Физические характеристики шума

Сила звука – измеряется в децибелах – характеризует энергию, переносимую звуковой волной в единицу времени, проходящей через единицу площади, перпендикулярной направлению распространения этой волны. Таким образом, шум как характеристика звука имеет энергетическую характеристику.

Высота (частота) звука – это количество колебаний звуковой волны (материи) за 1 секунду. Измеряется частота звука в герцах.

Что понимается под звуковым комфортом? Это громкость (сила звука), частота, внезапность и степень естественной привычки к звукам для данной группы людей.

Звуковой или акустический комфорт – это относительное понятие, так как звуковая гамма посёлка на побережье океана, лесной деревушки, степного посёлка, современного райцентра и многомиллионного города очень различна.

Полная тишина действует на психику человека столь же неблагоприятно, как и шумовое загрязнение.

Человеческое ухо воспринимает (слышит) далеко не весь диапазон звуковых частот. Только от 16 Гц до 20 тыс. Гц. Но это не означает, что остальные звуковые частоты не воздействуют на здоровье человека. Например, звуковая частота 4 Гц вызывает морскую болезнь, 5 Гц – апатию и тошноту, 6 Гц – страх и тревогу, 7 Гц – даже смерть. Звуковые частоты в пределах от 10 Гц до 20 тыс. Гц усиливают капиллярный кровоток и лимфоток. Звуковые частоты в пределах от 40 Гц до 100 Гц успокаивают психику.

В тоже время, по словам доктора биологических наук Барнаульского университета профессора Павла Гуськова, невоспринимаемые человеческим ухом звуковые частоты в пределах от 25 тыс. Гц и более повышают иммунитет.

Интенсивность акустических колебаний І в атмосферном воздухе (интенсивность звука) зависит от мощности P, Вт, источника звука, расстояния R, м, от источника до объекта воздействия (человека) и свойств среды (воздуха), в которой эти колебания распространяются. В этом случае

І= (P·Ф)/(πR²∙K), Вт/м²,

где:

Ф – фактор направленности излучения звука;

K – коэффициент, учитывающий уменьшение интенсивности звука на пути его распространения за счёт затухания в воздухе и на различных препятствиях; K=1 при расстояниях до 50м и при отсутствии препятствий.

Уровень звука обычно выражают в дБА и определяют по формуле

L = 10lg l/lο,

где: lο - 10ˉ¹², Вт/м².

Реальные уровни звука в местах возможного пребывания человека могут изменяться в весьма широких пределах от 0 до 160 дБА и сопровождаются широкой гаммой ответных реакций организма человека (рис. 2).

При уровнях звука до 20…35 дБА человек чувствует себя комфортно (точка І на рис. 2), не реагируя негативно на наличие звуков в окружающей его среде; уровни звука до 50 дБА (точка 2) не влияют на здоровье человека, занимающегося интеллектуальной деятельностью, а у людей, связанных с физическим трудом, верхняя граница может быть расширена до 80…85 дБА (точка 2'). Эти значения уровня звука (точки 2 и 2') соответствуют предельно допустимым условиям воздействия звука на человека в процессе его деятельности.

Дальнейший рост уровня звука свыше 85дБА при длительных его экспозициях (до нескольких лет) может приводить к тугоухости, а при уровнях звука 140дБА (точка 3) и выше возможно травмирование человека из-за разрыва барабанных перепонок или контузии. При уровнях 160 дБА (точка 4) может наступить смерть человека.

Рис 2. Зависимость жизненного потенциала человека от воздействия на

него акустических колебаний: I - зона комфорта; II — зона допустимых воздействий; III - опасная зона; IV- зона чрезвычайной опасности.

Из вышесказанного следует, что воздействие одного и того же вида энергии на человека может изменять его состояние от комфортного (наивысшая трудоспособ­ность) до чрезвычайного (получение травмы или смерть).

Пример 2. Рассмотрим зависимость жизненного потенциала человека от температуры окружающего воздуха при длительном выполнении лёгких работ.

В естественных условиях на поверхности Земли температура атмосферного воздуха изменяется от—88 до +60⁰С, в то время как температура внутренних органов человека за счет терморегу­ляции его организма сохраняется комфортной, близкой к 37⁰С. При выполнении тяжелых работ и при высокой температуре окружающего воздуха температура тела может повышаться на 1...2⁰С. Наивысшая температура внутренних органов, которую выдерживает человек, +43⁰С, минимальная - +25 °С.

Температура воздуха в рабочих и жилых помещениях, на улицах и в природных условиях существенно влияет на состояние организма человека, изменяя его жизненный потенциал. При низких температурах - нам холодно, при высоких - жарко. При температуре воздуха более 30ºС работоспособность человека значительно падает.

Установлено, что у человека существует зависимость комфортных температур окружающей среды от категории тяжести выполняемых работ (легкая, средняя, тяжелая), от периода года и некоторых других параметров микроклимата. Так, для человека, выполняющего легкую работу, комфортная температура (рис.4 зона Ι) летом составляет 23...25ºС, зимой - 22...24°С; для человека, занимающегося тяжелым физическим трудом, летом - 18...20ºС, для человека, занимающегося тяжелым физическим трудом, летом - 18...20°С; зимой - 16... 18ºС. На рис. 4 показана зависимость жизненного потенциала человека от изменения температуры окружающего его воздуха при длительном выполнении легких работ.

Отклонения температуры среды от комфортных значений на ±2...5ºС (зона II) считаются допустимыми, поскольку не оказывают влияние на здоровье человека, а лишь уменьшают производительность его деятельности.

Дальнейшие отклонения температуры окружающего воздуха от допустимых значений (зона III) сопровождаются тяжелыми воздей­ствиями на организм человека и ухудшением его здоровья (нарушение дыхания, сердечной деятельности и др.).

При еще больших отклонениях температур окружающего воздуха от допустимых значений (зона IV) возможен перегрев (гипертермия) или переохлаждение (гипотермия) организма человека, а также получение им тепловых или холодных травм.

Рис. 4. Зависимость жизненного потенциала человека от температуры

окружающего воздуха при длительном выполнении легких работ:

I - зона комфорта, t_окр = 21...23°С;

II - зона допустимых температур, t_окр > 17°С и t_окр < 26°С;

III - опасная зона, t_окр = 26...40 °С, t_окр < 17⁰С;

IV - зона чрезвычайной опасности, t_окр > 40°С и t_окр < О °С.

Опасности и их источники

Негативный результат взаимодействия человека со средой обитания определяют опасности - негативные воздействия, внезапно возникающие, периодически или постоянно действующие в системе "человек - среда обитания".