Калинин А.А. (рук.) Безопасность жизнедеятельности

Подождите немного. Документ загружается.

211

принципа: гигиенический эффект и безопасность их использования, эстетич-

ность и эргономические требования при обоснованной цене.

212

9 Обеспечение безопасности труда при воздействии

виброакустических факторов

В соответствии с положениями Р 2.2.2006-05 к таким факторам относят

шум, вибрацию, инфра- и ультразвук. По степени опасности среди десяти

наиболее опасных факторов шум занимает третье место, вибрация – четвер-

тое (это распределение действительно для любого предприятия, где вибрация

имеет место только на отдельных рабочих местах).

Проблема – обеспечение безопасности жизнедеятельности в условиях

чрезмерного звукового давления и вибраций от промышленных источников,

бытовой аппаратуры и транспортных средств.

9.1 Звук. Шум. Термины, классификация.

Звук, являясь одним из основных элементов живой и неживой приро-

ды, оказался важнейшим физическим фактором в развитии человеческой ци-

вилизации. Если рассматривать звук как физическое явление, то это волновое

движение упругой среды. Так считали многие годы. С развитием науки, тех-

ники и медицины его стали характеризовать и с физиологической точки зре-

ния, определяя как субъективное ощущение, воспринимаемое органом слуха

при воздействии на него звуковых волн. Звук можно создать в любой среде:

воздухе, жидкости, почти в любом твердом веществе – его не услышишь

только в пустоте. Если он распространяется в воздухе, его называют воздуш-

ным, а в твердых телах – структурным.

Современная теория о звуке имеет множество терминов. Основные из

них:

• звук • частота; спектр;

• звуковое давление – разность между мгновенным значением давле-

ния в данной точке и атмосферным - Па (Н/м

). иногда в литературе встреча-

ется прежняя единица - бар (1 дин/см

) - 0,1 Н/м

;

• уровень звукового давления – эффективное звуковое давление

или среднее квадратическое значение отклонений давления от атмосферно-

го давления, вызванных прохождением звуковой волны, выраженное в дБ

относительно порогового давления ро = 2

-5

Н/м

213

=10 lg (J / J

) = 10 lg (р

/ р

) =20 lg (р

/ р

) дБ

• предельно допустимый уровень (ПДУ) шума - это уровень фактора,

который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 ча-

сов в неделю в течение всего рабочего стажа, не должен вызывать заболева-

ний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными

методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни

настоящего и последующих поколений;

• допустимый уровень шума - максимальный уровень звука,

А.макс.

, дБА и др.

Человек с наиболее острым слухом способен уловить интенсивность

самого тихого звука, равную 0,000000000001 Вт/м

. Но в промышленности

интенсивность звука превышает 1000 Вт/м,

. При таком широком диапазоне

затруднительно оперировать такими числами. Поэтому, используя ма-

тематические законы, малое значение интенсивности звука записывают как

-12

Вт и называют ее эталоном, а измеренную величину делят на это значе-

ние. При этом отмечают, сколько раз нужно умножить эталонное значение на

10, чтобы получить заданную интенсивность.

Например, звук самолета превышает эталон в 10

раз. Это значит, что с

принятой эталонной интенсивностью необходимо провести арифметическую

операцию 13

10. Единицу измерения, полученную при умножении в 10 раз,

назвали белом (Б) в честь изобретателя телефона Грейама Белла. Следова-

тельно, звук самолета можно записать как значение в 13 Б.

На практике оказалось что бел (Б) слишком большая единица. Поэтому

предложили пользоваться десятыми долями бела, или децибелами (дБ). Те-

перь звук самолета можно записать как 130 дБ.

Пользуясь определением децибела, уровень интенсивности звука за-

пишем в виде логарифма

L = 10 lg (I

изм

/ I

этал

В технике измерений имеется разграничение областей применения

терминов звуковое давление и уровень звука (шума).

Для характеристики звуков при частотах 31,5 – 63 – 125 – 250 – 500 –

1000 – 2000 – 4000 – 8000, т. е. в октавных полосах частот используют тер-

мин “уровень звукового давления” с единицей измерения – дБ.

214

Все другие сложные звуки, т.е. не разложенные по октавным частотам,

измеряют в дБА и характеризуют термином “уровень звука(шума)”.

Но звуковое давление не полностью характеризует источник звука, так

как один и тот же звук в разных по размерам помещениях будет или едва

слышен или чудовищно громок. Поэтому для полной оценки акустической

характеристики служит понятие сила (интенсивность) звука.

На практике часто используют термин октава – интервал между дву-

мя звуками, частоты которых различаются вдвое.

Таким образом, звук характеризуется множеством терминов, исполь-

зуемых в акустических расчетах.

С физической точки зрения принципиального различия между звуком

и шумом нет. Поэтому все, что было сказано о звуке, справедливо и для шу-

ма. В литературе по акустике нет единого определения термина “шум”. Спе-

циалисты по-разному формулируют его. Одни говорят, что шум – это бес-

порядочное сочетание звуков, раздражающих человека, другие – всякого ро-

да звуки, мешающие восприятию полезных звуков, оказывающие вредное

или раздражающее действие на организм человека. Наибольшее распростра-

нение получило определение шума, в котором шум – совокупность звуков

различной интенсивности и частоты, беспорядочно изменяющихся по вре-

мени.

Классификация шума

Согласно специальному стандарту шум классифицируют по характеру

спектра и временным характеристикам. По характеру спектра шумы подраз-

деляют на: • широкополосные, с непрерывным спектром шириной более од-

ной октавы; • тональные, в спектре которых имеются дискретные тона.

Тональный характер шума устанавливают измерением в третьоктавных

полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не ме-

нее чем на 10 дБ.

215

Кроме приведенной классификации, в литературе можно встретить и

такую, где шумы подразделяют по происхождению и частоте. Например:

• шум от рабочего станка, механизмов – механический;

• при работе ударных прессов при ковке, штамповке, клепке и т. п. –

ударный шум;

• шумы сильных потоков воздуха или жидкости – аэродинамические и

гидравлические.

Среди этих классификаций наиболее значима классификация шума по

частоте:

• инфразвук ( < 16 Гц); • низкочастотные (16(30) - 300 Гц);

• среднечастотные (300 - 800 Гц); • высокочастотные (800-11200 Гц);

• ультразвук ( > 11200 Гц).

Примечание. Здесь приведена классификация согласно отечественным

нормативным документам. В научной литературе можно встретить другие

классификации по частотному распределению. Например, в отдельных стра-

нах к ультразвуку относят колебания свыше 20 тыс. Гц.

Характеристикой постоянного шума на рабочих местах являются уров-

ни звукового давления L в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими

частотами 31.5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц, определяемые по

формуле

lg20

L =

где p - среднее квадратическое значение звукового давления, Па;

- исходное значение звукового давления в воздухе ( р

= 2×10

-5

Па).

Для ориентировочной оценки, например, при проверке органами над-

зора, выявлении необходимости осуществления мер по шумоглушению и др.,

допускается в качестве характеристики постоянного широкополосного шума

на рабочих местах принимать уровень звука в дБА, измеряемый на времен-

ной характеристике “медленно” шумомера по ГОСТ 17187 и определяемый

по формуле

216

lg20

где р

- среднее квадратическое значение звукового давления с

учетом коррекции “А” шумомера, Па.

Характеристикой непостоянного шума на рабочих местах является ин-

тегральный критерий - эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА, оп-

ределяемый по соответствующей методике.

Дополнительно для колеблющегося во времени и прерывистого шума

ограничивают максимальные уровни звука в дБА, измеренные на временной

характеристике “медленно”, а для импульсного шума - максимальный уро-

вень звука в дБА I, измеренный на временной характеристике “импульс”.

Допускается в качестве характеристики непостоянного шума использо-

вать дозу шума или относительную дозу шума.

Шум представляет совокупность звуков различной интенсивности и

частоты. Такое “разложение” дает возможность определять уровни звукового

давления при определенных частотах колебаний, а также выбирать необхо-

димый вариант снижения шума, учитывая, что способы уменьшения высоко-

частотных и низкочастотных шумов не одинаковы.

Если шум имеет сплошной спектр, т. е. ординаты составляющих его в

широкой области частот равны между собой, то такой шум называют белым.

217

9.2 Воздействие шума на организм

Минимальная интенсивность звука, которую в состоянии восприни-

мать ухо, называется порогом слышимости.

Порог слышимости – субъективное явление, которое изменяется во

много раз в зависимости от состояния слуховой функции, возраста и других

факторов. Например, порог слышимости для тона 1000 Гц у человека с нор-

мальным слухом должен иметь интенсивность, равную 0,001 бар или

0,000001 атм. При легкой глухоте необходимо усиление силы звука до 0,1

бар, т. е. увеличение звукового давления в 1000 раз. В акустических расчетах

за пороговое значение звукового давления принято значение, равное 2

-5

Па (Н/м

Верхний предел восприятия звука нашим ухом зависит от целого ряда

факторов и у каждого человека различен. Считают, что человек в восемна-

дцать лет, когда организм в самом здоровом состоянии, при безупречном

слухе может услышать звук до 20 кГц, но средние показатели составляют

пределы в 16-18 кГц. С возрастом они уменьшаются до 10-12 кГц. В целом

наше ухо по частотному диапазону воспринимает колебания в диапазоне де-

сяти октав. Уровень звукового давления выражают децибелами относительно

порога слышимости, т. е. 0,00002 Н/м

. На практике очень трудно найти ра-

бочее место, чтобы этот уровень составлял меньше порога слышимости, ча-

ще наоборот. Например, типичная шумовая карта представляет следующие

показатели (в децибелах на расстоянии 1 м):

• тиканье карманных часов – 20; • шепот – 30 - 40;

• речь средней громкости – 60; • фрезерный станок – 100 - 108;

• шум на улице – 70 - 80; • реактивный самолет – 140.

Человек к некоторым шумам, например, к уличному шуму, давно при-

вык. Если шум оказывается выше привычного, то в слуховом органе сраба-

тывают защитные приспособления, созданные самой природой.

Одно из них – ушной рефлекс, который при возникновении шума бо-

лее 90 дБА сокращает мышцы среднего уха и помогает снизить чувствитель-

ность к перегрузкам. Другое – физиологическое приспособление: при уве-

личении звука характер колебания молоточка, наковальни и стремени уха

218

резко изменяется, что несколько уменьшает громкость воспринимаемого

звука. Но как бы ни изобретательна была природа, все же шум, превышаю-

щий 130 дБА, причем независимо от частоты, вызывает у человека болевое

ощущение, а звуки с уровнем 140 - 150 дБА при любой частоте немедленно

приводят к повреждению слуха и даже к смертельному исходу.

Не все люди одинаково воспринимают шум. Одни получают поврежде-

ние слуха, другие – нет. Но любое производство с повышенным уровнем шу-

ма вызывает у человека через несколько лет работы стойкое снижение остро-

ты слуха. Шум – следствие быстрой утомляемости и снижения произ-

водительности труда на 8 - 10 %. В некоторых случаях шум вызывает нару-

шение координации движения, невозможность сосредоточиться, головные

боли, головокружение, чувство страха, неустойчивую эмоциональность, бес-

причинную раздражительность. Подобные психологические последствия

шумовых воздействий трудно поддаются измерению, так как невозможно

определить степень их воздействий на настроение человека. Раздраженные

люди становятся неестественно вспыльчивыми, принимают самые неожи-

данные решения, которые могут привести к травме, авариям, катастрофам.

Шум вызывает у человека ряд нарушений функционального состояния

нервной и сердечно-сосудистой систем, сопровождающихся ослаблением то-

нуса и ритма сердечных сокращений, артериального давления. Шум приво-

дит к нарушению секреторной и моторной функций желудка, появлению га-

стрита, и, как считают исследователи, может спровоцировать язву и рак же-

лудка. Австрийский врач Гриффит считает, что шум сокращает жизнь в

среднем на 8 - 12 лет. Есть данные о том, что шум побуждает у человека по-

хотливые, низменные чувства и даже может толкнуть на убийство.

Неприятное воздействие шума зависит от индивидуального отношения

к нему. Например, шум, производимый самим человеком, не беспокоит его.

В то же время небольшой шум, вызываемый соседями или каким-либо по-

сторонним источником, может оказать сильное раздражение. Раздражающее

действие шума зависит от его физических свойств, а точнее от частоты. Низ-

кочастотные шумы до определенных значений человек воспринимает легче,

чем высокочастотные. Ряд исследователей приписывают шуму и такие по-

следствия, как развитие депрессии и психических заболеваний, в результате

219

которых разрушаются семьи, осложняются отношения на производстве. Че-

ловек становится неуживчивым, агрессивным.

9.3 Источники шума

В окружающей человека среде источниками шума являются транс-

портные средства; агрегаты, установки, оборудование промышленных пред-

приятий; природные процессы, животные и сам человек. Наиболее вредными

и опасными из них являются почти все виды транспортных средств и про-

мышленные источники, а самыми благоприятными – природные звуки.

Технологическое оборудование промышленных предприятий характе-

ризуется самым широким спектром явлений. Например, на деревообрабаты-

вающих предприятиях самые шумные цехи: лесопильный, мебельный и др., в

которых основными источниками шума являются станки. Причина большого

шума в том, что станки работают на высоких скоростях и оборотах рабочих

инструментов, сопровождающихся перемещением больших масс воздуха с

созданием значительных аэродинамических шумов. При этом происходят ко-

лебания узлов резания, отдельных частей станков или оборудования в целом,

которые передаются на фундамент. Аналогичная картина в любых промыш-

ленных цехах.

Колебания узлов резания вызывают колебания воздуха в небольшом

объеме, ограниченном защитным кожухом. Звуковые волны, вырываясь из

замкнутого пространства кожуха, распространяются по всему цеху, много-

кратно отражаясь от стен.

Кроме станков, существенный шум происходит от работы разного обо-

рудования и транспортных конвейеров, кранов, пневмотранспортных и вен-

тиляционных систем и т. д.

В больших мегаполисах самым распространенным источником являет-

ся транспорт.

Современное производство оснащено автоматическими и полуавто-

матическими линиями, механизмами, увеличивающими общее количество

электрифицированного приводного оборудования.

220

9.4 Контроль и нормирование шума

Нормативный уровень звукового давления – это уровень звукового

давления в каждой из 9 октавных полос, принятый в действующих норматив-

ных документах в соответствии с рекомендациями ИСО (Международная ор-

ганизация по стандартизации), учитывающими санитарно-гигиеническне и

другие требования по уменьшению воздействия шума на организм человека.

Основополагающий стандарт регламентирует нормы по частотам коле-

баний. Чем больше частота колебаний, тем меньше уровень звукового давле-

ния. Например, допустимые уровни звукового давления на постоянном рабо-

чем месте в производственном помещении для частоты 63 Гц составляют 95

дБ, а для частоты 8000 Гц – 69 дБ. Уменьшение уровней звукового давления

с повышением частоты говорит о том, что на высоких частотах, наиболее

вредных для человека, обязательны меньшие значения шума, чем на низких

частотах. Общий уровень шума в производственных цехах не должен пре-

вышать 80 дБА (нормативное значение, принятое в России).

Первые в мире нормативы на шум были приняты, в нашей стране. Это

были нормы и правила по ограничению шума на производстве № 205-56,

разработанные Ленинградским институтом охраны труда в 1956 г. С введе-

нием ГОСТ 12.1.003-83 были отменены нормативы шума, устанавливаемые

СН 245-71.

В настоящее время в России действует более десятка нормативных до-

кументов по шумовым характеристикам с требованиями к их измерениям.

Основные из них: ГОСТ 12.1.003 и СН 2.2.4/2.1.8.562 - 96.

В соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.003 - 89 допустимые уровни

звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалент-

ные уровни звука на рабочих местах следует принимать:

• для широкополосного постоянного и непостоянного (кроме импульс-

ного) шума;

• для тонального и импульсного шума - на 5 дБ меньше значений, ука-

занных в нормах;

• для шума, создаваемого в помещениях установками кондициониро –

вания воздуха, вентиляции и воздушного отопления - на 5 дБ менее факти-