Шум в городских условиях. Вибрационное загрязнение. Шум. Допустимые нормы шума
Вибрация в условиях жилищ, ее влияние на организм человека. Вибрация как фактор среды обитания человека наряду с шумом относится к одному из видов ее физического загрязнения, способствующего ухудшению условий проживания городского населения.
Вибрация, воздействуя на живой организм, трансформируется в энергию биохимических и биоэлектрических процессов, формируя ответную реакцию организма.
При длительном проживании людей в зоне воздействия вибрации от транспортных источников, уровень которой превышает нормативную величину, отмечается ее неблагоприятное влияние на самочувствие, функциональное состояние центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, повышение уровня неспецифической заболеваемости.
Колебания в зданиях могут генерировать внешние источники (подземный и наземный транспорт, промышленные предприятия).
Вибрация в квартире часто вызвана эксплуатацией лифта. В некоторых случаях ощутимая вибрация наблюдается при строительных работах, проводимых вблизи жилых зданий (забивка свай, демонтаж и ломка зданий, дорожные работы).
Источником повышенной вибрации в жилых домах могут служить промышленные предприятия.
Проблема борьбы с вибрацией в жилых зданиях приобрела особую актуальность в связи с развитием в крупных городах метрополитенов, строительство которых осуществляется способом мелкого заложения. Линии метрополитена прокладывают под существующими жилыми районами, а опыт эксплуатации подземных поездов показал, что интенсивные вибрации проникают в близлежащие жилые здания в радиусе до 40-70 м по обе стороны от тоннеля метрополитена и вызывают серьезные жалобы населения.
Изучение распространения вибрации по этажам здания показало, что в пятиэтажных домах уровни виброускорения снижаются в направлении от первого до пятого этажа на частотах 8--32 Гц на 4~6 дБ. В многоэтажных зданиях отмечается как уменьшение величин колебаний на более высоких этажах, так и увеличение их из-за резонансных явлений.
Интенсивность вибрации в жилых домах зависит от расстояния до источника. В радиусе до 10 м превышение уровня вибрации над фоновыми значениями в октавных полосах частот 31,5 и 63 Гц в среднем составляет 20 дБ, в октавной полосе 16 Гц уровни вибрации от поездов превышают фон на 2 дБ, а в низкочастотном диапазоне соизмеримы с ним. С увеличением расстояния до 40 м уровни вибрации снижаются до 27-23 дБ соответственно частотам 31,5 и 63 Гц, а на расстоянии свыше 50 м от тоннеля уровни виброускорения не выходят за пределы колебания фона.
Таким образом, источники вибрации в жилых помещениях различают по интенсивности, временным параметрам, характеру спектровибрации, что и определяет различную степень выраженности реакции жителей на их воздействие.
Влияние вибрации на организм человека. Вибрация в условиях жилой среды может действовать круглосуточно, вызывая раздражение, нарушая отдых и сон человека.
В отличие от звука вибрация воспринимается различными органами и частями тела. Низкочастотные поступательные вибрации воспринимаются отолитовым аппаратом внутреннего уха. В ряде случаев реакция людей определяется не столько восприятием самих механических колебаний, сколько вторичными зрительными и слуховыми эффектами (например, дребезжание посуды в шкафу, хлопанье дверей, раскачивание люстры и т. д.).
Субъективное восприятие вибрации зависит не только от ее параметров, но и от множества других факторов: состояния здоровья, тренированности организма, индивидуальной переносимости, эмоциональной устойчивости, нервно-психического статуса субъекта, подвергаемого действию вибрации. Имеет значение также способ передачи вибрации, длительность экспозиции и пауз.
В квартирах ощутимые вибрации почти всегда воспринимаются как посторонние и необычные и поэтому их можно считать мешающими. Зрительные и слуховые воздействия усугубляют их неблагоприятное влияние.
На восприятие вибрации может существенно влиять деятельность субъекта. При этом вибрация, мешающая человеку при спокойной сидячей работе, совсем не будет восприниматься человеком, который во время работы переходит с места на место. Таким образом, можно полагать: чем спокойнее работа, тем интенсивнее человек воспринимает вибрацию.
Мерой оценки восприятия вибрации служит понятие "сила восприятия", которое является связующим звеном между величинами колебаний, их частотой и направлением, с одной стороны, и восприятием вибрации -- с другой.
Различают три степени реакции человека на вибрацию: восприятие сидящим человеком синусоидальных вертикальных колебаний; неприятные ощущения; предел добровольно переносимой вибрации в течение 5-20 минут.
Сила восприятия механических колебаний, воздействующих на человека, зависит в значительной степени от биомеханической реакции тела человека, представляющего собой в известной мере механическую колебательную систему.
Особое внимание при этом уделяется изучению явления резонанса как всего тела человека, так и отдельных его органов и систем. Установлено, что при частоте воздействующей вибрации свыше 2 Гц человек ведет себя как целостная масса; для сидящего человека резонанс тела находится в интервале от 4 до 6 Гц. Другая полоса резонансных частот лежит в области 17-30 Гц и вызывается в системе "голова-шея-плечо". В этом диапазоне амплитуда колебания головы может втрое превышать амплитуду колебания плеч.
Таким образом, тело человека представляет сложную колебательную систему, обладающую собственным резонансом, что и определяет строгую частотную зависимость многих биологических эффектов вибрации.
Степень раздражающего действия вибрации зависит от ее уровня (или расстояния до источника колебаний). Наибольшие уровни вибрации, зарегистрированные в радиусе до 20 м от источника, вызывают негативную реакцию у 73% жителей. С возрастанием зоны разрыва количество жалоб уменьшается, и на расстоянии 35--40 м колебания ощущают 17% жителей. Дальнейшее увеличение расстояния в связи с уменьшением амплитуды колебаний не влияет на восприятие жителями вибрации, что позволило установить 40-метровую допустимую зону разрыва между жилой застройкой и тоннелями метрополитена мелкого заложения.
Наибольшее количество жалоб (65%) предъявляют лица в возрасте от 31 до 40 лет.
Нетерпимы к вибрационному воздействию лица с неудовлетворительным состоянием здоровья, заболеваниями сердечно-сосудистой и нервной систем. Количество жалоб в этой группе в 1,5 раза больше, чем в группе здоровых людей.
Гигиеническое нормирование вибрации в условиях жилища. Важнейшим направлением решения проблемы ограничения неблагоприятного воздействия вибрации в жилищных условиях является гигиеническое нормирование ее допустимых воздействий. При определении предельных значений вибрации для различных условий пребывания человека в качестве основной величины используется порог ощущения вибрации. Предельные значения даются как кратная величина этого порога ощущения. Ночью в жилых помещениях допускается только одно- или четырехкратный порог ощущения, днем -- двукратный.
Природа человека такова, что, начиная с некоторого уровня, воздействие окружающей среды становится для него дискомфортным и даже неблагоприятным: нарушается общее самочувствие, сон, возникает повышенная раздражительность, депрессия, появляются болезни. Критерии неблагоприятного внешнего воздействия устанавливаются Государственными стандартами (ГОСТ 12.1.012-90 - "Вибрационная безопасность. Общие требования" ) и Санитарными нормами (СН 2.2.4/2.1.8.566-96 - "Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий" ), которые для случая вибраций регламентируют предельно-допустимые уровни колебаний ограждающих конструкций помещений жилых, административно-общественных зданий и рабочих мест. При этом амплитуды колебаний ограничиваются в диапазоне частот 1,4 - 88 Гц всего лишь несколькими микронами.
Источники вибрации и их характеристики. Источниками вибрации в жилых и общественных зданиях являются инженерное и санитарно-техническое оборудование, а также промышленные установки, например крупное кузнечнопрессовое оборудование, поршневые компрессоры, строительные машины (дизельмолоты), а также транспортные средства (метрополитен мелкого заложения, тяжелые грузовые автомобили, железнодорожные поезда, трамваи), создающие при работе большие динамические нагрузки, которые вызывают распространение вибрации в грунте и строительных конструкциях зданий. Эти вибрации часто являются также причиной возникновения шума в помещениях зданий.
Для жилых и общественных зданий наиболее неблагоприятным внешним источником являются рельсовые транспортные магистрали: метрополитен, трамвайные линии и железные дороги. Исследования показали, что колебания по мере удаления на различное расстояние от метрополитена затухают, однако это процесс немонотонный, он зависит от составных звеньев на пути распространения вибрации: рельс - стена тоннеля - грунт - фундамент дома - строительные конструкции. В тех случаях, когда здания располагаются в непосредственной близости от рельсовой дороги, вибрации в них могут превышать предельно-допустимые значения, установленные Санитарными нормами, в 10 раз (на 20 дБ). В спектральном составе вибрации преобладают октавные полосы со среднегеометрическими частотами 31,5 и 63 Гц.
После принятия в 1975 г Санитарных норм (СН 1304-75 - "Санитарные нормы допустимых вибраций в жилых домах" ) и выполнения контрольных измерений оказалось, что десятки зданий, находящихся вблизи линий метро, испытывают повышенное вибрационное воздействие, а уровни вибраций в жилых и общественных помещениях превышают допустимые значения. Такая же ситуация наблюдается и в зданиях, расположенных вблизи веток внутригородских железных дорог и трамвайных линий.
В настоящее время, регламентируемая защитная зона железной дороги, составляет 100 м, а защитная зона трамвайной линии, как показывают измерения, достигает 60 м от крайнего железнодорожного пути.
К сожалению, в крупных городах с развитием транспортных магистралей и увеличением транспортных потоков, площади вибро-опасных территорий с каждым годом увеличиваются. В г. Москве этот процесс усугубляется еще и введением в действие строительных норм (), которые для жилых зданий высшей категории комфортности устанавливают критерии вибраций в 1,4 раза (на 3 дБ) "жестче", чем Санитарные нормы. В этих условиях, например, защитная зона тоннелей метрополитена мелкого заложения составляет уже около 60 м, что накладывает существенные ограничения на размещение и конструкции зданий.
Меры по защите от вибрации . Обычно вибрация распространяется как в грунте, так и в строительных конструкциях с относительно малым затуханием. Поэтому в первую очередь необходимо применять меры по снижению динамических нагрузок, создаваемых источником вибрации, или снижать передачу этих нагрузок путем виброизоляции машин и средств транспорта.
Снижение вибрации в защищаемых помещениях может быть достигнуто целесообразным размещением оборудования в здании. Оборудование, создающее значительные динамические нагрузки, рекомендуется устанавливать в подвальных этажах или на отдельных фундаментах, не связанных с каркасом здания. При установке оборудования на перекрытия желательно размещать его в местах, наиболее удаленных от защищаемых объектов. Если невозможно обеспечить достаточное снижение вибрации и шума, возникающих при работе центробежных машин, указанными методами, следует предусмотреть их виброизоляцию.
Виброизоляция агрегатов достигается установкой их на специальные виброизоляторы (упругие элементы, обладающие малой жесткостью), применением гибких элементов (вставок) в системах трубопроводов и коммуникаций, соединенных с вибрирующим оборудованием, мягких прокладок для трубопроводов и коммуникаций в местах прохода их через ограждающие конструкции и в местах крепления к ограждающим конструкциям. Гибкие соединения трубопроводов в насосных установках необходимо предусматривать как в нагнетательной, так и во всасывающей линиях (как можно ближе к насосной установке). В качестве гибких вставок можно использовать рукава рези-нотканевые с металлическими спиралями.
Для уменьшения вибрации, передающейся на несущую конструкцию, используют пружинные или резиновые виброизоляторы. Для агрегатов, имеющих скорость вращения менее 1800 об/мин, рекомендуются пружинные виброизоляторы; при скорости вращения более 1800 об/мин допускается применение резиновых виброизоляторов. Следует иметь в виду, что срок работы резиновых виброизоляторов не превышает 3 лет. Стальные виброизоляторы долговечны и надежны в работе, но они эффективны при виброизоляции низких частот и недостаточно снижают передачу вибрации более высоких частот (слухового диапазона), обусловленную внутренними резонансами пружинных элементов. Для устранения передачи высокочастотной вибрации следует применять резиновые или пробковые прокладки толщиной 10-20 мм, располагая их между пружинами и несущей конструкцией.
Машины с динамическими нагрузками (вентиляторы, насосы, компрессоры и т. п.) рекомендуется жестко монтировать на тяжелой бетонной плите или металлической раме, которая опирается на виброизоляторы. Использование тяжелой плиты уменьшает амплитуду колебаний агрегата, установленного на виброизоляторах. Кроме того, плита обеспечивает жесткую центровку с приводом и понижает расположение центра тяжести установки. Желательно, чтобы масса плиты была не меньше массы изолируемой машины.
Защита зданий от вибрации, возникающей от движения на железнодорожных линиях, линиях мелкого заложения метрополитена, обычно обеспечивается их надлежащим удалением от источника вибрации. Установлено, что жилые здания не должны располагаться пс кратчайшему расстоянию до стенки тоннеля метрополитена ближе чем на 40 м.
Практика показала, что единственным средством защиты помещений жилых зданий от шума и вибрации, возникающих от работы линий метрополитена, расположенных на меньших расстояниях, является виброизоляция пути метрополитена от грунта с помощью резиновых прокладок.
В зарубежной практике используется также виброизоляция зданий с помощью пневма-тических виброизоляторов. Санитарный надзор за обеспечением допустимых уровней вибраций проводится аналогично надзору по защите от шума.
Застройка виброопасных территорий осуществляется с применением защитных мероприятий, которые, несмотря на удорожание строительства, являются необходимыми, так как при их отсутствии здание, испытывающее повышенное вибрационное воздействие, не может быть принято в эксплуатацию. В настоящее время для снижения колебаний применяется несколько способов. Например, используются виброзащитные конструкции железнодорожного пути, позволяющие снизить вибрации в зданиях до 10-13 дБ, экранирующие траншеи в грунте, снижающие колебания до 6 дБ, конструкции зданий на виброизоляторах, и конструкции зданий из монолитного железобетона, снижающие колебания до 15 и 10 дБ соответственно. Как правило, такой эффективности бывает достаточно для обеспечения требований норм в административных и общественных зданиях, защитная зона для которых при воздействии метрополитена составляет порядка 25 м, при воздействии железной дороги - до 50 м, а трамвайной линии - до 30 м.
В жилых домах, где вибрации превышают нормативные значения более чем на 15 дБ, требуется выполнять комплекс из нескольких защитных мероприятий, так как только в этом случае могут быть обеспечены допустимые уровни.
Указанные выше защитные способы в каждом конкретном случае имеют достоинства и недостатки. Например, виброизоляция зданий типовых серий из сборного железобетона может выполняться только путем снижения колебаний в источнике или на пути распространения волн в грунтовой среде. Виброизоляция реконструируемых зданий, как правило, обеспечивается конструктивными мероприятиями - применением соответствующей схемы несущего каркаса и назначением жесткостей конструктивных элементов. В зданиях высотой 20 и более этажей снижение вибраций осуществляется за счет использования монолитного каркаса. Здания небольшой и средней этажности, имеющие жесткий каркас, изолируются упругими элементами, и так далее.
Определяющим фактором в возникновении вибраций во всех случаях являются неровности поверхностей катания колес и рельсов, возникающие при изготовлении и в процессе эксплуатации железнодорожного пути. На зарубежных метрополитенах с целью исключения неровностей применяются так называемые рельсошлифовальные поезда, позволяющие снизить колебания до 12 дБ. Московский метрополитен в ближайшем будущем также намерен использовать аналогичное оборудование.
К сожалению, проблема защиты зданий от вибраций достаточно сложна и большей частью носит научно-технический характер. Многие задачи по распространению волн не имеют простых решений и в основном исследуются на численных моделях, которые не всегда отражают реальные свойства грунтовых сред и строительных конструкций. Поэтому в большинстве случаев идет речь о прогностической оценке вибраций и качественном исследовании волновых процессов.
И в заключение, нужно упомянуть еще один существенный источник вибрации - строительные машины и механизмы. В условиях плотной городской застройки строительство новых зданий, как известно, сопряжено со значительными неудобствами для жителей близлежащих домов. Эти неудобства в частности связаны с использованием технологических процессов, в которых применяется динамическое оборудование. Большое количество нареканий вызывает, например, забивка свай и шпунта, которая сопровождается не только повышенными уровнями шума, но и вибрацией. Зона вибрационного воздействия такого источника может составлять 90 м, а при использовании вибропогружателей - более 100 м. Замена технологии динамического погружения на технологию устройства буронабивных или задавливаемых свай практически полностью исключает неблагоприятный виброакустический фактор.
Разное:
Шум – это сочетание звуков различной интенсивности и частоты, возникающих при механических колебаниях.
В настоящее время научный прогресс привел к тому, что шум достиг настолько высоких уровней, которые являются уже не просто неприятными для слуха, но и опасными для здоровья человека.
Различают два вида шума: воздушный (от источника до места восприятия) и структурный (шум от поверхности колеблющихся конструкций). Шум в воздухе распространяется со скоростью 344 м/с, в воде – 1500, в металле – 7000 м/с. Помимо скорости распространения, шум характеризуется давлением, интенсивностью и частотой звуковых колебаний. Давление звука – это разность между мгновенным давлением в среде при наличии звука и среднем давлением при его отсутствии. Интенсивностью называют поток энергии в единицу времени на единицу площади. Частота звуковых колебаний находится в широком диапазоне от 16 до 20000 герц. Однако, основной единицей оценки звука является уровень звукового давления, измеряемый в децибелах (дБ).
За последнее время средний уровень шума в крупных городах увеличился на 10–12 децибел. Причина возникновения проблемы шума в городах состоит в противоречии между развитием транспорта и планировкой городов. Высокие уровни шума наблюдаются в жилых домах, школах, больницах, местах отдыха и т. д.; следствием этого являются повышение нервного напряжения населения, снижение работоспособности, увеличение количества заболеваний. Даже ночью в квартире тихого города уровень шума достигает 30–32 дБ.
В настоящее время считается, что для сна и отдыха допустим шум до 30–35 дБ. При работе на предприятии допускается интенсивность шума в пределах 40–70 дБ. Кратковременно шум может повышаться до 80–90 дБ. При интенсивности более 90 дБ шум вреден для здоровья и тем вреднее, чем продолжительнее его воздействие. Шум 120–130 дБ вызывает боль в ушах. При 180 дБ может быть летальный исход.
Как фактор экологического воздействия в доме источники шума можно разделить на внешние и внутренние.
Внешние – это в первую очередь шум городского транспорта, а также производственный шум от предприятий, расположенных вблизи дома. Кроме того, это могут быть звуки магнитофонов, которые на всю громкость включают соседи, нарушающие «акустическую культуру». Внешним источником шума являются также звуки, например, расположенного внизу магазина или почтового отделения, звуки взлетающих или идущих на посадку самолетов, а также электропоездов.
К внешним шумам, пожалуй, надо отнести и шум лифта и постоянно хлопающей входной двери, а также плач соседского ребенка. К сожалению, стены жилых зданий, как правило, плохо звукоизолированы. Внутренние шумы обычно непостоянны (кроме звуков, которые издает телевизор или игра на музыкальных инструментах). Из этих переменных шумов больше всего неприятен шум неправильно установленной или устаревшей сантехники и шум работающего холодильника, который с помощью автоматики включается время от времени. Если под холодильником нет звукоизолирующего коврика или внутри не закреплены полки, то этот шум может быть довольно значительным – кратковременным, но достаточно сильным для того, чтобы испортить настроение человеку. Человеку мешает шум от работающего пылесоса или стиральной машины, если конструкция этих приборов устарела и не соответствует принятым требованиям, в том числе к допустимому уровню шума.
Ремонт в вашей или в соседской квартире – это какофония звуков. Особенно неприятны звуки электродрели (современные бетонные стены очень труднопробиваемы) и резкие звуки от удара молотка. Среди внутренних шумов особенное место занимают звуки радиоприборов. Для того чтобы музыка доставляла удовольствие (какая музыка – это другой разговор), ее уровень не должен быть выше 80 дБ, а длительность – относительно кратковременной. С точки зрения экологии недопустимо, если телевизор или радио включены на большую громкость и работают долго. Знакомый автора сказал соседу, который беспрерывно о чем-то говорил, что он любит радио за то, что его всегда можно выключить. Опасным является постоянное применение плеера. Мало того, что звуки плеера нарушают работу барабанных перепонок, так они еще создают круговые магнитные поля вокруг головы, нарушая работу мозга.
Каждый человек воспринимает шум индивидуально; это зависит от возраста человека, состояния его здоровья и окружающих условий. Органы слуха могут приспосабливаться к постоянным или повторяющимся шумам, но эта приспособляемость не может защитить его от патологических изменений слуха, а лишь временно отодвигает сроки этих изменений.
Ущерб, который причиняет слуху сильный шум, зависит от высоты и частоты звуковых колебаний и характера их изменения. При ухудшении слуха человек начинает в первую очередь хуже слышать высокие звуки, а затем низкие. Воздействие шума в течение длительного времени может повлиять отрицательно не только на слух, но и вызвать другие заболевания в организме человека. Чрезмерный шум может явиться причиной нервного истощения, психической угнетенности, язвенной болезни, расстройства сердечно-сосудистой системы. Особенно сильное влияние шума ощущают люди пожилого возраста. Большее воздействие шума ощущают люди умственного труда, чем физического, что связано с большим утомлением нервной системы при умственном труде.
Бытовой шум значительно ухудшает сон. Особенно неблагоприятны прерывистые, внезапные шумы. Шум уменьшает продолжительность и глубину сна. Шум в 50 дБ увеличивает срок засыпания на час, сон становится более поверхностным, после пробуждения чувствуется усталость, головная боль и сердцебиение.
Звуковые волны, имеющие частоту ниже 16 герц, называются инфразвуком, а выше 20000 Гц – ультразвуком; их не слышно, но они также воздействуют на организм человека; например, бытовой вентилятор может быть источником инфразвука, а писк комаров – ультразвука. Звук снижает не только остроту слуха (как принято думать), но и остроту зрения, поэтому, водителем транспорта не стоит постоянно слушать музыку за рулем. Интенсивный звук повышает кровяное давление; правильно делают люди, изолирующие больных в доме от шумов. Кроме того, шум просто вызывает обычную усталость. Работа, выполняемая в условиях звукового засорения окружающей среды, требует больше энергозатрат, чем работа в тишине, т. е. становится более тяжелой. Если шум постоянен по времени и частоте, он может вызвать неврит, при этом в начале снимается чувствительность к звукам определенной частоты: при 130 дБ возникает боль в ушах, при 150 дБ – поражение слуха при любой частоте. Соседка автора практически полностью потеряла слух, проработав 25 лет на ткацкой фабрике.
Для защиты людей от вредного влияния шума необходимо нормировать его интенсивность, спектральный состав, время действия и другие шумовые характеристики.
При гигиеническом нормировании в качестве допустимого устанавливается такой уровень шума, при котором в течение длительного времени не обнаруживаются изменения в физиологических показателях организма человека.
Для людей творческих профессий рекомендуется уровень шума не более 50 дБА (дБА – это эквивалентная величина уровня звука с учетом ее частоты); для проведения высококвалифицированной работы, связанной с измерениями, – 60 дБА; для работы, требующей сосредоточенности, – 75 дБА; другие виды работ – 80 дБА.
Эти уровни определены для производства, но их не рекомендуется превышать и в домашних условиях.
Санитарные нормы допустимого шума в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки устанавливают нормативные уровни звукового давления и уровня звука для помещений жилых и общественных зданий, для территорий микрорайонов, больниц, санаториев, мест отдыха.
Важная роль в борьбе с шумовым загрязнением принадлежит системе контроля и методам измерения фактического уровня шума. В настоящее время в крупных городах России проводится мониторинг шума в определенных точках города, составляются шумовые карты. В помощь санитарной службе образованы специальные постоянные комиссии по борьбе с городским шумом.
Установление санитарных норм допустимых уровней и характера шума позволяют разработать технические, планировочные и другие градостроительные мероприятия, направленные на создание благоприятного шумового режима.
Наличие нормативов и знание фактического положения в отношении мест возникновения интенсивности и источников шума позволяют планировать мероприятия по борьбе с шумом и предъявлять необходимые требования к предприятиям, стройкам и различным видам транспорта.
Для измерения уровня шума в быту лучше всего рекомендовать шумомер малогабаритный ШМ-1. Этот прибор можно купить в магазине приборов или в экологических фирмах (например, в «Экосервисе»). Порядок работы с приборами приведен в сопроводительной документации.
Существует ряд возможностей для уменьшения уровня шума в городах и населенных пунктах. К общим мерам по борьбе с интенсивным шумом на производстве можно отнести конструирование маломощных машин и применение бесшумных или малошумных технологических процессов; разработку и использование более эффективных изоляционных материалов при строительстве производственных и жилых зданий; устройство шумозащитных экранов различного вида и т. д.
Большие возможности по защите населения от шума несут в себе различные градостроительные мероприятия. К ним относятся: увеличение расстояния между источником и защищаемым объектом; использование специальных шумозащитных полос озеленения; различные приемы планировки, рациональное размещение шумных и защищаемых объектов микрорайонов.
Зеленые полосы насаждений между проезжей частью и жилой застройкой способствуют концентрации уровня шума (и окислов углерода).
Борьба с бытовым шумом может быть успешной только тогда, когда человек будет проявлять максимум «акустической культуры».
Какие же способы борьбы с бытовым шумом можно рекомендовать жителям?
Так же, как и для других видов излучений, методы защиты человека от вредного влияния шума – это защита временем и расстоянием, уменьшением мощности источника звука, изоляцией и экранированием. Но здесь, как ни при каких других воздействиях, играет роль и социальная защита, вернее, соблюдение норм совместного проживания людей.
По важности способа защиты от шума, по-видимому, надо начать с уменьшения его мощности. Внешние шумы, как правило, своими силами снизить нельзя, если разве что не переехать в другой, более тихий район города. Но устраниться от шума транспорта (включая, например, шум самолетов и электричек) могут не все жители города. Легче бороться со звуковыми хулиганами (молодыми любителями громкой музыки, располагающимися обычно на детских площадках) вплоть до обращения в милицию после 11 часов вечера. Исключение – выпускной вечер, когда в конце мая в течение всей ночи по неизвестно кем установленной традиции разносятся звуки современной музыки с громкостью взлетающего лайнера (более 100 дБ). К исключению относятся взрывы петард в праздничные ночи, особенно в Новогоднюю ночь. Но тут уж обычный житель ничего сделать не сможет, как бы он ни устал за день. Единственный выход – выйти на улицу и самому пустить ракету. Шум лифта можно частично снизить, обратившись в ЖЭК с просьбой провести ремонт и профилактику силового оборудования лифта. Если жилье расположено на последнем этаже от шума и вибрации лифта можно защититься только экранированием (звукоизоляцией) стены, примыкающей к лифту. Влияние хлопанья наружной двери можно предотвратить установкой современной малошумной двери или по старинке приклеиванием к ней, например резиновых прокладок. От плача соседского ребенка или от результатов семейных разборок можно защититься тремя способами: повесить ковер на сопредельную стену (хоть это и не модно), перенести спальню в тихую комнату (т. е. создать у себя зону тихого отдыха) или применить индивидуальное средство защиты от шума – бируши (или ватные тампоны в уши). Сейчас можно купить недорогие и очень эффективные зарубежные бируши в магазинах спецодежды.
С внутренними шумами проще: электроприборы должны быть современными (т. е. тихими). Но, к сожалению, они зачастую очень дороги. Холодильник, стиральная машина и пылесос – непременные атрибуты технического прогресса – должны по возможности включаться ненадолго, на минимальную мощность и подальше от больных детей. Это защита временем, расстоянием и снижением мощности источника излучения волн. Холодильник и стиральную машину к тому же целесообразно устанавливать на резиновый коврик, что защитит жителей не только от шума и вибрации, но и будет дополнительной степенью электроизоляции. Серьезной шумовой проблемой в доме являются радиоаппараты (телевизоры, радиомагнитофоны, радио). Но здесь хозяева могут не только ослабить атаку, например, детей на свои барабанные перепонки, но и своевременно и радикально устранить источник шума выключением. Это зависит от «акустической культуры» жителей квартиры.
Некоторые пожилые люди не выносят громких резких звуков. Например, инвалид ВОВ, один из первых применивших «катюши», очень болезненно воспринимает стуки, заявляя, что он в избытке наслушался их при разрывах мин.
Что касается сантехники, то, к сожалению, краны часто текут (что наносит государству еще и экономический урон, так как в России потребление воды в 2–2,5 раза выше, чем за рубежом, и мы еще никак не можем перейти к пользованию счетчиками воды). Очень удобны зарубежные шаровые краны, которые почти не шумят и не протекают. За сантехникой хозяину необходимо тщательно следить и не допускать поломок. Шум воды в сливном бачке удачно снижается установкой резинового шланга на поплавковом регуляторе, но чаще всего его срывает струей воды, и жители, не заглядывая в бачок, удивляются, почему слив стал таким шумным, что будит домочадцев по ночам. Сильно без нужды открывать краны нецелесообразно и потому, что это шумно, и потому, что кран вибрирует, и потому перерасходуется питьевая вода. Шум в трубах здания устраняется с трудом и только специалистами и нервирует в основном жителей верхних этажей. Для решения этой проблемы иногда достаточно обратиться к сантехникам ЖЭКа, чтобы они устранили воздушные пробки в водопроводной сети.
Что касается защиты расстоянием, то холодильник целесообразно вынести в прихожую, а стиральную машину – в ванную, что, к сожалению, не всегда удается при малых размерах кухни, ванной и прихожей.
В квартире должно быть хотя бы одно помещение без излучений (включая комнату без шума) – это тихая и безопасная зона позволит увеличить срок жизни живущих в квартире людей.
Ремонт квартиры – это, конечно, форс-мажор (ЧС квартирного масштаба). Люди, у которых дома идет ремонт, заметно отличаются от других людей: они нервные, уставшие и бледные. В это состояние вносит свой вклад шум ремонта (рев и вибрация дрели, стук молотков, шум паркетных машинок). К счастью, эта чрезвычайная ситуация длится сравнительно недолго.
В отличие от других излучений, загрязняющих бытовую среду, шум может быть благоприятным и даже комфортным. Автор имеет в виду шум морских волн, ветра в лесу, пение птиц и шум дождя, если находиться в укрытии, и, конечно, музыку (негромкую, мелодичную и лучше всего классическую).
Вспоминается один педагогический эксперимент, проведенный автором в колледже. При замене урока по мировой культуре автор разрешил заниматься студентам своими делами (переписыванием конспектов, тихими разговорами, разгадыванием кроссвордов), но тихо, на 40 дБ включил магнитофон с записью симфонии Моцарта. После урока несколько студентов попросили переписать эту запись, несмотря на их любовь к поп-музыке.
В природе и на производстве существует еще одна разновидность волн – вибрация. К счастью, она для жилья не характерна, если не считать вибрации холодильника, стиральной машины или вентилятора. Значительно хуже, если рядом расположена ТЭЦ или метро мелкого залегания. Основной метод борьбы с вибрацией – применение демпферов (гасителей вибрации), в качестве которых могут использоваться ковры, паласы и резиновые коврики.
| |
n1.docx
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ТИХООКЕАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
РЕФЕРАТ
Дисциплина: Безопасность жизнедеятельности
Тема: «Влияние шума и вибраций на окружающую среду».
Владивосток
2010
1.Общая характеристика шума и вибраций 4
1.1. Шум. Допустимые нормы шума. 4
1. Типы шумов и их источники 5
1.Вибрация. Резонансные частоты. 7
1.Классификация вибраций. 9
2.Влияние шума и вибрации на людей и окружающую среду. 11
1.Вибрация и ее влияние на человека 17
3.Защита от шума и вибрации. 19
1.Методы борьбы с вибрацией. 19
2.Методы и средства защиты от шума 21
Заключение. 23
Список литературы. 25
Введение.
Человек с самого рождения окружен шумом и вибрациями и в течение всей своей жизни находится под их воздействием. Едет ли он в трамвае, автобусе, метро или на лошади, при движении он ощущает не только шум, но и вибрации; находится ли он в помещении или на открытом воздухе, он слышит шумы, звуки (разговор, музыку и т.п.).Наш век стал самым шумным. Трудно сейчас назвать область техники, производства и быта, где в звуковом спектре не присутствовал бы шум, то есть мешающая нам и раздражающая нас смесь звуков.
По мере развития техники шум все больше окружает человека в повседневной жизни; за определенный комфорт, удобства связи и передвижения, благоустройство быта и совершенствование производства современному человеку приходится слушать уже не скрип телег и брань возниц, а вой автомобилей, мезги трамваев, тарахтенье мотоциклов и вертолетов, рев реактивных самолетов.
Антропогенный шум способствует увеличению уровня шума сверх природного фона и действует отрицательно на живые организмы, поэтому шум и вибрация являются объектами загрязнения окружающей среды.
Проблема борьбы с шумом во всех ее проявлениях в строительной практике была и остается актуальной.
Рассмотрим в этой работе подробнее о понятиях «вибрация» и «шумы», так же определим их степень воздействия на окружающую среду и организм человека в частности. А так же ознакомимся с современными методами борьбы и защиты от шума и вибрации.
Общая характеристика шума и вибраций
Шум. Допустимые нормы шума.
Шумом называют также всякий звук, мешающий окружающим или причиняющий им значительные неудобства. При оценке воздействия шума большое значение имеют время суток, сила и продолжительность действия, тип звука и регулярность его воздействия.
Уровень шума измеряется в единицах, выражающих степень звукового давления – децибелах (дБ). Это давление воспринимается не беспредельно. Шум в 20 – 30 дБ практически безвреден для человека и составляет естественный звуковой фон, без которого невозможна жизнь. Что же касается «громких звуков», то здесь допустимая граница поднимается примерно до 80 ДБ. Шум в 130 ДБ уже вызывает у человека болевое ощущение, а достигнув 150 ДБ становится для него непереносимым. Недаром в средние века существовала казнь – «под колокол»; колокольный звон убивал человека.
Шум на производстве, в быту действует непосредственно на орган слуха человека и может его повредить, т. е. ослабить и даже лишить человека слуха (тугоухость, глухота). А так же он способен оказывать влияние на центральную нервную систему (ЦНС) человека, вызывая головные боли, бессонницу, повышенное сердцебиение, повышение артериального давления и даже психические нарушения (ослабление внимания, нервозность и т. д.).
Шум воздействует на организм человека через участок головного мозга, синтезирующий звуковое раздражение в определенное звуковое восприятие. Звук, воспринимаемый нашим ухом, почти всегда распространяется в воздухе и силу звука можно охарактеризовать меняющимся давлением звуковых колебаний, накладывающихся на атмосферное давление. Это переменное давление называют звуковым давлением.
Ухо человека воспринимает звуки в диапазоне от 16 Гц 1 до 20 кГц. Эти границы у людей различны и зависят от состояния звукового аппарата человека и его возраста. Различают низкие или инфразвуковые колебания (1–16 Гц), средние (16 Гц–20кГц) и высокие или ультразвуковые колебания (свыше 20 кГц).
Шумы или шумовые загрязнения, воспринимаемые человеком в качестве помех, принято делить на низкочастотные (ниже 350 Гц), среднечастотные (350–800 Гц) и высокочастотные (выше 800 Гц). Шум всегда присутствует в окружающей среде и полное его отсутствие оказывает на человека гнетущее ощущение, что ведет к потере трудоспособности, так как невозможно эффективно работать в условиях полной тишины.
Наиболее чувствительно ухо человека к колебаниям в диапазоне 1–4 кГц. Такие звуки называют “слышимыми”. Звуковые колебания с частотами ниже 16 Гц (инфразвуки) и выше 20 кГц (ультразвуки) человеческим ухом не регистрируется, а поэтому относятся к разряду неслышимых, но и эти звуки оказывают вредное влияние на организм человека.
Типы шумов и их источники
Основными источниками промышленного шума служат предприятия, среди которых особенно выделяются энергетические установки (100... 110 дБ 2), компрессорные станции (100 дБ) (шум, интенсивность которого колеблется между 85 и 110 дБ представляет опасность для человека.). Источниками шума на промышленных предприятиях, оборудованных вентиляцией с механическим побуждением, кондиционерами для обмена воздуха, приборами воздушного отопления, газодинамическими установками, являются вентиляторы, холодильные машины, электродвигатели, и воздухораспределительные установки, в том числе и элементы сети воздуховодов.
Значительный шум в городах и поселках создают транспортные средства: легковой автомобильный шум достигает значений до 85 дБ, а шум от грузовых автомашин и автобусов равен 90 дБ. Железнодорожный транспорт на современном путевом основами является самым высоким источником создания антропогенного (экологического) шума, его сила приближается к 100 дБ. Железнодорожный и автомобильный транспорт связывает города и поселки, и поэтому в России свыше 30% жителей подвержены действию сверхнормативных уровней шума (55...65 дБ и выше).
Источниками шума в жилых и общественных зданиях является шум улицы с его непрерывным и монотонным характером. Особенно беспокоит этот шум тех жильцов, квартиры или дома которых выходят на улицы.
Много шума создает уличное движение в центре города и на основных городских магистралях, где автомобилям приходится тормозить и вновь разгоняться. Уровень шума зависит от числа автомашин, их технического состояния и удаления домов от проезжей части улицы. Застройка улицы повышает уровень шума от транспорта за счет отражения звуковых волн от стен домов. Так, если по улице проезжает порядка 210 автомашин в час, то создается шум с уровнем 60 дБА, если порядка 1000, то уровень шума возрастает до 67 дБА.
Кроме уличных шумов, источниками шума в здании могут быть бытовые шумы: включение радио и другой аппаратуры на большие мощности, громкие разговоры или ремонтные работы в квартире. Но могут быть и шумы от обслуживающих механизмов, например работа лифта, электромотора, неисправности в системе водоснабжения. Дело в том, что в городах построено большое количество панельных и каркасно-панельных домов, которые очень хорошо передают по этажам и помещениям любой шумовой эффект.
В природе также существует шум в виде естественных звуков, к которым человек привык, и без них он бы многое утратил в своем мироощущении, например: шорох листьев, пение птиц, морской прибой или равномерный шум водопада, дождя.
Так же шум можно подразделить по характеру спектра на: широкополосный (с непрерывным спектром шириной более одной октавы) и тональный (в спектре которого имеются выраженные дискретные тона).
По временным характеристикам шум подразделяется: на постоянный (с изменением за рабочий день не более чем на 5дБА) и непостоянный (уровень звука которого изменяется во времени более чем на 5 дБА).
Вибрация. Резонансные частоты.
Принято считать, что основным признаком вибрации являются относительно малые отклонения тела или его точек при механических колебаниях. Другим признаком вибрации считается частота перемещений, совершаемых телом или его точками в единицу времени. При колебаниях тела частота может быть очень незначительной (низкой), а при вибрациях - более высокой. Можно привести такой пример: колебания судна при его качке имеют большие отклонения и малые частоты, а вибрация обшивки судна - малые отклонения и высокие частоты.
Вибрациям подвержены упругие тела - здания и сооружения, шины и оборудования, грунты и фундаменты, через которые на значительные расстояния распространяются механические волны, вибрациям подвержен и сам человек, находясь вблизи работающего оборудования (через грунт и фундамент) или работающий с оборудованием (например, рядом с вибраторами для уплотнения бетона).
На объект, или приемник, который подвержен вибрации, передается обычно два типа возбуждения: силовое и кинематическое.
Силовое возбуждение возникает при непосредственном действии внешней силы, которая во времени может быть периодической, почти периодической, произвольной и случайной, а также импульсной (с затухающими колебаниями). Кинематическое возбуждение - это передача от источника колебаний на приемник (объект), находящийся на волновом поле.
Так, электродвигатель передает на фундамент вибрацию, вызываемую неуравновешенным ротором. Идеально уравновесить элементы механизмов практически невозможно, поэтому в механизмах с вращающимися частями почти всегда возникает вибрация. Резонансная вибрация вагона возникает в результате близости частоты силы воздействия на стыках рельсов к собственной частоте вагона. Вибрация по земле распространяется в виде упругих волн и вызывает колебания зданий и сооружений.
Вибрация машин может приводить к нарушению функционирования техники и вызывать серьезные аварии. Установлено, что вибрация является причиной 80% аварий в машинах. В частности, она приводит к накоплению усталостных эффектов в металлах, появлению трещин.
При воздействии вибрации на человека наиболее существенно то, что тело человека можно представить в виде сложной динамической системы. Многочисленные исследования показали, что эта динамическая система меняется в зависимости от позы человека, его состояния – расслабленное или напряженное – и других факторов. Для такой системы существуют опасные, резонансные частоты. И если внешние силы воздействуют на человека с частотами, близкими или равными резонансным, то резко возрастает амплитуда колебаний как всего тела, так и отдельных его органов.
Для человека резонанс наступает:
В положении сидя при частоте 4 – 6 Гц
Для головы – 20 – 30 Гц
Для глазных яблок – 60 – 90 Гц
Колебания вызывают в тканях органов переменные механические напряжения. Информация о действующей вибрации воспринимается вестибулярным аппаратом.
Вестибулярный аппарат располагается в височной части черепа и состоит из преддверия и полукружных каналов, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Вестибулярный аппарат обеспечивает анализ положений и перемещений головы в пространстве, активизацию тонуса мышц и поддержание равновесия тела.
При широком спектре воздействующих на человека вибраций вестибулярный аппарат может передавать ложную информацию. Это связано с особенностями гидродинамического устройства вестибулярного аппарата, не приспособившегося в ходе эволюции к функционированию в условиях высокочастотных колебаний. Такая ложная информация вызывает состояние укачивания, дезорганизует работу многих систем организма.
Воздействие вибрации на организм человека определяется уровнем виброскорости и виброускорения, диапазоном действующих частот, индивидуальными особенностями человека. За нулевой уровень виброскорости принята величина 5 * 10-8 м/с, виброускорения – 3 * 10-4 м/сІ, рассчитанные по порогу чувствительности организма человека.
Классификация вибраций.
Местные вибрации имеют место при соприкосновении человека с вибрирующим инструментом или оборудованием. Чувствительность человека к вибрациям зависит от положения его тела: наиболее чувствителен человек к вибрациям в положении “стоя” или “сидя”. Тяжесть воздействия вибраций на человека зависит от амплитуды смещения в пространстве отдельных органов человеческого тела, степени раздражения его вестибулярного аппарата.
Общая вибрация классифицируется следующим образом:
Транспортная, которая возникает вследствие движения по дорогам;
Транспортно-технологическая, которая возникает при работе машин, которые выполняют технологические операции в стационарном положении или при перемещении по специально подготовленным частям производственных помещений, производственных площадок;
Технологическая, которая влияет на операторов стационарных машин или передается на рабочие места, которые не имеют источников вибрации.
В производственных условиях часто встречаются случаи комбинированного влияния вибрации - общей и локальной.
Влияние шума и вибрации на людей и окружающую среду.
Нормально, т. е. постоянно, орган слуха “работает” в режиме приема: мы бодрствуем - ухо непрерывно принимает “поток информации”, которая затем фильтруется, упорядочивается, отправляется на хранение в “ячейки памяти” головного мозга или вызывает немедленную реакцию нашего организма. И во время сна слух человека полностью не отдыхает. В это время высшие инстанции центральной нервной системы (ЦНС) следят за слуховыми впечатлениями и решают, какие из них необходимо срочно пропустить в сознание человека и разбудить спящего.
Некоторые люди считают, что к шуму можно привыкнуть, но это далеко не так. В общем случае шум небезразличен для организма человека и может вызывать различные психические реакции, отключение вегетативной нервной системы, регулирующей функции внутренних органов, сердечно-сосудистой системы и обмен веществ, повреждения слуха, а при высоких уровнях громкости вызывает болезненные ощущения.
Реакция человека на громкость звука очень индивидуальна и все приводимые численные величины уровня шума являются среднестатистическими. Следует иметь в виду, что хорошо изучено действие шумов высокой интенсивности, но мало что известно о влиянии на организм человека шумов малой и средней интенсивности, а именно таким шумам подвергается большинство из нас.
Среди всех видов механических воздействий для технических объектов наиболее опасна вибрация. Знакопеременные напряжения, вызванные вибрацией, содействуют накоплению повреждений в материалах, появлению трещин и разрушению. Чаще всего и довольно быстро разрушение объекта наступает при вибрационных влияниях в условиях резонанса. Вибрация вызывает также и отказы машин, приборов.
Действие вибрации на человека становится особенно неприятным и опасным, если частота колебаний приближаются к собственной частоте колебаний человеческого тела (5 Гц). При воздействии вибрации тело человека в разных положениях можно представить в виде кинематически изменяемой системы, отдельные части которой имеют свои собственные частоты колебаний (Гц):
Глаза - 22...27;
Горло - б...12;
Грудная клетка - 2...12;
Ноги, руки - 2...8:
Голова - 8...27;
Лицо и челюсти - 4...27;
Поясничная часть позвоночника - 4...14;
Живот - 4...12.
Вертикальная составляющая вибрации неблагоприятна для людей, работающих сидя, а горизонтальная - для работающих стоя. Ухудшение зрительного восприятия происходит под действием вибраций в двухчастотных диапазонах - от 25 до 40 Гц и от 60 до 90 Гц.
Градации действия шума.
Рассмотрим эти вопросы более подробно.
Мешающее действие шума.
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..
На улице, на рабочем месте по привычке мы готовы терпеть более громкие звуки, шумы, чем дома, где согласно исследованиям верхний предел шума “привыкания” днем составляет 40–45 дБ, а ночью не выше 35 дБ (но как помеху человек воспринимает шум с уровнем 25 дБА). Гигиенисты отмечают, что нельзя допускать, чтобы люди хронически подвергались воздействию такого шума, к которому нельзя привыкнуть. Связанные с этим отрицательные влияния на самочувствие человека необходимо считать серьезными и нежелательными независимо от того, покажут ли дальнейшие медицинские исследования, что такая шумовая нагрузка может привести к заболеваниям или нет.
Активация (возбуждение центральной и вегетативной нервной системы).
Сильнейшие активации происходят при реакциях испуга (выстрел, громкий хлопок дверью и т. д.). Так, когда возле спящего неандертальца раздавался рев хищника или другой подобный звук, возникающее состояние стресса приводило к сужению кровеносных сосудов, повышению артериального давления, выбросу адреналина в кровь, что позволяло нашему “предку” тут же “отмобилизоваться” и либо дать отпор “гостю”, либо спасаться бегством.
В наше время на человека в течение суток воздействуют самые разные шумы, и организм реагирует на них так, как и организм нашего “предка”. И если мы свободное время проводим под звуки громкой музыки или выстрелы телевизионного детектива, рев тормозов машин, то стрессовое состояние не покидает нас и в минуты отдыха. Мы не обращаем внимания на то, что физиологические реакции организма зовут нас к активным ответным действиям, но мы продолжаем сидеть в кресле. А такое напряжение накапливается внутри нас и приводит к заболеваниям (язва желудка, инфаркты, инсульты и др.).
В зависимости от времени суток шум может приводить к более или менее стрессовому состоянию человека, что может разладить внутренние часы, так как деятельность нашего организма подчиняется определенному ритму, в котором на протяжении 24 ч происходят различные физиологические процессы: кроветворные, создание гормонов, изменение чувствительности и активности ЦНС, обменные процессы, выделение желудочного сока, изменение температуры тела, артериального давления и т. д. Все эти процессы в течение суток периодически колеблются от максимума к минимуму.
В режиме отдыха нервная система находится на среднем уровне активации, и звуковые раздражители могут резко поднять этот уровень, помешать снятию нервного напряжения. Если такие шумовые помехи повторяются, то они наносят вред здоровью человека, особенно больным, ослабленным людям, которые нуждаются в отдыхе. Шум мешает во время отдыха, особенно во время сна. Шум затрудняет засыпание, может будить человека ночью и даже если человек не проснется от шума, сон становится беспокойным.
Шум действует на человека активизирующе и нарушает фазу засыпания вечером и засыпание ночью после пробуждения. Особенно человеку мешает немонотонный шум с большими скачками громкости (самолеты, автомобили, шум водопроводных труб, шумы, несущие информацию: радио, телевидение, разговоры и т. д.). К особо мешающим шумам относятся внезапные кратковременные шумы - хлопанье дверей, выстрелы, лай собак, звонки и т. д., уровень которых превышает нормальный фоновый шум на 10–15 дБ. Очень неприятен беспрерывный шум, не делающий пауз для отдыха.
Вероятность пробуждения от шума зависит от фазы сна человека. При неглубоком сне пробуждение может наступить даже при негромком шуме. Высота порога пробуждения индивидуальна и зависит от возраста человека. С возрастом порог пробуждения падает, и фаза глубокого сна занимает все меньше времени. Исследования показывают, что при уровне шума 40–45 дБ сон ухудшается или вообще прекращается у 10% спящих. Определенные реакции у спящих вызывают шумы с уровнем 25 дБ, При шуме в 50 дБ сон ухудшается у 50% спящих, а при шуме в 70 дБ люди, как правило, просыпаются.
Влияние шума на работоспособность человека.
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).
Помехи для передачи информации. Разборчивость речи, восприятие сигналов предупреждения нарушаются при шуме тем сильнее, чем выше уровень шума. Так шумовая помеха при разговоре должна быть на 10 дБ ниже речи собеседника. При сложных или иноязычных текстах разница между уровнями разговора и шума должна составлять не менее 20 дБ.
Чем больше расстояние между говорящим и слушающим, тем ниже должен быть уровень шума или выше уровень речи. Спокойный разговор на расстоянии 1 м имеет громкость порядка 55 дБ, а разговор на “повышенных тонах” - 65 дБ. В помещениях для речевого общения уровень мешающего шума не должен превышать 35–45 дБ(А).
Глухота, тугоухость.
По статистике 10–15% работающих в промышленности подвергаются шуму с уровнями выше 90 дБ, a 15–20% - выше 85 дБ.
Больше всего от постоянного действия шума страдают рабочие и служащие, занятые в прядильном производстве, в металлорежущих, кузнечных цехах, аппаратных залах и кабинах некоторых объектов связи, в помещениях, где размещаются дизель-электрические агрегаты и др. Здесь отмечаются шумы с интенсивностью выше 100 дБ.
В повседневной жизни повреждения слуха могут вызываться слишком громкой музыкой, выстрелами в тире и т. д.
Вибрация и ее влияние на человека
В зависимости от степени воздействия на организм человека выделяют 4 стадии развития вибрационной болезни:
1. На первой стадии симптомы незначительные: боль в руках, спазмы капилляров, боли в мышцах плечевого пояса.
2. На второй стадии усиливаются боли в руках, происходит расстройство чувствительности, понижается температура, синеет кожа кистей рук.
При условии исключения влияния вибрации на человека на первой и второй стадии лечение эффективно и изменения обратимы.
Третья и четвертая стадии характеризуются интенсивными болями в руках, резким снижением температуры кистей рук. Происходят изменения в нервной и эндокринной системах, а также сосудистые изменения. На этих стадиях нарушения приобретают генерализованный характер.
Больные страдают головокружением, головными и загрудными болями. Изменения имеют стойкий характер, необратимы.
Виброзащита человека представляет собой сложную проблему биомеханики. При разработке методов виброзащиты необходимо учитывать эмоциональное состояние человека, напряженность работы и степень его утомления.
Вибрация вызывает нарушения физиологического и функционального состояний человека. Стойкие вредные физиологические изменения называют вибрационной болезнью. Симптомы вибрационной болезни проявляются в виде головной боли, онемения пальцев рук, боли в кистях и предплечье, возникают судороги, повышается чувствительность к охлаждению, появляется бессонница. При вибрационной болезни возникают патологические изменения спинного мозга, сердечно-сосудистой системы, костных тканей и суставов, изменяется капиллярное кровообращение.
Функциональные изменения, связанные с действием вибрации на человека-оператора - ухудшение зрения, изменение реакции вестибулярного аппарата, возникновение галлюцинаций, быстрая утомляемость. Негативные ощущения от вибрации возникают при ускорении, которое составляет 5% ускорения силы веса, то есть при 0,5 м/с2. Особенно вредны вибрации с частотами, близкими к частотам собственных колебаний тела человека, большинство которых находится в границах 6.. .30, Гц.
Вибрации вызывают неприятные ощущения, проявляющиеся на резонансных частотах органов человеческого тела, и способны привести к остановке сердца.
Защита от шума и вибрации.
Методы борьбы с вибрацией.
Снижение вибраций в источнике возникновения путем снижения или устранения возбуждающих сил;
Регулировка резонансных режимов путем рационального выбора приведенной массы или жесткости системы, которая колеблется;
Вибродемпферование - снижение вибрации за счет силы трения демпферного устройства, то есть перевод колебательной энергии в тепловую;
Динамическое гашение - введение в колебательную систему дополнительной массы или увеличение жесткости системы;
Виброизоляция - введение в колебательную систему дополнительной упругой связи с целью ослабления передачи вибраций смежному элементу, конструкции или рабочему месту;
Использование индивидуальных средств защиты.
Рассмотрим подробнее вышеизложенные методы:
Снижение вибрации в источнике ее возникновения достигается путем уменьшения силы, которая вызывает колебание. Поэтому еще на стадии проектирования машин и механических устройств следует выбирать кинематические схемы, в которых динамические процессы, вызванные ударами и ускорением, были бы исключены или снижены.
Регулировка режима резонанса. Для ослабления вибраций существенное значение имеет предотвращение резонансных режимов работы с целью исключения резонанса с частотой принуждающей силы. Собственные частоты отдельных конструктивных элементов определяются расчетным методом по известным значениям массы и жесткости или же экспериментально на стендах.
Вибродемпферование. Этот метод снижения вибрации реализуется путем превращения энергии механических колебаний колебательной системы в тепловую энергию. Увеличение расхода энергии в системе осуществляется за счет использования конструктивных материалов с большим внутренним трением: пластмасс, металлорезины, сплавов марганца и меди, никелетитанових сплавов, нанесения на вибрирующие поверхности слоя упруговязких материалов, которые имеют большие, потери на внутреннее трение. Наибольший эффект при использовании вибродемпферных покрытий достигается в области резонансных частот, поскольку при резонансе значение влияния сил трения на уменьшение амплитуды возрастает.
Виброгашение, Для динамического гашения колебаний используются динамические виброгасители: пружинные, маятниковые, эксцентриковые гидравлические. Недостатком динамического гасителя является то, что он действует только при определенной частоте, которая отвечает его резонансному режиму колебаний.
Динамическое виброгашение достигается также установлением агрегата на массивном фундаменте.
Виброизоляция состоит в снижении передачи колебаний от источника возбуждения к объекту, который защищается, путем введения в колебательную систему дополнительной упругой связи. Эта связь предотвращает передачу энергии от колеблющегося агрегата к основе или от колебательной основы к человеку или к конструкциям, которые защищаются.
Средства индивидуальной зашиты от вибрации применяют в случае, когда рассмотренные выше технические средства не позволяют снизить уровень вибрации до нормы. Для защиты рук используются рукавицы, вкладыши, прокладки. Для защиты ног - специальная обувь, подметки, наколенники. Для защиты тела - нагрудники, пояса, специальные костюмы.
Для ослабления передачи вибраций и шума по воздуховодам и трубопроводам присоединять их к вентиляторам и насосам надо при помощи гибкой вставки из прорезиненной ткани или резинового патрубка.
Санитарные нормы регламентируют предельно допустимые уровни вибрации и лечебно-профилактические мероприятия. Однако следует отметить, что вибрация в определенных количествах оказывает положительное влияние на организм человека. Вибрация способна увеличивать активность жизненных процессов в организме.
Методы и средства защиты от шума
Борьба с шумом в источнике его возникновения - наиболее действенный способ борьбы с шумом. Создаются малошумные механические передачи, разрабатываются способы снижения шума в подшипниковых узлах, вентиляторах.
Архитектурно-планировочный аспект коллективной защиты от шума связан с необходимостью учета требований шумозащиты в проектах планирования и застройки городов и микрорайонов. Предполагается снижение уровня шума путем использования экранов, территориальных разрывов, шумозащитных конструкций, зонирования и районирования источников и объектов защиты, защитных полос озеленения.
Организационно-технические средства защиты от шума связаны с изучением процессов шумообразования промышленных установок и агрегатов, транспортных машин, технологического и инженерного оборудования, а также с разработкой более совершенных малошумных конструкторских решений, норм предельно допустимых уровней шума станков, агрегатов, транспортных средств и т. д.
Акустические средства защиты от шума подразделяются на средства звукоизоляции, звукопоглощения и глушители шума.
Снижение шума звукоизоляцией. Суть этого метода заключается в том, что шумоизлучающий объект или несколько наиболее шумных объектов располагаются отдельно, изолировано от основного, менее шумного помещения звукоизолированной стеной или перегородкой.
Звукопоглощение достигается за счет перехода колебательной энергии в теплоту вследствие потерь при трении в звукопоглотителе. Звукопоглощающие материалы и конструкции предназначены для поглощения звука как в помещениях с источником, так и в соседних помещениях. Акустическая обработка помещения предусматривает покрытие потолка и верхней части стен звукопоглощающим материалом. Эффект акустической обработки больше в низких помещениях (где высота потолка не превышает 6 м) вытянутой формы. Акустическая обработка позволяет снизить шум на 8 дБА.
Глушители шума применяются в основном для снижения 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 требуемой степени снижения шума.
Глушители разделяются на абсорбционные, реактивные и комбинированные. 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.
Заключение.
Изучив данную тему, нельзя не отрицать пагубное воздействие шума и вибрации на окружающую среду и в первую очередь на человека.Внедрение в промышленность новых технологических процессов, рост мощности и быстроходности технологического оборудования, механизация производственных процессов привели к тому, что человек в производстве и в быту постоянно подвергается воздействию шума и вибраций высоких уровней.
Если в 60 – 70 годы прошлого столетия шум на улицах не превышал 80 ДБ, то в настоящее время он достигает 100 ДБ и более. На многих оживленных магистралях даже ночью шум не бывает ниже 70 ДБ, в то время как по санитарным нормам он должен не превышать 40 ДБ.
По данным специалистов, шум в больших городах ежегодно возрастает примерно на 1 ДБ. Имея ввиду уже достигнутый уровень, легко себе представить весьма печальные последствия этого шумового «нашествия».
Появляются все новые сверхмощные источники звука, например: шум реактивного самолета, космической ракеты. Очень высок уровень промышленных шумов. На многих производствах он достигает 80 – 100 ДБ и более, способствуя увеличению числа ошибок в работе, снижая производительность труда примерно на 10 – 15% и одновременно значительно ухудшает его качество.
Борьба с шумом, является комплексной проблемой. Существуют общие аспекты в работе всех, кто занимается решением проблемы шумов окружающей среды:
Оценка соответствия источника шума (промышленные предприятия, торговые центры, аэропорты, автомагистрали, железные дороги и т.д.) действующим инструкциям и законодательным актам.
Проведения полевых измерений
Оценки шума от определенных источников
Расчет ожидаемых уровней шума
Составления карты уровней шума
Подготовки отчетов для общественности и для лиц, принимающих решения.
Архивации и сбора данных
Проведения экспертиз
Перечисленные задачи, необходимые для оценки степени и уровня шумовой загрязненности, требуют также определенного уровня понимания проблемы не только профессионалами, работающими в полевых условиях, но и лицами, принимающими решения, и общественностью.
Список литературы.
Валова В.Д. Основы экологии: Учебное пособие. – 2-е изд., перераб. И доп. М.: Издательский Дом «Дашков и К0», 2001.
Жидецкий В.Ц., Джигирей В.С., Мельников А.В. Основы охраны труда. Учебник – Изд. 2-е, дополненное. –Л., Афиша, 2000. – 351с.
Крючек Н. А., Латчук В. Н., Миронов С. К. Безопасность и защита населения в чрезвычайных ситуациях: Учебник для населения. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003
Корчагина В.А. Ботаника. Издательство «Просвещение», 1992г.
Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек М.: Гранд, 1998
1 Герц (единица измерения частоты периодических процессов)
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Р Е Ф Е Р А Т
По дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»
На тему: «Шум и вибрация; воздействие на организм»
Выполнила студентка:
Логинова Ксения Александровна
Факультета Информатизации и Управления
Группы 316 зс/с
номер зачетной книжки: 08123
Проверил:
Чумаков Х. Х.
Ростов-на-Дону.
1. Характеристика шума
2. Характеристика вибрации
3. Влияние шума и вибрации на организм человека
4. Профилактика вибрационных и шумовых поражений
5. Защитные мероприятия
Шум и вибрация - это механические колебания, распространяющиеся в газообразной и твердой средах. Шум и вибрация различаются между собой частотой колебаний.
1. Характеристика шума
Шум - совокупность звуков различной частоты и интенсивности, беспорядочно изменяющихся во времени. Орган слуха способен различать 0,1 б., поэтому на практике для измерения звуков и шумов применяется децибел (дб.). Сила звука и частота воспринимаются органами слуха как громкость, поэтому при равном уровне силы звука в децибелах звуки различных частот воспринимаются как звуки, имеющие громкость. Для нормального существования, чтобы не ощущать себя изолированным от мира, человеку нужен шум в 10-20 дБ. Это шум листвы, парка или леса. Развитие техники и промышленного производства сопровождалось повышением уровня шума, воздействующего на человека, В условиях производства воздействие шума на организм часто сочетается с другими негативными воздействиями: токсичными веществами, перепадами температуры, вибрацией и др. В производственных условиях, как правило, возникают шумы, которые имеют в своем составе различные частоты. К физическим характеристикам шума относятся: частота, звуковое давление, уровень звукового давления.
По частотному диапазону шумы подразделяются на низкочастотные - до 350 Гц, среднечастотные 350-800 Гц и высокочастотные - выше 800 Гц.
По характеру спектра шумы бывают широкополосные , с непрерывным спектром и тональные , в спектре которых имеются слышимые тона.
По временным характеристикам шумы бывают постоянные , прерывистые , импульсные , колеблющиеся во времени .
Звуковое давление Р - это среднее по времени избыточное давление на препятствие, помещенное на пути волны. На пороге слышимости человеческое ухо воспринимает при частоте 1000 Гц звуковое давление Р 0 =2 10 -5 Па, на пороге болевого ощущения звуковое давление достигает 2 10 2 Па.
Для практических целей удобной является характеристика звука, измеряемая в децибелах, - уровень звукового давления. Уровень звукового давления N - это выраженное по логарифмической шкале отношение величины данного звукового давления Р к пороговому давлению P 0
N = 201g(P/P 0).
Для оценки различных шумов измеряются уровни звука с помощью шумомеров по ГОСТ 17.187-81.
Для оценки физиологического воздействия шума на человека используется громкость и уровень громкости. Порог слышимости изменяется с частотой, уменьшается при увеличении частоты звука от 16 до 4000 Гц, затем растет с увеличением частоты до 20000 Гц. Например, звук, создающий уровень звукового давления в 20 дБ на частоте 1000 Гц, будет иметь такую же громкость, как и звук в 50 дБ на частоте 125 Гц. Поэтому звук одного уровня громкости при разных частотах имеет различную интенсивность.
Для характеристики постоянного шума установлена характеристика - уровень звука, измеренный по шкале А шумомера в дБА.
Непостоянные во времени шумы характеризуются эквивалентным (по энергии) уровнем звука в дБА, определяемым по ГОСТ 12.1.050-86.
Источники шума многообразны. Это аэродинамичные шумы самолетов, рев дизелей, удары пневматического инструмента, резонансные колебания всевозможных конструкций, громкая музыка и многое другое.
2. Характеристика вибрации
По физической природе вибрация, также как и шум, представляет собой колебательное движение материальных тел.
Механические колебания, распространяющиеся через плотные среды с частотой колебаний до 16 гц. (герц - единица измерения частоты равная 1 колебанию в секунду), воспринимаются человеком как сотрясение, которое принято называть вибрацией.
Параметры вибрации нормирует ГОСТ 12.1.012-78 "ССБТ. Вибрация. Общие требования безопасности".
Вибрация в соответствии со стандартом по источникам ее возникновения подразделяется на:
1. транспортную, которая возникает в результате движения автомобилей по местности и дорогам и при их строительстве;
2. транспортно-технологическую, которая возникает при работе машин, выполняющих технологическую операцию в стационарном положении или при перемещении по специально подготовленной части производственного помещения, промышленной площадки;
3. технологическую, которая возникает при работе стационарных машин или передается на рабочие места не имеющих источников вибрации.
По способу передачи на человека вибрация подразделяются на общую , передающуюся через опорные поверхности, и локальную (местную), передающуюся через руки человека. Основными параметрами, характеризующими вибрацию, является частота колебаний, скорость колебания и амплитуда смещения.
Скорость колебания находится в прямой зависимости от частоты колебаний и амплитуды смещения:
v = 2пfА = wА,
где v - скорость колебания, см/с;
f - частота колебаний, Гц;
А - амплитуда смещения при гармоническом колебательном движении, т.е. величина наибольшего отклонения от положения равновесия, см;
w - круговая частота, т.е. число полных колебаний, совершенных за время, равное 2пf с.
По аналогии с шумом важной характеристикой вибрации является ее уровень, измеряемый в логарифмических единицах - децибелах.
Логарифмическое уравнение виброскорости L = 2 lg v/(5*10),
где v - среднеквадратичная скорость, м/с;
5*10 - опорная виброскорость, м/с;
При воздействии вибрации на человека наиболее существенно то, что тело человека можно представить в виде сложной динамической системы. Многочисленные исследования показали, что эта динамическая система меняется в зависимости от поз человека, его состояния - расслабленности или напряженности - и других факторов. Для такой системы существуют опасные, резонансные частоты, если внешние силы воздействуют на человека с частотами, близкими или равными резонансным, то резко возрастает амплитуда колебаний как все: тела, так и отдельных его органов.
Для тела человека в положении сидя резонанс наступает при частоте 4-6 Гц, для головы 2С 30 Гц, для глазных яблок 60-90 Гц. При этих частотах интенсивная вибрация может привести травматизации позвоночника и костной ткани, расстройству зрения, у женщин вызвать прежде: ременные роды.
Колебания вызывают в тканях организма переменные механические напряжения. Изменения напряжения улавливаются множеством рецепторов трансформируются в энергию биоэлектрических биохимических процессов. Информация о действующей на человека вибрации воспринимается особым органом чувств - вестибулярным аппаратов
Вестибулярный аппарат располагается в височной кости черепа и состоит из преддверия и полукружных каналов, расположенных во взаимоперпендикулярных плоскостях. Вестибулярный аппарат обеспечивает анализ положений и перемещений головы в пространстве, активизацию тонуса мышц.
3. Влияние вибрации и шума на организм человека
До последнего времени было принято считать, что шум отрицательно действует только на органы слуха. В настоящее время установлено, что люди, работающие в условиях шума, более быстро утомляются, жалуются на головные боли. При воздействии шума на организм может происходить ряд функциональных изменений со стороны различных внутренних органов и систем: повышается давление крови, учащается или замедляется ритм сердечных сокращений, могут возникать различные заболевания нервной системы (неврастения, неврозы, расстройство чувствительности). Под влиянием шума возникает бессонница, быстро развивается утомляемость, понижается внимание, снижается общая работоспособность и производительность труда. Длительное воздействие на организм шума и связанные с этим нарушения со стороны центральной нервной системы рассматриваются как один из факторов, способствующих возникновению гипертонической болезни.
Под влиянием шума возникают явления утомления слуха и ослабления слуха. Эти явления с прекращением шума быстро проходят. Если же переутомление слуха повторяется систематически в течение длительного срока, то развивается тугоухость. Так, кратковременное воздействие уровня 120 дБ (рев самолета), не приводит к необратимым последствиям. Длительное воздействие шума 80-90 дБ приводит к профессиональной глухоте. Тугоухость - стойкое понижение слуха, затрудняющее восприятие речи окружающих в обычных условиях. Оценка состояния слуха производится с помощью аудиометрии. Аудиометрия - изменение остроты слуха, - проводится с помощью специального электроакустического аппарата - аудиометра. Снижение слуха на 10 дБ человеком практически не ощущается, серьезное ослабление разборчивости речи и потеря способности слышать слабые, но важные для общения звуковые сигналы, наступает при снижении слуха на 20 дБ.
Если установлено методами аудиометрии, что в результате профессиональной деятельности произошло снижение слуха в области речевого диапазона на 11 дБ, то наступает факт профессионального заболевания - снижения слуха. Чаще всего снижение слуха развивается в течение 5-7 лет и более переутомления слуха.