Шум, пагубность шума, единицы измерения, влияние на организм человека, меры защиты

Шум — беспорядочное сочетание различных по силе и частоте звуков; способен оказывать неблагоприятное воздействие на организм. Источником шума является любой процесс, вызывающий местное изменение давления или механические колебания в твердых, жидких или газообразных средах. Действие его на организм человека связано главным образом с применением нового, высокопроизводительного оборудования, с механизацией и автоматизацией трудовых процессов: переходом на большие скорости при эксплуатации различных станков и агрегатов.

Источниками шума могут быть разнообразные машины, двигатели, насосы, компрессоры, турбины, пневматические и электрические инструменты, молоты, дробилки, станки, центрифуги, бункеры и прочие установки, имеющие движущиеся детали. Кроме того, за последние годы в связи со значительным развитием городского транспорта возросла интенсивность шума и в быту, поэтому как неблагоприятный фактор он приобрел большое социальное значение.

Шум имеет определенную частоту, или спектр, выражаемый в герцах, и интенсивность — уровень звукового давления, измеряемый в децибелах. Для человека область слышимых звуков определяется в интервале от 16 до 20 000 Гц. Наиболее чувствителен слуховой анализатор к восприятию звуков частотой 1000−3000 Гц (речевая зона).

Механический шум возникает при трении и биении узлов и деталей машин и механизмов (дробилки, мельницы, электродвигатели, компрессоры, насосы, центрифуги и др.).

Аэродинамический шум возникает в аппаратах и трубопроводах при больших скоростях движения воздуха, газа или жидкости и при резких изменениях направления их движения и давления.

Основные физические характеристики звука:

• — частота f (Гц),
• — звуковое давление Р (Па),
• — интенсивность или сила звука I (Вт/мІ),
• — звуковая мощность (Вт).

Скорость распространения звуковых волн в атмосфере при 20 °C равна 344 м/с.

Органы слуха человека воспринимают звуковые колебания в интервале частот от 16 до 20 000 Гц. Колебания с частотой ниже 16 Гц (инфразвуки) и с частотой выше 20 000 (ультразвуки) не воспринимаются органами слуха.

При распространении звуковых колебаний в воздухе периодически появляются области разрежения и повышенного давления. Разность давлений в возмущенной и невозмущенной средах называется звуковым давлением Р, которое измеряется в паскалях (Па) (Тейлор; 1978: 138).

Распространение звуковой волны сопровождается и переносом энергии. Количество энергии, переносимое звуковой волной за единицу времени через единицу поверхности, ориентированную перпендикулярно направлению распространения волны, называется интенсивностью или силой звука I и измеряется в Вт/мІ.

Произведение называется удельным акустическим сопротивлением среды, которое характеризует степень отражения звуковых волн при переходе из одной среды в другую, а также звукоизолирующие свойства материалов.

Минимальная интенсивность звука, которая воспринимается ухом, называется порогом слышимости. В качестве стандартной частоты сравнения принята частота 1000 Гц. При этой частоте порог слышимости I₀ = 10−12 Вт/мІ, а соответствующее ему звуковое давление Р0 = 2*10^-5 Па. Максимальная интенсивность звука, при которой орган слуха начинает испытывать болевое ощущение, называется порогом болевого ощущения, равным 102 Вт/мІ, а соответствующее ему звуковое давление Р = 2*10І Па. (Тейлор; 1978: 68).

Так как изменения интенсивности звука и звукового давления слышимых человеком, огромны и составляют соответственно 1014 и 107 раз, то пользоваться для оценки звука абсолютными значениями интенсивности звука или звукового давления крайне неудобно.

Для гигиенической оценки шума принято измерять его интенсивность и звуковое давление не абсолютными физическими величинами, а логарифмами отношений этих величин к условному нулевому уровню, соответствующему порогу слышимости стандартного тона частотой 1000 Гц. Эти логарифмы отношений называют уровнями интенсивности и звукового давления, выраженные в белах (Б). Так как орган слуха человека способен различать изменение уровня интенсивности звука на 0,1 бела, то для практического использования удобнее единица в 10 раз меньше — децибел (дБ).

Влияние шума на человека

Мир звуков сопутствует человеку со дня его рождения и на протяжении всей жизни. Исследователи подводных глубин, будучи в герметически закрытом батискафе, испытывали крайне неприятное ощущение от гнетущей тишины. О том же рассказывали космонавты, впервые проводившие тренировки в барокамере. Им не хватало звуков. Абсолютная тишина угнетает, она противоестественна для всего живого. Шумы естественного происхождения не оказывают отрицательного воздействия на организм. Наоборот, звуки, рождаемые самой природой, на него влияют благотворно. Они так же необходимы человеку, как зелень деревьев и голубое небо над головой.

По данным исследований акустической лаборатории Московского университета, установлено, что во всех следованных ею шумах — шуме листвы тополя, липы, лиственного леса, дождя, морского прибоя и других шумах естественного происхождения — определяющими являются примерно одни и те же частоты, соответствующие примерно 1000 колебаний в секунду. Это как раз зона наибольшей спектральной чувствительности слухового аппарата человека. Этим объяснятся то приятное чувство успокоения и равновесия, которое они вызывают. В некоторых санаториях вместо обычных снотворных средств используются специально записанные на магнитофонные ленты ритмические звуки природы — шумы дождя и морского прибоя. Благодаря этому больные погружаются в длительный и глубокий сон.

Установлено, что звук оказывает определенное воздействие на растительную ткань, — ткань, не имеющую нервной системы. Известен, например, интересный опыт двух индийских ученых, докторов наук Сингха и Паниаха, исследовавших влияние звука на растения. По утрам недалеко от одного из растений исполнялись музыкальные произведения в продолжение 25 минут; в течение этого времени ученые наблюдали в микроскоп за процессами, совершавшимися в проплазме листьев. Они обнаружили, что под влиянием музыки жизнедеятельность проплазмы усиливалась. Подобный эксперимент был проведен так же с мимозой. В результате мимоза, «слушавшая» музыку, достигла высоты в полтора раза больше, чем та, которая не подвергалась воздействию звуков музыки.

Ничто живое небезразлично к звуку, и, как доказано, даже растительная клетка тоже реагирует на звук. Только звуки, по своей акустической характеристике приближенные к звукам, рождаемым самой природой, оказывают благоприятное воздействие и на растительные, и на животные клетки. И наоборот, звуки (искусственные) высоких тонов, тем более длительно звучащие, приводят к угнетению, а часто и к гибели не только растительных, но и животных организмов. В Канзасе, например, звуковые волны высокой частоты использовались для уничтожения насекомых, попавших в зернохранилище. В Канаде для борьбы с гусеницами кукурузного мотылька был успешно использован звук в 50 кГц. Звук высокой частоты был так же применен для борьбы с комарами. Колебания с частотой в 200 кГц разрушает дыхательные органы личинок, и они погибают.

Орган слуха — это чрезвычайно сложная система. Во внутреннем ухе около 25 тысяч клеток, реагирующих на звук. Ухо наиболее чувствительно к диапазону 2000;2300 Гц. Лучший же музыкальный слух приходится на область 80−600 Гц. Здесь наше ухо способно различить, например, два звука с частотой 100 Гц и 100,1 Гц. Всего человек различает 3−4 тысячи звуков разной высоты.

С возрастом слух меняется. Наибольшая острота слуха наблюдается в возрасте 15−20 лет, а затем он постепенно падает. Зона наибольшей чувствительности слуха у человека до 40 лет находится в области 3 тысяч колебаний в секунду, от 40 до 60 лет — 2 тысяч, а старше 60 лет — одной тысячи колебаний в секунду (Артамонова; 2006:98).

Самая серьезная и распространенная причина тугоухости, вызванной шумом — это воздействие высоких уровней шума на рабочих местах, будь то кабина дизельного грузовика, литейный завод или другие самые различные предприятия.

Шум может повлиять на слух трояким образом: вызвать мгновенную глухоту или повреждение органа слуха; при длительном воздействии — резко снизить чувствительность к звукам определенных частот, и, наконец, шум может снизить чувствительность слуха на ограниченное время — минуты, недели, месяцы, после чего слух восстанавливается почти полностью.

Первый тип поражений — акустическая травма — обычно вызывается воздействием шума очень большой интенсивности, например взрыва. Но это не единственный источник импульсного шума: удар молотом по стальной пластине, звуковой хлопок, создаваемый самолетом.

Однако, повреждение слуха импульсным шумом — это ещё не главная причина для беспокойства. Гораздо более пагубны для слуха длительные периоды непрерывного воздействия шума большой интенсивности. Этот вид действует двояко, причем первый вид воздействия может и не причинить серьезного вреда. Так, если человек подвергается долее чем несколько минут воздействию звука средней или высокой частоты, он испытывает после этого так называемый «сдвиг порога» .

Если воздействие сильного шума не происходит систематически, то остаточный эффект столь незначителен, что им можно пренебречь. Однако множество людей во всем мире постоянно подвергаются на производстве или других работах воздействию высоких уровней шума; эффект перестает быть временным и с годами понижение слуха становится тяжелым и хроническим.

Шумовая болезнь — это общее заболевание организма с преимущественным поражением органа слуха, центральной нервной и сердечнососудистой систем, развивающееся при длительном воздействии интенсивного шума.

Клинические проявления шумовой болезни могут быть подразделены на специфические, возникающие в органе слуха, и не специфические — в различных органах и системах организма, причем изменения нервной системы могут предшествовать патологии органа слуха.