Шум и его воздействие на организм человека

 

Цель работы: ознакомление студентов с видами воздействий шума на организм человека и овладение навыком и умением определения значений переменных факторов, влияющих на уровни шума на местности, а также составление «Планов мероприятий по борьбе с шумом на территории жилой застройки».

Общие положения. Шум – любой нежелательный звук или совокупность звуков, оказывающих неблагоприятное воздействие на организм человека.

Под звуком понимаются волнообразно распространяющиеся колебания частиц упругой среды. Различают биологическое и физическое понятие звука. К биологическому понятию звука относятся колебания и волны, которые воспринимаются человеческим органом слуха (в диапазоне от 16 – 20 Гц до 20 кГц). Физическое понятие о звуке объединяет как слышимые, так и не слышимые колебания упругих сред (условно от 0 до 10¹³ Гц). Колебания с частотой ниже 16 – 20 Гц называются инфразвуком, выше 20 кГц – ультразвуком.

Слышимые звуковые непериодические колебания с непрерывным спектром воспринимаются как шумы. Различают источники шума естественного и техногенного происхождения. Примерами шумов естественного происхождения являются шумы морского прибоя, ветра в лесу, голоса животных и др. К источникам шума техногенного происхождения относятся все применяемые в современной технике механизмы, оборудование и транспорт.

Техногенные шумы по физической природе могут быть механические, электромагнитные, аэродинамические и гидродинамические. Они часто представляют собой смесь случайных и периодических колебаний.

Для анализа акустических характеристик различных объектов пользуются единицей измерения – децибелом (дБ – по шкале А шумомера) – 1/10 Бэлла. Увеличение интенсивности звука в 10 раз соответствует одному белу (Б): 1 Б = 10 дБ. В таблице 3.1 приведены акустические характеристики для различных источников.

 

Таблица 3.1 – Уровни звукового давления и интенсивности звука для различных источников

 

Источник звука	Уровень звукового давления, дБ
Порог слышимости (1000 Гц)

Продолжение таблицы 3.1

Шепот на расстоянии 1,5 м
Тихая музыка
Уличный шум
Нормальная разговорная речь на расстоянии 1 м
Сильное уличное движение на расстоянии 5 м
Очень громкая музыка
Гром
Порог болевой слышимости

Воздействие на орган слуха. Шум влияет на слух трояким образом:

1) вызывает мгновенную глухоту и повреждение слуха при очень высокой интенсивности шума;

2) при длительном воздействии шума высокой интенсивности вызывает необратимые потери слуха, так называемую тугоухость;

3) кратковременное воздействие шума высокой интенсивности приводит к временной потере чувствительности слуха, которая затем восстанавливается.

Первый тип воздействия, приводящий к акустической травме, соответствует уровням шума 150 дБ, имеющим место, например, при взрыве. При этом барабанная перепонка может оказаться порванной, а слуховые косточки – сломанными или смещенными. Если барабанная перепонка и слуховые косточки остаются невредимыми, то потеря слуха может быть временной.

Поврежденные барабанную перепонку и слуховые косточки можно заменить путем трансплантации. При потере чувствительности волосковых клеток может помочь усиление звука в слуховом канале, однако, если поврежден слуховой нерв, то слух восстановить невозможно.

Импульсный шум меньшей интенсивности, образующийся, например, в результате удара молотка по стальной пластине, хотя и не травмирует слух, но все-таки приводит к отклонениям в его работе. Вообще, человеческое ухо плохо приспособлено к импульсному шуму. Его защитные механизмы срабатывают спустя 0,01 с после начала действия звукового импульса, а за это время он уже может вызвать травму. Впрочем, подобный импульсный шум не встречается в природе, а порождается исключительно человеческой деятельностью.

При длительном воздействии непрерывного шума высокой интенсивности сужаются или даже перекрываются кровеносные сосуды внутреннего уха, и, как следствие, нарушается обмен веществ, появляется усталость слуховых клеток, снижается их чувствительность. Если длительность воздействия шума не очень большая, то появляющееся в результате этого повышение порога слышимости уха спустя некоторое время пропадает и оно функционально полностью восстанавливается. В этом случае говорят о временном изменении порога слышимости. Если человек подвергается воздействию интенсивного шума каждый день, то ухо не успевает восстановиться к следующему рабочему дню и появляются необратимые потери слуха. При этом говорят о постоянном изменении порога слышимости или о тугоухости.

Необратимые потери слуха также наступают и с увеличением возраста. Обычно это явление начинается в возрасте приблизительно 30 лет у мужчин и 35 лет у женщин с потерей чувствительности слуха к высоким частотам. С годами оно распространяется на более низкие частоты, достигая речевого диапазона 500…3000 Гц, где как раз мы и различаем произносимые слова.

Воздействие на другие органы. Наиболее характерно действие шума проявляется в изменениях в системе кровообращения, выражающееся в некотором увеличении частоты пульса, сужении мелких артериальных сосудов и, как следствие этого, уменьшение объема протекающей крови и снижение температуры кожи. Кроме того, имеет место расширение зрачков, зависящее от интенсивности воздействующего шума. В результате уменьшается глубина резкости зрения, что особенно нежелательно для людей, выполняющих высокоточную работу, например, часовщиков.

Воздействие на психику. Воздействие на психику возрастает с повышением высоты звука и увеличением частотного диапазона. Увеличение громкости приводит к негативным психическим реакциям как непосредственно, так и косвенно из-за коммуникативных помех, когда возможность речевого общения сокращается до минимума. Прерывистый шум по сравнению с непрерывным, особенно если часто меняются его уровни, вызывает раздражение, которое усиливается с повышением разницы между минимальным и максимальным уровнями. Реакция на шум во многом определяется также исходным состоянием психики человека. Предрасположенность его к неврозам приводит к более сильной реакции на шум.

Установлено, что шум положительно влияет на конкретное мышление и отрицательно – на абстрактное мышление.

Воздействие на человека инфра- и ультразвука. Инфразвук даже небольшой мощности действует болезненно на уши, заставляя колебаться внутренние органы. Именно инфразвуки являются причиной тяжелой усталости жителей городов и работников шумных предприятий. Воздействие инфразвука может приводить к ощущению головокружения, вялости, потере равновесия, тошноте.

Выделяется четыре зоны воздействия инфразвука:

а) первая зона – смертельное воздействие инфразвука при уровнях, превышающих 185 дБ и экспозицией свыше 10 минут;

б) вторая зона – действие инфразвука с уровнями от 145 до 185 дБ – вызывает эффекты опасные для человека;

в) третья зона – действие инфразвука с уровнями от 120 до 145 дБ. Здесь мнения исследователей противоречивы;

г) четвертая зона – действие инфразвука с уровнями ниже 120 дБ, не приводящее к каким-либо значительным последствиям.

Высокие уровни инфразвука возникают вблизи работающих сталеплавильных печей, внутри салонов автомобилей, движущихся со скоростями порядка 100 км/ч.

Существует множество природных источников инфразвука: извержения вулканов, смерчи, штормы, землетрясения и т.д.

Ультразвук приводит к функциональным нарушениям в работе нервной и эндокринной систем, изменению артериального давления, состава и свойств крови. Ультразвук может действовать на человека, как через воздушную среду, так и контактно на руки. Контактное воздействие на руки приводит к нарушению капиллярного кровообращения в кистях рук, снижению болевой чувствительности, изменению костной структуры – снижению плотности костной ткани.

 

 

3.1 Определение уровней шума на территории жилой застройки и составление плана мероприятий по борьбе с шумом

 

Шум измеряется в децибелах по шкале А шумомера. Ожидаемый уровень шума на том или ином расстоянии от источника шума может быть рассчитан по методике И. Л. Карагодиной. Для расчета шумового режима в жилой застройке необходимо руководствоваться санитарными нормами предельно-допустимых уровней шума (ПДУ), а также нужно знать закономерности распространения звуковых волн в приземном пространстве в условиях города:

 

, (3.1)

 

где У_ож – ожидаемый (расчетный) уровень шума в точке территории на расстоянии, на котором необходимо рассчитать уровень шума, дБ;

У_из – измеряемый шумомером уровень шума вблизи источника шума, дБ;

Х₁ – снижение уровня шума в результате сферического распространения звуковых волн в свободной однородной атмосфере, дБ;

Х₂ – снижение уровня шума в результате поглощения шума поверхностью земли, дБ;

Х₃ – снижение уровня шума при наличии зеленых насаждений, дБ;

Х₄ – снижение уровня шума при наличии экранирующих устройств (стена, здания и т.п.), дБ.

 

Общая схема снижения шума в городской застройке представлена на рисунке 3.1.

Уиз, дБ

Уож, дБ

Экран

Объект шумозащиты

Источник шума

Деревья, кустарники

Газон, открытый грунт, асфальт

R1 = а, м

b = R2-R1, м

R2, м

 

Рисунок 3.1 – Схема распространения шума в городской застройке

 

Интенсивность шума уменьшается с увеличением расстояния от источника шума до объекта шумозащиты на величину Х₁, которая рассчитывается по формуле:

 

, (3.2)

 

где R₂ – расстояние до точки, в которой рассчитывается ожидаемый уровень шума, м;

R₁ – расстояние до точки, в которой измерен уровень шума, м.

 

Интенсивность шума уменьшается при поглощении подстилающей поверхностью на величину Х₂, которая рассчитывается по формуле:

 

, (3.3)

 

где К_п – коэффициент поглощения шума под влиянием различных поверхностей земли в свободном пространстве над ровной территорией. Для асфальта принимается равным 0,9, для открытого грунта – 1,0, для газона – 1,1.

 

Интенсивность шума уменьшается при наличии зеленых насаждений на величину Х₃, которая рассчитывается по формуле:

 

, (3.4)

 

где К_з – коэффициент средней величины снижения звуковой энергии зелеными насаждениями. Для защитной полосы из деревьев с густыми сомкнутыми кронами, подлеском и кустарником по периметру, при ширине полосы не менее 6 м и высоте деревьев не менее 7 м (2 ряда деревьев) К₃ принимается равным 1,5. При тех же размерах защитной зеленой полосы, имеющей лесопарковый характер средней густоты с кустарником, К₃ принимается равным 1,2.

 

Интенсивность шума уменьшается при наличии экранирующих устройств на величину Х₄, которая определяется по таблице 3.2 после расчета коэффициента W:

 

, (3.5)

 

где λ – длина волны (например, для 500 Гц длина волны равна 0,68 м) м;

h – высота экрана, которым может быть здание, сплошная ограда заводской территории или другие сооружения, м;

a – расстояние от источника шума до экрана (расстояние а = R₁), м;

b – расстояние от экрана до точки территории, в которой рассчитывается уровень шума (расстояние b = R₂ – R₁), м.

 

Таблица 3.2 – Снижение уровня звукового давления (Х₄) за счет экранирования при величине коэффициента W

 

W	X4, дБ
1,0
1,5
2,3
2,5
3,0
3,5
4,0

 

Предельно-допустимый уровень шума на территории жилой застройки составляет 25 дБ в ночное время суток, в дневное – 30 дБ.

В случае превышения ПДУ составляется «План мероприятий по борьбе с шумом», в котором с помощью измерения величины переменных Х₁, Х₂, Х₃, Х₄ добиваются соблюдения ПДУ шума в расчетной точке территории (в которой находится объект шумовой защиты), который включает в себя:

а) посадка газона;

б) посадка лесозащитной полосы;

в) сооружение экрана высотой………. м.

Варианты для расчета ожидаемого уровня шума на территории жилой застройки представлены в Приложении А.

 

Контрольные вопросы

 

1. Каким образом шум воздействует на орган слуха?

2. Каковы причины потери слуха?

3. В чем заключаются особенности воздействия инфра- и ультразвука?

4. С помощью какого прибора измеряют уровень звука? Единицы измерения уровня шума.