Производственный шум. Роль шума в жизни человека

Производственный шум. Роль шума в жизни человека

Шум - это совокупность звуков различной интенсивности и высоты, беспорядочно изменяющихся во времени.

Источниками шума могут служить любые колебания в твёрдых, жидких и газообразных средах; в технике основные источники шума — различные двигатели и механизмы. Общепринятой является следующая классификация шумов по источнику возникновения: - механические; - гидравлические; - аэродинамические; - электрические.

Повышенная шумность машин и механизмов часто является признаком наличия в них неисправностей или нерациональности конструкций. Источниками шума на производстве является транспорт, технологическое оборудование, системы вентиляции, пневмо- и гидроагрегаты, а также источники, вызывающие вибрацию.

Органы слуха человека воспринимают звуковые волны с частотой от 16 до 20 000 Гц. Колебания с частотой ниже 20 Гц (инфразвук) и выше 20 000 Гц (ультразвук) не вызывают слуховых ощущений, но оказывают биологическое воздействие на организм. Наибольшая острота слуха наблюдается в возраст 15-20 лет. С возрастом слух ухудшается.

Для человека, звук является одним из воздействий окружающей среды.

В природе громкие звуки редки, шум относительно слаб и непродолжителен. Сочетание звуковых раздражителей дает время человеку, необходимое для оценки их характера и формирования ответной реакции. Звуки и шумы большой мощности поражают слуховой аппарат, нервные центры, могут вызвать болевые ощущения и шок. Так действует шумовое загрязнение.

Очень высок уровень промышленных шумов. На многих работах и шумных производствах он достигает 90-100 децибелов и более. Не намного тише и у нас дома, где появляются все новые источники шума - так называемая бытовая техника.

Тихий шелест листвы, журчание ручья, птичьи голоса, легкий плеск воды и шум прибоя всегда приятны человеку. Они успокаивают его, снимают стрессы. Это используется в лечебных заведениях, в кабинетах психологической разгрузки. Но естественные звучания голосов природы становятся все более редкими, исчезают совсем или заглушаются промышленными, транспортными и другими шумами.

Но, человек не может жить в абсолютной тишине. Дли­тельная абсолютная тишина так же вредна для психики человека, как и непрерывный повышенный шум.

При проектировании конструкторского бюро в Ганновере архитек­торы предусмотрели все меры, чтобы ни один посторонний звук не проникал в здание —рамы с тройным остеклением, звукоизоляционные панели и специальные пластмассовые обои, гасящие звук. Через неделю сотрудники стали жаловаться, что не могут работать в условиях гнетущей тишины, они нервничали, теряли работоспособность. Администрации пришлось  купить магнитофон, который время от времени включался и создавал эффект «тихого уличного шума».

Каждый человек воспринимает шум по-разному. Это зависит от многих факторов: возраста, состояния здоровья, характера трудовой  деятельности. Установлено, что большее влияние шум оказывает на людей, занятых умственным трудом, чем физическим. Особенно беспокоит человека шум непонятного происхождении, возникающий в ночное время суток. Шум, создаваемый самим человеком, беспокоит его значительно меньше чем окружающих. Многочисленными исследованиями доказано, что шум снижает производительность труда на промышленных предприятиях на 30%, повышает опасность травматизма.

Физические характеристики шума

Область пространства, в котором распространяются звуковые волны, называется звуковым полем. Шум, как любой звук характеризуется интенсивностью звука, скоростью его распространения, частотой и звуковым давлением.

Звуковые волны могут распространяться в воздухе, газах, жидкостях и твердых телах. В безвоздушном пространстве волны не возникают. Скорость распространения колебательных движений от частицы к частице зависит от среды. Чем выше упругость среды, тем больше скорость: в каучуке- 50, в воздухе- 330, в воде- 1450, а в стали - 5000 метров в секунду. Если бы мы, находились в Москве, могли крикнуть так громко, чтобы звук долетел до Петербурга, то нас услышали бы там только через полчаса, а если бы звук на это же расстояние распространялся в стали, то он был бы принят через две минуты.
На скорость распространения звука оказывает влияние состояние одной и той же среды. Когда мы говорим, что в воде звук распространяется со скоростью 1450 метров в секунду, это вовсе не означает, что в любой воде и при любых условиях. С повышением температуры и солености воды, а так же с увеличением глубины, а следовательно, и гидростатического давления скорость звука возрастает. Или возьмем сталь. Здесь тоже скорость звука зависит как от температуры, так и от качественного состава стали: чем больше в ней углерода, тем она тверже, тем звук в ней распространяется быстрее.

Во время распространения звуковых колебаний в воздухе появля­ются области разряжения и области повышенного давления, которые и определяют величину звукового давления р. Звуковым давлением на­зывается разность между мгновенным значением давления при  распро­странении звуковой волны и средним значением давления в невозмущенной среде. Звуковое давление изменяется с частотой, равной частоте звуковой волны. Единица измерения звукового давления – Па.

При распространении звуковой волны происходит перенос кинетической энергии, величина которой определяется интенсивностью звука. Интенсивность звука определяется средней по времени энергией, переносимой звуковой волной в единицу времени сквозь единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения волн. Единица измерения интенсивности звука – Вт/м2.

На данный момент используют уровень интенсивности света. Уровень интенсивности определяет во сколько раз интенсивность звука больше, чем минимальная интенсивность, воспринимаемая человеческим ухом. Поскольку минимальная чувствительность, воспринимаемая человеком 10-12 Вт/м2 отличается от максимальной, вызывающей болевые ощущения - 1013 Вт/м2, на много порядков, то используется логарифм отношения интенсивности звука к минимальной интенсивности. Единица измерения уровня интенсивности - 1 Б (Белл), в честь изобретателя телефона ученого Александра Белла. Бел — безразмерная единица измерения отношения (разности уровней) некоторых величин по логарифмической шкале. Ухо человека реагирует на величину в десять раз меньшую, чем бея, гкотоиу распространение получила единица децибел (дБ), равная 0,1 Б. В акустике 1 бел фактически принят за единицу громкости звука. Это логарифм отношения мощности звука к некоторой начальной мощности, в качестве которой взят порог слышимости для человеческого уха, который составляет 10−12 Вт/м².

Уровнями интенсивности обычно пользуются при выполнения акустических расчетов, а уровнями звукового давления — при измерении шума и оценке его воздействия на организм человека.

Использование логарифмической шкалы для измерения уровня шу­ма позволяет подучить сравнительно небольшой интервал логарифми­ческих величин от 0 до 140 дБ. Уровни звукового давления некоторых источников шума имеют следующие значения:

•  10 дБ — шелест листвы, тиканье часов;

•  30 дБ—тихий разговор;

•  50 дБ — громкий разговор;

•  80 дБ — шум работающего двигателя грузовика;

•  100 дБ — автомобильная сирена;

•  140 дБ — аварийный нефтяной или газовый фонтан, порог боле­вого ощущения, выше которого давление звука приводит к разрыву ба­рабанной перепонки.

Реальный звук является наложением гармонических колебаний (т.е. колебаний, совершаемых по закону косинуса или синуса) с большим на­бором частот, т.е. звук обладает акустическим спектром. Спектр—рас­пределение уровней шума по частотам.

При измерении н анализе шумов весь диапазон частот разбивают на октавы — интервалы частот, где конечная частота больше начальной в 2 раза:

и третьоктавные полосы частот, определяемые соотношением:

В качестве частоты, характеризующей полосу в целом, берется сред­негеометрическая частота:

• для октавного диапазона—

• для третьоктавного —

Область слышимых звуков ограничивается не только определенны­ми частотами, но и предельными значениями звуковых давлений и их уровней. Так, для того чтобы вызвать звуковое ощущение, волна должна обладать некоторым минимальным звуковым давлением, но если это да­вление превышает определенный предел, то звук не слышен и вызывает только болевое ощущение. Таким образом, для каждой частоты колеба­ний существует наименьшее (порог слышимости) и наибольшее (порог болевого ощущения) звуковое давление, которое способно вызвать зву­ковое восприятие.

На рис.1 представлена зависимость порогов слышимости и боле­вого ощущения от частоты звука. Область, расположенная между этими кривыми, является областью слышимости.

Воздействие шума на организм человека

Шум является общебиологическим раздражителем, способным вли­ять на все органы и системы организма, вызывая разнообразные физио­логические изменения.

Шумовые патологии подразделяются на специфические, наступаю­щие в звуковом анализаторе, и неспецифические, возникающие в других органах и системах.

Поражение органа слуха определяется главным образом интенсив­ностью шума. Изменения в центральной нервной системе наступают значительно раньше, чем нарушения в звуковом анализаторе.

Шум с уровнем звукового давления до 30... 35 дБ привычен для че­ловека и не беспокоит его. Повышение этого уровня до 40...70дБ со­здает значительную нагрузку на нервную систему, вызывая ухудшение самочувствия, и при длительном действии может быть причиной невро­зов. Воздействие шума уровнем свыше 80 дБ может привести к потере слуха — профессиональной тугоухости. При действии шума высоких уровней (более 140 дБ) возможен разрыв барабанных перепонок, конту­зия, а при еще более высоких (более 160 дБ) и смерть.

Интенсивный шум при ежедневном воздействии медленно влияет на незащищенный орган слуха и приводит к развитию тугоухости. Сниже­ние слуха на 10 дБ практически неощутимо, на 20 дБ —-начинает серьез­но мешать человеку, так как нарушается способность слышать важные звуковые сигналы, наступает ослабление разборчивости речи.

Снижение слуха восстанавливается в редких случаях при непродол­жительном воздействии шума, если оно является результатом незначи­тельных сосудистых изменений. При длительном акустическом воздей­ствии или при острой акустической травме происходят необратимые на­рушения в слуховом анализаторе. В некоторых случаях решить пробле­му потери слуха помогает слуховой аппарат, но он не в состоянии вос­становить естественную остроту слуха в той же степени, как, , например, очки возвращают остроту зрения.

При воздействии шума наблюдаются также отклонения в состоянии вестибулярной функции, общие неспецифические изменения в организ­ме: головные боли, головокружение, боли в области сердца, повышение артериального давления, боли в области желудка. Шум вызывает снижение функции защитных систем и общей устойчивости организма к внешним воздействиям.

Кроме интенсивности шума особенности воздействия шума на организм человека определяется характер спектра. Более неблагоприятное влияние оказывают высокие частоты (свыше 1000 Гц) по сравнению с низкими (31,5…125Гц).

Степень шумовой патологии зависит в некоторой степени от индивидуальной чувствительности организма к акустическому раздражите­лю. Считают, что повышенная чувствительность к шуму присуща 11% людей. Высокая индивидуальная чувствительность может служить одной из причин повышенной утомляемости и развития неврозов.

Длительное воздействие интенсивного шума на человека приводит к развитию шумовой болезни являющейся самостоятельной формой про­фессиональной патологии.

Шумовая болезнь—это общее заболевание организма с преимущественным поражением органа слуха, центральной нервной и сердечно­сосудистой систем, развивающийся в результате длительного воздей­ствия интенсивного шума. Формирование патологического процесса при шумовом воздействия происходит постепенно и начинается с не специфических проявлений вегетативно-сосудистой дисфункции. Да­лее развиваются сдвиги со стороны центральной нервной и сердечно­сосудистой систем, затем - специфические изменения в слуховом ана­лизаторе.

Классификация шумов

В соответствии с ГОСТ 12.1.003-88 «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности» шумы классифицируются по характеру спектра и вре­менным характеристикам.

По характеру спектра шумы подразделяются на широкополосные и тональные (рис.2).

Рис.2 Классификация шумов по характеру спектра

Широкополосным называется шум с непрерывным спектром шири­ной более одной октавы.

Тональным называется шум, в спектре которого имеются выражен­ные дискретные тона. Тональность шума устанавливается измерением уровней звукового давления в 1/3 октавных полосах частот, когда пре­вышение уровня в одной полосе по сравнению с соседними составляет не менее чем 10 дБ.

По временным характеристикам шумы подразделяются на постоян­ные и непостоянные (рис. 3).

Рис.3 Классификация шумов по временным характеристикам

Постоянный шум — шум, уровень звука которого изменяется по времени (за 8-часовой рабочий день или за время измерения) не более чем на 5 дБА медленно. В свою очередь, непостоянный шум—это шум, уровень которого во времени изменяется более чем на 5 дБА.

Непостоянные шумы подразделяются на:

• колеблющиеся во времени, уровень звука которых непрерывно из­меняется во времени;

• прерывистые, уровень звука которых ступенчато изменяется (на 5дБА и более), причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более;

• импульсные, состоящие из одного или нескольких звуковых сиг­налов, каждый длительностью менее 1 с, при этом уровни звука измеренные соответственно на временных характеристик шумомера «импульс» и «медленно», отличаются не менее чем на 7 дБА.