Производственный шум и его воздействие на человека

В различных отраслях экономики, на предприятиях и фирмах имеются источники шума – это оборудование, машины, работа которых сопровождается шумом, людские потоки. Постоянно находящийся в этих условиях персонал, рабочие, операторы подвергаются воздействию шума, вредно действующего на их организм и снижающего производительность труда. Длительное воздействие шума может привести к развитию такого профессионального заболевания, как «шумовая болезнь». В ряде документов, принятых в нашей стране и за рубежом, направленных на охрану окружающей среды, подчеркивается необходимость снижения уровня шума.

Шум как гигиенический фактор представляет собой совокупность звуков, неблагоприятно воздействующих на организм человека, мешающих его работе и отдыху. По физической сущности шум представляет собой волнообразно распространяющееся колебательное движение частиц упругой (газовой, жидкой или твердой) среды. Источником его является любое колеблющееся тело, выведенное из устойчивого состояния внешней силой.

Как для всякого волнообразного колебательного движения, основными параметрами, характеризующими звук, являются амплитуда колебания, скорость распространения и длина волны.

Непосредственно примыкающие к источнику колебания частицы среды вовлекаются в колебательный процесс и смещаются, приходя в состояние ритмичного сгущения и разрежения. Этот процесс в силу упругости среды распространяется последовательно на смежные частицы в виде волны, образуя звуковое поле. Амплитуда колебаний звучащего тела пропорциональна амплитуде смещения частиц проводящего тела, т. е. звукового давления, которое представляет собой переменное давление, возникающее дополнительно к атмосферному, в той среде, через которую проходят звуковые волны. Оно выражается в Па или дин/см³. В фазе сжатия звуковое давление положительно, в фазе разрежения – отрицательно. От величины звукового давления зависит сила звука-шума. На слух действует среднеквадратичный уровень энергии звукового давления

где черта означает осреднение во времени, которое в органе слуха человека происходит при Т_о = 30…100 мс.

Одна из основных характеристик колебательного движения – изменение во времени. Время, в течение которого колеблющееся тело совершает одно полное колебание, называется периодом колебания Т и измеряется в секундах. Период колебания связан следующим соотношением с его частотой:

Т = 1/f.

Частота колебаний f – число полных колебаний, совершенных в течение 1 с. Единица измерения частоты Гц равна одному колебанию в секунду. Расстояние, на которое в течение 1 с может распространиться волновой процесс, называется скоростью звука и обозначается с. При температуре воздуха 20º С и нормальном атмосферном давлении скорость звука равна 334 м/с, при повышении температуры она увеличивается примерно на 0,71 м/с на каждый градус.

Расстояние между двумя соседними сгущениями или разрежениями в звуковом поле характеризует длину волны, которая измеряется в метрах и связана с частотой f и скоростью звука с следующим отношением:

Распространение звуковых волн сопровождается переносом энергии в пространстве. Количество энергии, проходящее через единицу поверхности, расположенной перпендикулярно направлению распространения звуковой волны в единицу времени, называется интенсивностью или силой звука и обозначается J (Вт/м²).

Величины звукового давления и интенсивности звука, с которыми приходится иметь дело в практике борьбы с шумом, могут меняться в широких пределах: по давлению – до 10 раз, по интенсивности – до 10 раз. Естественно, что оперировать такими цифрами неудобно. Кроме того, способность слухового аппарата регистрировать огромный диапазон величин звуковых давлений объясняется тем, что различается не разность, а кратность изменения абсолютных величин (ступенчатость восприятия). Установлено, что каждая последующая ступень восприятия отличается от предыдущей на 12,4 %. Поэтому для характеристики акустического феномена принята специальная измерительная система интенсивности и энергии шума, учитывающая приближенную логарифмическую зависимость между раздражением и слуховым восприятием, а именно шкала логарифмических единиц как наиболее объективная и соответствующая физиологической сущности восприятия. По этой шкале каждая последующая ступень звуковой энергии больше предыдущей в 10 раз. Например, если интенсивность звука увеличивается в 10, 100, 1 000 раз, то по логарифмической шкале увеличение происходит соответственно на 10 203 единицы. Логарифмическая единица, отражающая десятикратную степень увеличения интенсивности звука, называется белом (Б).

Логарифмические единицы позволяют оценить интенсивность звука не абсолютной величиной звукового давления, а ее уровнем, т. е. отношением фактически создаваемого давления к давлению, принятому за единицу сравнения. Такой единицей принято считать минимальное давление, которое человек воспринимает на звук на частоте 1 000 Гц, а именно 2 · 10^-5 Па.

Весь диапазон энергии, воспринимаемой слухом как звук, укладывается при таких условиях в 13…14 Б. Для удобства пользуются не белом, а единицей, в 10 раз меньшей, – децибелом (дБ), который соответствует минимальному приросту силы звука, различаемому ухом. Таким образом, бел и децибел – это условные единицы, которые показывают, насколько данная интенсивность звука J в логарифмическом масштабе больше интенсивности звука J₀, соответствующей условному порогу слышимости. Измеряемые таким образом величины называются уровнями интенсивности шума или уровнями звукового давления.

По официальной классификации шумов, принятой в нашей стране, шумы следует подразделять по характеру спектра на широкополосные, с непрерывным спектром шириной более одной октавы, и тональные, в спектре которых имеются слышимые дискретные тона ( тон, соответствующий определенной гармонической составляющей звуковых колебаний). По временным характеристикам шумы следует подразделять на постоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день изменяется во времени незначительно, непостоянно. Последние, в свою очередь, следует подразделять на колеблющиеся во времени, уровень звука которых непрерывно изменяется во времени; прерывистые, уровень звука которых резко падает до уровня фонового шума, причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным и превышающим уровень фонового шума, составляет 1 с и более; импульсные, состоящие из одного или нескольких звуковых сигналов, – каждый длительностью менее 1 с.

Распространение звуковых волн сопровождается появлением ряда акустических факторов, имеющих важное значение для характеристик шума, рассмотренных выше, гигиенической оценки шума и выбора мер защиты.