Опасные ситуации техногенного характера и защита от них: учебное пособие

10.7. Шум и его воздействие на человека

Шумовой эффект

Человек воспринимает звук посредством органа слуха, костей черепа, а при особенно интенсивном звуке – всем телом.

Долгое время влияние шума на организм человека не было объектом специального исследования, хотя о его вреде было известно давно и правила ограничения шума в городах и общественной жизни существовали еще в античную эпоху. Например, в Китае свыше 2000 лет назад был издан закон, который гласил: «Кто поносит Всевышнего, не должен быть повешен, но флейтисты, барабанщики и крикуны должны непрерывно играть перед ним, пока он не упадет замертво, так как это самая мучительная смерть, которую может испытать человек».

В настоящее время существует отрасль науки, изучающая влияние звука на организм человека, учеными ведутся многоплановые исследования в этой области.

Шум — это совокупность апериодических звуков различной частоты и интенсивности (шелест, дребезжание, скрип, визг и т. п.).

С физиологической точки зрения шум – это всякий неблагоприятно воспринимаемый звук. Длительное воздействие шума на человека может привести к такому профессиональному заболеванию, как «шумовая болезнь».

По физической сущности шум – это волнообразное движение частиц упругой среды (газовой, жидкой или твердой), характеризующееся амплитудой колебания, частотой, скоростью распространения и длиной волны. Характер негативного воздействия на органы слуха и подкожный рецепторный аппарат человека зависит еще и от таких показателей шума, как уровень звукового давления и интенсивность (громкость), причем важны не абсолютные их значения, а отношения к пороговым величинам.

За единицу измерения уровней звукового давления и интенсивности звука принят децибел (дБ). Диапазон звуков, воспринимаемых органом слуха человека, колеблется от О до 140 дБ. Важной характеристикой звука является его частота – количество колебаний воздушной среды в единицу времени. Частота измеряется в герцах (Гц) – количестве колебаний в секунду.

Громкость звука определяется субъективным восприятием слухового аппарата человека. Порог слухового восприятия зависит еще и от диапазона частот. Так, ухо менее чувствительно к звукам низких частот (до 20 Гц).

Органы слуха человека воспринимают звуки в диапазоне частот 16-20 000 Гц.

Выделяют следующие звуковые диапазоны:

• низкочастотный (20–400 Гц);

• среднечастотный (400–1000 Гц);

• высокочастотный (свыше 1000 Гц).

Звуковые волны с частотой менее 20 Гц называются инфразвуковыми, а с частотой более 20 000 Гц – ультразвуковыми. Инфра– и ультразвуковые колебания органами слуха человека не воспринимаются.

Источники шума

Характер производственного шума зависит от вида его источников:

• механический шум возникает в результате работы различных механизмов с неуравновешенными массами вследствие их вибрации;

• аэродинамический шум образуется при движении воздуха по трубопроводам, вентиляционным системам;

• шум электромагнитного происхождения возникает вследствие колебаний элементов электромеханических устройств (ротора, статора, сердечника и пр.) под влиянием переменных магнитных полей;

• гидродинамический шум является следствием процессов, которые происходят в жидкостях (гидравлические удары, турбулентность потока и т. д.).

Существующие источники шума в условиях городской жилой среды можно подразделить на две основные группы: расположенные в свободном пространстве (вне зданий) и находящиеся внутри зданий. Источники шума, расположенные в свободном пространстве, делятся на подвижные и стационарные, то есть постоянно или долговременно установленные в каком-либо месте.

Внутренние источники шума можно подразделить на несколько групп:

• техническое оснащение зданий (лифты, трансформаторные подстанции);

• санитарное оснащение зданий (водопроводные сети, смывные краны туалетов, душевые и пр.);

• технологическое оснащение зданий (морозильные камеры магазинов, оборудование небольших мастерских и т. п.);

• бытовые приборы (холодильники, пылесосы, миксеры, стиральные машины и т. п.);

• аппаратура для воспроизведения музыки, радиоприемники и телевизоры, музыкальные инструменты.

В последние годы отмечается рост шума в городах, что связано с резким увеличением движения транспорта (автомобильного, рельсового, воздушного).

Транспортный шум по характеру воздействия является непостоянным внешним шумом, так как уровень звука изменяется во времени. По мнению английской экономистки Барбары Уорд, города, являющиеся лишь местом для «жилья автомобиля», столь же смертоносны, как атомная бомба, с той лишь разницей, что они убивают людей медленно. Увеличение количества автомобилей, мощности моторов привело к тому, что интенсивность шума на городских улицах достигла уровня производственной – 80–90 дБ, а в крупных городах, на оживленных магистралях – на уровне болевого порога (100–120 дБ).

Уровень различных шумов зависит не только от транспортного потока, но и от планировочных решений (профиль улиц, высота и плотность застройки), элементы благоустройства (дорожное покрытие, зеленые насаждения).

Диапазон колебаний между фоновыми и максимальными (пиковыми) уровнями звука в примагистральной территории в дневное время составляет в среднем 20 дБ, а в ночное время снижается в 2–2,5 раза.

В условиях городского шума происходит постоянное напряжение органов слуха, приводящее к утомлению, снижению остроты слуха. Под влиянием шума нарушается состояние центральной нервной системы, снижаются внимание, работоспособность, особенно умственная.

При уровне шума свыше 60 дБ снижаются объем кратковременной памяти, умственная работоспособность, реакция на различные жизненные ситуации.

Такой шум вызывает:

• органическое расстройство слухового анализатора;

• функциональное расстройство слухового восприятия;

• функциональное расстройство нейрогуморальной регуляции;

• функциональные расстройства двигательной функции и функции чувств;

• расстройства эмоционального равновесия.

Большинству людей доставляют удовольствие звуки природного происхождения – шум моря, листвы, щебетание птиц. Звуки технического происхождения (станки, оборудование, транспорт и пр.) вызывают чувство раздражения и негативно действуют на организм человека – утомляют, вызывают головную боль, снижают внимание и скорость реакции. А при длительном воздействии и высоком уровне отрицательно воздействующий звук способен вызвать раздражение, переходящее в психоэмоциональный стресс, который может привести к психическим и физическим патологическим изменениям в организме человека.

Воздействие шума на организм человека

Воздействие шума на организм человека вызывает негативные изменения прежде всего в органах слуха, нервной и сердечно-сосудистой системах. Степень выраженности этих изменений зависит от параметров шума, стажа работы в условиях воздействия шума, длительности действия шума в течение рабочего дня, индивидуальной чувствительности организма.

Воздействия шума на человека можно условно подразделить на две группы:

• специфические (слуховые) – воздействия на слуховой анализатор, которые выражаются в слуховом утомлении, кратковременной или постоянной потере слуха, расстройствах четкости речи и восприятия акустических сигналов;

• системные (внеслуховые) – воздействия на отдельные системы и организм в целом (на заболеваемость, сон, психику).

Уровни коммунального шума почти всегда значительно ниже предела, установленного для рабочей зоны (85–90 дБ). Снижению остроты слуха способствуют коммунальные шумы, максимальные значения которых достигают указанного верхнего предела (от телевизора, ударных музыкальных инструментов, транспорта).

В настоящее время лиц, обладающих «отличным» слухом, среди молодежи и взрослых намного меньше, чем 20 лет назад. Изменения в органе слуха происходят в период полового созревания. Причиной является насыщенная техникой жизненная среда, а у молодежи – громкая музыка.

Изучение влияния шума на жителей разного пола и возраста показало, что более чувствительны к нему женщины и лица старших возрастных групп. Данные категории населения, проживающие в шумных районах, чаще жалуются на раздражение, нарушение сна, головные боли, боли в области сердца. Выявлены тенденции к повышению артериального давления, изменения отдельных показателей электрокардиограммы, нарушения функции центральной и вегетативной нервной системы, снижение слуховой чувствительности.

В целом установлено, что воздействие шума на человека двоякое. Поэтому здесь важна субъективная реакция на шум. Установлено, например, что люди умственного труда, люди с развитой чувствительностью (представители творческих профессий) ощущают воздействие шума острее, чем представители других форм занятости. Поэтому с субъективной точки зрения шум можно определить как всякий нежелательный, мешающий, вредный звук.

Основными источниками шума в жилых и общественных помещениях являются в первую очередь жизнедеятельность людей (разговоры, крики, игра на музыкальных инструментах, топот, передвижение мебели и пр.) и работа радиоприемников, магнитофонов, электрических приборов, эксплуатация инженерного и санитарно-технического оборудования.

Человек за шумовой стресс расплачивается преждевременным старением и смертью. По данным австралийских ученых, шум сокращает жизнь человека на 8–12 лет.

Уровень шума в 20–30 дБ практически безвреден для человека. Это естественный шумовой фон, без которого невозможна человеческая жизнь.

Установлена зависимость между повышением уровня шума в квартире с 35 до 50 дБ и значительным увеличением как периода засыпания, так и коэффициента двигательной активности.

Уровень шума в ночное время (с 22 до 7 ч утра) не должен превышать 35 дБ. На шум 35–40 дБ реагирует 13% спящих, а на 45 дБ – 35%. Пробуждение наступает при уровне шума 50,3 дБ (изменение стадии сна – при 48,5 дБ).

По характеру нарушения физиологических функций шум разделяется на несколько категорий:

• раздражающий (96–114 дБ) – препятствует языковой связи, вызывает нервное напряжение, бессонницу, потерю аппетита и вследствие этого снижение работоспособности, общее переутомление;

• вредный (115–120 дБ) – нарушает физиологические функции на длительный период и вызывает развитие хронических заболеваний, которые непосредственно связаны со слуховым восприятием: ухудшение слуха, гипертония, туберкулез, язва желудка;

• травмирующий (до 150 дБ) – резко нарушает физиологические функции организма человека; человек его практически не переносит;

• смертельный (180 дБ) – приводит к летальному исходу.

Данные об уровнях звука различных бытовых шумов приведены в табл. 26.

Таблица 26

Уровни звуков в зависимости от источника шума и расстояния

Негативное воздействие на организм человека оказывает и инфразвук (до 20 Гц), вызывая утомление, чувство страха, головные боли, головокружение, а также снижение остроты зрения. Особенно неблагоприятно воздействие на организм человека звуковых колебаний с частотой 4–12 Гц. Поскольку шум является вредным фактором среды обитания человека, санитарно-гигиенические нормы устанавливают его предельно допустимые уровни (ПДУ). Величина ПДУ зависит от вида деятельности или отдыха человека. В табл. 27 приведены некоторые значения ПДУ в помещениях жилых и общественных зданий и на территориях застройки.

Таблица 27

Предельно допустимые уровни (ПДУ) шума в помещениях жилых, общественных зданий и территорий застройки

Методы борьбы с шумом

В Российской Федерации превышение допустимых санитарными нормами уровней звука на территории жилой застройки составляет 15–25 дБ, а в помещениях жилых зданий – 20 дБ и более, что требует разработки и проведения эффективных шумозащитных мероприятий. Борьба с шумом сводится в основном к законодательным, научно-техническим и профилактическим мерам.

Для борьбы с шумом в помещениях проводятся мероприятия технического, технологического и медицинского характера:

• устранение причины шума, то есть замена шумящего оборудования, механизмов на более современное, не шумящее оборудование;

• изоляция источника шума от окружающей среды (применение глушителей, экранов, звукопоглощающих строительных материалов);

• ограждение шумящих производств зонами зеленых насаждений;

• применение рациональной планировки помещений;

• использование дистанционного управления при эксплуатации шумящего оборудования и машин;

• использование средств автоматики для управления и контроля за технологическими производственными процессами;

• использование индивидуальных средств защиты (беруши, наушники, ватные тампоны);

• проведение периодических медицинских осмотров с прохождением аудиометрии;

• соблюдение режима труда и отдыха;

• проведение профилактических мероприятий, направленных на восстановление здоровья.

Интенсивность звука определяется по логарифмической шкале громкости (от 0 до 140 дБ). Для измерения силы и интенсивности шума применяют различные приборы: шумомеры, анализаторы частот, спектрометры и др.

Оздоровление жилой среды городов и других населенных пунктов тесно связано со снижением отрицательного воздействия на человека шума от внешних источников.

Снижение шума в источнике его возникновения является действенным и самым эффективным путем борьбы с шумом. Поэтому мероприятия по снижению шума должны проводиться в процессе конструирования машин и оборудования.

Значительное влияние на шумовой режим микрорайонов оказывает ширина защитной территориальной полосы до источника интенсивного внешнего шума, степень ее озеленения. При увеличении расстояния от точечного источника шума вдвое понижение уровня шума составляет 3 дБ.