Влияние шума на жизнедеятельность

К энергетическим загрязнениям среды обитания относят вибрационное и акустическое воздействия, а также электромагнитные поля.

Шумом называют любой нежелательный звук, оказывающий вредное воздействие на организм человека.

Шум относится к акустическим колебаниям. Физическое понятие об акустических колебаниях охватывает как слышимые, так и неслышимые колебания упругих сред.

Человеческое ухо воспринимает акустические колебания, лежащие в пределах от 20 до 20 000 Гц, такие колебания называют звуковыми колебаниями.

Акустические колебания с частотой менее 16 Гц называют инфразвуковыми,

Акустические колебания с частотой выше 20 кГц называют ультразвуковыми.

Инфразвуковые и ультразвуковые колебания органами слуха человека не воспринимаются.

Звуковой диапазон разделяют на:

— низкочастотный (20...400 Гц),

— среднечастотный (400... 1000 Гц)

— высокочастотный (свыше 1000 Гц).

Звуковые волны переносят энергию. Для характеристики среднего потока энергии в какой-либо точке среды вводят понятие «интенсивность звука». Это количество энергии, переносимое звуковой волной за единицу времени. Интенсивность звука I, Вт/м².

Человеческое ухо и многие акустические приборы реагируют не на интенсивность звука, а на звуковое давление (р).

Звуковое давление — это дополнительное давление, возникающее в газе или жидкости при движении там звуковой волны.

При расчетах уровня шума используют величину интенсивности звука, а для оценки воздействия шума на человека — уровень звукового давления.

В соответствии с законом Вебера-Фехнера прирост силы ощущения слухового анализатора пропорционален логарифму отношения энергий двух сравниваемых раздражений.

L = K × ln(IФ/Iкритерий)

(3.10)

где Е – прирост силы ощущения;

I_ф – интенсивность раздражителя;

I_{критерий} – критерий интенсивности раздражения.

Поэтому для характеристики уровня шума используют не значения интенсивности звука и звукового давления, которыми неудобно оперировать, а их логарифмические значения, называемые уровнем интенсивности звука, или уровнем звукового давления. Уровень интенсивности звука L измеряется в дБ.

Предусмотрены два метода нормирования шума:

— по предельному спектру шума

— по эквивалентному уровню шума (по предельно допустимому уровню шума), дБА.

Предельный спектр шума - это совокупность нормативных значений звукового давления на следующих стандартных среднегеометрических частотах: 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. Нормирование по предельному спектру шума является основным для постоянных шумов.

Метод нормирования по предельно допустимому уровню шума основан на измерении шума по стандартной «шкале А» шумомера. Эта шкала имитирует частотную чувствительность человеческого уха. Уровень шума, измеренный по «шкале А» шумомера, обозначается дБА.

Постоянные шумы предпочтительно характеризовать по предельному спектру шума, а непостоянные — только по предельно допустимому уровню шума.

Шум с уровнем звукового давления до 30...35 дБ привычен для человека и не беспокоит его.

Повышение уровня шума до 40...70 дБ в условиях среды обитания создает значительную нагрузку на нервную систему, вызывая ухудшение самочувствия, и при длительном действии может быть причиной неврозов.

Воздействие шума уровнем свыше 75 дБ может привести к потере слуха — профессиональной тугоухости.

Звуки, уровень которых превышает 120...130 дБ, вызывают болевое ощущение и повреждения в слуховом аппарате человека (акустическая травма).

При действии шума высоких уровней (более 140 дБ) возможен разрыв барабанных перепонок, контузия.

При уровне шума более 160 дБ возможен смертельный исход.

Область слышимых звуков ограничена двумя пороговыми кривыми: нижняя – порог слышимости, верхняя – порог болевого ощущения.

Болевым порогом принято считать звук с уровнем 140 дБ, что соответствует звуковому давлению 200 Па и интенсивности 100 Вт/м². Звуковые ощущения оцениваются по порогу дискомфорта (слабая боль в ухе, ощущение касания, щекотания).

Интенсивный шум на производстве способствует снижению внимания и увеличению числа ошибок при выполнении работы, исключительно сильное влияние оказывает шум на быстроту реакции, сбор информации и аналитические процессы, из-за шума снижается производительность труда и ухудшается качество работы.

Шум оказывает влияние на весь организм человека: угнетает ЦНС, вызывает изменение скорости дыхания и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, гипертонической болезни.

Постоянное воздействии шума на организм человека может привести к патологическим изменениям, называемым шумовой болезнью (является профессиональным заболеванием).

Ультразвук как упругие волны не отличается от слышимого звука, однако, частота колебательного процесса способствует большему затуханию колебаний вследствие трансформации энергии в теплоту.

Ультразвуковой диапазон частот делится на два поддиапазона:

— низкочастотный (20...100 кГц)

— высокочастотный (100 кГц...1000 МГц).

Ультразвук передается либо через воздушную среду, либо контактным путем через тело, жидкую и твердую среды.

Контактный путь передачи ультразвука наиболее опасен для организма человека. Контактное воздействие высокочастотного ультразвука на руки приводит к нарушению капиллярного кровообращения в кистях рук, снижению болевой чувствительности.

Длительное систематическое влияние ультразвука, распространяющегося в воздухе, вызывает функциональные нарушения нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов.

Инфразвук – область акустических колебаний с частотой ниже 16...20 Гц. В условиях производства инфразвук, как правило, сочетается с низкочастотным шумом, в ряде случаев – с низкочастотной вибрацией.

Источники инфразвука могут быть как естественного происхождения (обдувание ветром строительных сооружений и водной поверхности), так и антропогенного (подвижные механизмы с большими поверхностями – виброплощадки; ракетные двигатели, ДВС большой мощности, газовые турбины, транспортные средства).

Инфразвук оказывает негативное влияние на органы слуха, вызывая утомление, чувство страха, головные боли и головокружения, а также снижает остроту зрения. Особенно неблагоприятно воздействие на организм человека инфразвуковых колебаний с частотой 4... 12 Гц.

При воздействии инфразвука на организм могут возникать неприятные субъективные ощущения и многочисленные реактивные изменения: нарушения в центральной нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной системах, вестибулярном анализаторе.

Характеристиками ультразвуковых и инфразвуковых колебаний как представителей звуковых волн являются уровень интенсивности (Вт/м²), уровень звукового давления (Па) и частота (Гц).