Шум и его физико-гигиеническая характеристика. Нормирование шума

Как было показано выше, возрастающее неблагоприятное действие шума на организм человека имеет существенные социально-гигиенические и экономические последствия, поэтому проблема борьбы с шумом приобретает важное общегосударственное значение.

Основой всех правовых, организационных и технических мер по снижению производственного шума является гигиеническое нормирование его параметров с учетом влияния на организм.

Следует отметить, что советским гигиенистам принадлежит приоритет в разработке принципов, методов и критериев гигиенического нормирования шума. В Советском Союзе впервые в мире были введены санитарные нормы и правила по ограничению шума на производстве. Они были разработаны в Ленинградском институте охраны труда ВЦСПС и утверждены Главным госсанинспектором СССР в 1956 г. (СН-205-56).

В настоящее время в Советском Союзе действуют «Санитарные нормы допустимых уровней шума» № 3223 - 85.

Помимо указанных санитарных норм, в СССР действует система стандартов безопасности труда (ССБТ) по шуму, назначением которых является приведение шумовых характеристик выпускаемых машин в соответствие с требованиями к шуму на рабочих местах.

Основополагающим ГОСТом этой серии для шумового фактора является ГОСТ ССБТ 12.1.003 - 83, соответствующий в отношении допустимых величин шума стандарту СЭВ 1930 - 79. Кроме того, требования к шумовым характеристикам машин (в величинах звуковой мощности) определяются ГОСТ 12.1.023 - 80 «ССБТ. Шум. Метод установления шумовых характеристик стационарных машин» и другими стандартами, а также стандартами на машины и оборудование конкретных видов. Существуют строительные нормы и правила (СНиП) № П-12-77 «Защита от шума» и некоторые другие нормативные документы.

Советские гигиенисты считают, что техническая достижимость требований к машинам, генерирующим шум, должна быть поставлена в зависимость от уровней шума, обеспечивающих здоровье работающих, в связи с чем ГОСТ 12.1.003 - 83 должен приводиться в соответствие с требованиями санитарных норм.

Для установления соответствия шумовых характеристик выпускаемых машин требованиям к уровню шума на рабочем месте (в величинах звукового давления) разработан ГОСТ 12.1.050 - 86 «ССБТ. Методы измерения шума на рабочих местах».

Санитарные нормы устанавливают классификацию шумов; характеристики и допустимые уровни шума на рабочих местах; общие требования к измерению нормируемых величин; основные мероприятия по профилактике неблагоприятного влияния шума на работающих.

При гигиенической оценке шумы, согласно санитарным нормам, классифицируются по 2 принципам - характеру спектра и по временным характеристикам.

По характеру спектра шумы подразделяются на:

Широкополосные, с непрерывным спектром шириной более одной октавы;

Тональные, в спектре которых имеются выраженные дискретные тона. Тональный характер шума для практических целей (при контроле его параметров на рабочих местах) устанавливается измерением в третьоктавных полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.

По временным характеристика шумы подразделяются на:

Постоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день (рабочую смену) изменяется во времени не более чем на 5 дБ (А) при измерениях на временной характеристике «медленно» шумомера;

Непостоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день (рабочую смену) изменяется во времени более чем на 5 дБ (А) при измерениях на временной характеристике «медленно» шумомера.

Непостоянные шумы подразделяются в свою очередь на:

Колеблющиеся во времени, уровень звука которых непрерывно изменяется во времени;

Прерывистые, уровень звука которых ступенчато изменяется на 5 дБ (А) и более, причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более;

Импульсные, состоящие из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с, при этом уровни звука в дБ (AI) и дБ (А), измеренные соответственно на временных характеристиках «импульс» и «медленно» шумомера, отличаются не менее чем на 7 дБ (шумомеры должны отвечать ГОСТу 17187 - 81).

В качестве характеристик постоянного шума на рабочих местах, а также для определения эффективности мероприятий по ограничению его неблагоприятного влияния принимаются уровни звуковых давлений в децибелах в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 1000; 2000; 4000 и 8000 Гц.

В качестве одно-числовой характеристики шума на рабочих местах применяется оценка уровня звука в дБ (А) (измеренных на временной характеристике «медленно» шумомера), представляющих собой средневзвешенную величину частотных характеристик звукового давления с учетом биологического действия.

Характеристикой непостоянного шума на рабочих местах является интегральный параметр - эквивалентный уровень звука в дБ (А). Допускается в качестве характеристики непостоянного шума использовать дозу шума или относительную дозу шума.

Понятие «эквивалентный уровень шума» выражает значение уровня за определенное время (при гигиеническом нормировании в СССР - 8 ч), усредненное по правилу равной энергии.

Экспозиция Е (или доза шума - ДШ) определяет количественную характеристику шума за время его действия (кумуляцию шумового воздействия).

Экспозиция определяется в Па 2 ч (1 Па 2 ч = 3,6*10 3 Па 2 с).

Допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука для рабочих мест в производственных помещениях и на территории предприятия для широкополосного постоянного и непостоянного (кроме импульсного) шума представлены в табл. 8.

Для тонального и импульсного шума они должны быть на 5 дБ меньше значений, указанных в таблице.

Для колеблющегося во времени и прерывистого шума максимальный уровень звука не должен превышать 110 дБ (А).

Для импульсного шума максимальный уровень звука не должен превышать 125 дБ (AI).

1. Эквивалентный уровень звука определяется в соответствии с «Методическими указаниями по проведению измерений и гигиенической оценки шумов на рабочих местах» № 1844-78.

2. Доза шума или относительная доза устанавливается «Методическими рекомендациями по дозовой оценке производственных шумов» № 2908-82.

Таблица 8. Допустимые уровни звукового давления, уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятии

Примечание. Эквивалентному уровню 85 дБА соответствует значение 8-часовой экспозиции 1 Па 2 ч. Эквивалентному уровню 80 дБА примерно соответствует значение 8-часовой экспозиции 1*10 3 Па 2 с,

Оба документа утверждены МЗ СССР.

Действующими санитарными нормами запрещено пребывание работающих в зонах с уровнями звукового давления свыше 135 дБ в любой октавной полосе.

Если из окружающей среды внезапно исчезнут привычные звуки, то человек будет испытывать значительные неудобства, волнение и даже чувство беспричинного страха: ведь люди рождаются и живут в мире звуков. Не следует забывать, что цивилизация достигла высокого уровня развития благодаря способности к общению в форме речи - одного из видов связи с помощью звуков. Тем не менее шум является одним из главных неблагоприятных производственных факторов. Из-за шума у работающих возникает более быстрое утомление, которое приводит к снижению производительности на 10...15%, увеличению числа ошибок при выполнении операций трудового процесса и, следовательно, к повышенной опасности возникновения травм. При длительном воздействии шума снижается чувствительность слухового аппарата, возникают патологические изменения в нервной и сердечно-сосудистой системах.

Шум - это совокупность звуков различной силы и частоты (высоты), беспорядочно изменяющихся во времени. По своей природе звуки являются механическими колебаниями твердых тел, газов и жидкостей в слышимом диапазоне частот (16...20 000 Гц). В воздухе звуковая волна распространяется от источника механических колебаний в виде зон сгущения и разрежения. Механические колебания характеризуются амплитудой и частотой.

Амплитуда колебаний определяет давление и силу звучания: чем она больше, тем больше звуковое давление и громче звук. Сущность слухового восприятия состоит в улавливании ухом отклонения давления воздуха, создаваемого звуковой волной, от атмосферного. Значение нижнего абсолютного порога чувствительности слухового анализатора составляет 2-10~5Па при частоте 1000 Гц, а верхнего порога - 200 Па при той же частоте звука.

Частота колебаний влияет на слуховое восприятие и определяв! высоту звучания. Колебания с частотой ниже 16 Гц составляют область инфразвуков, а выше 20 000 Гц - ультразвуков. С возрастом (примерно с 20 лет) верхняя граница воспринимаемых человеком частот снижается: у людей среднего возраста до 13... 15 кГц, пожилого - до 10 кГц и менее. Чувствительность слухового аппарата с увеличением частоты от 16 до 1000 Гц повышается, на частотах 1000...4000 Гц она максимальна, а при частоте более 4000 Гц падает.

Физиологической особенностью восприятия частотного состава звуков является то, что ухо человека реагирует не на абсолютный, а на относительный прирост частот: увеличение частоты колебаний вдвое воспринимается как повышение высоты звучания на определенную величину, называемую октавой. Поэтому октавой принято называть диапазон частот, в котором верхняя граница вдвое больше нижней. Слышимый диапазон частот разбит на октавы со средними геометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 и 16000Гц. Средние геометрические частоты занимают как бы промежуточное положение в октаве. Их определяют из выражения

f c = √ f н f в

где f н и f в - соответственно нижнее и верхнее значения частоты в октаве.

При гигиенической оценке шума измеряют его интенсивность (силу) и определяют спектральный состав по частоте входящих в него звуков. Интенсивность звука - это количество звуковой энергии, переносимое звуковой волной за единицу времени и отнесенное к единице площади поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны. Значения интенсивности звука изменяются в очень широких пределах - от 10 -12 до 10 Вт/м 2 . В связи с сильной растянутостью диапазона изменения интенсивности и особенностями восприятия звуков (см. закон Вебера - Фехнера) введены логарифмические величины - уровень интенсивности и уровень звукового давления, выражаемые в децибелах (дБ). При использовании логарифмической шкалы уровень интенсивности звука:

L i = 101 g (I / I 0 ),

уровень звукового давления:

L = 20 lg (p / p 0 )

где I и I 0 - соответственно фактическое и пороговое значения интенсивности звука, Вт/м 2: I 0 = 10 -12 Вт/м 2 при эталонной частоте f э = 1000Гц; р и P 0 - соответственно фактическое и пороговое звуковое давление, Па: р 0 = 2*10 -5 Па при f э = 1000 Гц.

Рис. 19.1. Кривые равной громкости звуков

Использовать логарифмическую шкалу уровней звукового давления удобно, так как отличающиеся между собой по силе в миллиарды раз звуки укладываются в диапазон 130...140 дБ. Например, уровень звукового давления, создаваемый при нормальном дыхании человека, находится в пределах 10...15 дБ, шепоте - 20....25, нормальном разговоре - 50...60, создаваемый мотоциклом-95...100, двигателями реактивного самолета на взлете - 110... 120 дБ. Однако при сравнении различных шумов необходимо помнить, что шум с уровнем интенсивности 70 дБ вдвое громче шума в 60 дБ и в четыре раза громче шума с уровнем интенсивности 50 дБ, что следует из логарифмического построения шкалы. Кроме того, звуки одинаковой интенсивности, но разной частоты воспринимаются на слух неодинаково, особенно при уровне интенсивности менее 70 дБ. Причина такого явления заключается в большей чувствительности уха к высоким частотам.

В связи с этим введено понятие громкость звука, единицами измерения которой служат фоны и соны. Громкость звуков определяют, сравнивая их с эталонным звуком частотой 1000 Гц. Для эталонного звука единицы его интенсивности в децибелах приравнены к фонам (рис. 19.1). Так, громкость звука частотой 1000 Гц и интенсивностью 30 дБ равна 30 фонам, такой же величине равна громкость звука в 50 дБ частотой 100 Гц.

Измерение громкости в сонах нагляднее показывает, во сколько раз один звук громче другого. Уровень громкости в 40 фон

принят за 1 сон, в 50 фон - за 2 сона, в 60 фон - за 4 сона и т. д. Следовательно, с увеличением громкости на 10 фонов ее величина в сонах увеличивается вдвое.

Для обеспечения безопасности производственной деятельности необходимо учитывать способность звуковых волн отражаться от поверхностей или поглощаться ими. Степень отражения зависит от формы отражающей поверхности и свойств материала, из которого она изготовлена. При большом внутреннем сопротивление материалов (таких, как войлок, резина и т. п.) основная часть падающей на них звуковой волны (энергии) не отражается, а поглощается.

Особенности конструкции и формы помещений могут приводить к многократному отражению звука от поверхностей пола, стен и потолка, удлиняя тем самым время звучания. Такое явление называют реверберацией. Возможность возникновения реверберации учитывают на стадии проектирования зданий и помещений, в которых предполагается установить шумные машины и оборудование.

КЛАССИФИКАЦИЯ ШУМА

По источнику образования шум подразделяют на:

механический - создается колебаниями твердой или жидкой поверхности;

аэро- и гидродинамический - возникает в результате турбулентности соответственно газовой или жидкой среды;

электродинамический - обусловлен действием электро- или магнитодинамических сил, электрической дуги или коронного разряда.

По частоте различают шум низкочастотный (до 300 Гц), среднечастотный (от 300 до 800 Гц) и высокочастотный (более 800 Гц).

По характеру спектра шум бывает:

широкополосный - имеет непрерывный спектр шириной более одной октавы;

тональный - характеризуется неравномерным распределением звуковой энергии с преобладанием большей ее части в области одной-двух октав.

По времени действия различают следующие виды шума:

постоянный - изменяется в течение рабочей смены не более чем на 5 дБА в ту или иную сторону от среднего уровня;

непостоянный - уровень его звукового давления за рабочую смену может меняться на 5 дБА и более в любую сторону от среднего уровня.

Непостоянный шум, в свою очередь, можно подразделить на:

колеблющийся - с плавным изменением уровня звука во времени;

прерывистый - характеризуется ступенчатым изменением уровня звукового давления на более чем 5 дБА при длительности интервалов с постоянным уровнем давления звука не менее 1 с;

импульсный - состоит из одного или нескольких звуковых сигналов, продолжительность каждого из которых менее 1 с.

Классификацию шума важно учитывать при разработке мероприятий по снижению его вредного влияния на работающих. Например, определение источника возникновения шума и выработка соответствующих оптимальных мер противодействия, направленных на уменьшение уровня давления звука, создаваемого его генератором, способствуют повышению работоспособности людей и снижению их заболеваемости.

Шумом называется беспорядочное сочетание звуков различной высоты и громкости, вызывающее неприятное субъективное ощущение и объективные изменения органов и систем.

Шум состоит из отдельных звуков и имеет физическую характеристику. Волновое распространение звука характеризуется частотой (выражается в герцах) и силой, или интенсивностью, т. е. количеством энергии, переносимой звуковой волной в течение 1 с через 1 см2 поверхности, перпендикулярной к направлению распространения звука. Сила звука измеряется в энергетических единицах, чаще всего в эргах в секунду на 1 см2. Эрг равен силе в 1 дину, т. е. силе, сообщаемой массе, весом в 1 г ускорение в 1 см2 /с.

Единицей звукового давления является бар, отвечающий силе в 1 дину на 1 см2 поверхности и равной 1/1 000 000 доле атмосферного давления. Речь обычной громкости создает давление в 1 бар.

Наименьшая сила звука, которая воспринимается человеком, называется порогом слышимости данного звука.

Пороги слышимости для звуков с различной частотой неодинаковы. Наименьшие пороги имеют звуки с частотой от 500 до 4000 Гц. За пределами этого диапазона пороги слышимости повышаются, что свидетельствует о снижении чувствительности.

Увеличение физической силы звука субъективно воспринимается как повышение громкости, однако это происходит до определенного предела, выше которого ощущается болезненное давление в ушах – порог болевого ощущения, или порог осязания. При постепенном усилении энергии звука от порога слышимости до болевого порога обнаруживаются особенности слухового восприятия: ощущение громкости звука увеличивается не пропорционально росту его звуковой энергии, а значительно медленнее.

Для количественной оценки звуковой энергии предложена особая логарифмическая шкала уровней силы звука в белах или децибелах. В этой шкале за нуль, или исходный уровень, условно принята сила (10-9 эрг/см2 ч ч сек или 2 ч 10-5 Вт/см2 /с), приблизительно равная порогу слышимости звука с частотой 1000 Гц, который в акустике принимается за стандартный звук. Каждая ступень такой шкалы, получившая название бел, соответствует изменению силы звука в 10 раз.

Если выразить в белах диапазон силы звука с частотой 1000 Гц от порога слышимости до болевого порога, то весь диапазон по логарифмической шкале составит 14 бел.

По спектральному составу все шумы делят на 3 класса.

Класс 1. Низкочастотные (шумы тихоходных агрегатов неударного действия, шумы, проникающие сквозь звукоизолирующие преграды).

Класс 2. Среднечастотные шумы (шумы большинства машин, станков и агрегатов неударного действия).

Класс 3. Высокочастотные шумы (звенящие, шипящие, свистящие шумы, характерные для агрегатов ударного действия, потоков воздуха и газа, агрегатов, действующих с большими скоростями).

• 
  Гигиеническая характеристика шума . Шумом называется беспорядочное сочетание звуков различной высоты и громкости...


• 
  Гигиеническая характеристика шума (подолжение). Различают шумы : 1) широкополосные с непрерывным спектром более 1 октавы


• 
  Гигиеническая характеристика шума . Шумом называется беспорядочное сочетание звуков различной высоты и громкости, вызывающее неприятное... подробнее ».


• 
  Гигиеническая характеристика шума (подолжение). Различают шумы : 1) широкополосные с непрерывным спектром более 1 октавы; 2) тональные.



• 
  По временным характеристикам шумы бывают постоян., прерывист., импульсн., колеблющ. во
  Для практических целей удобной является характеристика звука, измеряемая в децибелах.


• 
  Характеристика физических факторов среды обитания.
  резкие перепады уровня влажности воздуха - повышенная запыленность и загазованность -повышенный уровень шума , инфразвука...

В.М. Панарин, А.А. Зуйкова, В.Л. Чижова, Н.А. Телегина
Тульский государственный университет,
г. Тула

В промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте имеется большое число видов профессиональной деятельности, связанных с возможностью воздействия производственного шума . Немаловажное значение имеет и бытовой шум (бытовая техника, вентиляционные установки, лифты и др.).

Шум (с гигиенической точки зрения) - это комплекс беспорядочно сочетающихся звуков различной частоты и интенсивности, неблагоприятно воздействующих на организм человека.

Шум (с акустической точки зрения) - это механические волновые колебания частиц упругой среды с малыми амплитудами, возникающие под действием какой-либо возникающей силы. Колебания частиц среды условно называются звуковыми волнами . Зона слышимых или собственно звуковых колебаний лежит в пределах 16 Гц - 20кГц. Акустические колебания с частотой ниже 16 Гц - называются инфразвуками , от 2 - 10 4 до 10 9 Гц - ультразвуками, выше 10 9 Гц - гиперзвуками . Весь слышимый диапазон частот (16Гц - 20кГц) разбит на 11 октав со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000Гц.

Физические характеристики :

1. Звуковая мощность источника (Вт) - общее количество энергии, которое источник звука излучает в окружающее пространство за единицу времени.

2. Интенсивность (сила) звука (Вт/м 2) - часть общей мощности, приходящаяся на единицу площади, нормальной к фону волны. То есть, та акустическая мощность, которая достигает приемника звука (барабанной перепонки).

3. Звуковое давление (Па/ (Н / м 2)) - избыточное колебание в среде по отношению к существующему там до появления звуковых волн.

4. Скорость звука (м/с) - скорость, с которой происходит передаче Е от частицы к частице.

Минимальная энергия колебания, способная вызвать ощущение слышимого звука, называется порогом слышимости (или порогом восприятия). При частоте 1000Гц он равен 10 -12 Вт/м 2 . Верхняя граница слышимости, порог болевого ощущения на частоте 1000Гц наступает при интенсивности звука 10 2 Вт/м 2 .

В акустике вместо шкалы абсолютных величин интенсивности звука и звукового давления пользуются относительной логарифмической шкалой (шкалой децибел). Выражается эта шкала в белах (Б) или децибелах (дБ) и укладывается в пределы от 0 -140 дБ (0 - 14Б).

Децибел - условная единица, которая показывает данный звук в логарифмических значениях больше порога слышимости. Децибел (дБ) математическое понятие, служит для сравнения двух одноименных величин, независимо от их природы.

Интенсивность звука субъективно ощущается как его громкость. Частота колебаний определяет высоту звука. Уровень громкости определяет уровень интенсивности звука с учетом динамических и частотных свойств уха. Единица, характеризующая уровень громкости, называется фон. Фон - показывает уровень громкости звука любой частоты по сравнению с интенсивностью стандартного тона (1000Гц/сек), выраженного в децибелах. По частотной характеристике различают шумы низкочастотные (16-350Гц), среднечастотные (350 - 800Гц), высокочастотные (более 800Гц). Слуховой анализатор более чувствителен к высоким частотам, чем к низким, в связи с чем предусмотрен дифференцированный подход к допустимым уровням шума, в зависимости от частотной характеристики, времени воздействия. При этом необходимо учитывать, тональный и импульсный шум оказывают наиболее неблагоприятное воздействие и их уровни шума должны быть на 5 дБ меньше значений предельно допустимых. Предельно допустимые уровни шума (широкополосного) составляют: в палатах больниц 30 дБА, на территории больницы до 35 дБА, в жилой комнате 30 дБА, на территории жилой застройки 45 дБА. На производстве допускается до 80- 85 дБА (для постоянных рабочих мест и рабочих зон в производственных помещениях и на территории предприятий).

Таблица 1

Действие шума на организм

Шум, являясь общебиологическим раздражителем, действует на все органы и системы, вызывая разнообразные физиологические изменения. Факторы, отягощающие действие шума: вынужденное положение тела, нервно-эмоциональное напряжение, вибрация, неблагоприятные метеорологические факторы, воздействие пыли, токсических веществ.

Специфическое действие:

1. шумовая травма - связана с влиянием очень высокого звукового давления (взрывные работы, испытания мощных двигателей). Клиника: внезапная боль в ушах, поражение барабанной перепонки вплоть до ее прободения.

2. утомление слуха - объясняется перераздражением нервных клеток слухового анализатора и выражается ослаблением слуховой чувствительности к концу рабочего дня. При хроническом воздействии шума это перераздраджение служит причиной постепенного развития профессиональной тугоухости (проссирующее снижение слуха).

3. кохлеарный неврит - развивается медленно. Предшествует адаптация у шуму и развитие утомления слуха. Начальная стадия: звон в ушах, головокружение, восприятие разговорной шетопной речи не нарушено. В основе лежит поражение звуковоспринимающего аппрата, атрофия начинается в области основных и нижних завитков улитки, то есть в той части, которая воспринимает высокие тоны, поэтому в начальной стадии характерно порога восприятия на высокие звуковые частоты (4000-8000 Гц). По мере прогрессирования заболевания повышается порог восприятия на средние, затем на низкие частоты. При выраженной стадии снижается восприятие шепотной речи, формируется тугоухость.

Неспецифическое действие:

Симптомокомплекс “шумовая болезнь” включает функциональные нарушения со стороны нервной и сердечно- сосудистой систем, желудочно-кишечного тракта, эндокринных желез в виде неврозов, невростении, астено-вегетативного синдрома с сосудистой гипертензией, гипертонической болезни, угнетения секреций ЖКТ, нарушения функции эндокринных желез.

На производстве часто встречается сочетанное действие шума и вибрации.