Проблема шума в городах и человек

1. ПРИКЛАДНАЯ ЭКОЛОГИЯ ЛЕКЦИЯ 10

ПРОБЛЕМА ШУМА В
ГОРОДАХ И ЧЕЛОВЕК

2. Проблема шума

– один их главных вопросов 21 века, за последние 10 лет уровень
шума увеличился в крупных городах на 10 – 15 дБ
Основной источник – автотранспорт, до 80 % всего шума.
Основная причина – прогрессирующее противоречие между развитием новых
транспортных средств сообщения и сложившийся структурой планировки и застройки
крупных городов
Шум транспортного потока зависит от следующих факторов:
- типа и модели подвижного состава;
- типа двигателя;
- технического состояния подвижного состава;
- типа и качества дорожного полотна и верхнего строения пути;
- скорости движения;
- условий распространения шума (наличие преград);
- условий эксплуатации.
Виды шума по механизму образования :
- Аэродинамический шум возникает в результате газообмена двигателя с окружающей
средой при впуске и выпуске, а также при взаимодействии лопастей вентилятора с
воздухом.
- Структурный шум излучается наружными поверхностями деталей двигателя при
механических колебаниях его структуры.

3. Шум, определение, влияние

Шум – сложное колебание, комплекс звуков разной частоты;
возникает при механических колебаниях в твердых, жидких
и газообразных средах.
С физиологической точки зрения шум рассматривают
как звуковой процесс, неблагоприятный для восприятия,
мешающий разговорной речи и отрицательно влияющий
на здоровье человека.
Акустические шумы возникают вследствие механических, гидродинамических и
электрических явлений.
Шум механического происхождения может быть вызван следующими факторами:
соударение деталей в сочленениях в результате наличия зазоров;
трение в соединениях деталей механизмов; ударные процессы; инерционные
возмущающие силы, возникающие из-за движения деталей механизма с
переменными ускорениями, и др.
Гидродинамические шумы возникают вследствие различных процессов в жидкостях:
кавитации, турбулентности потока, гидравлических ударов.
Электромагнитный шум возникает при эксплуатации электрического оборудования.

4. Шум, звук. Основные характеристики

Звук – акустическое гармоничное колебание с определенной
частотой.
Характеристики звука:
- частота колебаний, f (Гц) – количество полных колебаний за 1 секунду,
слышимая область 16 – 20000 Гц.
- интенсивность, I (Вт/м2) – количество кинетической энергии,
переносимой звуковой волной в единицу времени через единицу площади
-
звуковое давление, Р (Па) – возмущение, накладываемое
атмосферное давление при прохождении звуковой волны.
I = р2 / (рс),
где р — плотность среды, кг/м3;
с — скорость распространения звука в данной среде, м/с;
рс — удельное акустическое сопротивление среды, Па*с/м.
Для воздуха рс — 410 Па*с/м, для воды — 1,5*106 Па*с/м, для стали —
4,8*107 Па*с/м.
на

5.

Уровни звука

6. Акустика, единица измерения

В акустике принято измерять не абсолютные интенсивности звука
или звукового давления, а их относительные логарифмические уровни L,
взятые по отношению к пороговому значению:
L = lg I/I0,
1 бел (1Б)
Ухо человека реагирует на величину в 10 раз меньшую, чем 1 бел
(1Б), поэтому принято использовать единицу измерения, равную 0,1 Б –
децибел (1дБ),
LI = 10 lg (I/I0),
дБ
LP = 20 lg (P/P0),
дБ
LI = 10 lg 10-14= 140 дБ, т.е.
Вся шкала звуковых давлений и интенсивности измеряется от 0 до 140 дБ
I0, P0 – пороговые значения интенсивности и звукового давления, т.е. едва
различимые ухом человека
– «dB»
Российское обозначение единицы – децибел - «дБ», международное

7.

Акустика
Неслышимые человеком механические колебания с частотами ниже звукового
диапазона называют инфразвуковыми, а с частотами выше звукового диапазона —
ультразвуковыми.
Инфразвук — область акустических колебаний с частотами, лежащими ниже полосы
слышимых частот — 20 Гц.
Инфразвук создается различным оборудованием и возникает:
- при перемещении поверхностей больших размеров;
- наличии мощных турбулентных потоков жидкостей или газов;
- работе машины высокой единичной мощности при сравнительно низком рабочем
числе оборотов, ходов или ударов;
- передвижении по местности, агрофону, дорогам, магистралям и т.п.; ударном
возбуждении конструкций;
- вращательном и возвратно-поступательном движении больших масс с повторением
циклов не менее 20 раз/с;
- наличии замкнутых объемов, возбуждаемых динамически (например, кабины
наблюдения за технологическим процессом);
- работе крупногабаритных двигателей и рабочих органов машин (например,
карьерные экскаваторы).

8.

Акустика
Ультразвук — область акустических колебаний с частотой выше 20 кГц, не
слышимых человеческим ухом.
Источниками ультразвука являются все виды технологического оборудования,
ультразвуковые приборы и аппараты промышленного, медицинского и бытового
назначения, генерирующие ультразвуковые колебания в диапазоне частот от 18
кГц до 100 МГц и выше, а также оборудование, при эксплуатации которого
ультразвуковые колебания возникают как сопутствующий фактор.

9. Нормирование, классификация шумов

Шумовое загрязнение – превышение
естественного уровня шума, изменение
спектра шума, появление новых
частот звуковых колебаний,
не характерных для окружающей среды
Допустимые уровни шума на рабочих
местах,
общие
требования
к
шумовым
характеристикам
оборудования
устанавливаются ГОСТами.
При гигиеническом нормировании в
качестве допустимого устанавливается такой
уровень шума, действие которого в течении
длительного времени не вызывает изменений во
всем комплексе физиологических показателей.
Классификация шумов
1 По характеру спектра шумы подразделяются
на широкополосные и тональные.
Широкополосный шум – шум, в
котором звуковая волна распределена по всему
спектру звуковых частот;
Тональный шум – шум, в котором
прослушивается звук определенной частоты

10. Классификация шумов

2 По временным характеристика шумы подразделяются на постоянные и
непостоянные.
Постоянный шум – шум, уровень которого в течении рабочего дня
изменяется не более, чем на 5 дБ
Непостоянный шум – шум, уровень которого изменяется во времени не
менее, чем на 5 дБ.
Непостоянные шумы подразделяются на:
- колеблющиеся во времени, уровень звука которых непрерывно
изменяется во времени (машины);
- прерывистые, уровень звука которых резко падает до уровня фонового
шума, длительность интервалов составляет 1 с и более (вентиляция, отбойный
молоток);
- импульсные, уровень звука которых состоит из одного или нескольких
звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с (взрыв)

11.

Классификация шумов
В соответствии с классификацией, приведенной в СН 2.2.4/2.1.8.583-96 «Инфразвук на
рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой
застройки», инфразвук, воздействующий на человека, подразделяется:
- на по характеру спектра:
широкополосный инфразвук, с непрерывным спектром шириной более одной
октавы;
тональный инфразвук, в спектре которого имеются слышимые дискретные
составляющие. Тональный характер инфразвука устанавливают в октавных
полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее
чем на 10 дБ;
- по временным характеристикам:
постоянный инфразвук, уровень звукового давления которогоизменяется за время
наблюдения не более чем в 2 раза (на 6 дБ) при измерениях по шкале шумомера
«линейная» на временной характеристике «медленно»;
непостоянный инфразвук, уровень которого изменяется за время наблюдения не
менее чем в 2 раза (на 6 дБ) при измерениях по шкале шумомера «линейная» на
временной характеристике «медленно».

12.

Классификация шумов

13.

Нормирование шумов
Для унификации критериев и методов оценки условий труда СанПиН
2.2.4/2.1.8.582-96 «Гигиенические требования при работах с источниками
воздушного и контактного ультразвука промышленного, медицинского и
бытового назначения» установлена гигиеническая классификация
ультразвука, воздействующего на человека.

14.

Нормирование шумов
Предельно допустимый уровень шума — это уровень фактора, который при
ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю в течение
всего рабочего стажа, не должен вызывать заболеваний или отклонений в состоянии
здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе
работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений.
Нормирование шума производится по комплексу показателей с учетом их
гигиенической значимости на основании Санитарных норм 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на
рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой
застройки».
ПДУ звукового давления в октавных полосах частот
и уровни звука в дБА

15.

Нормирование шумов

16.

Нормирование шумов
ПДУ инфразвука на рабочих местах и в общественных помещениях

17.

Нормирование шумов
ПДУ воздушного ультразвука на рабочих местах
ПДУ контактного ультразвука для работающих

18. Приборы и методы контроля на производстве

Измерение шума в производственных помещениях и на территории
предприятий на рабочих местах (или в рабочих зонах) осуществляется в
соответствии с ГОСТ 12.1.050-86 (2001) «ССБТ. Методы измерения шума
на рабочих местах».
Измерение инфразвука производится на постоянных рабочих местах (у
органов управления, у пультов, в кабинах и т.д.) или в рабочих зонах
обслуживания при работе оборудования в характерном режиме, а также в
общественных помещениях в соответствии с СН 2.2.4/2.1.8.583-96, в
кабинах транспортных средств, транспортно-технологических машин, в
помещениях административных зданий измерения проводятся при
закрытых и открытых окнах.
Общие требования к измерению ультразвука
установлены в СанПиН 2.2.4/2.1.8.582-96.
на
рабочих
местах

19.

Шум, влияние

20.

Шум, влияние
Частота симптомов, наблюдающихся при кратковременном воздействии
инфразвука высокого уровня (120...135дБ)

21. Методы борьбы с шумом, инфразвуком и ультразвуком

1 Борьба в источнике
2 На путях распространения шума в городской среде от источника до объекта
шума
(градостроительные
мероприятия,
шумозащитные
полосы
зеленых
насаждений и. др.)
3
На
объектах
обеспечивающими
шумозащиты
повышение
конструктивно-строительными
звукоизолирующих
конструкций (шумозащитные здания)
4 Средства индивидуальной защиты
качеств
методами,
ограждающих

22.

Методы борьбы с шумом, инфразвуком и ультразвуком
Основные мероприятия по борьбе с инфразвуком :
Изоляция объектов, являющихся источниками инфразвука, выделение их в
отдельные помещения.
Использование кабин наблюдения с дистанционным управлением технологическим
процессом.
Повышение быстроходности машин, обеспечивающее перевод максимума
излучения в область слышимых частот.
Применение глушителей инфразвука с механическим преобразованием частоты
волны.
Устранение низкочастотных вибраций.
Повышение жесткости конструкций больших размеров.
Введение в технологические цепочки специальных демпфирующих устройств
малых линейных размеров, перераспределяющих спектральный состав колебаний
в область более высоких частот.
Использование средств защиты органа слуха и головы от инфразвука —
противошумов, наушников, гермошлемов и т.д. (заглушающая способность которых
на низких частотах значительно ниже, чем на высоких). Для повышения
эффективности защиты рекомендуется использовать комбинацию нескольких
типов средств индивидуальной защиты, например, противошумные наушники и
вкладыши.
Применение рационального режима труда и отдыха — введение 20-минутных
перерывов через каждые 2 часа работы при воздействии инфразвука с уровнями,
превышающими нормативные.

23.

Методы борьбы с шумом, инфразвуком и ультразвуком
Мероприятия по защите человека от действия воздушного ультразвука :
Использование в ультразвуковых источниках генераторов с рабочими
частотами не ниже 22 кГц для исключения действия выраженного
высокочастотного шума на работающих.
Оборудование звукоизолирующими кожухами и экранами (в том числе
прозрачными) стационарных ультразвуковых источников, генерирующих
уровни звукового давления, превышающие нормативные значения.
Звукоизолирующие кожухи изготавливают, как правило, из листовой стали
или дюралюминия (толщиной 1 мм) с обклейкой резиной или рубероидом,
а также из трех слоев резины общей толщиной 3...5 мм.
Размещение ультразвуковых установок в специальных помещениях,
выгородках или звукоизолирующих кабинах.
Применение противошумов, если перечисленные выше мероприятия не
позволяют получить необходимый эффект.

24.

Методы борьбы с шумом, инфразвуком и ультразвуком
Ограничение неблагоприятного влияния ультразвука на персонал при
контактном облучении достигается:
Исключением непосредственного контакта человека с рабочей
поверхностью источника ультразвука и с контактной средой во время
возбуждения в ней ультразвуковых колебаний.
Созданием автоматизированного ультразвукового оборудования.
Применением дистанционного управления источниками ультразвука.
Установлением автоблокировки, т.е. автоматического отключения источника
ультразвука при выполнении вспомогательных операций (загрузка и
выгрузка продукции, нанесение контактных смазок и др.).
Установлением при систематической работе с источниками ультразвука (в
течение более 50% рабочего времени) двух регламентированных
перерывов — десятиминутный перерыв за 1-1,5 ч и 15-минутный перерыв
через 1,5-2 ч после обеденного перерыва для проведения
профилактических процедур (тепловых гидропроцедур, массажа,
ультрафиолетового облучения), а также лечебной гимнастики,
витаминизации и т. п.
Применением для защиты рук нарукавников, рукавиц или перчаток
(наружные резиновые и внутренние хлопчатобумажные).

25.

Вибрация, классификация вибраций
Вибрация — это механические колебания, передаваемые по жидким или твердым
средам. Вибрация аналогична шуму по физической природе.
Классификация вибраций, воздействующих на человека, в соответствии с СН
2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация:
По способу передачи:
общая вибрация, передающаяся через опорные поверхности на тело сидящего или
стоящего человека;
локальная вибрация, передающаяся через руки человека, на ноги сидящего человека
и на предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями рабочих столов.
По временным характеристикам:
Постоянная вибрация, для которой величина нормируемых параметров изменяется
не более чем на 6 дБ за время наблюдения.
Непостоянная — величина нормируемых параметров изменяется не менее чем на 6
дБ за время наблюдения не менее 10 мин, в том числе колеблющиеся во времени
вибрации, прерывистые вибрации, импульсные вибрации.
По характеру спектра:
узкополосная, у которой контролируемые параметры в одной третьоктавной полосе
частот более чем на 15 дБ превышают значения в соседних третьоктавных полосах;
широкополосная — с непрерывным спектром более одной октавы.

26.

Вибрация, классификация вибраций
По направлению действия: в соответствии с направлением осей ортогональной системы
координат (X, Y, Z).
По частотному составу:
Низкочастотная (с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах частот
1-4 Гц для общих вибраций, 8-16 Гц — для локальных вибраций).
Среднечастотная (8-16 Гц — для общих вибраций, 31,5-63 Гц —для локальных
вибраций).
Высокочастотная (31,5-63 Гц — для общих вибраций, 125-1000 Гц —для локальных
вибраций).
По источнику возникновения:
- общая в жилых помещениях и общественных зданиях:
от внешних источников (городского рельсового транспорта и автотранспорта;
промышленных предприятий и передвижных промышленных установок);
от внутренних источников (инженерно-технологического оборудования зданий и
бытовых приборов (лифты, вентиляционные системы, холодильники и т.д.); встроенных
предприятий торговли и др.);

27.

Вибрация, классификация вибраций
-
общая на производстве:
1 категории — транспортная вибрация, воздействующая на человека на рабочих
местах самоходных и прицепных машин, транспортных средств при движении по
местности, агрофонам и дорогам (в том числе при их строительстве). К
источникам транспортной вибрации относят: тракторы с/х и промышленные,
самоходные с/х и промышленные машины, автомобили грузовые,
снегоочистители.
2 категории — транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на
человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально
подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных
площадок, горных выработок. К источникам транспортно-технологической
вибрации относят: экскаваторы, краны промышленные и строительные,
напольный производственный транспорт.
3 категории — технологическая вибрация, воздействующая на человека на
рабочих местах стационарных машин или передающаяся на рабочие места, не
имеющие источников вибрации. К источникам технологической вибрации относят:
станки металло- и деревообрабатывающие, электрические машины, насосные
агрегаты и вентиляторы, оборудование для бурения скважин и др.

28.

Действие вибраций на организм человека
Вибрация относится к факторам, обладающим высокой биологической
активностью. Вибрационная патология в настоящее время стоит на втором
месте среди профессиональных заболеваний.
Клиническая картина вибрационной болезни, обусловленная общей или
локальной вибрацией, складывается:
из нейро-сосудистых нарушений;
поражений нервно-мышечной системы;
нарушений опорно-двигательного аппарата;
изменений обмена веществ.
У рабочих вибрационных профессий отмечены головокружения,
расстройство координации движений, симптомы укачивания, вегетативная
неустойчивость, нарушения зрительной функции, снижение болевой,
тактильной и вибрационной чувствительности и другие отклонения в
состоянии здоровья.

29.

Нормирование вибрации. Методы контроля и средства измерения
вибраций
Нормирование производственной вибрации осуществляется на основании СН
2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и
общественных зданий».
Гигиеническая оценка постоянной и непостоянной вибрации в соответствии с
указанным нормативным документом может производиться тремя методами:
частотным (спектральным) анализом нормируемого параметра;
интегральной оценкой по частоте нормируемого параметра;
интегральной оценкой с учетом времени вибрационного воздействия по
эквивалентному (по энергии) уровню нормируемого параметра.
Контроль за соответствием параметров вибрации требованиям действующих
санитарных норм осуществляется на основании ГОСТ 12.1.012-90(96).
Измерение вибрации проводится с использованием виброизмерительных приборов,
состоящих:
из вибропреобразователей (как правило, пьезокристаллических);
виброметров;
полосовых фильтров;
вспомогательных приборов (самописцев уровня, магнитофонов и т. п.).
Приборы, применяемые для измерения вибрации, должны соответствовать
требованиям ГОСТ 12.4.012-83 (86) «ССБТ. Вибрация. Средства измерения и контроля
вибрации на рабочих местах. Технические требования».

30.

Системы защиты от вибраций
Классификация средств и методов защиты от вибрации определена ГОСТ 26568-85
«Вибрация. Методы и средства защиты. Классификация».
Средства защиты от вибрации по организационному признаку делятся на
коллективные и индивидуальные.
Методы коллективной защиты по отношению к источнику возбуждения вибрации:
методы, снижающие параметры вибрации воздействием на источник возбуждения
(динамическое уравновешивание, антифазная синхронизация, изменение характера
возмущающих воздействий, изменение конструктивных элементов источника
возбуждения, изменение частоты колебаний и др.);
методы, снижающие параметры вибрации на путях ее распространения от источника
возбуждения.
Вибродемпфирование — это процесс уменьшения уровня вибраций защищаемого
объекта путем превращения энергии механических колебаний системы в другие виды
энергии.
Виброгашением — это уменьшение уровня вибрации защищаемого объекта путем
введения в систему дополнительных реактивных импедансов, т.е. сопротивлений
упругого или инерционного типа.
Виброизоляция — это уменьшение уровня вибрации защищаемого объекта путем
уменьшения передачи колебаний этому объекту от источника колебаний.

31. Звукопоглощение

– процесс уменьшения интенсивности шума через потерю
энергии колебательного движения частиц воздуха в порах звукопоглощающего
материала. При этом кинетическая энергия звуковых колебаний преобразуется в
тепловую и рассеивается в окружающем пространстве

32.

Звукопоглощение
Звукопоглощение материалов зависит от их структуры. Материалы с сообщающимися
открытыми порами лучше поглощают звук, чем материалы с замкнутыми порами.
Звукопоглощение материалов зависит от их толщины, расположения по отношению к
источнику звука и других факторов. Размер и форма отверстий в изделиях, их наклон,
глубина, а также процент перфорации, т.е. отношение площади, занимаемой
отверстиями, к общей площади плиты, влияют на коэффициент звукопоглощения.

33.

Звукоизоляция
Звукоизоляция — снижение уровня шума, проникающего в помещения извне.
Количественная мера звукоизоляции ограждающих конструкций выражается в децибелах.
Степень необходимости звукоизоляции перекрытий зависит от характеристик,
используемых в строительстве материалов и соблюдения всех технологических норм.
Меры по звукоизоляции помещений призваны бороться с четырьмя видами шумов:
Ударный шум возникает, когда конструкция помещения принимает удар и рождаемые
при этом колебания передаются на стены или перекрытия. Ударный шум возникает при
ударах о пол тяжелых предметов, перемещении мебели, звуке шагов, ударах по стене.
Воздушный шум распространяется по воздуху, но стены и перекрытия поглощают
воздушные звуковые колебания недостаточно хорошо. Способность поглощать звуки
стенами и перекрытиями зависит от того материала, из которого они состоят.
Чем массивней перегородки, тем большим звукоизоляционным эффектом они обладают.
В помещениях воздушным шумом чаще всего является громкие голоса, громкая музыка,
лай собак.
Структурный шум возникает при передаче вибраций трубами, шахтами вентиляции и
другими элементами коммуникаций. Некоторые элементы коммуникаций могут
передавать звуки на большие расстояния.
Акустический шум чаще всего возникает в необустроенных помещениях и проявляется
в виде эха.

34.

Звукоизолирующие кожухи
Одним из возможных способов борьбы с шумом различных машин и механизмов
является устройство специальных звукоизолирующих кожухов. С помощью кожухов
ослабляется шум не только в соседних помещениях, но и в помещении с источником
шума.
Звукоизолирующие кожухи должны изготовляться из плотных материалов: металла,
пластмассы, дерева и др. Звукоизолирующие кожухи могут выполняться
неразборными и разборными. Неразборные кожухи предназначаются обычно для
небольших по габаритам машин. Кожухи могут конструироваться с каркасом и без
каркаса.
При конструировании кожухов самое серьезное внимание должно уделяться
устранению неплотностей, щелей и отверстий, которые резко снижают
звукоизоляцию кожуха.
Для предотвращения передачи вибрации от фундамента механизма в местах
опирания кожуха и в местах прохода через него вибрирующих валопроводов и
трубопроводов должны устраиваться виброизолирующие прокладки и эластичные
соединения — муфты.

35.

Акустические экраны
Акустические экраны – это тонкостенные шумоизолирующие
конструкции, устанавливаемые вдоль источников шума и являющиеся
преградами на пути распространения издаваемых им звуковых волн.