Лекция 20. Защита окружающей среды от шума и вибраций

ВОЗДЕЙСТВИЯ

План лекции

1. Шум и его характеристики.

2. Нормирование шума.

3. Меры борьбы с шумовым загрязнением.

К основным физическим факторам окружающей среды, негативно воздействующим на здоровье человека, относятся шум и вибрации. Источники шума чрезвычайно разнообразны, так же как и их уровни. Ориентировочные уровни шума приведены на рис. 75.

Рис. 75. Ориентировочные уровни шума

Шумом, по Н.Реймерсу, принято называть звуковые колебания, выходящие за рамки звукового комфорта. Чаще всего это неупорядоченные звуковые колебания, но бывают и упорядоченные, мешающие восприятию нужных звуков либо вызывающие неприятное ощущение и повреждающие органы слуха. Как и все акустические колебания, шум может восприниматься ухом человека в пределах частот от 16 до 20000 Гц (ниже – инфразвук, выше – ультразвук). Шумы принято делить на низкочастотные (до 350 Гц), среднечастоные (350-800 Гц), высокочастотные (выше 800 Гц). Высокочастотный шум оказывает наиболее неблагоприятное воздействие на организм и субъективно более неприятен. Но человек реагирует не на абсолютный прирост частоты и громкости, а на относительный. Так, физиологически прирост частоты вдвое на низких или высоких частотах воспринимается одинаково. В этом суть биофизического закона Вебера-Фихтнера. Именно поэтому все звуковое частотное поле делят на 9 октав. Причем конечная частота f_к данной октавы в 2 раза больше начальной f_н, а основная октавная частота – их средняя геометрическая:

F_окт = Ö f_к. f_н (96)

Ряд среднегеометрических частот октавных полос частот выглядит так: 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц.

Кроме частоты, к основным характеристикам шума относят акустическое (звуковое) давление Р, интенсивность I и уровень L шума (звука), а также мощность источника.

Звуковое давление Р являетсяизбыточным над давлением воздушной среды. Минимальное звуковое давление, воспринимаемое ухом человека, называется пороговым и оно равняется Р_о = 2.10^-5 Па.

Интенсивность звука I характеризует удельную энергию звуковых волн на единицу площади:

I = P² /r. a, Вт/м², (97)

где r - плотность среды, кг/м³, a - скорость звука, м/с.

Пороговая интенсивность звука I_о, соответствующая Р_о для распространения звука в воздухе, равна 10^-12 Вт/м². Следует иметь в виду, что давление и интенсивность характеризуют звуковое поле в данном месте, т.е. на расстоянии r от источника.

Мощность источника по измерениям в любой точке сферы радиусом r определяется выражением:

W = I. 2p. r², Вт. (98)

Все эти величины имеют абсолютный характер и не вполне удобны для оценки шума. Поэтому введена величина называемая уровнем шума, которая характеризуется отношением интенсивности в данном месте к пороговой:

L = lg I/Iо, Б (99)

L = 10. lg I/Iо, дБ (100)

L = 120 + 10. lg I, дБ. (101)

Единица измерения – белл (Б). Характеризует рост интенсивности в 10 раз. Это очень большая величина, поэтому применяют десятую долю белла, т.е. децибелл (дБ). Через давление уровень звука выражается с зависимостью:

L = 20 lg Р/Ро, дБА. (102)

Обычно суммарный уровень шума определяется с помощью шумометра по шкале А, поэтому величина обозначается дБА.

Различают тональный шум, в котором выражены дискретные тона, и широкополосный. Кроме того, если уровень шума изменяется по времени не более, чем на 5 дБ, он считается постоянным, а в противном случае – непостоянным.

По физической природе шумы могут иметь следующее происхождение:

- механическое, связанное с работой машин и оборудования, вследствие ударов в сочленениях, выбрации роторов и т.п.;

- аэродинамическое, вызванное колебаниями в газах;

- гидравлическое, связанное с колебаниями давления и гидроударами в жидкостях;

- электромагнитное, вызванное колебаниями электромеханических устройств под действием переменного электромагнитного поля или электрических разрядов.

Основными источниками шума являются все виды транспорта (прежде всего авто- и железнодорожный), промышленные предприятия и бытовое оборудование (включая звуковую аппаратуру).

В древнем Китае существовала смертная казнь шумом. Шум порядка 90-100 дБ вызывает постепенное ослабление слуха, нервно-психический стресс, язвенную болезнь, сердечно-сосудистые заболевания (в крови существенно повышается уровень холестерина), заболевания щитовидной железы. Длительное воздействие очень сильного шума (более 110 дБ) приводит к агрессивному состоянию (так называемому «шумовому опьянению»), разрушению тканей тела, обострению хронических заболеваний и снижению продолжительности жизни. Жители г.Осака (Япония), проживающие вблизи аэропорта, с помощью медиков доказали, что рост нервно-психических расстройств у них – следствие шума от ночных полетов самолетов, и через суд добились компенсации и снижения интенсивности полетов. В России доказано снижение работоспособности человека при занятии умственным трудом от одного источника широкополосного шума – в 3-4 раза, а для двух – 10-12 раз.

Нижний порог слышимости для человека 1 дБ, при 115-129 дБ появляется боль в ушах, а при 150 дБ возможна потеря слуха. Причем с возрастом порог болевого восприятия снижается. Обычно не рекомендуется достаточно длительное воздействие шума с уровнем выше 80 дБ. Для справки. Уровень шума электропилы до 120 дБ, рок-группы – 80-120, электробритвы – 75-80, дыхания – 25-30, шепота – 8-10 дБ.

Дата добавления: 2014-01-07