ЛЕКЦИЯ 5 . ШУМ, ВИБРАЦИЯ, УЛЬТРАЗВУК, ИНФРАЗВУК. ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

5.1. Шум и вибрация

Значительное влияние на условия окружающей среды имеют шум и вибрация. Шум это любые нежелательные для человека звуковые волновые колебания, распространяющиеся в упругой середе (воздух, газ, жидкость и тому подобное). Часть пространства, где распространяются звуковые волны, называют звуковым полем . В любом месте этого поля давление и скорость частей среды изменяются во времени. Разница между мгновенным и средним давлением в среде называется звуковым давлением . Единица измерения звукового давления - Па.

Звук - это распространение звуковой волны в упругой среде. Он характеризуется частотой звуковых колебаний, амплитудой и временным интервалом колебаний. Звуковой спектр разделяется на инфразвук, с частотой колебаний звуковой волны в пределах от 0 до 20 Гц, которые человек не ощущает. Звуки с частотой от 20 до 20 000 Гц – этот звуковой диапазон ощутим для человека. Частота от 20 000 Гц до 10 9 Гц - ультразвук, от 10 9 и выше – гиперзвук.

Основними характеристиками звуков ы х колебаний – это интенсивность (сила), частота и форма звуковой волны. И нтенсивн о сть определяется энергией, которая преносится звуковой волной через поверхность площадью 1 м 2 ., которая перпендикулярна направлению распространения звуковой волны (Вт/м 2).

Звук и шум , характеризуется:

– скоростью звука, в м/с и частотою f , Гц; звуковым давлением р, Па; интенсивностью I , Вт/м 2 .

Скорость звука, зависит от характеристики среды, в которой распространяется звуковая волна. В газоподобной среде скорость звука равна:

где х – показник адиабаты (х = 1,44); Р, – давление и плотность газа соответственно.

Рис. 5.1. Слуховое ощущение человека

При нормальных атмосферных условиях (Т = 293 К та Р = 1034 гПа) скорость звука в воздухе равна с = 344 м/с.

Частота звук а определяется количеством колебаний упругой среды в единицу времени и измеряется в герцах (1 Гц – это одно колебание в секунду).

Ощущения человека, которые возникают под действием шума, пропорционально не абсолютному значению звукового давления, а его логарифму . Поэтому для характеристики шума были введены логарифмические величины - уровень звукового давления, что определяется как

(дБ) ,

где Р – среднеквадратическое значение звукового давления в точке замера, Па; Р о = 210 -5 Па - величина среднеквадратичного звукового давления на пороге ощущения.

Ухо человека способное воспринимать только те колебания, частота которых находится в диапазоне 20 Гц - 20 кГц. Ниже и выше этих частот находятся соответственно в области инфра- и ультразвука.

Действие шума на человека зависит от его частоты, уровня звукового давления, времени действия и характера шума . На рис. 5.1 приведена зона уровней звукового давления, которое воспринимаются человеком. Она ограничена сверху порогом болевых ощущений , превышение которого может привести к повреждению органов слуха, а снизу - порогом чувствительности.

Шум, даже при относительно незначительных уровнях (50-60 дБл), повышает нагрузку на нервную систему человека, что очень ощутимо при условиях занятия умственной дельностью. Он возбуждает нервную систему, повышает давление крови, ведет к преждевременной усталости вызывает головную боль. Доказано, что ряд заболеваний (гипертоническая и язвенная болезни, неврозы, желудочно-кишечные и кожные заболевания) связанные с перенапряжениями нервной системы в процессе труда и отдыха. Отсутствие тишины, особенно в ночное время, ведет к преждевременной усталости, а часто и к общим заболеваниям.

Уровень шума свыше 70 дБ оказывает существенное физиологическое воздействие на человека, что приводит к изменениям в организме. Так, действие шума 90 дБ и выше ведет к снижению чувствительности органов слуха, а иногда, особенно в неудовлетворительных условиях на промышленных предприятиях, к возникновению профессионального заболевания - сенсоневральной приглухуватости . Уровень шума больше 145 дб может привести к повреждению барабанной перепонки.

Основные источники шума –

– транспортные средства и различное промышленное оборудование: машины и механизмы (механичный шум), трансформаторы и дроссели (электромагнитный шум), вентиляторы и насосы (гидравлический шум) и тому подобное. Очень часто неблагоприятые шумовые условия создаются в жилых районах от работающей радио- и телеаппаратуры, громких разговоров, строительных работ и др.

Для снижения негативного влияния шума приняты допустимые его уровни на рабочих местах, в жилых зданиях и на территории жилых районов. На практике используют два метода нормирования :

–по граничному спектру шума и по допустимому уровню звука. За первым методом нормируются допустимые уровни звукового давления во всех вышеупомянутых октавных полосах (предельный спектр шума).

Таблиця 5.1

Показатели уровня шума от различных источников

Источник шума	Звуков ое давлен. , Па	И нтенсивн о- сть звук а , дБ
Шум зимового леса в тихую погоду
Шепот на расстоянии 1 м
Разговор средней громкости на расстоянии от собеседника 1м
Робота станков, со значительным уровнем шума (робочее место возле станка)
Робота пневмокомпрессора, штам-повачного пресса на расстоянии 1 м
Шум ракетного двигателя самолета на расстоянии 2-3 м

Спектр шума – зависимость уровня звукового давления от частоты. Различают спектры:

– узколинейные, в которых отдельные синусоидальные составляющие разделены частотными промежутками без колебаний;

– широколинейные, состоящие из синусоидальных составляющих, непосредственно разделенных на шкалы тона и частоты, которые формируются отдельными звуками с фиксированной частотой.

Громкость – сила слухового ощущения, которая зависит от звукового давления и частоты звука. Для сравнения между собой различных звуков по громкости используют понятие – уровень громкости, единица которого есть фон , который равен звуковому давлению в 1 дБ для чистого тону с частотой в 1 кГц, который воспринимается как одинаковая громкость с данным звуком.

Различные колебания элементов машин и механизмов могут передаваться через грунт, пол, элементы зданий и сооружений и оказывать на организм человека через ее руки, ноги или др. части тела. В этом случаи колебания воспринимаются как вибрация.

В и брац и я – это механические колебания, которые приводят к расстройству жизненно важных функций человека, вредно влияющих на работу оборудования и разрушению строительных конструкций.

Параметры, характеризующие действие вибрации на человека, есть амплитуда виброперемещений, виброскорость, виброускорения и частота колибаний.

Вибрации бывает общая и локальная . Общая вибрация – это действие на организм человека в целом, а локальная - на отдельные части тела. Например, общая вибрация распространяется на работника при пользовании транспортными средствами, а локальная - на работников, которые работают с электрическим и пневматическим ручным инструментом.

Систематическое действие общей вибрации , при условии высокого значения величины виброскорости, может привести к возникновению вибрационной болезни – устойчивые нарушения физиологических функций организма, обусловленные преобладающим действием вибрации на центральную нервную систему. Эти нарушения ведут к головной боли, снижению трудоспособности, ухудшению самочувствия, нарушению работы сердца.

Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов, которые возникают на фалангах пальцев, а потом распространяются на всю руку. Вследствие этого ухудшается ее кровоснабжение. Синхронно происходят изменения в нервной системе: откладываются соли в суставах, которые ведут к боли, деформации рук и снижения подвижности в суставах. Эффективное лечение вибрационной болезни возможное только в начальной стадии ее развития, кроме того, восстановление нарушений функций организма протекает очень медленно.

В зависимости от источника возникновения вибрации она делится на:

– транспортную (движения машин дорогами и на местности), транспортно-технологическую (движение машин, которые выполняют технологические операции);

– технологическую (работа стационарных машин).

По направлению действия общая вибрация бывает вертикальной и горизонтальной (по линии плеч и перпендикулярно ей). Выделяют также три направления действия локальной вибрации .

Гигиенические нормы вибрации устанавливают в зависимости от вида вибрации, места, времени и направления ее действия.

Методы и способы борьбы с вредным воздействием шума и вибрации условно делят на четыре группы:

1. Направленные на уменьшение величины шума и вибрации в источниках их возникновения.

2. Направленные на снижение шума и вибрации во время их распространения.

3. Индивидуальные способы защиты от шума и вибрации .

4.лечебно-профилактические мероприятия, направленные на профилактику изменения в организме человека влияния вредных факторов.

Среди мер первой группы важное значение отводится усовершенствованию конструкций машин и механизмов путем улучшения их кинематических схем, замене механизмов ударного действия на другие с меньшим количеством операций ударного действия, статическая и динамическая балансировка элементов машин, по возможности замене деталей механизмов, изготовленных из металла, на детали из пластических масс и др. малошумных материалов, использование глушителей, недопущение механических резонансов, использование фундаментов и покрытий, которое гасят и поглощают вибрацию и тому подобное. Для снижения шума в городах и др.населенных пунктах очень важно поддерживать в исправном состоянии транспортные средства, а также дороги, трамвайное и железнодорожное полотно.

Значительное место среди мероприятий второй группы относится к гражданскому строительству:

– зональное районирование территории населенных пунктов, вынесению дорог с интенсивным движением транспорта за их границу, углублению магистральных транспортных коммуникаций, установлению шумозащитных стен, созданию зеленых защитных зон, запрет на движение транспортных средств в парках, санитарных зонах и зонах отдыха, сооружению специального жилья, окон с тройным стеклом, рациональному планированию жилых помещений, вентиляции помещений с помощью специальных жалюзей. В производственных условиях среди мер этой группы широко используются звукоизолирующие укрытия, кожухи и экраны, замене направления распространения звуковых колебаний, покрытие стен помещений материалами, которые поглощают звук, виброизоляция, гибкие вставки и пружинные прокладки при соединении элементов машин, трубопроводов и строительных конструкций и др.

К средствам индивидуальной защиты от шума относятся:

– вкладыши, наушники и шлемы. Вкладыши бывают мягкие , из ультратонких волокон, и жесткие , изготовленные из эбонита или кожи в виде конуса. Эффективность их не очень высокая (снижение уровня звука всего на 5-20 дБл). Наушники более эффективные, в особенности на высоких частотах. Шлемы используют в экстремальных условиях (когда уровень звука превышает 120 дБл). Индивидуальная защита от действия вибрации осуществляется с помощью варежек с прокладками и специальной обуви с подошвами , которые поглощают вибрацию. (Рис.5.2)

Для предотвращения возникновения и развития вибрационной болезни у работников, работающих с виброинструментом, рекомендуется особый режим труда:

– дополнительные перерывы на отдых, специальные гимнастические упражнения и массаж, прием витаминов, теплые ванны для рук после завершения роботы, ультрафиолетовые облучения. У работников, у которых была выявленная вибрационная болезнь, необходимо перевести на работу, которая не связана с вибрацией.

Замер уровня шума и вибрации осуществляют с помощью специальных приборов - шумомер и виброграф ручной, например ШИ- 01, ВР-1, приборы фирмы "Брюль и Кэр" (Дания) (Рис.5.3) и др. В качестве чувствительного элемента в них используют конденсаторные микрофоны и пьезоэлектрические преобразователи вибрационных колебаний. Приборы имеют октавные фильтры для измерения уровней звукового давления и параметров вибрации в стандартных октавных полосах частот, а также позволяют контролировать уровень звуку.

Во время работы некоторых машин и механизмов возникают не только шум, а инфразвук и ультразвук. При действии инфразвука с уровнем давления 100-120 дБ возникают головные боли, ощущения вибрации внутренних органов, снижение внимания и трудоспособности, возникают ощущения ужаса, нарушения функции вестибулярного аппарата. Поэтому установлены следующие допустимые уровни звукового давления для инфразвука:

– в октавных полосах с средне геометрическими частотами 2, 4, 8, и 16 Гц составляют 105 дБл.

Основным мероприятием, направленным на борьбу с вредным воздействием инфразвука состоит в снижении его уровня в источниках возникновения.

Ультразвук широко используют в машиностроительной и металлургической промышленности (обработка материалов, контроль качества изделий и др.), медицине (ультразвуковые методы диагностики) и в непроизводственной сфере (охранная и противопожарная сигнализация). Ультразвук оказывает вредное воздействие на организм человека: вызывает функциональные изменения в нервной системе, изменяет давление, состав и характеристику крови. Он может действовать на человека как через воздух, так и через жидкость или твердую среду. Допустимый уровень звукового давления в диапазоне частот 20-100 кГц составляет 110 дБ. Защита от ультразвука осуществляют путем использования оборудования с более высокими частотными колебаниями, защитных экранов и кожухов, размещения оснащения, оборудования в специальных помещениях или кабинах.

Иллюстрация: Ольга Денисова

Пролетевший над ухом комар, проехавший рядом трамвай, гудящая вдали электростанция... Город наполнен вибрациями. Их обилие способно спровоцировать у человека синдром белых пальцев. Что это за болезнь и как именно вибрации влияют на наш организм? Отвечают наши друзья из Детского центра научных открытий "ИнноПарк" .

Вибрация – это механическое колебание твердых тел. В Москве есть три основных группы–источника вибраций:

• транспорт,
• предприятия,
• электростанции.

Одна из характеристик вибраций – это частота, измеряемая в герцах. Если ее выразить в более понятных единицах – это количество колебаний в секунду. Вибрации, которые человек может услышать, лежат в диапазоне от 16 до 20 000 колебаний в секунду. Мы замечаем летящего комара, потому что он делает 600 взмахов в секунду, но вряд ли засечем бабочку, которая делает 10 взмахов.

Наиболее опасными для человека являются вибрации низкой частоты – 6-9 герц. Именно в этом диапазоне пульсируют внутренние органы человека, из-за чего может возникнуть резонанс и, как следствие, вибрационная болезнь.

Вибрационная болезнь, или синдром белых пальцев – заболевание, в основе которого лежат патологические изменения в рецепторном аппарате и различных отделах центральной нервной системы, возникающие при длительном воздействии местной и/или общей вибрации. Чаще всего заболевание встречается среди рабочих горнодобывающей, строительной, металлургической, судо- и авиастроительной, транспортной отраслей, а также в сельском хозяйстве. К профессиям, входящим в группу риска, относятся:

• бурильщики,
• полировщики,
• резчики по камню,
• шлифовщики,
• асфальтоукладчики,
• обрубщики,
• водители трамваев и другие.

Вибрация воздействует на весь человеческий организм, но наиболее восприимчивы к ней нервная и костная ткани. Первый удар принимают периферические кожные рецепторы на кистях рук и подошвах стоп. Больные жалуются на нерезкие боли и зябкость, отмечают легкие расстройства чувствительности в концевых фалангах. На более поздних стадиях наблюдаются утолщение и деформация ногтей, атрофия мелких мышц кисти.

Вызванный локальной вибрацией недуг сопровождается также общим недомоганием, повышенной раздражительностью, нарушением сна, головокружением и головной болью. Возможны сердечные боли и тахикардия. В некоторых случаях начинается расстройство секреторной и моторной функций желудка, нарушается работа пищеварительных желез.

Чаще всего мы сталкиваемся с вибрациями в метро. Иногда они кажутся нам сильными, но на самом деле дрожь была бы куда мощнее, если бы не современные технологии:

• виброизоляция,
• вибродемпфирование,
• виброгашение,
• вибропоглощение.

При строительстве новых линий в московской подземке применяются различные методы защиты от вибраций. Вот некоторые из них:

• Упругие опоры для путей на бетонных плитах (система "масса-пружина") защищают от структурного шума и вибраций.
• Подбалластные маты – своего рода первый, самый глубокий слой под путями.
• Вибропоглащающий материал легко сжимается по толщине и рассеивает энергию.
• Подрельсовые и нашпальные прокладки используются в упругих виброизолирующих элементах для рельсовых креплений.
• Подшпальные прокладки используются для предотвращения распространения вибраций и улучшения устойчивости верхнего строения пути.

Все эти способы применяются не только при строительстве новых линий, но и во время ремонта старых. Внутри кольца их можно встретить повсеместно.

Жилые дома также обеспечены вибро- и сейсмозащитой. Виброизоляторы из синтетической резины и многослойные резинометаллические устройства позволяют гасить вибрации в частотном диапазоне 8–63 герц. Такие технологии применяются не только при возведении новостроек, но и при реставрации исторических зданий – например, Большого театра.

Причиной вибрации нередко является несовершенство конструкции, вызванное, в частности, колебанием температур. Например, в поезде мы порой чувствуем дрожь, исходящую от рельс. Это объясняется тем, что железо, из которого они изготовлены, расширяется при нагреве и сжимается от холода. Таким образом размер рельс меняется в зависимости от сезона, поэтому их не укладывают вплотную, а зазор дает проcтранство для вибраций.

Воздействие вибрации на тело человека далеко не всегда влечет за собой негативные последствия. Местная вибрация малой интенсивности способна улучшить функциональное состояние центральной новой системы, ускорить заживление ран и улучшить кровообращение, нормализовать сердечно-сосудистую деятельность. Аппаратная вибрация также используется при лечении заболеваний опорно-двигательного аппарата, последствий переломов и травм, бронхитов, радикулитов и остеохондрозов.

Елена Стрижакова, Детский центр научных открытий "ИнноПарк"

О "Физике города"

Каждый день, просыпаясь утром, мы погружаемся в город, полный фактур, звуков и красок. Пока мы идем на работу и гуляем в парке, нам в голову приходит миллион вопросов о том, как же все вокруг нас устроено в этом огромном мегаполисе. Почему небоскребы не падают? Чем отличается кровь горожанина от крови жителя деревни? Выше какого этажа не стоит жить и почему?

Такие проблемы современных мегаполисов, как шум и вибрации, увеличиваются по своей интенсивности с каждым годом. Почему современная наука так активно в последние годы стала исследовать проблему влияния шума и вибрации на организм человека? Почему измерение вибрации стало обязательным исследованием на многих предприятиях и в организациях? Да потому, что современная медицина начала бить тревогу: растет количество профессиональных заболеваний – вибрационной болезни и тугоухости, возникающей из-за длительного воздействия шума и вибрации на работника такого предприятия. И в группах риска оказалось много профессий, связанных как раз с работой в этих условиях.

Особую актуальность проблема вибрации в жилых зданиях приобрела вследствие строительства метрополитена в крупных городах нашей страны и за рубежом. Наиболее благоприятные условия для распространения вибрации создаются при использовании неглубоких туннелей углубления, строительство которых является экономически целесообразным. Трассы метрополитена прокладывают под жилыми районами, а опыт эксплуатации подземных поездов свидетельствует о том, что вибрация проникает в жилые здания в радиусе 40-70 м от туннеля метрополитена.

Физические и физиологические характеристики вибрации. Вибрацией называют механические ритмичные колебания упругих тел. Чаще всего под вибрацией понимают нежелательные колебания. Аритмичные колебания называют толчками. Распространяется вибрация вследствие передачи энергии колебаний от колеблющихся частиц к соседним частицам. Эта энергия в любой момент пропорциональна квадрату скорости колебательного движения, поэтому по величине последней можно судить об интенсивности вибрации, т. е. о потоке вибрационной энергии. Поскольку скорости колебательного движения изменяются во времени от нуля до максимума, для их оценки используют не мгновенные максимальные значения, а среднеквадратичную величину за период колебания или измерения. В отличие от звука вибрация воспринимается разными органами и частицами тела. Так, при низкочастотных (до 15 Гц) колебаниях поступательная вибрация воспринимается отолитовым, а вращательная - вестибулярным аппаратом внутреннего уха. При контакте с твердым вибрирующим телом вибрация воспринимается нервными окончаниями кожи. Сила восприятия механических колебаний зависит от биомеханической реакции тела человека, представляющего собой в определенной мере механическую колебательную систему, обладающую собственным резонансом и резонансом отдельных органов, что и определяет строгую частотную зависимость многих биологических эффектов вибрации. Так, у человека в положении сидя резонанс тела, который обусловливается влиянием вибрации и проявляется неприятными субъективными ощущениями, наступает на частотах 4-6 Гц, у человека в положении стоя - на частотах 5-12 Гц. Человек ощущает вибрацию частотой от долей герца до 800 Гц, вибрация большой частоты воспринимается подобно ультразвуковым колебаниям, вызывая ощущение тепла. Человек ощущает колебательные скорости, отличающиеся в 10 000 раз. Поэтому по аналогии с шумом интенсивность вибрации часто оценивают как уровень колебательной скорости (виброскорости), определяя его в децибелах. За пороговую колебательную скорость принята величина 5 10"8 м/с, что отвечает пороговому звуковому давлению 2 10~5 Н/м2.

Степень неблагоприятного действия вибрации зависит от ее уровня (или расстояния до источника низкочастотных колебаний), времени суток, возраста, рода деятельности и состояния здоровья человека.

Вибрация, проникающая в жилые помещения, в результате круглосуточного длительного воздействия может оказывать неблагоприятное влияние на жителей городов. Исследования, проведенные в одном из районов ФРГ, показали, что промышленные предприятия и транспорт в условиях большого города служат одной из причин вибрационного дискомфорта в квартирах. Из общего числа опрошенных 42% жителей предъявляли жалобы на легкое неудобство, 15,5% - на ощутимое неудобство, 14,4% жаловались на раздражающее действие, и только 27,5% не ощущали никаких неудобств.

При непродолжительном действии вибрации (1,5 года) на первый план выступают функциональные нарушения ЦНС. В группе населения с более длительным сроком проживания (7 лет) чаще регистрируются нарушения деятельности сердечно-сосудистой системы.

Суть проблемы:

Источники вибрации

Внешние источники

• транспортные средства, создающие при работе большие динамические нагрузки, которые вызывают распространение вибрации в грунте и строительных конструкциях зданий. Эти вибрации часто являются также причиной возникновения шума в помещениях зданий.

  метрополитен

  тяжелые грузовые автомобили

  железнодорожные поезда

  трамваи

Внутренние источники

• инженерное и санитарно-техническое оборудование, которое может находиться в соседних помещениях вашей квартиры или офиса

  лифты

  насосы

  станки

  трансформаторы

  центрифуги

Суть проблемы: постоянное повышенное значение вибрации приводит к быстрой утомляемости, нарушению нервной системы, плохому сну, головной боли. Работа в условиях постоянной вибрации может приводить к возникновению вибрационной болезни. Вибрационная патология стоит на втором месте среди профессиональных заболеваний.

Бич современного производства – локальная вибрация. Локальная вибрация вызывает главным образом спазмы сосудов кисти, предплечий, нарушая снабжение конечностей кровью. Одновременно колебания действуют на нервные окончания, мышечные и костные ткани, вызывают снижение кожной чувствительности, отложение солей в суставах пальцев, деформируя и уменьшая подвижность суставов.

Влияние шума на здоровье человека

Шум - это неприятный или нежелательный звук либо совокупность звуков, мешающих восприятию полезных сигналов, нарушающих тишину, оказывающих вредное или раздражающее действие на организм человека, снижающих его работоспособность.

Шум является общебиологическим раздражителем и в определенных условиях может влиять на все органы и системы целостного организма, вызывая разнообразные физиологические изменения.

Шум действует на организм как стресс-фактор, вызывает изменение звукового анализатора, а также, благодаря тесной связи слуховой системы с многочисленными нервными центрами на самом различном уровне, происходят глубокие изменения в центральной нервной системе.

Наиболее опасно длительное действие шума, при котором возможно развитие шумовой болезни - общего заболевания организма с преимущественным поражением органа слуха, центральной нервной и сердечно-сосудистой систем.

Суть проблемы: Эксперты ВОЗ обращают внимание на недооценку общественностью влияния шума на здоровье, обращая внимание на неуклонное повышение фонового шумового уровня, в частности в Европе. По сравнению с 80-ми годами, в 90-е шумовой фон вырос на 26%. В большой степени это увеличение связывают с ростом числа автомобильного транспорта. Согласно последим исследованиям, опубликованным в научных изданиях Европейского сообщества, до 40% населения подвергается воздействию шума от автомагистралей, превышающему уровень в 55 дБ, и 25% - свыше 65 дБ. До 30% подвергается воздействию шума интенсивностью свыше 55 дБ в ночное время. Во многих странах проблемы со сном вызваны в первую очередь именно наличием различных источников шума. В результате специального исследования учёных из Мичиганского университета было установлено, что воздействие сильного шума увеличивает кровяное давление у человека. Каждые дополнительные 10 децибел среднего уровня шума повышают артериальное давление до 2 мм рт. ст., что, в свою очередь, примерно на 10% повышает риск инсульта и на 5% риск развития коронарных заболеваний сердца. Вред, наносимый шумом и вибрационными воздействиями здоровью человека, не заметен сразу. Постепенно накапливающиеся акустические раздражения приводят к усталости, гипертензии, сонливости, нервозности и другим, более серьезным последствиям. Для комфортной жизнедеятельности рекомендуется, чтобы уровень шума не превышал 30 dB в комнатах отдыха и 40 dB в других помещениях, где находятся люди. Такой уровень звука практически безвреден для человека, это естественный шумовой фон.

Источники шума

Уровни шума в жилых квартирах зависят от:

расположения дома по отношению к городским источникам шума

внутренней планировки помещений различного назначения

звукоизоляции ограждающих конструкций здания

оснащения дома инженерно-технологическим и санитарно-техническим оборудованием.

Источники шума в окружающей человека среде могут быть разбиты на две большие группы - внутренние и внешние

Электромагнитное излучение

Суть проблемы: Электромагнитное излучение – это комплекс электрических и магнитных полей, оказывающих влияние на среду обитания человека и самого человека.

Влияние на человека. Человек постоянно подвергается воздействию электромагнитного излучения (ЭМИ), которое может быть как полезным, так и вызывающим неблагоприятные изменения в организме. Биологическое действие ЭМИ зависит от многих причин, при этом наиболее чувствительным к воздействию ЭМИ являются система кроветворения, центральная нервная и нейроэндокринная системы. При действии ЭМИ на глаза возможно образование катаракты, имеются данные об образовании и злокачественных новообразований (в первую очередь опухолей кроветворной ткани и лейкозов).

Как известно, основной принцип работы нервной системы человека - передача электромагнитных импульсов от одной клетки к другой. Но ведь человек живет в мире, насыщенном электромагнитными полями, постоянно подвергаясь их вредному воздействию, их создают любые электрические приборы, теле- и радиоантенны, троллейбусы и трамваи. Но наибольшую часть вредного воздействия человек получает у себя дома или на своем рабочем месте.

Источники:

Источниками электромагнитных полей в жилых помещениях подразделяются на два типа:

Внутренние:

1. электропроводка (внутри зданий, телекоммуникации);

   бытовые электроприборы (холодильники, утюги, пылесосы, электропечи, телевизоры) и всё, что вы включаете в розетку;

   распределительные щиты;

   трансформаторы;

   персональные компьютеры

Все это создает, так называемый, бытовой электросмог. Наиболее мощными следует признать СВЧ-печи, аэрогрили, холодильники с системой "без инея", кухонные вытяжки, электроплиты, телевизоры. Реально создаваемое ЭМП в зависимости от конкретной модели и режима работы может сильно различаться среди оборудования одного типа. Все выше приведенные данные относятся к магнитному полю промышленной частоты 50 Гц.

Персональные компьютеры

Основными составляющими частями персонального компьютера (ПК) является: системный блок (процессор) и разнообразные устройства ввода/вывода информации: клавиатура, дисковые накопители, принтер, сканер, и т.п. Каждый персональный компьютер включает средство визуального отображения информации называемое по-разному - монитор, дисплей. ПК часто оснащают сетевыми фильтрами, источниками бесперебойного питания и другим вспомогательным электрооборудованием. Все эти элементы при работе ПК формируют сложную электромагнитную обстановку на рабочем столе пользователя. По обобщенным данным, у работающих за монитором от 2 до 6 часов в сутки чаще наблюдаются функциональные нарушения центральной нервной системы, болезни сердечно-сосудистой системы, болезни опорно-двигательного аппарата. С увеличением продолжительности работы на компьютере соотношение здоровых и больных среди пользователей резко возрастает.

Внешние:

1. электротранспорт (трамваи, троллейбусы, поезда);

   линии электропередач (городского освещения, высоковольтные);

   теле- и радиостанции (транслирующие антенны);

   спутниковая и сотовая связь (транслирующие антенны);

   радары.

Дальность распространения магнитного поля зависит от величины протекающего тока или от нагрузки линии. Поскольку нагрузка ЛЭП может неоднократно изменяться как в течении суток, так и с изменением сезонов года, размеры зоны повышенного уровня магнитного поля также меняются.

Воздействие ЭМП на здоровье человека

Электромагнитная дисгармония часто оказывается причиной разных патологий. В самом общем виде эти неблагоприятные воздействия полей проявляются в нарушениях нервной, иммунной, эндокринной систем, равно как и репродуктивной сферы человека. Из международной научной программы ВОЗ по биологическому действию электромагнитных полей (на 2000-2004 гг.): "Предполагается, что медицинские последствия, такие, как заболевания раком, болезни Паркинсона и Альцгеймера и другие состояния, включая повышение уровня самоубийств, являются результатом воздействия электромагнитных полей". Многочисленные исследования в области биологического действия ЭМП позволят определить наиболее чувствительные системы организма человека: нервная, иммунная, эндокринная и половая. Особо опасны ЭМП могут быть для детей, беременных женщин, людей с заболеваниями центральной нервной, гормональной, сердечно-сосудистой системы, аллергиков, людей с ослабленным иммунитетом. Биологический эффект ЭМП в условиях длительного многолетнего воздействия накапливается, в результате возможно развитие отдаленных последствий, включая

дегенеративные процессы центральной нервной системы;

рак крови (лейкозы);

опухоли мозга;

гормональные заболевания;

склонность к депрессиям и даже самоубийствам.

Объяснить связь между электромагнитными полями и болезнями несложно - ведь все биохимические процессы в клетках так или иначе зависят от электрохимических свойств участвующих в них молекул и ионов. Тем не менее, более точные механизмы этой связи остаются загадкой для ученых. Согласно одной из теорий, ЛЭП ионизируют пролетающие рядом пылевые частицы, которые затем попадают человеку в легкие и передают свои заряды клеткам, нарушая их функции.

Главные загрязнители атмосферного воздуха и их влияние на окружающую среду (Документ)

Филов В.А. (ред.), Бандман А.Л., Войтенко Г.А. и др. Вредные химические вещества. Углеводороды, галогенпроизводные углеводородов (Документ)

Дипломная работа - Экологическая оценка воздействия автозаправочной станции на окружающую природную среду и мероприятия по снижению негативного воздействия (Дипломная работа)

Оценка воздействия на окружающую среду при производстве бумаги (Документ)

Организация и управление охраной окружающей среды на предприятии (Документ)

Экология и автотранспорт (Документ)

Федцов В.Г., Дрягилев Л.А. Экология и экономика природопользования (Документ)

Реферат - Размерная электрохимическая обработка металлов (Реферат)

n1.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ТИХООКЕАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

РЕФЕРАТ

Дисциплина: Безопасность жизнедеятельности

Тема: «Влияние шума и вибраций на окружающую среду».

Владивосток

2010

1.Общая характеристика шума и вибраций 4

1.1. Шум. Допустимые нормы шума. 4

1. Типы шумов и их источники 5

1.Вибрация. Резонансные частоты. 7

1.Классификация вибраций. 9

2.Влияние шума и вибрации на людей и окружающую среду. 11

1.Вибрация и ее влияние на человека 17

3.Защита от шума и вибрации. 19

1.Методы борьбы с вибрацией. 19

2.Методы и средства защиты от шума 21

Заключение. 23

Список литературы. 25

Введение.

Человек с самого рождения окружен шумом и вибрациями и в течение всей своей жизни находится под их воздействием. Едет ли он в трамвае, автобусе, метро или на лошади, при движении он ощущает не только шум, но и вибрации; находится ли он в помещении или на открытом воздухе, он слышит шумы, звуки (разговор, музыку и т.п.).

Наш век стал самым шумным. Трудно сейчас назвать область техники, производства и быта, где в звуковом спектре не присутствовал бы шум, то есть мешающая нам и раздражающая нас смесь звуков.

По мере развития техники шум все больше окружает человека в повседневной жизни; за определенный комфорт, удобства связи и передвижения, благоустройство быта и совершенствование производства современному человеку приходится слушать уже не скрип телег и брань возниц, а вой автомобилей, мезги трамваев, тарахтенье мотоциклов и вертолетов, рев реактивных самолетов.

Антропогенный шум способствует увеличению уровня шума сверх природного фона и действует отрицательно на живые организмы, поэтому шум и вибрация являются объектами загрязнения окружающей среды.

Проблема борьбы с шумом во всех ее проявлениях в строительной практике была и остается актуальной.

Рассмотрим в этой работе подробнее о понятиях «вибрация» и «шумы», так же определим их степень воздействия на окружающую среду и организм человека в частности. А так же ознакомимся с современными методами борьбы и защиты от шума и вибрации.

1. Общая характеристика шума и вибраций

1. Шум. Допустимые нормы шума.

Шум как физический фактор представляет собой волнообразно распространяющееся механическое колебательное движение упругой среды, носящее обычно случайный характер.

Шумом называют также всякий звук, мешающий окружающим или причиняющий им значительные неудобства. При оценке воздействия шума большое значение имеют время суток, сила и продолжительность действия, тип звука и регулярность его воздействия.

Уровень шума измеряется в единицах, выражающих степень звукового давления – децибелах (дБ). Это давление воспринимается не беспредельно. Шум в 20 – 30 дБ практически безвреден для человека и составляет естественный звуковой фон, без которого невозможна жизнь. Что же касается «громких звуков», то здесь допустимая граница поднимается примерно до 80 ДБ. Шум в 130 ДБ уже вызывает у человека болевое ощущение, а достигнув 150 ДБ становится для него непереносимым. Недаром в средние века существовала казнь – «под колокол»; колокольный звон убивал человека.

Шум на производстве, в быту действует непосредственно на орган слуха человека и может его повредить, т. е. ослабить и даже лишить человека слуха (тугоухость, глухота). А так же он способен оказывать влияние на центральную нервную систему (ЦНС) человека, вызывая головные боли, бессонницу, повышенное сердцебиение, повышение артериального давления и даже психические нарушения (ослабление внимания, нервозность и т. д.).

Шум воздействует на организм человека через участок головного мозга, синтезирующий звуковое раздражение в определенное звуковое восприятие. Звук, воспринимаемый нашим ухом, почти всегда распространяется в воздухе и силу звука можно охарактеризовать меняющимся давлением звуковых колебаний, накладывающихся на атмосферное давление. Это переменное давление называют звуковым давлением.

Ухо человека воспринимает звуки в диапазоне от 16 Гц 1 до 20 кГц. Эти границы у людей различны и зависят от состояния звукового аппарата человека и его возраста. Различают низкие или инфразвуковые колебания (1–16 Гц), средние (16 Гц–20кГц) и высокие или ультразвуковые колебания (свыше 20 кГц).

Шумы или шумовые загрязнения, воспринимаемые человеком в качестве помех, принято делить на низкочастотные (ниже 350 Гц), среднечастотные (350–800 Гц) и высокочастотные (выше 800 Гц). Шум всегда присутствует в окружающей среде и полное его отсутствие оказывает на человека гнетущее ощущение, что ведет к потере трудоспособности, так как невозможно эффективно работать в условиях полной тишины.

Наиболее чувствительно ухо человека к колебаниям в диапазоне 1–4 кГц. Такие звуки называют “слышимыми”. Звуковые колебания с частотами ниже 16 Гц (инфразвуки) и выше 20 кГц (ультразвуки) человеческим ухом не регистрируется, а поэтому относятся к разряду неслышимых, но и эти звуки оказывают вредное влияние на организм человека.

1. Типы шумов и их источники

Шум бывает промышленный, транспортный, уличного движения и бытовой.

Основными источниками промышленного шума служат предприятия, среди которых особенно выделяются энергетические установки (100... 110 дБ 2), компрессорные станции (100 дБ) (шум, интенсивность которого колеблется между 85 и 110 дБ представляет опасность для человека.). Источниками шума на промышленных предприятиях, оборудованных вентиляцией с механическим побуждением, кондиционерами для обмена воздуха, приборами воздушного отопления, газодинамическими установками, являются вентиляторы, холодильные машины, электродвигатели, и воздухораспределительные установки, в том числе и элементы сети воздуховодов.

Значительный шум в городах и поселках создают транспортные средства: легковой автомобильный шум достигает значений до 85 дБ, а шум от грузовых автомашин и автобусов равен 90 дБ. Железнодорожный транспорт на современном путевом основами является самым высоким источником создания антропогенного (экологического) шума, его сила приближается к 100 дБ. Железнодорожный и автомобильный транспорт связывает города и поселки, и поэтому в России свыше 30% жителей подвержены действию сверхнормативных уровней шума (55...65 дБ и выше).

Источниками шума в жилых и общественных зданиях является шум улицы с его непрерывным и монотонным характером. Особенно беспокоит этот шум тех жильцов, квартиры или дома которых выходят на улицы.

Много шума создает уличное движение в центре города и на основных городских магистралях, где автомобилям приходится тормозить и вновь разгоняться. Уровень шума зависит от числа автомашин, их технического состояния и удаления домов от проезжей части улицы. Застройка улицы повышает уровень шума от транспорта за счет отражения звуковых волн от стен домов. Так, если по улице проезжает порядка 210 автомашин в час, то создается шум с уровнем 60 дБА, если порядка 1000, то уровень шума возрастает до 67 дБА.

Кроме уличных шумов, источниками шума в здании могут быть бытовые шумы: включение радио и другой аппаратуры на большие мощности, громкие разговоры или ремонтные работы в квартире. Но могут быть и шумы от обслуживающих механизмов, например работа лифта, электромотора, неисправности в системе водоснабжения. Дело в том, что в городах построено большое количество панельных и каркасно-панельных домов, которые очень хорошо передают по этажам и помещениям любой шумовой эффект.

В природе также существует шум в виде естественных звуков, к которым человек привык, и без них он бы многое утратил в своем мироощущении, например: шорох листьев, пение птиц, морской прибой или равномерный шум водопада, дождя.

Так же шум можно подразделить по характеру спектра на: широкополосный (с непрерывным спектром шириной более одной октавы) и тональный (в спектре которого имеются выраженные дискретные тона).

По временным характеристикам шум подразделяется: на постоянный (с изменением за рабочий день не более чем на 5дБА) и непостоянный (уровень звука которого изменяется во времени более чем на 5 дБА).

1. Вибрация. Резонансные частоты.

Вибрация – это малые механические колебания, возникающие в упругих телах под воздействием переменных сил.

Принято считать, что основным признаком вибрации являются относительно малые отклонения тела или его точек при механических колебаниях. Другим признаком вибрации считается частота перемещений, совершаемых телом или его точками в единицу времени. При колебаниях тела частота может быть очень незначительной (низкой), а при вибрациях - более высокой. Можно привести такой пример: колебания судна при его качке имеют большие отклонения и малые частоты, а вибрация обшивки судна - малые отклонения и высокие частоты.

Вибрациям подвержены упругие тела - здания и сооружения, шины и оборудования, грунты и фундаменты, через которые на значительные расстояния распространяются механические волны, вибрациям подвержен и сам человек, находясь вблизи работающего оборудования (через грунт и фундамент) или работающий с оборудованием (например, рядом с вибраторами для уплотнения бетона).

На объект, или приемник, который подвержен вибрации, передается обычно два типа возбуждения: силовое и кинематическое.

Силовое возбуждение возникает при непосредственном действии внешней силы, которая во времени может быть периодической, почти периодической, произвольной и случайной, а также импульсной (с затухающими колебаниями). Кинематическое возбуждение - это передача от источника колебаний на приемник (объект), находящийся на волновом поле.

Так, электродвигатель передает на фундамент вибрацию, вызываемую неуравновешенным ротором. Идеально уравновесить элементы механизмов практически невозможно, поэтому в механизмах с вращающимися частями почти всегда возникает вибрация. Резонансная вибрация вагона возникает в результате близости частоты силы воздействия на стыках рельсов к собственной частоте вагона. Вибрация по земле распространяется в виде упругих волн и вызывает колебания зданий и сооружений.

Вибрация машин может приводить к нарушению функционирования техники и вызывать серьезные аварии. Установлено, что вибрация является причиной 80% аварий в машинах. В частности, она приводит к накоплению усталостных эффектов в металлах, появлению трещин.

При воздействии вибрации на человека наиболее существенно то, что тело человека можно представить в виде сложной динамической системы. Многочисленные исследования показали, что эта динамическая система меняется в зависимости от позы человека, его состояния – расслабленное или напряженное – и других факторов. Для такой системы существуют опасные, резонансные частоты. И если внешние силы воздействуют на человека с частотами, близкими или равными резонансным, то резко возрастает амплитуда колебаний как всего тела, так и отдельных его органов.

Для человека резонанс наступает:

• 
  В положении сидя при частоте 4 – 6 Гц
• 
  Для головы – 20 – 30 Гц
• 
  Для глазных яблок – 60 – 90 Гц

При этих частотах интенсивная вибрация может привести к травматизации позвоночника и костной ткани, расстройству зрения, у женщин – вызвать преждевременные роды.

Колебания вызывают в тканях органов переменные механические напряжения. Информация о действующей вибрации воспринимается вестибулярным аппаратом.

Вестибулярный аппарат располагается в височной части черепа и состоит из преддверия и полукружных каналов, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Вестибулярный аппарат обеспечивает анализ положений и перемещений головы в пространстве, активизацию тонуса мышц и поддержание равновесия тела.

При широком спектре воздействующих на человека вибраций вестибулярный аппарат может передавать ложную информацию. Это связано с особенностями гидродинамического устройства вестибулярного аппарата, не приспособившегося в ходе эволюции к функционированию в условиях высокочастотных колебаний. Такая ложная информация вызывает состояние укачивания, дезорганизует работу многих систем организма.

Воздействие вибрации на организм человека определяется уровнем виброскорости и виброускорения, диапазоном действующих частот, индивидуальными особенностями человека. За нулевой уровень виброскорости принята величина 5 * 10-8 м/с, виброускорения – 3 * 10-4 м/сІ, рассчитанные по порогу чувствительности организма человека.

1. Классификация вибраций.

По способу передачи на тело человека вибрацию разделяют на общую, которая передается через опорные поверхности на тело человека, и локальную, которая передается через руки человека. Общие вибрации воспринимаются всем организмом человека и, в первую очередь, нервной и костной тканями человека.

Местные вибрации имеют место при соприкосновении человека с вибрирующим инструментом или оборудованием. Чувствительность человека к вибрациям зависит от положения его тела: наиболее чувствителен человек к вибрациям в положении “стоя” или “сидя”. Тяжесть воздействия вибраций на человека зависит от амплитуды смещения в пространстве отдельных органов человеческого тела, степени раздражения его вестибулярного аппарата.

Общая вибрация классифицируется следующим образом:

Транспортная, которая возникает вследствие движения по дорогам;

Транспортно-технологическая, которая возникает при работе машин, которые выполняют технологические операции в стационарном положении или при перемещении по специально подготовленным частям производственных помещений, производственных площадок;

Технологическая, которая влияет на операторов стационарных машин или передается на рабочие места, которые не имеют источников вибрации.

В производственных условиях часто встречаются случаи комбинированного влияния вибрации - общей и локальной.

1. Влияние шума и вибрации на людей и окружающую среду.

Орган, воспринимающий звуки и шумы, - ухо человека. Звуковая волна проходит от барабанной перепонки через косточки среднего уха и улитку и по мембране распространяется вибрация, приводятся в движение волосковые клетки кортиева органа, которые изгибаются, скручиваются и в них образуются электрические сигналы, раздражающие слуховой нерв. Эти “кодированные” импульсы передаются в мозг, где они “расшифровываются”, и мы воспринимаем звуковой сигнал.

Нормально, т. е. постоянно, орган слуха “работает” в режиме приема: мы бодрствуем - ухо непрерывно принимает “поток информации”, которая затем фильтруется, упорядочивается, отправляется на хранение в “ячейки памяти” головного мозга или вызывает немедленную реакцию нашего организма. И во время сна слух человека полностью не отдыхает. В это время высшие инстанции центральной нервной системы (ЦНС) следят за слуховыми впечатлениями и решают, какие из них необходимо срочно пропустить в сознание человека и разбудить спящего.

Некоторые люди считают, что к шуму можно привыкнуть, но это далеко не так. В общем случае шум небезразличен для организма человека и может вызывать различные психические реакции, отключение вегетативной нервной системы, регулирующей функции внутренних органов, сердечно-сосудистой системы и обмен веществ, повреждения слуха, а при высоких уровнях громкости вызывает болезненные ощущения.

Реакция человека на громкость звука очень индивидуальна и все приводимые численные величины уровня шума являются среднестатистическими. Следует иметь в виду, что хорошо изучено действие шумов высокой интенсивности, но мало что известно о влиянии на организм человека шумов малой и средней интенсивности, а именно таким шумам подвергается большинство из нас.

Среди всех видов механических воздействий для технических объектов наиболее опасна вибрация. Знакопеременные напряжения, вызванные вибрацией, содействуют накоплению повреждений в материалах, появлению трещин и разрушению. Чаще всего и довольно быстро разрушение объекта наступает при вибрационных влияниях в условиях резонанса. Вибрация вызывает также и отказы машин, приборов.

Действие вибрации на человека становится особенно неприятным и опасным, если частота колебаний приближаются к собственной частоте колебаний человеческого тела (5 Гц). При воздействии вибрации тело человека в разных положениях можно представить в виде кинематически изменяемой системы, отдельные части которой имеют свои собственные частоты колебаний (Гц):

Глаза - 22...27;

Горло - б...12;

Грудная клетка - 2...12;

Ноги, руки - 2...8:

Голова - 8...27;

Лицо и челюсти - 4...27;

Поясничная часть позвоночника - 4...14;

Живот - 4...12.

Вертикальная составляющая вибрации неблагоприятна для людей, работающих сидя, а горизонтальная - для работающих стоя. Ухудшение зрительного восприятия происходит под действием вибраций в двухчастотных диапазонах - от 25 до 40 Гц и от 60 до 90 Гц.

1. 
   Градации действия шума.

В настоящее время различают следующие градации действия шума на организм человека: мешающее; активация организма, т. е. возбуждение центральной и вегетативной нервной систем; влияние на работоспособность человека; помехи для передачи информации и нарушение общей ориентации в звуковой среде; повреждения слуха, т. е. потеря слуха и тугоухость.

Рассмотрим эти вопросы более подробно.

1. 
   Мешающее действие шума.

Растет с увеличением громкости, но зависит от индивидуального восприятия шума и конкретной обстановки.

Помехой для человека может стать даже едва слышимый звук: тиканье часов, жужжание мухи, писк комара, капанье воды из крана и т. д. Чем сильнее громкость внезапной шумовой помехи отличается от фонового шума, тем неприятнее она для слуха. Мешающее действие шума может быть связано и с информацией, которую он несет: уснувшая мать может не услышать раскатов грома, но просыпается от едва слышного плача ребенка: “сон матери”.

Благодаря частичному привыканию человека к шуму, психологическое воздействие шума может ослабиться или совершенно исчезнуть. Так, человек, живущий в большом городе, на шумной магистрали, привыкает к постоянному шуму улицы и спит значительно спокойнее, чем житель тихой окраины, где за ночь 2–3 раза проедет машина..

На улице, на рабочем месте по привычке мы готовы терпеть более громкие звуки, шумы, чем дома, где согласно исследованиям верхний предел шума “привыкания” днем составляет 40–45 дБ, а ночью не выше 35 дБ (но как помеху человек воспринимает шум с уровнем 25 дБА). Гигиенисты отмечают, что нельзя допускать, чтобы люди хронически подвергались воздействию такого шума, к которому нельзя привыкнуть. Связанные с этим отрицательные влияния на самочувствие человека необходимо считать серьезными и нежелательными независимо от того, покажут ли дальнейшие медицинские исследования, что такая шумовая нагрузка может привести к заболеваниям или нет.

1. 
   Активация (возбуждение центральной и вегетативной нервной системы).

Активация организма человека шумом приводит к возбуждению ЦНС и вегетативной нервной системы, нарушению сна, неумению расслабиться в моменты отдыха, заметному усилению реакций, связанных с испугом. Реакция активации осуществляется независимо от сознания человека через системы ствола головного мозга. Раздражающие нервные импульсы поступают от слухового нерва. Так, у спящего человека порог слухового восприятия на 10–15 дБ ниже, чем у бодрствующего, что объясняется отсутствием тормозного действия головного мозга. При таком воздействие шума повышается артериальное давление, расширяются зрачки глаз, уменьшается подвижность желудка, повышается частота дыхания, пульса, увеличивается выделение гормонов. Порог некоторых реакций достаточно велик: кровоток кожи изменяется, начиная с 70–75 дБ, а изменение электрического сопротивления кожного покрова начинается с увеличения уровня шума на 3–6 дБ над фоновым уровнем.

Сильнейшие активации происходят при реакциях испуга (выстрел, громкий хлопок дверью и т. д.). Так, когда возле спящего неандертальца раздавался рев хищника или другой подобный звук, возникающее состояние стресса приводило к сужению кровеносных сосудов, повышению артериального давления, выбросу адреналина в кровь, что позволяло нашему “предку” тут же “отмобилизоваться” и либо дать отпор “гостю”, либо спасаться бегством.

В наше время на человека в течение суток воздействуют самые разные шумы, и организм реагирует на них так, как и организм нашего “предка”. И если мы свободное время проводим под звуки громкой музыки или выстрелы телевизионного детектива, рев тормозов машин, то стрессовое состояние не покидает нас и в минуты отдыха. Мы не обращаем внимания на то, что физиологические реакции организма зовут нас к активным ответным действиям, но мы продолжаем сидеть в кресле. А такое напряжение накапливается внутри нас и приводит к заболеваниям (язва желудка, инфаркты, инсульты и др.).

В зависимости от времени суток шум может приводить к более или менее стрессовому состоянию человека, что может разладить внутренние часы, так как деятельность нашего организма подчиняется определенному ритму, в котором на протяжении 24 ч происходят различные физиологические процессы: кроветворные, создание гормонов, изменение чувствительности и активности ЦНС, обменные процессы, выделение желудочного сока, изменение температуры тела, артериального давления и т. д. Все эти процессы в течение суток периодически колеблются от максимума к минимуму.

В режиме отдыха нервная система находится на среднем уровне активации, и звуковые раздражители могут резко поднять этот уровень, помешать снятию нервного напряжения. Если такие шумовые помехи повторяются, то они наносят вред здоровью человека, особенно больным, ослабленным людям, которые нуждаются в отдыхе. Шум мешает во время отдыха, особенно во время сна. Шум затрудняет засыпание, может будить человека ночью и даже если человек не проснется от шума, сон становится беспокойным.

Шум действует на человека активизирующе и нарушает фазу засыпания вечером и засыпание ночью после пробуждения. Особенно человеку мешает немонотонный шум с большими скачками громкости (самолеты, автомобили, шум водопроводных труб, шумы, несущие информацию: радио, телевидение, разговоры и т. д.). К особо мешающим шумам относятся внезапные кратковременные шумы - хлопанье дверей, выстрелы, лай собак, звонки и т. д., уровень которых превышает нормальный фоновый шум на 10–15 дБ. Очень неприятен беспрерывный шум, не делающий пауз для отдыха.

Вероятность пробуждения от шума зависит от фазы сна человека. При неглубоком сне пробуждение может наступить даже при негромком шуме. Высота порога пробуждения индивидуальна и зависит от возраста человека. С возрастом порог пробуждения падает, и фаза глубокого сна занимает все меньше времени. Исследования показывают, что при уровне шума 40–45 дБ сон ухудшается или вообще прекращается у 10% спящих. Определенные реакции у спящих вызывают шумы с уровнем 25 дБ, При шуме в 50 дБ сон ухудшается у 50% спящих, а при шуме в 70 дБ люди, как правило, просыпаются.

1. 
   Влияние шума на работоспособность человека.

Привычные и ожидаемые шумы не ухудшают выполнения заученных как умственных, так и механических действий, а часто и улучшают работоспособность благодаря реакции активации организма на привычный шум. Так, тихая, мелодичная музыка способствует повышению работоспособности, но неожиданный, непривычный шум может снизить результативность работы, требующей концентрации внимания человека (такой шум оказывает отвлекающее действие). Конкретное действие шума зависит от колебаний его уровня, информационного содержания, личности человека и трудности работы.

Считалось, что на вегетативную нервную систему оказывают влияние шумы громче 65–90 дБ, но исследования последних лет показали, что на вегетативную нервную систему оказывают влияние шумы с интенсивностью ниже 65 дБ(А).

Помехи для передачи информации. Разборчивость речи, восприятие сигналов предупреждения нарушаются при шуме тем сильнее, чем выше уровень шума. Так шумовая помеха при разговоре должна быть на 10 дБ ниже речи собеседника. При сложных или иноязычных текстах разница между уровнями разговора и шума должна составлять не менее 20 дБ.

Чем больше расстояние между говорящим и слушающим, тем ниже должен быть уровень шума или выше уровень речи. Спокойный разговор на расстоянии 1 м имеет громкость порядка 55 дБ, а разговор на “повышенных тонах” - 65 дБ. В помещениях для речевого общения уровень мешающего шума не должен превышать 35–45 дБ(А).

1. 
   Глухота, тугоухость.

Глухота, вызванная шумом, относится к числу профессиональных заболеваний. Опасность глухоты возникает в случаях, если продолжительное время в течение рабочего дня на человека действует шум со средним уровнем выше 85 дБ. Такой шум достигается на некоторых производствах, в аппаратных залах объектов связи.

По статистике 10–15% работающих в промышленности подвергаются шуму с уровнями выше 90 дБ, a 15–20% - выше 85 дБ.

Больше всего от постоянного действия шума страдают рабочие и служащие, занятые в прядильном производстве, в металлорежущих, кузнечных цехах, аппаратных залах и кабинах некоторых объектов связи, в помещениях, где размещаются дизель-электрические агрегаты и др. Здесь отмечаются шумы с интенсивностью выше 100 дБ.

В повседневной жизни повреждения слуха могут вызываться слишком громкой музыкой, выстрелами в тире и т. д.

1. Вибрация и ее влияние на человека

Длительное воздействие на человека вибрации ведет к вибрационной болезни. Это заболевание является профессиональным. Вибрационная патология занимает 2-е место после пылевых, среди профессиональных заболеваний.

В зависимости от степени воздействия на организм человека выделяют 4 стадии развития вибрационной болезни:

1. На первой стадии симптомы незначительные: боль в руках, спазмы капилляров, боли в мышцах плечевого пояса.

2. На второй стадии усиливаются боли в руках, происходит расстройство чувствительности, понижается температура, синеет кожа кистей рук.

При условии исключения влияния вибрации на человека на первой и второй стадии лечение эффективно и изменения обратимы.

Третья и четвертая стадии характеризуются интенсивными болями в руках, резким снижением температуры кистей рук. Происходят изменения в нервной и эндокринной системах, а также сосудистые изменения. На этих стадиях нарушения приобретают генерализованный характер.

Больные страдают головокружением, головными и загрудными болями. Изменения имеют стойкий характер, необратимы.

Виброзащита человека представляет собой сложную проблему биомеханики. При разработке методов виброзащиты необходимо учитывать эмоциональное состояние человека, напряженность работы и степень его утомления.

Вибрация вызывает нарушения физиологического и функционального состояний человека. Стойкие вредные физиологические изменения называют вибрационной болезнью. Симптомы вибрационной болезни проявляются в виде головной боли, онемения пальцев рук, боли в кистях и предплечье, возникают судороги, повышается чувствительность к охлаждению, появляется бессонница. При вибрационной болезни возникают патологические изменения спинного мозга, сердечно-сосудистой системы, костных тканей и суставов, изменяется капиллярное кровообращение.

Функциональные изменения, связанные с действием вибрации на человека-оператора - ухудшение зрения, изменение реакции вестибулярного аппарата, возникновение галлюцинаций, быстрая утомляемость. Негативные ощущения от вибрации возникают при ускорении, которое составляет 5% ускорения силы веса, то есть при 0,5 м/с2. Особенно вредны вибрации с частотами, близкими к частотам собственных колебаний тела человека, большинство которых находится в границах 6.. .30, Гц.

Вибрации вызывают неприятные ощущения, проявляющиеся на резонансных частотах органов человеческого тела, и способны привести к остановке сердца.

1. Защита от шума и вибрации.

Для борьбы с шумом и вибрацией используются как общие, так и индивидуальные средства защиты.

1. Методы борьбы с вибрацией.

Общие методы борьбы с вибрацией базируются на анализе уравнений, которые описывают колебание машин в производственных условиях и классифицируются следующим образом:

Снижение вибраций в источнике возникновения путем снижения или устранения возбуждающих сил;

Регулировка резонансных режимов путем рационального выбора приведенной массы или жесткости системы, которая колеблется;

Вибродемпферование - снижение вибрации за счет силы трения демпферного устройства, то есть перевод колебательной энергии в тепловую;

Динамическое гашение - введение в колебательную систему дополнительной массы или увеличение жесткости системы;

Виброизоляция - введение в колебательную систему дополнительной упругой связи с целью ослабления передачи вибраций смежному элементу, конструкции или рабочему месту;

Использование индивидуальных средств защиты.

Рассмотрим подробнее вышеизложенные методы:

Снижение вибрации в источнике ее возникновения достигается путем уменьшения силы, которая вызывает колебание. Поэтому еще на стадии проектирования машин и механических устройств следует выбирать кинематические схемы, в которых динамические процессы, вызванные ударами и ускорением, были бы исключены или снижены.

Регулировка режима резонанса. Для ослабления вибраций существенное значение имеет предотвращение резонансных режимов работы с целью исключения резонанса с частотой принуждающей силы. Собственные частоты отдельных конструктивных элементов определяются расчетным методом по известным значениям массы и жесткости или же экспериментально на стендах.

Вибродемпферование. Этот метод снижения вибрации реализуется путем превращения энергии механических колебаний колебательной системы в тепловую энергию. Увеличение расхода энергии в системе осуществляется за счет использования конструктивных материалов с большим внутренним трением: пластмасс, металлорезины, сплавов марганца и меди, никелетитанових сплавов, нанесения на вибрирующие поверхности слоя упруговязких материалов, которые имеют большие, потери на внутреннее трение. Наибольший эффект при использовании вибродемпферных покрытий достигается в области резонансных частот, поскольку при резонансе значение влияния сил трения на уменьшение амплитуды возрастает.

Виброгашение, Для динамического гашения колебаний используются динамические виброгасители: пружинные, маятниковые, эксцентриковые гидравлические. Недостатком динамического гасителя является то, что он действует только при определенной частоте, которая отвечает его резонансному режиму колебаний.

Динамическое виброгашение достигается также установлением агрегата на массивном фундаменте.

Виброизоляция состоит в снижении передачи колебаний от источника возбуждения к объекту, который защищается, путем введения в колебательную систему дополнительной упругой связи. Эта связь предотвращает передачу энергии от колеблющегося агрегата к основе или от колебательной основы к человеку или к конструкциям, которые защищаются.

Средства индивидуальной зашиты от вибрации применяют в случае, когда рассмотренные выше технические средства не позволяют снизить уровень вибрации до нормы. Для защиты рук используются рукавицы, вкладыши, прокладки. Для защиты ног - специальная обувь, подметки, наколенники. Для защиты тела - нагрудники, пояса, специальные костюмы.

Для ослабления передачи вибраций и шума по воздуховодам и трубопроводам присоединять их к вентиляторам и насосам надо при помощи гибкой вставки из прорезиненной ткани или резинового патрубка.

Санитарные нормы регламентируют предельно допустимые уровни вибрации и лечебно-профилактические мероприятия. Однако следует отметить, что вибрация в определенных количествах оказывает положительное влияние на организм человека. Вибрация способна увеличивать активность жизненных процессов в организме.

1. Методы и средства защиты от шума

Средства защиты от шума подразделяют на средства коллективной и индивидуальной защиты.

Борьба с шумом в источнике его возникновения - наиболее действенный способ борьбы с шумом. Создаются малошумные механические передачи, разрабатываются способы снижения шума в подшипниковых узлах, вентиляторах.

Архитектурно-планировочный аспект коллективной защиты от шума связан с необходимостью учета требований шумозащиты в проектах планирования и застройки городов и микрорайонов. Предполагается снижение уровня шума путем использования экранов, территориальных разрывов, шумозащитных конструкций, зонирования и районирования источников и объектов защиты, защитных полос озеленения.

Организационно-технические средства защиты от шума связаны с изучением процессов шумообразования промышленных установок и агрегатов, транспортных машин, технологического и инженерного оборудования, а также с разработкой более совершенных малошумных конструкторских решений, норм предельно допустимых уровней шума станков, агрегатов, транспортных средств и т. д.

Акустические средства защиты от шума подразделяются на средства звукоизоляции, звукопоглощения и глушители шума.

Снижение шума звукоизоляцией. Суть этого метода заключается в том, что шумоизлучающий объект или несколько наиболее шумных объектов располагаются отдельно, изолировано от основного, менее шумного помещения звукоизолированной стеной или перегородкой.

Звукопоглощение достигается за счет перехода колебательной энергии в теплоту вследствие потерь при трении в звукопоглотителе. Звукопоглощающие материалы и конструкции предназначены для поглощения звука как в помещениях с источником, так и в соседних помещениях. Акустическая обработка помещения предусматривает покрытие потолка и верхней части стен звукопоглощающим материалом. Эффект акустической обработки больше в низких помещениях (где высота потолка не превышает 6 м) вытянутой формы. Акустическая обработка позволяет снизить шум на 8 дБА.

Глушители шума применяются в основном для снижения шума различных аэродинамических установок и устройств,

В практике борьбы с шумом используют глушители различных конструкций, выбор которых зависит от конкретных условий каждой установки, спектра шума и требуемой степени снижения шума.

Глушители разделяются на абсорбционные, реактивные и комбинированные. Абсорбционные глушители, содержащие звукопоглощающий материал, поглощают поступившую в них звуковую энергию, а реактивные отражают ее обратно к источнику. В комбинированных глушителях происходит как поглощение, так и отражение звука.

Заключение.

Изучив данную тему, нельзя не отрицать пагубное воздействие шума и вибрации на окружающую среду и в первую очередь на человека.

Внедрение в промышленность новых технологических процессов, рост мощности и быстроходности технологического оборудования, механизация производственных процессов привели к тому, что человек в производстве и в быту постоянно подвергается воздействию шума и вибраций высоких уровней.

Если в 60 – 70 годы прошлого столетия шум на улицах не превышал 80 ДБ, то в настоящее время он достигает 100 ДБ и более. На многих оживленных магистралях даже ночью шум не бывает ниже 70 ДБ, в то время как по санитарным нормам он должен не превышать 40 ДБ.

По данным специалистов, шум в больших городах ежегодно возрастает примерно на 1 ДБ. Имея ввиду уже достигнутый уровень, легко себе представить весьма печальные последствия этого шумового «нашествия».

Появляются все новые сверхмощные источники звука, например: шум реактивного самолета, космической ракеты. Очень высок уровень промышленных шумов. На многих производствах он достигает 80 – 100 ДБ и более, способствуя увеличению числа ошибок в работе, снижая производительность труда примерно на 10 – 15% и одновременно значительно ухудшает его качество.

Борьба с шумом, является комплексной проблемой. Существуют общие аспекты в работе всех, кто занимается решением проблемы шумов окружающей среды:

Оценка соответствия источника шума (промышленные предприятия, торговые центры, аэропорты, автомагистрали, железные дороги и т.д.) действующим инструкциям и законодательным актам.

Проведения полевых измерений

Оценки шума от определенных источников

Расчет ожидаемых уровней шума

Составления карты уровней шума

Подготовки отчетов для общественности и для лиц, принимающих решения.

Архивации и сбора данных

Проведения экспертиз

Перечисленные задачи, необходимые для оценки степени и уровня шумовой загрязненности, требуют также определенного уровня понимания проблемы не только профессионалами, работающими в полевых условиях, но и лицами, принимающими решения, и общественностью.

Список литературы.

1. 
   Валова В.Д. Основы экологии: Учебное пособие. – 2-е изд., перераб. И доп. М.: Издательский Дом «Дашков и К0», 2001.
2. 
   Жидецкий В.Ц., Джигирей В.С., Мельников А.В. Основы охраны труда. Учебник – Изд. 2-е, дополненное. –Л., Афиша, 2000. – 351с.
3. 
   Крючек Н. А., Латчук В. Н., Миронов С. К. Безопасность и защита населения в чрезвычайных ситуациях: Учебник для населения. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003
4. 
   Корчагина В.А. Ботаника. Издательство «Просвещение», 1992г.
5. 
   Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек М.: Гранд, 1998

1 Герц (единица измерения частоты периодических процессов)

Тема: Шум и вибрация в городе

Шум как экологическая проблема города.

Шум – это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и силы, возникающих при механических колебаниях в разнообразных средах.

Повышенный уровень шума остается одной из наиболее острых проблем для городских территорий. Площадь городских территорий, подверженных постоянному сверхнормативному шумовому воздействию, как правило, превышает 60%.

В зависимости от источника в шуме преобладают звуковые волны различной частоты. По частоте шумовые явления можно разделить на три области: ультразвук, слышимый звук и инфразвук. Ультразвук и инфразвук не воспринимаются человеческим ухом, но оказывают на организм механическое воздействие. Инфразвук воспринимается человеческим организмом как мелкая вибрация.

Основные источники на территории больших городов: автотранспорт, ж/д транспорт и наземные линии метро, авиатранспорт, строительная техника, промышленные предприятия и площадки, инженерное оборудование зданий, существенный вклад вносят шумы бытового происхождения внутри кварталов жилых домов.

Шум не только создает дискомфорт, но и отрицательно воздействует на здоровье человека, его трудоспособность, безопасность. Производственный шум нарушает информационные связи, что снижает эффективность и безопасность человеческой деятельности. Шум вызывает усталость, снижает способность человека сосредотачивать внимание, точность выполнения работ, связанных с пониманием информации. Часто шумовые помехи не позволяют решить даже простейшую задачу.

Влияние шума на организм человека. В первую очередь шум влияет на центральную нервную систему и сердечнососудистую систему. Длительное воздействие шума снижает остроту слуха и зрения, повышает кровяное давление.

Высокий уровень шума способствует повышению числа случаев гипертензии и гипотензии, гастрита, язвенной болезни желудка, болезней желез внутренней секреции и обмена веществ, психозов, неврозов, болезней органов кровообращения. Улиц, проживающих в шумных районах, чаще выявляются церебральный атеросклероз, повышение содержания холестерина в крови, астенический синдром. Доля новорожденных с пониженной массой тела возрастает соответственно увеличению уровня шума.

Умственная работоспособность явно снижается при уровне шума более 80 дБ. Показатели физиологических функций сердечнососудистой системы при уровне шума 60-70 дБ меняются несущественно, но при уровне шума 80 дБ возникают колебания артериального давления до 30 мм РТ. Ст., наблюдается тенденция к повышению артериального давления.

При уровне шума 90 дБ и более возникает перевозбуждение вестибулярного анализатора, которое моет приводить к головокружению, нарушению координации движений. Высокий уровень шума отрицательно влияет на зрительный анализатор, и чем выше уровень шума, тем хуже человек видит и реагирует на происходящее. Многие автомобильные катастрофы происходят по той причине, что водитель длительное время находится на магистрали, где уровень шума достигает 95-100 дБ. Установлен, что при уровне шума 90 дБ зрение ухудшается на 25%.

Наиболее восприимчивы к шуму дети – под воздействием шума они приходят в возбуждение, сами начинают шуметь, кричать, переутомляются, становятся капризными и неадекватно реагируют на замечания взрослых. У детей, рожденных и проживающих в шумной среде, наблюдается замедление физического и умственного развития, понижена концентрация внимания во время учебы в школе, они больше подвержены травматизму и несчастным случаям. Для таких детей характерна пониженная сопротивляемость различным заболеваниям, которые протекают в более тяжелой форме.

Борьба с шумом в городе. Существуют методы шумозащиты от воздействия железнодорожного транспорта непосредственно в месте возникновения шума, т.е. на подвижном составе и железнодорожных путях, например: использование шлифованных рельсов, колесных шумопоглотителей, укладка бесстыкового пути.

С помощью этих методов можно снизить финансовые затраты на совершенствование инфраструктуры, повысить визуальную привлекательность территорий за счет отсутствия высоких защитных стен.

Для снижения сверхнормативного шума и сохранения существующих акустически благополучных территорий города необходимы масштабное внедрение шумопонижающих технологий во всех сферах городского хозяйства и промышленности, разработка специальных мер по снижению шума, ужесточение мер ответственности за нарушения, связанные с созданием сверхнормативного шума, при упрощении процедур привлечения к ответственности.

В настоящее время исключены полеты самолетов над жилыми кварталами в нарушение установленных маршрутов полетов. Создана сеть автоматических станций контроля авиошума, которые проводят измерения в круглосуточном режиме.

Для снижения негативного воздействия шума от строительных работ в мировой практике используются следующие меры: запрет проведения строительных работ с 19:00 до 7:00, по выходным и праздничным дням; ведение видеонаблюдения за строительными работами; ограничение длительности производства шумных работ в дневное время; требования применять малошумную технику и глушить двигатели автотранспорта, находящегося на площадке и т.д.

В мировой практике уделяется внимание бытовому шуму, сопровождающему работу различных видов оборудования, используемого на улице, и проведения спортивных мероприятий. В России предусмотрена административная ответственность за нарушение тишины и покоя в ночное время для всех подобных источников.