А.Е. Аствацатуров
Инженерная экология Учеб. пособие. – Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ. 2006
Глава 6. Загрязнение и проблемы окружающей среды урбанизированных территорий
6.1. Источники шума и вибрации
В условиях
научно-технического прогресса, в результате быстрого развития индустрии,
появления современных промышленных предприятий, строек, машин, механизмов и
транспортных средств, проблема борьбы с шумом стала одной из самых актуальных.
Шум и вибрация оказывают вредное влияние на весь организм человека и, в первую
очередь, на центральную нервную и сердечно-сосудистую системы. На производстве
шум оказывает негативное действие на работающего, увеличивает расход энергии
организма при одинаковой физической нагрузке, замедляет скорость психических
реакций, снижает производительность и ухудшает качество работы.
В машиностроении высокие
шумы и вибрации имеются при работах машин и агрегатов, транспортных средств
высокой мощности; в литейном производстве при обработке литья, дробеструйной
его очистке, работе галтовочных барабанов; в механических цехах станков по
холодной обработке металлов, при точении, шлифовке и полировке изделий; в
кузнечно-прессовом производстве при работе штампов, прессов, ножниц и другого
оборудования для обработки металлов давлением. Мощным шумом сопровождаются
испытания двигателей на авиа-, судостроительных заводах. Огромное акустическое
загрязнение городов связано с работой городского и личного автомобильного и
других видов транспорта, строительных и других машин и механизмов.
В горнорудной
промышленности интенсивный шум возникает при подземных работах и в карьерах при
использовании горных машин, комбайнов, транспортных средств, отбойного
инструмента.
В металлургической
промышленности высокие уровни шума отмечаются на участках прокатных станов,
подъемно-транспортных механизмов, в технологических системах подачи топлива,
кислорода. На химических заводах использование современных мощных крупногабаритных
агрегатов, насосов, компрессоров, центрифуг, вентиляторов способствует
значительному акустическому загрязнению среды. Источники интенсивного шума
имеются на заводах легкой промышленности в ткацких, обувных,
деревообрабатывающих, целлюлозно-бумажных и других цехах; на заводах
железобетонных изделий. В условиях интенсивного шума работают механизаторы
комбайнов и другой сельскохозяйственной техники в агропромышленности.
Снижение
производительности труда, рост числа профессиональных заболеваний и
производственного травматизма среди рабочих шумных цехов обусловлен негативным
влиянием шума на нервную и сердечно-сосудистую системы, функциональное
состояние организма. Одновременно прогрессирует процесс утомления и
переутомления слуховых органов с развитием процесса профессиональной потери
слуха.
Основной характеристикой
любого источника шума является звуковая мощность, которая определяется как
общее количество звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающую
среду за единицу времени.
Интенсивность звука в
любой точке можно измерить как поток энергии, приходящейся на единицу площади,
например, Вт/м2. Звуковое давление самого слабого из слышимых
звуков, т.е. порогового значения, равно примерно 0,00002 Па/м2.
Звуковое давление и
интенсивность звука по своей величине могут изменяться в широких диапазонах, по
давлению – до 1016 раз, а по интенсивности в 108 раз.
Органы слуха человека реагируют не на абсолютное, а на относительное изменение
интенсивности звука, так как интенсивность звука пропорциональна логарифму
количества энергии раздражителя. Это привело к введению логарифмической
величины уровня интенсивности и звукового давления, выражаемой в децибелах (дБ)
– наиболее распространенной единицы измерения, названной в честь Александра
Грейама Белла.
Уровень интенсивности
звука определяется по формуле
L1=10 lg I1/I0,
где I1 – интенсивность звука в данной точке,
Вт/м2; I0 – интенсивность
звука, соответствующая порогу слышимости, 10-12 Вт/м2 на
частоте 1000 Гц.
Уровень
звукового давления рассчитывают по формуле
Lp=20 lg P/P0,
где Р0 – пороговое звуковое давление, 2×10-5
Па/м2; Р – звуковое давление в данной точке, Па.
Уровни интенсивности
звука и звукового давления связаны между собой выражением
L1=Lp+10 lg r0c0/rc,
где r0c0- плотность и скорость звука при нормальных атмосферных условиях;
rc – плотность
среды и скорость звука в воздухе при замере.
ПРИМЕР: Определим силу
звука в децибелах, если в абсолютных величинах звук составил 10-12
Вт/см2. Отношение заданной силы звука к порогу слуха, равному 10-16
Вт/см2, составит 10-12/10-16, т.е. равно
10000. При десятичных логарифмах эту величину (10000) можно представить как 104,т.е.
логарифм в этом случае равен 4, а значит, сила звука равна 4Б, или 40 дБ.
Опасные уровни шума оцениваются специальным
прибором шумомером в децибелах. Высокочастотные шумы вызывают у человека
большее раздражение и неприятное восприятие на слух, чем низкочастотные.
Воздействие высокочастотных звуков на человека оценивается по шкале децибела и
в единицах дБ (табл.6.1).
Таблица 6.1
Воздействие на
человека типичных шумов
Источник шума
и расстояние до него
|
Уровень дБ
|
Результат шумового воздействия
|
Взлет реактивной ракеты, 100 м
|
150
|
Разрыв ушных барабанных перепонок
|
Взлет реактивного самолета, 25 м
|
145
|
Разрыв ушных барабанных перепонок
|
Машинное отделение подводной лодки, реактивный
двигатель, рок-музыка, цепная пила, близкое расстояние
|
120
|
Порог болевых ощущений
|
Сталепрокатный или другой очень шумный завод
|
110
|
Серьезная угроза для нервной системы, слуховых органов
и зрения человека
|
Тяжелый дизельный грузовик, хлопкопрядильный станок,
улица города с напряженным движением транспорта
|
90
|
Угроза для слуховых органов, и снижение безопасности
из–за плохой слышимости
|
Стиральная машина, посудомоечная машина, миксер,
звон будильника, 1м
|
80
|
Угроза для слуховых органов
|
В железнодорожном вагоне
|
75
|
Интенсивное раздражающее действие
|
Телевизор, пылесос, вечеринка, шумный офис
|
70
|
Отрицательное действие на общий энергетический тон
|
Машинописное бюро
|
45
|
Интенсивное воздействие на органы слуха
|
Обычный разговор в жилой комнате
|
50
|
Воздействие на слуховой аппарат
|
Библиотека, тихая музыка
|
40
|
Воздействие на слуховой аппарат
|
Шелест листьев, шепот
|
20
|
|
Дыхание
|
10
|
|
Воздействие шума на
человека болезненно при 120 дБ и смертельно при 180 дБ. Опасные последствия
шума, которые возникают при 75 дБ и выше, выражаются в резком ухудшении слуха и
зрения, повышении кровяного давления, психологическом стрессе, снижении общего
иммунитета, обострении язвенной болезни и других хронических заболеваний.
Теория и практика мероприятий в области борьбы с
шумом, разработанная на современном научном уровне, широко представлена в
существующей литературе. Роль инженера-эколога в этой области связана не
столько с технологическими проблемами, сколько с приоритетом работ в области
акустической защиты человека и природы. Проектировщик или
конструктор должен начинать свои разработки не с вопросов,
касающихся требуемой мощности, а с ограничений, налагаемых условиями
окружающей среды. Эти ограничения связаны не с объектами, указанными на
чертежах, а с уровнями шума. И цель разработчика новой техники заключается в
том, чтобы удовлетворение всем техническим и экономическим требованиям
достигалось не в ущерб окружающей среде.
|