Valtteri Hongisto ja David Oliva Tuulivoimaloiden ... · 16 77 78 68 ANSI S12.2 (2008) 80 Selvästi...
62
Valtteri Hongisto ja David Oliva Tuulivoimaloiden infraäänet ja niiden terveysvaikutukset Kesäkuu 2017
Transcript of Valtteri Hongisto ja David Oliva Tuulivoimaloiden ... · 16 77 78 68 ANSI S12.2 (2008) 80 Selvästi...
Valtteri Hongisto ja David Oliva
Tuulivoimaloiden infraäänet ja niiden terveysvaikutukset Kesäkuu 2017
Turun ammattikorkeakoulu
Sisäympäristön tutkimusryhmä
Lemminkäisenkatu 14-18 B
20520 Turku
www.turkuamk.fi
© Turun ammattikorkeakoulu, Valtteri Hongisto ja David Oliva
Tämän teoksen osittainenkin kopiointi on tekijänoikeuslain (404/61), siihen myöhemmin tehtyine muutoksineen mukaisesti kielletty ilman asianmukaista lupaa.
Tiivistelmä
SISÄLTÖ
1. Tausta ja tarkoitus .................................................................................................................... 1
2. Ääni ja infraääni ....................................................................................................................... 3
2.1 Infraäänten kuuleminen ................................................................................................................ 3
2.2 Infraäänten mittaaminen .............................................................................................................. 6
2.3 Infraäänen lähteitä ........................................................................................................................ 6
2.4 Äänen ja infraäänen leviäminen ympäristössä ............................................................................. 7
3. Infraääni tuulivoima-alueilla ..................................................................................................... 9
3.1 Tuulivoimaloiden äänen syntymekanismi ..................................................................................... 9
3.2 Tuulivoimalan äänenpainetason riippuvuus toimintaperiaatteesta ja tehosta ............................ 9
3.3 Infraäänen äänenpainetasot asuntojen etäisyyksillä .................................................................. 10
3.4 Tuulivoimaloiden infraäänen aiheuttamat äänenpainetasot sisätiloissa ................................... 11
3.5 Maan pinnan värähtely ............................................................................................................... 12
3.6 Rakennusten värähtely ja räminä ................................................................................................ 12
3.7 Ohjearvot tuulivoimaloiden pientaajuisen melun äänenpainetasoille ....................................... 13
4. Infraäänen vaikutukset ........................................................................................................... 15
4.1 Johdanto ...................................................................................................................................... 15
4.2 Kuultavan infraäänen vaikutukset ............................................................................................... 15
4.3 Ei-kuultavan infraäänen vaikutukset ........................................................................................... 16
4.4 FMRI-tutkimukset ........................................................................................................................ 17
4.5 Ulkoisten karvasolujen hypoteesi ............................................................................................... 17
4.6 Kehon värähtely .......................................................................................................................... 17
5. Tuulivoimaloiden äänen ja infraäänen terveysvaikutukset ....................................................... 19
5.1 Syy-seuraus-suhteen osoittamisen haasteet .............................................................................. 19
5.2 Melun häiritsevyys ...................................................................................................................... 20
5.3 Stressivaikutukset ........................................................................................................................ 21
5.4 Terveysoirevaikutukset ............................................................................................................... 23
5.5 Unen häiriintyminen .................................................................................................................... 23
5.6 ”Tuuliturbiinisyndrooma” ............................................................................................................ 24
5.7 ”Vibroakustinen tauti” ................................................................................................................ 25
5.8 Elämänlaatu ................................................................................................................................. 25
5.9 Diabetes ....................................................................................................................................... 27
6. Miten tuulivoimaloista koetut oireet selittyvät? ...................................................................... 29
6.1 Johdanto ...................................................................................................................................... 29
6.2 Nosebovaikutus ........................................................................................................................... 29
6.3 Ympäristöyliherkkyys ................................................................................................................... 34
6.4 Perusteeton aiheuttajaksi lukeminen (misattribution) ............................................................... 35
6.5 Huolestuneisuus .......................................................................................................................... 35
6.6 Melun häiritsevyys ...................................................................................................................... 36
6.7 Persoonallisuustekijät ................................................................................................................. 37
6.8 Median ja internetin antama kuva .............................................................................................. 37
6.9 Amplitudimodulaatio .................................................................................................................. 38
6.10 Herkistyminen ........................................................................................................................... 39
7. Infraäänten mittaustulokset ................................................................................................... 41
7.1 Tavoite ......................................................................................................................................... 41
7.2 Menetelmät ................................................................................................................................. 41
7.3 Mittauskohteet ............................................................................................................................ 42
7.4 Mittaustulokset ja niiden tulkinta ............................................................................................... 43
8. Jatkotutkimustarpeet ............................................................................................................. 46
9. Johtopäätökset ja loppulauseet .............................................................................................. 49
Viitteet ...................................................................................................................................... 51
1
1. Tausta ja tarkoitus
2
3
2. Ääni ja infraääni 2.1 Infraäänten kuuleminen
0102030405060708090
100110120130140150160170
Taajuus [Hz]
Painottamaton äänenpainetaso, LpZ [dB]
KipukynnysKuulokynnys infraäänilläKuulokynnys tavanomaisilla äänillä (ISO 226)68 % luottamusväli
C
B
A
Alueet:A. KipuaistimusB. Kuultava ääniC. Ei-kuultava ääni
Infraäänialue
4
5
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
1.6 2
2.5
3.1
5 4 56
.3 8 1012
.5 16 20 25
31.
54
05
06
38
010
012
516
02
00
25
03
154
00
50
06
30
80
010
00
125
016
00
20
00
25
00
315
04
00
05
00
06
30
08
00
010
00
012
50
016
00
0
Ää
nen
pa
inet
aso
[d
B]
Taajuus [Hz]
80 Phon
60 Phon
40 Phon
20 Phon
Kuulokynnys
ISO 226 (2003)Möller ja Andresen (2004)
6
2.2 Infraäänten mittaaminen
2.3 Infraäänen lähteitä
7
2.4 Äänen ja infraäänen leviäminen ympäristössä
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0.5 1 2 4 8 16
31.
5
63
125
25
0
50
0
100
0
20
00
40
00
Pa
ino
tta
ma
ton
ää
nen
pa
inet
aso
Lp
,Z[d
B]
Oktaavikaistan keskitaajuus [Hz]
250
500
1000
2000
4000
8000
16000
Kuulokynnys
Etäisyys voimalaan [m]:
8
9
3. Infraääni tuulivoima-alueilla 3.1 Tuulivoimaloiden äänen syntymekanismi
3.2 Tuulivoimalan äänenpainetason riippuvuus toimintaperiaatteesta ja tehosta
10
3.3 Infraäänen äänenpainetasot asuntojen etäisyyksillä
11
3.4 Tuulivoimaloiden infraäänen aiheuttamat äänenpainetasot sisätiloissa
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
Pa
ino
tta
ma
ton
ää
nen
pa
inet
aso
LZ
eq[d
B]
Taajuus [Hz]
Suurin mitattu arvo
Pienin mitattu arvo
Kuulokynnys
12
3.5 Maan pinnan värähtely
3.6 Rakennusten värähtely ja räminä
0
5
10
15
20
25
30
35
40
5
6.3 8 10
12.5 16 20 25
31.
5
40
50
63
80
100
125
160
20
0
DL
[d
B]
Taajuus [Hz]
Suomi, yläraja(Keränen ym.,2017)
Suomi, alaraja(Keränen ym.,2017)
Tanska, alaraja(Hoffmeyer &Söndergaard,2011)
13
3.7 Ohjearvot tuulivoimaloiden pientaajuisen melun äänenpainetasoille
Taajuus [Hz] A B C
5 70 A
6.3 71 Japan Ministry of the Environment (2004)
8 72
10 73
12.5 75 B
16 77 78 68 ANSI S12.2 (2008)
20 80 Selvästi aistittava värähtely ja
25 83 räminä todennäköistä
31.5 87 81 71
40 93 C
50 99 ANSI S12.2 (2008)
63 89 79 Kohtalaisen aistittava värähtely ja
80 räminä todennäköistä
A B C D
10 92 97
12.5 87 92
16 83 88
20 7 9 7 4 7 4 7 9
25 69 64 64 69
31.5 61 56 56 60
40 54 49 49 51
50 49 44 43 44
63 47 42 42 37
80 45 40 40 32
100 43 38 38 27
125 41 36 36 22
160 39 34 34 18
200 37 32 14
A - STM (2015) päiväaika 07 -22
B - STM (2015) y öaika 22-07
C - DEFRA suositus (Moorhouse y m. 2011)
D - Kuuloky nny s (Kuva 3.1)
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1012
.5 16 20 25
31.
54
05
0 63
80
100
125
160
20
0
Terssikaistan keskitaajuus[Hz]
A
B
C
D
14
15
4. Infraäänen vaikutukset 4.1 Johdanto
4.2 Kuultavan infraäänen vaikutukset
16
4.3 Ei-kuultavan infraäänen vaikutukset
17
4.4 FMRI-tutkimukset
4.5 Ulkoisten karvasolujen hypoteesi
4.6 Kehon värähtely
18
19
5. Tuulivoimaloiden äänen ja infraäänen terveysvaikutukset 5.1 Syy-seuraus-suhteen osoittamisen haasteet
20
5.2 Melun häiritsevyys
21
5.3 Stressivaikutukset
22
0
5
10
15
20
25
30
35
<25 25-30 30-35 35-40 40-46
Äänitaso ulkona LAeq [dB]
Itsearvioitu stressi
Stressimittarin vaihteluväli 0-37 (n=1231).Erot eivät ole tilastollisesti merkitseviä (p=0.86) eri äänitasovyöhykkeiden kesken.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
<25 25-30 30-35 35-40 40-46
Äänitaso ulkona LAeq [dB]
Hiusten kortisolikonsentraatio [ng/g]
Konsentraation vaihteluväli 18-7139 (n=675).Erot eivät ole tilastollisesti merkitseviä (p=0.54) eri äänitasovyöhykkeiden kesken.
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
<25 25-30 30-35 35-40 40-46
Äänitaso ulkona LAeq [dB]
Systolinen verenpaine [mmHg]
Verenpaineen vaihteluväli 83-186 (n=1077).Erot eivät ole tilastollisesti merkitseviä (p=0.50) eri äänitasovyöhykkeiden kesken.
50556065707580859095
100105110115
<25 25-30 30-35 35-40 40-46
Äänitaso ulkona LAeq [dB]
Leposyke [1/min]
Leposykkeen vaihteluväli 41-125 (n=1077).Erot eivät ole tilastollisesti merkitseviä (p=0.52) eri äänitasovyöhykkeiden kesken.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
<25 25-30 30-35 35-40 40-46
Äänitaso ulkona LAeq [dB]
Erot tilastollisesti merkitseviä (p<0.0001) eri äänitasovyöhykkeiden kesken.
Melun erittäin häiritseväksi kokeneiden osuus [%]
23
5.4 Terveysoirevaikutukset
5.5 Unen häiriintyminen
24
5.6 ”Tuuliturbiinisyndrooma”
25
5.7 ”Vibroakustinen tauti”
5.8 Elämänlaatu
26
27
5.9 Diabetes
12
13
14
15
16
17
18
19
<25 25-30 30-35 35-40 40-46
Äänitaso ulkona LAeq [dB]
Fyysinen Terveys -osa-alue
Mittarin vaihteluväli 4-20 (n=945).Erot eivät ole tilastollisesti merkitseviä (p=0.17) eri äänitasovyöhykkeiden kesken.
12
13
14
15
16
17
18
19
<25 25-30 30-35 35-40 40-46
Äänitaso ulkona LAeq [dB]
Psykologinen -osa-alue
Mittarin vaihteluväli 4-20 (n=949).Erot eivät ole tilastollisesti merkitseviä (p=0.60) eri äänitasovyöhykkeiden kesken.
12
13
14
15
16
17
18
19
<25 25-30 30-35 35-40 40-46
Äänitaso ulkona LAeq [dB]
Sosiaaliset suhteet -osa-alue
Mittarin vaihteluväli 4-20 (n=987).Erot eivät ole tilastollisesti merkitseviä (p=0.73) eri äänitasovyöhykkeiden kesken.
12
13
14
15
16
17
18
19
<25 25-30 30-35 35-40 40-46
Äänitaso ulkona LAeq [dB]
Ympäristö -osa-alue
Mittarin vaihteluväli 7-20 (n=985).Erot eivät ole tilastollisesti merkitseviä (p=0.37) eri äänitasovyöhykkeiden kesken.
28
29
6. Miten tuulivoimaloista koetut oireet selittyvät? 6.1 Johdanto
6.2 Nosebovaikutus
30
31
32
33
0
2
4
6
8
10
12
Lähtötilanne Äänitilanteen 1 jälkeen Äänitilanteen 2 jälkeen
Oireiden voimakkuus Ryhmä A Ryhmä B
35
6.4 Perusteeton aiheuttajaksi lukeminen (misattribution)
6.5 Huolestuneisuus
36
6.6 Melun häiritsevyys
0 %
10 %
20 %
30 %
40 %
50 %
60 %
70 %
80 %
90 %
100 %
Melun häiritsevyys asunnon sisällä
Ei lainkaan
Vain vähän
Jonkin verran
Melko paljon
Erittäin paljon
Huolestuneisuustuulivoiman äänien terveysvaikutuksista
N 259 55 40 18 11 N=383
RP=0.65p=9.5E-48
37
6.7 Persoonallisuustekijät
6.8 Median ja internetin antama kuva
38
6.9 Amplitudimodulaatio
39
6.10 Herkistyminen
40
41
7. Infraäänten mittaustulokset 7.1 Tavoite
7.2 Menetelmät
42
7.3 Mittauskohteet
43
7.4 Mittaustulokset ja niiden tulkinta
44
Piste Ry hm ä Kuvaus
1 A Oven avaus ja sulkeminen, kolahdusääni mukana.
2 A Pesukoneen linkous 1000 rpm puutalon puuvälipohjalla. Mittaus alakerran asuinhuoneessa.
3 A Kävely puutalon puulattialla. Mittaus alapuoleisessa keittiössä.
4 A Vesikiertoisen lämmity ksen ääni pattereista. Mittaus pannuhuoneen v iereisessä huoneessa.
5 A Tieliikenteen ääni puutalon sisällä.
6 A Kävely puulattialla. Alakerran olohuone.
7 A Maalämpöpumpun käy nti. Mittaus pannuhuoneen v iereisessä huoneessa (vrt. 4).
8 A Taustamelutaso puutalon olohuoneessa.
9 A Taustamelutaso puutalon keittiössä (vrt. 3).
10 A Asunnon sisällä y öllä. Tuulivoima-alue 1 .7 km päässä. Tuotantoteho 19.3 MW (maksimi 26.4 MW).
11 B Tieliikenteen ääni v ilkkaan kadun varrella.
12 B Oppilaitoksen poistoilmapuhallin. Mittaus pihamaalla.
13 B Kerrostalon pihamaa lähiöalueella. Mäntämoottorivoimalaitos (16 MW) 35 m päässä.
14 B Tieliikenteen ääni asunnon pihamaalla.
15 B Tuulivoima-alueella 0.4 km tuulivoimalasta. Sähköntuottoteho maksimissa (3.3 MW).
16 B Lentokoneen ääni asunnon pihamaalla.
17 B Asunnon pihamaa, hiljainen kaupunginosa.
18 C Hallistenkoski. Kohtalainen veden v irtaus.
19 C Vähäjoki. Vähäisempi veden v irtaus.
20 C Kansallispuisto. Puuston humina.
21 C Kansallispuisto. Tieliikenteen ääni 1 .5 km 2-tieltä.
22 C Kansallispuisto. Parkkipaikalla. Tieliikenneääni.
23 C Kansallispuisto. Y öllä. Ei tuule.
24 C Kansallispuisto. Ei tuule.
25 D Henkilöauton sisällä (Kia Ceed). 100 km/h. Ikkunat kiinni.
26 D Henkilöauton sisällä (Kia Ceed). 100 km/h. Takaikkuna auki.
27 D Ruotsinlaivan y läkannella ulkona. Tuulensuojassa.
28 D Ruotsinlaivan aulassa. 3. kansi.
29 D Ruotsinlaivan hy tissä. 7 . kansi. Sängy n ty y ny n luona.
30 D Teräsrakenteisen rautatiesillan alla. Junan ohiajo 60 km/h.
31 D Teräsrakenteisen rautatiesillan alla. Ei junaa.
45
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
0.4
0.8 1.6
3.1
5
6.3
12.5 25
50
100
20
0
40
0
80
0
160
0
315
0
63
00
125
00
Lp
,Z[d
B]
Taajuus [Hz]
Ryhmä A: Asunnon sisätilat
KK
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
0.4
0.8 1.6
3.1
5
6.3
12.5 25
50
100
20
0
40
0
80
0
160
0
315
0
63
00
125
00
Taajuus [Hz]
Ryhmä B: Pihamaat ja ulkoalueet
KK
11
12
13
14
15
16
17
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
0.4
0.8 1.6
3.1
5
6.3
12.5 25
50
100
20
0
40
0
80
0
160
0
315
0
63
00
125
00
Lp
,Z[d
B]
Taajuus [Hz]
Ryhmä C: Luontoympäristöt
KK
18
19
20
21
22
23
24
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
0.4
0.8 1.6
3.1
5
6.3
12.5 25
50
100
20
0
40
0
80
0
160
0
315
0
63
00
125
00
Taajuus [Hz]
Ryhmä D: Ajoneuvot ja liikenne
KK
25
26
27
28
29
30
31
46
Piste LAeq LCeq LCeq - LAeq LAeq,10-160 LZeq LGeq
1 7 4.8 85.0 10.2 60.3 93.2 95.9
2 50.8 83.4 32.6 49.1 94.3 97 .8
3 43.0 7 4.0 30.9 42.9 100.1 89.3
4 42.8 57 .6 14.8 30.4 7 0.6 69.2
5 33.7 53.2 19.5 29.4 7 2.3 65.7
6 33.1 7 1.5 38.5 28.2 86.3 86.2
7 28.5 55.7 27 .2 27 .9 7 0.5 53.2
8 27 .9 44.8 17 .0 16.5 89.0 57 .2
9 24.3 42.8 18.5 10.6 7 4.4 56.7
10 17 .6 40.5 22.9 3.7 48.1 55.4
11 66.1 69.9 3.8 46.8 81.9 64.2
12 64.3 7 1.6 7 .3 54.5 90.3 7 1.5
13 52.1 60.8 8.7 35.9 63.7 65.6
14 48.6 57 .0 8.3 32.3 67 .2 61.5
15 48.2 59.8 11.5 35.6 63.6 67 .6
16 39.4 51.4 12.0 28.6 7 2.7 57 .8
17 32.5 46.4 13.9 17 .7 7 5.0 57 .0
18 7 0.9 7 4.7 3.9 53.7 87 .2 7 3.8
19 52.8 56.4 3.6 34.4 7 0.0 57 .2
20 47 .7 51.7 4.0 26.6 83.9 57 .3
21 44.8 54.4 9.7 36.2 81.3 60.5
22 44.3 49.8 5.6 24.4 64.8 53.6
23 35.9 39.5 3.6 13.5 67 .7 44.1
24 29.6 35.7 6.1 12.9 62.3 41.5
25 7 5.6 89.8 14.3 67 .9 106.2 99.0
26 7 2.6 110.2 37 .6 66.7 118.9 126.3
27 67 .6 90.6 23.0 55.7 104.9 103.9
28 58.7 7 5.4 16.7 51.9 96.7 81.6
29 46.1 7 0.9 24.8 45.4 95.8 7 8.1
30 88.2 92.0 3.8 68.7 96.8 7 8.5
31 52.4 61.0 8.6 36.1 91.6 68.5
47
8. Jatkotutkimustarpeet
48
49
9. Johtopäätökset ja loppulauseet
50
51
Viitteet
52
53
54
55
56
