Влияние шума на организм человека

Размещено на http://www.allbest.ru/

4

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Шум как физический процесс и как компонент среды

2. Организм человека под воздействием шума

3. Защита от промышленного шума

Заключение

Список источников и литературы

Введение

Научно-техническая революция, позволившая создать высокопроизводительное оборудование для промышленности, разнообразные виды транспорта, множество сложнейших технических систем, породила и негативные явления, одним из которых является шум, генерируемый всей этой техникой.

Современная городская среда характеризуется шумом как экологическим загрязнением. Мы сочли актуальным исследование шума как экологического фактора в связи с постоянным его воздействием на организм человека.

Шум -- это звуковые волны, воспринимаемые людьми как неприятный, мешающий или даже вызывающий болезненные ощущения фактор. Бактериолог Роберт Кох (1843-1910) почти сто лет назад предсказывал, что "когда-нибудь человеку придется ради своего существования столь же упорно бороться с шумом, как он борется сейчас с холерой и чумой". Чаще всего шум -- продукт техники, и потому стал опасен сравнительно недавно. Техническая революция и урбанизация нашей жизни в последние десятилетия привели к значительному повышению уровня шума и количества его источников -- "акустический ландшафт" становится все громче. При этом сильнее всего нам досаждает шум транспорта, промышленных машин и установок. Все больше возникает источников шума в быту (бытовые электроприборы и радиоаппаратура, игрушки), в спорте или на отдыхе (моторные лодки или гоночные автомобили). Хотя энергия звуковых волн крайне мала (стакан с водой, полностью поглощающий энергию звуковой волны, излучаемой пылесосом, нагреется до кипения через 10 тыс. лет), шум в наши дни стал одним из самых опасных факторов, вредящих человеку. В настоящее время врачи говорят о шумовой болезни, вызывающей поражение слуха и нервной системы.

1. Шум как физический процесс и как компонент среды

Мы живем в удивительном мире звуков - низких и высоких, нежных и грубых, чарующих и оглушающих. Звучат вокруг голоса людей и музыка, шум ветра и щебет птиц, рокот моторов и шелест листвы...

Звук - это механические колебания, которые распространяются в упругой среде: воздухе, воде, твердом теле и т.п. Любое тело, способное колебаться в нужном интервале частот, может служить источником звука.

Как мы воспринимаем звуки? Когда по утрам звенит будильник, он распространяет вокруг себя звуковые волны в виде колебаний уровня воздушного давления. Эти волны создают вибрации в барабанной перепонке уха, которая передаёт их через три маленькие косточки - молоточек, наковальню и стремечко - в заполненное воздухом среднее ухо. Оттуда вибрации проникают в заполненное жидкостью внутреннее ухо, проходя через полукружные каналы, заведующие нашим равновесием, и улитку. Слуховой нерв реагирует на колебания жидкости в улитке, преобразуя их в закодированные импульсы. Импульсы поступают в мозг, где они расшифровываются, и в результате мы слышим звук.

Способность человека воспринимать упругие колебания, слышать их отразилась в названии учения о звуке - "акустика" (от греческого akustikos -"слуховой", "слышимый"). Акустика исследовала поначалу именно слышимые человеком звуковые волны с частотой от 16 Гц до 20 кГц. Эти волны имеют важнейшее биологическое значение, например, звуковые волны в диапазоне 300 - 4000 Гц соответствуют человеческому голосу. Колебания большей частоты называют ультразвуком, меньшей - инфразвуком. Сейчас акустика рассматривает более широкий спектр упругих колебаний - от самых низких частот до предельно высоких.

Шум - бессистемное сочетание большого количества звуков. Подавляющее большинство искусственных звуков и практически все естественные звуки являются шумами.

Для шумов характерна непериодичность формы колебаний: либо это - длительное колебание, но очень неправильное, сложное по форме (шипение, скрип), либо же это отдельные выбросы (щелчки, стуки). Во всех случаях шумовые колебания состоят из огромного количества гармонических колебаний с различными частотами.

В зависимости от характера шумы делятся на импульсный, прерывистый, тональный и широкополосный. Звуковой хлопок или орудийный выстрел создают единичный, очень мощный, иногда опасный для слуха импульс давления, который сопровождается постепенно затухающими колебаниями давления. Шумы, состоящие из чистых тонов, более опасны, чем широкополосные шумы.

Одной из характеристик шума является уровень громкости. Под уровнем громкости шума понимается его интенсивность, которая определяется как поток энергии, приходящейся на единицу площади поверхности (например, Вт/м²). Однако интенсивность обычных шумов в этих единицах выражать довольно трудно. Дело в том, что ухо - уникальный аппарат, созданный природой, - улавливает звуки с разницей интенсивности в 10 триллионов раз. Оперировать числами, лежащими в таком широком диапазоне, крайне неудобно. Поэтому для характеристики уровня громкости шума приняли логарифмическую шкалу величин, поскольку по ней изменение интенсивности шума на одну единицу в действительности означает изменение в 10 раз. Логарифмическую единицу интенсивности звука (шума) назвали "бел" (Б) в честь изобретателя телефона Александра Грейама Белла. На практике оказалось удобнее пользоваться десятыми долями бела - децибелами (дБ). Децибел - величина относительная: за 0 дБ принято значение 10-12 Вт/м². Это порог слышимости, с которого человеческое ухо начинает воспринимать звук. Предельный же уровень интенсивности шума, вызывающий болевые ощущения, равен 130 дБ (таков шум реактивного самолета на испытательном стенде на расстоянии 50 м). Изменение уровня интенсивности шума на 3 дБ соответствует изменению интенсивности звука в 2 раза, на 6 дБ - примерно в 4 раза и т. д. В децибелах также измеряют звуковое давление, которое определяется как сила, приходящаяся на единицу поверхности (ньютон на квадратный метр, Н/м²). В этом случае за 0 дБ принимается величина 2·10^-5 Н/м². Другая характеристика шума - число звуковых колебаний в одну секунду, или частота звука, измеряемая в герцах.

Звук - одно из самых древних проявлений природы, такое же древнее, как и сама Земля. За многие века своего существования человек приспособился к естественным шумам, научился извлекать из шумов природы жизненно важную информацию. Свист ветра, дальний гром предупреждали его о необходимости искать убежище, рев зверей сигнализировал об опасности или о том, куда надо направить охоту. В природе громкие звуки редки, шум относительно слаб и непродолжителен.

Можно жить без музыки, но нельзя жить без шума. Не случайно у человека, помешенного в сурдокамеру, которая имитирует условия космического полета, начинаются слуховые галлюцинации, мозг не в состоянии долго вынести абсолютную тишину и сам начинает творить шумы!

Всё хорошо в определённых пределах. Негромкий однообразный шум даже навевает покой, вызывает сонливость, такими шумами лечат, например, бессонницу. Благотворное успокаивающее влияние на человека оказывает шум дождя, журчание ручья, морской прибой, шелест листьев - это шумы природного происхождения. Зато производственные, городские, транспортные, жилищно-бытовые, шумы не только раздражают, но и отрицательно влияют на самочувствие и работоспособность, психику, умственную деятельность, становятся причиной повышения раздражимости.

шум физический промышленный защита

2. Организм человека под воздействием шума

Долгое время влияние шума на организм человека специально не изучалось, хотя уже в древности знали о его вреде и, например, в античных городах вводились правила ограничения шума. Так, 2,5 тыс. лет назад в знаменитой древнегреческой колонии городе Сибарисе действовали правила, охраняющие сон и покой граждан: запрещались громкие звуки ночью, а ремесленники таких шумных профессий, как кузнецы, жестянщики изгонялись за пределы города.

В настоящее время ученые во многих странах мира ведут различные исследования с целью выяснения влияния шума на здоровье человека. Их исследования показывают, что шум наносит ощутимый вред здоровью человека. Так, учёные Австрии установили, что "шум сокращает жизнь городских жителей на 8-12 лет. Угроза и вред шума станут более понятными, если учесть, что в больших городах он ежегодно возрастает примерно на 1дБ".

Шум оказывает влияние на весь организм человека: угнетает ЦНС, вызывает изменение скорости дыхания и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, гипертонической болезни, расстройству деятельности печени, может приводить к профессиональным заболеваниям. Отсутствие необходимой тишины, особенно в ночное время, приводит к преждевременной усталости. Шумы высоких уровней могут явиться причиной развития стойкой бессонницы, неврозов и атеросклероза.

Медики установили тот факт, что шум обладает аккумулятивным эффектом, т. е. акустические раздражения, накапливаясь в организме, все сильнее угнетают нервную систему. Поэтому, обычно "перед потерей слуха от воздействия шумов возникает функциональное расстройство центральной нервной системы. Особенно вредное влияние шум оказывает на нервно-психическую деятельность организма. Процесс нервно-психических заболеваний выше среди лиц, работающих в шумных условиях, нежели у лиц, работающих в нормальных звуковых условиях".

"Специфическое шумовое воздействие, сопровождающееся повреждением слухового анализатора, проявляется медленно прогрессирующим снижением слуха. У некоторых лиц серьезное шумовое повреждение слуха может наступить в первые месяцы воздействия, у других - потеря слуха развивается постепенно. Снижение слуха на 10 дБ практически неощутимо, на 20 дБ - начинает серьезно мешать человеку, так как нарушается способность слышать важные звуковые сигналы, наступает ослабление разборчивости речи".

По информации Всемирной организации здравоохранения, человек не может отдыхать при шуме свыше 40 дБ. Зоны свыше 80 дБ опасны, а в зонах с шумом, превышающим 130 дБ (болевой порог), запрещено даже кратковременное пребывание людей. Шум в 150 дБ не переносится человеком, возможен разрыв барабанных перепонок, контузия, а при еще более высоких (более 160 дБ) - смерть!

Изучая влияние шума на организм человека, мы выделили в зависимости от источника: естественные шумы, куда отнесли шум, создаваемый природой и голосом человека, как разновидность шума музыку, шум, создаваемый оружием и ракетно-реактивной техникой, а также рассмотрели бытовой, транспортный и промышленный шум.

Естественные природные звуки на экологическом благополучии человека, как правило, не отражаются, их интенсивность лежит ниже опасного уровня. Исключения составляют шум Ниагарского водопада и сильный удар грома. Что касается крика: 125 дБ - такую силу голоса продемонстрировала на соревнованиях 14-летняя шотландская школьница, перекричав взлетающий самолет "Боинг".

Звуковой дискомфорт создают антропогенные источники шума (автомобильный, рельсовый, воздушный транспорт, промышленные предприятия, оружие и ракетная техника). Как видно из диаграммы уровень громкости шума, создаваемый ими лежит выше опасного уровня.

Врачи заметили, что даже поездки в метро не безопасны для нашего здоровья: звук тормозящего поезда иногда достигает 110-120 дБ и совсем немного уступает реву реактивного двигателя, который равен 140 дБ.

Нас заинтересовал механизм воздействия шума на живые организмы, в частности - человека. В настоящее время в науке нет единого мнения по поводу его объяснения. Мы считаем, что если принять гипотезу некоторых ученых о том, что "структура человека представляет собой совокупность множества колебательных контуров", то можно дать объяснение понятия "шумовое опьянение", предложенное в экологии человека, как возбуждение, возникающее в результате резонанса клеточных структур в ответ на громкие ритмические звуки. При этом происходит торможение деятельности коры головного мозга и "растормаживание" подкорковых центров (это состояние сродни опьянению). Сильный шум - физический наркотик, одна из форм физического (волнового) загрязнения среды жизни. Физиолого-биохимическая адаптация к шуму невозможна.

Шум коварен, его вредное воздействие на организм совершенно незримо, незаметно и имеет аккумулирующий характер, более того, против шума организм человека практически не защищён. При резком свете мы закрываем глаза, инстинкт самосохранения спасает нас от ожогов, заставляя отдёрнуть руку от горячего и т.д., а от воздействия шума у человека нет защитной реакции. Поэтому и существует недооценка борьбы с шумом. Таким образом, с шумом необходимо бороться, а не пытаться привыкнуть.

Подведём итог главы. Рассмотрев физическую природу шума, его характеристики, виды источников, механизм восприятия звуков органом слуха человека, мы выделили различные виды шумов, рассмотрели их воздействие на организм человека и делаем выводы:

· по происхождению наибольшую опасность представляют шумы, создаваемые антропогенными источниками;

· по характеру воздействия наиболее опасным является звуковой хлопок (он создаёт очень мощный импульс давления) и шумы, состоящие из чистых тонов;

· шум обладает аккумулятивным эффектом и оказывает влияние на весь организм человека, нарушая правильное функционирование всех его органов и систем;

· хотя энергия звуковых волн крайне мала (стакан с водой, полностью поглощающий энергию звуковой волны, излучаемой пылесосом, нагреется до кипения через 10 тыс. лет), шум в наши дни стал одним из самых опасных факторов, вредящих человеку.

3. Защита от промышленного шума

Большую часть времени наши родители проводят на производстве, поэтому нас интересовал вопрос о состоянии шумового загрязнения на их рабочих местах и его влияние на их здоровье.

Для этого мы провели анкетирование, в ходе которого было опрошено135 человек - это родители и родственники ребят обучающихся в нашей школе. В результате установлено, что 42 человека работают на "тихих" предприятиях, 93 - на "шумных". Из них, на 27 предприятиях шум создают люди, а на 66 - техника. Таким образом, постоянному воздействию шума на рабочих местах подвергаются около 70% опрошенных.

Далее мы выяснили, что нормируемые параметры шума на рабочих местах определены ГОСТ 12.1.003-83 и Санитарными нормами СН 2.2.4/2.1.8.562-96

"Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки".

Ознакомившись с санитарными нормами, мы установили, что для персонала предприятий 90 дБ - предел, выше которого производительность труда заметно ухудшается. Речь идёт о работе, связанной с управлением механизмами или с наблюдением за ними. Разумеется, по мере необходимости повышения внимания и сосредоточенности растёт и потребность в снижении шума.

Уровень 90 дБ допустим в тяжёлой промышленности или при производственных процессах такой шумности, что вследствие больших затрат на снижение уровня нельзя требовать большего, чем просто обеспечения безопасности.

Уровень 80 - 85 дБ можно считать границей, приемлемой для лёгкой промышленности; 75 дБ - верхний предел шума для сложных работ, например, сборка электронного оборудования.

Чтобы разобраться в способах снижения шума, мы обратились к основам акустики. Распространяясь от источника, звуковые волны либо прямо попадают на слуховой орган человека, либо, например, встречая на своем пути преграду, возбуждают в ней механические колебания. Те в свою очередь снова возбуждают звуковые волны, которые, в конце концов, воздействуют на человеческое ухо. Защита человека от шума может быть осуществлена тремя основными способами. Во-первых, применением индивидуальных средств защиты - ушных протекторов. Во-вторых, путем создания преград на пути распространения шума (звукоизоляция) и, в-третьих, ослаблением звуковых волн по пути распространения (звукопоглощение). Звукопроводность различных сред проверена нами с помощью известных экспериментов с камертоном на резонаторном ящике в ходе которых подтверждено хорошее звукопоглощение пористых тел (например, пробки).

Существуют четыре разновидности ушных протекторов: два типа протекторов, вставляемых в ухо, и два - наружных. Первый тип вставляемого протектора - это тампон или заглушка - пробка из мягкого материала, предназначенная для разового употребления. Другой тип вставляемого ушного протектора - пластмассовая заглушка - пробка для уха, специальное устройство работает как клапан, закрывающий заглушку для звука, как только уровень шума переходит через некоторый предел.

Наружные ушные протекторы или наушники, в некоторых отношениях предпочтительнее, чем заглушки: они гигиеничнее заглушек, иногда дают и большую защиту. Однако они имеют и недостатки - нагреваются и вызывают раздражение кожи при попадании под наушники твёрдых частичек.

Ношение ушных протекторов решает задачу защиты от шума только тогда, когда защищаемый подвергается шумовому воздействию лишь в течение сравнительно малой доли полного времени работы механизма, либо когда остальные методы снижения шума неприменимы по техническим или экологическим причинам.

Для очень сильных звуков, превышающих 130 дБ, недостаточны и наушники. В таких ситуациях необходимо надевать шлем, но даже тогда время нахождения в зоне сильного шума должно быть ограничено.

Однако, как показали наши исследования (анкетирование), только 10% рабочих шумных предприятий (где шум создаётся работающей техникой) используют ушные протекторы. Ушные протекторы не пользуются популярностью у рабочих. В некоторой степени это связано с тем, что рабочие нередко предпочитают подвергаться незначительному шуму, чем испытывать неудобства от ношения ушных протекторов, а, кроме того, не верят тому, что их слуху наносится ущерб, либо недооценивают степень этого ущерба.

Основными современными способами снижения шума являются звукоизоляция и звукопоглощение. Звукоизоляцию производят с помощью звукоизолирующих ограждений (стены, перегородки и т.д.), звукоизолирующих кожухов и акустических экранов. Звукоизолирующие конструкции устанавливаются на пути распространения шума, создаваемого каким-либо источником, и препятствуют его распространению. Физической основой звукоизоляции является отражение волн от препятствий.

Преобразование звуковой энергии в тепловую используется в звукопоглощающих системах (облицовка, штучные поглотители, элементы активных глушителей шума). Звукопоглощающие облицовки изготовляются из волокнистых, пористых, ячеистых материалов в виде многослойных экранов или покрытий.

Среди средств борьбы с шумом заметное место занимают поглотители резонансного типа. Его наиболее распространенная конструкция - это перфорированная панель, расположенная на некотором расстоянии перед жесткой стенкой.

Шум вентиляторных, компрессорных и газотурбинных установок, систем сброса сжатого воздуха снижается глушителями. Они делятся на абсорбционные (поглощение звуков), реактивные (отражение звука к источнику), комбинированные (поглощение и отражение).

С помощью звукопоглощающих конструкций уровень шума снижается на 5-8 дБ, а звукоизолирующие снижают на 20-50 дБ в зависимости от частоты звука и типа конструкции. Большой эффект дает их совместное применение.

Существуют активные, требующие расхода энергии, методы снижения шума. В 1970-х годах советский физик Г. Д. Малюжинец предложил "окружить источник шума замкнутой поверхностью, пропускающей звук, на которой определенным образом расположены приемники и излучатели звука. Звуковая волна, падающая на такую поверхность изнутри, выходит наружу, полностью повторяя форму исходного звукового поля, но в противофазе с исходной волной. В результате происходит гашение звукового поля произвольной формы в широком диапазоне частот". Физический механизм заключается в сложении колебаний с различными фазами, однако компенсирующее поле при этом создается не пассивным путем (например, отражением, а излучается специальными электроакустическими преобразователями). Этот метод эффективен для гашения шума в низкочастотном диапазоне, где традиционные методы мало эффективны.

В настоящее время развитие методов активного гашения звука находится в стадии бурного роста. Более 60% всех публикаций в мире по вопросам борьбы с шумом посвящены именно активному гашению.

Заключение

· Шум представляет собой бессистемное сочетание большого количества звуков. Звуки - составная часть природы. Однако, в природе громкие звуки редки, шум относительно слаб и непродолжителен.

· Звуковой дискомфорт создают антропогенные источники шума - автомобильный, рельсовый, воздушный транспорт и промышленные предприятия.

· Шум обладает аккумулятивным эффектом и оказывает влияние на весь организм человека, нарушая правильное функционирование всех его органов и систем.

· Анкетирование показало, что 70% опрошенных родителей и родственников учащихся нашей школы работают на "шумных" предприятиях, и на 70% этих предприятий шум создаётся работающей техникой.

· Основными современными способами снижения шума являются звукоизоляция и звукопоглощение, а так же методы активного гашения звука.

· На посещённых нами промышленных предприятиях самым эффективным средством для ликвидации шума является замена старого (шумного) оборудования новым (бесшумным) и вынос шумящих агрегатов за пределы помещения.

· Наша гипотеза о том, что уровень шума в школе превышает допустимые нормы, подтвердилась результатами измерения. В течение всего времени пребывания в школе мы подвергаемся воздействию шума превышающего норму, а крики и шум большого количества детей дают превышение его опасного уровня.

· Измерения позволили нам выявить факторы повышенного шумового воздействия, превышающие опасный уровень в домашних условиях - шум бытовой техники.

· Уровень громкости шума, создаваемый современной электронной музыкой, иногда превышает болевой порог - 130 дБ. Большая часть учащихся нашей школы увлечена прослушиванием громкой музыки и плееров. Для подростков же предельно допустимая сила звука - 70 дБ.

· Результаты экспериментального исследования по измерению частотных границ звуков, воспринимаемых учащимися 7 - 11 классов нашей школы, показали, что каждому второму из нас необходимо задуматься об остроте своего слуха.

Экология в буквальном смысле слова - это наука о том, как жить в собственном доме. "Дом" современного человечества - вся планета Земля, теперь уже вместе с прилегающим космическим пространством. В связи с чем, в заключение, мы хотим выразить свое полное согласие с авторами следующих строк.

Список литературы и источников

1. Захлебный А.Н. Книга для чтения по охране природы. - М.: Просвещение. -

2. Зиятдинов Ш.Г. Шум как экологический фактор // "Физика в школе". - 2005.

3. Кравчук П.Н. Генерация и методы снижения шума и звуковой вибрации. - М.: Издательство Московского университета, 2006

4. Ческин М.С. Внимание: шум! - Лениздат, 2007.

5. Шум // Физический энциклопедический словарь. Под ред. Прохорова А.- М.: "Советская энциклопедия", 2005

Размещено на Allbest.ru