На рабочих местах

Основные техногенные источники инфразвуковых колебаний в городах.

Источник инфразвука	Характерный частотный диапазон инфразвука	Уровни инфразвука
Автомобильный транспорт	Весь спектр инфразвукового диапазона	Снаружи 70-90 дБ, внутри до 120 дБ
Железнодорожный транспорт	10-16 Гц	от 85 до 120 дБ
Промышленные установки	8-12 Гц	До 0-105 дБ
Вентиляция	3-20 Гц	75-95 дБ
Реактивные самолеты	Около 20 Гц	Снаружи до 130 дБ

Наиболее эффективным и практически единственным средством борьбы с инфразвуком является снижение его в источнике. При выборе конструкций предпочтение должно отдаваться малогабаритным машинам большой жесткости, так как в конструкциях с плоскими поверхностями большой площади и малой жесткости создаются условия для генерации инфразвука. Борьбу с инфразвуком в источнике возникновения необходимо вести в направлении изменения режима работы технологического оборудования - увеличения его быстроходности (например, увеличение числа рабочих ходов кузнечнопрессовых машин, чтобы основная частота следования силовых импульсов лежала за пределами инфразвукового диапазона).

2. Нормирование уровней звуковых колебаний (шума)

Нормируемые параметры шума на рабочих местах определены ГОСТ 12.1.003-83* и Санитарными нормами СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки».

Документы дают классификацию шумов по спектру на широкополосные и тональные, а по временным характеристикам – на постоянные и непостоянные.

Рис. Шумомер.

Для нормирования постоянных шумов применяют допустимые уровни звукового давления (УЗД) в девяти октавных полосах частот (плак.20.1) в зависимости от вида производственной деятельности. Для ориентировочной оценки в качестве характеристики постоянного широкополосного шума на рабочих местах допускается принимать уровень звука (дБ·А), определяемый по шкале А шумомера с коррекцией низкочастотной составляющей по закону чувствительности органов слуха и приближением результатов объективных измерений к субъективному восприятию.

Непостоянные шумы делятся на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные. Нормируемой характеристикой непостоянного шума является эквивалентный по энергии уровень звука (дБ·А).

Эквивалентный по энергии уровень звука

,

где τ ₁ – относительное время воздействия шума класса L_i, % времени измерения;

L_i – уровень звука класса i, дБ·А.

При оценке шума допускается использовать дозу шума, так как установлена линейная зависимость доза–эффект по временному смещению порога слуха, что свидетельствует об адекватности оценки шума по энергии. Дозный подход позволяет также оценить кумуляцию шумового воздействия за рабочую смену. Нормирование допустимого шума в жилых помещениях, общественных зданиях и на территории жилой застройки осуществляется в соответствии с СН 2.2.4/2.1.8.562-96.

Оценивать и прогнозировать потери слуха, связанные с действием производственного шума, дает возможность стандарт ИСО 1999: (1975) «Акустика – определение профессиональной экспозиции шума и оценка нарушений слуха, вызванных шумом».

Октавные полосы: f₁ f ₂ = 2

Ряд среднегеометрических октавных полос:

31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Гц

№ п/п	Рабочие места	Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц	Уровни звука, дБ·А
31,5
	Помещения конст-рукторских бюро, лабораторий
	Помещения управления, рабочие комнаты
	Помещения и участки точной сборки, машинописное бюро
	Помещения для размещения шумных агрегатов,

Допустимые уровни давления, уровни звука и эквивалентного уровня звука на рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятий по ГОСТ 12.1.003-83^* с доп. 1989 г. (извлечение).

В производственных условиях нередко возникает опасность комбинированного влияния высокочастотного шума и низкочастотного ультразвука, например при работе двигателей ракет–носителей.

На людей и животных может воздействовать ударная волна. Прямое воздействие возникает в результате воздействия избыточного давления и скоростного напора воздуха. Ввиду небольших размеров тела человека ударная волна мгновенно охватывает человека и подвергает его сильному сжатию в течение нескольких секунд. Мгновенное повышение давления воспринимается живым организмом как резкий удар. Скоростной напор при этом создает значительное лобовое давление, которое может привести к перемещению тела в пространстве. Косвенные поражения людей и животных могут произойти в результате ударов осколков стекла, шлака, камней, деревьев и других предметов, летящих с большой скоростью.

Степень воздействия ударной волны зависит от мощности взрыва, расстояния, метеоусловий, местонахождения (в здании, на открытой местности) и положения человека (лежа, сидя, стоя) и характеризуется легкими, средними, тяжелыми и крайне тяжелыми травмами.

Избыточное давление во фронте ударной волны 10 кПа и менее для людей и животных, расположенных вне укрытий, считается безопасным.

Легкие поражения наступают при избыточном давлении 20 – 40 кПа. Они выражаются кратковременными нарушениями функций организма (звоном в ушах, головокружением, головной болью). Возможны вывихи, ушибы.

Поражения средней тяжести возникают при избыточном давлении 40 – 60 кПа. При этом могут быть вывихи конечностей, контузии головного мозга, повреждение органов слуха, кровотечения из носа и ушей.

Тяжелые контузии и травмы возникают при избыточном давлении 60 – 100 кПа. Они характеризуются выраженной контузией всего организма, переломами костей, кровотечениями из носа, ушей; возможно повреж-дение внутренних органов и внутреннее кровотечение.

Крайне тяжелые контузии и травмы у людей возникают при избыточном давлении более 100 кПа. Отмечаются разрывы внутренних органов, переломы костей; внутренние кровотечения, сотрясение мозга с длительной потерей сознания. Разрывы наблюдаются в органах, содержащих большое количество крови (печени, селезенке, почках), а также заполненных жидкостью (головном мозге, мочевом и желчном пузырях). Эти травмы могут привести к смертельному исходу.

Радиус поражения обломками здании, особенно осколками стекол, разрушающихся при избыточном давлений 2 – 7 кПа, может превысить радиус непосредственного поражения ударной волной.

Воздушная ударная волна также действует на растения. Полное повреждение лесного массива наблюдается при избыточном давлении более 50 кПа. Деревья при этом вырываются с корнем, ломаются и отбрасываются, образуются сплошные завалы. При избыточном давлении 30 – 50 кПа повреждается около 50 % деревьев, создаются сплошные завалы, а при избыточном давлении 10 – 30 кПа повреждается до 30 % деревьев. Молодые деревья более устойчивы, чем старые.

3. Защита от акустических колебаний (шума)

Общая классификация средств и методов защиты от шума приведена в ГОСТ 12.1.029-80. Системы стандартов безопасности труда. Средства и методы защиты от шума. Классификация. Защита работающих от шума может осуществляться как коллективными средствами и методами, так и индивидуальными средствами.

В первую очередь надо использовать коллективные средства, которые по отношению к источнику шума подразделяются на средства, снижающие шум в источнике его возникновения, и средства, снижающие шум на пути его распространения от источника до защищаемого объекта. Наиболее эффективны мероприятия, ведущие к снижению шума в источнике его возникновения.

Борьба с шумом после его возникновения обходится дороже и часто является малоэффективной.

Классификация средств защиты от шума по отношению источнику возникновения шума представлена на рис.

Рассмотрим причины возникновения шума, средства и способы его снижения в источнике возникновения шума, как наиболее рациональные и эффективные.

Снижение шума в источнике. Шум возникаетвследствие упругих колебаний как машины в целом, так и отдельных ее деталей. Причины возникновения этих колебаний – механические, аэродинамические, гидродинамические и электрические явления, определяемые конструкцией и характером работы машины, а также неточностями, допущенными при ее изготовлении, и, наконец, условиями эксплуатации. В связи с этим различают шумы механического, аэродинамического, гидродинамического и электромагнитного происхождения.

Механические шумы. Факторы, вызывающие шумы механического происхождения, следующие: инерционные возмущающие силы, возникающие из–за движения деталей механизма с переменными ускорениями; соударение деталей в сочленениях вследствие неизбежных зазоров; трение в сочленениях деталей механизмов; ударные процессы (ковка, штамповка) и т.д.

Основными источниками шума, происхождение которого не связано непосредственно с технологическими операциями, выполняемыми машиной, являются, прежде всего, подшипники качения и зубчатые передачи, а также неуравновешенные вращающиеся части машины.

Частоты колебаний, а следовательно, и шума, создаваемого неуравновешенностью, кратны n /60 (п – частота вращения, об/мин).

Спектр шарикоподшипников занимает широкую полосу частот. Звуковая мощность Р зависит от скорости вращения машины: .

Увеличение частоты вращения подшипников качения с n ₁ до n ₂ (об/мин) приводит к возрастанию шума на величину (дБ)

D L = 23,3 lg n ₂/ n ₁.

Зубчатые передачи – источники шума в широком диапазоне частот. Основными причинами возникновения шума являются деформации сопрягаемых зубьев под действием передаваемой нагрузки и динамические процессы в зацеплении, обусловленные неточностями изготовления колес. Шум имеет дискретный характер.

Шум зубчатых передач возрастает с увеличением частоты вращения колес и нагрузки.

Нередко повышенный уровень шума является следствием неисправности или износа механизмов, в этом случае своевременный ремонт или техническое обслуживание ВВТ позволяет снизить шум.

Рис. Классификация средств коллективной защиты от шума по отношению к источнику возбуждения шума

Для уменьшения механического шума необходимо:

– заменять возвратно–поступательное движение деталей равномерным вращательным движением;

– применять вместо прямозубых шестерен косозубые и шевронные, а также повышать класс точности обработки и уменьшать шероховатость поверхности шестерен; так, ликвидация погрешностей в зацеплении шестерен дает снижение шума на 5 – 10 дБ; замена прямозубых шестерен шевронными – 5 дБ;

– по возможности заменять зубчатые и цепные передачи клиноременными и зубчато–ременными, например, замена зубчатой передачи на клиноременную – снижает шум на 10 – 14 дБ;

– заменять, когда это возможно, подшипники качения на подшипники скольжения; это снижает шум на 10 – 15 дБ;

– по возможности заменять металлические детали деталями из пластмасс и других незвучных материалов либо перемежать соударяемые и трущиеся металлические детали с деталями из незвучных материалов, например, применять текстолитовые или капроновые шестерни в паре со стальными; так, замена одной из стальных шестерен (в паре) на капроновую снижает шум на 10 – 12 дБ;

– использовать пластмассы при изготовлении деталей корпусов, что дает хорошие результаты; например, замена стальных крышек редуктора пластмассовыми приводит к снижению шума на 2 – 6 дБ на средних частотах и на 7 – 15 дБ на высоких, особенно неприятных для слухового восприятия;

– при выборе металла для изготовления деталей необходимо учитывать, что внутреннее трение в различных металлах неодинаково, а следовательно, различна звучность; например, обычная углеродистая сталь, легированная сталь являются более звучными, чем чугун; большим трением обладают после закалки сплавы из марганца с 15 – 20 % меди и магниевые сплавы; детали из них при ударах звучат глухо и ослаблено; хромирование стальных деталей, например турбинных лопаток, уменьшает их звучность; при увеличении температуры металлов на 100 – 150 °С они становятся менее звучными;

– более широко применять принудительное смазывание трущихся поверхностей в сочленениях;

– применять балансировку вращающихся элементов машин;

– использовать прокладочные материалы и упругие вставки в соединениях, чтобы исключить пли уменьшить передачи колебаний от одной детали или части агрегата к другой; так, при правке металлических листов наковальню нужно устанавливать на прокладку из демпфирующего материала.

Аэродинамические шумы. Аэродинамические процессы играют большую роль в современной технике. Как правило, всякое течение газа или жидкости сопровождается шумом, поэтому с повышенным аэродинамическим шумом приходится встречаться часто. Эти шумы являются главной составляющей шума вентиляторов, воздуходувок, компрессоров, газовых турбин, выпусков пара и воздуха в атмосферу, двигателей внутреннего сгорания и т.п.

Ко всем источникам аэродинамического шума относятся: вихревые процессы в потоке рабочей среды; колебания среды, вызываемые вращением лопастных колес; пульсация давления рабочей среды; колебания среды, вызываемые неоднородностью потока, поступающего на лопатки колес.

При движении тела в воздушной или газовой среде, при обдувании тела потоком среды вблизи поверхности тела периодически образуются вихри. Возникающие при срыве вихрей сжатия и разрежения среды распространяются в виде звуковой волны. Такой звук называется вихревым. Частота вихревого звука (Гц) выражается формулой

f = S_h (v/D),

где S_h – число Струхаля, определяемое опытным путем;

v – скорость потока, м/с;

D – проекция ширины лобовой поверхности тела на плоскость, перпендикулярную v (для шара и цилиндра величиной D являются их диаметры).

Вихревой шум при обтекании тел сложной формы имеет сплошной спектр. Звуковая мощность вихревого шума (Вт)

P = ,

где k – коэффициент, зависящий от формы тела и режима течения;

С_х – коэффициент лобового сопротивления.

Из формулы видно, что для уменьшения вихревого шума необходимо, прежде всего, уменьшить скорости обтекания и улучшить аэродинамику тел.

В двигателях внутреннего сгорания основным источником шума является шум систем выпуска и впуска, а также шум, излучаемый корпусом двигателя.

Выхлоп двигателей создает наибольший шум, интенсивность которого и спектр зависят от числа выхлопов в секунду, продолжительности выхлопа, конструкции системы выхлопа и мощности двигателя. Шум впуска и корпусный шум при своей интенсивности ниже шума выхлопа.

Интенсивными аэродинамическими шумами характеризуются компрессоры, воздуходувки, пневматические двигатели и другие подобные машины.

Источниками шума компрессорных установок являются выходящие в атмосферу всасывающие и выхлопные (для сброса воздуха) воздуховоды, корпуса компрессоров, стенки воздуховодов, проложенных по помещениям. В зависимости от конструкции компрессора спектр его шума имеет различный характер. Так, шум поршневых компрессоров носит низкочастотный характер, обусловленный числом сжатия в секунду. Шум турбокомпрессоров, наоборот, высокочастотен, что связано с природой образующегося шума (вихревой шум, шум от неоднородности потока).

В настоящее время большое распространение получили газотурбинные энергетические установки (ГТУ). По своей природе шум в ГТУ делится на шумы аэродинамического (газодинамического) и механического происхождения, причем наибольшее значение имеет аэродинамический шум, излучаемый всасывающим трактом ГТУ. Основным источником этого шума является компрессор, при работе которого уровень суммарного шума достигает 135 – 145 дБ. В спектре шума всасывания преобладают высокочастотные дискретные составляющие.

Аэродинамический шум в источнике ГТУ может быть снижен увеличением зазора между лопаточными венцами; подбором оптимального соотношения чисел направляющих и рабочих лопаток; улучшением аэродинамических характеристик проточной части компрессоров и турбин и т.п.

Гидродинамические шумы. Эти шумы возникают вследствие стационарных и нестационарных процессов в жидкостях (кавитации, турбулентности потока, гидравлических ударов). В насосах источником шума является кавитация жидкости, возникающая у поверхности лопастей при высоких окружных скоростях и недостаточном давлении на всасывании.

Меры борьбы с кавитационным шумом – это улучшение гидродинамических характеристик насосов и выбор оптимальных режимов их работы. Для борьбы с шумом, возникающим при гидравлических ударах, необходимо правильно проектировать и эксплуатировать гидросистемы, в частности, закрытие трубопроводов должно происходить постепенно, а не резко.

Электромагнитные шумы. Шумы электромагнитного происхождения возникают в электрических машинах и оборудовании. Причиной этих шумов является главным образом взаимодействие ферромагнитных масс под влиянием переменных во времени и пространстве магнитных полей, а также пондеромоторные силы (силы, действующие на тела в электрич. и магн. полях), вызываемые взаимодействием магнитных полей, создаваемых токами. Снижение электромагнитного шума осуществляется путем конструктивных изменений в электрических машинах, например, путем изготовления скошенных пазов якоря ротора. В трансформаторах необходимо применять более плотную прессовку пакетов, использовать демпфирующие материалы.

При работе электрических машин возникает также аэродинамический шум (в результате вращения poтopa в газовой среде и движения воздушных потоков внутри машины) и механический шум, обусловленный вибрацией машины из–за неуравновешенности ротора, а также от подшипников в щеточного контакта. Хорошая притирка щеток может уменьшить шум на 8 – 10 дБ.

На рис. представлена классификация средств и методов защиты от шума в зависимости от способа ее реализации, рассмотрим некоторые из них.

Рациональная планировка сооружений (рабочих мест). Шум на рабочем месте может быть уменьшен увеличением площади сооружения, что достигается увеличением расстояния от источника шума до расчетной точки (нахождения личного состава). При планировке сооружений выполняет наиболее шумных производственных (эксплуатационных) должны быть сконцентрированы в одном – двух местах. Расстояние между шумными местами (постами) и тихими помещениями должно обеспечивать необходимое снижение шума.

Внутри здания тихие помещения необходимо располагать вдали от шумных так, чтобы их разделяло несколько других помещений или ограждение с хорошей звукоизоляцией.

Использование средств звукопоглощения. Интенсивность шума в помещениях зависит не только от прямого, но и от отраженного звука. Поэтому если нет возможности уменьшить прямой звук, то для снижения шума нужно уменьшить энергию отраженных волн. Это можно достичь, увеличив эквивалентную площадь звукопоглощения помещения путем размещения на его внутренних поверхностях звукопоглощающих облицовок, а также установки в помещении штучных звукопоглощателей. Это мероприятие называется акустической обработкой помещения.

Свойствами поглощения звука обладают все строительные материалы. Однако звукопоглощающими материалами и конструкциями принято называть лишь те, у которых коэффициент звукопоглощения α на средних частотах больше 0,2. У таких материалов, как кирпич, бетон, величина α мала (0,01 – 0,05).

Процесс поглощения звука происходит за счет перехода энергии колеблющихся частиц воздуха в теплоту вследствие потерь на трение в порах материала. Поэтому для эффективного звукопоглощения материал должен обладать пористой структурой, причем поры должны быть открыты со стороны падения звука и соединяться между собой (незамкнутые поры), чтобы не препятствовать проникновению звуковой волны в толщу материала.

Наиболее часто в качестве звукопоглощающей облицовки применяют конструкции в виде слоя однородного пористого материала определенной толщины, укрепленного непосредственно на поверхности ограждения либо с отнесением от него на некоторое расстояние.

Рис. Классификация средств и методов защиты от шума в зависимости от способа ее реализации

В настоящее время применяют такие звукопоглощающие материалы, как ультратонкое стекловолокно, капроновое волокно, минеральная вата, древесноволокнистые и минераловатные плиты на различных связках с окрашенной и профилированной поверхностью, пористый поливинилхлорид, различные пористые жесткие плиты на цементном вяжущем типа «Акмигран» и «Силакпор» и другие материалы.

Звукопоглощающие свойства пористого материала зависят от толщины слоя, частоты звука, наличия воздушного промежутка между слоем и отражающей стенкой, на которой он установлен.

Практически толщина облицовок составляет 20 – 200 мм, при этом максимальное поглощение обеспечивается на средних и высоких частотах (α = 0,6 – 0,9). Для увеличения поглощения на низких частотах и для экономии материала между слоем и ограждением делают воздушный промежуток.

Рис. Акустическая обработка помещений:

1 – защитный перфорированный слой; 2 – звукопоглощающий материал; 3 – защитная стеклоткань; 4 – стена или потолок; 5 – воздушный промежуток, 6 – плита из звукопоглощающего материала

Выбор конструкции звукопоглощающей облицовки зависит от частотных характеристик шума в помещении и звукопоглощающих свойств конструкции, при этом максимуму в спектре шума должен соответствовать максимум коэффициента звукопоглощения на этих же частотах. Кроме того, необходимо учитывать условия работы облицовок (наличие вибраций, влаги, пыли и т.д.).

Установка звукопоглощающих облицовок снижает шум на 6 – 8 дБ в зоне отраженного звука (вдали от источника) и на 2 – 3 дБ вблизи источника шума. Несмотря на такое относительно небольшое снижение шума, применение облицовок целесообразно по следующим причинам: во–первых, спектр шума в помещении меняется за счет большой эффективности (8 – 10 дБ) облицовок на высоких частотах. Он делается более глухим и менее раздражающим; во–вторых, становится более заметным шум оборудования, например, станка, а следовательно, появляется возможность слухового контроля его работы, становится легче разговаривать, улучшается разборчивость речи.

Звукопоглощающие материалы и конструкции предназначены для поглощения звука как, в помещениях с источником, так и в соседних помещениях. Поглощение звука обусловлено переходом колебательной энергии в теплоту вследствие потерь на трение в звукопоглотителе. Потери на трение наиболее значительны в пористых материалах, которые по этой причине и используют в звукопоглощающих конструкциях.

Для звукоизолирующих же конструкций требуются плотные, твердые и массивные материалы.

Для уменьшения шума в помещениях, соседних с помещением источника этого шума, метод звукоизоляции является значительно более эффективным по сравнению с методом звукопоглощения.

Звукоизолирующие конструкции ослабляют шум в соседних помещениях на 30 – 50 дБ, в то время как установка в помещении одних звукопоглотителей даже с высокими звукопоглощающими свойствами дает снижение шума всего на 6 – 8 дБ. В то же время для эффективной защиты от шума мощных источников, например, ракет–носителей космических аппаратов на стартовом комплексе, для защиты от шума личного состава боевого расчета пуска и представителей промышленности, требуется использование методов звукоизоляции и звукопоглощения.

Звукоизолирующие кожухи, экраны, кабины. Звукоизолирующими кожухами закрывают наиболее шумные машины и механизмы, локализуя таким образом источник шума. Кожухи изготовляют обычно из дерева, металла или пластмассы. Внутреннюю поверхность стенок кожуха, обязательно облицовывают звукопоглощающим материалом. С наружной стороны на кожух иногда наносят слой вибродемпфирующего материала. Кожух должен плотно закрывать источник шума.

Для машин, выделяющих теплоту (электродвигателей, компрессоров и т.п.), кожухи снабжают вентиляционными устройствами с глушителями.

Для защиты работающих от непосредственного (прямого) воздействия шума используют экраны, устанавливаемые между источником шума и рабочим местом. Акустический эффект экрана основан на образовании за ним области тени, куда звуковые волны проникают лишь частично.

Степень проникновения зависит от соотношения между размерами экрана и длиной волны l: чем больше длина волны, тем меньше при данных размерах область тени за экраном, а следовательно, и тем меньше снижение шума. По этой причине экраны применяют в основном для защиты от средне– и высокочастотного шума. На низких частотах экраны малоэффективны, так как за счет эффекта дифракции звук легко их огибает. Важно также расстояние от источника шума до экранируемого рабочего места; чем оно меньше, тем больше эффективность экрана. Экран оказывается эффективным тогда, когда отсутствуют огибающие его отраженные волны, т.е. либо на открытом воздухе, либо в облицованном помещении.

Для повышения эффективности экраны часто делают сложной формы, при этом их облицовывают звукопоглощающим материалом. В шумных цехах ряд рабочих мест, например, операторов пультов управления, размещают в звукоизолированных кабинах.

Глушители шума. Они применяются, в основном для уменьшения 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 требуемого глушения.

Глушители принято разделять на абсорбционные, реактивные и комбинированные. Принадлежность тому или иному классу определяют по принципу работы: 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.

Наиболее простым глушителем абсорбционного типа является облицовка канала звукопоглощающим материалом, так называемый трубчатый глушитель. Волокнистый звукопоглощающий материал применяют в виде набивки или в виде матов, которыми обертывают внутреннюю перфорированную трубу.

Обычно шаг перфорации t = 2 d, где d – диаметр перфорации 4 – 8 мм, коэффициент перфорации при этом равен 0,2. Уменьшение этого значения коэффициента перфорации приводит к заметному снижению эффективности глушения на высоких частотах.

Для сокращения длины глушителя за счет повышения его эффективности в канале устанавливают звукопоглощающие пластины, разбивая его тем самым на ряд отдельных каналов меньшего поперечного сечения.

Эффективное снижение шума обеспечивают сотовые глушители, хотя применение их в ряде случаев затруднительно из–за относительно высокого гидравлического сопротивления и невозможности осуществления проходного канала.

Средства индивидуальной защиты от шума. Часто неэкономично, а иногда практически невозможно уменьшить шум до допустимых величин общетехническими мероприятиями. Например, при таких производственных процессах, как клепка, обрубка, штамповка, зачистка, при испытании двигателей внутреннего сгорания и т.д.; средства индивидуальной защиты являются основными мерами, предотвращающими профессиональные заболевания работающих.

К средствам индивидуальной защиты (противошумам) относят вкладыши, наушники и шлемы.

Вкладыши. Это вставленные в слуховой канал мягкие тампоны из ультратонкого волокна, иногда пропитанные смесью воска и парафина, и жесткие вкладыши (эбонитовые, резиновые) в форме конуса.

Вкладыши – это самые дешевые и компактные средства защиты от шума, но недостаточно эффективные (снижение шума 5 – 20 дБ) и в ряде случаев неудобные, так как раздражают слуховой канал.

Наушники. В промышленности широко применяют наушники ВЦНИИОТ. Наушники плотно облегают ушную раковину и удерживаются дугообразной пружиной. Ниже приведена акустическая характеристика наушников ВЦНИИОТ–2М:

среднегеометрические

частоты полос, Гц 125 250 500 1000 2000 4000 8000

снижение уровня

звукового давления, дБ 7 11 14 22 35 47 38

Из этих данных видно, что наушники наиболее эффективны на высоких частотах, что необходимо учитывать при их использовании.

Шлемы. При воздействии шумов с высокими уровнями (более 120 дБ) вкладыши и наушники не обеспечивают необходимой защиты, так как шум действует непосредственно на мозг человека. В этих случаях применяют шлемы.

За последние 80 лет в результате жизнедеятельности человека на поверхности Земли произошло больше изменений, чем в течение всей истории человечества. В процессе этой гигантской работы возникли и неизбежны в будущем такие изменения в окружающей нас среде, которые могут отрицательно повлиять на нормальную жизнедеятельности человеческого организма. Так, в результате бурного развития техники в мире изменились акустические условия. Побочный продукт прогресса – шум стал большим бедствием для всех развитых стран современного мира, бичом нашего времени.

Перспективы борьбы с шумом приведены в таблице:

Воздействие шума на человека и животных

Ничто живое небезразлично к звуку, и, как доказано, даже растительная клетка тоже реагирует на звук. Только звуки, по своей акустической характеристике приближенные к звукам, рождаемым самой природой, оказывают благоприятное воздействие и на растительные, и на животные клетки. И наоборот, звуки (искусственные) высоких тонов, тем более длительно звучащие, приводят к угнетению, а часто и к гибели не только растительных, но и животных организмов. В Канзасе, например, звуковые волны высокой частоты использовались для уничтожения насекомых, попавших в зернохранилище. В Канаде для борьбы с гусеницами кукурузного мотылька был успешно использован звук в 50 кГц. Звук высокой частоты был так же применен для борьбы с комарами. Колебания с частотой в 200 кГц разрушает дыхательные органы личинок, и они погибают.

В г. Горьком ученые медицинского института провели целый комплекс исследований на животных для выяснения одного вопроса: что происходит при шуме с организмом? Исследования проводили на собаках и кроликах. У собак проверяли действие высшей нервной деятельности методом условных рефлексов, измеряли артериальное давление и записывали биотоки мозга и сердца. У кроликов снимали электроэнцефалограммы. Было выяснено, что «у всех животных изменение условно-рефлекторной деятельности под воздействием шума протекает одинаково, в виде трех фаз – угнетение, затем некоторое возбуждение и снова новое, более глубокое и продолжительное подавленное состояние. Длительное пребывание животных в условиях интенсивного шума сопровождается значительным изменением артериального давления и ухудшением функциональных свойств сердечной мышцы, характер которых пока не объяснен».

Многие специалисты считают, что из всех воздействий на чувства человека наиболее сильными являются звуки. Восприятие звуков человеком начинается ещё с эмбрионального периода развития. Многочисленные факты свидетельствуют, что плод, особенно в последние месяцы, не остается безразличным к звукам внешней среды.

Люди очень чувствительны к звукам даже малой интенсивности и, естественно, серьезно страдают от шума. Наиболее чувствительны к действию шума лица старших возрастов. Так, в возрасте до 27 лет на шум реагируют 46,3% людей, в возрасте 28-37 лет - 57, в возрасте 38-57 лет - 62,4, а в возрасте 58 лет и старше - 72%. Большое количество жалоб у лиц пожилого возраста, очевидно связанное с возрастными особенностями и состоянием центральной нервной системы этой возрастной группы населения. Наблюдается зависимость между количеством жалоб и характером выполняемой работы. Данные опроса показывают, что беспокоящее действие шума сказывается больше на людях, занятых умственны трудом, чем на работающих физически (соответственно 60,2 и 55,0%). Большое количество жалоб лиц умственного труда, по-видимому, связано с большим утомлением нервной системы.

С возрастом слух меняется. Наибольшая острота слуха наблюдается в возрасте 15-20 лет, а затем он постепенно падает. Зона наибольшей чувствительности слуха у человека до 40 лет находится в области 3 тысяч колебаний в секунду, от 40 до 60 лет – 2 тысяч, а старше 60 лет - одной тысячи колебаний в секунду. Только у малого числа взрослых мужчин слух не поврежден шумом, поэтому, в частности, почти невозможно установить, какой слух следует считать «нормальным» для мужчин. Чем это вызвано? Здесь можно назвать несколько причин. Мало кто из мужчин среднего возраста ни разу не пользовался огнестрельным оружием, причем с незащищенными ушами, многие участвовали в военных действиях.

Самая серьезная и распространенная причина тугоухости, вызванной шумом – это воздействие высоких уровней шума на рабочих местах, будь то кабина дизельного грузовика, литейный завод или другие самые различные предприятия.

Шум может повлиять на слух трояким образом: вызвать мгновенную глухоту или повреждение органа слуха; при длительном воздействии – резко снизить чувствительность к звукам определенных частот, и, наконец, шум может снизить чувствительность слуха на ограниченное время – минуты, недели, месяцы, после чего слух восстанавливается почти полностью.

Первый тип поражений – акустическая травма – обычно вызывается воздействием шума очень большой интенсивности, например взрыва. Но это не единственный источник импульсного шума: удар молотом по стальной пластине, звуковой хлопок, создаваемый самолетом.

Однако, повреждение слуха импульсным шумом – это ещё не главная причина для беспокойства. Гораздо более пагубны для слуха длительные периоды непрерывного воздействия шума большой интенсивности. Этот вид действует двояко, причем первый вид воздействия может и не причинить серьезного вреда. Так, если человек подвергается долее чем несколько минут воздействию звука средней или высокой частоты, он испытывает после этого так называемый «сдвиг порога».

Шумовая болезнь – это общее заболевание организма с преимущественным поражением органа слуха, центральной нервной и сердечнососудистой систем, развивающееся при длительном воздействии интенсивного шума. Клинические проявления шумовой болезни могут быть подразделены на специфические, возникающие в органе слуха, и не специфические – в различных органах и системах организма, причем изменения нервной системы могут предшествовать патологии органа слуха. Шумовая болезнь характеризуется сочетанием различных клинических симптомов с неодинаковой степенью выраженности. Исследования показали, что у рабочих «шумовых» профессий на ранних стадиях заболевания нейродинамические и нейроциркуляторные изменения преобладают над частотой кохлеарных невритов. С увеличением стажа работы чаще диагностируется нарушения нервной и сердечнососудистой системы при продолжающемся ухудшении слуха. В работах по клинике шумовой болезни отмечается однотипность субъективных симптомов. При обследовании рабочие, подвергающиеся воздействию шума, предъявляют, как правило, жалобы на раздражительность, головные боли, сонливость, повышенную утомляемость, плохой сон, головокружения, причем жалобы на снижение слуха присоединяются позднее. К объективным симптомам шумовой болезни относят, прежде всего, невротические, свидетельствующие о функциональных нарушениях нервной системы, снижение или повышение сухожильно-периостальных рефлексов на руках и ногах, тремор пальцев вытянутых рук, пошатывание в позе Ромберга. Наряду с этим отмечают выраженные вегетативные симптомы: нарушаются процессы терморегуляции и терморегуляционный процесс по Щербаку, изменяется топография температуры кожи по типу «температурной мозаики», наблюдается дистальный гипергидроз, яркий, стойкий дермографизм. Выявляются отклонения от нормы, как в частоте пульса, так и в динамике артериального давления, свидетельствующие о дисфункции вегетативной нервной системы с преобладанием тонуса симпатического или парасимпатического её отдела.

Такие болезни, как гастрит, язва желудка и двенадцатиперстной кишки, чаще всего встречаются у людей, живущих или работающих в шумной обстановке. Шумовые явления обладают свойством кумуляции: накапливаясь в организме, они все больше и сильнее угнетают нервную систему. Да что нервы! Ведь сталь – и та разрушается от шума. И один только факт для иллюстрации справедливости данного факта: однажды в помещении, где проводились испытания реактивных двигателей, кто-то оставил металлический ковш. Через некоторое время он буквально был разорван на части шумом!

Уровень шума в 20-30 дБ практически безвреден для человека. Это естественный шумовой фон, без которого невозможна человеческая жизнь.

Установлена зависимость между повышением уровня шума в квартире с 35 до 50 дБ и значительным увеличением как периода засыпания, так и коэффициента двигательной активности.

Уровень шума в ночное время (с 22 до 7 ч утра) не должен превышать 35 дБ. На шум 35-40 дБ реагирует 13% спящих, а на 45 дБ — 35%. Пробуждение наступает при уровне шума 50,3 дБ (изменение стадии сна — при 48,5 дБ).

По характеру нарушения физиологических функций шум разделяется на несколько категорий:

• раздражающий (96-114 дБ) — препятствует языковой связи, вызывает нервное напряжение, бессонницу, потерю аппетита и вследствие этого снижение работоспособности, общее переутомление;

• вредный (115-120 дБ) — нарушает физиологические функции на длительный период и вызывает развитие хронических заболеваний, которые непосредственно связаны со слу­ховым восприятием: ухудшение слуха, гипертония, туберкулез, язва желудка;

• травмирующий (до 150 дБ) — резко нарушает физиологические функции организма человека; человек его практически не переносит;

• смертельный (180 дБ) — приводит к летальному исходу.

Предельно допустимые уровни (ПДУ) шума в помещениях жилых, общественных зданий и территорий застройки

Шум бывает промышленный, транспортный, уличного движения и бытовой.

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..

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.

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).

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.
В ряде случаев установлена связь приступов стенокардии с внезапными шумовыми раздражениями в быту.

Спонтанные реакции организма на шум — результат возбуждения симпатической нервной системы и аналогичны реакциям на другие стрессовые факторы, такие, как тепло, холод, боль. Даже младенцы во чреве матери не ограждены от вредного влияния шума. Такие резкие звуки, как «звуковой удар», производимый самолетом при переходе на сверхзвуковую скорость, могут вызвать нервное напряжение в утробном плоде.
Влияние шума на сердечно-сосудистую систему. Под влиянием шума может снижаться систолическое и повышаться дистолическое давление. При этом колебания артериального давления нередко достигают 20—30 мм рт. ст. В электрокардиограмме обнаруживают сдвиги: удлинение сердечного цикла и урежение частоты сердцебиений. Уменьшение амплитуды пульсовой волны свидетельствует о сужении кожных артерий.

Неожиданный сильный звук вызывает усиленное сердцебиение и повышает кровяное давление. После 10 недель воздействия прерывистого шума (100 дБ А в течение 4 ч в день) на крыс, например, кровяное давление повышается примерно со 120 до 150 мм рт. ст. Еще большее влияние на кровяное давленое оказывает шум в сочетании с другими стрессовыми факторами.

Непрерывный сильный шум способен вызывать сужение периферических кровеносных сосудов, а также перераспределение крови, увеличение ее поступления к мышцам, мозгу и другим органам, играющим важную роль. Под влиянием шума возможно увеличение выделения адреналина и норадреналина из мозгового вещества надпочечника. Адреналин влияет на работу сердца, способствует выделению свободных жирных кислот в кровь. Чтобы вызвать подобный эффект у человека, достаточно подвергать его в течение коротких промежутков времени воздействию шума интенсивностью 60—70 дБ А.

У кроликов, подвергавшихся действию шума в 102 дБ А в течение 10 недель, были обнаружены более высокий уровень холестерина в крови и более развитая форма атеросклероза аорты, чем у животных, находившихся на таком же рационе, но не испытывавших действия шума. Отложения холестерина в радужной оболочке были также более обширными у животных, подвергавшихся действию шума.

Влияние шума на другие органы и системы.

Проведенные за последние годы исследования показали, что под влиянием шума могут наблюдаться и другие серьезные изменения в деятельности различных органов и систем человека: замедление ритма сердечных сокращений, понижение секреции слюнных и желудочных желез, нарушение функции щитовидной железы и коры надпочечников, изменение электрической активности мозга.
Шум, превышающий 80—90 дБ А, влияет на выделение большинства гормонов гипофиза, контролирующих выработку других гормонов. В частности, может возрасти выделение кортизона из коры надпочечника. Кортизон обладает свойством ослаблять возможности печени бороться с вредными для организма веществами, в том числе и с теми, которые способствуют возникновению рака.

Особый интерес представляет выяснение влияния городского шума на потомство, хотя имеющиеся материалы по этому вопросу весьма ограничены. От опытной группы крыс (самок и самцов), находившихся под воздействием транспортного шума, было получено поколение, которое в течение трех месяцев подвергалось влиянию того же шума. Контрольная группа — самки, самцы и крысята находилась в условиях тишины. По массе и росту опытные и контрольные эмбрионы и крысята существенно не отличались. На крысах — самцах первого поколения в возрасте трех месяцев проведены физиологические исследования, которые показали, что в опытной группе скрытое время рефлекторных реакций короче в среднем на 8,6 м, а частота сердечных сокращений на 60 уд/мин больше, чем в контрольной группе. Следовательно, можно предположить, что у крыс первого поколения, матери которых до и во время беременности, а сами они с рождения находились вод воздействием шума, преобладает процесс возбуждения в центральной и вегетативной нервной системе.

Дата добавления: 2014-01-20