Шум и его воздействие на организм человека

Содержание

Введение                                                                                                               3- 4

1. Шум и его воздействие на организм человека                                             5-9

1.1 Понятие шума, его физическая природа                                                      5-9

1.2 Границы слухового восприятия шумов: инфразвук и ультразвук        10-12

1.3 Действие шума на организм человека                                                      13-16

2. Меры по снижению  вредного воздействия шума на организм

человека                                                                                                             17-21

2.1 Нормирование шума                                                                                  17-21

2.2 Классификация методов и средств защиты от шума                              22-26

Заключение                                                                                                       27-29

Список литературы                                                                                          30-31

Приложение 1                                                                                                         32

Приложение 2                                                                                                   33-34

Введение

Актуальность. В различных отраслях экономики, на предприятиях и фирмах имеются источники шума - это оборудование, машины, работа которых сопровождается шумом, людские потоки. Постоянно находящийся в этих условиях персонал, рабочие, операторы подвергаются воздействию шума, вредно действующего на их организм и снижающего производительность труда.

В ряде документов, принятых в нашей стране и за рубежом, направленных на охрану окружающей среды, подчеркивается необходимость снижения уровня шума. Нормативные документы (такие как санитарные нормы, государственные  стандарты) регламентируют уровень  шума как на производстве, так и  в районе жилых застроек.

Объект исследования – шум и его воздействие  на организм человека. Предмет исследования – источники шума.

          Актуальность выбранной темы обусловлена тем, что снижение уровня шума на производстве приводит к увеличению работоспособности, снижению уровня заболеваемости и травматизма, что дает ощутимый положительный экономический эффект.

Целью курсовой работы является изучение влияния шума на здоровье человека. Для достижения данной цели необходимо решить следующие  задачи:

• рассмотреть природу шума как физического явления и понятия с ним связанные (звуковая волна, звуковое поле, звуковая энергия и т.д.);
• выявить границы слухового восприятия шумов, рассмотреть природу и воздействие на человека ультразвука и инфразвука;
• изучить действие шума на организм человека, негативные явления, возникающие в результате длительного воздействия шумов;
• рассмотреть меры по снижению вредного воздействия шума на организм человека, такие как нормирование шума в производственных и жилых помещениях в нормативных документах;
• дать классификацию методов и средств защиты от шума.

1. Шум и его воздействие на организм человека

1. Понятие шума, его физическая природа

Шум как физическое явление — это колебание упругой  среды. Он характеризуется звуковым давлением как функцией частоты  и времени. С физиологической  точки зрения шум определяется как  ощущение, которое воспринимается органами слуха во время действия на них  звуковых волн в диапазоне частот 16—20 000 Гц.

Процесс распространения  колебательного движения в среде  называется звуковой волной, а область  среды, в которой оная распространяется — звуковым полем.

Звуковыми волнами  называют колебательные возмущения, которые распространяются вот источника  шума в окружающую среду. Длина волны  — это расстояние, которое проходит звуковая волна в течение периода  колебания (расстояние между двумя  соседними слоями воздуха, которые  имеют одинаковое звуковое давление, измеренное одновременно).

Звук, который  распространяется в воздушной среде, называется воздушным звуком, в твердых  телах — структурным. Часть воздуха, охваченная колебательным процессом, называется звуковым полем. Свободным  называется звуковое поле, в котором  звуковые волны распространяются свободно, без препятствий (открытое пространство, акустические условия в специальной  заглушенной камере, облицованной звукопоглощающим материалом).

Диффузным называется звуковое поле, в котором звуковые волны поступают в каждую точку  пространства с одинаковой вероятностью со всех сторон (встречается в помещениях, внутренние поверхности которых, имеют  высокие коэффициенты отражения  звука).

В реальных условиях (помещение или территория предприятия) структура звукового поля может  быть качественно близкой (или промежуточной) к предельным значениям свободного или диффузного звукового поля.

Воздушный звук распространяется в виде продольных волн, то есть волн, в которых колебания  частичек воздуха совпадают с  направлением движения звуковой волны. Наиболее распространена форма продольных звуковых колебаний — сферическая  волна. Ее излучает равномерно во все  стороны источник звука, размеры  которого малы по сравнению с длиной волны.

Структурный звук распространяется в виде продольных и поперечных волн. Поперечные волны  отличаются вот продольных тем, что  колебания в них происходят в  направлении, перпендикулярном направлению  распространения волны. Движение звуковой волны в воздухе сопровождается периодическим повышением и понижением давления. Давление, которое превышает  атмосферное, называется акустическим, или звуковым давлением. Чем большее  звуковое давление, тем громче звук.

Мерой интенсивности  звуковых волн в любой точке пространства является величина звукового давления — избыточное давление в данной точке среды по сравнению с  давлением при отсутствии звукового  поля. Единица измерения звукового  давления р, Н/м2; 1 Н/м2 = 1 Па (Паскаль). Существуют нижняя и верхняя границы слышимости. Нижняя граница слышимости называется порогом слышимости, верхняя —  болевым порогом. Порогом слышимости называется наименьшее изменение звукового  давления, которое мы ощущаем. При  частоте 1000 Гц (на этой частоте ухо  имеет наибольшую чувствительность) порог слышимости составляет Р„ = 2-10'5 Н/м2. Порог слышимости воспринимает приблизительно 1 % людей.

Болевой порог  — это максимальное звуковое давление, которое воспринимается ухом как  звук. Давление свыше болевого порога может вызывать повреждение органов  слуха. При частоте 1000 Гц в качестве болевого порога принято звуковое давление Р - 20 Н/м2. Отношение звуковых давлен при болевом пороге и пороге слышимости составляет 106. Это диапазон звукового давления, который воспринимается ухом [8].

Для более  полной характеристики источников шума введено понятие звуковой энергии, которая излучается источниками  шума в окружающую среду за единицу  времени.

Величина  потока звуковой энергии, которая проходит в течение 1с через площадь 1м² перпендикулярно к направлению распространения звуковой волны, является мерой интенсивности звука или силы звука.

В связи с  тем, что между слуховым восприятием  и раздражением существует приблизительно логарифмическая зависимость, для  измерения звукового давления, силы звука и звуковой мощности принята  логарифмическая шкала.

Это позволяет  большой диапазон значащийся (по звуковому  давлению — 106, по силе звука — 1012) вложить  в сравнительно небольшой интервал логарифмических единиц. В логарифмической  шкале каждая следующая степень  этой шкалы больше предыдущей в 10 раз. Это условно считается единицей измерения 1 Бел (Б). В акустике используется более мелкая единица децибел (дБ), равная 0,1 Б.

Величина, выраженная в белах или децибелах, называется уровнем этой величины. Если сила одного звука больше второго в 100 раз, то равные силы звука отличаются на 1^100 = 2 Б, или 20 дБ [8].

Шум как гигиенический  фактор – это совокупность звуков различной частоты и интенсивности, которые воспринимаются органами слуха  человека и вызывают неприятное субъективное ощущение.

Шум как физический фактор представляет собой волнообразно распространяющееся механическое колебательное  движение упругой среды, носящее  обычно случайный характер.

Производственным  шумом называется шум на рабочих  местах, на участках или на территориях  предприятий, который возникает  во время производственного процесса.

Следствием  вредного действия производственного  шума могут быть профессиональные заболевания, повышение обшей заболеваемости, снижение работоспособности, повышение  степени черточка травм и несчастных случаев, связанных с нарушением восприятия предупредительных сигналов, нарушение слухового контроля функционирования технологического оборудования, снижение производительности труда.

По характеру  нарушения физиологических функций  шум разделяется на:

• шум который мешает (препятствует языковой связи);
• раздражающий - (вызывает нервное напряжение и вследствие этого — снижения работоспособности, общее переутомление);
• вредный (нарушает физиологические функции на длительный период и вызывает развитие хронических заболеваний, которые непосредственно связаны со слуховым восприятием: ухудшение слуха, гипертония, туберкулез, язва желудка);
• травмирующий (резко нарушает физиологические функции организма человека).

Характер  производственного шума зависит  от вида его источников. В зависимости  от вида источника шум подразделяют на:

Механический шум возникает в результате работы различных механизмов с неуравновешенными массами вследствие их вибрации, а также одиночных или периодических ударов в сочленениях деталей сборочных единиц или конструкций в целом.

Аэродинамический шум образуется при движении воздуха по трубопроводам, вентиляционным системам или вследствие стационарных или нестационарных процессов в газах.

Шум электромагнитного происхождения возникает вследствие колебаний элементов электромеханических устройств (ротора, статора, сердечника, трансформатора и, т. д.) под влиянием переменных магнитных полей.

Гидродинамический шум возникает вследствие процессов, которые происходят в жидкостях (гидравлические удары, кавитация, турбулентность потока и т. д.) [16].

Область слышимых звуков ограничивается не только определенными  частотами (20 — 20 000 Гц), но и определенными  предельными значениями звуковых давлений и их уровней.

Рассмотрим  более подробно границы слухового  восприятия шума человеком, в частности  инфразвук и ультразвук.

1.2 Границы слухового восприятия шумов: инфразвук и ультразвук

Порог слышимости различен для звуков разной частоты. Если в диапазоне частот- 800— 4000 Гц величина порога слышимости минимальна, то по мере удаления от этой области  вверх и вниз по частотной шкале  его величина растет; особенно заметно  увеличения порога слышимости на низких частотах. По этой причине высокочастотные  звуки более неприятны для  человека, чем низкочастотные (при  одинаковых уровнях звукового давления).

Диапазон  слухового восприятия человека составляет 130 дБ, шум в 150 дБ для человека невыносим, шум в 180 дБ вызывает усталость металла, а в 190 дБ вырывает заклепки из конструкций  [17].

Инфразвук — это колебание в воздухе, в жидкой или твердой средах с частотой меньше 16 Гц.

Инфразвук человек  не слышит, однако ощущает; он оказывает  разрушительное действие на организм человека. Высокий уровень инфразвука вызывает нарушение функции вестибулярного аппарата, предопределяя головокружение, головную боль. Снижается внимание, работоспособность. Возникает чувство  страха, общее недомогание. Существует мнение, что инфразвук сильно влияет на психику людей.

Все механизмы, которые работают при частотах вращения меньше 20 об/с, излучают инфразвук. При движении автомобиля со скоростью более 100 км/час он является источником инфразвука, который возникает за счет срыва воздушного потока с его поверхности. В машиностроительной отрасли инфразвук возникает при работе вентиляторов, компрессоров, двигателей внутреннего сгорания, дизельных двигателей.

Согласно  действующим нормативным документам уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими  частотами 2, 4, 8, 16, Гц должен быть не больше 105 дБ, а для полос с частотой 32 Гц — не более 102 дБ. Благодаря большой  длине инфразвук распространяется _в атмосфере на большие расстояния. Практически невозможно остановить инфразвук при помощи строительных конструкций на пути его распространения.

Неэффективны  также средства индивидуальной зашиты. Действенным средством защиты является снижение уровня инфразвука в источнике  его образования. Среди таких  мероприятий можно выделить следующие:

• увеличение частот вращения валов до 20 и больше оборотов в секунду;
• повышение жесткости колеблющихся конструкций больших размеров;
• устранение низкочастотных вибраций;
• внесение конструктивных изменений в строение источников, что позволяет перейти из области инфразвуковых колебаний в область звуковых; в этом случае их снижение может быть достигнуто применением звукоизоляции и звукопоглощения [17].

Ультразвук широко используется во многих отраслях промышленности. Источниками ультразвука являются генераторы, которые работают в диапазоне частот от 12 до 22 кГц для очистки отливок, в аппаратах для очистки газов. В гальванических цехах ультразвук возникает во время работы травильных и обезжиривающих ванн. Его влияние наблюдается на расстоянии 25—50 м от оборудования. При загрузке и выгрузке деталей имеет место контактное влияние ультразвука.

Ультразвуковые  генераторы используются также при  плазменной и диффузионной сварке, резке металлов, при напылении  металлов. Ультразвук высокой интенсивности  возникает во время удаления загрязнений, при химическом травлении, обдувке  струей сжатого воздуха при очистке  деталей, при сборке.

Ультразвук  вызывает функциональные нарушения  нервной системы, головную боль, изменения  кровяного давления, состава и  свойств крови, предопределяет потерю слуховой чувствительности, повышает утомляемость.

Ультразвук  влияет на человека через воздух, а  также через жидкую и твердую  среды. Ультразвуковые колебания распространяются во всех упомянутых выше средах с частотой более -16 000 Гц.

Для защиты от ультразвука, который передается через  воздух, применяется метод звукоизоляции. Звукоизоляция эффективна в области  высоких частот. Между оборудованием  и работниками можно устанавливать  экраны. Ультразвуковые установки можно  располагать в специальных помещениях. Эффективным средством защиты является использование кабин с дистанционным  управлением, расположение оборудования в звукоизолированных укрытиях. Для  укрытий используют сталь, дюралюминий, оргстекло, текстолит, другие звукопоглощающие материалы.

Звукоизолирующие  кожухи на ультразвуковом оборудовании должны иметь блокировочную систему, которая выключает преобразователи  при нарушении герметичности  кожуха [17].

1.3 Действие шума на организм  человека

В зависимости  вот уровня и характера шума, его  продолжительности, а также от индивидуальных особенностей человека шум может  оказывать на него различное действие.

Шум, даже когда  он невелик (при уровне 50—60 дБ), создает  значительную нагрузку на нервную систему  человека, оказывая на него психологическое  воздействие. Это особенно часто  наблюдается у людей, занятых  умственной деятельностью.

Слабый шум  различно влияет на людей. Причиной этого  могут быть: возраст, состояние здоровья, вид труда, физическое и душевное состояние человека в момент действия шума и другие факторы. Степень вредности  какого-либо шума зависит также от того, насколько он отличается от привычного шума.

Неприятное  воздействие шума зависит и вот  индивидуального отношения к  нему. Да, шум, производимый самим человеком, не беспокоит его, в то время как  небольшой посторонний шум может  вызвать сильный раздражающий эффект.

Известно, что  ряд таких серьезных заболеваний, как гипертоническая и язвенная болезни, неврозы, в ряде случаев  желудочно-кишечные и кожные заболевания, связаны с перенапряжением нервной  системы у процессе труда и  отдыха. Отсутствие необходимой тишины, особенно в ночное время, приводит к  преждевременной усталости, а часто  и к заболеваниям. В этой связи  необходимо отметить, что шум в 30—40 дба в ночное время может явится серьезным беспокоящим фактором. С увеличением уровней до 70 дба  и выше шум может оказывать  определенное физиологическое воздействие  на человека, приводя к видимым  изменениям в его организме. Под  воздействием шума, превышающего 85—90 дба, в первую очередь снижается  слуховая чувствительность на высоких  частотах.

Сильный шум  вредно отражается на здоровье и работоспособности  людей. Человек, работая при шуме, привыкает к нему, но продолжительное действие сильного шума вызывает общее утомление, может привести к ухудшению слуха, а иногда и к глухоте, нарушается процесс пищеварения, происходят изменения объема внутренних органов.

Воздействуя на кору главного мозга, шум оказывает  раздражающее действие, ускоряет процесс  утомления, ослабляет внимание и  замедляет психические реакции. По этим причинам сильный шум в  условиях производства может способствовать возникновению травматизма, так  как на фоне этого шума не слышно сигналов - транспорта, автопогрузчиков  и вторых машин. Эти вредные последствия  шума выражены тем больше, чем сильнее  шум и чем продолжительнее  его действие.

Таким образом, шум вызывает нежелательную реакцию  всего организма человека. Патологические изменения, возникшие под влиянием шума, рассматривают как шумовую  болезнь.

Звуковые  колебания могут восприниматься не только ухом, но и непосредственно  через кости черепа (так называемая костная проводимость). Уровень шума, передаваемого этим путем, на 20—30 дБ меньше уровня, воспринимаемого ухом. Если при невысоких уровнях передача за счет костной проводимости имела, то при высоких уровнях оная значительно  возрастает и усугубляет вредное  действие на человека.

Проявление  вредного воздействия шума на организм человека весьма разнообразно. В зависимости  от длительности и интенсивности  воздействия шума происходит большее  или меньшее снижение чувствительности органов слуха, выражающееся временным  смещением порога слышимости, которое  исчезает после окончания воздействия  шума. При большой длительности и (или) интенсивности шума происходят необратимые потери слуха (тугоухость), характеризуемые постоянным изменением порога слышимости [15].

Негативное  воздействие шума имеет следующие  аспекты: медицинский, социальный и экономический.

Медицинский аспект связан с тем, что действие шума на организм человека не ограничивается воздействием на орган слуха. Повышенный шум влияет на нервную и сердечно- сосудистую системы, репродуктивную функцию человека, вызывает раздражение, нарушение сна, утомление, агрессивность, способствует психическим заболеваниям.

Установлено повышение на 10 – 15% общей заболеваемости рабочих шумных производств. Воздействие  на вегетативную нервную систему  проявляется даже при небольших  уровнях звука (40 – 70 дБ).

Было установлено, что эффект от воздействия шума, также как и от воздействия  радиации, может накапливаться. Поэтому  был введен такой параметр, как  доза шума. Доза шума Д в Па²*ч – интегральная величина, учитывающая акустическую энергию, воздействующую на человека, за определенный период времени. Дозу шума можно снять, отдыхая в тихом помещении или во время сна.

В настоящее  время «шумовая болезнь» характеризуется  комплексом симптомов:

• снижение слуховой чувствительности;
• изменение функции пищеварения, выражающейся в понижении кислотности;
• сердечно- сосудистая недостаточность;
• нейроэндокринные расстройства.

Социальный аспект связан с тем, что под шумовым воздействием находятся очень большие группы населения, особенно в крупных городах. По некоторым данным свыше 60% населения крупных городов проживает в условиях чрезмерного шума.

Экономический аспект обусловлен тем, что шум влияет на производительность труда, а ликвидация последствий болезней от шума – значительных социальных выплат. Увеличение уровня шума на 1 – 2 дБ приводит к снижению производительности труда на 1%. При увеличении уровня шума всего на 3дБА за рабочий день работник получает в два раза большую дозу шума, а следовательно время эффективной работы снижается.

Исследования  отечественных и зарубежных ученых показали, что под влиянием шума производительность труда в общем  снижается на 10%. Профессор Г. Легман доказал, что можно ожидать повышения  производительности труда на 9%, уменьшения количества ошибок в письменных работах  на 29%, снижения заболеваемости на 37% при  обеспечении мероприятий по борьбе с шумом [11].

2. Меры по снижению вредного воздействия шума на организм человека

2.1 Нормирование шума

Во многих странах приняты законодательные  акты, ограничивающие уровни шума на производстве, на транспорте, в промышленности, в  строительстве и т.д. Первые нормы  по шуму стали появляться в 50-х годах  нашего столетия. В 1956 году в СССР были приняты одни из первых в мире нормы  по шуму. В 1957 году Л. Беранек предложил  нормировочные кривые нормы по шуму, которые используются до настоящего времени.

Сейчас в  России уровень шума ограничивают санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих  местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки», которые разработаны Научно-исследовательским  институтом медицины труда Российской Академии наук и Московским НИИ гигиены  им. Ф.Ф. Эрисмана.

Данный нормативный  документ является основным из ряда документов, регламентирующих уровень шума в  производственных и жилых помещениях. Он состоит из шести разделов и  включает в себя:

1. Область применения и общие положения;
2. Нормативные ссылки;
3. Термины и определения;
4. Классификацию шумов, воздействующих на человека;
5. Нормируемые параметры и предельно допустимые уровни шума на рабочих местах;
6. Нормируемые параметры и допустимые уровни шума в помещениях жилых, общественных зданий и территории жилой застройки.

В первом разделе  ограничивается область применения настоящих санитарных правил. Ответственность  за выполнение требований Санитарных норм возлагается на руководителей  и должностных лиц предприятий, учреждений и организаций, а также  граждан. Контроль за выполнением Санитарных норм осуществляется органами и учреждениями госсанэпиднадзора России в соответствии с Законом РСФСР «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» от 19.04.91 и с учетом требований действующих санитарных правил и норм.

В разделе  «Нормативные ссылки» приводятся законы и постановления, в соответствии с которыми действуют данные санитарные нормы. Это:

• Закон РСФСР «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» от 19.04.91.;
• Закон Российской Федерации «Об охране окружающей природной среды» от 19.12.91.;
• Закон Российской Федерации «О защите прав потребителей» от 07.02.92.;
• Закон Российской Федерации «О сертификации продукции и услуг» от 10.06.93. и др.

В разделе  «Термины и определения» приводятся определения основных терминов, таких  как: звуковое давление, эквивалентный (по энергии) уровень звука, предельно  допустимый уровень шума, допустимый уровень шума и максимальный уровень  звука.

В четвертом  разделе «Санитарных норм» приводится классификация шумов, воздействующих на человека. В соответствии с данной классификацией по характеру спектра  шума выделяют широкополосный шум и  тональный шум. По временным характеристикам  выделяют постоянный и непостоянный шум. Непостоянные шумы в свою очередь  подразделяются на колеблющийся во времени  шум, прерывистый шум и импульсный шум.

Основными разделами  данного документа являются пятый  и шестой. В пятом разделе регламентируются «Нормируемые параметры и предельно  допустимые уровни шума на рабочих  местах». В соответствии с данным разделом санитарных норм устанавливаются  следующие значения параметров и  предельно допустимых уровней шума (таблица 1)

Таблица 1

Предельно допустимые уровни звука и эквивалентные  уровни звука на рабочих местах для  трудовой деятельности разных категорий  тяжести и напряженности в  дБА (Денисенко Г.Ф., 1985г.)