Воздействие шума на организм человека

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Актюбинский государственный университет имени К. Жубанова

Курсовая работа

на тему: «Воздействие шума на организм человека»

по специальности 5В060800 - «Экология»

Выполнила: А.Б. Каукамбаева

Научный руководитель: магистр естествознания Г.А. Гатаулина

Консультант: к.б.н., доцент Е.Х. Мендыбаев

Актобе 2012



Содержание

Введение

1. Общие сведения об акустике

1.1 Физические характеристики звуковых сигналов

1.2 Классификация шумов

1.3 Спектрально- временные характеристики шумов

1.4 Измерительная аппаратура и оборудование

2. Оценка различных звуков

2.1 Звуки в частности, шумы, с точки зрения их влияния на человека

2.2 Физические характеристики, свойственные человеческой речи

2.3 Санитарные нормы по допустимым уровням шума

2.4 Механизмы слуховой рецепции. Слуховая система, нервныеп ути и центры

2.5 Центры слуховой системы

2.6 Спектральная чувствительность человеческого уха

2.7 Показатели слуха

3. Влияние шума на организм человека

3.1 Воздействие шума во время сна

3.2 Воздействие авиационного шума на сон

3.3 Автотранспорт

3.4 Средства индивидуальной защиты от шума

4. Методы и средства борьбы с шумом на производстве

4.1 Общие положения

4.2 Снижение шума в источнике

4.3 Строительно-акустические мероприятия по защите от шума

Заключение

Список использованной литературы

Приложение 1

Приложение 2Введение

Мир, окружающий нас, можно назвать миром звуков. Звучат вокруг нас голоса людей и музыка, шум ветра и щебет птиц, рокот моторов и шелест листвы. С помощью речи люди общаются, с помощью слуха получают информацию об окружающем мире. Не меньшее значение звук имеет для животных. С точки зрения физики, звук - это механические колебания, которые распространяются в упругой среде: воздухе, воде, твёрдом теле и т.п. [1]. Развивающаяся промышленность, переход от ручного труда к труду с использованием машин способствовали проявлению шумового фактора почти на каждом производстве. акустика звук шум вибрация

Прогресс техники связан с конструированием новых многооборотных и многоударных машин, станков, ручного механизированного инструмента. Одновременно с этим и шумовой фактор приобретает иной, чем прежде, характер. Изменяются громкость, спектральный состав и характер шума, другим становится и подход к его оценке как гигиенического фактора.

Шум, который нам кажется незаметным, оказывает многообразное влияние на человеческий организм; такое многообразие в подавляющем большинстве является нежелательным по причине неблагоприятного воздействие на здоровье человека [2]. Шумовая проблема носит комплексный характер и стимулирует выдвижение ряда вопросов, относящихся к различным областям науки и техники. Шум преследует человека на улице, дома, на работе, систематически влияет на его психологическое и физиологическое состояние. Звуки могут оказывать отрицательное воздействие на эмоциональное состояние, приводить к развитию заболеваний, а иногда наносить психическую травму. Беспорядочный комплекс звуков, создающий особый шумовой фон различной интенсивности, является для людей стрессом, фрустрацией. В связи с этим изучение проблемы шумового загрязнения является актуальным.

Целью курсовой работы, является оценка воздействия шумового загрязнения на окружающую среду и здоровье человека.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Описать основные характеристики шума;

2. Выявить основные источники шумового загрязнения;

3. Изучить влияние шума на организм человека;

4. Ознакомиться с мероприятиями по предупреждению шумового загрязнения.



1. Общие сведения об акустике

1.1 Физические характеристики звуковых сигналов

Звук представляет собой колебания, которые окружают нас всюду; вибрирующий воздух доносит звуки до наших ушей.

Звук распространен в виде переменного возмущения упругой среды, то есть в виде звуковых волн (прил.1). В волнах никакого переноса вещества не происходит, а происходит перенос энергии - благодаря изменениям, происходящим в упругой среде. Распространение волн в любой среде рождает одинаковый колебательный процесс. Наиболее яркой иллюстрацией волнового движения служит распространение волнового движения по глади воды.

Звуковыми колебаниями называют колебательные движения частиц среды под воздействием возмущения. Пространство, в котором происходит распространение этих волн, называют звуковым полем. Если источник возмущения известен, то пространство, в котором могут быть обнаружены звуковые колебания, создаваемые этим источником, называют звуковым полем данного источника звука. Звуковые колебания - частный случай механических колебаний. Волновое движение является общим передающим движением во всех средах. При колебаниях воздуха его давление периодически повышается и понижается. Поверхность воды может подниматься и опускаться. Колебания земли могут происходить как вверх и вниз, так и вперед и назад вдоль ее поверхности для распространения света никакой физической среды не требуется; осциллирующие электрические и магнитные поля создают и поддерживают друг друга при движении волнового импульса. Характерная черта волнового движения состоит в том, что при благоприятных обстоятельствах оно может переносить энергию на громадные расстояния [1]

Звуковые колебания в жидкой и газообразной средах являются продольными колебаниями, то есть частицы среды колеблются вдоль линии распространения волны. В твердых телах могут распространяться также поперечные волны.

Звуковые волны распространяются с определенной скоростью, называемой скоростью звука. В разных средах и телах скорость звука различна. Для воздуха комнатной температуры 15-20 ^оС при давлении 760 мм рт. ст. скорость звука составляет 340-343 м/с. Таким образом, если от момента вспышки молнии до раската грома прошло 7 с, то гроза находится на расстоянии более 2 км. Если же промежуток между вспышкой молнии и раскатом грома практически отсутствует, то можно сказать, что гроза рядом.

В твердых телах, отличающихся высокой плотностью и упругостью, звуковые волны могут распространяться с огромными скоростями. Так, скорость распространения звуковых волн в стали составляет 5050, в железобетоне - 4100, в древесине - 1500 метров в секунду.

Таблица 1. Скорость звука для некоторых газов и жидкостей

Среда	Температура, 0С	Плотность р, кг /м3	Скорость звука, с, м/с
Водяной пар	100	0,58	405
Воздух	0	1,29	331
Гелий	20	1,20	343
Вода пресная	15	999	1430
Вода соленая 3,5 %-ная	15	1027	1500

Звуковым давлением в газах и жидкостях называют разность между мгновенным значением давления р_а.м в точке среды при прохождении через нее звуковой волны и статическим давлением в той же точке, то есть

р=р_а.м -р_а.с. (1.1)

Звуковое давление - величина знакопеременная: в моменты сгущения (уплотнения) частиц среды она положительная, в моменты разрежения (расширения) среды - отрицательная. Эту величину оценивают по амплитуде или по эффективному значению. Для синусоидальных колебаний эффективное значение составляет 1/2^1/2=0,701 амплитудного.

Звуковое давление представляет собой силу, действующую на единицу поверхности: р = F/S. В системе СИ его измеряют в ньютонах на квадратный метр (Н/м²). Эта единица называется Паскалем и обозначается Па. В абсолютной системе СGS единиц звуковое давление измеряют в динах на квадратный сантиметр: 1 Па= 1 Н/м² = 10 дин/cм²= 1 кг/(мЧс²). Ранее эту единицу называли баром. Но так как единица атмосферного давления, равная 106 дин/см² , также называлась баром, то при стандартизации названии «бар» осталось за единицей атмосферного давления. В системах связи, вещания и подобных системах имеют дело со звуковыми давлениями, не превышающими 100 Па, то есть в 1000 раз меньшими атмосферного давления.

Интенсивностью звука, или силой звука, называют количество энергии, проходящее в секунду через единицу площади, перпендикулярной к направлению распространения волны. Обозначают её I. Единицей интенсивности звука является ватт на квадратный метр (Вт/м²) в системе СИ.

Плотностью энергии е называют количество звуковой энергии, находящейся в единице объема. Единицей плотности является джоуль на кубический метр в системе СИ. Плотность энергии е связана с интенсивностью звука I (в режиме бегущей волны) соотношение е = I/с, где с - скорость звука.

В акустике за уровень параметра принимается величина, пропорциональная логарифму относительного значения данного параметра. Уровнем звукового давления L_р называется величина, рассчитываемая по формуле (1.2)

L_р = 20 lg (p/p₀) = 10 lg (p/p₀)², (1.2)

где р - звуковое давление, р₀ = 2Ч10^-5 Па - уровень, условно принимаемый за нулевой.(прил.1) В этом случае уровень звукового давления измеряется в децибелах (дБ). При изменении звукового давления в два раза уровень его изменяется на 6 дБ, в четыре раза - на 12 дБ, в десять раз - на 20 дБ и т.д. Измерение уровня звукового давления в децибелах необходимо потому, что звуки, с которыми мы имеем дело в реальном мире и которые способно воспринять человеческое ухо, на очень много порядков различаются по интенсивности, что делает линейные единицы неудобными в применении. Кроме того, логарифмическая мера хорошо согласуется с характерным для человеческого восприятия упомянутым выше законом Вебера - Фехнера, согласно которому слуховое ощущение пропорционально логарифму интенсивности вызывающего его раздражителя [1].

1.2 Классификация шумов

Источники шумов в нашей жизни чрезвычайно разнообразны, однако в инженерно-технической литературе различают источники шума естественного и техногенного происхождения.

- Источники шума естественного происхождения присутствуют независимо от человека, это шумы так называемой «неживой природы» и диких животных сюда относятся: шум ветра, шум воды, будь это водопад или горный ручей, звук грозового разряда, шелест листьев, пение птиц, голоса животных.

- К источникам шума техногенного происхождения относятся различное строительное оборудование, транспорт и современные технические механизмы. Такой шум складывается из коммунального и транспортного шума (производимого оборудованием промышленных и бытовых объектов, вентиляционными установками, тяжелыми грузовыми автомашинами, трамваями, железнодорожными составами, электропоездами, самолетами). Данный шум создает значительное шумовое загрязнение окружающей среды [6].

Однако в литературе по гигиене труда имеются данные об источнике шума так называемого квартирного происхождения. К этой категории относится шум в жилых домах, который зависит главным образом от культуры и режима жизни населения дома. Это может быть шум инженерно-технологического оборудования, бытовых приборов, шум, производимый при игре на музыкальных инструментах, передвижении людей и мебели, разговорах, криках детей и т. д. С подобного рода шумами нам приходится сталкиваться довольно часто, поэтому представляется актуальным выделить этот шум в отдельный раздел как шум, производимый в основном людьми [4].

1.3 Спектрально- временные характеристики шумов

Для оценки шумового фактора введена классификация по спектральным и временным характеристикам. По спектральному составу шумы принято разделять на широкополосные и тональные. Широкополосными называют шумы, имеющие непрерывный спектр. Ширина которого больше октавы. Для измерения спектрального состава шума приняты октавные полосы со среднегеометрическими частотами, например 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000Гц.(прил.1) Тональный шум характеризуется тем, что в спектре присутствуют отдельные слышимые дискретные тона. Это определяется превышением уровня звукового давления в одной полосе над соседними более чем на 10 дБ. Громкость тональных импульсов зависит от интенсивности импульса и его длительности. По временным характеристикам шумы разделяют на постоянные и непостоянные. В процессе измерения при помощи шумомера постоянные шумы измеряются в положении шумомера «медленно», и уровень этих шумов не изменяется более чем на 5 дБ (А).

Непостоянные шумы делятся на импульсные, прерывистые и колеблющиеся во времени. Постоянные, или стационарные, шумы характеризуются приблизительной константой физических параметров (интенсивность, спектральный состав). Сюда можно отнести такие шумы, как шум моря, леса, шумовой фон большого города и др. Непостоянные, или нестационарные, шумы определяются медленно изменяющимися физическими параметрами, которые длятся промежутки времени меньшие, чем усреднение в измерительном приборе. Примером такого шума может являться шум проходящего транспорта, удар молота и др. [3,6]

1.4 Измерительная аппаратура и оборудование

Кроме аппаратуры общего применения (тональные генераторы, электронные вольтметры, измерители нелинейных искажений, измерители уровня, осциллографы, анализаторы гармоник, магнитофоны, измерительные усилители и т. д.), при акустических измерениях используют специальную измерительную аппаратуру.

К ней относятся: тональные генераторы с воющим тоном, шумовые генераторы, измерители звукового давления, акустический зонд, шумомеры, октавные фильтры, быстро действующие регистраторы уровня, реверберометры, искусственный рот, измерительный телефон, искусственное ухо, измерительные трубы, спектральные анализаторы, анализаторы амплитудных распределений, пистонофоны и дополнительные электроды и др. измерители звукового давления состоят из измерительного микрофона и соединенного с ним электронного вольтметра, градуированного в паскалях или децибелах относительно 10^-12 Вт/м. [1].

Шумомеры характеризуются наличием различных характеристик частотной коррекции (так называемых шкал А, В и С) для измерения уровня громкости. Шкала (характеристика) А соответствует уровню громкости до 40 фон, шкала В - до 70 фон, шкала С (равномерная)- до 85 фон и выше. Шумомеры обычно снабжаются полосовыми третьоктавными или октавными фильтрами с компенсацией их затухания. Измерители шумомеров имеют возможность переключения постоянных времени усреднения звукового давления: F (fast)-быстро, S (slow)-медленно, I (pik)-импульс.

Шкалу F применяют приизмерениях постоянных шумов, шкалу S-при колеблющихся и прерывистых (например, речи), шкалу I-при импульсных. Уровень громкости, как будет показано ниже, является такой характеристикой, определить которую для произвольного звука или шума зачастую затруднительно. В этой связи щумомеры дают показания уровней звукового давления с соответствующей частотной коррекцией, например по кривой А, которые, чтобы не путать их с уровнем громкости, называют уровнем звука в дБ (А).

Для того чтобы охарактеризовать звуки (шумы) переменного уровня, действующие в течение длительного времени, современные шумомеры позволяют измерять усредненную характеристику - эквивалентный уровень звук. Аналогично определяются эквивалентные уровни звука с частотой коррекцией В и С. Реверберометры позволяют измерять время реверберации в помещении. Большинство из них имеет устройство временной задержки от нескольких сотых секунды до нескольких секунд и индикатор уровня, регистрирующий уровень перед выключением источника звука и через определенное время после его выключения.



2. Оценка различных звуков

2.1Звуки в частности, шумы, с точки зрения их влияния на человека

В то время как измерения физических характеристик звуковых полей описываются четко определенными процедурами, производимыми с любой заданной точностью при помощи измерительных приборов, оценка восприятия звука такой сложной системой, как человек, является гораздо более трудной задачей.

Звуки, воздействующие на слуховую систему человека, подвергаются сложной многоуровневой обработке от чувствительных нейронов внутреннего уха до отделов головного мозга, ответственных за высшую нервную деятельность.

Это определяет зависимость восприятия звуков от множества факторов, определяемых как уровнем, структурой самих звуков, так и прочей информацией (например, визуальной), воспринимаемой человеком как в момент воздействия звука, так и задолго до этого. В частности, восприятие тех или иных звуков может зависеть даже от принадлежности человека к той или иной социокультурной группе [4].

Между тем, для того чтобы изучать воздействие шума на человека, этой характеристики недостаточно. Часто необходимо выяснить, как влияет шум, например, на физиологические или биохимические процессы в организме, или оценить влияние шума на высшую нервную деятельность, например на внимание.

В данном случае необходимы междисциплинарные исследования, требующие синтеза знаний в области акустики, биологии, психологии. Воздействие шума приходится оценивать прямым способом в ходе психологических или, например, биохимических экспериментов, где шум выступает в качестве раздражителя. (прил. 2)

2.2 Физические характеристики, свойственные человеческой речи

Звуки речи имеют уникальную акустическую характеристику. Частотные составляющие звуков речи различаются не только у разных людей, но и у одного и того же человека в разных контекстах. Существуют данные о том, что физические характеристики человеческой речи различаются в зависимости от тендерных особенностей. Так, установлено, что мужчины говорят преимущественно в границах частот 85--200 Гц, женщины -- в пределах 160--340 Гц.

Изменения по частоте в сторону понижения или повышения свидетельствуют об изменениях в эмоциональных состояниях: голос взволнованный, испуганный, радостный, торжествующий, тоскливый, убитый, глухой. По громкости голоса: до 20 дБ -- шепот, 25 дБ -- слабый голос, 40--60 дБ -- средний голос, 80--85 дБ -- крик.

Усиление громкости (прил.1) свидетельствует об изменениях в эмоциональной сфере, как и в случае с высотными показателями: гневные, агрессивные голоса звучат слишком громко, а печальные, тусклые -- слишком тихо [4].

2.3 Санитарные нормы по допустимым уровням шума

Для того чтобы мог быть учтен правовой компонент защиты граждан от шумового воздействия, были разработаны международные санитарные нормы для различного рода деятельности человека на производстве, в учреждениях больничного и санаторного типа, детских учебных учреждений и жилых помещений .В соответствии с этими нормами шум, создаваемый различными источниками звука, не должен превышать допустимых уровней (прил. 3) [8]

2.4 Механизмы слуховой рецепции. Слуховая система, нервные пути и центры

Система слуха функционирует в диапазоне 16--20 000 Гц, хотя верхний предел чувствительности с возрастом может снизиться до 12 000 Гц.

Слуховая система (слуховой анализатор) воспринимает и анализирует звуковые волны. Слуховая система имеет периферический и центральный отделы.

Орган слуха состоит из наружного, среднего и внутреннего уха и является периферическим отделом слуховой системы.

Наружное ухо (ушная раковина, наружный слуховой проход и внешняя сторона барабанной перепонки) обеспечивает направленный прием звуковых волн. В ушную раковину поступает лишь незначительная часть энергии акустического поля. Средняя длина канала наружного уха взрослого человека, измеренная по центральной оси, составляет 26 мм. Площадь поперечного сечения слухового прохода в медиальной части постепенно уменьшается до 0.

Наружное ухо человека является сравнительно плохим концентратором и передатчиком энергии на частотах ниже первого резонанса, но на более высоких частотах его характеристики приближаются к теоретически возможному пределу. Основная функция наружного уха состоит в обеспечении направленного приема звуковых волн. Наружное ухо также защищает барабанную перепонку от механических и температурных воздействий. [9].

Среднее ухо. К системе среднего уха человека относятся барабанная перепонка и три миниатюрные косточки -- молоточек, наковальня и стремечко. Барабанная перепонка через систему слуховых косточек передает колебания в среднее ухо. При этом приходят в движение молоточек, наковальня и, наконец, стремечко, основание которого укреплено в овальном окне улитки и приводит к колебаниям жидкости системы внутреннего уха. Амплитудно-частотная характеристика среднего уха имеет характеристику фильтра низких частот. Входное сопротивление улитки уменьшается в 29 раз, и вследствие этого улучшаются условия передачи энергии акустических сигналов во внутреннее ухо.

Внутреннее ухо. Представляет собой сложный лабиринт соединенных друг с другом каналов, расположенных в височной кости и заполненных жидкостью. Часть костного лабиринта вместе с разделяющими мембранами и рецепторными клетками относится к воспринимающему отделу вестибулярной системы; один из каналов, имеющий спиралевидную форму (улитка), -- к слуховой системе. У человека костный канал улитки составляет около 35 мм (2,5 завитка). Внутри улитки по всей ее длине проходят две мембраны -- основная и рейснерова, разделяющие улитку на три части, или лестницы: вестибулярная и барабанная заполнены перилимфой (со свойствами, близкими к свойствам плазмы крови), а средняя лестница-- эндолимфой.

Химический состав эндолимфы значительно отличается от состава перилимфы в 100 раз большей концентрацией ионов калия и в 10 раз меньшей концентрацией ионов натрия. Главное назначение системы внутреннего уха - первичный анализ сигналов, преобразование колебаний стремечка в форму многоканального описания в виде импульсации волокон слухового нерва. Сравнительно-морфологический анализ показал, что строение системы внутреннего уха имеет значительное сходство у млекопитающих, образ жизни которых не связан с ультразвуковой коммуникацией.

В средней лестнице на основной мембране находится рецепторный аппарат -- орган Корти, заключенный внутри костной стенки улитки. Рецепторами, воспринимающими колебания и передающими информацию в центральный отдел слуховой системы, являются волосковые клетки. Рецепторный аппарат представлен двумя группами рецепторных клеток: внутренних и наружных волосковых клеток. Внутренние и наружные волосковые клетки, вытянутые вдоль улитки, имеют существенно различающуюся синаптическую организацию.

Около 90--95% афферентных волокон, представляющих собой дендриты клеток биополярных нейронов спирального ганглия, образуют синаптические контакты с внутренними волосковыми клетками, и 5--7% афферентных волокон связаны с наружными волосковыми клетками. Волокна основной мембраны улитки внутреннего уха настроены на колебания различных звуковых частот.

При восприятии звуков происходит преобразование акустических сигналов в электрические потенциалы нервной системы. Информация о звуковом потоке от рецепторов слуха по аксонам нервных клеток спирального ганглия передается в слуховой центр продолговатого мозга - кохлеарные ядра в форме коротких электрических импульсов [4].

2.5 Центры слуховой системы

Путь электрических импульсов от периферического чувствующего рецептора к слуховой коре больших полушарий содержит 3--5 уровней переключения (переключательных станций) и не менее 3 перекрестов с одного полушария головного мозга на другое [4].

После переключения на клетках кохлеарных ядер электрические импульсы поступают к ядрам верхней оливы. В этом месте происходит первый перекрест слуховых путей: меньшая часть волокон остается в пределах полушария, на стороне которого расположен периферический слуховой рецептор, а большая часть идет в противоположное полушарие головного мозга.

В области основания мозга, где располагается данный перекрест, имеется еще одна группа ядер -- ядра трапецевидного тела, где также осуществляется частичное переключение волокон клеток кохлеарных ядер. Небольшая часть этих волокон направляется, не переключаясь, в средний мозг, заканчиваясь на клетках нижних холмов.

Сюда же приходит значительная часть перекрещенных и неперекрещенных волокон из ядер верхней оливы. Часть последних дополнительно переключается в группе мелких ядер, расположенной по ходу пучка проводящих волокон, называемых волокнами боковой петли.

Большее количество волокон от клеток кохлеарных ядер переключается на клетках нижних холмов, после чего волокна следующего порядка либо переходят в противоположное полушарие (второй перекрест), либо идут непосредственно к ближайшим подкорковым слуховым центрам -- медиальным коленчатым телам. Считается, что только очень небольшая часть волокон проходит мимо нижних холмов, не переключаясь в них, и заканчивается прямо в медиальном коленчатом теле.

Практически все волокна, идущие от нижележащих слуховых центров, переключаются в медиальном коленчатом теле, отростки нейронов которого идут к слуховым зонам коры данного полушария головного мозга. Следующий, третий перекрест волокон осуществляется уже на корковом уровне. Здесь часть волокон в составе мозолистого тела, объединяющего полушария мозга, идет на противоположную сторону в первичную проекционную зону коры.

Кроме прямых связей, имеются контакты и с другими отделами мозга: связи кохлеарных ядер и ядер трапециевидного тела с двигательными ядрами слухового и троичного нервов. От тел клеток этих черепно-мозговых нервов отходят отростки, иннервирующие мышцы среднего уха. Известны связи кохлеарных ядер, боковой петли с ретикулярной формацией ствола мозга -мощной активирующей системой.

Значительная часть волокон идет от среднего мозга в мозжечок и в спинной мозг, а также к различным двигательным ядрам. Особый интерес представляют ядра, связанные с управлением сложной координированной активностью звукопроизводящего аппарата - мышц гортани, языка, жевательных и мимических мышц.

Представляют интерес также связи слуховых центров с эмоциогенными зонами мозга, раздражение которых вызывает эмоциональные реакции (веселость, страх и т. д.) или обусловливает изменение настроения (подавленность, приподнятость и т. д.).

В переднем мозге слуховые связи необыкновенно широки. Такие взаимосвязи присутствуют и с моторной, и с лобной, и с ассоциативной, а также с височно-затылочной частями головного мозга. И этот перечень связей, по которым слуховая информация поступает к различным отделам, не закончен, его можно было бы продолжить. Без преувеличения можно сказать, что звуковая информация поступает практически во все отделы мозга [4].

2.6 Спектральная чувствительность человеческого уха

Слуховая система человека (слуховой анализатор) представляет собой совокупность механических, рецепторных и нервных структур, воспринимающих и анализирующих звуковые колебания. С помощью слуховых ощущений человек овладевает речью, с помощью слуха контролируется и своя, и чужая речь, исправляется произношение.

Слуховые ощущения делятся на ощущения музыкальных тонов, ощущения шумов и речевые. К музыкальным относятся звуки пения и большинства музыкальных инструментов. Примером шумов может служить звук мотора, шум летящего самолета, шум идущего поезда. Речь представляет собой сочетание музыкальных (гласные) и шумовых (согласные) [9].

Ухо человека обладает свойствами частотного анализатора, дискретным восприятием по частотному и динамическому диапазонам (аналоговый звуковой сигнал превращается в последовательность электрических импульсов двоичного типа). Все эти операции осуществляются во внутреннем ухе, в так называемой улитке.

В улитке находится основная (базилярная) мембрана, состоящая из большого числа волокон, слабо связанных между собой. Вдоль основной мембраны расположены нервные окончания, каждое из которых (а их свыше 20 000) возбуждается от прикосновения к ним волокон основной мембраны, посылая в слуховой центр мозга электрические импульсы. Там эти импульсы подвергаются сложному анализу, в результате которого человек определяет передаваемое сообщение.

2.7 Показатели слуха

При изучении слуховой системы выясняют следующие показатели:1) восприятие по частоте; 2) абсолютная чувствительность; 3) дифференциальная чувствительность по частоте и интенсивности; 4) пространственная и временная разрешающая способность слуха.

1.Восприятие по частоте. Слуховые ощущения возникают как результат воздействия звуковой волны на орган Корти, расположенный во внутреннем ухе. Каждое из волокон основной мембраны резонирует на вполне определенной для него частоте. Сложный звук, состоящий из ряда частотных составляющих, вызывает колебания ряда волокон, соответствующих частотам составляющих. Для измерения абсолютных и дифференциальных порогов слуха у человека используют главным образом речевой отчет.

2.Абсолютная чувствительность. Орган слуха человека реагирует на звуки в пределах от 16 до 20 000 колебаний в секунду. Наилучшая чувствительность - в пределах 1000-4000 колебаний в секунду. Анализ частот звука - это одна из важнейших функций слуховой системы. Диапазон слышимых частот для людей до 25 лет охватывает 16-20 Гц и 16-20 кГц. Высокочастотная часть диапазона уменьшается из года в год, причем после 40лет-- на 80Гц каждые последующие полгода. Человек ощущает около 300 000 различных по силе и высоте звуков. Невысокая чувствительность к звукам низкочастотного диапазона предохраняет человека от постоянного ощущения низкочастотных колебаний и шумов собственного тела.

3.Дифференциальная чувствительность слуха человека характеризует способность различать минимальные изменения параметров звука (интенсивности, частоты, длительности и т. д.). Чувствительность слуха в области низких частот меньше, чем в области высоких.

4.Пространственный слух не только позволяет установить место расположения источника звучащего объекта, степень его удаленности и направление его перемещения, но и увеличивает четкость восприятия. Временные характеристики пространственного слуха базируются на объединении данных, получаемых от обоих ушей (бинауральный слух). Сначала звук достигает уха, расположенного ближе к источнику звука.

При низких частотах звуковые волны огибают голову (в силу их большой длины). Звук в воздушной среде имеет скорость 330 м/с. Следовательно, 1см он проходит за 30 мкс.

Поскольку расстояние между ушами человека составляет 17-18см, а голову можно рассматривать как шар с радиусом 9см, то разница между попаданием звука в разные уши составляет 9рЧ 30 мкс, где 9р (или 28см) -- это дополнительный путь, который должен пройти звук вокруг головы, чтобы попасть в другое ухо.

Эта разница зависит от места расположения источника звука: если он находится по средней линии спереди (или сзади), то звук достигает обоих ушей одновременно [9].



3. Влияние шума на организм человека

Многочисленными работами последних нескольких десятков лет было достаточно убедительно показано, что шум вызывает изменения не только в органе слуха, но и во многих других органах и системах организма. Клинические наблюдения и экспериментальные исследования свидетельствуют о том, что в первую очередь страдают центральная нервная система, сердечно-сосудистая система и многие другие. Шум оказывает раздражающее действие на человека, изменяет его поведение, мешает разборчивости речи, способствует понижению производительности труда и росту травматизма [2,6].

Повреждение системы слуха, как правило, не проявляется в усиливающейся глухоте во всем диапазоне частот, оно выражается лишь в снижении чувствительности к некоторым частотам или в прогрессирующем снижении слуха при более высоких частотах, как отмечает Н. Н. Грачев. За повреждение слуха в рабочих условиях наниматели несут юридическую ответственность, по этой причине в ряде компаний снимают аудиограммы при приеме на работу новых лиц, которые на производстве будут подвергаться воздействию высоких уровней шума.

Международная организация труда (ILO) в документе «Защита трудящихся от шума и вибрации на производстве» подтверждает, что «шум и вибрация являются двумя важнейшими факторами, создающими опасность на рабочих местах. Шуми вибрация, превышающие определенные пороговые значения, наносят вред здоровью и работоспособности людей, начиная от слабого душевного и телесного расстройства и заканчивая серьезными заболеваниями». В документе также указывается на экономические потери, вызываемые простоями оборудования, в связи с болезнью или преждевременным уходом на пенсию из-за чрезмерного влияния шума и вибрации.

Шум относится к наиболее распространенным факторам внешней среды, которые могут оказывать неблагоприятное влияние на здоровье населения.

В литературе данные о вредном действии шума на организм человека исследуются по трем основным направлениям:

1)влияние шума на орган слуха;

2)воздействие шума на функции отдельных органов исистем (сердечно-сосудистая, пищеварительная, эндокринная, мышечная системы, вестибулярный аппарат, обменные процессы, кроветворение и т. д.);

3)воздействие шума на организм в целом и, в частности, на высшую нервную деятельность, на вегетативную реактивность.

Длительное воздействие интенсивного шума на слух человека приводит к его частичной или полной потере. В зависимости от длительности и интенсивности воздействия происходит большее или меньшее снижение чувствительности органов слуха, выражающееся временным смещением порога слышимости, которое исчезает после окончания воздействия шума, а при большой длительности или (и) интенсивности шума происходят необратимые потери слуха (тугоухость), характеризуемые постоянным изменением порога слышимости. Степень повреждения органов слуха зависит от таких параметров, как уровень звука, его продолжительность, а также от индивидуальной чувствительности человека.

Различают следующие степени потери слуха: I степень (легкое снижение слуха) - потеря слуха в области речевых частот составляет 10-20 дБ, на частоте 4000 Гц - 20-60 дБ; II степень (умеренное снижение слуха) - потеря слуха в области речевых частот составляет 21-30 дБ, на частоте 4000 Гц - 20-65 дБ; III степень (значительное снижение слуха) - потеря слуха в области речевых частот составляет 31 дБ и более, на частоте 4000 Гц - 20-78 дБ.

Действие шума на организм человека не ограничивается воздействием на орган слуха. Через волокна слуховых нервов раздражение шумом передается в центральную и вегетативную нервные системы, а через них воздействует на внутренние органы, при водя к значительным изменениям в функциональном состоянии организма, влияет на психическое состояние организма, вызывая чувство беспокойства и раздражения. Человек, подвергающийся действию интенсивного шума, затрачивает в среднем на 10-20% больше физических и нервно-психических усилий, чтобы сохранить производительность, достигнутую при уровне звука ниже 70дБ (А).

Воздействие шума на вегетативную нервную систему проявляется даже при небольших уровнях звука (от 40 дБ (А)) и не зависит от субъективного восприятия шума человеком. Из вегетативных реакций наиболее выраженным является нарушение периферического кровообращения за счет сужения капилляров кожного покрова и слизистых оболочек, а также повышение артериального давления. Для вегетативной нервной системы установлено четкое соответствие между шумом и реакцией, в области психики такое соответствие отсутствует. Установлено, что выраженные психические реакции появляются, начиная с уровней звука, равных 30 дБ (А). Воздействие на психику возрастает с увеличением частоты и уровня шума, а также с уменьшением ширины полосы частот шума. При этом решающую роль в психической оценке неприятности шума играет личное отношение человека к этому шуму.

Значительное место в изучении функционального состояния нервной системы отводилось записи биопотенциалов коры головного мозга (электроэнцефалография) (Н. М. Асписов, И. Димов, К. Киряков, И. Мачев, А.М.Волков, М. Г. Бабаджанян, Е. И. Костина, Я. А. Альтман, А. М. Волков, Л. Е. Милков, Д. А. Гинзбург, М. Н. Ливанов, А. Г. Копылов, Н. П. Бехтерева и др.).Воздействие шума на центральную нервную систему вызывает увеличение латентного (скрытого) периода зрительно-моторной реакции, приводит к нарушению подвижности нервных процессов, изменению электроэнцефалофафических показателей, нарушает биоэлектрическую активность головного мозга с проявлением общих функциональных изменений в организме (при шуме 50-60 дБ (А)), существенно изменяет биопотенциалы мозга, их динамику, вызывает биохимические изменения в структурах головного мозга. При импульсных и нерегулярных шумах степень негативного воздействия шума повышается. Изменения в функциональном состоянии центральной и вегетативной систем наступают гораздо раньше и при меньших уровнях шума. В табл.2 приводится обременительность звуковых свойств в ранговой последовательности по степени воздействия. Обременительность - это центральная концепция исследований, которые изучают отношение индивидуумов к шуму; она включает в себя: отвлечение внимания, нарушение покоя, чувство раздражения, дискомфорта, дистресса, фрустрации, обиды, оскорбления.

Таблица 2. Обременительность звуковых свойств в ранговой последовательности по степени воздействия

Ранг	Характеристика
1	Равномерный фоновый шум, который слегка перекрывается более громким шумом, может считаться начальной ступенью
2	Шум с высокочастотным составом действует более тяжело, чем преимущественно низкочастотный
3	Тональный шум является более неприятным, чем широкополосный шум
4	Импульсный шум более вреден, чем ранги 1-3
5	Шум, действующий с импульсами с медленной последовательностью, является более вредным, чем тот же с более быстрой последовательностью (плавный переход приблизительно с 1 -секундной последовательностью в середине)
6	Еще более неприятными являются нерегулярные импульсы (поэтому шум поезда воспринимается приятнее, чем шум уличного движения)
7	К изменяющейся частоте тона и импульсов добавляются еще изменения амплитуды
8	Неожиданный шум или взрывы вызывают испуг, достигается наибольшее вредное воздействие

В различных областях при невысокой интенсивности шума можно найти многочисленные примеры негативного воздействия звука. Из-за воздействия шума возникают следующие вегетативные реакции: изменяется процесс кровообращения, что может быть установлено, например, по сокращению минутного объема крови и по повышению сопротивления периферийных стенок сосудов и сокращению притока крови к коже.

Расширение зрачков приводит к уменьшению остроты зрения, а это вредит при определенных видах деятельности. Длительный шум вызывает торможение деятельности слюнных и желудочных желез; ускорение обмена веществ, изменение электрической активности мозга, усиление мускульного потенциала, нарушение глубины сна вплоть до пробуждения.

Воздействие шума вызывает также повышенное выделение гормона надпочечных желез - адреналина, которое вместе с изменением ряда других показателей представляет собой типичную картину стрессовой реакции. Этому вегетативному ответу на воздействие шума соответствует общая активация организма.

Для человека при определенных обстоятельствах подобная активация нежелательна, она мешает не только во время сна, но и представляет собой для людей, чрезмерно загруженных на работе и в быту необходимостью выполнять высокие требования современного общества, дополнительный стресс, который, накапливаясь, может привести к патологическим изменениям в организме или к эмоциональной вспышке.

3.1 Воздействие шума во время сна

Качество сна является очень важной составляющей нормального функционирования индивида. Для человека сон - абсолютная жизненная необходимость. Через 60-80 часов лишения сна у человека возникает произвольно непреодолимое желание заснуть, и лишь интенсивные болевые раздражители могут продлить бодрствование, но при этом уже развиваются существенные нарушения психических функций, которые лишают человека самоконтроля и самосознания.

Средняя продолжительность естественного ночного сна у здорового человека молодого и среднего возраста составляет около 8 часов. В детском возрасте продолжительность сна больше. В современной психологии сон и различные фазы сна обычно определяются и характеризуются через конкретные физиологические события, в частности паттерны биоэлектрической активности головного мозга, регистрируемые электроэнцефалографом, метаболические процессы, мышечный тонус, частоту сердцебиения и дыхания и, что важно, наличие или отсутствие быстрых движений глаз.

Сон представляет собой деятельность, которую можно подразделить на типичные стадии:

Стадия I. ЭЭГ -- исчезновение альфа - ритма, одиночные дельта- 1,5-3 Гц и тета - волны 4-7 Гц (период засыпания). Составляет 10% продолжительности сна.

Стадия II. Амплитуда этих волн становится больше. Появляются сигма-ритм и К-комплекс. Составляет 53% продолжительности сна.

Стадия III. Сон средней глубины. Много дельта- и тета - волн. Составляет 5%.

Стадия IV. Дельта - волны 0,6-1 Гц; амплитуда становится больше (глубокий сон). Составляет 10% продолжительности сна.

Стадия V. Так называемая стадия быстрого движения глаз и ЭЭГ - волны как в стадии I (стадия сновидений). Десинхронизация ЭЭГ - активности. Составляет 22% продолжительности сна.

Большинство случаев нежелательного пробуждения человека во время отдыха приходится на пробуждения от звуковых раздражителей. Однако на различных стадиях развития сна интенсивность пробуждающих раздражителей должна быть различной для пробуждения от сна, в силу того, что глубина сна зависит от стадии, в которой находится спящий индивид. Мнения большинства авторов согласуются в том, что в стадии IV звуковые раздражения оказывают наименьшее пробуждающее воздействие.

В стадии V действие звуковых раздражений приводит к усилению сновидений. В ситуации, когда беспокоят спящего на данной стадии, это приводит к прекращению сновидений. При повторении беспокойств организм отдыхающего обороняется повышением порогов пробуждения, следовательно, сны имеют важную функцию, которая должна выполняться и в условиях мешающего воздействия. Некоторые авторы отмечают, что стадия V особенно важна для запоминания и удержания информации в долговременной памяти. Это приводит к информационному освобождению мозга и потому к восстановлению психических функций.

Стадии III и IV являются важными в основном для роста биологического организма. Сильные помехи в период глубокого сна могут привести к нарушению функций роста, а также к депрессивному состоянию личности.

Взаимодействие недостатка сна у конкретного индивида и пробуждающего действия звукового раздражения показывает, что пробуждающее действие звука становится больше настолько, насколько более выспавшимся является индивид. Поэтому на последних стадиях перед пробуждением рекомендуется больший покой [4].

Естественный сон протекает циклами, продолжительность которых, по разным данным, колеблется от 1,5 до 2 часов. В течение этого времени проходят все пять стадий цикла сна, каждый из которых имеет соответствующий порог пробуждения. Сон представляет собой абсолютную жизненную необходимость; потеря возможности удовлетворять потребность в сне в течение нескольких дней приводит к стрессу, происходит потеря сосредоточенности, изменяется зрительная способность человека, могут начаться галлюцинации и тремор рук, изменяется качество памяти и может быть выражена сбивчивость речи.

Животные, лишенные сна в течение нескольких дней, начинают проявлять агрессивность и убивать друг друга. Во время сна кровоснабжение и энергетика головного мозга не уменьшаются. «Медленный» сон считают более древним и предназначенным для восстановления соматических функций, в то время как «быстрый» сон -- эволюционно более молодой, связанный с восстановлением мозгового метаболизма, переработкой информации, полученной в период бодрствования, закреплением ее в долговременной памяти, стимуляцией нервного роста и развития. Лишение человека парадоксального сна неблагоприятно отражается на его психическом состоянии. Большинство авторов отмечают, что сновидения чаще возникают на стадии «быстрого» сна. В. И. Шостак и С. А. Лытаев отмечают, что частота сновидений зависит от характера деятельности человека.

Таблица 3. Зависимость частоты сновидений от характера деятельности, %

Характер деятельности	Видели отчетливо	Не видели
Крестьяне	55	20
Чернорабочие	56	21
Служащие	74	8
Студенты	82	7
Врачи	88	6
Педагоги	89	5
Научные работники	90	4

Длительное воздействие шума во время сна является одним из наиболее стрессогенных факторов современного общества. Центральная нервная система

ведет обработку звуковой информации даже во сне. Так, если подвергнуть воздействию звука спящего человека, то показатели сердцебиения, кровяного давления и электроэнцефалограммы не адаптируются или почти неадаптируются, в противоположность состоянию бодрствования.

Эпидемиологические исследования показывают, что ночное воздействие дорожного шума с уровнем 55 дБ (А) и более ведет к повышенным концентрациям стрессовых гормонов в крови, что вызывает негативные последствия для здоровья человека. Известно, что нервные клетки обладают способностью воспринимать, проводить и передавать нервные импульсы. Они синтезируют медиаторы, участвующие в их проведении (нейротрансмиттеры) ацетилхолин, катехоламины, индоламины, а также липиды, углеводы и белки. Воздействие нежелательного звука во время сна способствует повышению уровня катехола-минов в крови: кортизола, адреналина, норадреналина.

При уровне шума (в 55 дБ (А) и выше) возникают первичные вегетативные реакции -- реакции, которые не подвластны волевому воздействию: сужение сосудов, повышение давления, пульса, уменьшение объема циркуляции крови, повышение уровня глюкозы, инсулина в крови, повышение выделения магния из клеток. Хроническое воздействие шума во время сна ведет к постоянно сниженному содержанию магния в клетках, вследствие чего снижается скорость всех реакций в организме.

Дальнейший разрушающий эффект проявляется во влиянии шума на качество сна. Шум увеличивает время, необходимое для того, чтоб заснуть, ведет к изменениям качества и продолжительности сна, что, в свою очередь, вызывает последующую усталость и снижение производительности труда. Длительное лишение сна ведет к ослаблению иммунной системы, увеличению восприимчивости к инфекционным заболеваниям [8].

3.2 Воздействие авиационного шума на сон

С. Хиг, Г. У. Эванс и М. Булигер (Hygge S., Evans G. W. &Bulliger M., 1998) исследовали длительное воздействие шума на физиологические реакции у детей 9-11 лет, испытывающих воздействие стресса. Исследование проводилось в городе, где строился аэропорт.

Соответствующие измерения производились в три этапа в двух группах: контрольной - удаленной от аэропорта и экспериментальной -- осуществляющей жизнедеятельность вблизи аэропорта.

Группы были сформированы в соответствии с социально-экономическими условиями жизни. Данные были собраны как до введения в эксплуатацию аэропорта (за 6 месяцев до введения), так и после введения (после 6 месяцев его работы), третье измерение было сделано еще через 12 месяцев.

У детей измеряли уровень кровяного давления в комфортабельном грузовике, припаркованном возле школы, в течение двух дней по 6 раз за 1 день, брали среднее значение. Также собирали утренний и вечерний анализы мочи. В дополнение к этому дети заполняли анкету по качеству жизни, зависимому от здоровья.Исследовали содержание в моче катехоламинов - нейрогормонов: эпинефринаадреналина (adrenalin) и норадреналина (noradrenalin), эпинефрина, а также кортизола (Cortisol).

Адреналин - важнейший гормон, вырабатываемый мозговым веществом надпочечников. Он выбрасывается в кровь при «испуге, бегстве или в сражении», давая человеку возможность приспособиться к сложившейся ситуации и оказывая влияние на кровообращение, мышечную систему и обмен веществ в его организме.

Под действием этого гормона увеличиваются частота и сила сокращений сердечной мышцы, а также частота и глубина дыхания, повышается скорость протекания обменных процессов, улучшается работоспособность мышц, мышечная усталость наступает значительно позднее. Одновременно снабжение кровью мочевых органов и желудочно-кишечного тракта уменьшается, их мышцы расслабляются, а сфинктеры, наоборот, сокращаются.

Инъекции адреналина хорошо помогают при лечении бронхиальной астмы, так как при этом происходит расслабление мускулатуры бронхов. Адреналин применяется при хирургических вмешательствах или впрыскивается через эндоскоп для уменьшения кровопотери, поскольку под действием этого вещества происходит сужение кровеносных сосудов, расположенных в коже и слизистых оболочках.

Адреналин входит в состав ряда растворов, применяющихся для длительной местной анестезии, особенно в стоматологии.Норадреналин -- гормон, тесно связанный с адреналином иобладающий сходным с ним действием; секретируется мозговым веществом надпочечников и выделяется симпатическими нервными окончаниями в качестве нейромедиатора. Этот гормон вызывает сужение мелких кровеносных сосудов, благодаря чему в организме повышается кровяное давление; благодаря его действию усиливается кровоток через коронарные артерии, ускоряется и усиливается частота сердечных сокращений; увеличиваются частота и глубина дыхательных движений, усиливается вентиляция легких, расширяются бронхи, а также расслабляются гладкие мышцы кишечника и ослабляется моторика, кроме того, усиливаются гликогенолиз и липолиз. Результаты: кровяное давление испытуемых показало статистически достоверное приращение, так же как и значимое приращение количества нейрогормонов в моче изменилось уже через 6 месяцев.

Длительное воздействие авиационного шума усиливает физиологический стресс, повышает уровень кровяного давления в спокойном состоянии и уровень эпинефрина и норэпинефрина во время сна ночью у детей 9-- 11 лет.

Таблица 4 Психофизиологические индикаторы стресса для контрольной и экспериментальной групп

Измерения
Параметры	1	2	3
Систолическое артериальное давление (мм рт. ст.) Учащиеся -- шумный район Учащиеся -- спокойный район	97,2(11,6) 100,8(8,9)	101,6(9,9) 102,2(8,9)	102,4(10) 102,6(12)
Диастолическое венозное давление (мм рт. ст.) Учащиеся -- шумный район Учащиеся -- спокойный район	60,5(7) 62,6(7,1)	63,2(6,1) 63,6(6,4)	64,4 (6,2) 64,8 (6,8)
Уровень эпинефрина (10 -9 г/час) Учащиеся -- шумный район Учащиеся -- спокойный район	229,2(153,4) 251,8(57)	328,1 (130,4) 280,9(64,6)	341,9(168,1) 246,2 (83,7)
Уровень норэпинефрина(10 -9 г/час) Учащиеся -- шумный район Учащиеся -- спокойный район	610,7(338,6) 660.0 (506,9)	1,228,5(659,7) 879,7(457,7)	1,556,3(703,6) 950,7(525,5)
Уровень кортизола (Ю-9 г/час) Учащиеся -- шумный район Учащиеся -- спокойный район	355,8(189,3) 330,5(189,3)	435,9 (538) 237,3 (614,7)	514,4(689,3) 377,7(288,9)

Примечание. В скобках указано стандартное отклонение.

Таким образом, действие шума проявляется разнообразием симптомов со стороны различных органов и систем. Подобно термину «шумовая болезнь», употребляемому для характеристики полиморфной картины, возникающей при действии производственного шума на рабочих ряда производств, можно говорить о «шумовой болезни», вызванной совокупностью городского и промышленного шума [2]. Различают две стадии этой болезни: активную, с преобладанием процессов возбуждения и пассивную, с преобладанием тормозных процессов.

...