А.И. Сафонов
Техноэкология. Курс лекций
Донецк: ДонНУ, 2014. – 107 с.
4. Проблемы окружающей среды урбанизированных территорий
4.1. Шум, вибрации и их источники
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.4.1).
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.
Таблица 4.1
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
|
|
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.
|