS Formular meus agradecimentos apenas com palavras seria impossível. Enquanto escrevo, as lágrimas rolam ao pensar em tudo que ocorreu desde junho de 2014 até abril de 2018 que hoje se transforma em gratidão. Primeiramente gratidão à Deus e à Nossa Senhora que me apararam e me carregaram no colo quando eu não tinha mais forças para seguir sozinha. A meu pai, que eu sei que de onde ele está me orientou e me iluminou nos momentos de escuridão A minha mãe, professora de profissão e de vida. Meu espelho, meu motivo para não desistir e minha razão de viver. Aos professores que fizeram dessa jornada uma jornada possível nos anos mais difíceis da minha vida – primeiramente aos meus primeiros orientadores Prof. Dr. Alcides Leão que permitiu o meu acesso ao doutorado e ao Prof. Dr. Paulo Torres Fenner que me acolheu e me mostrou um caminho possível. Ao Prof. Dr. Danilo Simões, cujas palavras faltam para demonstrar o tamanho de minha gratidão por tornar tudo possível quando não existia mais luz. Seus ensinamentos, comprometimento e amparo foram essenciais e sem eles teria desistido de seguir a diante com toda certeza. Ao Prof. Dr. João Cândido Fernandes cujo qual desde a especialização é meu exemplo de caráter, ética e dedicação ao ofício de professor. Aos coordenadores da PG Ciência Florestal Prof. Dr. Iraê Guerrini e Profª Drª Magali que são exemplos de zelo e dedicação e que me mostraram inúmeras vezes me iluminaram em momentos de dificuldades. Aos colegas dos grupos de estudos e de disciplinas que com conversas e risadas tornaram os dias mais leves e partilharam as dores comigo – em especial à Joyce e a pós-doc Rita que me fizeram entender o que é ciência e me contagiou com seu amor à pesquisa (mesmo eu sendo apenas uma professora buscando seguir com minha missão) e ao Lucas pelo auxílio nos últimos dias na impressão. À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), pela bolsa de estudos concedida em meus primeiros anos de jornada. Aos colaboradores do departamento de Ciência Florestal, em especial pela paciência e carinho para conosco. RESUMO A poluição sonora pode impactar na qualidade de vida e na saúde das populações urbanas. Diante disso, a busca por ações mitigadoras, como exemplo, a implantação de barreiras vegetativas que visam atenuar os níveis de ruído ambiental. Neste contexto, objetivou-se simular a influência de barreira vegetativa para a atenuação do ruído ambiental na cidade de Botucatu, Estado de São Paulo. O desenvolvimento do estudo foi pautado em duas etapas. A Etapa I - cobertura do solo contemplou a realização de medições do nível de ruído ambiental em quatro condições diferentes utilizando uma motosserra como emissor de ruído em baixa rotação e alta rotação. A Etapa II – mapeamento contemplou o mapeamento do ruído ambiental urbano da Zona Central da cidade por meio do levantamento do nível de ruído ambiental (LAeq) no período diurno, em pontos amostrais localizados na zona central da cidade. Os dados foram interpolados em Sistema de Informação Geográfica (SIG) e as cartas acústicas classificadas de acordo com os limites de tolerância estabelecidos pela legislação. A população que transita ou reside na Zona Central de Botucatu está exposta a níveis de pressão sonora que podem causar, ao longo do tempo, problemas relacionados à saúde como como insônia, estresse, comportamento agressivo e irritabilidade, entre outros, devido a níveis de pressão acima do permitido. A estratégia utilizada de adoção de barreira vegetativa na simulação pode ser considerada como uma solução para atenuação de ruído ambiental urbano, por consentir reduzir 5,04 dB(A) para uma barreira vegetativa de 2,90m de largura. Palavras-chave: Mapeamento acústico. Planejamento urbano. Barreiras vegetais. ABSTRACT The noise pollution can impact in the life and health quality of urban population. Therefore, the search for mitigating actions as, for example, the deployment of vegetative barriers that aim to attenuate the levels of environmental noise. In this regard, the objective was to simulate the influence of vegetative barriers for the environmental noise mitigation in the city of Botucatu, state of São Paulo. The development of this study was based in two stages. The Stage I – soil covering contemplated the measurement of the environmental noise level in four different conditions using a chainsaw as a noise emitter in low rotation and high rotation. The Stage II – mapping contemplated the charting of urban environmental noise in the Central Zone of the city by surveying the environmental noise level (LAeq) during the day, in sample places located in the same zone of the city. The data were interpolated in Geographic information system (GIS) and the acoustic charts classified according to the limits of tolerance established by the legislation. The population that transits or lives in the Central Zone of Botucatu is exposed to sound pressure levels that can cause, over time, health problems such as insomnia, stress, aggressive behavior, irritability and others, due to pressure levels above the ordinary. The strategy used to establish the vegetative barrier in the simulation can be considered as a solution for the mitigation of urban environmental noise, by allow reducing 5.04 dB(A) to a vegetative barrier of 2.90m width. Key-words: Acoustic mapping. Urban planning. Vegetable barriers. LISTA DE FIGURAS Página Figura 1 – Configuração da escala decibel ............................................................... 23 Figura 2 – Limiares auditivos .................................................................................... 24 Figura 3 – Configuração do Campo Sonoro ............................................................. 29 Figura 4 – Nível de ruído estimado nas vizinhanças de rodovias hipotéticas ........... 33 Figura 5 – Exemplo de Leq para uma fonte flutuante de ruído .................................. 36 Figura 6 – Localização da Área de Estudo. .............................................................. 52 Figura 7 – Medidor de ruído INCON – modelo IDAC-100 ......................................... 54 Figura 8 – Motosserra marca Stihl modelo MS 381. ................................................. 55 Figura 9 – Tratamentos Etapa I - cobertura do solo ................................................. 56 Figura 10 – Fluxograma da Etapa I - cobertura do solo ............................................ 57 Figura 11 – Fluxograma da Etapa II - mapeamento ................................................. 59 Figura 12 – Localização dos 96 pontos selecionados para o mapeamento acústico 61 Figura 13 – Uso e ocupação utilizado para o mapeamento acústico ........................ 63 Figura 14 – Canteiro central simulado, área compreendida entre pontos 8 e 14 ...... 64 Figura 15 – Canteiro simulado para atenuação do ruído .......................................... 65 Figura 16 – Carta Hipsométrica da Zona Central de Botucatu ................................. 73 Figura 17 – Carta de Declividade da Zona Central de Botucatu ............................... 74 Figura 18 – Carta acústica da Zona Central de Botucatu com a krigagem ............... 77 Figura 19 – Mapa Acústico simulado para a redução dos níveis de ruído ................ 82 LISTA DE TABELAS Página Tabela 1 - Variação em dB e percepção humana do som ........................................ 25 Tabela 2 - Redução em dB e percepção humana de redução .................................. 25 Tabela 3 - Atenuação sonora proporcionada por um maciço de vegetação ............. 31 Tabela 4 - Coeficientes de absorção de acordo com o tipo de cobertura do solo .... 31 Tabela 5 - Nível de critério de avaliação para ambientes externos, em dB(A), para emissão de ruído de tráfego de acordo com as normas internacionais vigentes ...... 40 Tabela 6 - Nível de critério de avaliação para ambientes externos, em dB(A) ......... 42 Tabela 7 - Nível de critério de avaliação para ruído em área urbana, em dB(A) L11032/92 - CETESB ............................................................................................... 43 Tabela 8 - Zoneamento, uso e ocupação do solo urbano do município, Lei n° 4.127/2000 ................................................................................................................ 45 Tabela 9 – Zonas atualizadas pela Lei Complementar nº 1224/2017. ...................... 45 Tabela 10 – Proporção e área das classes amostradas no Plano Municipal de Arborização – programa MultiSpec. .......................................................................... 53 Tabela 11 – Áreas com diferentes coberturas de solo .............................................. 56 Tabela 12 – Medição dos níveis de ruído (dB(A)) emitidos pelo motosserra ............ 68 Tabela 13 - Síntese da atenuação de LAeq (dB(A)) obtido para cada tipo de cobertura do solo ...................................................................................................................... 68 Tabela 14 - Estimativas dos parâmetros dos polinômios, segundo tratamento e condição de operação e seus respectivos R2. .......................................................... 69 Tabela 15 - Equivalência, por similaridade, do nível de ruído entre a Lei de Zoneamento Urbano e a NBR 10.151. ..................................................................... 70 Tabela 16 – Estatística Descritiva dos Valores de LAeq (dB(A)) mapeados .............. 71 Tabela 17 - Valores de LAeq (dB(A)) obtidos para cada classe de ruído mapeada ... 75 Tabela 18 - Valores de LAeq (dB(A)) obtidos áreas de hospitais ou de escolas ........ 76 Tabela 19 - Valores de LAeq (dB(A)) simulados ......................................................... 79 Tabela 20 – Estatística Descritiva dos Valores de LAeq (dB(A)) simulados ............... 80 Tabela 21 - Valores de LAeq (dB(A)) obtidos para cada classe de ruído mapeada ... 81 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas CONAMA – Conselho Nacional de Meio Ambiente OMS – Organização Mundial de Saúde WHO – World Health Organization ASLHA – American Speech-Language-Hearing Association ISO – International Organization for Standardization NBR – Norma Brasileira NBR 10.151 – Avaliação do nível de ruído em áreas habitadas visando o conforto da comunidade dB – Decibel dB(A) – Decibel ponderado na curva de equalização “A” LAeq – Nível Sonoro Contínuo Equivalente Ponderado A Lp – Nível de Pressão Sonora LPico – Valor Máximo de Pressão Sonora PAINPSE – Perda de audição induzida por níveis de pressão sonora elevados - já foi chamada de PAIR (perda auditiva induzida por ruído) SIG – Sistema de Informação Geográfica WNS – Weinstein’s Noise Scale SUMÁRIO Página 1 INTRODUÇÃO……………………………………………………………………….…...19 2 OBJETIVO……………………………………………………………………….………..20 2.1 Objetivos específicos………………………………………………………………......20 3 HIPÓTESE……………………………………………………………………….…….....20 4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA………………………………………………………….....21 4.1 Som ………………………………………………………………….…....………….....21 4.2 Ruído ………………………………………………………………………..……….....24 4.3 Ruído ambiental…………………………………………………………………......…26 4.4 Acústica……………………………………………………………………….…..…….28 4.5 Influência da vegetação na acústica do ambiente …………………………....……30 4.6 Medição de Ruído Ambiental………………………………………………………....34 4.7 Efeitos da exposição ao ruído………………………………………………………...37 4.8 Legislação Ambiental…………………………………………………………………..39 4.9 Mapeamento de ruídos ambientais…………………………………………………..45 4.10 Geoestatística.………………………………………………………………………...47 4.11 Teoria das variáveis regionalizadas.………………………………………………..48 4.12 Variograma.……………………………………………………………………….…..49 4.11 Krigagem……………………………………………………………………….……...50 5 MATERIAL E MÉTODOS……………………………………………………………......52 5.1 MATERIAL……………………………………………………………………….…......52 5.2 MÉTODOS……………………………………………………………………….…......54 5.2.1 Medidor de ruído……………………………………………………………………..54 5.2.2 Emissor de ruído utilizado na Etapa I - cobertura do solo.……………………...54 5.2.3 Etapa I - cobertura do solo………………………………………………………….55 5.2.4 Modelagem matemática……………………………………………………………..57 5.2.5 Etapa II – Mapeamento……………………………………………………………...58 5.2.5.1 Procedimento para medição dos níveis de ruído e simulação………………....59 6 RESULTADOS E DISCUSSÃO………………………………………………………....66 6.1 Etapa I - cobertura do solo………………………………………………………….....66 6.2 Etapa II - mapeamento.……………………………………………………………......69 6.2.1 Simulação de cenário utilizando o TMata Nativa como barreira vegetativa para atenuação de ruído na área mapeado…………………………………………………....79 7 CONCLUSÕES…………………………………………………………………………...85 REFERÊNCIAS.…………………………………………………………………………….86 APÊNDICE A – Valores de LAeq obtidos para cada um dos 96 pontos da Zona Central de Botucatu, SP…………………………………………………………………..............100 APÊNDICE B – Quadro síntese das medições realizadas na Etapa II – mapeamento……………………………………………………………………………….103 APÊNDICE C – Condições Climáticas dos dias de levantamento de campo da Etapa II – mapeamento…………………………………………………………………………..104 19 1 INTRODUÇÃO O ruído está presente no dia a dia das pessoas, no trabalho, no fluxo de veículos, smartphones, entre outras fontes geradoras, constantes no cotidiano urbano e que podem prejudicar o sistema auditivo humano. Diante disso, um ambiente que possui conforto acústico proporciona uma boa qualidade de vida aos indivíduos que o utilizam, porém, ambientes com altos níveis de ruído ambiental podem aumentar o nível de estresse, diminuir a capacidade de concentração, entre outros impactos à saúde e à qualidade de vida da população. Somente nos EUA estima-se que haja 36 milhões de pessoas com algum grau de debilidade auditiva (OYLER, 2012). Já no Brasil, um levantamento do censo demográfico de 2010 identificou 9,8 milhões de portadores de deficiência auditiva, representando 5,1% da população. Segundo o mesmo censo, 1,3% da população brasileira entre zero e 14 anos apresenta algum tipo de deficiência auditiva enquanto essa proporção sobe para 4,2% entre 15 e 64 anos e aumenta para 25% da população que está com 65 anos ou mais (IBGE, 2010). Diante deste contexto, o ambiente urbano apresenta características específicas, as quais o diferenciam dos demais, pois apresentam coberturas de solo diferentes e com extensões distintas, por conseguinte, propagam as ondas sonoras com intensidades que variam em consonância a diversos fatores. A exemplo disto, tem-se a grande variabilidade dos campos sonoros e à presença de barreiras de atenuação, que impactam diretamente nos níveis de pressão sonora no ambiente urbano. As cidades são ambientes acusticamente ricos e de estrutura complexas, compostas de áreas construídas, vias de tráfego de veículos, áreas verdes e espaços não construídos. Entre os agentes físicos do campo sonoro que interferem nessa atenuação ou amplificação tem-se o tipo de solo, vegetação, declividade do terreno, temperatura e umidade relativa do ar. Desta forma, a concepção dos espaços urbanos precisa ser gerenciada a fim de possibilitar a existência de ambientes sonoros agradáveis, com a presença de vegetação nativa e capazes de diminuir ruídos indesejáveis, que acarretam danos à saúde, condição que justifica verificar a correlação entre os diferentes tipos de cobertura do solo e seu impacto na diminuição nos níveis de ruído ambiental. 20 2 OBJETIVO Objetivou-se simular a influência de barreira vegetativa para a atenuação do ruído ambiental na cidade de Botucatu, Estado de São Paulo. 2.1 Objetivos específicos • Analisar a influência de diferentes coberturas do solo na propagação do ruído ambiental; • Realizar o mapeamento deste ruído da zona central do município de Botucatu, Estado de São Paulo; • Simular barreira vegetativa como cobertura do solo em ambiente SIG para atenuação de ruído da área mapeada. 21 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 4.1 Som O som é definido como a propagação de uma onda mecânica longitudinal que cria compressões e rarefações periódicas, na mesma direção da propagação, em um meio físico (FEYNMAN; LEIGHTON; SANDS, 1963). Também se pode definir o som como a energia transportada de um meio vibrante para o meio gasoso adjacente. Esse transporte de energia entre os meios faz com que a camada de ar adjacente se torne densa e se desloque até se chocar com o gás em equilíbrio a sua frente. Ao transferir a energia de camada para camada, cria- se uma nova camada densa de gás que se move para frente e a primeira camada, devido à perda de energia, passa a se dispersar para trás a fim de ocupar a área de baixa densidade (BERG e STORK, 1995). Quando a camada densa atinge o receptor, ela exerce uma pressão sobre o mesmo um pouco maior do que o meio normalmente exerce. Ao passo que a camada de baixa densidade causa uma diminuição da pressão do meio sobre o receptor. O som percebido pelo ouvido, ou por um microfone, por exemplo, é a variação da pressão ambiente sobre o receptor. Essa variação de pressão no meio causada pela onda sonora é chamada de pressão sonora ou pressão acústica e é medida em pascais (Pa) sendo 1 Pa = 1 N/m2 (HALLIDAY e RESNICK, 1988). De acordo com a Fundação Jorge Duprat Figueiredo, de Segurança e Medicina do Trabalho - FUNDACENTRO (2008), as vibrações sonoras são detectáveis quando a pressão do ar atinge valores de ordem de 2 x 105 Pa, para frequências em torno de 1.000 Hz. O som também pode ser definido como a energia resultante de movimentos vibratórios que se propaga em meio elásticos em uma ou mais direções. Quanto mais denso o meio, mais rápido é a velocidade de propagação do som (HALLIDAY; RESNICK, 1988). Desta forma, a velocidade de propagação da onda sonora, através dos diferentes meios materiais, e a percepção da pressão sonora sofrida pelo receptor dá- se de forma diferente devido às diferenças estruturais entre os meios de propagação, sejam eles sólidos, líquidos ou gasosos, e às características do receptor (RAICHEL, 2006). 22 A pressão sonora é diferente da intensidade sonora. A intensidade do som é a quantidade de energia contida no movimento vibratório e corresponde à energia transportada pela onda sonora por unidade de área. Essa intensidade é medida em watts por metro quadrado (W/m2) (HALLIDAY; HESNICK; WALKER, 1996). Segundo Fernandes (2013), o ouvido humano obedece a Lei de Weber, ou seja, conforme aumentamos a pressão sonora no meio o ouvido fica cada vez menos sensível a essa variação, precisando de um aumento exponencial para que o aparelho auditivo perceba essa intensidade de maneira linear. Essa relação entre a variação da intensidade física do estímulo e a percepção da mesma por um indivíduo varia em escala logarítmica. Com o objetivo de estabelecer uma relação entre o limiar de audibilidade, a pressão sonora emitida e a resposta ao estímulo pelo ouvido humano, foi criada uma escala de referência em número de decibels (dB). A palavra ‘decibel’ (décimo de bel), é uma homenagem a Alexandre Graham Bell, pesquisador de acústica e inventor do telefone, que corresponde ao expoente da relação das intensidades físicas, multiplicado por 10 (ALDRED, 1971). Como pode ser observado na Equação 1, decibel não é uma unidade de medida, mas uma escala. A pressão do ar causado pela onda sonora é medida em W/cm2 e o nível de pressão sonora é definido em decibels (dB) quanto à audibilidade, com valores de referência fixados de 10 -16 W/cm2 e 2 x 10-4 BAR (BAR = 1 dina/cm2) para o limiar de audição. O que se convencionou chamar de volume sonoro, ou percepção de "som alto/baixo", está associado com o nível de pressão sonora percebido. O Nível de Pressão Sonora (NPS), segundo (EVEREST e POHLMANN, 2014; OLSON, 1967), é definida como a intensidade sonora medida em decibels (dB) pela Equação 1: 𝑁𝑃𝑆 = 10𝑙𝑜𝑔 [∑ 𝑃𝑖2 𝑃0 2 𝑛 𝑖=1 ] = 20𝑙𝑜𝑔 [∑ 𝑃𝐼 𝑃0 𝑛 𝑖=1 ] (1) em que, P = pressão sonora (N/m² ou Pa); P0 = pressão sonora de frequência de referência (limiar de audição a 1000Hz) = 20µPa (20 x 10-6 Pa); n = número de medições. 23 O NPS e o nível de intensidade sonora são grandezas físicas diferentes. A intensidade sonora depende exclusivamente da onda sonora, considerado uma grandeza objetiva medida pela potência dividida pela área. Esta grandeza não depende do observador, ou seja, se dois observadores diferentes estiverem a uma mesma distância de um emissor sonoro, ambos receberão ondas sonoras de mesma intensidade em Watts/cm². Já o nível sonoro é uma grandeza subjetiva, ou seja, depende do observador. Assim, se dois observadores diferentes estiverem a uma mesma distância de um emissor sonoro eles poderão perceber sonoridades ou níveis sonoros diferentes (decibel), sendo relacionada ao nível de audibilidade, como pode ser observado na Figura 1 (CYSNE, 2006). Figura 1 – Configuração da escala decibel Watts/cm2 Relações Bel decibel 10-2 --------------- 102 --------------- 14 --------------- 140 ----- 10-4 --------------- 104 --------------- 12 --------------- 120 ----- 10-6 --------------- 106 --------------- 10 --------------- 100 ----- 10-8 --------------- 108 --------------- 8 --------------- 80 ----- 10-10 --------------- 1010 --------------- 6 --------------- 60 ----- 10-12 --------------- 1012 --------------- 4 --------------- 40 ----- 10-14 --------------- 1014 --------------- 2 --------------- 20 ----- 10-16 --------------- 1016 --------------- 0 --------------- 0 ----- Fonte: Fernandes (2013). O número de vezes em que um período ocorre por segundo, denominada de frequência, possui como unidade adotada internacionalmente desde 1960 o Hertz (Hz) — termo criado pela Comissão Eletrotécnica Internacional em 1930 em homenagem ao físico alemão Heinrich Rudolf Hertz (TAYLOR e THOMPSON, 2008). Além do limite de audibilidade quanto à pressão sonora, há um limite de audibilidade quanto à frequência da onda sonora, que corresponde ao número de oscilações completas realizadas por uma partícula por unidade de tempo (OKUNO, CALDAS e CHOW, 1982). Em média, os seres humanos são capazes de perceber frequências sonoras de 20 Hz a 20 kHz. Dentro desse espectro, há os sons denominados graves (de baixa frequência) e agudos (de alta frequência). Já sons abaixo e acima desses limiares são Limiar de audibilidade 24 chamados de infrassons e ultrassons, respectivamente (GORDON-SALANT, 2005). Ainda este autor, durante a infância, os humanos são capazes de ouvir frequências pouco acima de 20 kHz. No entanto, esse limiar decai com a idade em virtude do envelhecimento e pode ser agravado pela exposição prolongada a ruídos altos e/ou constantes (SLIWINSKA-KOWALSKA e DAVIS, 2012). Figura 2 – Limiares auditivos Fonte: Adaptado de DE MARCO (1982). 4.2 Ruído A WHO (WHO, 2017) estabelece que para uma qualidade de vida adequada, o nível de pressão sonora médio diário que um indivíduo deve ser exposto é de cerca de 55 dB(A), sendo considerado acima de 75 dB(A) gerador de desconforto acústico (BUCCHERI FILHO, 2010). Tal percepção de desconforto, porém, vai além do valor aferido em medição, pois há uma linha tênue entre o que se caracteriza como ruído e o que é definido como som, haja vista que cada pessoa apresenta uma resposta diferente ao som/ruído, que depende, dentre outros fatores, de sua personalidade e de seu estado psicológico durante a exposição (DINIZ, 2003). d ec ib el s frequência c/s Limiar de dor Limiar de audibilidade 25 A percepção humana do som não segue uma escala linear, haja visto que a variação de pressão sonora é medida em escala logarítmica, como pode ser observada na Tabela 1. Tabela 1 - Variação em dB e percepção humana do som Variação em dB(A) Percepção Humana do Som 2 – 3 Muito pouco perceptível 5 Claramente perceptível 10 Dobro ou metade (2x) 20 Mudança dramática (4x) 40 Diferença entre um sussurro e um som extremamente alto (16x) Fonte: DMPED, 2010 apud BOLT, BERAKE e NEWNAN, 1973. Essa diferença entre o nível de pressão sonora equivalente medido e variação perceptível ao ser humano da variação dessas medições também pode ser observada na Tabela 2 (ANDRADE et al.,1998). Tabela 2 - Redução em dB e percepção humana de redução Redução Sonora – dB Melhoria perceptível - % 2 28 3 30 4 36 5 45 6 50 7 55 8 60 9 65 10 68 11 71 12 74 13 75 Fonte: Adaptado de Andrade et al. (1998). 26 De uma forma geral, o ruído pode ser definido como som indesejável, desagradável ou insalubre. Quanto à definição do ponto de vista físico, como um fenômeno completo fruto da superposição de muitas amplitudes e frequência de forma desarmônica de sons de diversas fontes resultando em um fenômeno acústico não periódico (GARCIA e FAUS, 1991; FERNANDES, 2009; PHILLIPS, et al., 2010; SOUZA e PAUL, 2010). Não há uma diferença específica do ponto de vista físico entre o ruído ocupacional e o ambiental, sendo a principal diferença o local de ocorrência e o gerenciamento dos impactos oriundos da fonte sonora. De acordo com a International Organization for Standardization – Norma ISO 2204 (1979), o ruído pode ser classificado em relação ao seu nível de pressão sonora em ruído contínuo estacionário, não estacionário, contínuo flutuante, intermitente e ruído de impacto. O ruído contínuo estacionário é aquele que as variações de níveis são desprezíveis durante o tempo de observação. Os não estacionários são aqueles cuja variação é significativa. O ruído contínuo flutuante possui variação continua de um valor apreciável durante o tempo de aferição. Já o ruído intermitente é aquele que durante o período de observação em vários momentos chega a diminuir seu valor até o nível do ruído de fundo e o ruído de impacto é aquele ruído que apresenta picos de alta intensidade com duração inferior a um segundo em intervalos superiores a um segundo (ISO, 1979). 4.3 Ruído ambiental De acordo com a Diretiva Europeia 49/CE (2002), o ruído ambiental pode ser definido como um som externo indesejado ou prejudicial, criado por atividades humanas, incluindo o ruído emitido por meios de transporte, tráfego rodoviário, ferroviário, aéreo e instalações utilizadas na atividade industrial. Este tipo de ruído pode ser classificado como aéreo ou estrutural. O ruído aéreo possui origem no ambiente atmosférico, já o ruído estrutural é proveniente de sólidos (ZANNIN et al., 2002; LACERDA et al., 2005). A diferença entre a origem, aérea ou estrutural (de impacto), influencia na quantidade de energia transmitida entre os meios. Os ruídos aéreos, transmitidos pelo meio gasoso, afetam os ambientes vizinhos à fonte de vibração (alto falantes, aparelhos eletrodomésticos, etc.) e a energia transmitida é relativamente pequena. Já 27 os ruídos de impacto, estruturais, são gerados por impactos ou atritos de encontro a estrutura e se propagam através de toda a estrutura e tubulações, podendo afetar ambientes situados a distâncias consideráveis da fonte (CANEVACCI, 1993). Para De Marco (1982), o ruído aéreo é originado pela excitação direta do ar decorrente de fontes sonoras no exterior ou no interior de edifícios, propaga-se pelo ar e pode ser transmitido através dos elementos de construção (paredes, janelas etc.). De acordo com a ISO 1996/2 (2017), esse tipo de ruído é configurado pela união de todas as fontes sonoras situadas ao entorno do receptor que pode ser o tráfego, o ruído emitido por pássaros, máquinas, entre outros. Entre estas diversas fontes de ruído ambiental, o tráfego veicular, um dos maiores contribuintes do componente aéreo, é o ruído produzido pelos veículos motorizados podendo ser pontuais (buzinas, motores funcionando parados) ou lineares devido ao deslocamento (AMORIM et al., 2017). O nível de ruído ambiental emitido pelo tráfego urbano dependerá das características dos veículos que trafegam por esta (tipo de veículo, fluxo e velocidade de tráfego), das características físicas da via (funcionamento do motor, atrito dos pneus com a pavimentação e do gradiente da via) e das características do tráfego em si. Além disso, as condições meteorológicas e das características urbanas e geográficas que circundam a via influenciam nos níveis de ruído ambiental (GUEDES, BERTOLI, 2011; BISTAFA, 2011). A Resolução CONAMA n°252 (BRASIL, 1999) considera que os veículos rodoviários automotores são as principais fontes de ruído no meio urbano e as Resoluções CONAMA n°1, 2 e 8 (BRASIL, 1993) e n° 17 (BRASIL, 1997), também reforçam e estabelecem procedimentos e limites máximos para o controle e fiscalização da emissão de ruído dos veículos automotores em uso, especialmente quanto à deterioração e adulteração do sistema de escapamento. Independentemente do motor, o escapamento é responsável por boa parte do ruído emitido pelo veículo. Dentro dele, há um abafador, que bloqueia a saída de parte do ruído, e em alguns casos também um ressonador, que absorve algumas frequências de som e deixa passar outras. Estes veículos podem ser caracterizados de acordo com o porte e função, como veículos leves (carros de passageiros), veículos pesados (caminhões e ônibus) e motocicletas, sendo os veículos pesados os maiores contribuintes para os níveis de 28 decibels medidos em zona urbana (JOHNSON e SAUNDERS, 1968; IRVINE e RICHARDS, 1998; SILVA e CORREIA, 2012). Outras condições de tráfego que interferem no nível de ruído ambiental urbano são as características dos pneus e da porosidade da pavimentação da via, especialmente em vias com velocidade média acima de 60 km h-1 (ZANNIN et al., 2002). Em caso de chuvas, a pavimentação molhada pode contribuir em até +5 dB ao ruído total (BERGLUND et al., 1999). Em pavimentações lisas com maior uniformidade, os tipos de pneus possuem maior influência no nível de ruído emitidas, sendo as pavimentações porosas capazes de atenuar, em média, -1,0 dB. Em pavimentações mais acidentadas e ásperas, a variação entre o nível de ruído emitido por diferentes tipos de pneus diminui, porém, o nível médio emitido é bem maior podendo chegar a +4,5 dB para superfícies mal- acabadas (BLOKLAND et al., 1996). 4.4 Acústica A adequação acústica de um ambiente influencia na qualidade do som que é emitido, captado, bem como, na interpretação do mesmo (ROSSING, 1990). De acordo com Bies e Hansen (2009), o campo sonoro é o meio pelo qual a energia sonora é transmitida e que sofre perturbação nas variáveis em regime permanente que descrevem este meio. Para fluidos, as variáveis alteradas pela energia sonora são: temperatura, densidade, velocidade da partícula do ambiente e a energia interna do fluido (FEYNMAN, LEIGHTON e SANDS, 1963). Porém, quando um objeto é atingido por uma onda sonora com frequência igual a alguma das frequências naturais do objeto ou algum de seus harmônicos, a intensidade de vibração do objeto aumenta criando um efeito de amplificação sonora (EVEREST e POHLMANN, 2014). Esse tipo de efeito é muito utilizado por construtores de instrumentos musicais na fabricação de caixas de ressonância como as de violinos e violões (HOPKIN e SCOVILLE, 1996). No entanto, dependendo do material e da frequência, essa oscilação mais intensa do objeto devido a ressonância pode levar o mesmo a perder a sua estrutura devido à forte agitação das moléculas. Um exemplo clássico desse efeito são as taças que se quebram quando expostas a certos sons (WHITE e WHITE, 2014). 29 Dessa forma, pode se dizer que o nível de ruído aumenta ou diminui de acordo com a configuração do campo sonoro, Figura 3, relacionado com a distância do receptor à fonte emissora, presença ou não de barreiras ou obstáculos, atenuação da propagação pelas características do meio como tipo de solo, vegetação e terreno e condições meteorológicas como direção e velocidade do vento, temperatura e umidade relativa do ar (BENADE, 1990; BERG e STORK, 2004). Ainda segundo Benade (1990) e Berg e Stork (2004), os campos sonoros podem ser classificados quanto à distância da fonte, sendo classificados como: campo distante – aquele que está afastado de uma fonte sonora a ponto da pressão acústica e a velocidade de partícula estarem em fase; campo próximo - o aquele que está bem próximo a uma fonte acústica, cuja qual a pressão acústica e a velocidade estão fora de fase. Também pode se classificar os campos sonoros quanto ao nível de reflexão em: campo reverberante – campo sonoro no qual as ondas se propagam com a mesma probabilidade em todas as direções e são refletidas mais de uma vez pelos limites do meio de propagação; campo livre – ambiente no qual as ondas podem se propagar em um meio contínuo sem barreiras que possam interferir; campo difuso – o campo onde as ondas se propagam em distribuição uniforme no volume do meio (FELICIO, 2008). Figura 3 – Configuração do Campo Sonoro Fonte: DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES (2006). 30 4.5 Influência da vegetação na acústica do ambiente Para que um ruído não seja audível é necessário impedir a sua propagação. Tal pode ser conseguido através da colocação de obstáculos já existentes ou os especialmente construídos para reduzir o efeito entre a fonte e o receptor. O formato das superfícies presentes no ambiente em que a onda sonora é propagada, sejam convexas ou côncavas, atuam na dispersão ou na concentração das ondas sonoras no ambiente. Além disso, os elementos desse ambiente de acordo com a sua estrutura, absorvem ou propagam com maior ou menor intensidade tais ondas (SILVA e CORREIA, 2012). A morfologia urbana, dessa forma, representa um fator fundamental para se definir como o ruído produzido pelas fontes urbanas tem sua energia dissipada no meio ambiente. As edificações que margeiam as vias atuam como barreiras construídas para a propagação do ruído, reduzindo o nível sonoro e modificando sua composição espectral (NIEMEYER e SLAMA, 1998). Segundo Rodrigues (2013), no que tange a eficácia, uma barreira de vegetação natural, possui eficácia muito reduzida uma vez que são necessários pelo menos cerca de 10 metros de densa vegetação para que se observe uma redução de 1 dB (A). Gerges (2000) concluiu que, apesar da pouca atenuação quando comparada com outras barreiras, a vegetação pode servir como uma barreira visual, ocasionando um efeito psicológico mais favorável ao receptor. Ainda segundo o mesmo autor, para uma atenuação de 2 dB em 1kHz é necessária uma área de árvores densas a 10m de distância da fonte e com uma largura de 20m, podendo aumentar para 4 dB quando a grama for densa e houver folhagens no solo. Segundo Carvalho e Rocha (2008), a atenuação significativa do ruído pela vegetação só ocorre após 10m de vegetação densa e com maior eficácia para altas frequências do que para baixas frequências, como pode ser observado na Tabela 3. 31 Tabela 3 - Atenuação sonora proporcionada por um maciço de vegetação Espessura de vegetação - EV (m) 31 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k Hz 10 ≤ EV ˂ 20 0 0 0 1 1 1 1 2 3 dB 20 ≤ EV ˂ 200 0,02 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,08 0,09 0,12 dB/m EV > 200 4 4 6 8 10 12 16 18 24 dB Fonte: Carvalho e Rocha (2008). Segundo estudo realizado por Niemeyer e Slama (1998), a composição e consistência do solo, bem como sua cobertura, interfere na diferença entre a proporção de energia absorvida e refletida pelo mesmo. Desta forma, como pode ser observado na Tabela 4, quanto maior a porosidade do solo e tipo de cobertura do mesmo, mais absorvente será tal superfície. Para Carvalho (2009), a redução do ruído por vegetação está relacionada à alteração e absorção do sinal sonoro pela folhada. Baseado nos estudos de Géron (1988), sobre a capacidade de atenuação das espécies arbustivas, ainda segundo Carvalho (200), uma faixa arborizada com largura de 30m é capaz de reduzir de 6 a 8 dB e que a eficácia da atenuação pode variar de acordo com as espécies presentes e com o tipo de folhagem existente, apontando algumas espécies com bons coeficientes de absorção, tais como Acer pseudoplatanus (nome popular: padreiro), Pseudotsuga menziesii (nome popular: pinheiro), Ilex aquifolium (nome popular: azevinho), Quercus robur (carvalho), Fagus sylvatica (faia-europeia), Prunus laurocerasus (louro- cerejeiro) e Rhododendron. Tabela 4 - Coeficientes de absorção de acordo com o tipo de cobertura do solo Categoria Coeficiente de Absorção (α) Tipo de Material 1 Totalmente Refletivo α = 0 Espelho d´água / Laje de concreto / Chapa metálica / Madeira envernizada / Mármore / Granito 2 Semi-refletivo α = 0,2 Madeira não polida e com juntas largas / Reboco / Placas de pedra regulares / Blocos de concreto rugoso / Solos revestidos de material betuminoso, como asfaltos e resinas 3 Semi-absorvente α = 0,5 Madeira não polida sem juntas 4 Absorvente α = 0,7 Solo natural muito irregular com vegetação densa 5 Totalmente Absorvente α = 1 Hipótese teórica. Fonte: Adaptado de Niemeyer e Slama (1998). 32 O Instituto de Pesquisas Rodoviárias, por meio do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes – DNIT em 2006 regulamentou a Norma DNIT nº 076/2006 denominada “Tratamento ambiental acústico das áreas lindeiras da faixa de domínio”. Norma trata especificamente de áreas que circundam as rodovias brasileiras, porém identificou dois importantes efeitos da presença de barreiras acústicas vegetativas: a redução natural sonora com a distância e a diminuição do nível de ruído com a instalação das barreiras (Figura 4). De acordo com a Norma do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes – DNIT n° 076/2006, barreiras acústicas são “anteparos naturais ou artificiais, dispostos ao longo da rodovia, na faixa de domínio ou fora da mesma, à semelhança de parede que objetiva impedir que o ruído proveniente do tráfego rodoviário, alcance de forma não reduzida uma comunidade lindeira à mesma. As Barreiras Acústicas se classificam em refletoras, absorventes ou altamente absorventes, em função das características do local, do material de sua estrutura, natural ou artificial, podendo-se conjugar mais de um processo. Ainda segundo esta Norma, a distância para se atingir o padrão legal de 60 dB (A), que é da ordem de mais de 270m sem a instalação de barreiras, poderá ser reduzida para cerca de 100m com uma barreira de dois metros de altura e para apenas 65m no caso de se instalar uma barreira com quatro metros de altura, apresentando em seu Anexo A o Gráfico 1 anexo ilustra os valores dos níveis sonoros calculados desde a margem da rodovia (vinte metros do eixo central), até uma distância de 300 metros. 33 Figura 4 – Nível de ruído estimado nas vizinhanças de rodovias hipotéticas Fonte: DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES (2006). De acordo com Nunes (1999), diferente de estradas e rodovias, nas áreas urbanas os veículos raramente circulam com fluidez e em alta velocidade pois na grande maior o tráfego urbano é chamado de pulsante, com veículos movendo-se com uma série de acelerações e desacelerações, com pequenos períodos de movimento fluído e outros períodos completamente parados, especialmente em cruzamentos sinalizados com baixas velocidades e veículos em marcha lenta e motores com altas rotações dominando claramente o ruído produzido pelo motor e pelo escapamento. Ainda segundo a mesma autora, as variáveis que influenciam na propagação do som em áreas urbanas são muitas, entre elas: a) Absorção do som pelo ar em função da distância entre a fonte de ruído e o receptor. Para o fluxo de veículos, tem-se 3 dB de atenuação de ruído ao ar livre para cada duplicação da distância (...). b) Gradiente de temperatura que provoca movimentos de ascendência ou descendência das ondas sonoras; c) Efeito do vento que depende da velocidade do vento e mudança de sua direção, provocando aumentos ou declínios nos níveis de pressão sonora, dependendo da localização do receptor. d) Cobertura do solo ou tipo de pavimento que compõe a pista de rodagem e seu estado de conservação influenciam na emissão de ruídos, em função de seu atrito com os pneus dos veículos. Sabe- 34 se que o pavimento asfáltico liso é o menos ruidoso, seguido pelo de concreto gasto pelo uso. Para um mesmo tipo de pneus, as diferenças encontradas entre o menos ruidoso (asfalto liso) e o mais ruidoso (concreto frisado) alcançam os 11 dB(A); e) A inclinação da via indica os trechos mais ruidosos. Para manter a velocidade, é necessário aumentar a potência do motor, aumentando sua rotação, que se consegue reduzindo a relação de marchas. O ruído gerado pelo motor é função direta de sua rotação, logo, quanto mais lenta a marcha, maior o ruído emitido. Pode-se afirmar ainda que, em veículos que utilizam a 5ª marcha, os níveis de pressão sonora em função da velocidade tendem a ser menores; f) As barreiras acústicas urbanas mais comuns são as paredes ou fachadas das edificações. A fonte de ruído, os veículos, situa-se entre duas barreiras paralelas. À medida que reduzem notavelmente os níveis sonoros em sua parte posterior, refletem o ruído para a calçada, criando um espaço semi-reverberante entre os prédios, principalmente quando a distância entre as fachadas, ou barreiras, é pequena. Essa situação torna mais lenta a redução dos níveis sonoros do tráfego, resultando no fenômeno conhecido como efeito canhão (SANCHO, 1982). Logo, as reflexões do som com as paredes originam um aumento dos níveis de ruído e em ruas estreitas, os níveis de ruído são maiores que em ruas largas, mesmo que o fluxo horário de veículos seja menor nas vias estreitas; g) Efeito da Vegetação GERGES (1992) conclui que para uma atenuação de 2 dB em 1kHz é necessária uma área de árvores densas à 10 m de distância da fonte e com uma largura de 20m. Quando a grama for densa e houver folhagens no solo, essa atenuação pode aumentar para 4 dB. 4.6 Medição de Ruído Ambiental Segundo Fernandes (2009), a medição dos níveis de ruído é a principal atividade para avaliação dos problemas de qualidade ambiental e pode ir de uma simples edição pontual ou um levantamento mais meticuloso, com análise de alta precisão usando analisadores de frequência. Segundo o mesmo autor, os medidores de pressão Sonora são instrumentos que possuem regulamentação internacional como da International Electrotechnical Commission – (IEC) e do American National Standards Institute (ANSI) e que apresentam a maior versatilidade e opção de modelos, desde simples até complexas análises de níveis sonoros, com diferentes graus de precisão. 35 Os aparelhos medidores do nível de intensidade da pressão sonora são denominados popularmente de decibelímetros. As medições são feitas levando-se em consideração a sensibilidade do ouvido em Nível de Pressão Sonora (NPS), equalizando o valor obtido de acordo com a Balanced Noise Criterion Curves estabelecida pela norma ambiental vigente, sendo no total 4 curvas de ponderação A, B, C e D (EVEREST e POHLMANN, 2014). Tais aparelhos geralmente são compostos por microfone, atenuador, circuitos de equalização, circuitos integrados, mostrador (digital ou analógico) graduado em dB, calibrador, faixa de medida de 30 a 140 dB e com pelo menos duas constantes de tempo: lenta (slow) ou rápida (fast) (ICHISATO, 2004). De acordo as normas International Standard IEC 60651(1979), IEC 60804(1985) e IEC 61672(2002), os equipamentos de medição sonoros, quanto a precisão, podem ser classificados em tipo 0, 1, 2 e 3, sendo a classe 0 a mais precisa e classe 3 a menos precisa. Já os equipamentos mais precisos possuem melhores características direcionais, de ponderação de frequência e de ponderação, detecção e indicação do tempo, sensibilidade a vários ambientes, entre outros. A classe 2 é mais adequada a medição geral em campo, com maior eficiência de 100 Hz a 8000 Hz e normalmente são equipados com um microfone piezoeléctrico e só incluem as curvas de ponderação A e os modos de operação fast e slow. A escolha do tipo de medição depende da finalidade da mesma. A medição do nível de intensidade sonora determina a taxa média de energia sonora transmitida na direção em questão por uma unidade de área normal a esta direção no ponto específico (MALCHAIRE, 1994). Além do arranjo acerca do medidor, as medições de campo estão diretamente ligadas ao objetivo do estudo e à representatividade do valor obtido. O nível de ruído contínuo equivalente, Leq, é considerado o método mais preciso para avaliar o risco auditivo (Figura 5) e representa o valor contínuo de um nível de ruído expresso em dB no qual a energia integrada é igual a energia integrada total de uma sucessão de eventos, sendo o tempo de medição varia conforme as características ambientais ou o tipo de ruído. O método de determinação do Leq é o método utilizado para a aferição de ruídos flutuantes, obtendo um valor de nível sonoro contínuo equivalente e o tempo de levantamento pode ser um minuto, 30 minutos, uma hora, e normalmente utilizando o 36 circuito de resposta lenta e a ponderação na curva “A”, sendo denominado LAeq (BISTAFA, 2011). Figura 5 – Exemplo de Leq para uma fonte flutuante de ruído Fonte: Fernandes (2013). Para a análise dos ruídos ambientais, incluso os ruídos urbanos de transporte, a Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT, NBR 10.151:2000, versão corrigida 2003, “Acústica – Avaliação do ruído em áreas habitadas visando ao conforto da comunidade – Procedimento” e ABNT NBR 10152:1987, versão corrigida 1992, “Níveis de ruído para conforto acústico – Procedimento” utiliza como parâmetro o LAeq - O nível de pressão sonora equivalente contínuo (LAeq), definido pela Equação 2: 𝐿𝐴𝑒𝑞 = 10𝑙𝑜𝑔 1 𝑡 ∫ 𝑃2 (𝑡) 𝑃0 2 𝑇 0 𝑑𝑡 (2) em que: t é o tempo de integração; P é a pressão sonora instantânea; P0 é a pressão sonora de referências 2,0 × 10−5 N/m2; LAeq é o nível de ruído contínuo equivalente em dB(A). Segundo Berglund et al. (1999), também pode-se definir LAeq como a soma das contribuições de uma série de eventos sonoros, integrados em um intervalo de tempo de interesse. O indicador LAeq é utilizado para resumir o ruído emitido pela via, em um único valor representativo da energia sonora típica emitida em uma condição específica. 37 Há também outros indicadores de frequência acumulada da ocorrência dos níveis de ruído eventuais por um certo período, na faixa entre 10% e 90%. Tais valores, conhecidos como L%, são utilizados para caracterizar respectivamente os níveis de ruído eventuais máximos, L10, e de ruído ambiente, L90, de uma via. Quanto menos estável é o ruído, maior é a diferença entre os valores L10 e L90 em um mesmo ponto (STEPHENSON e VULKAN, 1968). Assim, além do parâmetro exigido pelas normas (LAeq), pode se obter o LASmax, LAS10, LAS90 e o LASmi (GERGES, 2000) para caracterizar o ruído ambiental de uma via: • LAS10 - O nível estatístico excedido em 10% do tempo de medição, é mais usado para estudos de ruído ambiental; • LAS90 - nível estatístico excedido em 90% do tempo de medição, é utilizado como indicador do nível sonoro do ruído de fundo; LAS90 - nível estatístico excedido em 90% do tempo de medição, é utilizado como indicador do nível sonoro do ruído de fundo; • LASmax - nível de ruído máximo ponderado em A, sendo o nível mais alto do ruído ambiental, ocorrido em uma posição, durante um certo período de tempo. • LASmin - nível sonoro mínimo ponderado em A, sendo o nível mais baixo do ruído ambiental ocorrido em uma posição, durante um certo período. 4.7 Efeitos da exposição ao ruído A Organização Mundial da Saúde (WHO, 2017) estabelece que para uma qualidade de vida adequada, o ruído médio diário que um indivíduo pode ser exposto é de cerca de 55 dB(A), sendo considerado acima de 75 dB(A) gerador de desconforto acústico. Segundo Levey et al. (2012), a exposição contínua a mais de 85 decibéis (dBA) de ruído pode causar danos progressivos e permanentes à audição, bem como prejudicar o desempenho no trabalho, aumentar a fadiga e causar irritabilidade (MELAMED e BRUHIS, 1996). Rossi (2011) complementa que um ambiente que traga conforto ambiental tem um impacto positivo na qualidade de vida e na saúde dos indivíduos, bem como é comprovado que o ruído ambiental possui efeitos prejudiciais à saúde e à qualidade de vida, pois aumenta o nível de estresse, diminui a capacidade de concentração, entre outros. 38 Um dos danos causados pela exposição prolongada ao ruído é a Perda de audição induzida por níveis de pressão sonora elevados - PAINPSE que é uma doença neurossensorial, irreversível, causada por exposição a níveis elevados de som durante um longo período. Exemplos de altos níveis de ruído são os grandes centros urbanos, ruídos ocupacionais, disparo de arma de fogo, buzina ou fogos de artifício etc. (KNOBEL, 2013). A deficiência auditiva é um dos problemas sensoriais mais frequentes na população. Em um relatório de 2013, a Organização Mundial de Saúde - World Health Organization - WHO (WHO, 2017), estimava que cerca de 360 milhões de pessoas ao redor do mundo possuía algum grau de debilidade auditiva que compreende uma perda de audição de mais de 40 decibels para adultos e 30 decibels para crianças (MALCHAIRE, 2011). Esse número corresponde à cerca de 5,3% da população mundial sendo que, desses 360 milhões, 32 milhões são crianças. Em seu relatório em 2010, a WHO aponta os riscos de doenças cardiovascular, prejuízos cognitivos em crianças e distúrbios do sono provocados pela exposição à poluição sonora das cidades (BUCCHERI FILHO, 2010). Porém, vale ressaltar que os passivos ambientais da poluição sonora não são atuais e são relatados desde a antiguidade. Como exemplo, tem-se a civilização grega de Sibares que há 720 A.C instituíram um sistema de zoneamento urbano, colocando a zona industrial afastada da área residencial devido ao barulho e o Imperador Plínio que em 620 A.C estabeleceu a primeira relação entre surdez e exposição de ruído, identificando que as pessoas que viviam próximas às cataratas do rio Nilo ficavam ensurdecidas (ZAJARKIEWICCH, 2010). Ainda segundo o autor, no século I A.C o imperador Júlio Cezar determinou que a proibição da circulação de carroças à noite pelas ruas de Roma. Já no século XVIII, Fosbroque relaciona surdez como doença ocupacional ao citar ¨Surdez do Ferreiro¨ e Maljutin relaciona surdez, ruído ambiental e tempo de exposição. No Reino Unido, Davis et al. (2007) constataram que os britânicos levam cerca de 10 anos para assumir que têm algum problema de audição e procurar ajuda, além disto, maioria só procuram ajuda quando a capacidade de comunicação fica muito prejudicada. A perda auditiva afeta não apenas a capacidade de comunicação, mas também a capacidade de socialização das pessoas que sofrem com a debilidade. Como apontado por Kaland e Salvatore (2002), a dificuldade de comunicação leva a pessoa 39 a um cenário de isolamento social o que é particularmente danoso para crianças, pois a dificuldade de comunicação afeta também sua capacidade de aprendizagem. 4.8 Legislação Ambiental A Política Nacional de Meio Ambiente, Lei n° 6.938/81, define poluição sonora como: “a degradação da qualidade ambiental resultante de atividades que direta ou indiretamente: a) Prejudiquem a saúde, a segurança e o bem-estar da população; b) Criem condições adversas às atividades sociais e econômicas; c) Afetem desfavoravelmente a biota; d) Afetem as condições estéticas ou sanitárias do meio ambiente; e) Lancem matérias ou energia em desacordo com os padrões ambientais estabelecidos” Salientando que a poluição sonora é resultante das atividades dos itens (a), (b) e (e) e leva a diversos impactos do ruído na saúde e segurança da população, prejudicam a produtividade das atividades econômicas e é fruto do lançamento de energia em desacordo aos padrões previamente estabelecidos pelos órgãos competentes. Assim, toda atividade que emitir energia em forma de som que extrapole os padrões ambientais será considerada poluidora. Os padrões ambientais brasileiros são definidos pela Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT, pelo Conselho Nacional de Meio Ambiente - CONAMA e pelas legislações ambientais estaduais e municipais. Os padrões de emissão sonora também podem ser obtidos Normas Técnicas de Segurança e Higiene do Trabalho – NR´s, portarias do CONTRAN que têm como objetivo estabelecer condutas preventivas para manter a integridade física e fisiológica do trabalhador (CONAMA, 2012). Internacionalmente, há também normativas quanto à poluição sonora, tais como: • NEPA (1969) – National Environmental Policy - Estados Unidos; • NCA (1972) – Noise Control Act - Estados Unidos; • The Green Paper on Future Noise Policy (1996) –Comission of the European Communities; • Diretiva Europeia 2002/49/CE - referente a Avaliação e Gestão do Ruído Ambiente na União Europeia, cuja qual determinou a “elaboração de mapas de 40 ruído, com base em métodos de avaliação comuns aos Estados-Membros” como obrigatória para cidades acima de 250 mil habitantes • Diretiva Europeia 97/24/EC - método hoje utilizado para medição de ruído em motocicleta, referida na Resolução CONAMA n° 268/2000; e • Diretiva 2002/49/CE uma referência no programa de ações e metas para combate à poluição sonora, e na implantação de sistema de informação de ruído ambiental à população. Tais normativas além de estabelecerem métodos de medição e programas de combate à poluição sonora também estabelecem critérios de avaliação para ambientes externos quanto ao nível máximo de ruído de tráfego, em dB(A), permitido, como pode ser observado na Tabela 5. Tabela 5 - Nível de critério de avaliação para ambientes externos, em dB(A), para emissão de ruído de tráfego de acordo com as normas internacionais vigentes País Indicador Período diurno (dB(A)) Repouso (dB(A)) Período noturno (dB(A)) Austrália L10, 18h 60 - 55 Áustria LAeq 50-55 - 40-55 Canadá LAeq 50 - 50 Dinamarca LAeq, 24h 55 55 55 França LAeq 60-65 - 55-57 Alemanha Leq(dn) 50-55 - 40-45 Holanda LAeq 50 45 40 Espanha LAeq 60 - 50 Suécia LAeq, 24h 55 55 55 Reino Unido LAeq 55 - 42 Suíça Leq(dn) 55 - 45 Fonte: BRUEL e KJAER (2000). De acordo com a WHO (1999) é de suma importância o gerenciamento e controle de ruído em países em desenvolvimento, visto que a gestão e controle do ruído já são realizados em países desenvolvidos há algumas décadas. 41 No entendimento de Rodrigues (2013), o aumento da população mundial, e o consequente incremento do número de habitantes nas cidades levaram a um crescimento dos níveis de ruído nas zonas urbanas, levando a necessidade de programas municipais de controle desse tipo de poluição sonora. Zajarkiewicch (2010) salienta que a falta de uma legislação federal específica para questão da poluição sonora urbana que estabeleça limites de emissões das diversas fontes de ruído atualmente é preenchida com as resoluções CONAMA n° 01 e 02 de 1990. Porém as legislações estaduais e municipais estabelecem seus próprios critérios, devendo o município implementar estrutura eficiente para atender com rapidez às denúncias dos munícipes, como pode ser observado na Tabela 6. Destacam-se para o estudo realizado as legislações: • Lei n° 10.277/2001 – Estatuto da Cidade; • Resolução CONAMA n°1/1990 – no que tange aos problemas de níveis excessivos de ruídos estarem inclusos entre os sujeitos ao Controle da Poluição Ambiental; • Resolução CONAMA n°2/1990 – Programa Nacional de Educação e Combate à poluição Sonora; • Resolução CONAMA n° 7/93 e 252/99 – Tratou do ruído de veículos com motor do ciclo Otto e Diesel e depois de todos os demais veículos, exceto motocicletas; • NBR 10.151 – Avaliação de Ruído em Áreas Habitadas visando o conforto da comunidade; • NBR 10.152 – Níveis de Ruído para conforto Acústico. • NR6 - Equipamento de Proteção Individual - EPI; • NR7 – Programa de Controle Médico de Saúde Ocupacional - PCMSO; • NR15 - Atividades e Operações Insalubres; e • NR17 - Ergonomia (item 17.5.2). A NR 15 define a máxima exposição diária à pressão sonora e determina que um indivíduo pode se expor a um nível de ruído de 85 dB(A) por no máximo oito horas diárias. No entanto se o nível for de 90 dB(A), o tempo de exposição será reduzido à quatro horas diárias e se for de 95 dB(A), à duas horas diárias. Sabe-se também que os níveis de pressão sonora acima dos 65 dB(A) podem contribuir para aumentar os casos de insônia, estresse, comportamento agressivo e irritabilidade, entre outros. 42 Níveis superiores a 75 dB(A) podem gerar problemas de surdez e provocar hipertensão arterial. O Código Brasileiro de Trânsito, Lei n° 9503/97, em seu Artigo 24, também reforça que os órgãos municipais de trânsito devem “planejar e implantar medidas para redução da circulação de veículos e reorientação do tráfego, com o objetivo de diminuir a emissão global de poluentes”. Destaque não só para a poluição sonora, mas atmosférica. Segundo Milaré (2013), o Estado deve ser responsabilizado pelos danos ambientais provocados por terceiros, visto que está determinado que seu dever é fiscalizar e impedir que tais danos venham a ser causados à população. No Estado de São Paulo, referente à legislação correlacionada à poluição sonora, pode-se destacar a Lei n° 997/76 – Política Estadual de Meio Ambiente; Decreto 12.342/78 – colocando a CETESB como autoridade responsável pelo controle da poluição ambiental estadual e a Norma Técnica Lei 11032/92 que dispões sobre o método de ensaio para determinação do nível de ruído em ambientes internos e externos de áreas habitadas Para realizar as medições de ruído de tráfego urbano, as recomendações descritas na NBR 10.151, para medições no exterior de edificações são: • Utilizar protetor sobre o microfone para prevenir o efeito de ventos; • Efetuar as medições em pontos afastados aproximadamente 1,2 m do piso e pelo menos 2 m do limite de edifícios e de quaisquer outras superfícies refletoras, como muros, paredes etc. Esta norma também estabelece os Níveis de Critério de Avaliação (NCA) para ambientes externos, em dB(A), conforme apresentado na Tabela 6. Tabela 6 - Nível de critério de avaliação para ambientes externos, em dB(A) Tipos de áreas Diurno Noturno Área estritamente residencial urbana ou de hospitais ou de escolas 50 45 Área mista, predominantemente residencial 55 50 Área mista, com vocação comercial e administrativa 60 55 Área predominantemente industrial 70 60 Fonte: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (2000). Já a normativa estadual da Companhia Ambiental do Estado de São Paulo - CETESB, Norma Técnica L 11032/92, prescreve o procedimento para a determinação 43 do nível ruído em ambientes internos e externos de áreas habitadas e fixa os níveis admissíveis de ruído para cada tipo de ambiente, tipo de ocupação do solo e para cada período do dia. Tal Norma estabelece os níveis admissíveis de ruído em áreas urbanas em três períodos dos dias distintos, das 7h às 19h, das 19h às 22h e das 22h às 7h, o que difere da NBR 10151 que determina período diurno 7h às 22h e período noturno das 22h às 7h e também determina valores diferentes para ambientes externos e internos. De acordo com a L11032/92, para áreas externas diversificadas, mistas, contendo zonas residências e comerciais e industriais o nível máximo permitido é de 60 dB(A) das 7h às 19h, 55 dB(A) para o período das 19h às 22h e 50 dB(A) das 22h às 7h, o que pode ser observado na Tabela 7. Tabela 7 - Nível de critério de avaliação para ruído em área urbana, em dB(A) L11032/92 - CETESB Classificação de área Período Nível de ruído [dB(A)] Ambiente externo Ambiente interno Janelas abertas Janelas simples fechadas Janelas duplas (*) fechadas Estritamente residencial das 7h às 19h 50 40 35 30 das 19h às 22h 45 35 30 25 das 22h às 7h 40 30 25 20 Predominante- mente residencial das 7h às 19h 55 45 40 35 das 19h às 22h 50 40 35 30 das 22h às 7h 45 35 30 25 Diversificada (residências, comércio, indústrias) das 7h às 19h 60 50 45 40 das 19h às 22h 55 45 40 35 das 22h às 7h 50 40 35 30 Predominante- mente industrial das 7h às 19h 65 55 50 45 das 19h às 22h 60 50 45 40 das 22h às 7h 55 45 40 35 Estritamente industrial das 7h às 19h 70 60 55 50 das 19h às 22h 70 60 55 50 das 22h às 7h 70 60 55 50 (*) 2 vidros separados por uma camada de ar. Fonte: Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (1992). 44 No que tange à legislação municipal, o Plano Diretor, instituído por lei, é obrigatório para municípios acima de 20 mil habitantes, de acordo com a Carta Magna do Estatuto da Cidade Lei Federal 10.257/01, e tem como objetivo o planejamento do uso e ocupação do solo e o zoneamento ambiental de acordo com as normas ambientais vigentes e referido Estudo de Impacto de Vizinhança - EIV. A definição dessas zonas em consonância com as faixas definidas pelas normativas ambiental de resíduos garantem um nível de qualidade ambiental necessário para manutenção da qualidade de vida da população (SANTOS, 2014). Ainda segundo o mesmo autor, o critério de avaliação utilizado para o mapeamento das áreas e o zoneamento municipal por similaridade são: • ZE – Zona especial • ZCVS – Zona de conservação da vida silvestre • ZPVS – Zona de preservação da vida silvestre • ZOC – Zona de ocupação controlada • ZR 1,2,3 – Zona residencial (permite ensino em edificação exclusiva) • ZR 4, 5 – Zona residencial (permite comércio em edificação mista e pequena indústria) • ZR 6 – Zona residencial e agrícola • ZCS – Zona de comércio e serviço • ZUM – Zona de uso misto • ZT – Zona turística • ZC – Zona comercial • AC – Área central • ZI – Zona industrial • ZPI – Zona predominantemente industrial • ZIC – Zona industrial e de comércio • ZP – Zona Portuária A legislação ambiental de Botucatu possui apenas uma normativa que dispõe sobre sons urbanos e fixa níveis e horários em que será permitida a sua emissão dos mesmos nas diferentes zonas e atividades, a Lei Nº 4127, de 22 de dezembro de 2000 (BOTUCATU, 2000). Vale ressaltar que tal legislação se encontra desatualizada quanto às definições das zonas do atual Plano Diretor, Lei Complementar Nº 1224/2017, cuja qual pode ser observada nas Tabelas 8 e 9. 45 Tabela 8 - Zoneamento, uso e ocupação do solo urbano do município, Lei n° 4.127/2000 ZONAS DE USO Diurno Vespertino Noturno 7h às 16h 16h às 19h 19h às 7h SI: Estritamente Residencial- Z1 - 55 55 50 S2: Predominantemente Residencial - Z2 65 65 50 S3: Predominantemente Residencial de Densidade Média - Z2*; Zonas Especiais - Z6.I, Z6.III, Z6. VI e Z6. VIII e Zona de proteção e Preservação Ambiental - Z7 65 65 50 S4: Zona Mista - Z3 65 65 60 S5: Central - Z4 e Corredores Especiais de Serviços - ZCR.l a ZCR.6 70 70 60 S6: Industriais - Z5 e Z5.I 70 70 65 Fonte: Botucatu (2000). Tabela 9 – Zonas atualizadas pela Lei Complementar nº 1224/2017. Macroregiões Microregiões I - Zonas Residenciais Z-1- Zona estritamente residencial; II - Zonas Comerciais e de Serviços Z-2- Zona predominantemente residencial; III - Zonas Industriais Z-3- Zona mista; IV - Zonas Especiais de Interesse Urbanístico Z-4- Zona central; Z-5- Zona industrial; Z-6- Zona especial de interesse urbanístico; ZCR: Corredores especiais de serviço Fonte: Botucatu (2007). 4.9 Mapeamento de ruídos ambientais Países já desenvolvidos realizam estudos, pautados em programas contínuos de avaliação e redução dos níveis de ruído, além de utilizarem o mapeamento acústico como estratégia para o monitoramento, planejamento e redução do ruído urbano. Dentro desse contexto, o mapa acústico tem um papel relevante no levantamento e análise da situação atual, sendo a utilização de algoritmos matemáticos para a previsão do ruído gerado por uma via de tráfego uma ferramenta útil ao planejamento urbano para simulação de cenários e planejamento de ações, bem como acompanhamento dos resultados obtidos com as ações executadas. Segundo Scariot et al. (2012), a utilização de geotecnologias e análise estatística de dados multivariada para a elaboração de mapas de níveis de ruído é 46 uma importante ferramenta para visualização e compreensão do comportamento das ondas sonoras em determinada área. A norma ISO 9613-2 retrata cálculos de atenuação de ruído para estudos em áreas de escala municipal, além desta norma, Kluijver e Stoter (2003) também recomendam a mesma metodologia quanto ao espaçamento, logo, de 25 metros entre os pontos receptores, porém não há um padrão definido, sendo encontrado diferentes tipos de amostragem de acordo com as características da área a ser analisada. O manual Good Practice Guide for Strategic Noise Paping and the Production of Associated Data on Noise Exposure, produzido pelo European Commission Working Group Assessment of Exposure to Noise – WG-AEN (2007) apresenta aos países da União Européia a metodologia padrão para realizar o mapeamento do ruído e a maneira de coletar os dados de poluição sonora, de acordo com a Diretiva 2002/49/CE. Tal manual apresenta o projeto Accuracy Study indicando o mapeamento como estratégia para coleta de dados e modelagem de ruído ambiental. Vale ressaltar que o levantamento de dados tem como fato preponderante o planejamento da quantidade de dados, locais e períodos de medição, visto que estas variáveis determinam a qualidade da representação pelos modelos matemáticos e permitem uma análise estatística confiável (LANDIM, 2003). Há disponível no mercado diferentes programas para mapeamento acústico e modelos de simulação matemática para visualização 3D, entre eles o Predictor-LimA desenvolvido pela empresa Bruel & Kjaer, o CadnaA, desenvolvido por DataKustik e o SoundPLAN comercializado por Braunstein e Berndt GmbH. O software Predctor- LimA não necessita de softwares adicionais como SIG´s e sua análise é baseada nas diretivas da Comissão Européia. O software SoundPLAN foi desenvolvido por uma empresa alemã e integra o mapeamento ao planejamento e diagnóstico ambiental. Já o software CadnaA é um programa com soluções avançadas de cálculo e apresentação do campo sonoro e sua análise é baseada em normas nacionais (ABNT) e internacionais (DATAKUSTIK, 2013). O programa computacional ArcGis versão 10.2 é um software utilizado no mundo inteiro para elaboração de bancos de dados georeferenciados e permite a interpolação de dados e compatibilidade com os SIG´s utilizados para elaboração dos Planos Diretores Municipais, diferentes de outros softwares específicos para ruído existentes no mercado (COLLINS, 2004). 47 Ainda segundo este autor, os mapas temáticos podem ser analisados ou modelados de acordo com a variabilidade espacial dos dados estudados e a interpolação das amostras podem ser determinísticas ou geoestatísticas. Há muito ainda a ser desenvolvido no Brasil acerca do mapeamento de ruídos ambientais urbanos. Um dos exemplos dos municípios que estão na vanguarda desse monitoramento é a cidade de Fortaleza que, segundo Brito (2014) fez sua carta acústica baseada na metodologia proposta pelo manual WG-AEN (2007) e na Diretiva 2002/49/CE, porém com a utilização de dados de 1995. Na América do Sul há programas de mapeamento e gerenciamento de ruído urbano em Santiago (Chile), Bogotá (Colômbia) e Buenos Aires (Argentina), por exemplo. Já no Brasil, programas de mapeamento de ruído com ações e metas para combate à poluição sonora acesso à informação de ruído ambiental pela população são escassos, podendo citar algumas ações relacionadas nos municípios de Fortaleza, São Paulo, Florianópolis, Belém, Rio de Janeiro, Curitiba e Aracaju (HOLTZ, 2012). No município de São Paulo, SP em 22 de julho de 2016, foi sancionada a Lei nº 16.499, de 20 de julho de 2016 que dispõe sobre a elaboração do Mapa do Ruído Urbano da Cidade de São Paulo e que estabelece o Mapa de Ruído em São Paulo a ser confeccionado em até sete anos. 4.10 Geoestatística A geoestatística consiste em um conjunto de técnicas que permite obter a variação de determinada característica de um local para outro geograficamente. Ou seja, ela estuda e analisa variáveis que possuem valores amostrados que se relacionam com a posição espacial que ocupam, assumindo valores diferentes em locais diferentes (WOJCIECHOWSKI, 2009). Segundo Hamlett et al. (1986), o uso da estatística descritiva e análises estatísticas tradicionais, baseadas na independência das observações, estão sendo substituídas por análises espaciais pois consideram as correlações entre observações vizinhas. A geoestatística considera as características estruturais e aleatórias de uma variável espacialmente distribuída, de forma a descrevê-la adequadamente (MOOLMAN e VAN HUYSSTEEN, 1989). As informações necessárias para obtenção 48 da escala de variação da propriedade escolhida são usualmente obtidas a partir de levantamentos de propriedades de interesse e medidas em pontos dispostos com espaçamento constante, ou seja, normalmente utiliza-se uma malha regular (NASH et al., 1988). Desta forma, a geoestatística é aplicada aos dados coletados em pontos cujas coordenadas são conhecidas, dentro da área de interesse, e permite a obtenção da sua escala de variância geográfica. Uma vez quantificada, a dependência espacial da variável de estudo pode ser utilizada para a interpolação entre observações, permitindo o mapeamento da propriedade por meio da krigagem. Esta técnica permite a estimativa de valores de forma não tendenciosa e com variância mínima (GONÇALVES, 1997). McBratney e Webster (1983), Vieira et al. (1983) e Souza et al. (1997) preconizam que o estudo da dependência espacial de variáveis pode reduzir o número de amostras em relação ao uso dos procedimentos amostrais definidos na Estatística clássica, o que justifica o uso da geoestatística para levantamento de dados ambientais. Landim (2006) salienta que os fenômenos naturais tendem a se apresentar frequentemente com variações entre vizinhos, ou seja, as variações não são aleatórias e, assim, apresentam algum grau de dependência espacial entre si. Ressalta-se também que, é a partir do estudo da dependência espacial e relacionamento entre base de dados e a base cartográfica que se pode realizar diversos procedimentos comuns do geoprocessamento, como a análise geoestatística, e a representação gráfica de resultados (BARCELLOS, 1997). 4.11 Teoria das variáveis regionalizadas Tais variáveis são caracterizadas como variáveis regionalizadas, que são aquelas que possuem um valor definido em cada ponto do espaço e possui algumas características qualitativas como: a) é “localizada”, ou seja, suas variações ocorrem dentro de um espaço/volume determinado; b) é “contínua”, apresenta uma continuidade moderadamente estável em sua variação espacial, a qual pode ser expressa através da diferença entre duas amostras vizinhas; e c) são “anisotrópicas” em diferentes direções, apresentam variação no grau de significância ao longo de uma seção (MATHERON, 1963). 49 Tal comportamento significa que duas amostras vizinhas estão correlacionadas, ou seja, apresentam uma similaridade/continuidade entre si, de tal forma que duas amostras próximas são similares quanto ao atributo estudado (SINCLAIR; BLACKWELL, 2004). A estimativa desses valores e da dependência espacial, de acordo com Vieira et. al. (1983), com base da pressuposição da estacionaridade da hipótese intrínseca, pode ser obtida pela Equação 3. 𝛾(ℎ) = ( 1 2𝑁(ℎ) ) ∑ [𝑧(𝑥𝑖) − 𝑧(𝑥𝑖 + ℎ)]2𝑁(ℎ) 𝑖=1 (3) em que, 𝑁(ℎ) é o número de pares experimentais de observações; e [𝑧(𝑥𝑖) − 𝑧(𝑥𝑖 + ℎ)] são os pares de pontos separados por uma distância h. 4.12 Variograma Silva et. al. (2013) aponta que o método mais indicado para estimar a dependência espacial entre as amostras é o variograma, considerando que a interpolação entre os locais mensurador for necessária para a elaboração de mapas. Ainda segundo a mesma autora, um variograma típico apresenta como componentes: A (alcance – distância em que a diferença de valor entre os pontos separados a uma distância h se estabiliza), C (Componente Estrutural – propriedade estudada), C0 (efeito pepita – variabilidade da propriedade em estudo) e C0 + C (patamar, valor em que a diferença [𝑧(𝑥𝑖) − 𝑧(𝑥𝑖 + ℎ)] se estabiliza). Os valores obtidos pelos métodos geoestatísticos dependem do modelo de variograma ajustado, podendo ser linear, esférico, exponencial e gaussiano, além disso, as inferências e produtos resultantes, como mapas, dependem do modelo ajustado e o modelo pode ser validado pelo método da validação cruzada (GUIMARÃES, 2004). A validação cruzada é empregada para verificar se o ajuste dos variogramas permite calcular o erro experimental, o erro médio e a variância do erro padronizado (CASTRIGNANÒ, 2011). O variograma representa o nível de dependência espacial entre os pontos amostrados ao longo da área analisada (MATHERON, 1971). Para variáveis espacialmente dependentes, espera-se que a diferença entre os pares seja 50 proporcionalmente crescente com relação à distância até um determinado ponto, a partir do qual a curva se estabiliza num valor aproximadamente igual à variância, determinado como valor patamar. O intervalor entre valor da distância até início do valor patamar, alcance (a), podem ser correlacionados (FARIAS, 2003). Este grau de dependência espacial pode ser obtido pelo Índice de Dependência Espacial (IDE) que, segundo Zimback (2001), é dado pela Equação 4: 𝐼𝐷𝐸 = ( 𝐶 𝐶+𝐶0 ) × 100 (4) em que, 𝐶 é o componente estrutural e 𝐶 + 𝐶0 é o patamar do variograma obtido. Para IDE ≤ 25% tem-se fraca dependência espacial, entre 25% e 75% uma moderada dependência espacial e ≥ 75% forte dependência espacial. Além do ajuste e análise do variograma, os métodos geoestatísticos utilizam interpoladores. Os interpoladores clássicos como polígonos de zonas de influência, inverso da distância e spline possuem como vantagens da utilização o fato de serem simples, intuitivos e facilmente implementáveis em rotinas computacionais. Porém, não consideram o suporte amostral, não consideram o padrão de variabilidade espacial e não fornecem medida do erro da estimativa. Já os interpoladores geoestatísticos minimiza o erro da estimativa pois aplica métodos estatísticos, permitindo medidas de certeza e acurácia, como por exemplo a krigagem (GOOVAERTS, 1997). 4.11 Krigagem De acordo com Landim (2006), a krigagem é um processo de estimativa de valores de variáveis distribuídas no espaço ou no tempo, a partir de valores adjacentes enquanto considerados como interdependentes pelo variograma. A krigagem considera que há correlação espacial entre os pontos amostrados e que tal correlação explica a variação espacial dos dados, utilizando técnicas de médias ponderadas. Há dois métodos de krigagem a ordinária, cuja qual assume que não há tendência ao determinar a interpolação entre os dados e a krigagem universal, que assume que há uma tendência entre os dados amostrados (COLLINS, 2004). 51 A krigagem, diferente dos demais algoritmos de interpolação, permite verificar os erros de estimação e tem a capacidade de gerar melhores estimativas para a avaliação de recursos naturais e outras variáveis pois permite uma melhor predição e embasa-se na não-tendenciosidade do estimador e variância mínima das estimativas (MIRANDA, 2005). Ainda segundo Miranda (2005), os passos para realização da krigagem é: realizar a estatística univariada da variável ambiental regionalizada, gerar o variograma experimentar, ajustar o variograma (quando necessário), validar o modelo teórico e aplicar a krigagem computacional. A krigagem, segundo Moraes et al. (2012), utiliza informações a partir do variograma ajustado para encontrar os pesos ótimos a serem associados aos pontos com valores conhecidos e estimar os pontos desconhecidos. De acordo com Ventura (2012), os mapas acústicos gerados utilizando a técnica geoestatísca de interpolação por krigagem, comparados com o resultado dos mapas acústicos dos softwares comerciais de previsão acústica como o CadnaA, apresentam resultados validados, necessitando apenas de um aumentando o número de pontos medidos e/ou contornando o problema das distâncias euclidianas que existe na maioria dos interpoladores em comparação com o CadnaA. Em estudo realizado no Irã por Alesheikh e Omidvari (2010) também foi utilizado como software para confecção das cartas acústicas o software ArcGIS e como técnica de interpolação a co-krigagem, ressaltando que a co-krigagem é um método de interpolação que usa dados de vários dados tipos para prever valores do tipo de dados primário, fornecendo erros padrão das previsões, sendo sua principal vantagem sobre outras técnicas de interpolação é que ele atribui pesos às observações com base no formulário do variograma em vez de atribuindo alguma função de ponderação arbitrária. 52 4 MATERIAL E MÉTODOS 5.1 MATERIAL Os procedimentos metodológicos englobaram duas etapas, caracterizadas como: “Etapa I - cobertura do solo” com finalidade para obtenção dos valores de atenuação de diferentes coberturas de solo; “Etapa II – mapeamento”, que teve como propósito o mapeamento do ruído ambiental e a simulação de atenuação por barreira vegetativa, denominada de “Etapa II – mapeamento”. Nesta perspectiva, o estudo foi desenvolvido no perímetro urbano da cidade de Botucatu, localizada na região Centro Oeste do Estado de São Paulo, situada nas coordenadas geográficas da sede municipal são de 22°52'20" Latitude Sul e 48°26'37" Longitude Oeste (Figura 6). Figura 6 – Localização da Área de Estudo. De acordo com Cunha e Martins (2009), pode-se classificar a cidade de Botucatu pelo método de Köppen (1936) como Cfa, clima temperado quente (mesotérmico) úmido, com temperatura média do mês mais quente superior a 22ºC e o mês mais frio (julho) fica entorno de 16,3°C e segundo o método de Thornthwaite 53 (1948) como B2rB’3a’, ou seja, é uma cidade de clima úmido com pequena deficiência hídrica em abril, julho e agosto e com evapotranspiração potencial anual de 945,15 mm, sendo concentrada com 33% no verão. Diante destas condições meteorológicas, o experimento foi desenvolvido no período seco, isto é, entre abril e novembro de 2017. De acordo com o Programa Município Verde Azul, a cidade de Botucatu realizou em 2005 em parceria com a ONG “Nascentes” o diagnóstico quantitativo e qualitativo das árvores existentes na área urbana do município. O referido inventário contendo a tabela de frequência de indivíduos de porte arbóreo é atualizado periodicamente pela Secretaria Municipal do Meio Ambiente, com o auxílio de um Sistema de Informação Geográfica (SIG), o CTGEO, desenvolvido pelo CETEC de Lins-SP. A cidade de Botucatu, no ano base 2014, de acordo com levantamento realizado utilizando o SIG CTGEO e o programa MultiSpe, com base em imagem do satélite SPOT-5, na escala 1:25.000, de resolução espacial de 2,5 m e ortorretificada, apresenta uma área de projeção da copa de indivíduos de porte arbóreo de aproximadamente 19 km² (Tabela 10) presente dentro do perímetro urbano do município, que era de 98,45 km². Tabela 10 – Proporção e área das classes amostradas no Plano Municipal de Arborização – programa MultiSpec. Classe Porcentagem(%) Área (km²) Copa de Árvore 19,17 18,87 Relvado/gramíneas 18,32 18,04 Solo exposto claro 10,94 10,77 Solo exposto escuro 5,75 5,66 Asfalto 8,33 8,2 Sombra 5,19 5,11 Rio/Lago 0,27 0,27 Piscina 3,36 3,3 Telha clara 2,39 2,35 Telha cinza 3,41 3,35 Telha cerâmica 8,26 8,13 Fundo - - Reflorestamento 2,47 2,43 Vegetação nativa 12,14 11,95 Fonte: Programa Município Verde Azul (2015). 54 5.2 MÉTODOS 5.2.1 Medidor de ruído Para as medições de ruído foi utilizado um dosímetro acústico na função decibelímetro da marca INCON, modelo IDAC-100 (Figura 7), o qual permite uma faixa de medição de 40 a 140 Db, logo, com faixa de Frequência de 25Hz a 20 KHz. Este equipamento está padronizado de acordo com as normas IEC 61.252 (INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION, 1993), ANSI S1.25 (AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE, 1997), Norma Regulamentadora Nº 15 (MINISTÉRIO DO TRABALHO E EMPREGO, 1978) e da Normal de Higiene Ocupacional nº 01 preconizada pela Fundacentro (FUNDACENTRO, 2001). O medidor de ruído foi calibrado antes de iniciar as medições. Desta forma, utilizou-se o calibrador acústico da marca INCON, modelo ICAL-100, o qual permite selecionar calibrações de 94dB ou 114dB, e frequência de 1kHz, em consonância à Norma IEC 60942 (INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION, 2003). Figura 7 – Medidor de ruído INCON – modelo IDAC-100 5.2.2 Emissor de ruído utilizado na Etapa I – cobertura do solo Para emissão de ruído, foi utilizado um motosserra da marca Stihl, modelo MS 381 (Figura 8), com potência de 3,9 kW, com 72,2 cm3 de cilindrada, e sabre de 40cm/16" utilizada em baixa rotação (marcha lenta) e em alta rotação. 55 Figura 8 – Motosserra marca Stihl modelo MS 381. 5.2.3 Etapa I - cobertura do solo Nesta etapa foram selecionadas quatro áreas distintas (Figura 9) localizadas nas coordenadas geográficas 22º 50’ de Latitude Sul e 48º 25’ de Longitude Oeste, e altitude de 770m acima do nível do mar, pertencentes à Faculdade de Ciências Agronômicas de Botucatu. Estas áreas foram caracterizadas como tratamentos (Tabela 10) com o propósito de analisar a variação do nível de ruído em áreas com diferentes coberturas de solo. Conforme dados da Estação Meteorológica do Departamento de Solos e Recursos Ambientais da FCA/UNESP (PRADO, 2017), durante a coleta dos níveis de ruído a temperatura ambiente era 20,5ºC, a umidade relativa do ar 69% e a velocidade do vento de 0,5 km/h, portanto, de acordo com a NBR 10.151. Os níveis de ruído, LAeq, foram coletados de 1 em 1 segundo, durante 10min, em alta e baixa rotação do motor do motosserra e ponderando quatro distâncias do emissor, isto é, 1m, 5m, 10m e 15m e comparados com a condição inicial - menos de 30cm de distância do emissor (motosserra). Para o tratamento TReflorestamento a coleta de dados foi realizada entre as linhas de plantio, apenas em uma única direção em terreno plano (Figura 9). 56 Figura 9 – Tratamentos Etapa I - cobertura do solo Tabela 11 – Áreas com diferentes coberturas de solo Tratamento Descrição Coordenadas TAsfalto Via pavimentada por asfalto do tipo concreto betuminoso usinado a quente, com 10m de largura. 22°50'43.87"S, 48°26'2.73"O TSolo Nu Solo exposto em estrada sem pavimentação do tipo Latossolo vermelho, com 7m de largura. 22°50'6.76"S, 48°25'39.68"O TReflorestamento Área com reflorestamento de eucalipto com idade de sete anos, espaçamento de 3,0 x 2,0 m e com sub-bosque livre de vegetação. 22°51'18.47"S, 48°25'54.97"O TMata Nativa Floresta latifoliada tropical fechada (remanescente – não virgem). 22°50'12.39"S 48°25'36.90"O TAsfalto TSolo Nu TMata Nativa TReflorestamento 57 Os níveis de ruído foram coletados ponderando quatro distâncias do emissor, isto é, 1m, 5m, 10m e 15m (Figura 10), e comparados com a condição inicial, na qual o medidor de ruído foi posicionado a menos de 30cm de distância do emissor (motosserra) e os valores em LAeq observados para comparação com os níveis coletados nas quatro distâncias e tratamentos descritos. Figura 10 – Fluxograma da Etapa I - cobertura do solo 5.2.4 Modelagem matemática Ponderando cada tratamento, com alta e baixa rotação, empregou-se a técnica de regressão polinomial (DRAPER; SMITH, 1998) para descrever o comportamento do nível de ruído emitido pelo motosserra em função da distância do emissor. Como o ruído é resultado de operações logarítmicas do Nível de Pressão Sonora, foi necessário fazer uma transformação logarítmica na variável resposta, ou seja, no ruído emitido pelo motosserra. Ademais, foram testados os modelos linear, quadrático e cúbico, e como critério de seleção foi utilizado o coeficiente de determinação (R2) obtido seja maior que 0,8. Emissor de Ruído • Medição Inicial (a menos de 30cm do motosserra) • Medição de controle Medição 1 - 1m do emissor • Alta Rotação e depois Baixa Rotação • TAsfalto • TSolo Nu • TReflorestamento • TMata Nativa Medição 2 - 5m do emissor • Alta Rotação e depois Baixa Rotação • TAsfalto • TSolo Nu • TReflorestamento • TMata Nativa Medição 3 - 10m do emissor • Alta Rotação e depois Baixa Rotação • TAsfalto • TSolo Nu • TReflorestamento • TMata Nativa Medição 4 - 15m do emissor • Alta Rotação e depois Baixa Rotação • TAsfalto • TSolo Nu • TReflorestamento • TMata Nativa Medidor IDAC-100 58 5.2.5 Etapa II – Mapeamento Esta etapa foi desenvolvida conforme o fluxograma demonstrado na Figura 11, assim, contemplada em três fases. Na primeira fase, foi delimitada a área mapeada e distribuição dos pontos de coleta (amostragrem) dos níveis de ruído. Ainda nesta fase, foi realizado um estudo piloto a fim de monitorar os níveis de ruído em dois pontos da área central da cidade, sendo este realizado durante sete dias consecutivos, por conseguinte, foi possível delimitar os horários com maior intensidade de fluxo de veículos e o delineamento experimental. Na fase seguinte, foi realizada a coleta dos níveis de ruído, os quais tiveram como fonte o tráfego de veículos leves e pesados, os quais trafegavam dentro do perímetro delimitado para o estudo, caracterizados pelo Conselho Nacional de Trânsito, Resolução CONTRAN Nº 396, de 13 de dezembro de 2011. Como veículos leves aqueles que correspondem a ciclomotores, motonetas, motocicletas, automóveis, utilitários, caminhonetes e camionetas, entre outros, com peso bruto total inferior ou igual a 3.500kg e veículos pesados aqueles correspondentes a ônibus, micro-ônibus, caminhão, reboque ou semirreboque, entre outros com peso bruto total acima de 3.500kg (BRASIL, 2011). Nesta perspectiva, a última fase contemplou a inserção dos dados em ambiente SIG e realização da Estatística Descritiva, a qual permitiu identificar os níveis de ruído conforme a Legislação Brasileira vigente, e por fim, a elaboração do SIG acústico e a simulação dos dados ponderando barreira vegetativa. 59 Figura 11 – Fluxograma da Etapa II - mapeamento 5.2.5.1 Procedimento para medição dos níveis de ruído e simulação A área de estudo utilizada foi a Zona Central de Botucatu que, conforme a Lei Complementar nº 1224/2017, é definida como um polígono compreendendo entre as Ruas Francisco Lotufo e Rangel Pestana e da Rua Antônio Bernardo à Rua Tiradentes (Figura 12). A escala e metodologia de trabalho foi pautada no guia Good Practice Guide for Strategic Noise Mapping and the Production of Associated Data on Noise Exposure, version 2 (European Commission, 2006), que recomenda a escala de 1:25.000, para articulação com Plano Diretor Municipal. Para criação do SIG Sonoro, o primeiro passo foi a definição do delineamento experimental, que envolveu, entre outros procedimentos, a escolha da técnica de coleta de amostras e definição da malha de amostragem. As malhas de amostragem podem ser do tipo aleatória, agregada ou regular/homogênea, quando os pontos estão regularmente espaçados. O arranjo espacial esperado é a malha regular, porém, por motivos diversos, é difícil a coleta de dados respeitando-se esse arranjo. Fase 1 - planejamento Delimitação da área de estudo Determinação do método de amostragem Determinação dos horários de pico Fase 2- levantamento de campo Levantamento das características físicas Levantamento do tráfego veicular Levantamento dos níveis de ruído (decibelímetro) Fase 3 - sistema computacional Análise dos dados em ambiente SIG Estatística descritiva Simulações sonoras Produção dos mapas da área de estudo e resultados 60 A partir da cartografia da Zona Central de Botucatu, a qual, apresenta a localização das fontes de ruído (infraestruturas de transporte e fontes fixas) e dos obstáculos permanentes à propagação do ruído (barreiras acústicas existentes), foram selecionados os pontos amostrais por meio do método da amostragem aleatória estratificada, de forma à obtenção dos níveis de ruído a uma distância máxima de 300m entre os pontos, totalizando 96 pontos amostrais (Apêndice A). Contudo, nas áreas com maior intensidade de tráfego estas medições foram realizadas a cada 100m a fim de maior acurácia na elaboração do mapa (Figura 12). Cabe ressaltar que, de acordo com Ventura (2012), as cartas acústicas geradas por meio da interpolação em ambiente SIG, comparados com os resultados dos mapas de ruído de softwares de previsão acústica comercial, apresentam bons resultados, necessitando apenas de um aumentando o número de pontos medidos, reforçando a importância do condensar a amostragem em áreas de densidade de fontes sonoras. As medições de LAeq foram realizadas a cada um segundo, em ciclos de 15 minutos de duração e pausas de 10 minutos de intervalo entre as medições. Estudos realizados por Murgel (2007), Mendonça et al. (2013) demonstram que cinco minutos de duração para cada faixa de horário são suficientes para representar vias de tráfego intenso. Contudo, optou-se por 15 minutos de duração das medições conforme estabelecido no Guia Prático para Medições de Ruído Ambiente conforme a Diretiva Europeia 2002/49/CE (DIRECTIVE 2002/49/CE, 2002). Dessa forma, obteve-se no período diurno, de acordo com os horários determinados no estudo piloto como horários de pico, com três medições por dia para cada ponto amostral, o que permitiu determinar a uma média logarítmica, a qual foi utilizada como diretriz para elaboração da carta de ruído. 61 Figura 12 – Localização dos 96 pontos selecionados para o mapeamento acústico Fonte: Google Earth Pro (Image CNES /Airbus 21/03/2017). Para estas medições, o medidor de pressão sonora foi posicionado de acordo com a norma NBR 10151 perpendicularmente à via, a uma distância de 1,20m do solo e 2m de edificações e aproximadamente sete metros do centro das vias. As medições foram realizadas entre os semáforos posicionado de modo a captar os níveis nos dois sentidos das vias, além disto, a fim de eliminar os níveis de ruído decorrentes da aceleração ou desaceleração dos veículos, posicionando o alinhamento de modo a captar os dois sentidos da via. 62 Durante a coleta dos dados foi constatado zero milímetros de pluviosidade (chuva), os dias apresentavam sol, com nuvens esparsas, sendo que a temperatura média foi de 20,8 ºC ± 1,56, umidade relativa do ar de 76% ± 3,93 e a velocidade média do vento 1,4 ± 0,47, portanto, o procedimento foi realizado de acordo com a NBR 10151. Diante desse contexto, após a realização das medições foi feita a estatística descritiva das medições realizadas, gerado o variograma experimentar, ajustado o e validado. Adotou-se, então, a metodologia adaptada de Mendonça et al. (2013), assim, a obtenção da classe acústica da quadra foi por meio da determinação de uma média logarítmica dos LAeq e a krigagem ordinária para interpolação e a classificação dos níveis de ruído. Para o estabelecimento das classes de faixas acústicas, foi utilizado as zonas delimitadas pelo Plano Diretor Municipal do município em análise e os limites determinados pela NBR 10151, fixando o limite para zonas urbanas de uso misto com vocação comercial, os quais não devem exceder ao nível de 60 dB (A) no período diurno, compreendido entre 7h e 22h. Destarte, foram ponderadas faixas acústicas: inferior a 55 dB(A); 56 a 60 dB(A); 61 a 65 dB(A); 66 e 70dB(A); e acima de 71dB(A). Desta forma, para realização do mapeamento, foi elaborado um mapa cadastral (Figura 13) como base para todo o mapeamento acústico da região, identificando as áreas comerciais, residenciais e as quadras que possuíam instituições de ensino, bem como a localização do hospital inserido na região estudada. 63 Figura 13 – Uso e ocupação utilizado para o mapeamento acústico Fonte: Google Earth Pro (OpenStreetMap 21/03/2017). 64 Para realizar a simulação, escolheu-se a área compreendida entre os pontos amostrais 08 e 14 da Zona Central de Botucatu, área de estudo da presente pesquisa. Esta área pode ser visualizada na Figura 14 e compreende o canteiro central inserido entre os pontos 08 e 14 da via, cuja qual é composta predominantemente por prédios comerciais. Figura 14 – Canteiro central simulado, área compreendida entre pontos 8 e 14 Fonte: Adaptado de Google Earth Pro (Image CNES /Airbus 21/03/2017). O canteiro, situado entre tais pontos, foi escolhido para simulação possui uma área aproximada de 2,32 km², com largura de 2,90m, arborizado com espécies nativas do tipo TMata Nativa, sendo a disposição de plantio de forma aleatória, com presença de rico sub-bosque, como pode ser observada na Figura 15. Os dados das simulações foram analisados por meio do programa R (R DEVELOPMENT CORE TEAM, 2017) com a aplicação do pacote GeoR, a fim de obter o ajuste do modelo teórico do variograma. Destarte, a validação cruzada consentiu verificar se este modelo foi ajustado corretamente para execução do processo de interpolação. Para realizar a interpolação por krigagem utilizou-se a metodologia proposta por Miranda (2009), que consiste em realizar uma estatística univariada sobre a variável ambiental regionalizada, gerar o variograma experimental, ajustar o variograma e, após validar o modelo, gerar a carta temática final. 65 Os valores de atenuação dos níveis de ruído foram calculados por: 𝐴𝑡𝑒𝑛𝑢𝑎çã𝑜 (𝑑𝐵(𝐴)) = (𝐿𝐴𝑒𝑞1 × %𝑉𝑒í𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑃𝑒𝑠𝑎𝑑𝑜𝑠) + (𝐿𝐴𝑒𝑞2 × %𝑉𝑒í𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠 𝐿𝑒𝑣𝑒𝑠). Em que,𝐿𝐴𝑒𝑞1 é o nível sonoro contínuo equivalente ponderado A médio para baixa rotação (dB(A)); 𝐿𝐴𝑒𝑞2 é o nível sonoro contínuo equivalente ponderado A médio para alta rotação (dB(A)); %𝑉𝑒í𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑃𝑒𝑠𝑎𝑑𝑜𝑠 é o percentual da frota de veículos automotores do tipo pesado; %𝑉𝑒í𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠 𝐿𝑒𝑣𝑒𝑠 é o percentual da frota de veículos automotores do tipo leve. Figura 15 – Canteiro simulado para atenuação do ruído 66 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO 6.1 Etapa I - cobertura do solo Ao analisar o LAeq, constatou-se que para o TAsfalto a motosserra em baixa rotação, observa-se uma diminuição na ordem de 15,34 dB(A) do LAeq entre a distância um metro do emissor e a distância de 15m do emissor, respectivamente, com desvio padrão 0,24, 0,70, 1,67 e 1,60. Quanto ao TAsfalto em alta rotação, constatou-se uma diminuição do LAeq de 18,62 dB(A) entre a distância 1m e a distância 15m, com desvio padrão de 0,77, 0,33, 0,74 e 0,55 para as distâncias de 1m, 5m,10m e 15m, respectivamente. Para o TSolo Nu, em baixa rotação, a atenuação foi de 15,34 dB(A) do LAeq entre a distância de 1m do emissor e a distância de 15m do emissor e temos como desvio padrão de 3,02 para a distância de 1m, 0,76 para a distância 5m, 0,69 para a distância 10m e 0,67 para distância 15m. Em relação ao TSolo Nu em alta rotação, a diminuição do LAeq foi de 21,85 dB(A) entre a condição inicial e o valor observado à distância 15m com desvio padrão de 0,77, 0,33, 0,74 e 0,55 para as distâncias de 1m, 5m,10m e 15m, respectivamente. Ao analisar o TReflorestamento em baixa rotação constatou-se uma diminuição do LAeq de 26,30 dB(A) entre a condição inicia