Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Опасные и вредные факторы производственной среды. Учебное пособие
.pdf
2. ШУМ
Шум — это совокупность апериодических звуков различной интенсивности и
частоты (шелест, дребезжание, скрип, визг и т. п.). С физиологической точки зрения
шум — это всякий неблагоприятно воспринимаемый звук.
По физической сущности шум — это волнообразное движение частиц упругой
среды (газовой, жидкой или твердой), и поэтому он характеризуется амплитудой колебания (м), частотой (Гц), скоростью распространения (м/с) и длиной волны (м). Характер негативного воздействия на органы слуха и подкожный рецепторный аппарат
человека зависит еще и от таких показателей шума, как уровень звукового давления
(дБ) и громкость.
Громкость шума определяется субъективным восприятием слухового аппарата
человека. Порог слухового восприятия зависит еще и от диапазона частот. Так, ухо
менее чувствительно к звукам низких частот.
Шумы классифицируются:
а) по характеру спектра: широкополосный шум — шум с непрерывным спектром шириной более одной октавы; тональный шум — шум, в спектре которого имеются выраженные дискретные (тональные) составляющие;
б) по временным характеристикам: постоянный шум — шум, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день (рабочую смену) или за время измерения в помещениях жилых и общественных зданий, на территории жилой застройки изменяется во
времени не более чем на 5 дБА; непостоянный шум — шум, уровень звука которого
за 8-часовой рабочий день (рабочую смену) или за время измерения в помещениях
жилых и общественных зданий, на территории жилой застройки изменяется во времени более чем на 5 дБА.
Непостоянный шум подразделяется на: колеблющийся шум, уровень звука которого непрерывно изменяется во времени; прерывистый шум — шум, уровень звука
которого изменяется во времени ступенчато (на 5 дБА и более), причем длительность
интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более;
импульсный шум — шум, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов,
каждый длительностью менее 1 с.
Источниками звука являются упругие колебания материальных частиц и тел,
передаваемых жидкой, твердой и газообразной средой.
Скорость звука в воздухе при нормальной температуре составляет приблизительно 340 м/с, в воде — 1 430 м/с, в алмазе — 18 000 м/с.
Звук с частотой от 16 Гц до 20 кГц называется слышимым, с частотой менее
16 Гц — инфразвуком и более 20 кГц — ультразвуком.
Область пространства, в котором распространяются звуковые волны, называется звуковым полем. Оно характеризуется интенсивностью звука, скоростью его распространения и звуковым давлением.
Интенсивность звука — это количество звуковой энергии, передаваемой звуковой волной за 1 с через площадку 1 м2, перпендикулярную направлению распространения звука, Вт/м2.
11
Интенсивность звука определяется по логарифмической шкале громкости. В
шкале — 140 дБ. За нулевую точку шкалы принят «порог слышимости» (слабое звуковое ощущение, едва воспринимаемое ухом, равное примерно 20 дБ), а за крайнюю
точку шкалы — 140 дБ — максимальный предел громкости.
Громкость ниже 80 дБ обычно не влияет на органы слуха, громкость от 0 до
20 дБ — очень тихая; от 20 до 40 — тихая; от 40 до 60 — средняя; от 60 до 80 —
шумная; выше 80 дБ — очень шумная.
Для измерения силы и интенсивности шума применяют различные приборы:
шумомеры, анализаторы частот, корреляционные анализаторы и коррелометры, спектрометры и др.
Принцип работы шумомера состоит в том, что микрофон преобразует колебания звука в электрическое напряжение, которое поступает на специальный усилитель
и после усиления выпрямляется и измеряется индикатором по градуированной шкале
в децибелах.
Звуковое давление — им называется разность между мгновенным значением
полного давления, создаваемого звуковой волной, и средним давлением, которое
наблюдается в невозмущенной среде. Единица измерения — Па.
Порог слуха молодого человека в диапазоне частот от 1000 до 4000 Гц соответствует давлению 2×10-5 Па. Наибольшее значение звукового давления, вызывающего
болезненные ощущения, называется порогом болевого ощущения и составляет
2×102 Па. Между этими значениями лежит область слухового восприятия.
Интенсивность воздействия шума на человека оценивается уровнем звукового
давления (L), который определяется как логарифм отношения эффективного значения
звукового давления к пороговому. Единица измерения — децибел, дБ.
На пороге слышимости при среднегеометрической частоте 1000 Гц уровень
звукового давления равен нулю, а на пороге болевого ощущения — 120–130 дБ.
Окружающие человека шумы имеют разную интенсивность: шепот — 10–
20 дБА, разговорная речь — 50–60 дБА, шум от двигателя легкового автомобиля —
80 дБА, а от грузового — 90 дБА, шум от оркестра — 110–120 дБА, шум при взлете
реактивного самолета на расстоянии 25 м — 140 дБА, выстрел из винтовки —
160 дБА, а из тяжелого орудия — 170 дБА.
Шум, возникающий при работе производственного оборудования и превышающий нормативные значения, воздействует на центральную и вегетативную нервную
систему человека, органы слуха (Э. А. Арустамов, 2014).
Нормирование допустимых уровней звукового давления производится для
каждой октавной полосы частот в соответствии с ГОСТ 12.1.003-88 «Шум. Общие
требования безопасности».
Эти нормы предусматривают дифференцированный подход в соответствии с
характером производственной деятельности в условиях шума (умственный труд,
нервно-эмоциональное напряжение, физический труд и т. д.).
В нормах учитываются характер действующего шума (тональный, импульсный,
постоянный) и длительность воздействия шумового фактора при расчете эквивалентных уровней для непостоянных шумов.
12
При нормировании шума используют два метода нормирования: по предельно-
№
пп
Вид трудовой деятельности, рабочее место
Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометриче-
скими частотами, Гц
Уровни звука и
эквивалентные
уровни
звука (в дБА)
31,5
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
11
12
1
Творческая деятельность, руководящая работа с повышенными требованиями, научная
деятельность, конструирование и проектирование, программирование, преподавание и
обучение, врачебная деятельность. Рабочие
места в помещениях дирекции, проектноконструкторских бюро, расчетчиков, программистов вычислительных машин, в лабораториях для теоретических работ и обработки данных, приема больных в здравпунктах
86
71
61
54
49
45
42
40
38
50
2
Высококвалифицированная работа, требующая сосредоточенности, административноуправленческая деятельность, измерительные
и аналитические работы в лаборатории; рабочие места в помещениях цехового управленческого аппарата, в рабочих комнатах
конторских помещений, в лабораториях
93
79
70
68
58
55
52
52
49
60
3
Работа, выполняемая с часто получаемыми
указаниями и акустическими сигналами; работа, требующая постоянного слухового контроля; операторская работа по точному графику с инструкцией; диспетчерская работа.
Рабочие места в помещениях диспетчерской
службы, кабинетах и помещениях наблюдения и дистанционного управления с речевой
связью по телефону; машинописных бюро,
на участках точной сборки, на телефонных и
телеграфных станциях, в помещениях мастеров, в залах обработки информации на вычислительных машинах
96
83
74
68
63
60
57
55
54
65
му спектру шума и уровню звука в дБ. Первый метод является основным для постоянных шумов и позволяет нормировать уровни звукового давления в восьми октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000,
2000, 4000 и 8000 Гц. Шум на рабочих местах не должен превышать допустимых
уровней, соответствующих рекомендациям Технического комитета акустики при
Международной организации по стандартизации.
Совокупность восьми допустимых уровней звукового давления называется
предельным спектром. Исследования показывают, что допустимые уровни уменьшаются с ростом частоты (более неприятный шум).
Второй метод нормирования общего уровня шума, измеренного по шкале А,
которая имитирует кривую чувствительности уха человека, и называемого уровнем
звука в дБА, используется для ориентировочной оценки постоянного и непостоянного
шума, так как в этом случае мы не знаем спектра шума (табл. 1).
Таблица 1
Предельно допустимые уровни звукового давления, уровни звука
и эквивалентные уровни звука для основных наиболее
типичных видов трудовой деятельности и рабочих мест
13
Окончание таблицы 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
11
12
4
Работа, требующая сосредоточенности; работа с повышенными требованиями к процессам наблюдения и дистанционного управления производственными циклами. Рабочие
места за пультами в кабинах наблюдения и
дистанционного управления без речевой связи по телефону, в помещениях лабораторий с
шумным оборудованием, в помещениях для
размещения шумных агрегатов вычислительных машин
103
91
83
77
73
70
68
66
64
75
5
Выполнение всех видов работ (за исключением перечисленных в п. 1–4 и аналогичных
им) на постоянных рабочих местах в производственных помещениях и на территории
предприятий
107
95
87
82
78
75
73
71
69
80
Подвижной состав железнодорожного транспорта
6
Рабочие места в кабинах машинистов тепловозов, электровозов, поездов метрополитена,
дизель-поездов и автомотрис
107
95
87
82
78
75
73
71
69
80
7
Рабочие места в кабинах машинистов скоростных и пригородных электропоездов
103
91
83
77
73
70
68
66
64
75
8
Помещения для персонала вагонов поездов
дальнего следования, служебных помещений,
рефрижераторных секций, вагонов электростанций, помещений для отдыха багажных и
почтовых отделений
93
79
70
63
58
55
52
50
49
60
Автобусы, грузовые, легковые и специальные автомобили
9
Рабочие места водителей и обслуживающего
персонала грузовых автомобилей
100
87
79
72
68
65
63
61
59
70
10
Рабочие места водителей и обслуживающего
персонала (пассажиров) легковых автомобилей и автобусов
93
79
70
63
58
55
52
50
49
60
Сельскохозяйственные машины и оборудование, строительно-дорожные,
мелиоративные и др. аналогичные виды машин
11
Рабочие места водителей и обслуживающего
персонала тракторов, самоходных шасси,
прицепных и навесных сельскохозяйственных машин, строительно-дорожных и др.
аналогичных машин
107
95
87
82
78
75
73
71
69
80
Пассажирские и транспортные самолеты и вертолеты
12
Рабочие места в кабинах и салонах самолетов
и вертолетов: допустимые оптимальные
107
96
95
83
87
74
82
68
78
63
75
60
73
57
71
55
69
54
80
65
Примечания:
1. Допускается в отраслевой документации устанавливать более жесткие нормы для отдельных видов трудовой деятельности с учетом напряженности и тяжести труда в соответствии с табл. 1.
2. Запрещается даже кратковременное пребывание в зонах с уровнями звукового давления свыше 135 дБ в любой октавной полосе.
Нормированным параметром непостоянного шума является эквивалентный по
энергии уровень звука широкополосного, постоянного и неимпульсного шума, оказывающего на человека такое же воздействие, как и непостоянный шум
(СН 2.2.4/2.1.8.562-96).
ная ситуация, состояние здоровья, настроение, окружающая обстановка.
Шум воспринимается весьма субъективно. При этом имеет значение конкрет-
14
Основное физиологическое воздействие шума заключается в том, что повреждается внутреннее ухо, возможны изменения электрической проводимости кожи,
биоэлектрической активности головного мозга, сердца и скорости дыхания, общей
двигательной активности, а также изменения размера некоторых желез эндокринной системы, кровяного давления, сужение кровеносных сосудов, расширение
зрачков глаз.
Работающий в условиях длительного шумового воздействия испытывает раздражительность, головную боль, головокружение, снижение памяти, повышенную
утомляемость, понижение аппетита, нарушение сна. В шумном фоне ухудшается общение людей, в результате чего иногда возникает чувство одиночества и неудовлетворенности, что может привести к несчастным случаям.
Длительное воздействие шума, уровень которого превышает допустимые значения, может привести к заболеванию человека шумовой болезнью — нейросенсорная тугоухость. На основании всего вышесказанного шум следует считать причиной
потери слуха, некоторых нервных заболеваний, снижения продуктивности работы и
в некоторых случаях — смерти.
К настоящему времени накоплены многочисленные данные, позволяющие судить о характере и особенностях влияния шумового фактора на слуховую функцию.
Течение функциональных изменений может иметь различные стадии. Кратковременное понижение остроты слуха под воздействием шума с быстрым восстановлением
функции после прекращения действия фактора рассматривается как проявление адаптационной защитно-приспособительной реакции слухового органа. Адаптацией к
шуму принято считать временное понижение слуха не более чем на 10–15 дБ с восстановлением его в течение 3 мин после прекращения действия шума. Длительное
воздействие интенсивного шума может приводить к перераздражению клеток звукового анализатора и его утомлению, а затем к стойкому снижению остроты слуха.
Установлено, что утомляющее и повреждающее слух действие шума пропорционально его высоте (частоте). Наиболее выраженные и ранние изменения наблюдаются на частоте 4000 Гц и близкой к ней области частот. При этом импульсный
шум (при одинаковой эквивалентной мощности) действует более неблагоприятно,
чем непрерывный. Особенности его воздействия существенно зависят от превышения
уровня импульса над уровнем, определяющим шумовой фон на рабочем месте.
Развитие профессиональной тугоухости зависит от суммарного времени воздействия шума в течение рабочего дня и наличия пауз, а также общего стажа работы.
Начальные стадии профессионального поражения наблюдаются у рабочих со стажем
5 лет, выраженные (поражение слуха на все частоты, нарушение восприятия шепотной и разговорной речи) — свыше 10 лет (В. А. Мальцев, 2010).
Помимо действия шума на органы слуха установлено его вредное влияние на
многие органы и системы организма, в первую очередь на центральную нервную систему, функциональные изменения в которой происходят раньше, чем диагностируется нарушение слуховой чувствительности. Поражение нервной системы под действием шума сопровождается раздражительностью, ослаблением памяти, апатией, подавленным настроением, изменением кожной чувствительности и другими
нарушениями, в частности замедляется скорость психических реакций, наступает рас-
15
стройство сна и т. д. У работников умственного труда происходит снижение темпа
работы, ее качества и производительности.
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, а при большой длительности и (или) интенсивности шума происходят
необратимые потери слуха (тугоухость), характеризуемые постоянным изменением
порога слышимости.
Различают следующие степени потери слуха:
I степень (легкое снижение слуха) — потеря слуха в области речевых частот
составляет 10– 20 дБ, на частоте 4000 Гц — 20–60 дБ;
II степень (умеренное снижение слуха) — потеря слуха в области речевых частот составляет 21–30 дБ, на частоте 4000 Гц — 20–65 дБ;
III степень (значительное снижение слуха) — потеря слуха в области речевых
частот составляет 31 дБ и более, на частоте 4000 Гц — 20–78 дБ.
Действие шума на организм человека не ограничивается воздействием на орган
слуха. Через волокна слуховых нервов раздражение шумом передается в центральную
и вегетативную нервные системы, а через них воздействует на внутренние органы,
приводя к значительным изменениям в функциональном состоянии организма, влияет
на психическое состояние человека, вызывая чувство беспокойства и раздражения.
Человек, подвергающийся воздействию интенсивного (более 80 дБ) шума, затрачивает в среднем на 10–20 % больше физических и нервно-психических усилий,
чтобы сохранить выработку, достигнутую им при уровне звука ниже 70 дБА. Установлено повышение на 10–15 % общей заболеваемости рабочих шумных производств.
Воздействие на вегетативную нервную систему проявляется даже при небольших уровнях звука (40–70 дБА). Из вегетативных реакций наиболее выраженным является нарушение периферического кровообращения за счет сужения капилляров
кожного покрова и слизистых оболочек, а также повышения артериального давления
(при уровнях звука выше 85 дБА).
Воздействие шума на центральную нервную систему вызывает увеличение латентного (скрытого) периода зрительной моторной реакции, приводит к нарушению
подвижности нервных процессов, изменению электроэнцефалографических показателей, нарушает биоэлектрическую активность головного мозга с проявлением общих
функциональных изменений в организме (уже при шуме 50–60 дБА), существенно
изменяет биопотенциалы мозга, их динамику, вызывает биохимические изменения в
структурах головного мозга.
Ультразвуки (свыше 20 000 Гц) также являются причиной повреждения слуха,
хотя человеческое ухо на них не реагирует. Мощный ультразвук воздействует на
нервные клетки головного мозга и спинной мозг, вызывает жжение в наружном слуховом проходе и ощущение тошноты.
Не менее опасными являются инфразвуковые воздействия акустических колебаний (менее 20 Гц). При достаточной интенсивности инфразвуки могут воздействовать на вестибулярный аппарат, снижая слуховую восприимчивость и повышая усталость и раздражительность, и приводят к нарушению координации. Особую роль иг-
16
рают инфрачастотные колебания с частотой 7 Гц. В результате их совпадения с собственной частотой альфа-ритма головного мозга наблюдаются не только нарушения
слуха, но и могут возникать внутренние кровотечения. Инфразвуки (6–8 Гц) могут
привести к нарушению сердечной деятельности и кровообращения.
Для снижения шума в производственных помещениях применяют различные
методы: уменьшение уровня шума в источнике его возникновения; звукопоглощение
и звукоизоляция; установка глушителей шума; рациональное размещение оборудования; применение средств индивидуальной защиты.
Наиболее эффективной является борьба с шумом в источнике его возникновения. Шум механизмов возникает вследствие упругих колебаний как всего механизма,
так и отдельных его деталей. Причины возникновения шума — механические, аэродинамические и электрические явления, определяемые конструктивными и технологическими особенностями оборудования, а также условиями эксплуатации.
В связи с этим различают шумы механического, аэродинамического и электрического происхождения. Для уменьшения механического шума необходимо своевременно проводить ремонт оборудования, заменять ударные процессы на безударные,
шире применять принудительное смазывание трущихся поверхностей, проводить балансировку вращающихся частей.
Значительное снижение шума достигается при замене подшипников качения на
подшипники скольжения (шум снижается на 10...15 дБ), зубчатых и цепных передач
клиноременными и зубчатоременными передачами, металлических деталей — деталями из пластмасс.
Снижения аэродинамического шума можно добиться уменьшением скорости
газового потока, улучшением аэродинамики конструкции, звукоизоляции и установкой глушителей. Электромагнитные шумы снижают конструктивными изменениями в
электрических машинах.
Широкое применение получили методы снижения шума на пути его распространения посредством установки звукоизолирующих и звукопоглощающих преград
в виде экранов, перегородок, кожухов, кабин и др. Физическая сущность звукоизолирующих преград состоит в том, что наибольшая часть звуковой энергии отражается
от специально выполненных массивных ограждений из плотных твердых материалов
(металла, дерева, пластмасс, бетона и др.), и только незначительная часть проникает
через ограждение. Уменьшение шума в звукопоглощающих преградах обусловлено
переходом колебательной энергии в тепловую благодаря внутреннему трению в звукопоглощающих материалах. Хорошие звукопоглощающие свойства имеют легкие и
пористые материалы (минеральный войлок, стекловата, поролон) (рис. 2).
17
Рис. 2. Средства защиты от шума:
а — звукопоглощающая облицовка помещений: 1 — защитный перфорированный слой;
2 — звукопоглощающий материал; 3 — защитная стеклоткань; 4 — стена или потолок;
5 — воздушный промежуток; 6 — плита из звукопоглощающего материала;
б — звукопоглотители различных конструкций
Звукоизоляция применяется с целью ограничения проникновения звука из одного помещения в другое через стены, перекрытия, кожухи, кабины. Для этого применяются тяжелые и плотные материалы с закрытыми порами. Общая звукоизоляция
помещения достигается созданием ограждений (стен, полов, потолков) из кирпича,
бетона, железобетона. Местная звукоизоляция осуществляется в виде кожухов, капотов, кабин, боксов, куда помещают агрегат или отдельную технологическую линию.
При невозможности укрытия источника высокочастотного шума снижение шума на рабочем месте может быть достигнуто установкой экрана между рабочим и источником шума.
Акустический экран представляет собой преграду с определенной звукоизолирующей способностью, за которой возникает звуковая тень, т. е. снижение звукового
давления. Экран может быть выполнен из стирального или алюминиевого листа толщиной 1,5–2 мм, к которому присоединяется звукопоглощающая облицовка толщиной 50 мм, причем увеличение толщины не увеличивает эффект звукопоглощения.
Экраны эффективны лишь для средне- и высокочастотных шумов. Звуковые волны
низкочастотного шума за счет дифракции легко огибают преграду, и экранирование
не дает эффекта.
Для снижения шума на жилой территории строятся специальные шумозащитные (барьерные) здания — экраны (жилого и нежилого назначения), стенки, насыпи,
эстакады, образующие акустическую тень.
18
Большое значение для снижения уровня шума в жилой среде имеет оформление
лоджий и балконов с помощью звукопоглощающей облицовки (СНиП II-12-77).
Уменьшению транспортного шума (до 25 дБ) способствует применение глушителей,
типовых конструкций окон с повышенной звукоизоляцией за счет увеличения толщины стекол и воздушного пространства между ними, тройного остекления, уплотнения
притворов, использования звукопоглощающей прокладки по периметру оконных рам
(рис. 3, 4).
Рис. 3. Глушители абсорбционного типа:
а — трубчатый; б — пластинчатый; в — сотовый;
г — звукопоглощающая облицовка поворота;
1 — трубопровод; 2— корпус глушителя; 3 — перфорационная стенка;
4 — стеклоткань; 5 — звукопоглощающий материал
Рис. 4. Схема глушителя с насыпным поглотителем:
1 — корпус; 2 — жалюзийная решетка; 3 — бутовый камень; 4 — булыжник
19
Специальные конструкции оконных блоков с устройством вентиляционных
клапанов-глушителей («шумозащитное окно») обеспечивают естественную вентиляцию помещений при одновременном снижении транспортного шума на 25–35 дБ.
Методы борьбы с гидродинамическим шумом предполагают повышение качества обработки внутренних поверхностей гидросистем, плавное регулирование потоков в системах водоснабжения и канализации, в насосных установках.
Методы борьбы с электромагнитными шумами сводятся в основном к правильному подбору форм пазов ротора и статора и величины зазора между ними.
Шум на рабочем месте может быть уменьшен за счет увеличения расстояния от
источника шума до расчетной точки. Внутри здания шумные помещения необходимо разделить другими. На территории предприятия более шумные цехи необходимо
концентрировать в одном-двух местах. Расстояние между тихими помещениями (конструкторское бюро, заводоуправление) и шумными цехами должно обеспечивать необходимое снижение шума (Э. А. Арустамов, 2014).
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]