Введение

Шум на производстве неблагоприятно действует на организм человека: повышает расход энергии при одинаковой физической нагрузке, значительно ослабляет внимание работающих, увеличивает число ошибок в работе, замедляет скорость психических реакций, в результате чего снижается производительность труда и ухудшается качество работы. Шум затрудняет своевременную реакцию работающих на предупредительные сигналы внутрицехового транспорта (автопогрузчики, мостовые краны и т. п.), что способствует возникновению несчастных случаев на производстве.

Шум оказывает вредное влияние на физическое состояние человека: угнетает центральную нервную систему; вызывает изменение скорости дыхания и пульса; способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, гипертонической болезни; может приводить к профессиональным заболеваниям.

Исследованиями последних лет установлено, что под влиянием шума наступают изменения в органе зрения человека (снижается устойчивость ясного видения и острота зрения, изменяется чувствительность к различным цветам и др.) и вестибулярном аппарате; нарушаются функции желудочно-кишечного тракта; повышается внутричерепное давление; происходят нарушения в обменных процессах организма и т. п.

Шум, особенно прерывистый, импульсный, ухудшает точность выполнения рабочих операций, затрудняет прием и восприятие информации. В документах Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) отмечается, что наиболее чувствительными к шуму являются такие операции, как слежение, сбор информации и мышление.

Шум с уровнем звукового давления 30 ... 35 дБ является привычным для человека и не беспокоит его. Повышение уровня звукового давления до 40 ... 70 дБ создает значительную нагрузку на нервную систему, вызывая ухудшение самочувствия, снижение производительности умственного труда, а при длительном действии может явиться причиной невроза, язвенной и гипертонической болезни.

Длительное воздействие шума свыше 75 дБ может привести к резкой потере слуха -- тугоухости или профессиональной глухоте. Однако более ранние нарушения наблюдаются в нервной и сердечно-сосудистой системе, других внутренних органах.

Зоны с уровнем звука свыше 85 дБ должны быть обозначены знаками безопасности. Станочников, постоянно находящихся в этих зонах, администрация цеха обязана снабжать средствами индивидуальной защиты органов слуха. Запрещается даже кратковременное пребывание в зонах с октавными уровнями звукового давления свыше 135 дБ в любой октавной полосе.

Основные характеристики шума

Шумом называют всякий неблагоприятно действующий на человека звук. Обычно шум является сочетанием звуков различной частоты и интенсивности. С физической точки зрения звук представляет собой механические колебания упругой среды. Звуковая волна характеризуется звуковым давлением р , Па, колебательной скоростью V, м/с, интенсивностью I , Вт/м 2 , и частотой -- числом колебаний в секунду f , Гц.

Звуковые колебания какой-либо среды (например, воздуха) возникают при нарушении ее стационарного состояния под воздействием возмущающей силы. Частицы среды начинают колебаться относительно положения равновесия, причем скорость этих колебаний (колебательная скорость) значительно меньше скорости распространения звуковых волн (скорости звука), которая зависит от упругих свойств, температуры и плотности среды.

Во время звуковых колебаний в воздухе образуются области пониженного и повышенного давления, которые определяют звуковое давление.

Звуковым давлением называется разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением в невозмущенной среде.

Характеристикой источника шума служит звуковая мощность Р, которая определяется общим количеством звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство за единицу времени.

При распространении звуковой волны в пространстве происходит перенос энергии. Количество переносимой энергии определяется интенсивностью звука. Средний поток энергии в какой-либо точке среды в единицу времени, отнесенный к единице площади поверхности, нормальной к направлению распространения волны, называется интенсивностью звука в данной точке.

Слуховой орган человека воспринимает в виде слышимого звука колебания упругой среды, имеющие частоту примерно от 20 до 20 000 Гц, но наиболее важный для слухового восприятия интервал от 45 до 10000 Гц.

Источниками шума на машиностроительных предприятиях являются: производственное оборудование (станочное, кузнечно-прессовое и т.п.); энергетическое оборудование, компрессорные и насосные станции, вентиляторные установки, трансформаторные подстанции; продукция предприятия -- при ее испытаниях на стендах (двигатели внутреннего сгорания, авиационные двигатели, компрессоры и т. п.).

В зависимости от физической природы возникающего шума они подразделяются на источники механического, аэродинамического, электромагнитного и гидродинамического шума. Снижение шума на рабочих местах должно достигаться прежде всего за счет акустического совершенствования машин -- улучшения их шумовых характеристик.

Восприятие человеком звука зависит не только от его частоты, но и от интенсивности и звукового давления. Наименьшая интенсивность I 0 и звуковое давление Р 0 , которые воспринимает человек, называются порогом слышимости. Пороговые значения I 0 и Р 0 зависят от частоты звука. При частоте 1000 Гц звуковое давление Р 0 = 2 -10 -5 Па, 1 0 = 10 -12 Вт/м 2 . При звуковом давлении 2-10 2 Па и интенсивности звука 10 Вт/м 2 возникают болевые ощущения (болевой порог). Между порогом слышимости и болевым порогом лежит область слышимости. Разница между болевым порогом и порогом слышимости очень велика. Чтобы не оперировать большими числами, ученый А. Г. Белл предложил использовать логарифмическую шкалу. Логарифмическая величина, характеризующая интенсивность шума или звука, получила название уровня интенсивности L шума или звука, которая измеряется в безразмерных единицах белах (Б).

где I -- интенсивность звука в данной точке;

I 0 -- интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости.

Так как интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления, то для уровня звукового давления можно записать:

Ухо человека реагирует на величину в 10 раз меньшую, чем бел, поэтому распространение получила единица децибел (дБ), равная 0,1 Б, тогда

Шумовые характеристики (ШХ) источников шума -- активные уровни звуковой мощности (УЗМ) L p , дБ, и показатели направленности излучения шума G , дБ, или предельно допустимые шумовые характеристики (ПДШХ) должны быть указаны в паспорте на них, руководстве (инструкции) по эксплуатации или другой сопроводительной документации. При отсутствии таких сведений необходимо пользоваться справочными данными по шумовым характеристикам применяемой машины или ее аналога.

В соответствии с ГОСТ 12.1.003-83* шум классифицируется по спектральным и временным характеристикам.

Спектры шума подразделяются на широкополосные и тональные. Широкополосные характеризуются спектром шума шириной более одной октавы, тональные имеют в своем составе выраженные дискретные тона с превышением уровня звукового давления (в третьоктавной полосе частот) над соседними не менее чем на 10 дБ.

Для оценки и сравнения шумов, изменяющихся по времени, применяют уровни звука. Уровень звука -- это суммарный уровень звукового давления, определенного во всем частотном диапазоне. Измеряют уровень звука шумомером в децибеллах А [дБ (А)] по шкале, имеющей корректирующий контур А по низкочастотной составляющей.

По временным характеристикам шумы подразделяются: на постоянные и непостоянные, а последние, в свою очередь, делятся на колеблющиеся прерывистые и импульсные. Шум относится к постоянному, если уровень звука, характеризующий его, изменяется за восьмичасовой рабочий день (рабочую смену) не более чем на 5 дБ (А); для непостоянных шумов характерно изменение уровня звука в течение рабочего дня более чем на 5 дБ (А).

Колеблющиеся шумы характеризуются уровнем звука, непрерывно изменяющегося во времени, например шум транспортного потока. Для прерывистых шумов уровень звука изменяется ступенчато [на 5 дБ (А) и более], при этом длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более, например шум, возникающий при периодическом выпуске газа из-под поршня. Импульсные шумы -- это один или несколько звуковых сигналов каждый продолжительностью менее 1 с, воспринимаемый человеком как удары, следующие один за другим, уровни звука при этом отличаются не менее чем на 7 дБ. Для машин ударного действия характерен импульсный шум.

Звук – это колебательное движение в материальной среде, обладающей упругостью и инерционностью, вызванное каким-либо источником.

Распространение колебательного движения в среде называется звуковой волной.

Область среды, в которой распространяются звуковые волны, называется звуковым полем. В каждой точке звукового поля при распространении звуковой волны будет наблюдаться деформация среды, т.е. зона сжатия и разряжения.

Такая деформация приведет к изменению давления в среде. Разность между атмосферным давлением и давлением в данной точке звукового поля называется звуковым давлением (Р). Звуковое давление выражается в паскалях (Па). Сила звука может характеризоваться и количеством звуковой энергии. Средний поток звуковой энергии, проходящей в единицу времени через единицу поверхности, перпендикулярной к направлению распространения звуковой волны, называется интенсивностью звука (I). За единицу измерения интенсивности принят Вт / м2.

За единицу частоты колебаний принят герц (Гц), равный 1 колебанию в секунду.

Интенсивность звука I в свободном поле связана с звуковым давлением, Вт / м2

где Р - среднеквадратичное значение давления (Па),

рс – удельное аккустическое сопротивление среды (для воздуха - 4,44 Нс / м3, для воды – 1,4 х 106 Нс / м3).

Скорость звука в газовой среде определяется по следующей зависимости:

(2.5.2)

где К – показатель адиобата (К= 1,44)

Р – давление воздуха (Па)

р – плотность воздуха (кг/м3)

Скорость звука зависит от свойств среды. Звуки в изотропной среде могут распространяться в виде сферических, плоских и цилиндрических волн. Когда размеры источника звука малы по сравнению с длиной волны, звук распространяется по всем направлениям в виде сферических волн. Если размеры источника больше чем длина излучаемой звуковой волны, то звук распространяется в виде плоской волны.

Плоская волна образуется на значительных расстояниях от источника любых размеров. Скорость звука в воздухе при t= 200 С и давлении 760 мм рт. ст, V= 344 м/с; в воде – 433м/с; в стали - 5000 м/с, в бетоне - 4000 м/с.

Если на пути распространения звуковой волны встречается препятствие, то в силу явления дифракции происходит огибание волнами препятствий. Величина огибания тем больше, чем больше длина волны по сравнению с размерами препятствия.

При длине волны меньшей размера препятствия, наблюдается отражение звуковых волн и образование за препятствием «звуковой тени» (шумозащитные экраны).

Графическое изображение частотного состава шума называется спектром.

Шум представляет собой хаотическое сочетание множества различных по частоте и силе звуков. В ГОСТ 12.1.003-76 (ССБТ) дана классификация шумов. По характеру спектра шумы делятся на широкополосные (с непрерывным спектром шириной более 1-ой октавы) и тональные (в спектре которых имеются слышимые дискретные тона) с превышением уровня в одном полюсе над соседними не менее чем на 10 дБ.

По времени действия шумы подразделяются на постоянные (уровень звука которых за 8-часовой рабочий день изменяются по времени не более чем на 5 дБ при измерениях на временной характеристике «медленно» шумомера по ГОСТ 17187-71) и непостоянные, при изменении уровня звука более 5 дБ. Непостоянные шумы, в свою очередь, делятся на колеблющиеся по времени (уровень звука которых непрерывно изменяется во времени), прерывистые (уровень звука которых резко падает до уровня фонового шума, с интервалом в 1 с и более), импульсные (состоящие из 1-го или нескольких звуковых сигналов с длительностью более 1 с и уровнем звука более 10 дБ). Вибрация является одним из источников шума.

влияние шума на организм человека

Человек способен воспринимать звуки частотой от 16 до 20000 Гц различной силы и интенсивности от еле слышимых до болевых. В ухе человека находится около 25000 клеток, которые реагируют на звук. Всего человек различает 34 тысячи звуков различной частоты. Звуки частотой меньше 16-20 Гц называют инфразвуковыми, а частотой более 20000 Гц – ультразвуковыми.

Звук, а следовательно и шум имеет 2 характеристики:

1 – физическая (объективная)

2 – физиологическая (субъективная)

Физическая – колебательное движение среды характеризуется звуковым давлением. Наименьшая сила звука, которая воспринимается слуховым аппаратом человека, называется порогом слышимости данного звука (Ро) при частоте колебаний 1000 Гц Па или I= 10-12 Вт / м.2. Порогом слышимости называется минимальный уровень звукового давления на данной частоте, вызывающий слуховое ощущение (ГОСТ 12.4.062-78).

Человеческое ухо реагирует не на абсолютный прирост силы звука, а на относительное изменение силы звука. Изменение интенсивности и звукового давления воспринимаемого звука огромно и составляет соответственно 1014 и 107 раз.

Практическое использование абсолютных значений аккустических величин, например, для графического представления распределения звукового давления и интенсивности звука по частотному спектру невозможно из-за громоздкости графиков. При этом важно реагирование органов слуха на относительное изменение Р и I по отношению к пороговым величинам.

Так как между слуховым восприятием и раздражением существует почти логарифмическая зависимость, то для измерения звукового давления, интенсивности (сила звука) и звуковой мощности принята логарифмическая шкала. Это дало возможность значительный диапазон фактических значений (по звуковому давлению –106 и по интенсивности - 1012) разместить в небольшом интервале логарифмических единиц.

Поэтому введены логарифмические величины при определении уровня интенсивности звука (дБ):

(2.5.3)

и уровня звукового давления (дБ):

(2.5.4)

где Iо и Ро - соответствующие значения порога слышимости;

I и Р - замеренные величины уровней интенсивности звука и звукового давления.

Значение Ро выбрано таким образом, чтобы при нормальных атмосферных условиях Li = Lp.

За единицу измерений уровней I и P принят 1 Бел (Б).

Бел – это десятичный логарифм отношения фактических значений I и Р к пороговым значениям Io и Ро: I / Io = 10 - Ly = 1 Б или I / Io = 100 - Ly = 2 Б.

Учитывая, что наши органы слуха воспринимают различия в десятичную долю уровня интенсивности звукового давления, за единицу измерения принята более мелкая единица децибел (дБ), равная 0,1 Б.

Обычно параметры шума и вибрации оцениваются в октавных или третьоктавных диапазонах, где октава – это полоса частот с отношением верхней f2 и нижней f1 граничных частот равным 2 (f1 / f2 = 2). Для третьоктавной полосы f2 / f1 = 1,26. Для характеристики полосы в целом принята среднегеометрическая частота, которая равна:

(2.5.5)

Среднегеометрические частоты октавных полос стандартизованы.

Для звука (ГОСТ 12.1.001-89) с частотами более 11,2 кГц (ультразвук) среднегеометрические частоты третьоктавных полос равны 12500, 16000, 20000 Гц и более. Поэтому по ГОСТ 12.1.003-76 (ССБТ) характеристикой постоянного шума на рабочих местах являются уровни звуковых давлений в октавных полосах (дБ) со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц, определяемые по формуле (4.3. и 4.4).

Болевой порог восприятия звука соответствует и величинам I = 102 Вт/м2, Па.

Если подставить соответственно их в формулы 3.3. и 3.4., то получим дБ или дБ.

Разница уровней в 1 дБ соответствует минимальной величине различимой слухом, при этом интенсивность звука изменяется в 1,26 раза или на 26%. С учетом данного явления разработана шкала громкостей, воспринимаемых человеческим ухом, которая разделяется на 140 единиц. За нуль принята сила звука на пороге слышимости. Увеличение силы звука в 1,26 раза создает следующую ступень громкости. Уровень интенсивности различных звуков на расстоянии 1 м составляет: шепот 10-20 дБ, громкая речь 60-70 дБ, шум на улице 70-80 дБ, шум электропоезда 110дБ, шум реактивного двигателя 130-140дБ. Шум в 150 дБ непереносим для человека, в 180 дБ вызывает усталость металла, в 190 дБ вырывает заклепки из конструкций. Применение шкалы позволяет весь огромный диапазон интенсивности звука измерять в пределах от 0 до 140 дБ. При проверке уровня шума органами надзора или при разработке мер профилактики оценку постоянного шума на рабочем месте (LA) рассчитывают по формуле:

(2.5.6)

где РА= замеренная по шкале А шумомера по ГОСТ 17187-71, среднеквадратичная величина звукового давления (Па).

Однако уровень силы звука в дБ еще не позволяет судить о физиологическом ощущении громкости. Восприятие громкости звука зависит не только от уровня силы звука, но и от его частот (рис.2.5.1)

Рис. 2.5.1. Изолинии равной громкости.

Чувствительность слухового анализатора не одинакова к звукам различных частот и поэтому звуки, одинаковые по своей силе, но разные по частоте, могут оказаться на слух не одинаково громкими. Второй физиологической характеристикой звука является ощущение, воспринимаемое органами слуха, характеризующиеся громкостью. Ухо человека воспринимает звуки с частотой колебаний от 16 до 20000 Гц. Области звуковых колебаний с частотой до 16 Гц (инфразвуки) и более 20000 Гц (ультразвуки) ухом не улавливаются. Поэтому для оценки уровня интенсивности используется сравнение измеряемого звука с эталонным звуком частотой в 1000 Гц. Единицей измерения громкости является фон. Если какой-либо звук окажется на слух таким же громким, как звук частотой 1000 Гц и с уровнем силы 1 дБ, то уровень громкости данного звука принимается равным 1 фону. Различие между уровнем силы звука и уровнем громкости заключается в том, что первый определяет только чистую физическую величину уровня силы звука независимо от частоты, а второй учитывает также и физиологическое, субъективное ощущение звука. Для звуковой частоты 1000 Гц децибелы и фоны численно равны. По мере увеличения интенсивности звука и при уровне более 80 фон громкость звука определяется фактически его силой независимо от частоты. Шкала уровней громкости не является натуральной шкалой, т.е., например, изменение уровня громкости в 2 раза не означает, что субъективное ощущение громкости звука изменяется во столько же раз. Для оценки субъективного восприятия громкости шума или звука введена шкала фонов. Громкость (в фонах) определяется по формуле:

(2.5.7)

где L1 – уровень громкости (фон).

Например, требуется сравнить по громкости 2 звука с уровнем громкости 60 и 80 фон. По формуле 2.5.7. находим:

и

Таким образом, второй звук воспринимается слуховым аппаратом человека как звук в 2 раза более громкий, чем первый(8: 4).

Шум в производстве и в быту отрицательно влияет на организм человека, приводит к снижению производительности труда.

Устойчивый постоянный шум оказывает меньшее влияние на организм человека, чем нерегулярно возникающий высокочастотный. Шум способствует быстрому наступлению у человека чувства усталости. Шум с уровнем интенсивности более 60 дБ тормозит нормальную пищеварительную деятельность желудка. При шуме 80-90 дБ число сокращений желудка в минуту уменьшается на 37%. Установлено, что при интенсивности шума более 60 дБ выделение слюны и отделение желудочного сока понижается на 44%. Временное, а иногда и постоянное повышение кровяного давления, повышенная раздражительность, понижение работоспособности, душевная депрессия и т.п. являются следствием действия шума. Неопределенные шумы, не доходящие до сознания, также вызывают истощение центральной нервной системы, в результате чего они могут служить причиной незаметных до поры нарушений в организме.

У человека, находящегося в течение 6-8 часов под воздействием шума интенсивностью 90 дБ, наступает умеренное понижение слуха, исчезающее примерно через 1 ч после его прекращения. Шум, превышающий 120 дБ, очень быстро вызывает у человека усталость и заметное понижение слуха. В каждом отдельном случае степень потери слуха и длительность периода восстановления пропорциональны уровню интенсивности и длительности воздействия.

При большой интенсивности шум не только влияет на слух, но и оказывает другое воздействие (головная боль, плохая восприимчивость речи), порой чисто психологическое воздействие на человека. Все части тела испытывают при этом постоянное давление или ощущение порыва ветра; в костях черепа и зубах точно так же, как и в мягких тканях носа и горла, возникают вибрации. При уровне шума 140 дБ (порог болевого ощущения) и выше ощущение давления усиливается и распространяется по всему телу, а грудная клетка, мышцы ног и рук начинают вибрировать. Когда уровень интенсивности шума достигнет 160 дБ, может произойти разрыв барабанной перепонки.

Продолжительный и сильный шум вредно отражается на здоровье и работоспособности человека. Продолжительное действие шума вызывает общее утомление, может постепенно привести к потере слуха и к глухоте. Под потерей слуха (ССБТ, ГОСТ 12.4.062-78) понимают постоянное смещение порога слышимости на данной частоте, т.е. необратимое (стойкое) нижение остроты слуха от воздействия шума. ГОСТ 12.4.062-78 для определения потерь слуха устанавливает 3 метода: на 8-ми частотах; на 4-х частотах; на 2-х частотах.

Оценка результатов производится по среднему арифметическому значению величин потерь слуха отдельно для правого (0) и левого (Х) уха на речевых частотах 500, 1000, 2000 Гц:

дБ дБ

Если потери слуха на речевых частотах равны 10-20 дБ, то это легкое снижение слуха (1 степень); при потере слуха – 21-30 дБ наблюдается умеренное снижение слуха (2 степень); если снижение слуха – 31 дБ и более, то наблюдается значительное снижение слуха (3 степень). Действуя на центральную нервную систему, шум оказывает влияние на деятельность всего организма человека: ухудшается зрение, деятельность органов дыхания и кровообращения, повышается кровяное давление. Шум ослабляет внимание и затормаживает психологические реакции. По этим причинам шум способствует возникновению несчастных случаев и ведет к снижению производительности труда.

Шум усиливает действие профессиональных вредностей: на 10-15% повышает общую заболеваемость работающих, снижает производительность труда, особенно сложного (умственного). Для сохранения производительности при повышении шума с 70 до 90 дБ рабочий должен затратить на 10-20% больше физических и нервных усилий. Действие шума на организм возрастает при повышении напряженности и тяжести труда.

При систематическом воздействии сильного шума и при недостаточном времени отдыха, когда за время отдыха слух не успевает полностью восстановиться, наступает стойкое ослабление слуха. Шумы со сплошными спектрами являются менее раздражающими, чем шумы, содержащие тональные составляющие. Если источники шума одинаковые по интенсивности (когда L1 = L2 = Ln), то:

(2.5.8)

где Lm – уровень интенсивности шума 1-го источника, дБ;

N – количество одинаковых источников шума.

Если они разные, то:

где L1, L2, Ln – уровни звукового давления, создаваемые в расчетной точке, а 1, 2 … n – источники шума.

Следует учитывать:

Если один источник шума создает уровень звукового давления 90 дБ, а другой – 84 дБ, то их суммарный уровень не равен 174 дБ, а всего примерно 91 дБ (добавим к уровню 90 дБ – 1 дБ). Из этого следует, что для успешного снижения шума необходимо, в первую очередь, выявить и заглушить наиболее интенсивный источник шума, так как добавка шумов меньшей интенсивности незначительны.

При наличии множества примерно одинаковых источников шума устранение одного или двух из них, практически не снижает общего шума.

Так, например, если вместо 10 одинаковых источников оставить 6, то уровень шума снизится всего на 2 дБ.

Снижение уровня звукового давления на каждые 10 дБ соответствует уменьшению физиологически воспринимаемой человеком громкости звука в 2 раза: например, шум в 60 дБ вдвое тише, чем шум в 70 дБ.

Звуковые волны в помещении, многократно отражаясь от стен, потолка, производственного оборудования, увеличивают общий шум на 5-15 дБ.

Еще из раздела Безопасность жизнедеятельности:

• Реферат: Курение - как вид опасной токсикомании, влияющий на здоровье будущих поколений
• Курсовая работа: Конструирование и расчет технических средств коллективной защиты работников от воздействия вредных производственных факторов

2.5 Шум и вибрации. Защита от шумов и вибраций

Шумы и вибрации, также как электромагнитные поля и излучения, ионизирующие излучения и воздействия радионуклидов относятся к энергетическим загрязнениям техносферы. И шумы, и вибрации оказывают неблагоприятное воздействие на организм человека и общее самочувствие, но проявляется по- разному. Шумы , в основном, воздействуют на органы слуха , вызывая тугоухость, а также могут вызвать паталогичекие изменения сердечно сосудистой системы при длительном воздействии, ослабляют реакцию и внимание человека.

Шум – это неблагоприятно воздействующие на человека сочетание звуков различной частоты и интенсивности, беспорядочно изменяющиеся во времени.

Вибрации – это механические колебания упругих тел или колебательные движения механических систем, передаваемые телу человека или отдельным его участкам.

Вибрация в основном, воздействует на внутренние органы человека, вызывая вибрационную болезнь. Основными параметрами звуковых колебаний является звуковое давление, интенсивность звука, частота, форма звуковой волны. Наименьшее значение звукового давления, воспринимаемое человеком на частоте 1 кГц равно Па, называется пороговым значением. Наименьшее значение, при котором возникают болевые ощущения, равно 20 Па (120 дБ по уровню). Для большинства людей болевой порог составляет 140 дБ. Наиболее неблагоприятным для человека является шум, лежащий в области средних слышимых частот в диапазоне 1000 – 4000 Гц. Неблагоприятное воздействие шума зависит от акустического уровня (уровня звукового давления или интенсивности звука), частотного диапазона и равномерности воздействия в течение рабочего времени.

Звуковое давление – это разность между мгновенным значением давления в данной точке среды при прохождении через нее звуковых волн и атмосферным давлением в отсутствии звуковых волн.

Уровень звукового давления можно определить по формуле:

, дБ,

где – среднеквадратичное значение звукового давления в точке измерения, Па;

– нулевое (пороговое) значение, Па.

Шумовые колебания обладают свойством накопления в организме (кумулятивности). Вредность шума как фактора производственной среды приводит к необходимости ограничивать его уровень. Для профилактики и уменьшения вредного воздействия шума необходимо соблюдать гигиенические нормативы. В основу этих норм положены ограничения уровня звукового давления в пределах октавных полос всего спектра шума с учетом характера шума и особенностей трудовой деятельности. Совокупность октавных полос называется предельным спектром (ПС;рисунок 2.2), который показан для радиовещательной студии (б) и конструкторского бюро (а).

Рисунок 2.2

Например, «ПС-45» означает, что допустимый уровень звукового давления для помещения конструкторского бюро на частоте 1000 Гц не должен превышать с определенной точностью 45 дБ.

Диапазон частот от 16 Гц до 20 кГц называется слышимым. Диапазон частот ниже 16 Гц – инфразвуковым, выше 20 кГц – ультразвуковым. И несмотря на то, что и инфразвуки, и ультразвуки не слышимы, их уровни тоже нормируют, т.к. оказывают неблагоприятное влияние на человека. Источниками шумов в городской среде является транспортные средства и промышленное оборудование, инфразвука – технологическое оборудование ударного действия, рельсовый транспорт и пневмоинструмент, ультразвука – ракетные двигатели и обдуваемые ветром водные поверхности и строительные площадки.

Основными параметрами вибрации являются: частота и амплитуда колебания, вызывающие колебания тела человека при распространении вибрации по тканям организма, виброскорость и виброускорение. Бывает общая и местная. Общая подразделяется на транспортную, технологическую, транспортно-технологическую. Санитарные нормы устанавливают предельно допустимые величины вибрации.

Для защиты от шума и вибраций применяются различные средства и методы личной и коллективной защиты. Классификация методов и средств коллективной защиты показаны на рисунке 2.3.

Средствами индивидуальной защиты являются наушники, беруши и др. Наиболее эффективными являются средства, снижающие уровни шумов и вибраций в самом источнике, это не всегда достижимо. Но уж ни в коем случае нельзя отказываться от использования других средств защиты!

Эксплуатация современного промышленного оборудования и средств транспорта сопровождается значительным уровнем шума и вибрации, негативно влияющих на состояние здоровья работающих. Кроме шумового воздействия, вредное влияние на человека в процессе труда могут оказывать инфразвуковые и ультразвуковые колебания.

Человеческое ухо воспринимает как слышимые колебания, лежащие в пределах от 16 до 20 000 гц. Звуковой диапазон принято подразделять на низкочастотный (20 – 400 гц), среднечастотный (400 – 1000 гц) и высокочастотный (свыше 1000 гц). Звуковые волны с частотой менее 16 гц называются инфразвуковыми, а с частотами более 20 000 гц – ультразвуковыми (рис. 8.1). Инфразвуковые и ультразвуковые колебания органами слуха человека не воспринимаются. Распространяясь в пространстве, звуковые колебания создают акустическое поле .

рис. 8.1. ось частот звукового диапазона

Шум – это сочетание звуков различной частоты и интенсивности. С физиологической точки зрения шумом называют любой нежелательный звук, оказывающий вредное воздействие на организм человека.

Звуковые колебания, воспринимаемые органами слуха человека, являются механическими колебаниями, распространяющимися в упругой среде (твердой, жидкой или газообразной).

Рассмотрим основные физические характеристики шума:

1. Звуковое давление Р, Па – это дополнительное давление, возникающее в среде при прохождении через нее звуковой волны. Сила воздействия звуковой волны на барабанную перепонку человеческого уха и вызываемое ею ощущение громкости зависят от звукового давления.

2. Интенсивность звука J, Вт/м 2 – это количество звуковой энергии, проходящее за единицу времени через единицу площади поверхности, перпендикулярной к направлению распространения звуковой волны. Интенсивность звука используется для характеристики среднего потока энергии в какой-либо точке среды и выражается следующим образом:

где J - интенсивность звука, Вт/м 2 ;

Р – звуковое давление (разность между мгновенным значением полного давления и средним значением давления, которое наблюдается в среде при отсутствии звукового поля), Па;

– плотность среды, кг/м 3 ;

с – скорость звука в среде, м/с.

Уровень звукового давления L р, дБ . Человеческое ухо, а также многие акустические приборы реагируют не на интенсивность звука, а на звуковое давление, уровень которого определяется по формуле

где Р — звуковое давление, Па;

Р 0 - пороговое звуковое давление (Р 0 =2 10 -5 Па на частоте 1000 Гц).

4. Уровень интенсивности L J, дБ определяется по формуле

где L J – уровень интенсивности (дБ);

J – интенсивность звука, Вт/м 2 ;

J о – интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости человеческого уха (J о = 10 -12 Вт/м 2 на частоте 1000 Гц).

5. Период колебаний Т, с – минимальный интервал времени, через который происходит повторение движения тела.

6. частота колебаний f, Гц – обратная величина периоду колебаний, определяет число колебаний, произошедших за 1 секунду. Эти величины связаны между собой простым соотношением:

где f – частота колебаний в герцах (Гц);

Т – период колебаний в секундах, с.

7. Циклическая частота w, Гц – число колебаний, происходящих за 2 секунд. Между обычной и циклической частотами существует следующая связь:

Связь между уровнем интенсивности и уровнем звукового давления определяется следующим выражением:

,

где о и С о – соответственно плотность среды и скорость звука при нормальных атмосферных условиях, т. е. при t = 20 о С и Р о = 10 5 Па;

И С – плотность среды и скорость звука в условиях измерения.

При распространении звука в нормальных атмосферных условиях L J = L р . При расчетах уровня шума используют величину интенсивности звука, а для оценки воздействия шума на человека – уровень звукового давления.

ФЕРГАНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра «Химические технологии»

по дисциплине

" Безопасность Жизнедеятельности "

На тему: «Шум и его влияние на организм. Предупреждение вредного действия шума на производстве »

ВЫПОЛНИЛ: студент гр. 58-03 ЭМЭ

Юсупов Д.

ПРИНЯЛ: Домуладжанов И.

Фергана – 2007 г.

План реферата:

1. 
   Физическая характеристика шума, его частотная характеристика.

1. 
   Предельно допустимые уровни шума.

1. 
   Патогенез шумовой болезни.

1. 
   Клинические проявления шумовой болезни.

1. 
   Меры по предупреждению вредного воздействия шума.

1. 
   Список использованной литературы

Шум – беспорядочное сочетание различных по силе и частоте звуков; способен оказывать неблагоприятное воздействие на организм. Источником шума является любой процесс, вызывающий местное изменение давления или механические колебания в твердых, жидких или газообразных средах. Действие его на организм человека связано главным образом с применением нового, высокопроизводительного оборудования, с механизацией и автоматизацией трудовых процес­сов: переходом на большие скорости при эксплуатации различных станков и агрегатов. Источниками шума могут быть двигатели, насосы, компрессоры, турбины, пневматические и электрические инструменты, молоты, дробилки, станки, центрифуги, бункеры и прочие установки, имеющие движущиеся детали. Кроме того, за последние годы в связи со значительным развитием городского транспорта возросла интенсивность шума и в быту, поэтому как неблагоприятный фактор он приобрел большое социальное значе­ние.

Шум имеет определенную частоту, или спектр, выражаемый в герцах, и интенсивность – уровень звукового давления, измеряемый в децибелах. Для человека область слышимых звуков определяется в интервале от 16 до 20 000 Гц. Наиболее чувствителен слуховой анализатор к восприятию звуков частотой 1000-3000 Гц (речевая зона).

Измерение, анализ и регистрация спектра шума производятся специаль­ными приборами - шумомерами и вспомогательными приборами (са­мописцы уровней шума, магнитофон, осциллограф, анализаторы стати­стического распределения, дозимет­ры и др.). Поскольку ухо менее чув­ствительно к низким и более чувст­вительно к высоким частотам, для получения показаний, соответствую­щих восприятию человека, в шумомерах используют систему коррек­тированных частотных характери­стик - шкалы А, В, С, D и линей­ную шкалу, которые отличаются по восприятию. В практике применяет­ся в основном шкала А.

Нормируемыми параметрами шума являются уровни звукового давле­ния в октавных полосах со средне­геометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц и эквивалентный (по энергии) уровень звука в децибелах (шкала А). До­пустимые уровни шума на рабочих местах не превышают соответствен­но 110, 94, 87, 81, 78, 75, 73 дБ, а по шкале А - 80 дБ.

Шум-один из наиболее распрост­раненных неблагоприятных физи­ческих факторов окружающей среды, приобретающих важное социально-гигиеническое значение, в связи с урбанизацией, а также механизацией и автоматизацией технологических процессов, дальнейшим развитием дизелестроения, реактивной авиации, транспор­та. Например, при запуске реактивных двигателей самолетов уровень шума колеблется от 120 до 140 дБ при клепке и рубке листовой стали - от 118 до 130 дБ, работе деревообра­батывающих станков-от 100 до 120 дБ, ткацких станков-до 105 дБ; бытовой шум, связанный с жизне­деятельностью людей, составляет 45-60 дБ.

Для гигиенической оценки шум подразделяют: по характеру спектра - на широко­полосный с непрерывным спектром шириной более одной октавы и то­нальный, в спектре которого имеются дискретные тона; по спектральному составу - на низкочастотный (мак­симум звуковой энергии приходит­ся на частоты ниже 400 гЦ), средне-частотный (максимум звуковой энергии на частотах от 400 до 1000 гЦ) и высокочастотный (макси­мум звуковой энергии на частотах выше 1000 гЦ); по временным харак­теристикам - на постоянный (уро­вень звука изменяется во времени но более чем на 5 Дб - по шкале А) и непостоянный. К непостоянному шуму относятся колеблющийся шум, при котором уровень звука непрерывно изменяется во времени; прерыви­стый шум (уровень звука остается постоянным в течение интервала дли­тельностью 1 сек. и более); импульс­ный шум, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов дли­тельностью менее 1 сек.

Патогенез. Механизм действия шума на организм сложен и не­достаточно изучен. Когда речь идет о влиянии шума, то обычно основное внимание уделяют состоянию органа слуха, так как слу­ховой анализатор в первую очередь воспринимает звуковые коле­бания и поражение его является адекватным действию шума на организм. Наряду с органом слуха восприятие звуковых колеба­ний частично может осуществляться и через кожный покров ре­цепторами вибрационной чувствительности. Имеются наблюдения, что люди, лишенные слуха, при прикосновении к источникам, ге­нерирующим звуки, не только ощущают последние, но и могут оце­нивать звуковые сигналы определенного характера.

Возможность восприятия и оценки звуковых колебаний рецепторами вибрационной чувствительности кожи объясняется тем, что на ранних этапах развития организма они осуществляли функцию органа слуха. В дальнейшем, в процессе эволюционного развития, из кожного покрова сформировался более дифференцированный орган слуха, который постепенно совершенствовался в реагировании на акустическое воздействие.

Изменения, возникающие в органе слуха, некоторые исследова­тели объясняют травмирующим действием шума на перифериче­ский отдел слухового анализатора - внутреннее ухо. Этим же обычно объясняют первичную локализацию поражения в клетках внутренней спиральной борозды и спирального (кортиева) органа. Имеется мнение, что в механизме действия шума на орган слуха существенную роль играет перенапряжение тормозного процесса, которое при отсутствии достаточного отдыха приводит к истоще­нию звуковоспринимающего аппарата и перерождению клеток, входящих в его состав. Некоторые авторы склонны считать, что длительное воздействие шума вызывает стойкие нарушения в сис­теме кровоснабжения внутреннего уха, которые являются непо­средственной причиной последующих изменений в лабиринтной жидкости и дегенеративных процессов в чувствительных элемен­тах спирального органа.

В патогенезе профессионального поражения органа слуха нель­зя исключить роль ЦНС. Патологические изменения, развивающи­еся в нервном аппарате улитки при длительном воздействии интен­сивного шума, в значительной мере обусловлены переутомлением корковых слуховых центров.

Механизм профессионального снижения слуха обусловлен из­менениями некоторых биохимических процессов. Так, гистохимические исследования спирального органа у подопытных животных, содержавшихся в условиях воздействия шума, позволили обнару­жить изменения в содержании гликогена, нуклеиновых кислот, ще­лочной и кислой фосфатаз, янтарной дегидрогеназы и холинэстеразы. Приведенные сведения полностью не раскрывают механизм действия шума на орган слуха. По-видимому, каждый из указан­ных моментов имеет определенное значение на каком-то из этапов поражения слуха в результате воздействия шума.

Возникновение неадекватных изменений и ответ на воздействие шума обусловлено обширными анатомо-физиологическими связя­ми слухового анализатора с различными отделами нервной систе­мы. Акустический раздражитель, действуя через рецепторный ап­парат слухового анализатора, вызывает рефлекторные сдвиги в функциях не только его коркового отдела, но и других органов.

Клиника. Основным признаком воздействия шума является снижение слуха по типу кохлеарного неврита. Професси­ональное снижение слуха бывает обычно двусторонним.

Стойкие изменения слуха вследствие воздействия шума, как правило, развиваются медленно. Нередко им предшествует адап­тация к шуму, которая характеризуется нестойким снижением слу­ха, возникающим непосредственно после его воздействия и исчеза­ющим вскоре после прекращения его действия. Начальные проявления профессиональной тугоухости чаще всего встречаются у лиц со стажем работы в условиях шума около 5 лет. Риск потери слуха у работающих при десятилетней продолжительности воздействия шума составляет 10% при уровне 90 дБ (шкала А), 29% - при 100 дБ (шкала А) и 55% - при 110 дБ (шкала А

Адаптация к шуму рассматривается как защитная реакция слу­хового анализатора на акустический раздражитель, а утомление является предпатологическим состоянием, которое при отсутствии длительного отдыха может привести к стойкому снижению слуха. Развитию начальных стадий профессионального снижения слуха могут предшествовать ощущение звона или шума в ушах, голово­кружение, головная боль. Восприятие разговорной и шепотной ре­чи в этот период не нарушается.

Важным диагностическим методом выявления снижения слуха считают исследование функции слухового анализатора с помощью тональной аудиометрии. Последнюю следует проводить спустя не­сколько часов после прекращения действия шума.

Характерным для начальных стадий поражения слухового ана­лизатора, обусловленного воздействием шума, является повышение порога восприятия высоких звуковых частот (4000-8000 Гц). По мере прогрессирования патологического процесса повышается по­рог восприятия средних, а затем и низких частот. Восприятие ше­потной речи понижается в основном при более выраженных стади­ях профессионального снижения слуха, переходящего в тугоухость.

Для оценки состояния слуха у лиц, работающих в условиях воздействия шума различают четыре степени потери слуха (табл.1).

Таблица 1. Критерии оценки слуховой функции, разработанные В.Е.Остапович и Н.И.Пономаревой для лиц, работающих в условиях шума и вибрации.

Особое место в патологии органа слуха занимают поражения, обусловленные воздействием сверхинтенсивных шумов и звуков. Их кратковременное действие может вызвать полную гибель спи­рального органа и разрыв барабанной перепонки, сопровождающи­еся чувством заложенности и резкой болью в ушах. Исходом баротравмы нередко бывает полная потеря слуха. В производственных условиях такие случаи встречаются чрезвычайно редко, в основном при аварийных ситуациях или взрывах.

Функциональные нарушения деятельности нервной и сердечно­сосудистой системы развиваются при систематическом воздей­ствии интенсивного шума, развиваются преимущественно по типу астенических реакций и астеновегетативного синдрома с явления­ми сосудистой гипертензии. Указанные изменения нередко возни­кают при отсутствии выраженных признаков поражения слуха. Ха­рактер и степень изменений нервной и сердечно-сосудистой систе­мы в значительной мере зависят от интенсивности шума. При воз­действии интенсивного шума чаще отмечается инертность вегета­тивных и сосудистых реакций, а при менее интенсивном шуме пре­обладает повышенная реактивность нервной системы.

В неврологической картине воздействия шума основными жа­лобами являются головная боль тупого характера, чувство тяжести и шума в голове, возникающие к концу рабочей смены или после работы, головокружение при перемене положения тела, повышен­ная раздражительность, быстрая утомляемость, снижение трудо­способности, внимания, повышенная потливость, особенно при волнениях, нарушение ритма сна (сонливость днем, тревожный сон в ночное время). При обследовании таких больных нередко обна­руживают снижение возбудимости вестибулярного аппарата, мы­шечную слабость, тремор век, мелкий тремор пальцев вытянутых рук, снижение сухожильных рефлексов, угнетение глоточного, неб­ного и брюшных рефлексов. Отмечается легкое нарушение болевой чувствительности. Выявляются некоторые функциональные вегета­тивно-сосудистые и эндокринные расстройства: гипергидроз, стой­кий красный дермографизм, похолодание кистей и стоп, угнетение и извращение глазосердечного рефлекса, повышение или угнетение ортоклиностатического рефлекса, усиление функциональной актив­ности щитовидной железы. У лиц, работающих в условиях более интенсивного шума, наблюдается снижение кожно-сосудистой ре­активности: угнетаются реакция дермографизма,пиломоторный рефлекс, кожная реакция на гистамин.

Изменения сердечно-сосудистой системы в начальных стадиях воздействия шума носят функциональный характер. Больные жалуются на неприятные ощущения в области сердца в виде пока­лываний, сердцебиения, возникающие при нервно-эмоциональном напряжении. Отмечается выраженная неустойчивость пульса и артериального давления, особенно в период пребывания в условиях шума. К концу рабочей смены обычно замедляется пульс, повыша­ется систолическое и снижается диастолическое давление, появля­ются функциональные шумы в сердце. На электрокардиограмме выявляются изменения, свидетельствующие об экстракардиальных нарушениях: синусовая брадикардия, брадиаритмия, тенденция к замедлению внутрижелудочковой или предсердно-желудочковой проводимости. Иногда наблюдается наклонность к спазму капил­ляров конечностей и сосудов глазного дна, а также к повышению периферического сопротивления. Функциональные сдвиги, возни­кающие в системе кровообращения под влиянием интенсивного шума, со временем могут привести к стойким изменениям сосуди­стого тонуса, способствующим развитию гипертонической болезни.

Изменения нервной и сердечно-сосудистой систем у лиц, рабо­тающих в условиях шума, являются неспецифической реакцией организма на воздействие многих раздражителей, в том числе шу­ма. Частота и выраженность их в значительной мере зависят от наличия других сопутствующих факторов производственной среды. Например, при сочетании интенсивного шума с нервно-эмоцио­нальным напряжением часто отмечается тенденция к сосудистой гипертензии. При сочетании шума с вибрацией нарушения перифе­рического кровообращения более выражены, чем при воздействии только шума.

Доказано, что шум и напряжен­ность труда биологически эквива­лентны по своему воздействию на нервную систему. На примере изу­чения разных профессий установле­на величина физиолого-гигиенического эквивалента шума и напряженности нервно-эмоционального труда, которая находится в пределах 7- 13 дБ (шкала А) на одну категорию напряженности.

Защита. Эффективная защита работающих от неблагоприятного влияния шума требует осуществления комплекса организационных, технических и медицинских мер на этапах проекти­рования, строительства и эксплуа­тации производственных предприя­тий, машин и оборудования. В це­лях повышения эффективности борь­бы с шумом введены обя­зательный гигиенический контроль объектов, генерирующих шум, регистрация физических факторов, оказываю­щих вредное воздействие на окружа­ющую среду и отрицательно вли­яющих на здоровье людей.

Эффективным путем решения проблемы борьбы с шумом является снижение его уровня в самом источ­нике за счет изменения технологии и конструкции машин. К мерам это­го типа относятся замена шумных процессов бесшумными, ударных - безударными, например замена клепки - пайкой, ковки и штамповки обра­боткой давлением; замена металла в некоторых деталях незвучными ма­териалами, применение виброизоля­ции, глушителей, демпфирования, звукоизолирующих кожухов и др. При невозможности снижения шума оборудование, являющееся источни­ком повышенного шума, устанавли­вают в специальные помещения, а пульт дистанционного управления размещают в малошумном помеще­нии. В некоторых случаях снижение уровня шума достигается применением звукопоглощающих пористых ма­териалов, покрытых перфорирован­ными листами алюминия, пластмасс. При необходимости повышения коэффициента звукопоглощения в области высоких частот звукоизолирующие слои покрывают защитной оболочкой с мелкой и частой перфорацией, применяют также штучные звукопоглотители в виде конусов, кубов, закрепленных над оборудованием, являющимся источником повышенного шума. Большое значение в борьбе с шумом имеют архитектурно-планировочные и строительные мероприятия. В тех случаях, когда технические способы не обеспечивают достижения требований действующих нормативов, необходимо ограничение длительности воздействия шума и применение противошумов.

Пртивошумы – средства индивидуальной защиты органа слуха и предупреждения различных расстройств организма, вызываемых чрезмерным шумом. Их используют в основном тогда, когда технические средства борьбы с шумом не обеспечивают снижения его до безопасных пределов. Противошумы подразделяют на три типа: вкладыши, наушники и шлемы.

Противошумные вкладыши вводят в наружный слуховой проход. Вкладыши бывают многократного и однократного пользования. К вкладышам многократного пользования относятся многочисленные варианты заглушек в виде колпачков различной конструкции и формы из резины, каучука и других пластичных полимерных материалов, в некоторых случаях надетых на железные стержни. Противошумные вкладыши многократного использования выпускают нескольких типов и размеров; вес их не регламентируется и колеблется в пределах до 10 г. «Беруши» – коммерческое название отечественных противошумных вкладышей однократного пользования из органического перхлорвинилового фильтрующего шумопоглощающего материала.

Противошумные наушники представляют собой чаши, по форме близкие к полусфере, из легких металлов или пластмасс, наполненные волокнистыми или пористыми звукопоглотителями, удерживаемые с помощью оголовья. Для удобного и плотного прилегания к околоушной области они снабжаются уплотняющими валиками из синтетических тонких пленок, часто заполненных воздухом или жидкими веществами с большим внутренним трением (глицерин, вазелиновое масло и др.). Уплотняющий валик одновременно демпфирует колебания самого корпуса наушника, что существенно при низкочастотных звуковых колебаниях.

Противошумные шлемы – самые громоздкие и дорогостоящие из индивидуальных средств противошумной защиты. Они используются при высоких уровнях шумов, часто применяются в комбинации с наушниками или вкладышами. Расположенный по краю шлема уплотняющий валик обеспечивает плотное прилегание его к голове. Имеются конструкции шлемов с поддутием валика воздухом для надежного облегания головы.

Важное значение в предупреждении развития шумовой патологии имеют предварительные при поступлении на работу и периоди­ческие медицинские осмотры. Таким осмотрам подлежат лица, ра­ботающие на производствах, где шум превышает предельно допус­тимый уровень (ПДУ) в любой октавной полосе.

Медицинскми противопоказаниями к допуску на работу, связанную с воздействием интенсивного шума, являются следующие заболевания:

1. 
   Стойкое понижение слуха, хотя бы на одно ухо, любой этиологии
2. 
   Отосклероз и другие хронические заболевания уха с заведомо неблагоприятным прогнозом
3. 
   Нарушение функции вестибулярного аппарата любой этиологии, в том числе болезнь Меньера
4. 
   Наркомании, токсикомании, в том числе хронический алкоголизм
5. 
   Выраженная вегетативная дисфункция
6. 
   Гипертоническая болезнь (все формы)

Список использованной литературы

1. 
   В.Г.Артамонова, Н.Н.Шаталов “Профессиональные болезни”, Медицина, 1996
2. 
   Е.Ц.Андреева-Галанина и др. “Шум и шумовая болезнь”, Ленинград, 1972
3. 
   Г.А.Суворов, А.М.Лихницкий “Импульсный шум и его влияние на организм человека”, Ленинград, 1975