 |
Действие шума на организм человека
|
|
|
|
Шум в большей или меньшей степени может временно активизировать или постоянно подавлять определенные психические процессы организма человека. Физиопатологические последствия могут проявляться в форме нарушения функции слуха и других анализаторов, например вестибулярного аппарата, координирующей функции коры головного мозга, нервной или пищеварительной системы, системы кровообращения. Шум влияет на углеводный, жировой и белковый обмен веществ.
Было установлено, что потеря слуха обычно наступает при воздействии шума в диапазоне частот 3000-6000 Гц, а нарушение разборчивости речи – при частоте 1000-2000 Гц. Наибольшая потеря слуха имеет место в течение первых десяти лет работы, причем эта опасность увеличивается с возрастом.
Неожиданные и импульсные шумы могут вызвать реакцию испуга и неадекватность поведения. Постоянный шум может оказывать определенное воздействие на сенсорные функции и ведет, например, к снижению скорости движения глаз, сужению поля зрения, изменению цветового восприятия, нарушению равновесия, потере болевой чувствительности.
При этом не следует забывать, что индивидуальные особенности человека, связанные с различными психологическими реакциями на воздействие шума (на их восприятие и влияние на выполнение различных работ), оказывают весьма существенное влияние.
Характеристики шума
Под шумом как гигиеническим фактором принято подразумевать совокупность звуков различной частоты и интенсивности, воспринимаемых органами слуха человека и вызывающих неприятное субъективное ощущение.
Шум как физический фактор представляет собой волнообразно распространяющееся механическое колебательное движение упругой среды (воздуха), носящее, как правило, беспорядочный, случайный характер. При этом источником его является любое колеблющееся тело, выведенное из устойчивого состояния внешней силой.
|
|
|
Процесс распространения колебательного движения в среде называется звуковой волной, а область среды, в которой она распространяется, - звуковым полем.
Характер шума зависит от вида его источников:
- механический – в результате работы различных механизмов с неуравновешенными массами вследствие их вибрации, а также одиночных или периодических ударов в сочленениях деталей сборных единиц или конструкций в целом;
- ударный – ковка, клепка;
- аэродинамический – при движении воздуха по трубопроводам, вентиляционным системам или вследствие стационарных или нестационарных процессов в газах (истечение сжатого воздуха или газа из отверстий, пульсация давления при движении потоков воздуха или газа в трубах и т.д.);
- взрывной – при работе двигателей внутреннего сгорания, дизелей.
Звуковые колебания характеризуются скоростью их распространения с и частотой f. При нормальном атмосферном давлении и температуре 273 К (0°С) скорость звука с = 331 м/с. В расчетах обычно принимают с = 340 м/с, что соответствует температуре воздуха около 290 К (17°С).
Человеческое ухо воспринимает звуковые колебания с частотой f = 16-20000 Гц. Колебания с частотой ниже 16 Гц (инфразвук) и выше 20000 Гц (ультразвук) не воспринимаются органами слуха, хотя они в определенной степени оказывают вредное влияние на организм человека.
При распространении звуковой волны в воздушной среде в каждой точке звукового поля происходят попеременно деформации сжатия и разрежения, что приводит к изменению давления воздуха по сравнению с атмосферным. Разность между атмосферным давлением и давлением в данной точке звукового поля называется звуковым давлением р.
|
|
|
Звуковое давление р выражается в Паскалях (Па), человеческое ухо воспринимает шум со звуковым давлением р0 = 2*10-5 Па при f = 1000 Гц - порог слышимости, р = 2*102 Па – порог болевого ощущения.
Распространение звуковой волны сопровождается и переносом энергии, которая является функцией звукового давления и колебательной скорости в каждой точке среды. Средний поток звуковой энергии, проходящей в единицу времени через единицу поверхности, нормальной к направлению распространения звуковой волны, называется интенсивностью звука I и измеряется в Вт/м2.
Интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости, при частоте 1000 Гц составляет I0 = 10-12 Вт/м2, а соответствующая порогу болевого ощущения – I = 102 Вт/м2.
Поскольку изменение интенсивности звука и звукового давления, слышимого человеком, огромно и составляет соответственно 1014 и 107 раз, то оперировать такими цифрами крайне неудобно. Следует учитывать также, что слуховой аппарат человека способен регистрировать не разность абсолютных величин, а кратность их изменения на 12,4%. Для характеристики акустического феномена принята специальная измерительная система интенсивности звука и звукового давления, учитывающая приближенную логарифмическую зависимость между раздражением и слуховым восприятием, а именно шкала логарифмических единиц – децибелов (дБ), в которых измеряют уровни I и р.
Уровень интенсивности звука LI (дБ) в этом случае определяется по формуле:
LI = 10 lg (I / I0) (5.1.)
а уровень звукового давления – по формуле:
Lp = 10 lg (p2 / p02) = 20 lg (p / p0) (5.2.)
Подставив значения порога слышимости и порога болевого ощущения в эти формулы, получим, что изменение I и р составляет всего 140 дБ.
Величина уровня звукового давления используется для измерения шума и оценки его воздействия на организм человека, поскольку органы слуха человека чувствительны не к интенсивности, а к среднеквадратичному давлению.
Разница уровней, составляющая 1 дБ, соответствует минимальной величине, различимой слухом, при этом интенсивность звука изменится в 1,26 раза, или на 26%. Если же разница уровней составит 3 дБ, то интенсивность звука изменится уже в 2 раза.
Шум, являющийся сложным звуком, можно разложить на простые составляющие, графическое изображение которых называется спектром. В зависимости от характера спектр шума может быть различным. По величине интервалов между составляющими его звуками различают дискретный (линейчатый) с большими интервалами, сплошной с бесконечно малыми интервалами и смешанный, характеризующийся отдельными пиковыми дискретными составляющими на фоне сплошного спектра (рис.5.1.). Производственные шумы чаще
 | |||
 | |||
всего имеют смешанный спектр.
|
|
|
Исходя из характера спектра в соответствии с ГОСТ 12.1.003-88, шумы подразделяются на широкополосные - с непрерывным спектром шириной более одной октавы и тональные, в спектре которых имеются слышимые дискретные тона. По частоте шумы подразделяются на низкочастотные, если максимальные уровни звукового давления лежат в области низких частот (до 350 Гц), среднечастотные (максимум в диапазоне частот 350-800 Гц) и высокочастотные (максимум выше 800 Гц).
По временным характеристикам шумы следует подразделять на постоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день изменяется незначительно, и непостоянные, которые, в свою очередь, подразделяются на: колеблющиеся (L непрерывно изменяется во времени); прерывистые - уровень звука их резко падает до фонового значения, причем длительность интервалов, в течение которых L остается постоянным и превышающим уровень фонового шума, составляет 1 с и более; импульсные, состоящие из одного или нескольких сигналов с длительностью каждого менее 1 с. Наибольшую опасность для человека представляют тональные высокочастотные непостоянные шумы.
Защита от шума
Шум в помещениях, как правило, вызывается многими причинами, что создает определенные трудности в борьбе с ними и обычно требует одновременного проведения комплекса мероприятий как инженерно-технического, так и медицинского характера. Основными из них в соответствии с ГОСТ 12.1.029-80 «Средства и методы защиты от шума» являются следующие:
- устранение причин шума или существенное его ослабление в источнике образования;
|
|
|
- изоляция источников шума от окружающей среды средствами звукоизоляции и звукопоглощения;
- применение средств, снижающих шум на пути его распространения;
- уменьшение плотности звуковой энергии помещении, отражений от стен, перекрытий (акустическая обработка);
- архитектурно-планировочные решения с рациональным размещением технологического оборудования, машин, механизмов;
- организационно-технические мероприятия (малошумные технологические процессы, оснащение машин дистанционным управлением, рациональный режим труда и отдыха работающих и т.д.);
- применение средств индивидуальной защиты;
- профилактические мероприятия медицинского характера.
Уменьшение шума в источниках возникновения является основным и наиболее рациональным методом. Это должно учитываться как на стадии проектирования, так и при эксплуатации технологического оборудования.
Для защиты от шума большое применение находят звукопоглощающие материалы, а также звукоизолирующие материалы.
Под звукопоглощением следует понимать способность материала или конструкции поглощать энергию звуковых волн, которая в узких каналах и порах материала трансформируется в другие виды энергии, в основном в тепловую. Под звукоизоляцией следует понимать создание специальных строительных устройств – преград (в виде стен, перегородок, кожухов и т.д.), препятствующих распространению шума из одного помещения в другое или в одном и том же помещении. Чаще всего для их изготовления применяют бетон, кирпич, керамические блоки.
Ослаблению шума способствуют планировочные мероприятия, в которых учитывается расположение помещений и объектов относительно друг друга. Помимо мер технологического и технического характера, широко применяют средства индивидуальной защиты, поскольку зачастую неэкономично, а иногда практически невозможно уменьшить шум до допустимых норм. К средствам индивидуальной защиты от вредного воздействия шума в соответствии с ГОСТ 12.1.029-80 относятся:
- мягкие противошумные вкладыши, вставляемые в слуховой аппарат, тампоны из ультратонкого волокна или жесткие из эбонита или резины (DL = 5-20 дБ); однако их применение иногда раздражает слуховой канал и создает определенные неудобства;
- наушники типа ВЦНИИОТ, закрывающие ушную раковину снаружи, эффективность которых возрастает с увеличением частоты звука до 40-45 дБ;
- шлемы, каски и специальные противошумные костюмы используются при воздействии шумов с L > 120 дБ.
Контрольные вопросы к разделу 5
1. Кто назвал шум чумой ХХ века?
2. Кто из знаменитых деятелей прошлого боролся с шумом в ночное время?
|
|
|
3. Влияние шума на организм человека
4. Что собой представляет шум как физический (и гигиенический) фактор?
5. Классификация шума по источникам возникновения
6. Особенности распространения звука в воздушной среде
7. Определение уровней интенсивности звука и звукового давления
8. Спектры шума и их классификация
9. Временная характеристика шумов
10. Основные средства и методы защиты от шума
11. Звукопоглощение и звукоизоляция
|
|
|
