Шум и его воздействие на  организм человека

5.Шум и его воздействие на организм человека.

5.1. Физические характеристики и измерение шума.

Шумом называют любые звуки, мешающие восприятию полезных звуков или нарушающие тишину, а также звуки, оказывающие вредное или раздражающее действие на организм человека.

Физиологически шум определяется ощущением, создаваемым в органах слуха. Диапазон колебаний, распространяющихся в воздухе и воспринимаемых ухом человека, находится в пределах от 16 Гц до 20000 Гц. Эти границы неодинаковы у разных людей и зависят от возраста и состояния слухового аппарата. Звуки с частотой ниже 16 Гц называются инфразвуками, с частотой выше 20000 Гц – ультразвуками.

Основными физическими параметрами, характеризующими шум в любой точке звукового пространства, принимают звуковое давление [Па] и уровень звукового давления L [дБ].

Звуковое давление – это разность между мгновенным значением давления в данной точке среды при прохождении через эту точку звуковых волн и средним давлением, которое наблюдается в этой же точке при отсутствии звука. Звуковое давление воздействуя на барабанную перепонку, вызывает её деформацию, при этом ухо улавливает не разность давлений, а кратность изменения абсолютных величин в логарифмической зависимости звукового ощущения от звукового давления.

В связи с этим для удобства вычислений и уменьшения численных значений в акустике принято оценивать силу звука, звуковое давление в относительных логарифмических единицах белах или децибелах (1 дБ=0,1 Б). Измеряемые таким образом величины называют уровнями, т.е. отношением создаваемого давления к давлению, принятому за нулевой уровень.

Уровень звукового давления определяют по формуле:

Рекомендуемые материалы

Где: р – среднеквадратическое значение звукового давления, Па.

р_0- пороговое значение звукового давления, принятое по международному соглашению равным 2*10^-5 Па при частоте 1000 Гц.

Зависимость уровней звукового давления от частоты называют частотным спектром или просто спектром.

При оценке действия шума на человека применяют спектры, полученные в октавных полосах частот. Октавная полоса (октава) – это такая полоса частот, в которой верхняя граничная частота в два раза больше нижней граничной частоты, т.е. .

Среднегеометрическая частота октавной полосы определяется

Значения среднегеометрических и граничных частот октавных полос для гигиенической оценки шума приведены в таблице.5.1.

Таблица 5.1.

По характеру спектра шумы подразделяют на широкополосные и тональные. Широкополосными называют шумы, имеющие непрерывный спектр шириной более одной октавы (шум подвижного состава, движущегося по бесстыковому пути, водопада). Тональными называют шумы, в спектре которых слышаться дискретные тона (свист, звон, скрип, сигнал локомотива большой громкости).

По временным характеристикам шум считают постоянным, если за восьмичасовой рабочий день уровень звукового давления изменяется не более, чем на 5 дБ. В других случаях шум считают непостоянным.

Важной характеристикой звукового поля. Кроме звукового давления и частоты, является интенсивность звука- I. Она представляет собой поток энергии, переносимой волнами в единицу времени через площадь 1 м², расположенную перпендикулярно направлению распространению звуковых волн. Интенсивность I измеряется в Вт/м². Величина I связана со звуковым давлением р зависимостью:

,

где - среднеквадратичное значение звукового давления, Па;

- плотность воздушной среды , кг/м³;

c- скорость распространения звука в воздухе, м/с.

Для воздуха независимо от атмосферного давления с = 20 , где Т – абсолютная температура воздуха, К.

По аналогии с уровнем звукового давления введено понятие уровня интенсивности звука, дБ:

где I- фактическая интенсивность звука в данной точке пространства, Вт/м²;

I₀ = 10 ^-12 Вт/м² - пороговое значение интенсивности звука.

Уровень шума в расчетной точке, создаваемой несколькими источниками , имеющими разные уровни:

где n - количество источников шума,

Li- уровни звуковых давлений суммируемых источников шума дБ.

Для m одинаковых источников с уровнем звукового давления L₁ , суммарный уровень будет :

L = L₁+ 10 Lg m.

Например , если один из источников создает уровень L₁= 73 дБ, то 100 источников создадут уровень L= 73 + 10 lg 100 =93 дБ.

Увеличение источников звука каждый раз увеличивает уровень звука на 3 дБ.

Вредное действие на организм человека вызывают как абсолютная тишина так и излишне громкие звуки. Длительное воздействие интенсивного шума на организм человека приводит к снижению его работоспособности и может вызвать изменения в нормальном функционировании его систем и органов. Шум поражает центральную нервную систему, замедляет процесс пищеварения, оказывает влияние на ритм сердечных сокращений, приводит к тугоухости и потере слуха.

В результате действия шума снижается умственная работоспособность, внимание, чувствительность зрения и нарушается нормальное цветовосприятие, а также увеличивается время реакции, появляется преждевременное утомление.

Допустимые характеристики шума установлены ГОСТ 12.1.003-83.

Измерения шума проводят для контроля соответствия фактических уровней шума на рабочих местах установленным нормам, для оценки шумового режима в помещениях, разработки мероприятий по снижению шума.

Измерение уровней шума на рабочих местах производится в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.050-86. Для измерения уровней звукового давления и спектра шумов применяют шумомеры, с соответствующими фильтрами и частотные анализаторы.

Шумомер состоит из микрофона, усилителя, служащего для усиления и преобразования напряжения, поступающего с микрофона и измерительного прибора со шкалой, отградуированной в дБ.

Шумомеры имеют четыре частотные характеристики : линейную (Лин) – для измерения звукового давления и корректирующие - А,В и С.

Характеристика А изменяет чувствительность шумомера в соответствии с чувствительностью уха человека, при которой при помощи соответствующих фильтров снижена чувствительность на низких частотах. Соответственно, характеристик В – у которой снижена чувствительность на средних частотах и характеристика С- на высоких.

Ориентировочная оценка постоянного широкополосного шума на рабочих местах производится по уровню звука в дБ А.

5.2. Нормирование шума.

Различают санитарные и технические нормы шума. Санитарные нормы устанавливают допустимые характеристики шума для предупреждения вредного его воздействия на организм человека . Технические нормы устанавливают с целью ограничения уровней шума, создаваемых при работе различных агрегатов и механизмов.

Санитарные уровни шума нормируют методом предельных спектров (ПС) и методом уровня звука.

Метод предельных спектров применяют для нормирования постоянного шума. Он предусматривает ограничения звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 50; 1000; 2000; 4000 и 8000 Гц. Совокупность предельных октавных уровней называют предельным спектром. Обозначают тот ил иной предельный спектр уровнем его звукового давления на частоте 1000 Гц. Например, «ПС-80» означает. что данный предельный спектр на частоте 1000 Гц имеет уровень звукового давления 80 дБ. На частоте 63 Гц уровень для этого спектра равен 99 дБ. А на частоте 8000 Гц – 74 дБ. (см. табл.).

Метод уровней звука применяют для нормирования непостоянного шума (от транспортных средств, периодически работающего оборудования и др.)

При этом методе измеряют скорректированный по частоте общий уровень звукового давления во всем диапазоне частот, соответствующем октавным полосам. Измеренный таким образом уровень звука позволяет характеризовать величину шума не восемью цифрами звукового давления, как в методе предельных спектров , а одной. Измеряют уровень звука в децибелах А (дБА) с включенной шкалой (характеристикой) А шумомера.

5.3. средства и методы защиты от шума.

Общая классификация средств и методов защиты от шума, приемлемых на рабочих местах производственных помещений приведены в ГОСТ 12.1.029.80.

Основными из них являются : снижение шума в источнике его возникновения; звукоизоляция и экранирование, звукопоглощение; применение глушителей шума; использование архитектурно-планировочных и организационно-технических мер; индивидуальная защита работающих.

Снижение шума в источнике возникновения достигают изменением конструкции агрегатов или коренным изменением технологических процессов , позволяющих заменить шумное оборудование более совершенным малошумным.

Наиболее простым и дешевым способом снижения шума в производственных помещениях является устройство звукоизолирующих кожухов , полностью закрывающих шумные агрегаты. Кожуха могут быть съемными или разборными, иметь смотровые окна и проемы для ввода коммуникаций. Изготавливают их из стали, дюралюминия, фанеры и т.п. Изнутри кожуха необходимо облицовывать звукопоглощающим материалом.

Звукоизоляцией называют свойство ограждений препятствовать прохождению звука из одного помещения в другое.

Звукоизоляция от воздушного шума обеспечивается при помощи обычных строительных материалов - кирпича, бетона и железобетона, фанеры, древесностружечных плит, стекла и т.п.

В качестве звукоизолирующих материалов используют маты и плиты из стеклянного или минерального волокна, древесностружечные плиты, картон, утепленный линолеум и т.п.

Звукопоглощающими называют материалы и конструкции, способные поглощать падающую на них звуковую энергию. Это конструкции , состоящие из пористых материалов, в виде облицовок внутренних поверхностей помещений, либо в виде самостоятельных- штучных поглотителей, обычно подвешиваемых к потолку. В качестве штучных поглотителей используют также драпировки, мягкие кресла и т.п.

Звукопоглощением поверхности ограждения А в квадратных метрах на данной частоте называют произведение площади ограждения S на ее коэффициент звукопоглощения :

Общее снижение шума в помещении, достигаемое при увеличении звукопоглощения от А₁ до А₂ можно определить по формуле:

где А₁ и А₂ – суммарное звукопоглощение до и после облицовки для каждой частоты

Для создания препятствий распространению шума через трубопроводы, воздуховоды, каналы, технологические и смотровые отверстия используют глушители.

Различают глушители активного типа, в которых используют звукопоглощающие материалы (минеральная шерсть, войлок, шлаковата, капроновое волокно и др.). Реактивные глушители (акустические фильтры) не содержат специального звукопоглощающего материала и представляют собой различные сочетания камер и трубок.

Реактивные глушители применяют преимущественно в поршневых машинах, двигателях внутреннего сгорания. В остальных случаях наиболее эффективно применение глушителей со звукопоглощающим материалом ( активных).

5.4. Средства индивидуальной защиты от шума.

Средствами индивидуальной защиты от шума являются противошумы, к которым относят наушники, вкладыши и шлемы в соответствии с ГОСТ 12.4.051-78.

Рекомендуем посмотреть лекцию "Зрительный анализатор".

Выбор того или иного средства защиты зависит от характера шума, его интенсивности, требований разборчивости речи и восприятия полезных сигналов.

Вкладыши с фиксированной формой и размерами предназначаются для многократного пользования. Их изготавливают из упругих, эластичных материалов (мягкой резины , пластмассы и др.) . Вкладыши однократного пользования («беруши») изготавливают из синтетического или хлопчатобумажного волокна.

Наушники применяют как самостоятельно, так и монтируют их в головные уборы, защитные респираторы, очки. Для защиты от высоких уровней шума применяют противошумные шлемы, которые ограждают от проникновения шума не только в слуховой проход, но и через костную ткань.

Противошумы более эффективно защищают от высокочастотного шума и менее эффективного от низкочастотного.

Правильно подобранный противошум обеспечивает снижение шума, воздействующего на человека, до санитарных норм.