Анализ методики проведения санитарно-экологического состояния объекта

Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО Тюменский государственный архитектурно-строительный университет КАФЕДРА ЭКОЛОГИИ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Анализ методики проведения санитарно-экологического состояния объекта»

Выполнил: студентка группы: з/о уск.

ООС и РИПС

Курс: 2

Кренинг Н.С.

Проверил:

к.т.н., доцент Германова Т.В.

Тюмень 2010

1. Воздействие источников шума

1.1 Основные физические характеристики шума

1.2 Медико-биологический аспект

1.2.1 Действие слышимого звука на клетки и ткани организма животных

1.2.2 Действие шума на организм человека и животных

1.3 Нормирование шума

1.4. Определение уровней звукового давления в расчетных точках

1.4.1 Характеристика объекта как источника шумового загрязнения

1.4.2 Инвентаризация источников шумового загрязнения в составе объекта

1.4.3 Выбор расчетных точек на территории

1.4.4 Расчет точечных источников

1.4.5 Шумозащитные мероприятия

1.5 Определение границ СЗЗ

1.6 Расчет ожидаемых уровней транспортного шума от линейных источников

1.6.1 Выбор конструкций наружных ограждений шумозащитных зданий

2. РАДИАЦИЯ

2.1 Общие сведения о радиации

2.1.1 Из истории радиации

2.2 Строение атома

2.3 Доза облучения

2.4 Уровни доз облучения населения

2.5 Описание урана и его изотопа, урана-238

2.5.1 Химические и физические свойства Урана

2.5.2 Нахождение в природе

2.5.3 Изотопы

2.5.4 Получение

2.5.5 Обеднённый уран

2.5.6 Физиологическое действие

2.5.7 Добыча урана в мире

2.5.8 Применение

2.5.9 Цепочка распада урана-238

2.6 Биологические эффекты радиации

2.7 Решение задач по радиации

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Курсовой проект на тему «санитарно-экологическая оценка объекта». Объектом оценки является жилое здание, которое подвергается негативному воздействию точечных и линейных источников шума. Тема является актуальной так как шумовое воздействие — одна из форм вредного физического воздействия на окружающую природную среду. Загрязнение среды шумом возникает в результате недопустимого превышения естественного уровня звуковых колебаний. С экологической точки зрения в современных условиях шум становится не просто неприятным для слуха, но и приводит к серьезным физиологическим последствиям для человека. В урбанизированных зонах развитых стран мира от действия шума страдают десятки миллионов людей. Естественные природные звуки на экологическом благополучии человека, как правило, не отражаются. Звуковой дискомфорт создают антропогенные источники шума, которые повышают утомляемость человека, снижают его умственные возможности, значительно понижают производительность труда, вызывают нервные перегрузки, шумовые стрессы и т. д. Официальные данные свидетельствуют, что в России примерно 35 млн. человек (или 30% городского населения) подвержены существенному, превышающему нормативы, воздействию транспортного шума. От авиационного шума страдают несколько миллионов человек. При взлете самолетов наиболее шумных типов (ИЛ-76, ИЛ-86 и др.) авиационный шум с максимальным уровнем 75 дБ фиксируется на расстоянии более 10 км от аэропорта. Шумовое воздействие в крупных индустриальных городах мира — одна из наиболее острых экологических проблем современности. Подсчитано, что более половины населения Западной Европы проживает в районах, где уровень шума составляет 55−70 дБ.

Многочисленные эксперименты и практика подтверждают, что антропогенное шумовое воздействие неблагоприятно сказывается на организме человека и сокращает продолжительность его жизни, ибо привыкнуть к шуму физически невозможно. Человек может субъективно не замечать звуки, но от этого разрушительное действие его на органы слуха не только не уменьшается, но и усугубляется.

Шумовое антропогенное воздействие небезразлично и для животных. В литературе имеются данные о том, что интенсивное звуковое воздействие ведет к снижению удоев, яйценоскости кур, потере ориентирования у пчел и к гибели их личинок, преждевременной линьке у птиц, преждевременным родам у зверей, и т. д. В США установлено, что беспорядочный шум мощностью 100 дБ приводит к запаздыванию прорастания семян и к другим нежелательным эффектам.

Для оценочного определения вида шумового поля на всей территории плана должен быть произведён расчёт шумовых характеристик с разбиением территории на расчетную область.

При выполнении курсовой работы необходимо решение следующих задач:

Часть 1 «Воздействие источников шума»

· создание пространственной схемы расположения объектов расчёта на территории;

· сбор и оценка информации о пространственных и технологических характеристиках источников шума, препятствий, расчётных точек;

· расчёт акустического воздействия от точечных и линейных источников шума на территории;

· расчёт проникающего в помещение внешнего шума точечных и линейных источников;

· расчёт требуемого снижения уровней звуковой мощности для источников постоянного шума;

Таким образом, необходимо:

1.Расставить источники шума (ИШ).

2. Расставить расчётные точки (РТ).

3. Расставить здания и шумозащитные экраны на плане местности.

4. Произвести расчёт в источниках шума и расчетных точках.

5. Нанести границы СЗЗ.

Часть 2 «Радиационное воздействие»

· Привести общие сведения о радиации;

· Описать негативное воздействие радиации;

· Описать радиоактивный элемент и его изотоп;

· Привести цепочку распада изотопа;

· Рассчитать массу и активность данного изотопа.

Курсовой проект состоит из двух разделов: шумовая характеристика объекта и радиация.

В первом разделе курсового проектарассматриваются основные физические характеристики шума, медико-биологический аспект. Физиологическое действие вибрации и шума на организм, такое какдействие слышимого звука на клетки и ткани организма животных, действие шума на организм человека и животных. В пункте 1. 3. Говорится о нормирование шума.

В расчетной части этого раздела рассчитывается шум от точечных и линейных источников. Производится сравнение с допустимыми нормами, и предлагаются мероприятия по устранению превышений по шуму от источников.

Во второй части курсового проекта говорится о радиации, приводятся общие сведения о ней. Говорится об уровнях доз облучения. Более подробно рассматривается элемент уран и его изотоп, уран -238. Приводится цепочка его распада. А также физиологическое действие радиации.

Расчетная часть второго раздела включает две задачи, где требуется определить массу изотопа урана-238 и его активность.

1. Воздействие источников шума

1.1 Основные физические характеристики шума

Шумом называют всякий неприятный, нежелательный звук или совокупность звуков, мешающих восприятию полезных сигналов, нарушающих тишину, оказывающих вредное или раздражающее воздействие на организм человека, снижающих его работоспособность.

Следует отметить, что под термином «шум окружающей среды» понимается общий шум в данной ситуации в рассматриваемый интервал времени, обычно состоящий из шумов (звуков) от многих источников, близких и удаленных.

Конкретным (определенным) шумом называется составляющая шума окружающей среды, которую можно выделить, пользуясь средствами акустических измерений, и которую можно соотнести с определенным источником шума.

Иногда шум окружающей среды, остающийся в данном месте и в данной ситуации, когда один или несколько конкретных источников шума подавлены, называют остаточным (фоновым) шумом.

Начальным шумом называют шум окружающей среды, превалирующий в данном месте до каких-либо изменений в шумовой ситуации.

Звук как физическое явление представляет собой волновое колебание упругой среды. Звуковые волны возникают в том случае, когда в упругой среде имеется колеблющееся тело или когда частицы упругой среды (газообразной, жидкой или твердой) приходят в колебательное движение в продольном или поперечном направлении в результате воздействия на них какой-либо возмущающей силы. Как физиологическое явление звук определяется ощущением, воспринимаемым органом слуха при воздействии на него звуковых волн. В газообразной среде (воздухе) могут распространяться только продольные волны, в которых частицы среды колеблются вдоль направления распространения волн. Направление распространения звуковой волны называют звуковым лучом. Фронт волны перпендикулярен звуковому лучу. В общем случае фронт волны имеет сложную форму, но в практических случаях ограничиваются рассмотрением трех видов волн: плоской, сферической и цилиндрической.

Звуковые волны распространяются с определенной скоростью, называемой скоростью звука ©. В газообразных средах скорость звука зависит в основном от их плотности и атмосферного давления. Скорость звука в воздухе при температуре 20 °C и нормальном атмосферном давлении равна 344 м/с.

Область пространства, в которой распространяются звуковые волны, называют звуковым полем. Физическое состояние среды в звуковом поле или, точнее, изменение этого состояния, обусловленное наличием звуковых волн, характеризуется обычно звуковым давлением(р), т. е. разностью между значением полного давления и средним статическим давлением, которое наблюдается в воздухе при отсутствии звукового поля. Звуковое давление, изменяющееся во времени от нуля до максимальной величины, оценивают не мгновенной величиной, а среднеквадратичным значением за период колебания. Звуковое давление представляет собой силу, действующую на единицу поверхности. Единица измерения звукового давления— паскаль (1 Па = 1 Н/м2).

Длиной звуковой волны называют расстояние, измеренное вдоль направления распространения звуковой волны между двумя ближайшими точками звукового поля, в которых фаза колебаний частиц среды одинакова. В изотропных средах длина волны лсвязана с частотой f и скоростью звука с простой зависимостью л =c/f.

Частоты акустических колебаний в пределах от 16 до 20 000 Гц называют звуковыми, ниже 16 Гц — инфразвуковыми, а выше 20 000 Гц — ультразвуковыми. Звуковые частоты делят на низкие, средние и высокие. Примерная граница между низкими и средними частотами составляет 200—300 Гц, между средними и высокими 1000—1250 Гц. На (рисунке № 1, приложение Б) для наглядности приведена зависимость длины волны от частоты.

Самым простым звуком является «тон», относящийся к определенному звуковому колебанию без каких-либо сопутствующих колебаний и имеющий вид синусоиды. Если звуки состоят из нескольких тонов, частоты которых находятся между собой в целых кратных отношениях, то они называются музыкальными звуками. Звуки, состоящие из бессистемного сочетания чистых тонов, частоты которых не подчинены определенным числовым отношениям, называются шумами. Под шумом может пониматься и любой звук, оказывающий неблагоприятное влияние на человека, которое в общем случае зависит не только от вида звука, но и от продолжительности и обстановки его воздействия.

Количество энергии, переносимой волной в звуковом поле в 1с через площадь в 1 м², перпендикулярной распространению волны, называется силой звука и измеряется в Вт/м2.

Между силой звука I (Вт/м2) и звуковым давлением р (Па) существует связь, выражаемая уравнением:

I = р2 (с)-1.

Минимальная величина звукового давления, которую ощущает ухо человека, носит название порога слышимости или ощущения и обозначается р0. Максимальное давление, создающее болевые ощущения, называется болевым порогом и обозначается рmax. Аналогично имеются значения пороговых сил звука I и Imax. Значения р и I на обоих порогах изменяются в зависимости от частоты.

Международной организацией по стандартизации за пороговые значения р0, рmax, I0 и Imax приняты значения на частоте 1000 Гц:

р0 = 2 10−5Па, I0 = 10−12Вт/м2 ,

рmax = 2 10−2Па, Imax = 102Вт/м2.

Величины звукового давления и силы звука, с которыми приходится иметь дело в практике борьбы с шумом, могут меняться в широких пределах: по давлению до 108 раз, по силе звука до 1016 раз. Естественно, что оперировать такими цифрами неудобно, и, кроме того, орган слуха человека способен реагировать на относительное изменение давления, а не на абсолютное. Ощущения человека, возникающие при, различного вида раздражениях, в том числе и при шуме, пропорциональны логарифму количества энергии раздражителя (закон Вебера-Фехнера), поэтому были введены логарифмические величины — уровни звукового давления и силы звука в децибелах (дБ).

Уровень звукового давления L, дБ, определяется по формуле:

L = 10lg (p2/ po2) = 20lg (p/po),(1)

где р — звуковое давление, Па;

po— пороговое звуковое давление, равное 2*10−5 Па.

Каждому удвоению звукового давления соответствует изменение уровня звукового давления на 6 дБ. Логарифмические единицы уровней звукового давления являются не абсолютными, а относительными и потому безразмерными единицами. Однако после того как пороговое значение р0 было стандартизовано, определяемые относительно него уровни звукового давления приобрели смысл абсолютных значений, так как они однозначно характеризуют соответствующее значение звукового давления. В (табл.№ 3, приложение А) приведены средние значения, уровней звукового давления ряда источников шума.

Уровень звуковой мощности LP, дБ, определяется по формуле

LP = 101g (P/P0),(2)

где Р — звуковая мощность, Вт;

Ро— пороговая звуковая мощность, равная 2*10−12 Вт.

В практических расчетах все вычисления проводятся до целых чисел децибел, так как изменение уровня звукового давления менее 1 дБ органом слуха не воспринимается.

Весь слышимый диапазон на стандартной частоте 1000 Гц укладывается в интервале уровней от 0 до 120 дБ. При больших значениях уровней человек вместо звука испытывает боль в ушах.

Абсолютные значения звукового давления, а, следовательно, и его уровня на частотах, отличных от 1000 Гц имеют другие численные значения, что особенно заметно на пороге слышимости (рисунок № 2, приложение Б).

Значения уровней звукового давления, выраженные в децибелах, не позволяют судить о физиологическом ощущении громкости. Вследствие этого для физиологической оценки шума приняты кривые равной громкости (см. рисунок № 2, приложение Б), полученные по результатам изучения свойств органа слуха оценивать звуки различной частоты по субъективному ощущению громкости, определяя, какой из них сильнее или слабее (громче или тише). За единицу уровня громкости, называемую фоном, принимается разность уровней звукового давления в один децибел эталонного звука частотой 1000 Гц. Следовательно, уровень громкости является функцией звукового давления и частоты. Каждая кривая представляет собой геометрическое место точек, координаты которых — уровень звукового давления и частота — обеспечивают одинаковую громкость звуков.

Для стандартной частоты 1000 Гц уровни звукового давления (силы звука) и громкости численно равны, в то время как для других частот равенства не наблюдается. В соответствии с кривыми звук частотой 100 Гц и уровнем 52 дБ воспринимается в сравнении со звуком частотой 1000 Гц и уровнем 21 дБ как равно громкий. Уровень громкости при этом составляет 21 фон. Пользуясь кривыми равной громкости, можно определить уровень громкости звука на любой частоте, если известно его значение уровня звукового давления в децибелах.

Звуковая энергия, излучаемая источником шума, распределена по частотам. Поэтому необходимо знать частотный спектр, т. е. значения уровней звукового давления или уровней звуковой мощности на отдельных частотах. Спектр случайных или непериодических процессов, которые характерны для значительного большинства источников шума в городах, является сплошным, поэтому он обычно представляется в полосах частот определенной ширины (Дf). Эти полосы ограничиваются нижней f1и верхней f2 граничными частотами. За среднюю частоту полосы обычно принимают среднегеометрическую частоту f:

При проведении акустических расчетов и измерениях шумов чаще всего используют октавные полосы частот. Октавной полосой частот называется полоса частот, у которой отношение граничных частот f2/f1=2.

Если, f2/f1= = 1,26, то ширина полосы равна 1/3 октавы. Акустические расчеты, измерения и нормирование шума в городах производятся в звуковом диапазоне частот от 45 до 11 200 Гц. Этому диапазону соответствуют октавные полосы частот с граничными среднегеометрическими частотами, указанными в (рисунок № 2, приложение А).

Уровни звукового давления или звуковой мощности, отнесенные к октавным полосам частот, называют октавными уровнями, а уровни, отнесенные ко всем полосам частот — общими уровнями.

Для оценки шума одним числом, учитывающим субъективную оценку его человеком, в настоящее время широко используется «уровень звука» (в дБА) — общий уровень звукового давления, измеряемый шумомером на кривой частотной коррекцииА, характеризующей приближенно частотную характеристику восприятия шума человеческим ухом. (Эта кривая коррекции А соответствует кривой равной громкости с уровнем звукового давления 40 дБ на частоте 1000 Гц). Относительная частотная характеристика кривой коррекции А приведена в (таблице № 5, приложение А).

В практике борьбы с шумом часто бывает необходимо сложить уровни звукового давления (уровни звука) двух или более источников шума, найти средний уровень или по октавным уровням рассчитать общий уровень звукового давления. Сложение уровней производится с помощью (таблицы № 6, приложение А).

Последовательное сложение уровней звукового давления (уровней звука) начинают с максимального уровня. Сначала определяют разность двух складываемых уровней, а затем из установленной разности по табл. 6 находят добавку, которую прибавляют к большему из складываемых уровней. Аналогичное действие проводят с указанной суммой двух уровней и третьим уровнем и т. д.

Шум большинства городских источников включает звуки почти всех полос частот слухового диапазона, но отличается разным распределением уровней звукового давления по частотам и неодинаковым изменением их по времени. Классификация шумов, действующих на человека, производится по их спектральным и временным характеристикам.

По виду спектра шумы могут быть разбиты на низкочастотные с максимумом звукового давления в области частот ниже 300 Гц, среднечастотные с максимумом звукового давления в области частот 300—800 Гц и высокочастотные с максимумом звукового давления в области частот выше 1000 Гц. По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные, уровень звука которых изменяется во времени не более чем на 5 дБА, и непостоянные, уровень звука которых изменяется во времени более чем на 5 дБА.

К постоянным шумам относятся шумыпостоянно работающих насосных, вентиляционных и компрессорных установок, а также инженерного и технологического оборудования промышленных предприятий (воздуходувок, испытательных стендов и др.).

Непостоянные шумы можно подразделить на колеблющиеся во времени, уровень звука которых непрерывно изменяется во времени; прерывистые, уровень звука которых резко падает до уровня фонового шума несколько раз за время наблюдения, причем длительность интервалов, в течение которых уровень звука остается постоянным и превышающим уровень фонового шума, составляет 1 с и более, и импульсные, состоящие из одного или нескольких следующих друг за другом звуковых импульсов длительностью менее 1 с. К непостоянному колеблющемуся шуму относится шум автомобильного транспорта, к прерывистым шумам — шум железнодорожного транспорта, холодильных установок, а также некоторых непостоянно работающих установок промышленных предприятий. К импульсным шумам можно отнести шум пневматических молотков, кузнечнопрессового оборудования, сваебойных машин.

Методы оценки шума зависят в первую очередь от его временного характера. Постоянный шум оценивается в уровнях звукового давления Lв дБ в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. Этот метод оценки постоянного шума является основным. Для оценки непостоянных шумов, а также для ориентировочной оценки постоянных шумов используют уровень звука в дБА. Необходимо отметить, что для оценки шумов в городах преимущественно применяют уровни звука.Защита от шума в градостроительстве/Г. Л. Оси-пов, В. Е. Коробков, А. А. Климухин и др.; Под ред. Г. Л. Осипова.—М.: Стройиздат, 1993.—96 с: ил.— (Справочник проектировщика). 1]

1.2 Медико-биологический аспект

Физиологическое действие вибрации и шума на организм

На протяжении миллионов лет развития человеческого общества никогда, ни при одной цивилизации не возникало проблемы биологически опасного действия для человека звука и вибрации. Лишь грозные явления природы: громы, молнии, землетрясения, цунами и другие виды стихий, наводили на людей ужас своей мощью и таинственностью. И вот, спустя миллионы лет эволюции, впервые в XXвеке возникла вполне реальная угрозабиологическому благополучию человека от действия различных форм механической энергии (звук, вибрация и давление). Эту угрозу принесла современная цивилизация, ее научно-техническая революция. Социальный фактор нарушил веками складывавшиеся, жизненно необходимые взаимоотношения биологических процессов с действием механических факторов. Возникла биосоциальная, проблема, которую в общем виде можно сформулировать как проблему нарушения взаимоотношений биологических и социальных факторов в жизни человека. Социальный фактор все в большей степени стал определять конечный результат взаимодействия человека с окружающей средой. Именно социальный фактор породил условия, при которых звук и вибрация становятся источником патологии, угрожая не только здоровью людей, но, что более опасно, биологической судьбе последующих поколений.

1.2.1 Действие слышимого звука на клетки и ткани организма животных

Часть открытия прямого действия слышимого звука на клетки и ткани организма принадлежит Д. Н. Насонову и К. С. Равдонику. Звуковое воздействие, по мнению Д. Н. Насонова, связано с денатурацией протоплазматических белков. Д. Н. Насонов вполне логично сделал предположение, что звук может вызывать повреждения не только слуховых рецепторов, но и любых других клеток.

Теперь, спустя уже почти полвека, такой путь мышления кажется излишне сложным. Действие слышимого звука можно постулировать исходя из наличия механорецепторов у животных всех уровней эволюционного развития. Невозможно себе представить появление в эволюции звукорецепторов, если протоплазма живых клеток была бы инертной к действию звука; к тому же совсем необязательно, что этот звук непременно вызывал денатурационные явления. В настоящее время уже не столь важно, какой логический путь привел к открытию биологического действия звука. Наука пользуется плодами этого открытия, отдавая благодарную дань его автору, а путь, приведший к этому открытию, представляет только исторический интерес.

Основные данные получены в опытах на портняжной мышце лягушки. Изолированные мышцы подвергались озвучиванию различной частотой и интенсивностью. Мерой оценки биологического действия звука служила величина связываемого мышцей красителя: чем сильнее мышца окрашивается, тем она более повреждена. Первые же опыты показали, что действительно звук вызывает довольно значительные повреждения мышечной ткани. Следовательно, звук является биологически эффективным фактором внешней среды. Эти опыты были повторены, и результаты оказались идентичными.

Наряду с этим фундаментальным фактом исследования биологического действия звука позволили получить ряд новых данных, которые представляют не только существенную теоретическую, но и практическую значимость. Было, в частности, показано, что максимальный эффект действия звука в пределах интенсивности от 95 до 120 дБ наблюдается при частоте 2500— 3600 Гц. Удивительным здесь является то, что звуковая частота в 2.5—3.5 кГц является оптимальной для восприятия звука человеческим ухом. Значит, рецепторные клетки органов слуха человека и изолированные из организма мышцы лягушки настроены на одну частоту. По мнению Д. Н. Насонова, этот факт может быть объяснен с точки зрения резонанса. В рецепторных клетках органа слуха, как и в мышцах, подвергавшихся исследованию, имеются структуры (например, белковые), которые резонируют одну и ту же звуковую частоту, в результате чего в рецепторных клетках наступает возбуждение, а в мышечной ткани (в данном случае) наблюдается альтерация структуры, которая и сопровождается усилением окрашиваемости. Максимальный эффект биологического действия звука с частотой 2.5—3.5 кГц наблюдается также на нервных клетках спинальных ганглиев кролика. Здесь, однако, следует оговориться, что частотный максимум эффективного действия звука для разных клеток не обязательно должен быть один и тот же. Более того, он непременно должен быть различным хотя бы потому, что во всем животном царстве оптимальные частоты воспринимаемых колебаний необычайно разнообразны: от нескольких единиц до сотен тысяч герц.

Клетки состоят из различных структур, субклеточных компонентов с различным содержанием воды, растворенных в ней веществ. В связи с этим уже априори можно ожидать, что различные клетки будут обладать различной чувствительностью к одной и той же частоте звука. Другая особенность биологического действия звука заключается в абсолютной величине его энергии. Относительно интенсивностей давлений: переменного (при звуке) и статического (гидростатического). Пользовались лишь теоретической величиной давления, соответствующей, например, 120 дБ=204 дин/м2. Однако в опытах Насонова и Равдоника мышца при озвучивании находилась в растворе красителя. Следовательно, звук должен был проникнуть через определенный слой раствора красителя. Известно, что при встрече со средой большей плотности, например с водной поверхностью, звук отражается более чем на 90%. Звуковые колебания, поступившие в водную среду, теряют интенсивность не менее чем на порядок. Из этого следует, что интенсивность звукового давления, действующего непосредственно на мышцу, по меньшей мере, на порядок ниже теоретически значимой интенсивности. Это необходимо иметь в виду при оценке биологического действия переменного давления (звук и вибрации) и постоянного (гидростатического, атмосферного). Вероятно, эта разница в эффективности действия переменного и постоянного давления достигает 12—13 порядков.

Естественно, что наиболее важным является вопрос о действии звука на целый организм. Первую попытку подобных экспериментов предприняли с К. С. Равдоником на кроликах. Ставился вопрос: как реагируют различные нервные и другие клетки организма на мощный звук (орудийный залп, равный 200 дБ). Животные находились в 6 м от источника звука. Опыты показали, что даже через 4—6 ч после действия звука клетки и симпатических ганглиев, и чувствительные клетки спинальных ганглиев обнаруживали следы явного повреждения. Аналогичные результаты наблюдались на шейных ганглиях. Иной оказалась реакция эпителия роговицы глаза кролика. Казалось бы, клетки, пограничные с внешней средой, должны быть в первую очередь альтерированы звуковой волной. В действительности же, во всех опытах роговица озвученных кроликов связывает красителя меньше, чем в контроле. Приведенные результаты опытов показывают, что клетки и ткани организма далеко не индифферентны к звуку. Как известно, клетки симпатических ганглиев глубоко погружены в толщу ткани, и тем не менее, они довольно отчетливо и значительно повреждаются однократным действием мощных звуков. Более того, они оказались поврежденными и в тех случаях, когда улитка была предварительно разрушена. Следовательно, действие звука осуществлялось не через орган слуха, а непосредственно.

Опыты по действию звука на организм животных продолжили лишь 10 лет спустя и в несколько иной методике. Для общей проблемы патологического действия звука они представляют несомненный интерес. Опыты проводились на белых крысах. Была использована методика получения эпилепсии под влиянием мощных звуков. Возможно, что повышенная чувствительность к звуку, действие которого часто сопровождается судорожными приступами, каким-то образом обусловлено генетически. Не каждое животное реагирует на звук такими приступами. Вероятно, существует какая-то генетическая зависимость реакции животных на звук; в одном случае быстро наступают приступы судорожных движений (эпилепсии), у других особей таких приступов вызвать не удалось.

Сам по себе факт — наличие дифференциальной чувствительности к звуку у животных одного и того же вида, одного возраста, пола (самцы) — представляет несомненный интерес. Врачи постоянно встречаются с подобной загадкой биологии — индивидуальная чувствительность к факторам внешней среды, к фармакологическим средствам, к различным видам терапии и др.

Для опытов отбирались особи, у которых на звук появлялись однотипные характерные приступы эпилепсии. Ставилась задача выяснить, что происходит с различными по своему физиологическому назначению тканями и органами в результате эпилептических припадков, вызванных звуком?

Исследования показали, что звук мощностью 120 дБ в течение 3—5 мин вызывает у крыс ярко выраженный приступ эпилепсии с характерными при этом судорогами конечностей. Припадки повторяются и некоторое время после выключения звука. Опыты показали, что нейроны головного мозга находятся в состоянии повышенной возбудимости, о чем свидетельствует достоверное снижение окрашиваемости. Особенно значительные различия в снижении сорбционной способности по сравнению с контролем наблюдаются в коре мозга, подкорке и мозжечке. Напротив, почки сорбируют краситель на 32 % больше по сравнению с контролем, что указывает уже на структурные повреждения клетки. Поскольку эпилепсия — явление нервной природы, то, казалось бы, естественным ожидать значительных морфофункциональных нарушений самих нейронов мозга. Однако этого не наблюдается. Приступ «ограничивается» чрезмерным патологическим возбуждением нейронов, вероятно всей нервной системы организма, не вызывая при этом повреждения клеточных структур.

1.2.2 Действие шума на организм человека и животных

Человек в быту и на производстве постоянно находится под воздействием шума различных параметров.

Звуковые раздражения человек воспринимает звуковым анализатором — органом слуха. Звуковой анализатор представляет собой сложный механизм, обладающий высокой чувствительностью, способностью осуществлять тонкий анализ и синтез, выбирать из всей массы звуков полезные и защищать кору головного мозга от нежелательных вредных звуков.

По интенсивности все звуки можно разделить на три основные области. Первая область распространяется от слухового порога человека до уровней звукового давления 40 дБи охватывает весьма ограниченное количество сигналов внешней среды. Вследствие отсутствия повседневной тренировки звуковой анализатор мало чувствителен к восприятию звуков таких уровней. Вторая область включает уровни звукового давления от 40 до 80—90 дБи содержит основную массу полезных и бесполезных звуков окружающей среды; повседневное воздействие их приводит к созданию навыков восприятия. В пределах этой области расположены уровни звукового давления речи от шепота до самой громкой передачи по радио, музыкальные звуки, большинство шумов в быту и на производстве, предупредительные сигналы и т. д. В этой области наблюдается способность к наиболее тонкой дифференциации и анализу всех качеств звука.

Третья область охватывает уровни звукового давления от 80— 90 дБдо порога болевого ощущения звука (до уровня 120— 130 дБ). Благодаря развитию современной техники эти уровни начинают приобретать существенное значение в жизни человека. Сильный звуковой раздражитель выступает, с одной стороны, в качестве помехи, с другой, — в виде полезных сигналов. В этой области уровней звукового давления наблюдаются существенные отличия в деятельности звукового анализатора по сравнению с первой и второй областями. Важнейшее значение приобретает в третьей области явление утомления и в связи с этим фактор времени действия раздражителя.

Чувствительность слуха во время действия шума или звуков не остается без изменения. В условиях полной тишины чувствительность его возрастает, а под влиянием шумового воздействия снижается. Такая временная перестройка функции звукового анализатора, выражающаяся в некотором повышении порога слышимости, называется адаптацией слуха.

Временное умеренное понижение слуховой чувствительности является целесообразной приспособительной реакцией организма к условиям внешней среды и играет защитную роль против сильных и продолжительно действующих шумов.

Длительное воздействие шума или звука приводит к патологическому состоянию органа слуха и его утомлению, которое характеризуется не только более значительными сдвигами в чувствительности, но и более замедленной обратной адаптацией.

Утомление наступает при перераздражении звукового анализатора, является процессом длительным и в отличие от адаптации, которая способствует сохранению работоспособности, всегда снижает работоспособность анализатора; при частых и длительных перераздражениях в случае недостаточного отдыха наступают стойкие явления понижения функции, и выявляется картина шумовой (звуковой) травмы. Вредное влияние производственного шума на рабочих хорошо известно.

Предельная граница шума, при которой не повреждается орган слуха, в условиях производства составляет примерно 85— 90 дБ А. Под воздействием шума высокой интенсивности, превышающего на средних частотах 85—90 дБ, в органе слуха возникают явления утомления, которые могут перейти постепенно в тугоухость и глухоту, обнаруживаемые через несколько лет работы.

Однако и в повседневной жизни человек подвержен действию шума таких же высоких уровней. В результате постоянного длительного кумулятивного действия шума в условиях города может возникнуть хроническое расстройство слуховой функции.

Действие шума на организм человека может проявляться в трех основных направлениях:

1) воздействие шума на орган слуха;

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

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

Раздражающее действие шума зависит от его физических свойств. Так, шумы со сплошными спектрами являются менее раздражающими, чем шумы, содержащие тональные составляющие. Шумы с высокочастотными компонентами дают более раздражающий эффект, чем с низкочастотными. Наиболее неприятны шумы, изменяющиеся по частотам и уровням звукового давлении.

Психологическая сторона проблемы шума имеет большое значение, особенно в отношении шумов малой интенсивности (до 60 дБ). Так, шум, производимый самим человеком, не беспокоит его, в то время как небольшой шум, вызванный каким-либо посторонним источником, дает раздражающий эффект.

Что касается шума высокого уровня, то исследованиями доказано, что наиболее ранние нарушения под воздействием такого шума развиваются со стороны центральной нервной системы, а поражения органа слуха возникают позднее (не менее чем через 5 лет).

На производствах, где профессиональной вредностью является шум и вибрация, у рабочих обнаружены резкие сдвиги биоэлектрической активности коры головного мозга, что проявляется в уменьшении силы и подвижности нервных процессов и в торможении возбудимости с наклонностью к образованию застойных очагов возбуждения в двигательной и акустической зонах коры. Наблюдались также нарушения взаимоотношений между корой и подкоркой мозга.

В условиях жизни человека, как на производстве, так и в быту большое значение имеет скорость реакции, определяемая временем, которое необходимо человеку для того, чтобы осознанное вызвало моторное действие. Скорость реакции характеризует состояние центральной нервной системы. Обнаружено удлинение времени условной двигательной реакции в ответ на звуковые и световые сигналы при уровне шума более 80 дБ.

Вопросы производительности труда и интенсивности шума имеют большое экономическое значение. Многие исследователи отмечают снижение производительности труда в ряде отраслей промышленности, где производственные процессы сопровождаются шумом. Понижение работоспособности происходит вследствие ослабления внимания и замедления латентного времени реакций. Производительность труда понижается как в количественном, так и качественном отношении. По некоторым данным шум может снизить производительность труда до 60%. При уменьшении шума на производстве, наоборот, растет общая производительность труда, уменьшаются непроизводительные затраты и сокращается заболеваемость. Многочисленные данные свидетельствуют о неблагоприятном влиянии шума на производительность умственного труда.

Известно, что шумы большой интенсивности вызывают изменение вегетативных реакций, важнейшая из которых функция кровообращения. Первые вегетативные реакции выявляются при шуме 60—70 дБи проявляются тем сильнее, чем выше уровень шума. При этом имеет значение ширина полосы действующего шума. Работы последних лет выявили действие шума на сердечнососудистую систему даже в том случае, когда в кровяном давлении, частоте пульса и электрокардиограмме не было никаких изменений. Исследования влияния шума на пищеварительную систему, почки, селезенку и другие органы показали весьма неблагоприятное воздействие шума и на их функциональное состояние.

Отсюда видно, что шум вызывает реакцию организма в целом. Нарушения в органах и системах зависят от уровня шума, распределения его по частотам, времени воздействия и от индивидуальных особенностей человека. Интенсивные высокочастотные шумы приводят к быстрому развитию патологического состояния.

Эту патологическую картину, возникшую под влиянием шума, рассматривают как «шумовую болезнь». Осипов Г. Л. «Защита зданий от шума» Издательство литературы по строительству. Москва -1972.

Долгое время биологи проявляли интерес к биологическому действию звука с точки зрения его экологического значения, физиологи исследовали механизм звуковой рецепции, врачи исследовали и контролировали нормальное и патологическое состояние органов слуха. Однако в настоящее время на человека действуют звуки небывалой интенсивности, в миллион раз превышающей ту, на фоне которой протекала вся предшествующая история его развития. Это приводит к глубоким патологическим процессам, угрожая в будущем судьбе человека — этого царя природы (Андреева-Галанина и др., 1972). Возникла настоятельная необходимость более глубокого исследования, механизма биологического действия звуковой энергии, прежде всего смешанного спектра частот. Речь идет, как и в случае вибрации, о прямом, нерецепторном действии звуковых колебаний на клетки и ткани организма, минуя специализированный орган слуха. При этом следует помнить, что звуковые колебания продолжают свое патологическое действие на организм и в тех случаях, когда орган слуха, как некий предохранитель «высокого напряжения», выбывает из «строя. Сведения Всемирной организации здравоохранения о числе профессиональных заболеваний рабочих предприятий с повышенной интенсивностью шума, к сожалению, касаются лишь утраты слуха, жалоб на головные боли, неврозов и др. Это результат действия шума на рецепторы, но есть и прямое действие звука помимо рецепторов. Пока нет сводок о прямом действии механических колебаний инфраи звукового диапазона частот, вследствие чего стоит ограничиться лишь ссылкой на отдельные исследования, иллюстрирующие эффект биологического действия этого вида энергии. Известно, что действие мощных звуков на организм может привести к летальному исходу. Полагают, что гибель животных, подвергавшихся сильному звуковому воздействию (порядка 150 дБ) обусловлена действием температуры, которая при этом развивается. Звуковая энергия, абсорбированная поверхностью тела животного, преобразуется в тепло, которое в случае превышения определенных границ и вызывает смерть. Авторы отмечают, что при частоте 3000 Гц смерть наступает в течение 9 мин. Возможно, что эта частота является резонансной, при которой амплитуда, и в данном случае кавитация, резко увеличивается.

О прямом действии звука свидетельствуют опыты исследования микрофонного потенциала внутреннего уха (кохлеарного нерва) на наркотизированных животных. Было установлено видовое различие чувствительности ганглиозных клеток к интенсивности звука. Поскольку подопытные животные были наркотизированы, то, как надо полагать, действие звука воспринималось не рецепторами, а непосредственно ганглиозными клетками.

Известно, что звук интенсивностью 94 дБ подавляет экспериментально вызванный лейкоцитоз животных. Из этих данных следует, что звук пронизывает все тканиорганизма, вызывая в них функциональные и структурные нарушения. Если учесть при этом, что каждая клеточная популяция (нервная, мышечная, эпителиальная), каждая функциональная система обладают своей, специфической для нее чувствительностью к звуковым воздействиям, то становится понятным многообразие форм патологии, вызываемой звуком (шумом), как и вибрацией.

В норме шум воспринимается всеми рецепторами, а, например, для телец Пачини, он является адекватным раздражителем. Но при более мощных звуковых воздействиях, рецепторы перестают «работать». Происходит своеобразное «зашкаливание», и звуковая энергия воспринимается всеми тканями организма.

К сожалению, еще не известна степень чувствительности нерецепторных клеток к звуку и вибрации; таких исследований нет и поныне. Между тем отсутствие этих знаний затрудняет понимание механизма биологического действия звука и вибрации.

Итак, вибрация и звук при определенных условиях являются биологически опасным фактором, угрожающим целостности организма. Эта опасность для человека стремительно возрастает в связи с развитием техники, так как увеличивается интенсивность сопутствующих факторов, при действии которых и вибрация, и шум становятся особенно опасными. Речь идет о температуре окружающей среды, степени загрязнения атмосферы, радиации, магнитных полях и др. Следует иметь в виду и то, что наряду с физическими факторами в патогенезе вибрационной болезни важнейшую роль играет фактор социальный: моральная обстановка в трудовом коллективе, интерес к профессии, материальные условия жизни и др. Именно в силу своей массовости, в силу этих сопутствующих факторов новая нозологическая единица болезни, порожденная техническим прогрессом, — вибрационная болезнь — теперь стала предметом исследований медиков всех стран мира, ученых различных областей науки: физиологов, биофизиков, математиков и, как мы уже подчеркивали, социологов; эта проблема в наше время приобрела важнейшее социальное значение. 4]

1.3 Нормирование шума

При установлении нормативов шума в большинстве случаев приходится исходить не из оптимальных или комфортных, а из терпимых условий, при которых вредное воздействие шума на человека либо не проявляется, либо незначительно. При установлении норм шума нельзя также пренебрегать экономической стороной дела. Выбирать нормы с большим запасом в сторону ужесточения нецелесообразно; такого рода нормы не послужат стимулом для развития работ по борьбе с шумом. Занижение же норм может оказаться сильнейшим тормозом в этом деле, ввиду того что достигнуть таких норм в практических условиях невозможно из-за отсутствия достаточно эффективных шумозаглушающих средств или из-за непомерно больших экономических затрат. Необходимо подчеркнуть большое практическое значение санитарных норм предельно допустимого шума в различных местах и обстоятельствах.

Для защиты населения от шума решающее значение имеют санитарно-гигиенические нормативы допустимых уровней шума, поскольку они определяют необходимость разработки тех или иных мер по шумозащите в городах. Цель гигиенического нормирования — профилактика функциональных расстройств и заболеваний, развития чрезмерного утомления и снижения трудоспособности населения при кратковременном или продолжительном действии шума в окружающей среде. В зависимости от своего назначения помещения зданий и селитебные территории должны быть соответственно защищены от шума. Степень шумозащищенности, в первую очередь определяется нормами допустимого шума для помещения или территории данного назначения. Проникающие в помещения или на территорию шумы от любых источников не должны превышать нормативных величин.

Такие нормы устанавливаются в главах СНиП, стандартах или санитарных нормах. Нормируемыми параметрамипостоянного шума в расчетных точках являются уровни звукового давления L, дБ, в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. Для ориентировочных расчетов допускается использовать уровни звука LА, дБА. Нормируемыми параметрами непостоянного шума в расчётных точках являются эквивалентные уровни звука,LАэкв, дБА, и максимальные уровни звука LAмакс, дБА. Защита от шума в градостроительстве/Г. Л. Оси-пов, В. Е. Коробков, А. А. Климухин и др.; Под ред. Г. Л. Осипова.—М.: Стройиздат, 1993.—96 с: ил.— (Справочник проектировщика). 1]. Шумовая гистограмма представлена в приложении Б. Таблица уровней звукового давления в приложении А.

1.4 Определение уровней звукового давления в расчетных точках

1.4.1 Характеристика объекта как источника шумового загрязнения

Завод по «Сборке мебели из готовых изделий» находится в юго-восточной части г. Тюмени, в районе железнодорожной станции «Войновка», на водоразделе рек Пышмы, протекающей с запада на восток в 20 км южнее промышленной площадки и Туры, протекающей с запада на восток в 8 км севернее площадки.

1.4.2 Инвентаризация источников шумового загрязнения в составе объекта

Шумовые характеристики вентиляторов приняты согласно каталогу фирм-производителей.

Октавные уровни звуковой мощности вентиляторов на выходе, Lp, дБ.

По заданию произведем расчет только трех точечных источника шума этого предприятия, так как они находятся в открытом пространстве и являются источниками внешнего шума.

1.4.3 Выбор расчетных точек на территории

Измерение шума на селитебной территории следует проводить: на площадках отдыха микрорайонов и групп жилых домов, площадках детских дошкольных учреждений и участках школ, территориях больниц и санаториев — не менее чем в трех точках, расположенных на ближайшей к источнику шума границе площадок (вне звуковой тени) на высоте 1,2 — 1,5 м от уровня поверхности площадок; на территории, непосредственно прилегающей к жилым домам и зданиям больниц, санаториев, детских дошкольных учреждений и школ — не менее чем в трех точках, расположенных на расстоянии 2 м от ограждающих конструкций зданий на высоте 1,2 — 1,5 м от уровня поверхности территории и, при необходимости, на уровне середины окон. Окна зданий в этом случае должны быть закрыты.

Расчётные точки на прилегающей территории выбираются у ближайших жилых объектов на расстоянии 2 м от их фасадов. Со стороны восточного фасада жилого дома выбрано 1 расчётная точка: РТ1 у жилого 16-этажного здания на высоте 12 метров.

1.4.4 Расчет точечных источников

Расчёт уровней звуковой мощности источника (УЗМ, дБ) в октавных полосах частот на основе введённых данных о свойствах источника.

Согласно СНиП 23−03−2003, если источник шума и расчетная точка расположены на территории, расстояние между ними больше удвоенного максимального размера источника шума и между ними нет препятствий, экранирующих шум или отражающих шум в направлении расчетной точки, то октавные уровни звукового давления, дБ, в расчетных точках следует определять по формуле:

при точечном источнике звука:

(3)

где Lp — октавный или октавный эквивалентный уровень звуковой мощности источника шума, дБ;

Ф — фактор направленности источника шума для направления на расчетную точку, безразмерный; для ненаправленного источника шума Ф = 1; при оценке шума, создаваемого источником с неизвестным Ф, его следует считать ненаправленным;

— пространственный угол (в стерадианах), в который излучается шум; для источника шума в пространство; на поверхности территории или ограждающих конструкций зданий и сооружений; в двухгранном углу, образованном ограждающими конструкциями зданий и сооружений,; в трехгранном углу .(см. таблица № 8, приложение А)

Источник шума, находящийся над поверхностью территории или на ограждающих конструкциях зданий и сооружений (рисунок № 4, приложение Б), следует считать расположенным в пространстве при выполнении условия Hиш> 0.5 r1,

где r1 — расстояние от источника шума до расчетной точки;

Hиш — высота источника шума над поверхностью территории.

Численные значения величины составляет 2, 5, 8,11 дБ при равных соответственно;

r — расстояние (м) от акустического центра источника шума до расчетной точки; за акустический центр источника шума, расположенного на поверхности, принимается проекция его геометрического центра на поверхность; у источника в пространстве акустический и геометрический центры совпадают;

— коэффициент поглощения звука в воздухе (дБ/км), принимаемый по (таблице № 8, приложение А); при r50 м поглощение звука в воздухе не учитывается.

дБ — повышение уровня звукового давления вследствие отражений звука от больших поверхностей (земля, стена, угол двух стен), расположенных на расстоянии от расчетной точки, не превышающем 0.1r; N — число отражающих поверхностей (N3); поверхность земли не включается в число N, если отражение от нее уже учтено в значении пространственного угла ;

— дополнительное снижение уровня звукового давления элементами окружающей среды.