Практическая работа №4

«Основы защиты от шумового загрязнения городской среды»

Цель работы: ознакомление студентов с основными сведениями о воздействии шума на организм человека, нормировании и защите от него.

 

1. Общие сведения

 

Шум – совокупность апериодических звуков различной интенсивности и частоты. С физиологической точки зрения шум – это всякий неблагоприятно воспринимаемый человеком звук.

Источниками шума являются колебания, возникающие при соударении, трении, скольжении твердых тел, истечении жидкостей и газов, поскольку по физической сущности звук – это механические колебания частиц упругой среды (газа, жидкости, твердого тела), образующиеся под воздействием какой-либо возмущающей силы.

Физическое понятие о звуке охватывает как слышимые, так и неслышимые колебания упругих сред. Акустические колебания в диапазоне 10 Гц – 20 кГц, воспринимаемые человеком с нормальным слухом, называются звуковыми. Акустические колебания с частотой менее 16 Гц называются инфразвуковыми, выше 20 кГц – ультразвуковыми.

Основными характеристиками звуковых волн являются:

- частота (количество полных колебаний за 1 сек), Гц;

- длина волны, м;

- интенсивность (количество энергии, Вт, передаваемой через площадь в 1 см²), Вт/см².

Как и в любом другом волновом процессе, длина волны связана простой зависимостью с частотой и скоростью звука:

,                                                   (1)

где  – длина волны, м; с – скорость звука в среде распространения (для воздуха составляет 334 м/с при температуре 20°С и нормальном атмосферном давлении), м/с; f – частота, Гц.

В современной акустике для целей измерения звука принято использовать относительные логарифмические единицы – децибелы (дБ), называемые уровнем интенсивности:

,                                              (2)

где L_J – уровень интенсивности звука, дБ; J – интенсивность звука в конкретной точке, Вт/см²; J₀ – интенсивность звука, едва воспринимаемая человеком на частоте 1000 Гц (порог слышимости), принятая стандартной (J₀= 10^-12 Вт/см²).

Ухо человека воспринимает звуки, уровень интенсивности которых расположен в пределах 0 – 140 дБ над пороговым нулевым шумом, причем верхняя граница соответствует порогу болевого ощущения.

Уровень давления звука:

,                                      (3)

где L_P – уровень давления звука, дБ; Р – давление звука в конкретной точке, Па; Р₀ – давление звука на пороге слышимости, принятое стандартным (Р₀ = 2 · 10^-5 Па).

Шум классифицируется по нескольким признакам:

1. По спектральному составу:

- низкочастотный (частота колебаний до 400 Гц);

- среднечастотный (частота колебаний 400 – 1000 Гц);

- высокочастотный (частота колебаний более 1000 Гц).

2. По ширине спектра:

- широкополосный (с непрерывным спектром шириной более одной октавы – звуки всех частот);

- тональный (почти вся энергия сосредоточена на одной частоте и уровень шума в этой полосе превышает все остальные не менее чем на 10 дБ).

3. По временным характеристикам:

- постоянный (уровень шума в течение смены – 8-часового рабочего дня – меняется не более чем на 5 дБ);

- непостоянный (уровень шума в течение смены – 8-часового рабочего дня – меняется более чем на 5 дБ):

а) колеблющийся во времени (уровень шума непрерывно изменяется);

б) прерывистый (уровень шума резко падает до уровня фонового шума и снова поднимается до прежнего уровня, причем длина интервала, в течение которого уровень остается постоянным и превышающим фоновый шум, равна 1 с и более);

в) импульсный (состоящий из одного или нескольких сигналов с длительностью действия каждого менее 1 с).

4. По происхождению:

- механический (при ударах, трении);

- аэродинамический (при работе вентиляторов);

- гидродинамический (при работе форсунок, течении по трубам жидкостей).

Основными источниками шума в городах являются автотранспортные потоки, железнодорожные поезда, средства воздушного транспорта, трансформаторы, производственные процессы на предприятиях, источники шума внутри групп жилых домов (игровые и спортивные площадки, магазины и т.д.).

Вредное воздействие шума на организм человека прежде всего сказывается на органах слуха. Кроме того, у человека появляются головокружения, головные боли. Звуки очень большой силы, уровень которых превышает 120 – 130 дБ, вызывают болевое ощущение и повреждение в слуховом аппарате (акустическая травма). Шумы небольшой интенсивности (50 – 60 дБ) негативно воздействуют на нервную систему человека, вызывают бессонницу, неспособность сосредоточиться, что ведет к снижению производительности труда (при физическом труде она снижается на 30%, при умственном – на 60%) и повышает вероятность возникновения несчастных случаев на производстве.

Шум обладает ещё одной неприятной особенностью. Последствия от его воздействия могут постепенно накапливаться в организме и сказаться лишь по прошествии некоторого времени. Постоянное действие шума на человека в процессе труда может вызвать различные психические нарушения, сердечно-сосудистые, желудочно-кишечные и кожные заболевания, тугоухость, могут возникнуть патологические изменения, называемые шумовой болезнью, которая является профессиональным заболеванием.

Высокие уровни шума в городской среде, являющиеся одним из агрессивных раздражителей центральной нервной системы, способны вызвать её перенапряжение. В результате нарушается дифференциация различных форм деятельности головного мозга. Городской шум оказывает неблагоприятное влияние и на сердечно-сосудистую систему. Ишемическая болезнь сердца, гипертоническая болезнь, повышение содержания холестерина в крови встречается у людей, проживающих в шумных районах.

Воздействие шума сказывается и на вегетативную нервную систему, функции которой не подчиняются воле человека. Между тем вегетативная нервная система определённым образом регулирует деятельность внутренних органов. Сдвиги вегетативной нервной системы со временем могу перейти в хроническое состояние и затем привести к патологии органа или ткани, т.е. к определённому заболеванию.

Шум оказывает вредное влияние на зрительный и вестибулярные анализаторы – чем больше его интенсивность, тем хуже видим и реагируем на происходящее. Шум вызывает возбуждение вестибулярного аппарата, в результате чего появляется головокружение, нарушается координация движения, а при нарастании интенсивности шума до 130 дБА наблюдается иллюзорное перемещение предметов в пространстве. Шум вызывает изменения в работе сердечно-сосудистой системы, сопровождаемые нарушением нормального тонуса сосудов и ритма сердечных сокращений. Шум приводит к нарушению секреторной и моторной (двигательной) функции желудка (секреция желудочного сока уменьшается, кислотность понижается). Это подтверждается большим количеством случаев заболевания гастритом среди рабочих шумных производств.

Специалисты считают, что в 30% случаев преждевременного старения горожан виновен шум, отнимающий у человека как минимум 5-10 лет жизни.

В условиях сильного городского шума происходит постоянное напряжение слухового анализатора. Это вызывает увеличение порога слышимости (10 дБ для большинства людей с нормальным слухом) на 10 – 25 дБ. Шум затрудняет разборчивость речи, особенно при его уровне более 70 дБ.

Гигиенические нормативы шума определены ГОСТ 12.1.003 – 83* и СН 2.2.4/2.1.8.562 – 96. Для нормирования постоянных шумов применяют допустимые уровни звукового давления в девяти октавных полосах частот в зависимости от вида производственной деятельности. Для ориентировочной оценки в качестве характеристики постоянного шума на рабочих местах допускается принимать уровень звука (дБА), определяемый по шкале А шумомера с коррекцией низкочастотной оставляющей по закону чувствительности органов слуха и приближением результатов объективных измерений с субъективному восприятию (табл. 1).

Нормируемой характеристикой непостоянного шума является эквивалентный по энергии уровень звука в дБА.

Для тонального или импульсного шума допустимый уровень звука должен быть на 5 дБ меньше нормативных значений.

Таблица 1

Допустимые уровни звукового давления, уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятий по ГОСТ 12.1.003 – 83 (извлечение)

Рабочие места	Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц									Уровни звука и эквива-лентные уровни звука, дБА
	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Помещения конструкторских бюро, расчетчиков, програм-мистов вычислительных машин, лабораторий для теоретических работ	86	71	61	54	49	45	42	40	38	50
Помещения управления, рабочие комнаты	93	79	70	68	58	55	52	50	49	60
Кабины наблюдений и дистанционного управления: - без речевой связи по телефону - с речевой связью по телефону	103   96	94   83	87   74	82   68	78   63	75   60	73   57	71   55	70   54	80   65
Помещения и участки точной сборки	96	83	74	68	63	60	57	55	54	65
Помещения лабораторий для проведения эксперименталь-ных работ, для размещения шумных агрегатов, вычислительных машин	107	94	87	82	78	75	73	71	70	80
Постоянные рабочие места и рабочие зоны в производственных помещениях и на территории предприятий	110	99	92	86	83	80	78	76	74	85

 

2. Выполнение работы

 

Фактический уровень звукового давления, создаваемого источником шума на территории жилой застройки L_факт, дБ (дБА) определяется по следующей формуле:

,                                       (4)

где L_P – уровень звукового давления, создаваемый источником шума (определяется с помощью шумомера), дБ (дБА); R – расстояние от источника шума до территории жилой застройки, м; β_а – параметр, отражающий затухание шума в атмосфере, дБ/км (дБА/км).

Параметр β_а может быть определен по табл. 2.

Таблица 2

Значение параметра β_а

Среднегеометрическая частота октавных полос, Гц	Значение параметра βа
63	0
125	0,7
250	1,5
500	3
1000	6
2000	12
4000	24
8000	48

 

Фактический уровень звукового давления не должен превышать допустимый уровень звукового давления L_доп, дБ (дБА). На территории жилой застройки L_доп = 45 дБА или определяется по табл. 3.

Таблица 3

Допустимые уровни звукового давления

Среднегеометрическая частота октавных полос, Гц	Lдоп, дБ (дБА)
63	67
125	57
250	49
500	44
1000	40
2000	37
4000	35
8000	33

 

В каждом конкретном случае допустимый уровень звукового давления L_доп, дБ (дБА) должен рассматриваться с учетом поправок (табл. 4).

Таблица 4

Поправки на допустимые уровни звукового давления

Влияющий фактор	Поправка, дБ (дБА)
Характер шума: - широкополосный - тональный	0 -5
Место расположения объекта: - курортный район - новый жилой район - жилая застройка в существующем населенном пункте	-5 0 +5
Время суток: - дневное (с 7 до 23 часов) - ночное (с 23 до 7 часов)	+10 0
Суммарная длительность воздействия шума, % за наиболее шумные 30 мин: - 56 – 100 - 18 – 56 - 6 – 18 - менее 6	0 +5 +10 +15

 

2.1. Исходные данные для расчета (табл. 5)

Таблица 5

Параметр	Вариант
	1	2	3	4
Допустимый уровень звукового давления Lдоп, дБА	45	45	45	45
Источник шума на территории жилой застройки	Легковой автомо-биль	Мотоцикл	Самолет	Автобус
Уровень звукового давления, создаваемый источником шума LP, дБА	60	90	120	80
Расстояние от источника шума до территории жилой застройки R, м	50	100	800	100
Характер шума	Широко-полосный	Широко-полосный	Широко-полосный	Широко-полосный

Окончание табл. 5

Место расположения объекта	Курортный район	Жилая застройка в сущест-вующем населен-ном пункте	Курортный район	Новый жилой район
Время суток	Дневное	Ночное	Ночное	Дневное
Суммарная длитель-ность воздействия шума, %, за наиболее шумные 30 минут	83	7	45	58
Параметр, отражаю-щий затухание шума в атмосфере, βа, дБА/км	30	30	30	30

 

2.2. Порядок выполнения работы

В соответствии с данными варианта задания рассчитать следующие величины:

- Допустимый уровень звукового давления L_доп, дБА с учетом поправок (таблица 4).

- Фактический уровень звукового давления, создаваемого источником шума на территории жилой застройки L_факт, дБА (формула 4).

- Сравнить фактический и допустимый уровни звукового давления.