Гигиеническое нормирование шума

Теоретическая часть

В гигиенической практике шумом принято называть всякий нежелательный для человека звук. В настоящее время шум является одним из основных вредных производственных факторов. Под его действием, как правило, повышается утомляемость, ухудшаются восп­риятие звуковых сигналов и разборчивость речи, нарушаются про­цессы пищеварения и кровообращения, возрастают энергозатраты ор­ганизма при выполнении всех видов работ, ослабляется световосприятие. При длительном воздействии шума у человека - могут возникать различные профессиональные заболевания - глухота, гипертония и т.п.

Любой звук, как физическое явление, представляет собой распространяющееся механическое колебательное движение части упругой среды (газа, жидкости, твердого тела) с малыми амплитуда­ми. Источником его является любое колеблющееся тело, выведенное из устойчивого состояния какой-либо внешней силой. Непосредст­венно примыкающие к источнику колебания частицы среды вовлека­ются в колебательный процесс и смещаются около своего положе­ния равновесия, приходя в состояние периодического сгущения и разряжения. Этот процесс в силу упругости среды распространяется последовательно на смежные частицы в виде волны с длиной

,

где c - скорость звука в среде,  - частота колебаний, T - период колебаний.

При распространении звуковой волны происходит перенос энергии в пространстве, называемом звуковым полем. Общее количество энергии, которое источник звука излучает в окружающее пространство, называется звуковой мощностью источника (W). Реальные звуковые мощности некоторых источников звук. Характеризуют следующие приблизительные цифры (речь идет о порядке величин): шепот - (10-9), обычный разговор - (10⁵) Вт, крик - (10^-3) Вт, цепная пила по дереву - 1 Вт, большой оркестр - 10 Вт, турбореактивный самолетный двигатель - 10⁴ Вт, стартовый двигатель космической ракеты - (10⁸) Вт. Применительно к оценке шума в какой-либо точке звукового поля (например, на рабочем месте в цехе) интерес представляет не общая акустическая мощность источника шума, а лишь та его часть, которая достигает этой точки (рабочего места).  

Часть общей мощности источника шума, приходящаяся на единицу площади, проходящей через заданную точку звукового поля и расположенной перпендикулярно распространению звуковой волны, называется интенсивностью звука (I).

Единица интенсивности звука – ватт на метр в квадрате (Вт/м²)

Непосредственное измерение интенсивности звука связано с больши­ми техническими трудностями, и в настоящее время нет приборов, позволяющих непосредственно измерять этот параметр. С помощью акустических приборов (в частности, шумомеров) сравнительно просто измеряется так называемое звуковое давление (Р), связанное с интенсивностью звука (I) следующей зависимостью:

где  - плотность среды,

c - скорость звука в среде.

Звуковым давлением называется разница между мгновенным значением полного давления в какой-либо точке звукового поля и средним давлением, которое наблюдается в невозмущенной среде (атмосфер­ное давление).

Частотный диапазон слышимых человеком звуков находится в преде­лах от 16 гц до 20 кГц. Колебания с частотой менее 16 гц называют­ся инфразвуком, а свыше 20 кГц - ультразвуком.

 Интенсивности звуков и звуковые давления, с которыми приходится иметь дело на практике, как уже показано выше, могут изменяться в десятки и сотни миллионов раз. Такой огромный диапазон измене­ния этих величин создает большие неудобства при сопоставлении их абсолютных значений. В этих условиях оказалось очень удобным использование логарифмической шкалы, так как это позволяет существенно уменьшить диапазон численных значений измеряемых величин. Применению логарифмической шкалы в акустике способствовало также то обстоятельство, что громкость звуков при оценке их на слух, как это было установлено Физиологами, возрастает примерно пропорционально логарифму интенсивности или звукового давления.

С учетом этих обстоятельств, основными характеристиками шума являются уровни звукового давления (Lp) и уровни интенсивности звука (Li), определяемые по формулам:

и , 

где Р₀ и I₀ - соответственно пороговые значения звуко­вого давления и интенсивности звука на частоте 1000 Гц; Р и I – звуковое давление и интенсивность исследуемого звука. Единицы измерения Lp и Li - децибел (Дб)

При исследовании шумов обычно весь слышимый диапазон звуковых колебаний по частоте разбивается на отдельные полосы, каждая из которых характеризуется граничными частотами нижней (f_н), верхней (f_в) и среднем (f_cp). За среднюю частоту полосы принято принимать среднегеометрическую частоту, определяемую по формуле:

, Гц

Чаще всего применяются октавные и третьоктавные полосы. Октавная полоса (октава) - это такая частотная полоса, в которой верхняя граничная частота в два раза больше нижней частоты.

При гигиенической оценке шума и его нормировании акустический диапазон частот разделяют на девять октавных полос со среднегеометрическими частотами:

31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 гц.  

Граничные частоты для этих октавных полос соответственно равны:

22-44, 44-88, 88-177, 177-355, 355 710, 710-1420, 1420-2840, 2840-5680, 5680-11360 гц.

Гигиеническое нормирование шума

Основой всех правовых, организационных и технических мер по снижению шума является гигиеническое нормирование его параметров с учетом влияния на человеческий организм.

В настоящее время основным документом по нормированию шума на производстве являются "Санитарные нормы допустимых уровней шу­ма" N 3223-85. Эти нормы устанавливают классификацию шумов, ха­рактеристики и допустимые уровни шума на рабочих местах, общие требования к измерению нормируемых величин и основные мероприя­тия – по профилактике неблагоприятного влияния шума на работающих. Шумы классифицируются указанными нормами по двум признакам – характеру спектра и временным характеристикам.

По характеру спектра шумы подразделяются на:

-широкополосные, с непрерывным спектром шириной более одной октавы;

-тональные, в спектре которых имеются выраженные дискретные тона.

Тональный характер шума при контроле его параметров на рабочих местах устанавливается измерением в третъоктавных полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.     

По временным характеристикам шумы подразделяют на:

-постоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день (рабочую смену) изменяется во времени не более чем на 5 дБ (А) при измерениях на временной характеристике "медленно" шумомера;

-непостоянные, уровень звука которых за 8-часзвой рабочий день (рабочую смену) изменяется более чем на 5 дБ (А) при измерениях на временной характеристике "медленно" шумомера.

Непостоянные шумы, в свою очередь, подразделяются на:

-колеблющиеся во времени, уровень звука которых непрерывно из­меняется во времени;

-прерывистые, уровень звука которых ступенчато изменяется на 5 дБ и более, причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более;

- импульсные, состоящие из одного или нескольких звуковых сигна­лов, каждый длительностью менее 1 с, при этом уровни звука в дБ (А1) и дБ (А), измеренные соответственно по временным характеристикам "импульс" и "медленно" шумомера, отличающиеся, не менее чем на 7 дБ (шумомеры должны отвечать ГОСТу 17187-81).

Допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука для рабочих мест в производственных помещениях и на территориях предприятий для широкополосного постоянного и непостоянного (кроме импульсного), шума представлены в табл. 1.

 Для тонального и импульсного шума допустимые уровни нормируемых значений должны быть на 5 дБ меньше указанных в табл. 1. Для наблюдений во времени прерывистого шума максимальный уровень звука не должен превышать 110 дБ (А).

Для импульсного шума максимальный уровень звука не должен превы­шать 125 дБ (А1).

Действующими санитарными нормами запрещено пребывание работаю­щих в зонах с уровнем звукового давления свыше 125 дБ в любой октавной полосе.