Введение
Шум уличного движения, скрип тормозов, звук приемников, грохот строительных механизмов, рев реактивных самолетов. Мы живем и работаем среди этого. Этот шум нарушает наш сон, вызывает нервное раздражение, снижает продуктивность и наносит физический вред, последствия которого мы себе даже не представляем. Dusit, Shutterstock.com Шум стал проклятием современной цивилизации. Но так как за возникновение шума никто не несет прямой ответственности, потому что шум является следствием почти всякой человеческой деятельности, а также потому, что глухота не вызывает особой жалости у людей, то проблема контроля за шумом и его ограничения игнорируется. Лишь за последние несколько лет по мере роста количества автомобильного транспорта и появления реактивных самолетов внимание общественности было привлечено к проблеме шума. Во всем мире слышатся требования поставить барьер наступления на наши уши. В Риме и Париже были запрещены автомобильные гудки. На Бермудских островах, мир которых был потревожен сердитым жужжанием мопедов, был введен запрет на этот, самый пролетарский, вид транспорта. Американские промышленники согласились ограничить шум производимых ими машин. Власти Нью-Йорка первыми в мире ввели строгие ограничения на невыносимый шум огромных реактивных самолетов, стартовавших из международного аэропорта. Тысячи людей стали отчасти глухими из-за шума, производимого станками или другими механизмами, на которых они работали. Классическим примером производственной глухоты являются работники, занятые отделкой котлов. Страдают также водители грузовиков, автобусов, сталелитейщики, работники лесопильных предприятий и многие другие. Часто все последствия становятся очевидными, только когда человек уходит на пенсию. Пока человек трудится, а его товарищи выполняют ту же работу, все в коллективе привыкают кричать друг на друга. Там же, где человек живет, достигнув пенсионного возраста, его привычка кричать, включать радио и телевизоры слишком громко, становится признаком антиобщественного поведения, и глухому человеку все труднее приспосабливаться к новому окружению. Проблема производственного шума состоит также в том, что слишком мало людей придают ей серьезное значение. Угроза не признается даже людьми, которые страдают от шума. Грохот является нежелательным и бесполезным побочным продуктом производства, но устранять его трудно и дорого. Возьмем в качестве примера реактивные самолеты, прибывающие в лондонский аэропорт. Шум, который они производят, достаточно неприятен для тех, кто работает в аэропорту, но еще более для тех, кто живет поблизости от него. Источник беспокойства может быть устранен, если аэропорт передвинуть в какую-нибудь отдаленную часть страны, но это создаст неудобства для пассажиров, и такое перемещение будет дорого стоить. Шум можно уменьшить путем установки более эффективных «глушителей» или создания новой конструкции мотора, но за это тоже надо платить. В настоящее время важной задачей является подготовка людей, которые понимают, каким образом можно избежать шума или его уменьшить. У инженеров нет представления о том, как создать механизм, который бы не издавал много шума. Не хватает даже ученых со знанием данной проблемы. Первым шагом в направлении создания тихого мира должно стать образование. Например, в университетах Англии нет ни одного факультета акустики или контроля за шумом: это позорный показатель для одной из самых шумных стран мира.
Шум, виды шума
Шум (звук) — упругие колебания в частотном диапазоне слышимости человека, распространяющиеся в виде волны в газообразных средах.
Звук представляет собой волновое движение упругой среды (например, воздуха, воды и др.), которое воспринимается слуховым аппаратом человека. Основные характеристики звука в соответствии с ГОСТ 12.1.003—83 ССБТ «Шум. Общие требования безопасности» и СанПиН 2.2.4/2.1.8.10—32—2002 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых и общественных зданий и на территориях жилой застройки».
Производственный шум — совокупность звуков различной интенсивности и частоты, беспорядочно изменяющихся во времени и вызывающих у работников неприятные ощущения.
Постоянный шум — шум, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день или рабочую смену изменяется во времени не более чем на 5 дБА при измерениях на стандартизованной временной характеристике измерительного прибора «медленно».
Непостоянный шум — шум, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день или рабочую смену изменяется во времени более чем на 5 дБА при измерениях на стандартизованной временной характеристике измерительного прибора «медленно». Непостоянный шум разделяют на колеблющийся, прерывистый и импульсный.
Колеблющийся шум — шум, уровень звука которого непрерывно изменяется во времени.
Прерывистый шум — шум, уровень звука которого изменяется во времени ступенчато (на 5 дБА и более), при этом уровни звука, измеренные на стандартизованных временных характеристиках «импульс» и «медленно», отличаются менее чем на 7 дБА.
Импульсный шум — шум, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, для которых уровни звука, измеренные на стандартизованных временных характеристиках «импульс» и «медленно», отличаются на 7 дБ А и более.
Широкополосный шум обладает непрерывным спектром более одной октавы, тональный (дискретный) содержит в спектре выраженные дискретные тона (частоты, уровень звука на которых значительно выше уровня звука на других частотах). Шум реактивного самолета — широкополосный шум, шум дисковой пилы — тональный (в спектре шума имеется ярко выраженная частота с доминирующим уровнем звука).
Механические шумы возникают по причинам наличия в механизмах инерционных возмущающих сил, соударения деталей, трения и др. Аэродинамические шумы возникают в результате движения газа, обтекания газовыми (воздушными) потоками различных тел. Аэродинамический шум возникает при работе вентиляторов, воздуходувок, компрессоров, газовых турбин, выпусков пара и газа в атмосферу и т.д. Гидравлические шумы возникают вследствие стационарных и нестационарных процессов в жидкостях.
Электромагнитные шумы возникают в электрических машинах и оборудовании, использующих электромагнитную энергию.
Шум звукового диапазона на производстве приводит к снижению внимания и увеличению ошибок при выполнении работы. В результате снижается производительность труда и ухудшается качество выполняемой работы. Шум замедляет реакцию человека на поступающие от технических объектов и внутрицехового транспорта сигналы, что способствует возникновению несчастных случаев на производстве.
Звуки, превышающие по своему уровню порог болевого ощущения, могут вызвать боли и повреждения в слуховом аппарате (перфорация или даже разрыв барабанной перепонки). Область на частотной шкале, лежащая между двумя кривыми, называется областью слухового восприятия.
Шум с уровнем звукового давления до 30...45 дБ привычен для человека и не беспокоит его. Повышение уровня звука до 40...70 дБ создает дополнительную нагрузку на нервную систему, вызывает ухудшение самочувствия и при длительном воздействии может стать причиной неврозов.
Длительное воздействие шума с уровнем свыше 80 дБ может привести к ухудшению слуха — профессиональной тугоухости. При действии шума свыше 130 дБ возможен разрыв барабанных перепонок, контузия, а при уровнях звука свыше 160 дБ вероятен смертельный исход.
Предельно допустимый уровень шума — уровень, который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 ч в неделю в течение всего рабочего стажа не должен вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.
Субъективные ощущения человека от воздействия шума зависят не только от уровня звукового давления, но и от частоты. Звуки низкой частоты воспринимаются как менее громкие по сравнению со звуками более высокой частоты такой же интенсивности.
Уровень громкости (единица измерения фон) — разность уровней громкости двух звуков данной частоты, для которых равные по громкости звуки с частотой 1000 Гц отличаются по интенсивности (или уровню звукового давления) на 1 дБ.
При частотах ниже 1000 Гц уровни громкости оказываются ниже уровней звукового давления, и, наоборот, при больших частотах
уровни громкости оказываются выше уровней звукового давления. Следовательно, понятие «уровень громкости» — чисто физиологическая характеристика звука.
Измерения уровней шума в производственных условиях производят приборами шумомерами.
Частотным спектром постоянного шума называется зависимость среднеквадратичных значений звукового давления от частоты.
2. Действие шума на организм человека
Шум, даже когда он невелик (при уровне 50–60 дБ), создает значительную нагрузку на нервную систему человека, оказывая на него психологическое воздействие. Это часто наблюдается у людей, занятых умственной деятельностью. Слабый шум различно влияет на людей. Причиной этого могут быть: возраст, состояние здоровья, вид труда, физическое и душевное состояние человека, и др. Неприятное воздействие шума зависит и от индивидуального отношения к нему. Так, шум, производимый самим человеком, не беспокоит его, в то время как небольшой посторонний шум может вызвать сильный раздражающий эффект.
Известно, что ряд таких серьезных заболеваний, как гипертоническая и язвенная болезни, неврозы, желудочно-кишечные, заболевания кожи, патологические изменения, связаны с перенапряжением нервной системы в процессе труда и отдыха. Отсутствие необходимой тишины, особенно в ночное время, приводит к преждевременной усталости, а часто и к заболеваниям. В этой связи необходимо отметить, что шум в 30–40 дБ в ночное время может явиться серьезным беспокоящим фактором. С увеличением уровней до 70 дБ и выше шум может оказывать определенное физиологическое воздействие на человека, приводя к видимым изменениям в его организме. Под воздействием шума, превышающего 85–90 дБ, в первую очередь снижается слуховая чувствительность на высоких частотах.[3]
Но можно ли привыкнуть к воздействию шума? В принципе – можно. Например, работники некоторых «шумных» производств со временем субъективно перестают воспринимать шум как фактор, затрудняющий выполнение профессиональных задач, что, зачастую, становится основанием для отказа от использования противошумовых СИЗ. Именно данный фактор часто является основной причиной развития профессиональной тугоухости у работников. По данному аспекту проблемы шума необходимо напомнить, что в адаптологии есть универсальное понятие «плата за адаптацию». Эта плата дорого обходится человеку, о чем свидетельствуют последствия адаптации к какому-либо вредному фактору среды обитания:
· снижение социальной активности и работоспособности;
· формирование предрасположенности к различным заболеваниям;
· учащение возникновения острых и обострения хронических заболеваний;
· предрасположенность к хронизации и патоморфоз основных заболеваний;
· преждевременное старение организма (прогерия);
· истощение ресурсов естественного иммунитета и адаптационных механизмов;
· снижение показателей средней продолжительности жизни;
· ухудшение состояния здоровья последующих поколений.
Таким образом, оптимистические позиции в отношении адаптации к воздействию повышенных уровней шума неуместны. Необходимо осознать: привычка, то есть адаптация, – это субъективно, а продолжающееся деструктивное действие данного фактора – это объективно.
Еще один интересный вопрос: «Коль скоро шум – вредный фактор, то нужно ли стремиться к тому, чтобы полностью устранить шум, свести его уровень к нулевой отметке?». В данном случае необходимо напомнить, что в физиологии есть понятие «сенсорная депривация» (определение понятия в приложении 1), обозначающее резкое снижение или полное устранение числа и уровня внешних сенсорных раздражителей, к которым относится и акустический раздражитель. Самые простые устройства для депривации, такие, как повязка на глаза или заглушки для ушей, уменьшают или устраняют воздействие на зрение и слух, в то время, как более сложные устройства могут «отключать» обоняние, осязание, вкус, температурные рецепторы и вестибулярный аппарат. Сенсорная депривация используется в нетрадиционной медицине, йоге, медитации, психологических экспериментах (например, с камерой сенсорной депривации), а также для пыток и наказаний. Короткие периоды сенсорной депривации имеют расслабляющее воздействие на человека, запускают процессы внутреннего подсознательного анализа, структурирования и сортировки информации, процессы самонастройки и стабилизации психики, в то время как длительное лишение внешних раздражителей может привести к чрезвычайному беспокойству, галлюцинациям, депрессии и асоциальному поведению.
При этом наблюдается развитие признаков депрессии. То есть определенный уровень какого-либо раздражителя может быть не только безвредным, но и обеспечивающим оптимальный физиологический, в том числе, психический статус человека. К определенным уровням раздражителей человек адаптировался в процессе эволюции, и они стали необходимым условием его жизнедеятельности (нормальный шумовой фон составляет 30 дБ). Таким образом, сведение уровней шума до нулевой отметки – это и утопия, и создание дополнительного вредного фактора среды обитания человека. Недаром в ходу выражение: «Гробовая тишина», которая действительно может привести к серьезным расстройствам психического статуса человека, вплоть до суицида.[4]
Один из основных источников шума в городе – автомобильный транспорт, интенсивность движения которого постоянно растет. Наибольшие уровни шума 90–95 дБ отмечаются на магистральных улицах городов со средней интенсивностью движения. Уровень уличных шумов обуславливается интенсивностью, скоростью и характером транспортного потока. Кроме того, он зависит от планировочных решений (продольный и поперечный профиль улиц, высота и плотность застройки) и таких элементов благоустройства, как покрытие проезжей части и наличие зеленых насаждений. Каждый этот фактор способен изменить уровень транспортного шума до 10 дБ. В промышленном городе обычно высок процент грузового транспорта на магистралях. Увеличение грузовых автомобилей, особенно большегрузных с дизельными двигателями, приводит к повышению уровней шума. Грузовые и легковые автомобили создают на территории городов тяжелый шумовой режим.
Шум, возникающий на магистралях, распространяется не только на примагистральную территорию, но и вглубь жилой застройки. Так, в зоне наиболее сильного воздействия шума находятся части кварталов и микрорайонов, расположенных вдоль магистралей общегородского значения (эквивалентные уровни шума от 67,4 до 76,8 дБ). Уровни шума, замеренные в жилых комнатах при открытых окнах, ориентированных на указанные магистрали, всего на 10–15 дБ ниже. Акустическая характеристика транспортного потока определяется показателями шумности автомобилей. Шум, производимый отдельными транспортными экипажами, зависит от многих факторов: мощности двигателя, технического состояния экипажа, качества дорог, скорости движения. Шум от двигателя резко возрастает в момент его запуска и прогревания (до 10 дБ). Движение автомобиля на первой скорости вызывает излишний расход топлива, при этом шум двигателя в 2 раза превышает шум, создаваемый им на второй скорости. Значительный шум вызывает резкое торможение автомобиля при движении на большой скорости. Шум заметно снижается, если скорость движения гасится за счет торможения двигателем до момента включения ножного тормоза.
За последнее время средний уровень шума, производимый транспортом, увеличился на 12–14 дБ, поэтому проблема борьбы с шумом в городе приобретает все большую остроту. Для защиты людей от вредного влияния городского шума необходима регламентация его интенсивности, спектрального состава, времени действия и других параметров. При гигиеническом нормировании в качестве допустимого устанавливают такой уровень шума, влияние которого в течение длительного времени не вызывает изменений во всем комплексе физиологических показателей, отражающих реакции наиболее чувствительных к шуму систем организма. В основу гигиенически допустимых уровней шума для населения положены исследования по определению действующих и пороговых уровней шума. В настоящее время шумы для условий городской застройки нормируют в соответствии с «санитарными нормами допустимого шума в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки» и строительными нормами и правилами «Защита от шума». Санитарные нормы обязательны для всех министерств, ведомств и организаций. Эти организации обязаны предусматривать и осуществлять необходимые меры по снижению шума до уровней, установленных нормами.
Одним из направлений борьбы с шумом является разработка государственных стандартов на средства передвижения, инженерное оборудование, бытовые приборы, в основу которых положены гигиенические требования по обеспечению акустического комфорта.
Положение «Внешний и внутренний шум автотранспортных средств, допустимые уровни и методы измерений» устанавливает шумовые характеристики, допустимые уровни шума транспорта всех образцов. В качестве основной характеристики внешнего шума принят уровень звука, который не должен превышать для легковых автомобилей и автобусов 85–92 дБ, мотоциклов – 80–86 дБ. Для внутреннего шума приведены ориентировочные значения допустимых уровней звукового давления в октавных полосах частот: уровни звука составляют для легковых автомобилей 80 дБ, кабин или рабочих мест водителей грузовых автомобилей, автобусов – 85 дБ, пассажирских помещений автобусов – 75–80 дБ.
Разрабатываются мероприятия по защите населения от шума. Снижение городского шума может быть достигнуто в первую очередь за счет уменьшения шумности транспортных средств.
Существенный защитный эффект достигается в том случае, если жилая застройка размещена на расстоянии не менее 25–30 м от автомагистралей и зоны разрыва озеленены. При замкнутом типе застройки защищенными оказываются только внутриквартальные пространства, а внешние фасады домов попадают в неблагоприятные условия, поэтому подобная застройка автомагистралей нежелательна. Расположение магистрали в выемке также снижает шум на близ расположенной территории.
Меры и средства защиты от шума
Основными мерами защиты от шума являются: глушители, звукоизоляция и звукопоглощение, установка экранов, дистанционное управление процессами, средства индивидуальной защиты (наушники, беруши).
Нормирование параметров шума. При ограничении воздействия шума на организм человека согласно ГОСТ 12.1.003-85* нормируются следующие параметры:
- Уровень звукового давления LP, дБ - измеряется в девяти октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами fcp = 31,5; 63;... 8000 Гц;
- эквивалентный уровень звукового давления LА, дБ А - средний уровень звукового давления для всего спектра частот.
Шум измеряется шумометром
Уровень звука LA характеризует субъективное восприятие звуковых колебаний органами слуха человека. При расчетах принимают. Это выражение удобно, так как не зависит от частоты.
Допустимые уровни звукового давления:
LА доп = 80 дБ А -- на постоянных рабочих местах;
LА доп = 75 дБ А -- на пультах управления без речевой связи по телефону или в шумных помещениях;
LА дon = 65 дБ А -- с речевой связью по телефону;
LА дon = 50 дБ А -- в помещениях умственного труда (для программистов).
Требования охраны труда к оборудованию и устройству производственных помещений. Выбор средств защиты от шума зависит от его происхождения.
Классификация средств и методов защиты от шума изложена в ГОСТе 12.1.029-80.
Классификация средств защиты от шума.
По происхождению шума:
механические (соударения в сочленениях металлических деталей);
аэродинамические (стационарное и чаще нестационарное движение потоков в трубопроводах газов и истечение их из сопел);
термические (горение газа);
электромагнитные (колебания элементов электромеханических устройств);
гидродинамические (нестационарное движение жидкости в трубах).
По способу реализации защиты:
технические;
строительно-акустические.
По отношению к источнику шума:
- снижающие шум в источнике: применение малошумных технологических процессов (при возможности ковка заменяется штамповкой); балансировка вращающихся узлов; применение средств демпфирования соударяющихся деталей; защита излучающих поверхностей демпфирующими покрытиями (мастики, войлок);
- снижающие шум на пути его распространения. Аэродинамические шумы снижают с помощью глушителей: реактивные; активные (например, резонатор Гемгольца - резонирует на определенной частоте в зависимости от длины и диаметра трубки, гася звук на определенной частоте);
- звукопоглощение, характеризуется коэффициентом звукопоглощения б, энергией поглощаемого звука Wпогл, Вт/м2
Полное звукопоглощение:
Si,
где Si - площадь,
Аоб - звукопоглощающее оборудование, Дб.
Применяя облицовочные шероховатые материалы можно снизить уровень шума на 5 дБ.
Средства реализации звукопоглощения: звукопоглощающая облицовка потолка и стен, шторы на окнах; штучные звукопоглотители (цилиндры, кубы с ватой); интерференционный метод применяется редко, если в небольших помещении есть источник тонального шума, то напротив ставят источник шума в противофазе к существующему, в результате шум исчезает.
Размещение оборудования позволяет снижать шум за счет сосредоточения шумного оборудования в одной части помещения и ее звукоизоляцией.
При распространении звуковых колебаний в открытом пространстве уровень звукового давления зависит от расстояния:
L4 = L1 -201g- В, [дБ],
где В разность давлений, Па
Суммарный уровень шума от нескольких источников: L? = L1+10lg n, где L1 - звуковое давление от одного источника, n -- количество источников. Эта формула не учитывается отражение от ограждающих конструкций и справедлива при следующих условиях:
рассчитываемая точка равноудалена от всех источников;
все источники должны иметь одинаковый спектральный состав.
Высновки
Шумовое воздействие – это стандартный элемент окружающей среды человека, который помогает ему ориентироваться в пространстве. Но если этот элемент начинает выходить за стандартные рамки, он становится опасным. Уже сейчас установлено, что шум является одной из причин преждевременного старения, каждая третья женщина, и каждый четвертый мужчина страдает неврозами, вызванными повышенным уровнем шума, сильный шум уже через 1 мин может вызывать изменения в электрической активности мозга, которая становится схожей с электрической активностью мозга у больных эпилепсией.
В связи с тем, что шумовое воздействие носит массовый характер, проблема исследования шума, разработки эффективных методов борьбы с ним, остается по сей день очень значимой. И значимость этой проблемы растет, вместе с ростом урбанизации, развитием техники и технологии
Литература
1. Андреева-Галанина Е.Ц. Шум и шумовая болезнь. - М.: Наука, 2000
2. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для техникумов и вузов. - М.: Высшая школа, 2004.
3. Суворов Г.А. Импульсный шум и его влияние на организм человека. - М.: Наука, 2001
4. Юдина Т.В. Борьба с шумом на производстве. - М.: Просвещение, 2004г.