4.4. Производственный шум

Шум - это любой звук, который может вызвать потерю слуха или быть вредным для здоровья или опасным в дру­гом отношении. Источниками шума яв­ляются машины и механизмы, электромагнитные устройства, системы вентиляции и кондиционирования воздуха и др.

Человек обладает неодинаковой чувствительностью к звукам различной частоты. Поэтому одной из важных ха­рактеристик шума является его частота f, измеряемая в гер­цах (Гц).

В зависимости от частоты шум подразделяют па низко­частотный - диапазон частот ниже 400 Гц; среднечастотный -от 400 до 1000 Гц; высокочастотный - свыше 1000 Гц.

Согласно специальному стандарту шум классифицируют по характеру спектра и временным характеристикам. По характеру спектра шумы подразделяют на: • широкопо­лосные, с непрерывным спектром шириной более одной ок­тавы; • тональные, в спектре которых имеются дискретные то­на. По временным характеристикам – постоянные шумы и непостоянные.

Пространство, в котором распространяются звуковые волны, называется звуковым полем. Любая точка звукового поля имеет определенное давление, скорость и кинетиче­скую энергию частиц воздуха. При прохождении звуковых колебаний в среде частички среды совершают колебания относительно своего первоначального положения. Скорость этих колебаний значительно меньше скорости распростра­нения звука в воздухе. Во время прохождения звуковых колебаний в воздушной среде появляются области разря­жения и области повышенного давления. Разность давления в возмущенной и невозмущенной воздушной среде опреде­ляет величину звукового давления Р, которое выражается в Паскалях (Па).

Поток звуковой энергии в единицу времени, отнесен­ный к единице поверхности, перпендикулярной к направ­лению распространения звуковой волны, называют ин­тенсивностью звука в данной точке J, которая измеряется в Вт/м².

Интенсивность звука и звуковое давление связаны сле­дующим соотношением:

где С – удельное акустическое сопротивление, или акустическая жесткость среды, для воздуха С = 410 Нс/м , воды С = 1,5-10° Нс/м³, стали С = 4,8-10⁷ Нс/м³.

Минимальные значения звукового давления Ро и интен­сивности J₀, едва различимые слуховым анализатором чело­века, называют порогово ощутимыми: при частоте 1000 Гц Ро = 2*10⁵ Па, Jо = 10^-12 Вт/м². Болевым порогом считают звуковое давле­ние 200 Па и интенсивностью 100 Вт/м² . Пользоваться в акустических расчетах подобными значениями Р и ], лежа­щими в столь широком диапазоне, неудобно и поэтому на практике используют логарифмические уровни L_p , L_j, ко­торые рассчитывают относительно пороговых значений Ро и J₀,по следующим формулам:

.

Уровень интенсивности звука и уровень звукового давления выражают в децибелах (дБ).

Когда в расчетную точку поступает шум от нескольких источников, то суммарный уровень от действия шума оце­нивают суммой интенсивностей.

При увеличении интенсивности (силы) звука, начиная от порога слышимости, до болевого порога, воспринимаемая органами слуха громкость, увеличивается приблизительно пропорционально логарифму интенсивности. Так, например, увеличение звука в 10 раз ощущается на слух как увеличение громкости в 2 раза.

Любой источник шума характеризуется также звуковой мощностью, Вт. Звуковая мощность W – это общее количество звуковой энергии, излучаемой в окружающее пространство в единицу времени.

На практике часто используют термин октава – интервал между двумя звуками, частоты которых различаются вдвое.

Шум даже небольших уровней оказывает значительное влияние на слуховой анализатор, который через центральную нервную систему связан с различными органами жизнедеятельности человека. Поэтому шум оказывает вредное влияние на весь организм. Длительное воздействие интенсивного шума на человека приводит к заболеваниям ЦНС и вегетативной системы, сердечно-сосудистой, психическим расстройствам. Выраженные психологические реакции проявляются уже при уровне шума 30 дБ.

Типичная шумовая карта представляет следующие пока­затели (в децибелах на расстоянии 1 м):

• тиканье карманных часов – 20; • шепот – 30 - 40;

• речь средней громкости – 60; • фрезерный станок – 100 - 108;

• шум на улице – 70 - 80; • реактивный самолет – 140.

Человек к некоторым шумам, например, к уличному шуму, дав­но привык. Если шум оказывается выше привычного, то в слуховом органе срабатывают защитные приспособления, созданные самой природой.

Одно из них – ушной рефлекс, который при возникновении шума более 90 дБА сокращает мышцы среднего уха и помо­гает снизить чувствительность к перегрузкам. Другое – физи­ологическое приспособление: при увеличении звука характер колебания молоточка, наковальни и стремени уха резко из­меняется, что несколько уменьшает громкость воспринимае­мого звука. Но как бы ни изобретательна была природа, все же шум, превышающий 130 дБА, причем независимо от частоты, вызы­вает у человека болевое ощущение, а звуки с уровнем 140 - 150 дБА при любой частоте немедленно приводят к повреж­дению слуха и даже к смертельному исходу.

Не все люди одинаково воспринимают шум. Одни полу­чают повреждение слуха, другие – нет. Но любое производ­ство с повышенным уровнем шума вызывает у человека че­рез несколько лет работы стойкое снижение остроты слуха. Шум – следствие быстрой утомляемости и снижения произ­водительности труда на 8 - 10 %. В некоторых случаях шум вызывает нарушение координа­ции движения, невозможность сосредоточиться, головные бо­ли, головокружение, чувство страха, неустойчивую эмоцио­нальность, беспричинную раздражительность. Подобные пси­хологические последствия шумовых воздействий трудно под­даются измерению, так как невозможно определить степень их воздействий на настроение человека. Раздраженные люди становятся неестественно вспыльчивыми, принимают самые неожиданные решения, которые могут привести к травме, авариям, катастрофам.

Шум вызывает у человека ряд нарушений функциональ­ного состояния нервной и сердечно-сосудистой систем, сопро­вождающихся ослаблением тонуса и ритма сердечных сокра­щений, артериального давления. Шум приводит к нарушению секреторной и моторной функций желудка, появлению гастрита, и, как считают ис­следователи, может спровоцировать язву и рак желудка. Австрийский врач Гриффит считает, что шум сокращает жизнь в среднем на 8 - 12 лет. Есть данные о том, что шум побуждает у человека похотливые, низменные чувства и да­же может толкнуть на убийство.

Неприятное воздействие шума зависит от индивидуально­го отношения к нему. Например, шум, производимый самим человеком, не беспокоит его. В то же время небольшой шум, вызываемый соседями или каким-либо посторонним источни­ком, может оказать сильное раздражение.

Нормативный уровень звукового давления – это уровень звукового давления в каждой из 9 октавных полос, принятый в действующих нормативных документах в соответствии с рекомендациями ИСО (Международная организация по стандартизации), учитывающими санитарно-гигиеническне и другие требования по уменьшению воздействия шума на ор­ганизм человека.

Нормируемой характеристикой постоянного шума являются уровни звукового давления, L_Р, непостоянного – эквивалентный (по энергии) уровень звука LAэкв, дБ(А). Это уровень звука постоянного широкополосного шума, который имеет, то же самое звуковое давление, что и данный непостоянный шум в течение в течение определённого времени.

Основополагающий стандарт регламентирует нормы по частотам колебаний. Чем больше частота колебаний, тем меньше уровень звуково­го давления. Например, допустимые уровни звукового давле­ния на постоянном рабочем месте в производственном поме­щении для частоты 63 Гц составляют 95 дБ, а для частоты 8000 Гц – 69 дБ. Уменьшение уровней звукового давления с повышением частоты говорит о том, что на высоких частотах, наиболее вредных для человека, обязательны меньшие значения шума, чем на низких частотах. Общий уровень шума в производственных цехах не должен превышать 80 дБА (нормативное значение, принятое в России).

Гигиенические требования регламентируют следующие документы:

ГОСТ 12.1.003-83 «Шум. Общие требования безопасности»; СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки»; Сан ПиН 2.2.2.540-96 «Гигиенические требования к ручным инструментам и организации работ».

Уровни шума для различных видов трудовой деятельности с учетом степени напряженности труда (СН 2.2.4/2.1.8.562-96_

Вид трудовой деятельности	Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБ А
Творческая работа, преподавание		40
Труд высших производственных руководителей, связанных с контролем группы людей, выполняющих преимущественно умственную работу		50
Высококвалифицированная умственная работа, требующая сосредоточенности; труд, связанный исключительно с разговорами по средствам связи		55
Умственная работа, выполняемая с часто получаемыми указаниями и акустическими сигналами; работа, требующая постоянного* слухового контроля; высокоточная категория зрительных работ**		60
Умственная работа, работа с точным графиком операций с инструкцией (операторская), категория точных зрительных работ		65
Физическая работа, связанная с точностью, сосредоточенностью или периодическим слуховым контролем		80
*Более 50% рабочего времени; ** По СНиП 23-05 - 03

При проектировании, строительстве, эксплуатации и ре­конструкции объектов должны предусматриваться меро­приятия по снижению шума, подтвержденные соответст­вующими акустическими расчетами. Акустический расчет включает:

выявление источников шума и определение их шумо­вых характеристик;

выбор расчетных точек в помещении, для которых про­изводят акустический расчет;

определение предельно допустимых уровней звукового давления для расчётных точек;

определение ожидаемых уровней звукового давления в расчётных точках;

определение требуемого снижения уровней звукового давления в расчётных точках;

выбор мер для обеспечения заданного уровня шума.

Акустический расчёт проводят для каждой из девяти октавных полос частотного диапазона.

В настоящее время при воздействии шума безопасность жизнедеятельности обеспечивают:

1. • выбором типа здания при проектировании промышленных предприятий;

2. • выбором мероприятий и средств защиты;

3. • нормированием шума;

4. • организацией труда и отдыха.

2. Методы и средства защиты от шума (мероприятия): уменьшение шума в источнике; строительно-акустические мероприятия – уменьшение шума на пути его распространения (звукоизоляция, экранирование, звукопоглощение, глушители шума); применение средств индивидуальной защиты.

К средствам звукоизоляции относят перегородки, стены, перекрытия, кабины, кожухи, экраны, двери. Звуковая энергия отражается от них.

Акустические экраны устанавливают вблизи источника шума или у рабочего места. Они могут быть плоскими, Г- и П-образными, твёрдыми (из металлов), мягкими (из резины), а также со звукопоглощением и без него. Звуковая энергия поглощается ими.

Средства звукопоглощения – облицовки, штучные звукопоглотители, глушители шума трубчатого типа, посадки из зелёных насаждений. Энергия колеблющихся частиц воздуха преобразуется в теплоту за счёт потерь на трение в пористом материале.

Штучные звукопоглотители представляют собой объёмные конструкции в виде куба, конуса, параллелепипеда, которые подвешивают над источником шума или под потолочным перекрытием. Средства индивидуальной защиты – вкладыши, наушники, шлемы.

4. Организация труда и отдыха подразумевает регламентированные перерывы, дистанционное управление, автоматизацию и механизацию производства.

Инфразвук

Инфразвук – акустические колебания, распространяющиеся с частотой ниже 16 Гц. Источниками ИЗ в промышленности являются механизмы, работающие при частоте вращения менее 20 об/с, средства наземного транспорта, вентиляторы, компрессоры, кондиционеры, взрывы, орудийные выстрелы. Природными источниками инфразвука могут быть морские волны, ветер, сейсмические волны, грозовые разряды (гром). Причиной возникновения инфразвука часто служит волнение на море, что вызывает резкое ухудшение состояния больных в прибрежных городах, а также увеличение числа самоубийств и дорожно-транспортных происшествий. Основное излучение идет приблизительно в диапазоне 6 Гц. Инфразвуковые волны способны распространяться на сотни и тысячи километров и в воде, и в воздухе. Предполагается, что частота инфразвука совпадает с альфа-ритмом головного мозга. Вызывая чувство морской болезни, ощущение усталости, он может привести к потере зрения и даже к смерти.

Инфразвук оказывает на человека разрушающее дейст­вие.

Представим организм человека в виде механической колебательной системы, состоящей из оболочки с эластич­ными стенками, внутри которой через упругие связи под­вешены элементы масс, каждый из которых имеет свою собственную частоту колебаний: голова (12-27 Гц), горло (6-27 Гц), грудная клетка (2-12 Гц), ноги и руки (2-8 Гц), поясничная часть позвоночника (4-14 Гц). Инфразвук с частотой 7 Гц смертелен для человека (останавливается сердце).

Если через эту систему проходят звуковые колебания низкой частоты, имеющие большую длину волны при срав­нительно малых размерах (антропометрических) системы, то под их влиянием эластичные стенки приходят в вынуж­денное колебательное движение и будут периодически сжиматься и расширяться, передавая колебания внутренним элементам. При этом если собственная частота колебаний элемента будет близка или совпадет с частотой вынужден­ных колебаний, то он будет совершать колебания с увели­ченной амплитудой. При колебаниях происходит механиче­ское раздражение клеток и тканей легких, головного мозга, механорецепторов всего организма, а также слухового ана­лизатора с непосредственным механическим воздействием на Центральную нервную систему (головной и спинной мозг). Постоянное действие инфразвука создает очаги воз­буждения и перевозбуждения в центрах головного мозга с последующим их энергетическим истощением и угнетением (вплоть до утраты функций), что ведет к понижению пси­хофизиологических функций, психической и психологиче­ской деятельности человека и постепенной утрате профес­сиональной трудоспособности.

Нормирование инфразвука осуществляется в соответствии с СН 2.2.4/2.1.8.583-96. Инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки. Нормативным параметром являются логарифмические уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрической частотой:

при частотах 2, 4, 8, 16 Гц - не более 105 дБА

при частоте 32 Гц - не более 102 дБА

Методы борьбы с инфразвуком: увеличение частот вращения валов до 20 и более оборотов в сек.; устранение низкочастотных вибраций; перевод ИЗ колебаний в область звуковых посредством конструктивных изменений.

Ультразвук

УЗ – колебания в диапазон частот от 18 кГц и выше. В машиностроении ультразвук применяют:

• при сварке и резке различных материалов;

  • в литейных цехах для обработки жидких сплавов, очи­стки отливок, а также очистки воздуха от дыма;

  • в гальванических и сборочных цехах при промывке и обезжиривании деталей, химическом травлении, контроле сборочных соединений и других операциях.

УЗ применяют также в медицине.

УЗ передаётся человеку контактным или воздушным путём. Главный его эффект – тепловой. Ультразвук приводит к функциональ­ным нарушениям сердечно-сосудистой, эндокринной и нервной систем, к потере слуховой чувствительности, по­вышенной утомляемости и развитию профессионального заболевания - ультразвуковой болезни.

Допустимые значения ультразвука на рабочем месте регламентируют:

ГОСТ 12.1.001-89 "Ультразвук. Общие требования безопасности";

СанПиН 2.2.4/2.1.8.582-96 "Гигиенические требования при работах с источниками воздушного и контактного ультразвука промышленного, медицинского и бытового назначения".

Нормируемыми параметрами воздушного ультразвука являются уровни звукового давления в дБ в третьоктавных полосах со среднегеометрическими частотами (кГц)12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100.

Предельно допустимые уровни воздушного ультразвука на рабочих местах

Среднегеометрические частоты третьоктавных полос, кГц	Уровни звукового давления, дБ
12,5	80
16,0	90
20,0	100
25,0	105
31,5-100	110

Нормируемыми параметрами контактного ультразвука являются пиковые значения виброскорости или ее лога­рифмические уровни в дБ в октавных полосах со средне­геометрическими частотами (кГц) 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000; 16000; 31500.