Шумы и вибрации, также как электромагнитные поля и излучения, ионизирующие излучения и воздействия радионуклидов относятся к энергетическим загрязнениям техносферы. И шумы, и вибрации оказывают неблагоприятное воздействие на организм человека и общее самочувствие, но проявляется по- разному. Шумы, в основном, воздействуют на органы слуха, вызывая тугоухость, а также могут вызвать патологические изменения сердечно сосудистой системы при длительном воздействии, ослабляют реакцию и внимание человека.
Шум – это неблагоприятно воздействующие на человека сочетание звуков различной частоты и интенсивности, беспорядочно изменяющиеся во времени.
Вибрации – это механические колебания упругих тел или колебательные движения механических систем, передаваемые телу человека или отдельным его участкам.
Вибрация в основном, воздействует на внутренние органы человека, вызывая вибрационную болезнь. Основными параметрами звуковых колебаний является звуковое давление, интенсивность звука, частота, форма звуковой волны. Наименьшее значение звукового давления, воспринимаемое человеком на частоте 1 кГц равно 2·10 -5 Па, называется пороговым значением.
Наименьшее значение, при котором возникают болевые ощущения, равно 20 Па (120 дБ по уровню). Для большинства людей болевой порог составляет 140 дБ.
Наиболее неблагоприятным для человека является шум, лежащий в области средних слышимых частот в диапазоне 1000 – 4000 Гц. Неблагоприятное воздействие шума зависит от акустического уровня (уровня звукового давления или интенсивности звука), частотного диапазона и равномерности воздействия в течение рабочего времени.
Звуковое давление – это разность между мгновенным значением давления в данной точке среды при прохождении через нее звуковых волн и атмосферным давлением в отсутствии звуковых волн.
Уровень звукового давления можно определить по формуле:
где – среднеквадратичное значение звукового давления в точке измерения, Па;
– нулевое (пороговое) значение, Па.
Шумовые колебания обладают свойством накопления в организме (кумулятивности).
Вредность шума как фактора производственной среды приводит к необходимости ограничивать его уровень. Для профилактики и уменьшения вредного воздействия шума необходимо соблюдать гигиенические нормативы.
В основу этих норм положены ограничения уровня звукового давления в пределах октавных полос всего спектра шума с учетом характера шума и особенностей трудовой деятельности.
Диапазон частот от 16 Гц до 20 кГц называется слышимым. Диапазон частот ниже 16 Гц – инфразвуковым, выше 20 кГц – ультразвуковым.
Несмотря на то, что и инфразвуки, и ультразвуки не слышимы, их уровни тоже нормируют, т.к. оказывают неблагоприятное влияние на человека.
Источниками шумов в городской среде являются транспортные средства и промышленное оборудование, инфразвука – технологическое оборудование ударного действия, рельсовый транспорт и пневмоинструмент, ультразвука – ракетные двигатели и обдуваемые ветром водные поверхности и строительные площадки.
Основными параметрами вибрации являются: частота и амплитуда колебания, вызывающие колебания тела человека при распространении вибрации по тканям организма, виброскорость и виброускорение.
Вибрация бывает общая и местная. Общая подразделяется на транспортную, технологическую, транспортно-технологическую. Санитарные нормы устанавливают предельно допустимые величины вибрации.
Средствами индивидуальной защиты являются наушники, беруши и др.
Наиболее эффективными являются средства, снижающие уровни шумов и вибраций в самом источнике, но это не всегда достижимо.
Шум и его влияние на организм. Установлено, что орган слуха человека воспринимает разность изменения звукового давления в виде кратности этого изменения, поэтому для измерения интенсивности шума используют логарифмическую шкалу в децибелах относительно порога слышимости (минимальное звуковое давление, воспринимаемое органом слуха) человека с нормальным слухом. Эта величина, равная 2·10 -5 ньютон на 1 м 2 , принята за 1 децибел (дБ).
При повышении интенсивности звука создаваемое в звуковой волной давление на барабанную перепонку на определенном уровне может вызывать болевые ощущения. Такая интенсивность звука называется порогом болевых ощущений и находится в пределах 130 дБ.
В условиях производства, как правило, имеют место шумы различной интенсивности и спектра, которые создаются в результате работы разнообразных механизмов, агрегатов и других устройств. Они образуются вследствие быстрых вращательных движений, скольжения (трения), одиночных или повторяющихся ударов, вибрации инструментов и отдельных деталей машин, завихрений сильных воздушных или газовых потоков и т. д. Шум имеет в своем составе различные частоты, и все же каждый шум можно охарактеризовать преобладанием тех или иных частот. Условно принято весь спектр шумов делить на:
Низкочастотные - с частотой колебаний до 350 гц,
Среднечастотные - от 350 до 800 гц
И высокочастотные - свыше 800 гц.
К низкочастотным относятся шумы тихоходных агрегатов неударного действия, шумы, проникающие сквозь звукоизолирующие преграды (стены, перекрытия, кожухи), и т. п.; к среднечастотным относятся шумы большинства машин, агрегатов, станков и других движущихся устройств неударного действия; к высокочастотным относятся шипящие, свистящие, звенящие шумы, характерные для машин и агрегатов, работающих на больших скоростях, ударного действия, создающих сильные потоки воздуха или газов, и т. п.
Производственный шум различной интенсивности и спектра (частоты), длительно воздействуя на работающих, может привести со временем к понижению остроты слуха у последних, а иногда и к развитию профессиональной глухоты. Такое неблагоприятное действие шума связано с длительным и чрезмерным раздражением нервных окончаний слухового нерва во внутреннем ухе, в результате чего в них возникает переутомление, а затем и частичное разрушение. Исследованиями установлено, что чем выше частотный состав шумов, чем они интенсивнее и продолжительнее, тем быстрее и сильнее оказывают неблагоприятное действие на орган слуха.
Помимо местного действия - на орган слуха, шум оказывает и общее действие на организм работающих. Шум является внешним раздражителем, который воспринимается и анализируется корой головного мозга, в результате чего при интенсивном и длительно действующем шуме наступает перенапряжение центральной нервной системы, распространяющееся не только на специфические слуховые центры, но и на другие отделы головного мозга. Вследствие этого нарушается координирующая деятельность центральной нервной системы, что, в свою очередь, ведет к расстройству функций внутренних органов и систем. Например, у рабочих, длительное время подвергавшихся воздействию интенсивного шума, особенно высокочастотного, отмечаются жалобы на головные боли, головокружение, шум в ушах, а при медицинских обследованиях выявляются язвенная болезнь, гипертония, гастриты и другие хронические заболевания.
Влияние вибрации на организм. Восприятие вибрации зависит от частоты колебаний, их силы и размаха - амплитуды. Частота вибрации, как и частота звука, измеряется в герцах, энергия - в килограммометрах, а амплитуда колебаний - в миллиметрах. За последние годы установлено, что вибрация, как и шум, действует на организм человека энергетически, поэтому ее стали характеризовать спектром по колебательной скорости, измеряемой в сантиметрах в секунду или. как и шум, в децибелах; за пороговую величину вибрации условно принята скорость в 5·10 -6 см/сек. Вибрация воспринимается (ощущается) лишь при непосредственном соприкосновении с вибрирующим телом или через другие твердые тела, соприкасающиеся с ним. При соприкосновении с источником колебаний, генерирующим (издающим) звуки наиболее низких частот (басовые), наряду со звуком воспринимается и сотрясение, то есть вибрация.
В зависимости от того, на какие части тела человека распространяются механические колебания, различают местную и общую вибрацию. При местной вибрации сотрясению подвергается лишь та часть тела, которая непосредственно соприкасается с вибрирующей поверхностью, чаще всего руки (при работе с ручными вибрирующими инструментами или при удержании вибрирующего предмета, детали машины и т. п.). Иногда местная вибрация передается на части тела, сочлененные с подвергающимися непосредственно вибрации суставами. Однако амплитуда колебаний этих частей тела обычно ниже, так как по мере передачи колебаний по тканям, и тем. более мягким, они постепенно затухают. Общая вибрация распространяется на все тело и происходит, как правило, от вибрации поверхности, на которой находится рабочий (пол, сиденье, виброплатформа и т. п.).
Колебания, передаваемые от вибрирующей поверхности телу человека, вызывают раздражение многочисленных нервных окончаний в стенках кровеносных сосудов, мышечных и других тканях. Ответные импульсы приводят к нарушениям обычного функционального состояния некоторых внутренних органов и систем, и в первую очередь периферических нервов и кровеносных сосудов, вызывая их сокращение. Сами же нервные окончания, особенно кожные, также подвергаются изменению - становятся менее восприимчивыми к раздражениям. Все это проявляется в виде беспричинных болей в руках, особенно по ночам, онемения, ощущения «ползания мурашек», внезапного побеления пальцев, снижения всех видов кожной чувствительности (болевой, температурной, тактильной). Весь этот комплекс симптомов, характерный для воздействия вибрации, получил название вибрационной болезни. Больные вибрационной болезнью обычно жалуются на мышечную слабость и быструю утомляемость. У женщин от воздействия вибрации, помимо этого, нередко появляются нарушения функционального состояния половой сферы.
Развитие вибрационной болезни и. других неблагоприятных явлений зависит в основном от спектрального состава вибрации: чем выше частота вибрации и чем больше амплитуда и скорости колебаний, тем большую опасность представляет вибрация в отношении сроков развития и тяжести вибрационной болезни.
Способствуют развитию вибрационной болезни охлаждение тела, главным образом тех его частей, которые подвержены вибрации, мышечные напряжения, особенно статическое, шум и другие.
Меры борьбы с шумом и вибрацией. Прежде всего, необходимо обратить внимание на технологический процесс и оборудование, по возможности заменить операции, сопровождающиеся шумом или вибрацией, другими. В ряде случаев можно заменить ковку металла его штамповкой, клепку и чеканку - прессованием или электросваркой, наждачную зачистку металла- огневой, распиловку циркулярными пилами - резанием специальными ножницами и т. д. Необходимо следить, чтобы при такой замене не создавались какие-либо дополнительные вредности, которые могут оказывать на работающих более неблагоприятное действие, чем шум и вибрация.
Устранение или сокращение шума и вибрации от вращающихся или двигающихся узлов и агрегатов достигается, прежде всего, путем точной подгонки всех деталей и отладки их работы (уменьшение до минимума допусков между соединяющимися деталями, устранение перекосов, балансировка, своевременная смазка и т. п.). Под вращающиеся или вибрирующие машины или отдельные узлы (между соударяющимися деталями) следует прокладывать пружины или амортизирующий материал (резина, войлок, пробка, мягкие пластики и т. п.).
Не рекомендуется вращающиеся части машины (колеса, шестерни, валы и т. п.) размещать с одной ее стороны: это усложняет балансировку и приводит к вибрации. Вибрирующие большие поверхности, создающие шум (дребезжащие), такие, как кожухи, перекрытия, крышки, стенки котлов и цистерн при их.клепке или зачистке и т. п., следует более плотно соединять с неподвижными частями (основаниями), укладывать на амортизирующие подкладки или обтягивать подобным материалом сверху.
Для предупреждения завихрений воздушных или газовых потоков, создающих высокочастотные шумы, необходимо тщательно монтировать газовые и воздушные коммуникации и аппараты, особенно находящиеся под большим давлением, избегая шероховатостей внутренних поверхностей, выступающих частей, резких поворотов, неплотностей и т. п. Для выпуска сжатого воздуха или газа следует использовать не простые краны, а специальные задвижки.
Немаловажную роль в борьбе с шумом и вибрацией играют архитектурно-строительные и планировочные решения при проектировании и строительстве промышленных зданий. Прежде всего, необходимо наиболее шумящее и вибрирующее оборудование вынести за пределы производственных помещений, где находятся рабочие; если это оборудование требует постоянного или частого периодического наблюдения, на участке его размещения оборудуются звукоизолированные будки или комнаты для обслуживающего персонала.
Помещения с шумящим и вибрирующим оборудованием надо как можно лучше изолировать от остальных рабочих участков. Аналогичным образом целесообразно изолировать между собой и помещения или участки с шумами разной интенсивности и спектра. Стены и потолки в шумных помещениях покрываются звукопоглощающими материалами, акустической штукатуркой, мягкими драпировками, перфорированными панелями с подкладкой из шлаковаты и др.
Мощные машины и другое оборудование вращательного или ударного действия устанавливаются в нижнем этаже на специальном фундаменте, полностью отделенном от основного фундамента здания, а также пола и опорных конструкций. Подобное оборудование меньшей мощности устанавливается на несущих конструкциях здания с прокладками из амортизирующих материалов или на консолях, крепящихся на капитальных стенах. Оборудование, создающее шум, укрывается кожухами или заключается в изолированные кабины с звукопоглощающими покрытиями. Звукоизолируются также газовые или воздушные коммуникации, по которым может распространяться шум (от компрессоров, пневмоприводов, вентиляторов и т. п.).
В качестве индивидуальных защитных средств при работе в шумных помещениях используются различные противошумы (антифоны). Они изготовляются либо в виде вставляемых в наружный слуховой проход вкладышей из мягких звукопоглощающих материалов, либо в виде наушников, надеваемых на ушную раковину.
При работе в условиях воздействия общей вибрации под ноги рабочему ставится специальная виброгасящая (амортизирующая) площадка. При воздействии местной вибрации (чаще на руки) рукоятки и другие вибрирую; вибрирующие части машин и инструмента (например, пневмомолоток), соприкасающиеся с телом рабочего, покрываются резиной. или другим мягким материалом. Виброгасящую роль играют и рукавицы. Мероприятия по борьбе с вибрацией предусматриваются не только при непосредственной работе с вибрирующими инструментами, машинами или другим оборудованием, но и при соприкосновении с деталями и инструментами, на которые распространяется вибрация от основного источника.
Необходимо организовать трудовой процесс таким образом, чтобы операции, сопровождающиеся шумом или вибрацией, чередовались с другими работами без этих факторов. Если организовать такое чередование невозможно, нужно предусматривать периодические кратковременные перерывы в работе с отключением шумящего или вибрирующего оборудования или удалением рабочих в другое помещение. Следует избегать значительных физических нагрузок, особенно статических напряжений, а также охлаждения рук и всего тела; во время перерывов обязательно делать физкультурные упражнения (физкультпаузы).
При приеме на работу, связанную с возможным воздействием шума или вибрации, проводятся обязательные предварительные медицинские осмотры, а в процессе работы - периодические медосмотры раз в год.
Ультразвук и его действие на организм, меры профилактики. В промышленных условиях для получения ультразвука используются установки, состоящие из генераторов высокочастотного переменного тока и магнитного преобразователя.
Ультразвук способен распространяться во всех средах: в газообразной, включая и воздух, жидкой и твердой. При применении ультразвука для производственных целей создаваемые его источником колебания чаще всего передаются через жидкую среду (при очистке, обезжиривании и т. п.) или через твердую (при сверлении, резании, шлифовании и т. п.). Однако и в том и в другом случае некоторая часть энергии, генерируемой. источником ультразвука, переходит в воздушную среду, в которой также возникают ультразвуковые колебания.
Оценивается ультразвук по двум основным его параметрам:
Частоте колебаний
И уровню звукового давления.
Частота колебаний, так же как и шум и вибрация, измеряется в герцах или килогерцах (1 кгц равен 1000 гц). Интенсивность ультразвука, распространяемого в воздушной и газовой среде, так же как и шум, измеряется в децибелах.
Интенсивность ультразвука, распространяемого через жидкую или твердую среду, принято выражать в единицах мощности излучаемых магнитострикционным преобразователем колебаний на единицу облучаемой поверхности - ватт на квадратный сантиметр (вт/см 2).
Ультразвуковые колебания непосредственно у источника их образования распространяются направленно, но уже на небольшом расстоянии от источника (25 - 50 см) эти колебания переходят в концентрические волны, заполняя все рабочее помещение ультразвуком и высокочастотным шумом.
При работе на ультразвуковых установках значительных мощностей рабочие предъявляют жалобы на головные боли, которые, как правило, исчезают по окончании работы; неприятный шум и писк в ушах (иногда до болезненных ощущений), которые сохраняются и после окончания работы; быструю утомляемость, нарушение сна (чаще сонливость днем), иногда ослабление зрения и чувство давления на глазное яблоко, плохой аппетит, сухость во рту и одеревенелость языка, боли в животе и др. При обследовании этих рабочих у них выявляются некоторые физиологические сдвиги во время работы, выражающиеся в небольшом повышении температуры тела (на 0,5 - 1,0 о С) и кожи (на 1,0 - 3,0 о С), сокращении частоты пульса (на 5 - 10 ударов в минуту), понижении кровяного давления - гипотонии (максимальное давление до 85 - 80 мм рт. ст., а минимальное - до 55- 50 мм рт. ст.), несколько замедленных рефлексах и др. У рабочих с большим стажем иногда обнаруживаются отдельные отклонения со стороны здоровья, то есть клинические проявления: исхудание (потеря веса до 5- 8 кг), стойкое расстройство аппетита (отвращение к пище вплоть до тошноты или ненасытный голод), нарушение терморегуляции, притупление кожной чувствительности кистей рук, снижение слуха и зрения, расстройство функций желез внутренней секреции и др. Все эти проявления следует расценивать как результат совместного действия ультразвука и сопровождающего его высокочастотного шума. При этом контактное облучение ультразвуком вызывает более быстрые и ярко выраженные изменения в организме работающих, чем воздействие через воздушную среду. С увеличением стажа работы с ультразвуком нарастают и явления его неблагоприятного воздействия на организм. У лиц со стажем работы в этих условиях до 2 - 3 лет обычно редко выявляются какие-либо патологические изменения даже при интенсивных дозах воздействия ультразвука. Кроме того, степень неблагоприятного воздействия ультразвука зависит от его интенсивности и продолжительности облучения, как разовой, так и суммарной за рабочую смену.
Предупреждение неблагоприятного действия ультразвука и сопровождающего его шума на организм работающих прежде всего должно сводиться к сокращению до минимума интенсивности ультразвуковых излучений и времени действия. Поэтому при выборе источника ультразвука для проведения той или иной технологической операции не следует использовать мощности, превышающие потребные для их выполнения; включать их надо лишь на тот период времени, который требуется для выполнения данной операции.
Установки ультразвука и отдельные их узлы (генераторы токов высокой частоты, магнитострикционные преобразователи, ванны) должны максимально звукоизолироваться путем заключения их в укрытия, изоляции в отдельные кабины или помещения, покрытия звукоизоляционным материалом и т. д. При невозможности полной звукоизоляции используется частичная изоляция, а также звукопоглощающие экраны и покрытия.
Наиболее распространенными средствами индивидуальной защиты при работе с ультразвуком являются противошумы и перчатки. Последние целесообразно иметь двухслойные: снаружи резиновые, а изнутри хлопчатобумажные или шерстяные, они лучше поглощают колебания и непромокаемы.
При выявлении начальных признаков неблагоприятного воздействия ультразвука на организм работающих нужно временно прекратить работу в контакте с ультразвуком (очередной отпуск, перевод на другую работу), что приводит к быстрому исчезновению симптомов воздействия.
Все вновь поступающие на работу с ультразвуком подлежат обязательному предварительному медицинскому обследованию, а в дальнейшем - периодическим медицинским осмотрам не реже одного раза в год.
С физической точки зрения, звук – это механические волновые колебания упругих твердых тел соответствующей частоты и интенсивности. Звуковые колебания, возникшие в твердом теле, распространяются и в окружающей его воздушной среде и могут восприниматься органом слуха человека.
Шум – это совокупность нежелательных с гигиенической точки зрения звуков различной интенсивности и высоты, беспорядочно изменяющихся во времени и вызывающих у населения неприятные субъективные ощущения.
Источники шума
1. источники, расположенные в жилище - внутридомовые (инженерное, технологическое и бытовое оборудование – лифты, мусоропроводы, водопровод, канализация)
2. источники, расположенные вне жилища
Микрорайонные (квартальные) – источники, связанные с жизнедеятельностью людей в пределах микрорайонной территории (игры на детских и спортивных площадках, трансформаторные подстанции, работа по уборке территории, автотранспорт)
Внемикрорайонные – промышленные и энергетические предприятия, различные виды транспорта (автомобильный, воздушный, водный, железнодорожный).
Классификация
1. По происхождению:
а) механический (возникает в результате трения, ударов);
б) аэродинамический (при передвижении потока воздуха);
в) гидродинамический (при движении жидкости)
2. По частотной характеристике:
а) низкочастотный (менее 400 Гц);
б) среднечастотный (400-800 Гц);
в) высокочастотный (свыше 800 Гц)
3. По степени стабильности звучания:
а) постоянный – колебания звукового давления во времени не более 5дБ:;
б) прерывистый – разновидность постоянного, прерываемого паузами и звучащего между ними не менее 1 с
в) непостоянный – шум, интенсивность которого во времени изменяется более чем на 5 дБ
г) импульсный – непостоянный шум с мгновенными изменениями давления и длительностью звукового импульса менее 1 с.
4. По спектральному составу:
а) широкополосной – шум, в котором представлены звуки различной частоты;
б) тональный – шум, в котором прослушивается звук определенной частоты.
Влияние шума на организм
Степень влияния шума на условия жизни населения зависит от его интенсивности, звукового спектра, характера, времени и индивидуальных особенностей человека (пола, возраста). Городской шум воспринимается человеком, прежде всего, субъективно. Первыми показателями неблагоприятного действия являются жалобы на раздражительность, беспокойство, нарушение сна. Наиболее чувствительны к действию шума дети, пожилые, мужчины, больные люди, особенно с заболеваниями нервной и сердечно-сосудистой систем, а также тяжелые больные в послеоперационном периоде. Жалобы на жилищно-бытовой шум появляются при уровне шума 35дБА.
При воздействии шума в организме человека возникают изменения функций слухового и зрительного анализаторов, центральной нервной, сердечно-сосудистой и других систем.
Основной точкой приложения при действии шума является ЦНС. В нервной системе происходит изменение подвижности корковых процессов - наблюдается увеличение латентного времени рефлекторной реакции на свет и звук. Кроме того, человека беспокоит нарушение сна (засыпание с большим трудом, прерывистый сон, бессонница), быстрая утомляемость, раздражительность.
Воздействие шума на ССС проявляется в снижении систолического и повышении диастолического давления. При постоянном длительном воздействии интенсивного шума у человека развиваются явления гипертензии, и в дальнейшем возникает гипертоническая болезнь. Постоянное действие шума в результате нарушения секреторной и моторной функций желудка может способствовать возникновению гастрита и язвенной болезни. При воздействии шума интенсивностью более 40 дБА наблюдается снижение слуховой чувствительности, которая восстанавливается через определенное время в зависимости от уровня шума.
Отмечается рост общей заболеваемости среди населения, проживающего при высоком уровне шума, при этом уровень заболеваемости коррелирует со сроком проживания в условиях той или иной шумовой нагрузки.
Мероприятия по снижению уровня шума
1. Архитектурно-планировочные
Функциональное зонирование территории населенного пункта;
Рациональная планировка территории селитебной зоны - использование экранирующего эффекта жилых и общественных зданий, расположенных в непосредственной близости к источнику шума. При этом внутренняя планировка здания должна обеспечить ориентацию спальных и других помещений жилой зоны квартиры на бесшумную сторону, а в сторону магистрали должны быть ориентированы помещения, в которых человек находится непродолжительное время - кухни, санузлы, лестничные клетки;
Создание условий для непрерывного движения автотранспорта путем организации бессветофорного движения (транспортные развязки на разных уровнях, подземные пешеходные переходы, выделение улиц с односторонним движением);
Создание объездных дорог для транзитного транспорта;
Озеленение селитебной зоны.
2. Технологические
Модернизация транспортных средств (уменьшение шумности двигателя, ходовой части и т.д.);
Вибрация в условиях жилищ, ее влияние на организм человека. Вибрация как фактор среды обитания человека наряду с шумом относится к одному из видов ее физического загрязнения, способствующего ухудшению условий проживания городского населения.
Вибрация, воздействуя на живой организм, трансформируется в энергию биохимических и биоэлектрических процессов, формируя ответную реакцию организма.
При длительном проживании людей в зоне воздействия вибрации от транспортных источников, уровень которой превышает нормативную величину, отмечается ее неблагоприятное влияние на самочувствие, функциональное состояние центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, повышение уровня неспецифической заболеваемости.
Колебания в зданиях могут генерировать внешние источники (подземный и наземный транспорт, промышленные предприятия).
Вибрация в квартире часто вызвана эксплуатацией лифта. В некоторых случаях ощутимая вибрация наблюдается при строительных работах, проводимых вблизи жилых зданий (забивка свай, демонтаж и ломка зданий, дорожные работы).
Источником повышенной вибрации в жилых домах могут служить промышленные предприятия.
Проблема борьбы с вибрацией в жилых зданиях приобрела особую актуальность в связи с развитием в крупных городах метрополитенов, строительство которых осуществляется способом мелкого заложения. Линии метрополитена прокладывают под существующими жилыми районами, а опыт эксплуатации подземных поездов показал, что интенсивные вибрации проникают в близлежащие жилые здания в радиусе до 40-70 м по обе стороны от тоннеля метрополитена и вызывают серьезные жалобы населения.
Изучение распространения вибрации по этажам здания показало, что в пятиэтажных домах уровни виброускорения снижаются в направлении от первого до пятого этажа на частотах 8--32 Гц на 4~6 дБ. В многоэтажных зданиях отмечается как уменьшение величин колебаний на более высоких этажах, так и увеличение их из-за резонансных явлений.
Интенсивность вибрации в жилых домах зависит от расстояния до источника. В радиусе до 10 м превышение уровня вибрации над фоновыми значениями в октавных полосах частот 31,5 и 63 Гц в среднем составляет 20 дБ, в октавной полосе 16 Гц уровни вибрации от поездов превышают фон на 2 дБ, а в низкочастотном диапазоне соизмеримы с ним. С увеличением расстояния до 40 м уровни вибрации снижаются до 27-23 дБ соответственно частотам 31,5 и 63 Гц, а на расстоянии свыше 50 м от тоннеля уровни виброускорения не выходят за пределы колебания фона.
Таким образом, источники вибрации в жилых помещениях различают по интенсивности, временным параметрам, характеру спектровибрации, что и определяет различную степень выраженности реакции жителей на их воздействие.
Влияние вибрации на организм человека. Вибрация в условиях жилой среды может действовать круглосуточно, вызывая раздражение, нарушая отдых и сон человека.
В отличие от звука вибрация воспринимается различными органами и частями тела. Низкочастотные поступательные вибрации воспринимаются отолитовым аппаратом внутреннего уха. В ряде случаев реакция людей определяется не столько восприятием самих механических колебаний, сколько вторичными зрительными и слуховыми эффектами (например, дребезжание посуды в шкафу, хлопанье дверей, раскачивание люстры и т. д.).
Субъективное восприятие вибрации зависит не только от ее параметров, но и от множества других факторов: состояния здоровья, тренированности организма, индивидуальной переносимости, эмоциональной устойчивости, нервно-психического статуса субъекта, подвергаемого действию вибрации. Имеет значение также способ передачи вибрации, длительность экспозиции и пауз.
В квартирах ощутимые вибрации почти всегда воспринимаются как посторонние и необычные и поэтому их можно считать мешающими. Зрительные и слуховые воздействия усугубляют их неблагоприятное влияние.
На восприятие вибрации может существенно влиять деятельность субъекта. При этом вибрация, мешающая человеку при спокойной сидячей работе, совсем не будет восприниматься человеком, который во время работы переходит с места на место. Таким образом, можно полагать: чем спокойнее работа, тем интенсивнее человек воспринимает вибрацию.
Мерой оценки восприятия вибрации служит понятие "сила восприятия", которое является связующим звеном между величинами колебаний, их частотой и направлением, с одной стороны, и восприятием вибрации -- с другой.
Различают три степени реакции человека на вибрацию: восприятие сидящим человеком синусоидальных вертикальных колебаний; неприятные ощущения; предел добровольно переносимой вибрации в течение 5-20 минут.
Сила восприятия механических колебаний, воздействующих на человека, зависит в значительной степени от биомеханической реакции тела человека, представляющего собой в известной мере механическую колебательную систему.
Особое внимание при этом уделяется изучению явления резонанса как всего тела человека, так и отдельных его органов и систем. Установлено, что при частоте воздействующей вибрации свыше 2 Гц человек ведет себя как целостная масса; для сидящего человека резонанс тела находится в интервале от 4 до 6 Гц. Другая полоса резонансных частот лежит в области 17-30 Гц и вызывается в системе "голова-шея-плечо". В этом диапазоне амплитуда колебания головы может втрое превышать амплитуду колебания плеч.
Таким образом, тело человека представляет сложную колебательную систему, обладающую собственным резонансом, что и определяет строгую частотную зависимость многих биологических эффектов вибрации.
Степень раздражающего действия вибрации зависит от ее уровня (или расстояния до источника колебаний). Наибольшие уровни вибрации, зарегистрированные в радиусе до 20 м от источника, вызывают негативную реакцию у 73% жителей. С возрастанием зоны разрыва количество жалоб уменьшается, и на расстоянии 35--40 м колебания ощущают 17% жителей. Дальнейшее увеличение расстояния в связи с уменьшением амплитуды колебаний не влияет на восприятие жителями вибрации, что позволило установить 40-метровую допустимую зону разрыва между жилой застройкой и тоннелями метрополитена мелкого заложения.
Наибольшее количество жалоб (65%) предъявляют лица в возрасте от 31 до 40 лет.
Нетерпимы к вибрационному воздействию лица с неудовлетворительным состоянием здоровья, заболеваниями сердечно-сосудистой и нервной систем. Количество жалоб в этой группе в 1,5 раза больше, чем в группе здоровых людей.
Гигиеническое нормирование вибрации в условиях жилища. Важнейшим направлением решения проблемы ограничения неблагоприятного воздействия вибрации в жилищных условиях является гигиеническое нормирование ее допустимых воздействий. При определении предельных значений вибрации для различных условий пребывания человека в качестве основной величины используется порог ощущения вибрации. Предельные значения даются как кратная величина этого порога ощущения. Ночью в жилых помещениях допускается только одно- или четырехкратный порог ощущения, днем -- двукратный.
Иллюстрация: Ольга Денисова
Пролетевший над ухом комар, проехавший рядом трамвай, гудящая вдали электростанция... Город наполнен вибрациями. Их обилие способно спровоцировать у человека синдром белых пальцев. Что это за болезнь и как именно вибрации влияют на наш организм? Отвечают наши друзья из Детского центра научных открытий "ИнноПарк" .
Вибрация – это механическое колебание твердых тел. В Москве есть три основных группы–источника вибраций:
- транспорт,
- предприятия,
- электростанции.
Наиболее опасными для человека являются вибрации низкой частоты – 6-9 герц. Именно в этом диапазоне пульсируют внутренние органы человека, из-за чего может возникнуть резонанс и, как следствие, вибрационная болезнь.
Вибрационная болезнь, или синдром белых пальцев – заболевание, в основе которого лежат патологические изменения в рецепторном аппарате и различных отделах центральной нервной системы, возникающие при длительном воздействии местной и/или общей вибрации. Чаще всего заболевание встречается среди рабочих горнодобывающей, строительной, металлургической, судо- и авиастроительной, транспортной отраслей, а также в сельском хозяйстве. К профессиям, входящим в группу риска, относятся:
- бурильщики,
- полировщики,
- резчики по камню,
- шлифовщики,
- асфальтоукладчики,
- обрубщики,
- водители трамваев и другие.
Вибрация воздействует на весь человеческий организм, но наиболее восприимчивы к ней нервная и костная ткани. Первый удар принимают периферические кожные рецепторы на кистях рук и подошвах стоп. Больные жалуются на нерезкие боли и зябкость, отмечают легкие расстройства чувствительности в концевых фалангах. На более поздних стадиях наблюдаются утолщение и деформация ногтей, атрофия мелких мышц кисти.
Вызванный локальной вибрацией недуг сопровождается также общим недомоганием, повышенной раздражительностью, нарушением сна, головокружением и головной болью. Возможны сердечные боли и тахикардия. В некоторых случаях начинается расстройство секреторной и моторной функций желудка, нарушается работа пищеварительных желез.
Чаще всего мы сталкиваемся с вибрациями в метро. Иногда они кажутся нам сильными, но на самом деле дрожь была бы куда мощнее, если бы не современные технологии:
- виброизоляция,
- вибродемпфирование,
- виброгашение,
- вибропоглощение.
- Упругие опоры для путей на бетонных плитах (система "масса-пружина") защищают от структурного шума и вибраций.
- Подбалластные маты – своего рода первый, самый глубокий слой под путями.
- Вибропоглащающий материал легко сжимается по толщине и рассеивает энергию.
- Подрельсовые и нашпальные прокладки используются в упругих виброизолирующих элементах для рельсовых креплений.
- Подшпальные прокладки используются для предотвращения распространения вибраций и улучшения устойчивости верхнего строения пути.
Жилые дома также обеспечены вибро- и сейсмозащитой. Виброизоляторы из синтетической резины и многослойные резинометаллические устройства позволяют гасить вибрации в частотном диапазоне 8–63 герц. Такие технологии применяются не только при возведении новостроек, но и при реставрации исторических зданий – например, Большого театра.
Причиной вибрации нередко является несовершенство конструкции, вызванное, в частности, колебанием температур. Например, в поезде мы порой чувствуем дрожь, исходящую от рельс. Это объясняется тем, что железо, из которого они изготовлены, расширяется при нагреве и сжимается от холода. Таким образом размер рельс меняется в зависимости от сезона, поэтому их не укладывают вплотную, а зазор дает проcтранство для вибраций.
Воздействие вибрации на тело человека далеко не всегда влечет за собой негативные последствия. Местная вибрация малой интенсивности способна улучшить функциональное состояние центральной новой системы, ускорить заживление ран и улучшить кровообращение, нормализовать сердечно-сосудистую деятельность. Аппаратная вибрация также используется при лечении заболеваний опорно-двигательного аппарата, последствий переломов и травм, бронхитов, радикулитов и остеохондрозов.
Елена Стрижакова, Детский центр научных открытий "ИнноПарк"
О "Физике города"
Каждый день, просыпаясь утром, мы погружаемся в город, полный фактур, звуков и красок. Пока мы идем на работу и гуляем в парке, нам в голову приходит миллион вопросов о том, как же все вокруг нас устроено в этом огромном мегаполисе. Почему небоскребы не падают? Чем отличается кровь горожанина от крови жителя деревни? Выше какого этажа не стоит жить и почему?
Шум – это сочетание звуков различной интенсивности и частоты, возникающих при механических колебаниях.
В настоящее время научный прогресс привел к тому, что шум достиг настолько высоких уровней, которые являются уже не просто неприятными для слуха, но и опасными для здоровья человека.
Различают два вида шума: воздушный (от источника до места восприятия) и структурный (шум от поверхности колеблющихся конструкций). Шум в воздухе распространяется со скоростью 344 м/с, в воде – 1500, в металле – 7000 м/с. Помимо скорости распространения, шум характеризуется давлением, интенсивностью и частотой звуковых колебаний. Давление звука – это разность между мгновенным давлением в среде при наличии звука и среднем давлением при его отсутствии. Интенсивностью называют поток энергии в единицу времени на единицу площади. Частота звуковых колебаний находится в широком диапазоне от 16 до 20000 герц. Однако, основной единицей оценки звука является уровень звукового давления, измеряемый в децибелах (дБ).
За последнее время средний уровень шума в крупных городах увеличился на 10–12 децибел. Причина возникновения проблемы шума в городах состоит в противоречии между развитием транспорта и планировкой городов. Высокие уровни шума наблюдаются в жилых домах, школах, больницах, местах отдыха и т. д.; следствием этого являются повышение нервного напряжения населения, снижение работоспособности, увеличение количества заболеваний. Даже ночью в квартире тихого города уровень шума достигает 30–32 дБ.
В настоящее время считается, что для сна и отдыха допустим шум до 30–35 дБ. При работе на предприятии допускается интенсивность шума в пределах 40–70 дБ. Кратковременно шум может повышаться до 80–90 дБ. При интенсивности более 90 дБ шум вреден для здоровья и тем вреднее, чем продолжительнее его воздействие. Шум 120–130 дБ вызывает боль в ушах. При 180 дБ может быть летальный исход.
Как фактор экологического воздействия в доме источники шума можно разделить на внешние и внутренние.
Внешние – это в первую очередь шум городского транспорта, а также производственный шум от предприятий, расположенных вблизи дома. Кроме того, это могут быть звуки магнитофонов, которые на всю громкость включают соседи, нарушающие «акустическую культуру». Внешним источником шума являются также звуки, например, расположенного внизу магазина или почтового отделения, звуки взлетающих или идущих на посадку самолетов, а также электропоездов.
К внешним шумам, пожалуй, надо отнести и шум лифта и постоянно хлопающей входной двери, а также плач соседского ребенка. К сожалению, стены жилых зданий, как правило, плохо звукоизолированы. Внутренние шумы обычно непостоянны (кроме звуков, которые издает телевизор или игра на музыкальных инструментах). Из этих переменных шумов больше всего неприятен шум неправильно установленной или устаревшей сантехники и шум работающего холодильника, который с помощью автоматики включается время от времени. Если под холодильником нет звукоизолирующего коврика или внутри не закреплены полки, то этот шум может быть довольно значительным – кратковременным, но достаточно сильным для того, чтобы испортить настроение человеку. Человеку мешает шум от работающего пылесоса или стиральной машины, если конструкция этих приборов устарела и не соответствует принятым требованиям, в том числе к допустимому уровню шума.
Ремонт в вашей или в соседской квартире – это какофония звуков. Особенно неприятны звуки электродрели (современные бетонные стены очень труднопробиваемы) и резкие звуки от удара молотка. Среди внутренних шумов особенное место занимают звуки радиоприборов. Для того чтобы музыка доставляла удовольствие (какая музыка – это другой разговор), ее уровень не должен быть выше 80 дБ, а длительность – относительно кратковременной. С точки зрения экологии недопустимо, если телевизор или радио включены на большую громкость и работают долго. Знакомый автора сказал соседу, который беспрерывно о чем-то говорил, что он любит радио за то, что его всегда можно выключить. Опасным является постоянное применение плеера. Мало того, что звуки плеера нарушают работу барабанных перепонок, так они еще создают круговые магнитные поля вокруг головы, нарушая работу мозга.
Каждый человек воспринимает шум индивидуально; это зависит от возраста человека, состояния его здоровья и окружающих условий. Органы слуха могут приспосабливаться к постоянным или повторяющимся шумам, но эта приспособляемость не может защитить его от патологических изменений слуха, а лишь временно отодвигает сроки этих изменений.
Ущерб, который причиняет слуху сильный шум, зависит от высоты и частоты звуковых колебаний и характера их изменения. При ухудшении слуха человек начинает в первую очередь хуже слышать высокие звуки, а затем низкие. Воздействие шума в течение длительного времени может повлиять отрицательно не только на слух, но и вызвать другие заболевания в организме человека. Чрезмерный шум может явиться причиной нервного истощения, психической угнетенности, язвенной болезни, расстройства сердечно-сосудистой системы. Особенно сильное влияние шума ощущают люди пожилого возраста. Большее воздействие шума ощущают люди умственного труда, чем физического, что связано с большим утомлением нервной системы при умственном труде.
Бытовой шум значительно ухудшает сон. Особенно неблагоприятны прерывистые, внезапные шумы. Шум уменьшает продолжительность и глубину сна. Шум в 50 дБ увеличивает срок засыпания на час, сон становится более поверхностным, после пробуждения чувствуется усталость, головная боль и сердцебиение.
Звуковые волны, имеющие частоту ниже 16 герц, называются инфразвуком, а выше 20000 Гц – ультразвуком; их не слышно, но они также воздействуют на организм человека; например, бытовой вентилятор может быть источником инфразвука, а писк комаров – ультразвука. Звук снижает не только остроту слуха (как принято думать), но и остроту зрения, поэтому, водителем транспорта не стоит постоянно слушать музыку за рулем. Интенсивный звук повышает кровяное давление; правильно делают люди, изолирующие больных в доме от шумов. Кроме того, шум просто вызывает обычную усталость. Работа, выполняемая в условиях звукового засорения окружающей среды, требует больше энергозатрат, чем работа в тишине, т. е. становится более тяжелой. Если шум постоянен по времени и частоте, он может вызвать неврит, при этом в начале снимается чувствительность к звукам определенной частоты: при 130 дБ возникает боль в ушах, при 150 дБ – поражение слуха при любой частоте. Соседка автора практически полностью потеряла слух, проработав 25 лет на ткацкой фабрике.
Для защиты людей от вредного влияния шума необходимо нормировать его интенсивность, спектральный состав, время действия и другие шумовые характеристики.
При гигиеническом нормировании в качестве допустимого устанавливается такой уровень шума, при котором в течение длительного времени не обнаруживаются изменения в физиологических показателях организма человека.
Для людей творческих профессий рекомендуется уровень шума не более 50 дБА (дБА – это эквивалентная величина уровня звука с учетом ее частоты); для проведения высококвалифицированной работы, связанной с измерениями, – 60 дБА; для работы, требующей сосредоточенности, – 75 дБА; другие виды работ – 80 дБА.
Эти уровни определены для производства, но их не рекомендуется превышать и в домашних условиях.
Санитарные нормы допустимого шума в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки устанавливают нормативные уровни звукового давления и уровня звука для помещений жилых и общественных зданий, для территорий микрорайонов, больниц, санаториев, мест отдыха.
Важная роль в борьбе с шумовым загрязнением принадлежит системе контроля и методам измерения фактического уровня шума. В настоящее время в крупных городах России проводится мониторинг шума в определенных точках города, составляются шумовые карты. В помощь санитарной службе образованы специальные постоянные комиссии по борьбе с городским шумом.
Установление санитарных норм допустимых уровней и характера шума позволяют разработать технические, планировочные и другие градостроительные мероприятия, направленные на создание благоприятного шумового режима.
Наличие нормативов и знание фактического положения в отношении мест возникновения интенсивности и источников шума позволяют планировать мероприятия по борьбе с шумом и предъявлять необходимые требования к предприятиям, стройкам и различным видам транспорта.
Для измерения уровня шума в быту лучше всего рекомендовать шумомер малогабаритный ШМ-1. Этот прибор можно купить в магазине приборов или в экологических фирмах (например, в «Экосервисе»). Порядок работы с приборами приведен в сопроводительной документации.
Существует ряд возможностей для уменьшения уровня шума в городах и населенных пунктах. К общим мерам по борьбе с интенсивным шумом на производстве можно отнести конструирование маломощных машин и применение бесшумных или малошумных технологических процессов; разработку и использование более эффективных изоляционных материалов при строительстве производственных и жилых зданий; устройство шумозащитных экранов различного вида и т. д.
Большие возможности по защите населения от шума несут в себе различные градостроительные мероприятия. К ним относятся: увеличение расстояния между источником и защищаемым объектом; использование специальных шумозащитных полос озеленения; различные приемы планировки, рациональное размещение шумных и защищаемых объектов микрорайонов.
Зеленые полосы насаждений между проезжей частью и жилой застройкой способствуют концентрации уровня шума (и окислов углерода).
Борьба с бытовым шумом может быть успешной только тогда, когда человек будет проявлять максимум «акустической культуры».
Какие же способы борьбы с бытовым шумом можно рекомендовать жителям?
Так же, как и для других видов излучений, методы защиты человека от вредного влияния шума – это защита временем и расстоянием, уменьшением мощности источника звука, изоляцией и экранированием. Но здесь, как ни при каких других воздействиях, играет роль и социальная защита, вернее, соблюдение норм совместного проживания людей.
По важности способа защиты от шума, по-видимому, надо начать с уменьшения его мощности. Внешние шумы, как правило, своими силами снизить нельзя, если разве что не переехать в другой, более тихий район города. Но устраниться от шума транспорта (включая, например, шум самолетов и электричек) могут не все жители города. Легче бороться со звуковыми хулиганами (молодыми любителями громкой музыки, располагающимися обычно на детских площадках) вплоть до обращения в милицию после 11 часов вечера. Исключение – выпускной вечер, когда в конце мая в течение всей ночи по неизвестно кем установленной традиции разносятся звуки современной музыки с громкостью взлетающего лайнера (более 100 дБ). К исключению относятся взрывы петард в праздничные ночи, особенно в Новогоднюю ночь. Но тут уж обычный житель ничего сделать не сможет, как бы он ни устал за день. Единственный выход – выйти на улицу и самому пустить ракету. Шум лифта можно частично снизить, обратившись в ЖЭК с просьбой провести ремонт и профилактику силового оборудования лифта. Если жилье расположено на последнем этаже от шума и вибрации лифта можно защититься только экранированием (звукоизоляцией) стены, примыкающей к лифту. Влияние хлопанья наружной двери можно предотвратить установкой современной малошумной двери или по старинке приклеиванием к ней, например резиновых прокладок. От плача соседского ребенка или от результатов семейных разборок можно защититься тремя способами: повесить ковер на сопредельную стену (хоть это и не модно), перенести спальню в тихую комнату (т. е. создать у себя зону тихого отдыха) или применить индивидуальное средство защиты от шума – бируши (или ватные тампоны в уши). Сейчас можно купить недорогие и очень эффективные зарубежные бируши в магазинах спецодежды.
С внутренними шумами проще: электроприборы должны быть современными (т. е. тихими). Но, к сожалению, они зачастую очень дороги. Холодильник, стиральная машина и пылесос – непременные атрибуты технического прогресса – должны по возможности включаться ненадолго, на минимальную мощность и подальше от больных детей. Это защита временем, расстоянием и снижением мощности источника излучения волн. Холодильник и стиральную машину к тому же целесообразно устанавливать на резиновый коврик, что защитит жителей не только от шума и вибрации, но и будет дополнительной степенью электроизоляции. Серьезной шумовой проблемой в доме являются радиоаппараты (телевизоры, радиомагнитофоны, радио). Но здесь хозяева могут не только ослабить атаку, например, детей на свои барабанные перепонки, но и своевременно и радикально устранить источник шума выключением. Это зависит от «акустической культуры» жителей квартиры.
Некоторые пожилые люди не выносят громких резких звуков. Например, инвалид ВОВ, один из первых применивших «катюши», очень болезненно воспринимает стуки, заявляя, что он в избытке наслушался их при разрывах мин.
Что касается сантехники, то, к сожалению, краны часто текут (что наносит государству еще и экономический урон, так как в России потребление воды в 2–2,5 раза выше, чем за рубежом, и мы еще никак не можем перейти к пользованию счетчиками воды). Очень удобны зарубежные шаровые краны, которые почти не шумят и не протекают. За сантехникой хозяину необходимо тщательно следить и не допускать поломок. Шум воды в сливном бачке удачно снижается установкой резинового шланга на поплавковом регуляторе, но чаще всего его срывает струей воды, и жители, не заглядывая в бачок, удивляются, почему слив стал таким шумным, что будит домочадцев по ночам. Сильно без нужды открывать краны нецелесообразно и потому, что это шумно, и потому, что кран вибрирует, и потому перерасходуется питьевая вода. Шум в трубах здания устраняется с трудом и только специалистами и нервирует в основном жителей верхних этажей. Для решения этой проблемы иногда достаточно обратиться к сантехникам ЖЭКа, чтобы они устранили воздушные пробки в водопроводной сети.
Что касается защиты расстоянием, то холодильник целесообразно вынести в прихожую, а стиральную машину – в ванную, что, к сожалению, не всегда удается при малых размерах кухни, ванной и прихожей.
В квартире должно быть хотя бы одно помещение без излучений (включая комнату без шума) – это тихая и безопасная зона позволит увеличить срок жизни живущих в квартире людей.
Ремонт квартиры – это, конечно, форс-мажор (ЧС квартирного масштаба). Люди, у которых дома идет ремонт, заметно отличаются от других людей: они нервные, уставшие и бледные. В это состояние вносит свой вклад шум ремонта (рев и вибрация дрели, стук молотков, шум паркетных машинок). К счастью, эта чрезвычайная ситуация длится сравнительно недолго.
В отличие от других излучений, загрязняющих бытовую среду, шум может быть благоприятным и даже комфортным. Автор имеет в виду шум морских волн, ветра в лесу, пение птиц и шум дождя, если находиться в укрытии, и, конечно, музыку (негромкую, мелодичную и лучше всего классическую).
Вспоминается один педагогический эксперимент, проведенный автором в колледже. При замене урока по мировой культуре автор разрешил заниматься студентам своими делами (переписыванием конспектов, тихими разговорами, разгадыванием кроссвордов), но тихо, на 40 дБ включил магнитофон с записью симфонии Моцарта. После урока несколько студентов попросили переписать эту запись, несмотря на их любовь к поп-музыке.
В природе и на производстве существует еще одна разновидность волн – вибрация. К счастью, она для жилья не характерна, если не считать вибрации холодильника, стиральной машины или вентилятора. Значительно хуже, если рядом расположена ТЭЦ или метро мелкого залегания. Основной метод борьбы с вибрацией – применение демпферов (гасителей вибрации), в качестве которых могут использоваться ковры, паласы и резиновые коврики.
| |
