Источники, характеристика и классификация инфразвука

Инфразвук

Воздействие инфразвука на организм человека

Инфразвук является вредным фактором производственной среды, способным оказывать неблагоприятное действие на весь организм человека, отражаться на его здоровье и работоспособности. При действии инфразвуковых колебаний возможны изменения со стороны нервной, сердечно-сосудистой, дыхательной, эндокринной и других систем организма. При этом выраженность симптомов зависит от уровня инфразвука. Инфразвук вызывает снижение слуха преимущественно на низких и средних частотах. Выраженность этих изменений зависит от интенсивности инфразвука и длительности действия факторов.

Особенностью влияния инфразвука на организм в производственных условиях является его сочетание с шумами звукового диапазона частот. Однако более выраженного неблагоприятного действия на организм, чем у широкополосного шума, не обнаружено. Установлен аддитивный характер действия инфразвука и низкочастотного шума.

Инфразвук в зависимости от частоты и уровня звукового давления оказывает влияние на функциональное состояние слухового и вестибулярного анализаторов, функцию дыхания, нервную и сердечно-сосудистую системы, приводя к головокружениям, головным болям, а также к снижению внимания, работоспособности и появлению чувства страха и общему недомоганию.

Инфразвуковые колебания ввиду их большой длины волны характеризуются незначительным поглощением, поэтому Инфразвуковые волны в воздухе, в воде и в земной коре могут распространяться на большие расстояния, что используется как предвестник стихийных бедствий. В конце 60-х гг. XX в. французский исследователь Гавро обнаружил, что инфразвук определенных частот может вызвать у человека чувство тревоги и беспокойства. Слабые инфразвуки действуют на вестибулярный аппарат и вызывают ощущение морской болезни.

Длительное воздействие инфразвуковых колебаний на организм человека приводит к появлению утомляемости, головокружению, нарушению сна, психическим расстройствам, нарушению периферического кровообращения, функции центральной нервной системы и пищеварения.

Колебания с уровнем звукового давления более 120-130 дБ в диапазоне частот от 2 до 10 Гц могут приводить к резонансным явлениям в организме.

Для органов дыхания опасны колебания с частотой 1-3 Гц, для сердца — 3-5 Гц, для биотоков мозга — 8 Гц (особенно с частотой 7 Гц, так как совпадают с частотой α-ритмом биотоков мозга), для желудка — 5-9 Гц.

Инфразвуки очень высокой мощности вызывают кровоизлияния и разрывы тканей в грудной клетке и брюшной полости. Преходящие инфразвуки повышенной мощности вызывают повреждения внутренних органов.

 

Нормирование инфразвука

Общий уровень звукового давления — величина, измеряемая при включении на шумомере частотной характеристики «Линейная» (от 2 Гц) или рассчитанная путем энергетического суммирования уровней звукового давления в октавных полосах частот без корректирующих поправок; измеряется в децибелах (дБ) и обозначается дБ Лин.

Среднее квадратическое значение звукового давления — квадратный корень из среднего по времени значения квадрата мгновенного звукового давления в заданной точке пространства за определенный интервал времени; измеряется в паскалях (Па).

Уровень звукового давления — выраженное в логарифмических единицах отношение среднего квадратического значения звукового давления в определенной полосе частот к стандартизованному исходному значению звукового давления; измеряется в дБ и определяется по формуле

L = 20lgP/P₀, (6.1)

где L — уровень звукового давления, дБ; P — среднее квадратическое значение звукового давления в определенной полосе частот, Па; P₀ — исходное значение звукового давления в воздухе, равное 2 •10^‾5 Па.

Эквивалентный (по энергии) общий (линейный) уровень звукового давления непостоянного инфразвука — общий уровень звукового давления постоянного инфразвука, который имеет такое же среднее квадратическое звуковое давление, что и данный непостоянный инфразвук в течение заданного интервала времени; измеряется в дБ.

Нормируемыми параметрами постоянного инфразвука являются уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8 и 16 Гц, определяемые по формуле (6.1).

При одночисловой оценке постоянного инфразвука нормируемым параметром является общий уровень звукового давления при условии, что разность между уровнями, измеренными на частотных характеристиках шумомера «Линейная» и «А» при включении временной характеристики «медленно», составляет не менее 10 дБ.

Нормируемыми параметрами непостоянного инфразвука являются эквивалентные по энергии уровни звукового давления в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8 и 16 Гц и эквивалентный общий уровень звукового давления, определяемые по формуле (8.2).

Предельно допустимые уровни инфразвука на рабочих местах, дифференцированные для различных видов работ, а также в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки устанавливаются согласно данным табл.6.5.

Таблица 6.5. Предельно допустимые уровни инфразвука

	Уровни звукового давления, дБ, в				Общий уровень
Место измерения	октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц				звукового давления, дБ Лин
	2	4	8	16
Работа с различной степенью тяжести и напряженности
трудового процесса в производственных помещениях и на территории предприятии:
-работы различной степени тяжести	100	95	90	85	100
-работы  различной   степени интеллектуально эмоциональной напряженности	95	90	85	80	95
Территория жилой застройки	90	85	80	75	90
Помещения жилых и общественных зданий	75	70	65	60	75

Для непостоянного инфразвука мгновенные (текущие) значения общего уровня звукового давления, измеренные по шкале шумомера «Линейная», не должны превышать 120 дБ.

Меры защиты от инфразвука

Меры по ограничению неблагоприятного влияния инфразвука на работников должны предусматривать:

-ослабление инфразвука в его источнике, устранение причин воздействия;

-изоляцию инфразвука;

-поглощение инфразвука, постановку глушителей;

-индивидуальные средства защиты;

-медицинскую профилактику.

В условиях производства инфразвук, как правило, сочетается с низкочастотным шумом, в ряде случаев — с низкочастотной вибрацией.

Повышение единичной мощности и габаритов машин приводит к повышению удельного веса низкочастотных составляющих в спектрах шумов на рабочих местах и появлению инфразвука.

При предупредительном и текущем санитарном надзоре необходимо иметь в виду возможность присутствия инфразвука в спектрах шумов машин, оборудования и процессов; для выявления инфразвука следует учитывать:

а) технологические признаки: высокая единичная мощность машин, низкое число оборотов, ходов или ударов (например, виброплощадки и т. д.); неоднородность или цикличность технологического процесса при обработке крупногабаритных деталей или больших масс сырья; флуктуация мощных потоков газов или жидкостей (на пример, газодинамические установки);

б) конструктивные признаки: большие габариты двигателей или рабочих органов; наличие замкнутых объемов, возбуждаемых динамически (например, кабины наблюдения технологического                                                   оборудования);      подвеска транспортных технологических машин;

в) строительные признаки: большие площади перекрытий или ограждений источников шума (например, смежное расположение административных помещений с производственными); наличие замкнутых изолированных от звука объемов (кабин наблюдений оператора); применение для поглощения шума и звукоизоляции материалов, эффективных только на высоких частотах.

Существующие меры борьбы с шумом, как правило, неэффективны для инфразвуковых колебаний. Более того, они могут способствовать увеличению уровней и распространению низкочастотных колебаний.

Наиболее эффективным и практически единственным средством борьбы с инфразвуком является снижение его в источнике. К таким мерам можно отнести:

-увеличение частот вращения валов до 20 и более оборотов в секунду;

- повышение жесткости колеблющихся конструкций больших размеров;

-устранение низкочастотных вибраций;

-конструктивные изменения источников, позволяющие из области инфразвуковых колебаний перейти в область звуковых колебаний, для снижения которых возможно применение методов звукоизоляции и звукопоглощения.

Большая длина волны позволяет инфразвуку распространяться в атмосфере на значительные расстояния, достигающие десятков тысяч километров. По этой же причине невозможно остановить инфразвук с помощью строительных сооружений на пути его распространения, а также с помощью средств индивидуальной защиты.

Меры борьбы с инфразвуком необходимо применять непосредственно к источнику его возникновения.

В борьбе с инфразвуком на путях распространения определенный эффект оказывают глушители интерференционного типа, обычно при наличии дискретных составляющих в спектре инфразвука.

В качестве индивидуальных средств защиты рекомендуется применение наушников, вкладышей, защищающих ухо от неблагоприятного действия сопутствующего шума.

Работники в условиях воздействия инфразвука должны проходить предварительный и периодические медицинские осмотры. Рекомендуются лечебные и профилактические процедуры, применяемые для работников шумных и виброопасных профессий.

 

Ультразвук

Нормирование ультразвука

Согласно ГОСТ 12.1.001-89 «Ультразвук. Общие требования безопасности», СН 9-88 РБ 98 «Ультразвук, передающийся контактным путем. Предельно допустимые уровни на рабочих местах», СН 9-87 РБ 98 «Ультразвук, передающийся воздушным путем. Предельно допустимые уровни на рабочих местах» нормируемыми параметрами воздушного ультразвука на рабочих местах являются уровни звукового давления в децибелах в третьоктавных полосах со среднегеометрическими частотами 12,5, 16, 20, 25, 31,5, 40, 50, 63, 80, 100 кГц, которые определяются по формуле

L = 20 lg p/p₀,

Где L — уровень звукового давления,  дБ;                     p— среднее квадратическое значение звукового давления в определенной полосе частот, Па; p₀ =

= 2 • 10 ^-5Па — исходное значение звукового давления в воздухе.

Допустимые уровни звукового давления на рабочих местах не должны превышать значений, приведенных в табл. 6.6.

Таблица 6.6. Предельно допустимые уровни звукового давления воздушного ультразвука на рабочих местах

Среднегеометрические частоты третьоктавных полос, кГц	Уровень звукового давления, дБ
12,5 16 20 25 31,5 – 100,0	80 90 100 105 110

Нормируемыми        параметрами       контактного ультразвука                                   являются пиковые   значения    виброскорости      L или ее логарифмические        уровни в

децибелах в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 8, 16, 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000,16 000, 31 500 кГц, определяемые

по формуле

 

L_υ = 20 lg υ/υ_0,

 

где υ — пиковое значение виброскорости, м/с; υ₀ — опорное значение виброскорости, равное 5 • 10‾⁸м/с.

Допустимые уровни виброскорости и ее пиковые значения на рабочих местах не должны превышать значений, приведенных в табл. 6.7.

 

Таблица 6.7. Предельно допустимые уровни и пиковые значения контактного ультразвука

Среднегеометрические частоты октавных полос, кГц	Пиковые значения виброскорости, м/с	Уровни виброскорости, дБ
8 – 63 125 – 500 1•103 – 31,5•103	5•10^‾3 8,9•10^‾3 1,6•10^‾2	100 105 110

Допустимые уровни контактного ультразвука следует принимать на 5 дБ ниже значений, указанных в табл. 7.2, в тех случаях, если работники подвергаются совместному воздействию воздушного и контактного ультразвука.

 

Инфразвук

Источники, характеристика и классификация инфразвука

Развитие современной техники и транспортных средств, совершенствование технологических процессов и оборудования сопровождаются увеличением мощности и габаритов машин, что обусловливает тенденцию повышения низкочастотных составляющих в спектрах шумов на рабочих местах и появление инфразвука.

Инфразвуком называют акустические колебания в диапазоне частот ниже 20 Гц. Этот частотный диапазон лежит ниже порога слышимости. Человеческое ухо не способно воспринимать колебания указанных частот.

Производственный инфразвук возникает за счет тех же процессов, что и шум слышимых частот, а именно: турбулентности, резонанса, пульсации и возвратно-поступательного движения. Вследствие этого инфразвук сопровождается слышимым шумом, причем максимум колебательной энергии в зависимости от характеристик конкретного источника может приходиться на звуковую или инфразвуковую часть спектра.

Наибольшую интенсивность инфразвуковых колебаний создают машины и механизмы, имеющие поверхности больших размеров, совершающие низкочастотные механические колебания (инфразвук механического происхождения) или турбулентные потоки газов или жидкостей (инфразвук аэродинамического или гидродинамического происхождения).

В энергетике инфразвук возникает при работе вентиляторов, компрессоров. Любые механизмы, работающие при частотах вращения вала менее 20 об/с, излучают инфразвук.

Инфразвук как физическое явление подчиняется общим закономерностям, характерным для звуковых волн, однако обладает рядом особенностей, связанных с низкой частотой колебаний упругой среды:

-инфразвук имеет во много раз большие амплитуды колебаний, чем акустические волны, при равных мощностях источников звука;

-инфразвук распространяется на большие расстояния от источника генерирования ввиду слабого поглощения его атмосферой;

-большая длина волны делает характерным для инфразвука явление дифракции (огибание волнами). Благодаря этому инфразвуки легко проникают в помещения и обходят преграды, задерживающие слышимые звуки;

-инфразвуковые колебания способны вызывать вибрацию крупных объектов вследствие явлений резонанса.

Указанные особенности инфразвуковых волн затрудняют борьбу с ним, так как классические способы, применяемые для снижения шума (звукопоглощение и звукоизоляция), а также удаление от источника в данном случае малоэффективны.

СанПиН 2.2.4/2.1.8.10-35-2002 «Инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки» устанавливают классификацию, характеристики и предельно допустимые уровни на рабочих местах.

По характеру спектра инфразвук подразделяется:

- широкополосный с непрерывным спектром с шириной более одной октавной полосы;

- тональный инфразвук, в спектре которого имеются слышимые дискретные составляющие.

По временным характеристикам инфразвук подразделяется:

- постоянный инфразвук, общий уровень звукового давления которого изменяется за время наблюдения не более чем на 6 дБ;

- непостоянный инфразвук, общий уровень звукового давления которого изменяется за время наблюдения более чем на 6 дБ.