Экология шум и вибрация в городских условиях. ↔ ↔ Влияние вибрации на организм человека. Вибрация. Резонансные частоты

Звуком называют такие механические колебания внешней среды, которые воспринимаются слуховым аппаратом человека (от 16 до 20 000 колебаний в секунду). Колебания большей частоты называют ультразвуком, меньшей - инфразвуком. Шум - громкие звуки, слившиеся в нестройное звучание. Для всех живых организмов, в том числе и человека, звук является одним из воздействий окружающей среды.

Длительный шум неблагоприятно влияет на орган слуха, понижая чувствительность к звуку.

Уровень шума измеряется в единицах, выражающих степень звукового давления, - децибелах. Это давление воспринимается не беспредельно. Уровень шума в 20-30 децибелов (ДБ) практически безвреден для человека, это естественный шумовой фон. Что же касается громких звуков, то здесь допустимая граница составляет примерно 80 децибелов. Звук в 130 децибелов уже вызывает у человека болевое ощущение, а 150 становится для него непереносимым. Недаром в средние века существовала казнь “под колокол”. Гул колокольного звона мучил и медленно убивал осужденного.

Очень высок уровень и промышленных шумов. На многих работах и шумных производствах он достигает 90-110 децибелов и более. Не намного тише и у нас дома, где появляются все новые источники шума - так называемая бытовая техника.

Рис.4. Интенсивность звука (дБ) от различных источников

В настоящее время ученые во многих странах мира ведут различные исследования с целью выяснения влияния шума на здоровье человека. Их исследования показали, что шум наносит ощутимый вред здоровью человека, но и абсолютная тишина пугает и угнетает его. Так, сотрудники одного конструкторского бюро, имевшего прекрасную звукоизоляцию, уже через неделю стали жаловаться на невозможность работы в условиях гнетущей тишины. Они нервничали, теряли работоспособность. Ученые установили, что звуки определенной силы стимулируют процесс мышления, в особенности процесс счета.

Каждый человек воспринимает шум по-разному. Многое зависит от возраста, темперамента, состояния здоровья, окружающих условий.

Постоянное воздействие сильного шума может не только отрицательно повлиять на слух, но и вызвать другие вредные последствия - звон в ушах, головокружение, головную боль, повышение усталости. Очень шумная современная музыка также притупляет слух, вызывает нервные заболевания.

Шум коварен, его вредное воздействие на организм совершается незримо, незаметно. Нарушения в организме человека из-за шума становятся заметными лишь с течением времени.

В настоящее время врачи говорят о шумовой болезни, развивающейся в результате воздействия шума с преимущественным поражением слуха и нервной системы.

Не только шумы, но и другие воздействия, связанные с ростом урбанизации, в той или иной мере сказываются на развитии, психике и здоровье человека. К одним из таких воздействий относят вибрацию. Вибрация представляет собой механические колебательные движения, непосредственно передаваемые телу человека. В зависимости от того, на какие части тела человека распространяются механические колебания, различают местную и общую вибрацию. Общая вибрация возникает в результате вибрации поверхности, на которой находится человек (пол, сиденье), и распространяется на все тело. При местной вибрации сотрясению подвергается лишь та часть тела, которая непосредственно соприкасается с вибрирующей поверхностью, чаще всего руки (при работе с ручными вибрирующими инструментами или при удержании вибрирующего предмета, детали машины и т. п.). Особенно чувствительными к действию местной вибрации являются отделы симпатической нервной системы, регулирующие тонус периферических сосудов, а также отделы периферической нервной системы, связанные с вибрационной и тактильной чувствительностью.

За последние годы установлено, что вибрация, как и шум, действует на организм человека энергетически, поэтому ее стали характеризовать спектром по колебательной скорости, измеряемой в сантиметрах в секунду или, как и шум, в децибелах; за пороговую величину вибрации условно принята скорость в 5*10 -6 см/сек. Опасна вибрация тела с частотой, совпадающей с собственной частотой вибрации внутренних органов (7-9Гц), она может привести к механическим повреждениям последних вследствие резонансного явления.

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:

Такое загрязнение является близким к шумовому и характеризуется в значительной мере аналогичными показателями. Основное различие заключается в том, что вибрация распространяется только в твердых телах, а звук - в любых средах. Поэтому на живые организмы вибрация воздействует только при поверхностном контакте через опорные поверхности. У человека под действием вибрации развивается особая вибрационная болезнь.

Вибрация антропогенного происхождения, как и ультразвуки, в настоящее время оказывает только локальное воздействие на экосистемы. Преимущественно изучено и нормируется антропогенное вибрационное загрязнение среды обитания человека в процессе труда, а именно, производственно-транспортная вибрация.

Вибрационное загрязнение связано с воздействием механических колебаний твердых тел на объекты окружающей среды. Различают местное воздействие и общее. К местному относятся например, колебания от отбойного молотка, электроинструмента и прочего, передаваемые отдельным частям тела. Если колебания передаются всему организму, то воздействие считается общим, например вибрация от проходящего железнодорожного состава и др.

Основными источниками вибраций являются рельсовый транспорт (трамвай, метрополитен, железная дорога), различные технологические установки (компрессоры, двигатели), кузнечнопрессовое оборудование, строительная техника (молоты, пневмовибрационная техника), системы отопления и водопровода, насосные станции и т.д. Особенность действия вибраций заключается в том, что эти механические упругие колебания распространяются по грунту и оказывают свое воздействие на фундаменты различных сооружений, вызывая затем звуковые колебания в виде структурного шума.

Вибрации могут быть вредными и полезными. Вредные вибрации создают шумовые загрязнения окружающей среды, неблагоприятно воздействуя на человеческий организм. Кроме того, воздействуя на различные инженерные сооружения, они вызывают появление трещин в фундаменте, стенах и в ряде случаев их разрушение. Полезные вибрации используются во многих технологических процессах (виброуплотнение бетона, вибровакуумные установки и т.д.). Но и в этом случае нужно применять меры защиты.

Зона действия вибраций определяется величиной их затухания в упругой среде (грунте) и в среднем эта величина составляет примерно 1 дБ/м. При уровне параметров вибрации 70 дБ, например, создаваемых рельсовым транспортом, примерно на расстоянии 70 м от источника, эта вибрация практически исчезает. Для кузнечнопрессового оборудования, а также при забивании молотом железобетонных свай при строительстве зона действия вибраций может достигать более 200 м. Одной из основных причин появления низкочастотных вибраций при работе различных механизмов является дисбаланс вращающихся деталей, возникающий в результате смещения центра масс относительно оси вращения. Возникновение дисбаланса при вращении может быть вызвано многими причинами. Например, искривлением валов машин, наличием несимметричных крепежных деталей, люфтов, зазоров и других дефектов, возникающих при сборке и эксплуатации механизмов. Источником вибрации являются различного рода резонансные колебания деталей, конструкций, механизмов, установок и т.п. Вибрации часто сопровождаются инфразвуковыми колебаниями. С другой стороны, инфразвуковые колебания, например, при землетрясениях, часто вызывают вибрацию упругих тел и поверхностей.

Затухание инфразвуковых колебаний в приземном слое атмосферы составляет примерно 10-6 дБ/км. Поэтому защита расстоянием для инфразвука неэффективна. Более эффективными являются методы звукоизоляции источника и звукопоглощения. Звукоизоляцию применяют на частотах более 10 Гц. Звукопоглощение применяется совместно с использованием резонансных явлений, например, в виде панелей Бекеши.

Основными параметрами, характеризующими вибрацию, являются частота f (Гц); амплитуда смещения А (м) - величина наибольшего отклонения колеблющейся точки от положения равновесия; колебательная скорость v (м/с); колебательное ускорение а (м/с 2).

Весь спектр частот вибрации, воспринимаемых человеком, разделен на октавные полосы со среднегеометрическими частотами 1, 2, 4, 16, 32, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000 Гц. Допустимый уровень общей вибрации составляет 130 дБ (63 Гц), местной - 120 дБ (~ 500 Гц). Наиболее опасная частота общей вибрации находится в пределах 6-8 Гц. Это связано с тем, что собственная частота колебаний внутренних органов имеет примерно такие же значения, поэтому наступает явление резонанса, связанное с нарушением работы органов или даже их разрушением.

Субъективное ощущение человеком вибрации зависит от возраста, тренированности, индивидуальной переносимости, общего состояния организма, эмоциональной устойчивости и от характеристик вибрации f, А, v, а.

Биологическое действие вибраций в диапазоне частот до 15 Гц проявляется в нарушении вестибулярного аппарата, смещении органов. Вибрационные колебания до 25 Гц вызывают костно-суставные изменения. Вибрации в диапазоне частот от 50 до 250 Гц вредно воздействуют на сердечнососудистую и нервную систему, часто вызывают вибрационную болезнь, которая проявляется болями в суставах, повышенной чувствительностью к охлаждению, судорогах. Вибрация может вызывать нарушение обмена веществ, функций зрительного аппарата, эндокринной системы, изменение частоты пульса и артериального давления и др.

Защита от вибраций выполняется либо за счет снижения вибраций в источнике, либо путем воздействия на вибрации на пути распространения упругих колебаний в различных средах. Снижение вибраций в источнике может быть достигнуто за счет установления оптимального режима работы, который бы устранял возникновение резонансных колебаний. Подавление вибраций в средах распространения достигается применением средств виброгашения, виброизоляции и вибродемпфирования.

Суть метода виброгашения состоит в увеличении массы и жесткости конструкции, в объединении механизма - источника вибраций с фундаментом, с опорной плитой или виброгасящими основаниями.

Суть метода виброизоляции состоит в креплении оборудования на виброизолирующих опорах. В качестве виброизоляторов используются резиновые и пластмассовые прокладки; листовые рессоры; цилиндрические рессоры; пневматические виброизоляторы, использующие воздушные подушки.

Смысл метода вибродемпфирования состоит в повышение активных потерь колебательных систем. Для этого используются различные вибродемпфирующие мастичные и листовые покрытия (мастики - А-2, ВД-17-58, ВД-17-63, пластик «Агат» и др.; покрытия - пенопласт ПХВ-Э, волосяной войлок, минерало-ватная плита, губчатая резина, винитор технический и др.).

Для жителей города шум - обычное дело. Часто человек даже не задумывается над его противоестественностью. В любом регионе города шумит автотранспорт, грохочет трамвай, с шумом работает предприятие, вблизи взлетают из аэродрома самолеты. В квартирах шумят холодильники и стиральные машины, в подъездах - лифты. Этот перечень можно продолжать до бесконечности. Если шума так много в нашей жизни, может показаться, что он не вреден. Однако по своему влиянию на организм человека шум более вредный, чем химическое загрязнение. За последние 30 лет во всех больших городах шум увеличился на 12-15 дБ, а субъективная громкость выросла в 3-4 раза. Шум снизил производительность работы на 15-20%, существенно повысил рост заболеваемости. Эксперты считают, что в больших городах шум сокращает жизнь человека на 8-12 лет.

Частота заболеваний сердечно-сосудистой системы у людей, которые живут в зашумленных районах, в несколько раз выше, а ишемическая болезнь сердца в них случается втрое чаще. Возрастает также общая заболеваемость. В качестве сравнения необходимо отметить, что на 100 тысяч сельских жителей приходится 20-30 тех, кто плохо слышит, в то же время в городах эта цифра вырастает в 5 раз. По данным статистики, жители больших городов теряют остроту слуха уже в 30 лет (при норме - в 2 раза позже). Под влиянием шума ухудшаются сон и восприимчивость к обучению. Дети становятся более агрессивными и капризными.

Для обозначения комплексного влияния шума на человека медики ввели термин «шумовая болезнь». Симптомами этой болезни являются головная боль, тошнота, раздражительность, которые часто сопровождаются временным снижением слуха. К шумовой болезни склонны большинство жителей больших городов, которые постоянно получают шумовые нагрузки. Например, нормативные уровни звука в дБ для жителей жилых кварталов должны составлять 55 днем и 45 ночью. Но разные источники техногенного шума дают весомый вклад в звуковую среду города. В современных городских районах со значительным движением транспорта уровень шума близок к опасной черте в 80 дБ.

Шум действует на организм человека не только прямо, а и опосредованно. Так, в городских условиях продолжительность жизни деревьев короче, чем в сельской местности. Главной причиной этого является влияние интенсивного шума. При действии шума в 100 дБ растения выживают всего 8-10 дней. При этом быстро гибнут цветы, и замедляется рост растений.

Итак, шум вреден, но возможно ли уменьшить его влияние на живые организмы, включая человека? Оказывается, можно, и таких мероприятий много. Прежде всего, необходимо четко придерживаться действующих нормативов. Сегодня на улицах больших городов шум не опускается ниже уровня в 80 дБ. Чтобы уменьшить этот уровень, затрачиваются значительные усилия, и прежде всего, по усовершенствованию техники. Конструктора работают над малошумными двигателями и транспортными средствами, жилые застройки отдаляют от транспортных магистралей, последние отделяют от домов бетонными экранами, улучшают покрытие.

Эффективной мерой предотвращения шумового воздействия в городах является озеленение. Деревья, которые посажены очень густо, окружаются густыми кустами, значительно снижающими уровень техногенного шума и улучшающими городскую среду.

К негативным физическим факторам города относится также вибрация. Источниками вибрации в городах являются: рельсовый транспорт, автомобильный транспорт, строительная техника, промышленные установки.

Вибрация распространяется от ее источника на расстояние до 100 м. Наиболее мощный источник вибрации - железнодорожный транспорт. Колебание грунта вблизи железной дороги превышает землетрясение силой 6-7 баллов. В метро интенсивная вибрация распространяется на 50-70 м.

Неблагоприятно влияют на организм человека электромагнитные излучения промышленной частоты (50 герц) и частот радиоволнового диапазона. В помещениях электромагнитные поля создают: радиоаппаратура, телевизоры, холодильники и т.п., что представляет определенную опасность. Если рядом находится постоянный источник электромагнитного излучения, который работает на аналогичной (или кратной) частоте внутренних органов человеческого тела, то это может привести к увеличению или уменьшению нормальной частоты работы человеческого органа, резонансу и как следствие головной боли, нарушению сна, переутомлению, возникновению стенокардии и даже смерти. Наиболее опасным излучение будет тогда, когда человек (а особенно ребенок) спит.

Бесспорно, обойтись без электробытовых приборов невозможно, да и не нужно. Главное - придерживаться определенных правил в процессе использования: в спальне не устанавливать компьютер, «базу» для радиотелефона, а так же не включать на ночь устройства для подзарядки батареек и аккумуляторов; телевизор, музыкальный центр, видеомагнитофон на ночь необходимо выключать из электросети; электронный будильник не должен стоять возле головы во время сна; мощность микроволновых печей может изменяться, поэтому время от времени необходимо обращаться к мастеру, чтобы контролировать уровень излучения

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.