- •Безопасность жизнедеятельности
- •Омск-2007
- •Оглавление
- •Введение
- •1. Теоретические основы курса «безопасность жизнедеятельности»
- •1.1. Цель, задачи курса, объекты и предметы изучения
- •1.2. Опасность, риск, безопасность, чрезвычайные ситуации
- •1.3. Принципы, методы и средства обеспечения безопасности
- •1.4. Опасные и вредные факторы среды обитания
- •1.4.1. Факторы производственной среды
- •1.4.2. Факторы бытовой (жилой) среды
- •2. Основы физиологии труда, особенности структурно-функциональной организации человека
- •2.1. Труд как высшая форма деятельности человека
- •2.2. Классификация трудовой деятельности
- •2.3. Энергетические затраты организма человека
- •2.4. Структурно-функциональные системы восприятия и компенсации организмом человека факторов среды обитания
- •Латентный период для различных анализаторов
- •2.5. Эргономические аспекты деятельности человека
- •3. Микроклимат производственных и непроизводственных помещений
- •3.1. Климат помещений, его параметры
- •3.2. Теплообмен организма человека со средой обитания
- •3.3. Гигиеническое нормирование параметров микроклимата производственных помещений
- •3.4. Системы обеспечения параметров микроклимата и состава воздуха
- •4. Вредные, отравляющие и ядовитые вещества (вояв)
- •4.1. Классификация вояв
- •4.2. Пути проникновения вояв в организм и механизм их действия
- •4.3. Основные источники химического загрязнения воздуха бытовой среды
- •4.4. Нормирование и контроль запыленности и загазованности воздушной среды
- •4.5. Вентиляционные системы как средство нормализации параметров воздушной среды
- •4.5.1. Классификация систем вентиляции
- •По месту действия вентиляция бывает
- •4.5.2. Оборудование вентиляционных систем
- •5. Производственное освещение
- •5.1. Основные светотехнические величины
- •Количественные показатели
- •Качественные показатели
- •5.2. Классификация систем освещения
- •5.3. Нормирование освещения
- •6. Акустические колебания воздушной среды
- •6.1. Шум слышимого диапазона
- •6.2. Ультразвук
- •6.3. Инфразвук
- •6.4. Методы и средства защиты от шумовых воздействий
- •7. Механические колебания
- •7.1. Источники, параметры, действие вибрации
- •7.2. Нормирование вибраций
- •7.3. Методы и средства защиты от вибрационных нагрузок
- •8. Электромагнитные поля
- •8.1. Виды и источники электромагнитных полей
- •8.1.1. Электростатические поля
- •8.1.2. Электромагнитные поля промышленной частоты
- •8.1.3. Электромагнитные поля радиочастот
- •8.2. Средства защиты от электромагнитных излучений
- •8.3. Магнитные поля мобильной связи
- •Основные характеристики систем сотовой радиосвязи
- •8.4. Лазерные излучения
- •8.5. Ультрафиолетовые излучения
- •9. Ионизирующие излучения
- •9.1. Виды и источники ионизирующих излучений
- •9.2. Критерии опасности ионизирующих излучений
- •9.3. Воздействие ионизирующих излучений
- •9.4. Защита от действия ионизирующих излучений
- •10. Производственная безопасность
- •10.1. Электробезопасность
- •10.1.1. Действие электрического тока на организм человека
- •10.1.2. Факторы, влияющие на степень поражения электрическим током
- •10.1.3. Условия поражения электрическим током
- •10.1.4. Профилактика электротравматизма
- •10.1.5. Оказание первой помощи пострадавшему от электрического тока
- •10.2. Безопасность эксплуатации установок, работающих под давлением
- •10.2.1. Меры безопасности при эксплуатации паровых и водогрейных котлов
- •10.2.2. Меры безопасности при эксплуатации сосудов и баллонов, работающих под давлением
- •10.3. Безопасность производства погрузочно-разгрузочных и подъёмно-транспортных работ
- •Применение ручного труда
- •Безопасность эксплуатации подъемно-транспортного (пт) оборудования
- •Основные причины аварий грузоподъемных кранов
- •Требования безопасности к пт оборудованию
- •11. Молниезащита зданий и сооружений
- •12. Обеспечение безопасности в чрезвычайных ситуациях
- •12.1. Чрезвычайные ситуации, их классификация
- •12.1.1. Чрезвычайные ситуации естественного происхождения
- •Классификация чрезвычайных ситуаций по масштабу последствий
- •12.1.2. Чрезвычайные ситуации техногенного происхождения
- •Взрыво- и пожаробезопасность
- •Химическое заражение окружающей среды
- •Радиационная безопасность
- •12.2. Устойчивость работы объектов экономики в чрезвычайных ситуациях
- •12.3. Единая государственная система предупреждения и ликвидации чс
- •12.3.1. Структура рсчс
- •12.3.2. Режимы функционирования рсчс
- •12.3.3. Подготовка населения в области защиты от чрезвычайных ситуаций
- •12.4. Организация гражданской обороны (го)
- •13. Правовые, нормативно-технические и организационные основы обеспечения бжд
- •13.1. Основные принципы государственной политики
- •13.2. Государственное управление охраной труда
- •13.2.1. Государственный контроль и надзор за соблюдением трудового законодательства и охраной труда
- •13.2.2. Органы государственного специализированного надзора
- •13.2.3. Государственная экспертиза условий труда
- •13.2.4. Организация общественного контроля
- •13.3. Система стандартов безопасности труда
- •13.4. Организация работ по охране труда на предприятии
- •13.4.1. Планирование и финансирование мероприятий по охране труда
- •13.4.2. Организация обучения и проведения инструктажей по охране труда
- •13.4.3. Аттестация рабочих мест по условиям труда
- •14. Производственный травматизм
- •14.1. Порядок расследования, оформления и учета несчастных случаев на производстве
- •14.2. Классификация причин производственного травматизма
- •14.3. Методы изучения причин производственного травматизма
- •14.4. Система обязательного социального страхования от несчастных случаев на производстве
- •Библиографический список
6. Акустические колебания воздушной среды
6.1. Шум слышимого диапазона
Основные понятия и определения. Слуховое восприятие как средство получения информации является для человека вторым по значению (после зрительного) психофизиологическим процессом.
Шум – всякий нежелательный для человека звук. Звуковые волны возбуждают колебания частиц звуковой среды, в результате чего изменяется атмосферное давление.
Звуковое давление – разность между мгновенным значением давления в точке среды и статическим давлением в той же точке, т.е. давление в невозмущённой среде: Р = Рмг – Рст.
Звуковое давление – величина знакопеременная. В моменты сгущения (сжатия или уплотнения) частиц среды она положительна; в моменты разрежения – отрицательна.
Органы слуха воспринимают не мгновенное, а среднеквадратичное звуковое давление:
. (6.1)
Время усреднения давления: То = 30 – 100 мс.
При распространении звуковой волны происходит перенос энергии.
Средний поток энергии в точке среды в единицу времени, отнесённый к единице поверхности, нормальной направлению распространения волны, называется интенсивностью звука (силой звука) в данной точке.
Интенсивность, Вт/м2, связана со звуковым давлением зависимостью
(6.2)
где ρ×с – удельное акустическое сопротивление.
Величины звукового давления и интенсивности звука, с которыми приходится иметь дело в практике борьбы с шумом, могут меняться в широких пределах: по давлению – до 108 раз, по интенсивности – до 1016 раз. Оперировать такими цифрами несколько неудобно.
Кроме того, слуховой анализатор подчиняется основному психофизическому закону (Вебера-Фехнера):
,
где Е – интенсивность ощущений; I – интенсивность раздражителя; С и К – некоторые постоянные величины.
Поэтому были введены логарифмические величины уровня звукового давления и интенсивности звука.
Уровень звукового давления, дБ:
, (6.3)
где Ро = 2×10-5 Па – пороговое звуковое давление; Р – среднеквадратичная величина звукового давления.
Уровень интенсивности звука, дБ:
(6.4)
где I – действующая интенсивность звука; Iо = 10-12 Вт/м2 – интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости (на частоте 1000 Гц).
Величину уровня интенсивности применяют при получении формул акустических расчётов, а уровня звукового давления – для измерения шума и оценки его воздействия на человека, поскольку орган слуха чувствителен не к интенсивности, а к среднеквадратичному давлению.
Интенсивность Imax и величина звукового давления Pmax, соответствующие болевому порогу: Imax = 102 Вт/м, Pmax = 2×102 Па.
Частотный спектр шума – зависимость уровня интенсивности (уровня звукового давления) от частоты: L = L(ƒ). Весь слышимый диапазон частот разбит на 9 октавных полос. Октавная полоса, или октава – это частотный диапазон, для которого выполняется условие
. (6.5)
Различаю следующие виды спектров:
- дискретный (линейчатый) – спектр, синусоидальные составляющие которого отделены друг от друга по частоте (рис. 6.1);
Рис. 6.1. Дискретный спектр шума
сплошной – спектр, в котором составляющие следуют друг за другом непрерывно (рис. 6.2.);
смешанный – такой спектр, в котором дискретные составляющие присутствуют наряду с непрерывными (рис. 6.3).
Рис. 6.2. Сплошной (непрерывный) спектр
Рис. 6.3. Смешанный спектр шума
В зависимости от характера спектра шумы бывают тональными (в спектре которых имеются слышимые дискретные тона) и широкополосными (со сплошным спектром шириной более одной октавы).
По временным характеристикам различают:
постоянный шум – уровень звука изменяется за рабочий день не больше, чем на 5дБА;
непостоянный шум – уровень звука изменяется за рабочий день больше, чем на 5дБА.
Непостоянный шум делится на колеблющийся во времени, прерывистый (длительность сигнала больше 1 c), импульсный (длительность сигнала меньше 1 с).
По частотным характеристикам различают:
– низкочастотный шум – с частотой до 400 Гц;
– среднечастотный шум – с частотой 400-1000 Гц;
– высокочастотный шум – с частотой от 1000 Гц.
По источнику возникновения различают:
– механический шум – возникающий в результате движения отдельных деталей и узлов оборудования, приборов и аппаратов с неуравновешенными массами;
– аэродинамический шум – возникающий в результате нестационарных процессов в жидкостях или газах;
– электромагнитный шум – возникающий в результате воздействия переменных магнитных сил, которые приводят к колебанию деталей и узлов машин и аппаратов.
Действие шума на организм человека. Ухо человека не одинаково воспринимает звуки различной частоты. Слуховой аппарат человека проявляет наибольшую чувствительность на средних и высоких частотах (800-4000 Гц), а наименьшую – на низких (20-100 Гц). Поэтому звуки, одинаковые по звуковому давлению, но разные по частоте, могут казаться на слух неодинаково громкими.
Проявление вредного воздействия шума на человека весьма разнообразно.
Область слышимости ограничивается не только определёнными частотами (20-20 000 Гц), но и определёнными предельными значениями звуковых давлений и их уровней (рис. 6.4).
Рис. 6.4. Область слышимости: 1 – кривая, соответствующая порогу слышимости; 2 – кривая, соответствующая порогу болевого ощущения
Пороговое значение звукового давления Ро соответствует порогу слышимости (L = 1 дБ) только на частоте 1000 Гц, принятой в качестве стандартной частоты сравнения в акустике.
Порог слышимости различен для звуков разной частоты. В диапазоне частот 800-4 000 Гц величина порога слышимости минимальна. При повышении и понижении частоты значение порога слышимости растёт, особенно это заметно на низких частотах. По этой причине низкочастотные звуки менее неприятны для человека, чем высокие (при одинаковых уровнях звукового давления).
Действие шума на человека зависит от уровня и характера шума, его продолжительности, а также от индивидуальных особенностей человека.
Длительное воздействие шума на работающих может вызвать функциональные изменения со стороны ряда органов и систем. Шум вызывает нарушения со стороны высшей нервной деятельности (изменяется сила, уравновешенность и подвижность нервных процессов); сердечно-сосудистой системы (изменяется кровяное давление, ритм сердечных сокращений, повышается внутричерепное давление); органов пищеварения (учащаются заболевания гастритами, язвенная болезнь, отмечается понижение кислотности желудочного сока); ослабляется внимание, память, учащается раздражительность, снижается работоспособность и производительность труда.
Наряду с этим общим воздействием особо неблагоприятное воздействие оказывает шум на орган слуха, вследствие чего наступает расстройство слуховой функции, которое может привести к полной тугоухости.
Звуки очень большой силы, уровень которых превышает 120-130 дБ, вызывают большие ощущения и повреждения в слуховом аппарате (акустическая травма). В табл. 6.1 представлены уровни различных звуков.
Таблица 6.1
Уровни различных звуков в зависимости от источника шума и расстояния
Источник шума |
Расстояние, м |
Уровень шума, дБ |
Жилая комната Речь средней громкости Металлорежущие станки Дизельный грузовик Пневмоперфоратор Реактивный двигатель Выстрел из артиллерийс-кого орудия |
- 1 на рабочих местах 7 1 25
1-2 |
35 60 80-96 90 100 140
160-170 |
Наиболее глубокие сдвиги в организме вызывают высокочастотные, дискретные и импульсные шумы.
Нормирование шума на рабочих местах. Целью нормирования шумовых характеристик рабочих мест является установление научно обоснованных предельно допустимых величин шума, которые при ежедневном систематическом воздействии в течение всего стажа работы не вызывают заболеваний человека и не мешают его нормальной трудовой деятельности.
Нормирование осуществляется по СН 2.2.4/2.1.8.562-96 и ГОСТ 12.1.003-83. При нормировании используют два метода: нормирование по предельному спектру шума и нормирование уровня звука в дБА.
Первый метод нормирования является основным для постоянных шумов. Весь частотный диапазон разбивается на 9 октав. Каждая октава имеет среднегеометрическую частоту:
. (6.6)
Стандартные среднегеометрические частоты: 31,5; 63; 125; 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. В октавных полосах нормируются уровни звуковых давлений.
Совокупность девяти допустимых уровней звукового давления называется предельным спектром.
С ростом частоты (что приводит к более неприятному шуму) допустимые уровни уменьшаются.
Каждый из спектров имеет свой индекс. Например: ПС-80 – число 80 обозначает допустимый уровень звукового давления в октавной полосе со среднегеометрической частотой 1000 Гц.
Второй метод нормирования (нормирование по шкале А) применяют для ориентировочной оценки постоянного и непостоянного шума, или когда шумомер не оборудован октавными фильтрами.
Уровень звука в дБА определяют по так называемой шкале А шумомера с коррекцией, которая заключается в том, что вводятся поправки, учитывающие зависимость чувствительности слуха от частоты звука и приближающие результаты объективных измерений к субъективному восприятию.
Шумомер оборудуется фильтром, создающим завал чувствительности на низких и высоких частотах, чем имитируется характеристика человеческого уха.
Достоинство этого метода в том, что требуется только один замер, в то время как по первому методу надо сделать девять замеров.
Уровень звука, дБА, связан с предельным спектром зависимостью:
(6.7)
Нормированным параметром непостоянного шума является эквивалентный уровень звука – такое значение уровня звука длительного непостоянного шума, который в пределах определённого времени имеет то же самое значение уровня звука, что и рассматриваемый шум, уровень звука которого изменяется во времени:
(6.8)
где ti – доля времени воздействия шума класса Li; Li – уровень звука класса i, дБА.