Шум, ультразвук и инфразвук. Нормирование и защита.

4.5.1. Защита от производственного шума, ультразвука и инфразвука

Звуком называется волнообразно распространяющиеся про­дольные колеба-тельные движения упругой среды: твердой, жид­кой, газообразной.

Звуковое поле - это область пространства, в котором распро­страняются зву-ковые волны.

Частотный диапазон слухового восприятия человеком звуко­вых колебаний находится в пределах от 16 до 20000 Гц.

Всякий нежелательный для человека звук называется шумом.

Источники шума по своей физической природе подразделя­ются на источ-ники механического, аэродинамического, гидроди­намического и электромаг-нитного шума.

Шум нарушает прием информации, что влияет на ошибки и травматизм. Он вызывает усталость. При длительном воздейст­вии шума снижается острота слуха, изменяется кровяное давле­ние, ослабляется внимание, ухудшается зрение, происходят из­менения в дыхательных центрах, возможно изменение координации движения, значительно увеличивается расход энер­гии при одина-ковой физической нагрузке.

Интенсивный шум является причиной сердечно-сосудистых за­болеваний, нарушения нормальной функции желудка и ряда дру­гих функциональных нарушений организма человека. В шумных цехах наиболее часты случаи производственного травматизма.

Воздействие шума отражается, прежде всего, на органах слуха. Различают три формы воздействия - утомление слуха, шумовую травму и профессиональ-ную тугоухость. Первая характеризуется острым утомлением клеток уха и может стать причиной развития профессиональной тугоухости. Шумовая трав-ма может возникнуть при воздействии высокого звукового давления - при взрывах, ис­пытаниях мощных реактивных двигателей и т.п. При этом у по­страдавших наблюдается головокружение, шум и боль в ушах, а также пораже-ние барабанной перепонки. Профессиональная туго­ухость ведет к снижению слуха вплоть до его полной потери.

Шум является не только источником многих заболеваний, но и снижает работоспособность. Производительность труда в ряде слу­чаев снижается до 60%, а число ошибок в расчетах увеличивается более чем на 50%. Он может быть причиной несчастного случая.

Борьба с шумом - комплексная проблема, связанная с реше­нием гигиени-ческих, технических, управленческих, правовых и культурно-просветительных задач.

Проблема снижения шума на производстве предусматривает решение двух связанных между собой задач:

• снижение шума изготавливаемых предприятиями машин и оборудова-ния, заданных в технических условиях и стандартах на них;

• снижение шума на рабочих местах, на территории предприятия и прилегающей к нему территории.

 

4.5.2. Промышленный шум, его физические характеристики

С физической точки зрения любой звук представляет собой распространяющееся механическое колебательное движение час­ти упругой среды (газа, жидкости или твердого тела) с малыми амплитудами.

При распространении звуковой волны происходит перенос энергии в пространстве, называемом звуковым полем. Общее ко­личество энергии, кото-рое источник звука излучает в окружаю­щее пространство, называется звуковой мощностью источника.

Применительно к оценке шума в какой-либо точке звукового по­ля (например, на рабочем месте, в цехе, лаборатории) интерес представляет не общая акустическая мощность источника шума, а лишь та его часть, которая достигает этой точки. Часть общей мощности источника шума, приходящаяся на единицу площа­ди, проходящей через заданную точку звукового поля и располо­женной перпендикулярно распространению звуковой волны, называется интенсивностью звука I. Интенсивность звука измеряется в Вт/ м²

Измерение интенсивности звука связано с большими техниче­скими труд-ностями, и нет приборов, которые позволяют измерять этот параметр. Сравнительно просто можно измерять (шумомером) звуковое давление (Р), которое связано с интенсивностью звука (I) следующей зависимостью

 

I = ,

где ρ - плотность среды; С - скорость звука в среде.

Звуковым давлением называется разность между мгновенным значением полного давления в какой-либо точке звукового поля и средним давлением, которое наблюдается в невозмущенной сре­де. Единица измерения - паскаль (Па). Поскольку в пределах полного колебательного цикла звуковое давление в точке звуко­вого поля изменяется от нуля и далее до положительного макси­мума и т.д., то под этим термином (звуковое давление) принято понимать среднеквадратичное давление в течение полного цикла.

В органе слуха такое осреднение происходит за 30 - 100 мс и восприни-мается человеком как специфический звуковой сигнал, если частота колебаний находится в диапазоне 16 - 20000 Гц. Ко­лебания с частотой менее 16 Гц назы-ваются инфразвуком, а свыше 20 кГц - ультразвуком.

Величина звукового давления и интенсивности звука, с кото­рыми приходится иметь дело на практике, могут изменяться в широких пределах: по давлению - до 10⁷ раз, по интенсивности — до 10¹⁴ раз. Человеческое ухо реагирует на абсолютное, а не на относительное изменение интенсивности звука. В этих условиях очень удобным оказалось использование логариф-мической шка­лы, так как это позволяет существенно уменьшить диапазон численных значений измеряемых величин и упростить математиче­ский аппарат, описывающий звуковое поле. Величины измеряют­ся в децибелах (дБ) - относительных логарифмических единицах.

С учетом этих обстоятельств основными характеристиками шума являются уровень звукового давления и уровень интенсивности звука, определяемые по формулам:

L_P = 20 lg

L_P = L_I =10 lg ,

где Р - среднеквадратичная величина; Р_о - пороговое значение звукового давления, для воздуха Р_о = 2 ‧ 10⁵ Па (минимальное дав­ление, воспринимаемое ухом человека); I - интенсивность звука, Вт/м²; I₀ - интенсивность звука, соответствующего порогу слыши­мости, I₀ =10 ^-12 Вт/ м² при частоте 100 Гц.

При исследовании шумов весь слышимый диапазон звуковых колебаний по частоте можно разбить на отдельные полосы, каж­дая из которых характеризуется граничными частотами — нижней (f_H), верхней (f_B) и средней (f_CP). За среднюю частоту полосы при­нято принимать среднегеометрическую частоту, которую опреде­ляют по формуле:

 

f_CP =

 

Чаще всего применяются октавные и третьоктавные полосы. Октавой называется полоса частот, в которой верхняя частота в два раза, а средне-геометрическая в раза больше нижней час­тоты f_H. В третьоктавной полосе это соотношение равно 1,26.

При гигиенической оценке шума и его нормировании акусти­ческий диапазон частот разделяют на восемь октавных полос со среднегеомет-рическими частотами 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц. Граничные частоты для этих октавных полос соот­ветственно равны: 45...90, 90...180, 180...355, 355...710, 710...1400, 1400...2800, 2800...5600, 5600...11200 Гц.

В качестве одночисловой характеристики шума применяется оценка уровня звука в дБА, получаемая посредством измерения шума на характеристике «А» чувствительности шумомера. С помощью специальных фильтров харак-теристика «А» чувствитель­ности шумомеров подобрана таким образом, что между субъек­тивной реакцией человека и уровнем звукового давления по этой характеристике существует хорошее совпадение, т.е. характери­стика «А» шумомеров хорошо имитирует чувствительность чело­веческого уха во всем акустическом диапазоне частоты.

По временным характеристикам шумы источника подразде­ляются:

• на постоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день (рабочую смену) изменяется во времени не более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике «медленно» шумомера;

• непостоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день (рабочую смену) изменяется более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике «медленно» шумомера.

В свою очередь, непостоянные шумы подразделяются:

• на колеблющиеся во времени, уровень звука которых непрерывно изменяется во времени;

• прерывистые, уровень звука которых ступенчато изменяется на 5 дБА, измеренный при определенных длительностях интервалов, в течение которых уровень остается постоянным (1 сек и более);

• импульсивные, состоящие из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 сек, при этом уровень звука дБА, измеренный при включении характеристик «медленно» и «импульс» шумомера, отличается не менее, чем на 10 дБА.

Характеристикой непостоянного шума на рабочих местах является эквивалентный уровень (по энергии) звука в дБА. Эквивалентный уровень (по энергии) звука L_Аэкв дБА данного непостоянного шума есть уровень звука постоянного широкополосного неимпульсного шума, оказывающего такое же воздействие на че­ловека, как и данный непостоянный шум.

Физиологической особенностью восприятия частотного со­става звуков является то, что слух реагирует не на абсолютный, а на относительный прирост частот: увеличение частоты колебаний вдвое воспринимается как повышение тона (высота) на опреде­ленную величину, называемую октавой. Следовательно, октава - диапазон частоты, в котором верхняя граница больше нижней. Характеристика шума по распределению энергии по частотам входящих в него звуков называется спектральной. При определе­нии спект-рального состава шума звуковая энергия может ока­заться почти равномерно распределенной в широкой полосе час­тот. Это так называемый широко-полосный, или белый (по аналогии со светом) шум. Но возможно и неравно-мерное распре­деление звуковой энергии, которая заметно преобладает в облас­ти одной - двух октав. Такой шум называется узкополосным, или тональным. По сравнению с широкополосным тональный шум оказывает большее раздра-жающее действие.

При гигиенической оценке шума измеряют его интенсивность (силу) и определяют спектральный состав по частоте входящих в него звуков.

При гигиенических исследованиях имеет значение знание и не­которых других физических особенностей шума. Низкочастотные звуки распрост-раняются в пространстве сферически от источника их образования, высоко-частотный - в виде более узкого луча. По­этому низкочастотный шум легче проникает через неплотности и от него нельзя защититься экранированием, которое более эффек­тивно в борьбе с распространением высокочастотного шума.

Подобно другим явлениям волновой природы, звуковые вол­ны обладают способностью к дифракции и интерференции.

Дифракция представляет собой процесс огибания волной пре­пятствия на своем пути. Она более выражена у низкочастотных звуков, что важно учи-тывать при устройстве звукоизолирующих и экранирующих конструкций.

Интерференция - эффект сложения двух и более волн. Она может способ-ствовать как усилению, так и ослаблению звукового давления в определенных точках. Этим пользуются в борьбе с шумом, распространяющимся по каналам, при конструировании так называемых интерференционных глушителей и в ряде других случаев.

Звуковые волны могут отражаться от поверхностей или по­глощаться ими. Степень отражения зависит от свойств материа­лов отражающих поверхностей, их формы. Если материалы име­ют большое внутренне сопротивление (резина, войлок и др.), то основная часть падающей на них звуковой энергии поглощается, а не отражается.

При размещении шумного оборудования должна учитываться «звучность» помещения, зависящая от формы, размеров, отделки стен. Возможны случаи, когда эти особенности помещения при­водят к удлинению продолжительности звучания благодаря мно­гократному отражению звуков от поверхностей пола, потолка, стен. Это явление называется реверберацией. Борьба с ней должна учитываться при проектировании промышленных цехов, в которых намечается установить шумное оборудование.

 

4.5.3. Шум как вредный производственный фактор

Бесшумных производств практически не существует, однако шум как профессиональная вредность приобретает особое значение в случаях его высо-кой интенсивности. Это наблюдается в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте. Вредное действие шума может проявиться в потере слуха, проявлении общих реакций организма с участием нервной, сердечно­сосудистой и других систем, снижении производительности тру­да, возрас-тании частоты производственных травм.

Действие шума на слух вызывает развитие тугоухости той или иной степени выраженности, а иногда и полной глухоты. Чаще изменение слуха развивается исподволь в течение 3-5 лет и более. Иногда люди обращаются с жалобами на трудность восприятия шепотной речи, плохую слышимость высокого голоса. Некото­рые из них засыпают с трудом из-за звона или писка в ушах. При значительной потере слуха пострадавший плохо слышит собст­венный голос, который несколько изменяется. Потеря слуха раз­вивается у раз-ных лиц в различной степени. Встречаются лица с повышенной чувстви-тельностью к шуму. Женщины более чувст­вительны к его воздействию.

При медицинском осмотре выявляется понижение слуха на восприятие шепотной речи и потеря остроты слуха, устанавли­ваемая с помощью камер-тонов или аудиометра — прибора для оп­ределения порогов слуховой чувстви-тельности в диапазоне низ­ких, средних и высоких частот. Для производ-ственной тугоухости особенно характерно ухудшение восприятия высоких тонов и в наибольшей степени - частоты 4000 Гц (см. табл. 4.4).

Изменение слуха возникает при действии высокочастотного шума, но низко- и среднечастотные шумы большой интенсивно­сти также ведут к профессиональной глухоте.

Для профессиональной потери слуха характерны медленное развитие процесса и постоянное прогрессирование с возрастом и стажем.

Патогенез профессиональной тугоухости связан с процессом утомления и переутомления слухового анализатора. При дейст­вии шума вначале возникает слуховая адаптация - процесс при­способления уха к интенсивным звукам. Адаптация проявляется в кратковременном или неглубоком падении слуховой чувстви­тельности, которая быстро или полно восстанавливается после прекра-щения действия раздражителя.

Если влияние шума продолжительно и интенсивность его ве­лика, то наступает слуховое утомление. При этом чувствитель­ность слуха значительно снижается. Утомление слуха, повторя­ясь из дня в день, приводит к тому, что его восстановление оказывается неполным к периоду следующего его воздействия. Это свидетельствует уже о состоянии переутомления, которое предшествует патологии и со временем ведет к дегенерации внутреннего уха, являющейся анатомической основой профес­сиональной глухоты.

Для оценки степени слухового утомления используют такой показатель, как «временный сдвиг порога слышимости» (ВСП). Обычно он означает поте-рю слуха в течение одного дня с восста­новлением большей части спустя 1-2 ч после прекращения дейст­вия шума. Окончательное и полное восстановление слуховой чувствительности должно произойти в срок не менее 10 дней. Величина ВСП при повторных воздействиях шума более или ме­нее постоянна. С увеличением силы шума и времени его действия ВСП возрастает. Наличие перерывов в действии шума ведет к уменьшению ВСП. На этом основано требование достаточных перерывов между проведением работ, связанных с действием ин­тенсивного шума. Показателями слухового утомления являются величина ВСП и разность между определяемыми величинами ВСП при повторных воздействиях шума.

 

 

Таблица 4.4.