3.1 Характеристики шума

Звуковая волна характеризуется звуковым давлением p (Па), скоростью распространения звука с (м/с), интенсивностью I (Вт/м²).

Эти величины связаны между соотношением:

I = p / ( c ·), (1)

где I – интенсивность звука, Вт/м²;

р – звуковое давление, Па;

с – скорость распространения звука, м/с; (для воздуха при t = 20 ºC с = 343 м/с, для воды с = 1500 м/с, а для металлов с = 3000 – 4000 м/с);

ρ – плотность среды, кг/м³ (для воздуха ρ = 1,2 кг/м³).

Величины звукового давления и интенсивности, с которыми приходится иметь дело в практике борьбы с шумом, меняются в широких пределах: по давлению – в 10⁸ раз; по интенсивности – в 10¹⁶ раз.

Наиболее же важно то обстоятельство, что ухо человека способно реагировать на относительное изменение интенсивности, а не на абсолютное. Ощущения человека, возникающие при различных родах раздражителях, в частности, при шуме, пропорциональны логарифмическому количеству энергии раздражителя. Поэтому были введены логарифмические величины – уровни звукового давления и интенсивности.

Уровень интенсивности звука (в децибелах) определяют по формуле:

L_I = 10 · lg( I / I₀ ), (2)

где I – интенсивность звука в период измерения, Вт/м²;

I₀ – интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости (I₀ = 10^-12 Вт/м²) на частоте 1000 Гц.

Величина уровня звукового давления (в децибелах):

L_P = 20 · lg( р/р₀ ), (3)

где р – среднеквадратичная величина звукового уровня в период и измерения, (Па);

р₀ – пороговое звуковое давление, выбранное таким образом, чтобы при нормальных атмосферных условиях уровни звукового давления были равны уровням интенсивности, т.е. р₀ =2·10^-5 Па на частоте 1000 Гц.

Степень вредности шума определяется его уровнем, частотным составом и продолжительностью действия.

Ухо человека в состоянии воспринимать силу звука в зависимости от его частоты. Частотная характеристика шума имеет важное значение при оценке воздействия шума на организм, так как звуки одной и той же интенсивности, но разной частоты воспринимаются неодинаково. Поэтому гигиенический норматив должен учитывать и частотный спектр шума. С этой целью весь слышимый диапазон частот (от 16 до 20000 Гц) разбивают на восемь октав (октава – интервал частот, где верхняя граница вдвое больше нижней, например, 45 – 99, 90 – 180 и т.д.). Каждая октава характеризуется среднегеометрической частотой, которая представляет собой квадратный корень из произведения граничных для данной октавы частот ( ): 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; и 8000 Гц. Нормативы звукового давления представляются в виде восьми значений либо в виде графика.

2. Действие шума на организм человека

Область слышимых звуков ограничивается не только определенными частотами (16 – 20000 Гц), но и определенными предельными значениями звуковых давлений и их уровней. На рисунке 1 эти предельные значения уровней звукового давления изображены двумя кривыми.

Рисунок 1 – Слуховое восприятие человека

Нижняя кривая соответствует порогу (началу) слышимости. Уместно напомнить, что логарифмическая шкала уровней звукового давления построена таким образом, что пороговое значение звукового давления р₀ соответствует порогу слышимости (L = 0 дБ) только на частоте 1000 Гц, принятой в качестве стандартной частоты сравнения в акустике. Порог слышимости различен для звуков разной частоты.

Верхняя кривая на рисунке 1 соответствует порогу болевого ощущения (L = 120 – 130 дБ). Звуки, превышающие по своему уровню этот порог, могут вызвать боли и повреждения в слуховом аппарате.

Область на частотной шкале, лежащая между этими кривыми, называется областью слухового восприятия.

В зависимости от 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 дБА), создает значительную нагрузку на нервную систему.

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.

Воздействуя на кору головного мозга, шум оказывает раздражающее действие, ускоряет процесс утомления, ослабляет внимание и замедляет психические реакции.

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 мала, то при высоких уровнях она значительно возрастает и усугубляет вредное действие на человека.

Среди производственных шумов импульсные шумы широко представлены в промышленности, а в ряде отраслей занимают ве­дущее место. Опасность импульсных шумов определяется не только высокими уровнями шума в импульсе, малым временем воздейст­вия на орган слуха, что ведет к суммации энергии импульсов, но и дополнительным вкладом временных характеристик импульса, что определяет высокую распространенность тугоухости в данных про­фессиональных группах.

По данным ВОЗ профессиональная тугоухость занимает по частоте случаев первое место среди профзаболеваний. В структуре профессиональных заболеваний Республики Беларусь кохлеарный неврит занимает первое место по частоте случаев. Око­ло 35 % случаев кохлеарного неврита регистрируется в профессиях, подверженных в процессе своей деятельности воздействию импуль­сного шума высоких уровней 105 – 108 дБА (обрубщики, штампов­щики, кузнецы, наладчики штамповочного оборудования, клепаль­щики и др.). В этих же профессиях зарегистрированы наименьшие сроки развития профессиональной тугоухости 13 – 19 лет. Первые симптомы заболевания появляются при стаже работы в условиях импульсного шума от 8 до 12 лет.

В условиях окружающей среды импульсный шум является наи­более раздражающим и неблагоприятным для населения. Он заре­гистрирован при взрывах, выстрелах, забивке свай в грунт, работе переключателей лебедок лифта и т.д.).

При действии шума очень высоких уровней (более 145 дБ) возможен разрыв барабанной перепонки.

Аудиометрией называется испытание слуха, которое позволяет установить отклонение слуха человека от нормы. Их проводят в соответствии с ГОСТ 12.4.062-84 ССБТ «Методы определения потерь слуха» для определения пригодности человека к конкретной профессии и оценки результатов шумового воздействия. Состояние слуха определяется с помощью аудиометра.