Тема: Шум и вибрация
Каждый день человек сталкивается с различными шумовыми эффектами: вибрация мобильного телефона, звуки музыки, шум проезжающей машины. Значение и влияние шумов и вибрации на здоровье человека различно.
Шум - беспорядочное сочетание разных по силе и частоте звуков; способен оказывать неблагоприятное действие на организм. Источником шума является любой процесс, вызывающий местное изменение давления либо механические колебания в жестких, водянистых либо газообразных средах. Источниками шума могут быть насосы, пневматические и электрические инструменты, молоты, молотилки, станки, центрифуги, бункеры и остальные установки, имеющие передвигающиеся детали. Не считая того, что возросло развитие городского транспорта, соответственно возросла интенсивность шума и в быту.
Вибрация - это малые механические колебания, возникающие в упругих телах под воздействием переменных сил.
Влияние шума на организм человека
Реакция человека на шум различна. Некоторые люди терпимы к шуму, у других он вызывает раздражение, стремление уйти от источника шума. Психологическая оценка шума в основном базируется на понятии восприятия, причем большое значение имеет внутренняя настройка к источнику шума. Она определяет, будет ли шум восприниматься как мешающий фактор. Часто шум, воспроизводимый самим человеком, не беспокоит его, в то время как небольшой шум, вызванный соседями или каким-нибудь другим источником, оказывает сильный раздражающий эффект.
До последнего времени было принято считать, что шум отрицательно действует только на органы слуха. В настоящее время установлено, что люди, работающие в условиях шума, более быстро утомляются, жалуются на головные боли. При воздействии шума на организм может происходить ряд функциональных изменений со стороны различных внутренних органов и систем: повышается давление крови, учащается или замедляется ритм сердечных сокращений, могут возникать различные заболевания нервной системы (неврастения, неврозы, расстройство чувствительности). Под влиянием шума возника-ет бессонница, быстро развивается утомляемость, понижается внимание, снижается общая работос-пособность и производительность труда. Длитель-ное воздействие на организм шума и связанные с этим нарушения со стороны центральной нервной системы рассматриваются как один из факторов, способствующих возникновению гипертонической болезни.
Под влиянием шума возникают явления утом-ления слуха и ослабления слуха. Эти явления с пре-кращением шума быстро проходят. Если же пере-утомление слуха повторяется систематически в течение длительного срока, то развивается тугоу-хость. Так, кратковременное воздействие уровня 120 дБ (рев самолета), не приводит к необратимым последствиям. Длительное воздействие шума 80-90 дБ приводит к профессиональной глухоте. Туго-ухость — стойкое понижение слуха, затрудняющее восприятие речи окружающих в обычных услови-ях. Оценка состояния слуха производится с помо-щью аудиометрии. Аудиометрия — изменение ост-роты слуха, — проводится с помощью специально-го электроакустического аппарата — аудиометра. Снижение слуха на 10 дБ человеком практически не ощущается, серьезное ослабление разборчивос-ти речи и потеря способности слышать слабые, но важные для общения звуковые сигналы, наступает при снижении слуха на 20 дБ.
Если установлено методами аудиометрии, что в результате профессиональной деятельности про-изошло снижение слуха в области речевого диапа-зона на 11 дБ, то наступает факт профессионально-го заболевания — снижения слуха. Чаще всего сни-жение слуха развивается в течение 5-7 лет и более переутомления слуха.
Уровень шума нормируется санитарными норма-ми и государственными стандартами и не должен превышать допустимых значений.
Интенсивный шум отрицательно действует на весь организм человека. Ослабляется внимание, снижается производительность труда.
Вибрация как и шум вредно воздействует на организм и в первую очередь вызывает заболевание периферической нервной системы так называемую виброболезнь, распространенному профессиональному заболеванию. Важно знать, что в течении вибрационной болезни, в зависимости от степени поражения, различают четыре стадии.
Больные страдают головокружениями, головными и загрудинными болями, изменения имеют стойкий характер.
В целях предотвращения заболевания от воздействия шума и вибрации санитарным законодательством установлены предельно допустимые уровни шума и вибрации.
По характеру нарушения физиологических функций шум разделяется на:
Шум который мешает (препятствует языковой связи);
Раздражающий - (вызывает нервное напряжение и вследствие этого -- снижения работоспособности, общее переутомление);
Вредный (нарушает физиологические функции на длительный период и вызывает развитие хронических заболеваний, которые непосредственно связаны со слуховым восприятием: ухудшение слуха, гипертония, туберкулез, язва желудка);
Травмирующий (резко нарушает физиологические функции организма человека).
По данное теме можно провести внеклассное занятие.
Внеклассное занятие на тему: Влияние шума и вибрации
Задание 1 :Разделите, предметы и явления на две группы, относящиеся к естественной и к искусственной среде обитания:
дерево, дом, завод, река, гора, компьютер, насекомые, машина, квартира, трава, дождевые черви, шум, млекопитающие, электричество, вибрация, почва, птицы, воздух, бытовые отходы, природные ископаемые, самолеты.
|
Естественная среда |
Искусственная среда |
Задание 2: Какое отрицательное и положительное влияние оказывает каждый из предметов и явлений искусственной среды обитания на человека?
|
Название предмета или явления |
Положительное влияние на жизнь и здоровье человека |
Отрицательное влияние на жизнь и здоровье человека |
|
Дом, квартира Компьютер Электричество Вибрация Бытовые отходы Самолеты |
Защита от непогоды, комфорт, тепло Изготовление предметов быта, машин, компьютеров и т. д. Источник информации, общения Быстрое передвижение, комфорт Музыка, эстетическое восприятие, игра на музыкальных инструментах Продление длины дня, приготовление пищи, тепло, уют Измельчение семян, сортировка, работа двигателя Вторсырье Скорость передвижения, общение, доставка информации |
Замкнутое пространство, отгораживающее от природы Загрязнение окружающей среды, обходы производства Снижение зрения, гиподинамия, нервные расстройства Загрязнение воздуха, почвы, развитее гиподинамии Понижение слуха, расстройства сна, нервные заболевания Электромагнитные волны - расстройство сердечно - сосудистой системы, угнетенное состояние Атрофия, нарушение кровообращения Загрязнение окружающей среды: почвы, воды, воздуха Загрязнение воздуха, распространение инфекционных заболеваний |
Как видите, человек усовершенствуя свой быт, наносит вред природе и себе самому, т. к. является неотъемлемой частью природы.
Что же происходит на нашей планете? Какие заболевания приобрело человечество, изменяя природу?
- Изучение новой темы.
Проблема загрязнения окружающей среды слишком сложна и многогранна. Сегодня мы ограничимся ее небольшой частью и познакомимся с одним из видов загрязнителей окружающей среды.
Прослушав отрывок из повести Б. Васильева «Не стреляйте в белых лебедей», определите, о каком загрязнении пойдет речь.
1 ученик.
«Туристу, а особо столичному, что надо? Природа ему нужна. По ней он среди асфальта, многоэтажек своих бетонных с осени тосковать начинает, потому что отрезан он от землицы камнем. А камень, он не просто душу холодит, он трясет ее без передыху, потому как не способен камень грохот уличный угасить. Это тебе не дерево - теплое да многотерпеливое. И грохот тот городской, шарахаясь от камней да бетона, мечется по улицам и переулкам, проползает в квартиры и мотает беззащитное человеческое сердце. И уже нет этому сердцу покоя ни днем, ни ночью, и только во сне видит оно росные зори и прозрачные закаты. И мечтает душа человеческая о покое ».
О чем идет речь в этом отрывке?
В средствах массовой информации шуму обычно уделяется мало внимания, и многие не считают его загрязнителем атмосферы. Но на самом ли деле это так?
Так что же собой представляет звук?
2 ученик:
Звуком называют такие механические колебания внешней среды, которые воспринимаются слуховым аппаратом человека (от 16 до 20 000 колебаний в секунду).
Колебания большей частоты называют ультразвуком
, меньшей - инфразвуком
. А беспорядочное сочетание разных по силе и частоте звуков носит название шума
. Иными словами, шум - громкие звуки, слившиеся в нестройное звучание.
Наш век стал самым шумным. Трудно сейчас назвать область техники, производства и быта, где в звуковом спектре не присутствовал бы шум.
Звуки и шумы большой мощности поражают слуховой аппарат, нервные центры, могут вызвать болевые ощущения и шок.
Каково же влияние шумового воздействия на живые организмы?
3 ученик:
Шум - такой же медленный убийца, как химическое отравление.
Современный шумовой дискомфорт вызывает у живых организмов болезненные реакции. Шум от пролетающего реактивного самолета, например, угнетающе действует на пчелу, она теряет способность ориентироваться. Этот же шум убивает личинки пчел, разбивает открыто лежащие яйца птиц в гнездах. При воздействии интенсивных звуков коровы дают меньше молока, куры реже несутся, птицы начинают усиленно линять, задерживается прорастание семян и даже наступает разрушение растительных клеток. Не случайно, например, деревья в городе даже в «спальных» районах погибают раньше, чем в естественных условиях.
Международная комиссия по китобойному промыслу сообщает, что шум в океане, вызванный военными сонарами, а также аппаратурой, применяемой в нефтегазовой отрасли - серьезная угроза для китов.
Количество выбросившихся на берег животных могут не давать подлинного представления о размерах ущерба, считают эксперты комиссии на ее годовом собрании, проходящем в Италии.
Они говорят, что для поддержания численности китов на нормальном уровне, необходимо создавать в океанах зоны, свободные от шумового воздействия человека.
Итак, мы можем выделить следующие последствия влияния шумов на человека (презентация):
- Шум становится причиной преждевременного старения. В тридцати случаях из ста шум сокращает продолжительность жизни людей в крупных городах на 8-12 лет.
2. Каждая третья женщина и каждый четвертый мужчина страдают неврозами, вызванными повышенным уровнем шума.
3. Достаточно сильный шум уже через минуту может вызвать изменения в электрической активности мозга, которая становится схожей с электрической активностью мозга у больных эпилепсией.
4. Такие болезни, как гастрит, язвы желудка и кишечника, чаще всего встречаются у людей, живущих и работающих в шумной обстановке. У эстрадных музыкантов язва желудка - профессиональное заболевание.
5. Шум угнетает нервную систему, особенно при повторяющемся действии.
6. Под влиянием шума происходит стойкое уменьшение частоты и глубины дыхания. Иногда появляется аритмия сердца, гипертония.
7. Под влиянием шума изменяются углеводный, жировой, белковый, солевой обмены веществ, что проявляется в изменении биохимического состава крови (снижается уровень сахара в крови). - Тест. Определение остроты слуха
Острота слуха - это минимальная громкость звука, которая может быть воспринята ухом испытуемого.
Оборудование: механические часы, линейка.
Порядок работы:
- Приближайте часы до тех пор, пока не услышите звук. Измерьте расстояние от уха до часов в сантиметрах.
2. Приложите часы плотно к уху и отводите от себя до тех пор, пока не исчезнет звук. Опять определите расстояние до часов.
3. Если данные совпадут, это будет приблизительно верное расстояние.
4. Если данные не совпадут, то для оценки расстояния слышимости нужно взять среднее арифметическое двух расстояний.
Оценка результатов теста:
Нормальным слухом будет такой, при котором тиканье ручных часов среднего размера слышно на расстоянии 10-15 см.
А ведь многих ребят мы видим в наушниках, которые слушают музыку разной громкости.
- Домашнее задание: выучить четверостишие в тишине и при звучании громкой музыки, замерить потраченное время. Подумать: наушники - это польза или вред.
Такое загрязнение является близким к шумовому и характеризуется в значительной мере аналогичными показателями. Основное различие заключается в том, что вибрация распространяется только в твердых телах, а звук - в любых средах. Поэтому на живые организмы вибрация воздействует только при поверхностном контакте через опорные поверхности. У человека под действием вибрации развивается особая вибрационная болезнь.
Вибрация антропогенного происхождения, как и ультразвуки, в настоящее время оказывает только локальное воздействие на экосистемы. Преимущественно изучено и нормируется антропогенное вибрационное загрязнение среды обитания человека в процессе труда, а именно, производственно-транспортная вибрация.
Вибрационное загрязнение связано с воздействием механических колебаний твердых тел на объекты окружающей среды. Различают местное воздействие и общее. К местному относятся например, колебания от отбойного молотка, электроинструмента и прочего, передаваемые отдельным частям тела. Если колебания передаются всему организму, то воздействие считается общим, например вибрация от проходящего железнодорожного состава и др.
Основными источниками вибраций являются рельсовый транспорт (трамвай, метрополитен, железная дорога), различные технологические установки (компрессоры, двигатели), кузнечнопрессовое оборудование, строительная техника (молоты, пневмовибрационная техника), системы отопления и водопровода, насосные станции и т.д. Особенность действия вибраций заключается в том, что эти механические упругие колебания распространяются по грунту и оказывают свое воздействие на фундаменты различных сооружений, вызывая затем звуковые колебания в виде структурного шума.
Вибрации могут быть вредными и полезными. Вредные вибрации создают шумовые загрязнения окружающей среды, неблагоприятно воздействуя на человеческий организм. Кроме того, воздействуя на различные инженерные сооружения, они вызывают появление трещин в фундаменте, стенах и в ряде случаев их разрушение. Полезные вибрации используются во многих технологических процессах (виброуплотнение бетона, вибровакуумные установки и т.д.). Но и в этом случае нужно применять меры защиты.
Зона действия вибраций определяется величиной их затухания в упругой среде (грунте) и в среднем эта величина составляет примерно 1 дБ/м. При уровне параметров вибрации 70 дБ, например, создаваемых рельсовым транспортом, примерно на расстоянии 70 м от источника, эта вибрация практически исчезает. Для кузнечнопрессового оборудования, а также при забивании молотом железобетонных свай при строительстве зона действия вибраций может достигать более 200 м. Одной из основных причин появления низкочастотных вибраций при работе различных механизмов является дисбаланс вращающихся деталей, возникающий в результате смещения центра масс относительно оси вращения. Возникновение дисбаланса при вращении может быть вызвано многими причинами. Например, искривлением валов машин, наличием несимметричных крепежных деталей, люфтов, зазоров и других дефектов, возникающих при сборке и эксплуатации механизмов. Источником вибрации являются различного рода резонансные колебания деталей, конструкций, механизмов, установок и т.п. Вибрации часто сопровождаются инфразвуковыми колебаниями. С другой стороны, инфразвуковые колебания, например, при землетрясениях, часто вызывают вибрацию упругих тел и поверхностей.
Затухание инфразвуковых колебаний в приземном слое атмосферы составляет примерно 10-6 дБ/км. Поэтому защита расстоянием для инфразвука неэффективна. Более эффективными являются методы звукоизоляции источника и звукопоглощения. Звукоизоляцию применяют на частотах более 10 Гц. Звукопоглощение применяется совместно с использованием резонансных явлений, например, в виде панелей Бекеши.
Основными параметрами, характеризующими вибрацию, являются частота f (Гц); амплитуда смещения А (м) - величина наибольшего отклонения колеблющейся точки от положения равновесия; колебательная скорость v (м/с); колебательное ускорение а (м/с 2).
Весь спектр частот вибрации, воспринимаемых человеком, разделен на октавные полосы со среднегеометрическими частотами 1, 2, 4, 16, 32, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000 Гц. Допустимый уровень общей вибрации составляет 130 дБ (63 Гц), местной - 120 дБ (~ 500 Гц). Наиболее опасная частота общей вибрации находится в пределах 6-8 Гц. Это связано с тем, что собственная частота колебаний внутренних органов имеет примерно такие же значения, поэтому наступает явление резонанса, связанное с нарушением работы органов или даже их разрушением.
Субъективное ощущение человеком вибрации зависит от возраста, тренированности, индивидуальной переносимости, общего состояния организма, эмоциональной устойчивости и от характеристик вибрации f, А, v, а.
Биологическое действие вибраций в диапазоне частот до 15 Гц проявляется в нарушении вестибулярного аппарата, смещении органов. Вибрационные колебания до 25 Гц вызывают костно-суставные изменения. Вибрации в диапазоне частот от 50 до 250 Гц вредно воздействуют на сердечнососудистую и нервную систему, часто вызывают вибрационную болезнь, которая проявляется болями в суставах, повышенной чувствительностью к охлаждению, судорогах. Вибрация может вызывать нарушение обмена веществ, функций зрительного аппарата, эндокринной системы, изменение частоты пульса и артериального давления и др.
Защита от вибраций выполняется либо за счет снижения вибраций в источнике, либо путем воздействия на вибрации на пути распространения упругих колебаний в различных средах. Снижение вибраций в источнике может быть достигнуто за счет установления оптимального режима работы, который бы устранял возникновение резонансных колебаний. Подавление вибраций в средах распространения достигается применением средств виброгашения, виброизоляции и вибродемпфирования.
Суть метода виброгашения состоит в увеличении массы и жесткости конструкции, в объединении механизма - источника вибраций с фундаментом, с опорной плитой или виброгасящими основаниями.
Суть метода виброизоляции состоит в креплении оборудования на виброизолирующих опорах. В качестве виброизоляторов используются резиновые и пластмассовые прокладки; листовые рессоры; цилиндрические рессоры; пневматические виброизоляторы, использующие воздушные подушки.
Смысл метода вибродемпфирования состоит в повышение активных потерь колебательных систем. Для этого используются различные вибродемпфирующие мастичные и листовые покрытия (мастики - А-2, ВД-17-58, ВД-17-63, пластик «Агат» и др.; покрытия - пенопласт ПХВ-Э, волосяной войлок, минерало-ватная плита, губчатая резина, винитор технический и др.).
Для жителей города шум - обычное дело. Часто человек даже не задумывается над его противоестественностью. В любом регионе города шумит автотранспорт, грохочет трамвай, с шумом работает предприятие, вблизи взлетают из аэродрома самолеты. В квартирах шумят холодильники и стиральные машины, в подъездах - лифты. Этот перечень можно продолжать до бесконечности. Если шума так много в нашей жизни, может показаться, что он не вреден. Однако по своему влиянию на организм человека шум более вредный, чем химическое загрязнение. За последние 30 лет во всех больших городах шум увеличился на 12-15 дБ, а субъективная громкость выросла в 3-4 раза. Шум снизил производительность работы на 15-20%, существенно повысил рост заболеваемости. Эксперты считают, что в больших городах шум сокращает жизнь человека на 8-12 лет.
Частота заболеваний сердечно-сосудистой системы у людей, которые живут в зашумленных районах, в несколько раз выше, а ишемическая болезнь сердца в них случается втрое чаще. Возрастает также общая заболеваемость. В качестве сравнения необходимо отметить, что на 100 тысяч сельских жителей приходится 20-30 тех, кто плохо слышит, в то же время в городах эта цифра вырастает в 5 раз. По данным статистики, жители больших городов теряют остроту слуха уже в 30 лет (при норме - в 2 раза позже). Под влиянием шума ухудшаются сон и восприимчивость к обучению. Дети становятся более агрессивными и капризными.
Для обозначения комплексного влияния шума на человека медики ввели термин «шумовая болезнь». Симптомами этой болезни являются головная боль, тошнота, раздражительность, которые часто сопровождаются временным снижением слуха. К шумовой болезни склонны большинство жителей больших городов, которые постоянно получают шумовые нагрузки. Например, нормативные уровни звука в дБ для жителей жилых кварталов должны составлять 55 днем и 45 ночью. Но разные источники техногенного шума дают весомый вклад в звуковую среду города. В современных городских районах со значительным движением транспорта уровень шума близок к опасной черте в 80 дБ.
Шум действует на организм человека не только прямо, а и опосредованно. Так, в городских условиях продолжительность жизни деревьев короче, чем в сельской местности. Главной причиной этого является влияние интенсивного шума. При действии шума в 100 дБ растения выживают всего 8-10 дней. При этом быстро гибнут цветы, и замедляется рост растений.
Итак, шум вреден, но возможно ли уменьшить его влияние на живые организмы, включая человека? Оказывается, можно, и таких мероприятий много. Прежде всего, необходимо четко придерживаться действующих нормативов. Сегодня на улицах больших городов шум не опускается ниже уровня в 80 дБ. Чтобы уменьшить этот уровень, затрачиваются значительные усилия, и прежде всего, по усовершенствованию техники. Конструктора работают над малошумными двигателями и транспортными средствами, жилые застройки отдаляют от транспортных магистралей, последние отделяют от домов бетонными экранами, улучшают покрытие.
Эффективной мерой предотвращения шумового воздействия в городах является озеленение. Деревья, которые посажены очень густо, окружаются густыми кустами, значительно снижающими уровень техногенного шума и улучшающими городскую среду.
К негативным физическим факторам города относится также вибрация. Источниками вибрации в городах являются: рельсовый транспорт, автомобильный транспорт, строительная техника, промышленные установки.
Вибрация распространяется от ее источника на расстояние до 100 м. Наиболее мощный источник вибрации - железнодорожный транспорт. Колебание грунта вблизи железной дороги превышает землетрясение силой 6-7 баллов. В метро интенсивная вибрация распространяется на 50-70 м.
Неблагоприятно влияют на организм человека электромагнитные излучения промышленной частоты (50 герц) и частот радиоволнового диапазона. В помещениях электромагнитные поля создают: радиоаппаратура, телевизоры, холодильники и т.п., что представляет определенную опасность. Если рядом находится постоянный источник электромагнитного излучения, который работает на аналогичной (или кратной) частоте внутренних органов человеческого тела, то это может привести к увеличению или уменьшению нормальной частоты работы человеческого органа, резонансу и как следствие головной боли, нарушению сна, переутомлению, возникновению стенокардии и даже смерти. Наиболее опасным излучение будет тогда, когда человек (а особенно ребенок) спит.
Бесспорно, обойтись без электробытовых приборов невозможно, да и не нужно. Главное - придерживаться определенных правил в процессе использования: в спальне не устанавливать компьютер, «базу» для радиотелефона, а так же не включать на ночь устройства для подзарядки батареек и аккумуляторов; телевизор, музыкальный центр, видеомагнитофон на ночь необходимо выключать из электросети; электронный будильник не должен стоять возле головы во время сна; мощность микроволновых печей может изменяться, поэтому время от времени необходимо обращаться к мастеру, чтобы контролировать уровень излучения
Иллюстрация: Ольга Денисова
Пролетевший над ухом комар, проехавший рядом трамвай, гудящая вдали электростанция... Город наполнен вибрациями. Их обилие способно спровоцировать у человека синдром белых пальцев. Что это за болезнь и как именно вибрации влияют на наш организм? Отвечают наши друзья из Детского центра научных открытий "ИнноПарк" .
Вибрация – это механическое колебание твердых тел. В Москве есть три основных группы–источника вибраций:
- транспорт,
- предприятия,
- электростанции.
Наиболее опасными для человека являются вибрации низкой частоты – 6-9 герц. Именно в этом диапазоне пульсируют внутренние органы человека, из-за чего может возникнуть резонанс и, как следствие, вибрационная болезнь.
Вибрационная болезнь, или синдром белых пальцев – заболевание, в основе которого лежат патологические изменения в рецепторном аппарате и различных отделах центральной нервной системы, возникающие при длительном воздействии местной и/или общей вибрации. Чаще всего заболевание встречается среди рабочих горнодобывающей, строительной, металлургической, судо- и авиастроительной, транспортной отраслей, а также в сельском хозяйстве. К профессиям, входящим в группу риска, относятся:
- бурильщики,
- полировщики,
- резчики по камню,
- шлифовщики,
- асфальтоукладчики,
- обрубщики,
- водители трамваев и другие.
Вибрация воздействует на весь человеческий организм, но наиболее восприимчивы к ней нервная и костная ткани. Первый удар принимают периферические кожные рецепторы на кистях рук и подошвах стоп. Больные жалуются на нерезкие боли и зябкость, отмечают легкие расстройства чувствительности в концевых фалангах. На более поздних стадиях наблюдаются утолщение и деформация ногтей, атрофия мелких мышц кисти.
Вызванный локальной вибрацией недуг сопровождается также общим недомоганием, повышенной раздражительностью, нарушением сна, головокружением и головной болью. Возможны сердечные боли и тахикардия. В некоторых случаях начинается расстройство секреторной и моторной функций желудка, нарушается работа пищеварительных желез.
Чаще всего мы сталкиваемся с вибрациями в метро. Иногда они кажутся нам сильными, но на самом деле дрожь была бы куда мощнее, если бы не современные технологии:
- виброизоляция,
- вибродемпфирование,
- виброгашение,
- вибропоглощение.
- Упругие опоры для путей на бетонных плитах (система "масса-пружина") защищают от структурного шума и вибраций.
- Подбалластные маты – своего рода первый, самый глубокий слой под путями.
- Вибропоглащающий материал легко сжимается по толщине и рассеивает энергию.
- Подрельсовые и нашпальные прокладки используются в упругих виброизолирующих элементах для рельсовых креплений.
- Подшпальные прокладки используются для предотвращения распространения вибраций и улучшения устойчивости верхнего строения пути.
Жилые дома также обеспечены вибро- и сейсмозащитой. Виброизоляторы из синтетической резины и многослойные резинометаллические устройства позволяют гасить вибрации в частотном диапазоне 8–63 герц. Такие технологии применяются не только при возведении новостроек, но и при реставрации исторических зданий – например, Большого театра.
Причиной вибрации нередко является несовершенство конструкции, вызванное, в частности, колебанием температур. Например, в поезде мы порой чувствуем дрожь, исходящую от рельс. Это объясняется тем, что железо, из которого они изготовлены, расширяется при нагреве и сжимается от холода. Таким образом размер рельс меняется в зависимости от сезона, поэтому их не укладывают вплотную, а зазор дает проcтранство для вибраций.
Воздействие вибрации на тело человека далеко не всегда влечет за собой негативные последствия. Местная вибрация малой интенсивности способна улучшить функциональное состояние центральной новой системы, ускорить заживление ран и улучшить кровообращение, нормализовать сердечно-сосудистую деятельность. Аппаратная вибрация также используется при лечении заболеваний опорно-двигательного аппарата, последствий переломов и травм, бронхитов, радикулитов и остеохондрозов.
Елена Стрижакова, Детский центр научных открытий "ИнноПарк"
О "Физике города"
Каждый день, просыпаясь утром, мы погружаемся в город, полный фактур, звуков и красок. Пока мы идем на работу и гуляем в парке, нам в голову приходит миллион вопросов о том, как же все вокруг нас устроено в этом огромном мегаполисе. Почему небоскребы не падают? Чем отличается кровь горожанина от крови жителя деревни? Выше какого этажа не стоит жить и почему?
Вибрация в условиях жилищ, ее влияние на организм человека. Вибрация как фактор среды обитания человека наряду с шумом относится к одному из видов ее физического загрязнения, способствующего ухудшению условий проживания городского населения.
Вибрация, воздействуя на живой организм, трансформируется в энергию биохимических и биоэлектрических процессов, формируя ответную реакцию организма.
При длительном проживании людей в зоне воздействия вибрации от транспортных источников, уровень которой превышает нормативную величину, отмечается ее неблагоприятное влияние на самочувствие, функциональное состояние центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, повышение уровня неспецифической заболеваемости.
Колебания в зданиях могут генерировать внешние источники (подземный и наземный транспорт, промышленные предприятия).
Вибрация в квартире часто вызвана эксплуатацией лифта. В некоторых случаях ощутимая вибрация наблюдается при строительных работах, проводимых вблизи жилых зданий (забивка свай, демонтаж и ломка зданий, дорожные работы).
Источником повышенной вибрации в жилых домах могут служить промышленные предприятия.
Проблема борьбы с вибрацией в жилых зданиях приобрела особую актуальность в связи с развитием в крупных городах метрополитенов, строительство которых осуществляется способом мелкого заложения. Линии метрополитена прокладывают под существующими жилыми районами, а опыт эксплуатации подземных поездов показал, что интенсивные вибрации проникают в близлежащие жилые здания в радиусе до 40-70 м по обе стороны от тоннеля метрополитена и вызывают серьезные жалобы населения.
Изучение распространения вибрации по этажам здания показало, что в пятиэтажных домах уровни виброускорения снижаются в направлении от первого до пятого этажа на частотах 8--32 Гц на 4~6 дБ. В многоэтажных зданиях отмечается как уменьшение величин колебаний на более высоких этажах, так и увеличение их из-за резонансных явлений.
Интенсивность вибрации в жилых домах зависит от расстояния до источника. В радиусе до 10 м превышение уровня вибрации над фоновыми значениями в октавных полосах частот 31,5 и 63 Гц в среднем составляет 20 дБ, в октавной полосе 16 Гц уровни вибрации от поездов превышают фон на 2 дБ, а в низкочастотном диапазоне соизмеримы с ним. С увеличением расстояния до 40 м уровни вибрации снижаются до 27-23 дБ соответственно частотам 31,5 и 63 Гц, а на расстоянии свыше 50 м от тоннеля уровни виброускорения не выходят за пределы колебания фона.
Таким образом, источники вибрации в жилых помещениях различают по интенсивности, временным параметрам, характеру спектровибрации, что и определяет различную степень выраженности реакции жителей на их воздействие.
Влияние вибрации на организм человека. Вибрация в условиях жилой среды может действовать круглосуточно, вызывая раздражение, нарушая отдых и сон человека.
В отличие от звука вибрация воспринимается различными органами и частями тела. Низкочастотные поступательные вибрации воспринимаются отолитовым аппаратом внутреннего уха. В ряде случаев реакция людей определяется не столько восприятием самих механических колебаний, сколько вторичными зрительными и слуховыми эффектами (например, дребезжание посуды в шкафу, хлопанье дверей, раскачивание люстры и т. д.).
Субъективное восприятие вибрации зависит не только от ее параметров, но и от множества других факторов: состояния здоровья, тренированности организма, индивидуальной переносимости, эмоциональной устойчивости, нервно-психического статуса субъекта, подвергаемого действию вибрации. Имеет значение также способ передачи вибрации, длительность экспозиции и пауз.
В квартирах ощутимые вибрации почти всегда воспринимаются как посторонние и необычные и поэтому их можно считать мешающими. Зрительные и слуховые воздействия усугубляют их неблагоприятное влияние.
На восприятие вибрации может существенно влиять деятельность субъекта. При этом вибрация, мешающая человеку при спокойной сидячей работе, совсем не будет восприниматься человеком, который во время работы переходит с места на место. Таким образом, можно полагать: чем спокойнее работа, тем интенсивнее человек воспринимает вибрацию.
Мерой оценки восприятия вибрации служит понятие "сила восприятия", которое является связующим звеном между величинами колебаний, их частотой и направлением, с одной стороны, и восприятием вибрации -- с другой.
Различают три степени реакции человека на вибрацию: восприятие сидящим человеком синусоидальных вертикальных колебаний; неприятные ощущения; предел добровольно переносимой вибрации в течение 5-20 минут.
Сила восприятия механических колебаний, воздействующих на человека, зависит в значительной степени от биомеханической реакции тела человека, представляющего собой в известной мере механическую колебательную систему.
Особое внимание при этом уделяется изучению явления резонанса как всего тела человека, так и отдельных его органов и систем. Установлено, что при частоте воздействующей вибрации свыше 2 Гц человек ведет себя как целостная масса; для сидящего человека резонанс тела находится в интервале от 4 до 6 Гц. Другая полоса резонансных частот лежит в области 17-30 Гц и вызывается в системе "голова-шея-плечо". В этом диапазоне амплитуда колебания головы может втрое превышать амплитуду колебания плеч.
Таким образом, тело человека представляет сложную колебательную систему, обладающую собственным резонансом, что и определяет строгую частотную зависимость многих биологических эффектов вибрации.
Степень раздражающего действия вибрации зависит от ее уровня (или расстояния до источника колебаний). Наибольшие уровни вибрации, зарегистрированные в радиусе до 20 м от источника, вызывают негативную реакцию у 73% жителей. С возрастанием зоны разрыва количество жалоб уменьшается, и на расстоянии 35--40 м колебания ощущают 17% жителей. Дальнейшее увеличение расстояния в связи с уменьшением амплитуды колебаний не влияет на восприятие жителями вибрации, что позволило установить 40-метровую допустимую зону разрыва между жилой застройкой и тоннелями метрополитена мелкого заложения.
Наибольшее количество жалоб (65%) предъявляют лица в возрасте от 31 до 40 лет.
Нетерпимы к вибрационному воздействию лица с неудовлетворительным состоянием здоровья, заболеваниями сердечно-сосудистой и нервной систем. Количество жалоб в этой группе в 1,5 раза больше, чем в группе здоровых людей.
Гигиеническое нормирование вибрации в условиях жилища. Важнейшим направлением решения проблемы ограничения неблагоприятного воздействия вибрации в жилищных условиях является гигиеническое нормирование ее допустимых воздействий. При определении предельных значений вибрации для различных условий пребывания человека в качестве основной величины используется порог ощущения вибрации. Предельные значения даются как кратная величина этого порога ощущения. Ночью в жилых помещениях допускается только одно- или четырехкратный порог ощущения, днем -- двукратный.
Тема: Шум и вибрация в городе
Шум как экологическая проблема города.
Шум – это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и силы, возникающих при механических колебаниях в разнообразных средах.
Повышенный уровень шума остается одной из наиболее острых проблем для городских территорий. Площадь городских территорий, подверженных постоянному сверхнормативному шумовому воздействию, как правило, превышает 60%.
В зависимости от источника в шуме преобладают звуковые волны различной частоты. По частоте шумовые явления можно разделить на три области: ультразвук, слышимый звук и инфразвук. Ультразвук и инфразвук не воспринимаются человеческим ухом, но оказывают на организм механическое воздействие. Инфразвук воспринимается человеческим организмом как мелкая вибрация.
Основные источники на территории больших городов: автотранспорт, ж/д транспорт и наземные линии метро, авиатранспорт, строительная техника, промышленные предприятия и площадки, инженерное оборудование зданий, существенный вклад вносят шумы бытового происхождения внутри кварталов жилых домов.
Шум не только создает дискомфорт, но и отрицательно воздействует на здоровье человека, его трудоспособность, безопасность. Производственный шум нарушает информационные связи, что снижает эффективность и безопасность человеческой деятельности. Шум вызывает усталость, снижает способность человека сосредотачивать внимание, точность выполнения работ, связанных с пониманием информации. Часто шумовые помехи не позволяют решить даже простейшую задачу.
Влияние шума на организм человека. В первую очередь шум влияет на центральную нервную систему и сердечнососудистую систему. Длительное воздействие шума снижает остроту слуха и зрения, повышает кровяное давление.
Высокий уровень шума способствует повышению числа случаев гипертензии и гипотензии, гастрита, язвенной болезни желудка, болезней желез внутренней секреции и обмена веществ, психозов, неврозов, болезней органов кровообращения. Улиц, проживающих в шумных районах, чаще выявляются церебральный атеросклероз, повышение содержания холестерина в крови, астенический синдром. Доля новорожденных с пониженной массой тела возрастает соответственно увеличению уровня шума.
Умственная работоспособность явно снижается при уровне шума более 80 дБ. Показатели физиологических функций сердечнососудистой системы при уровне шума 60-70 дБ меняются несущественно, но при уровне шума 80 дБ возникают колебания артериального давления до 30 мм РТ. Ст., наблюдается тенденция к повышению артериального давления.
При уровне шума 90 дБ и более возникает перевозбуждение вестибулярного анализатора, которое моет приводить к головокружению, нарушению координации движений. Высокий уровень шума отрицательно влияет на зрительный анализатор, и чем выше уровень шума, тем хуже человек видит и реагирует на происходящее. Многие автомобильные катастрофы происходят по той причине, что водитель длительное время находится на магистрали, где уровень шума достигает 95-100 дБ. Установлен, что при уровне шума 90 дБ зрение ухудшается на 25%.
Наиболее восприимчивы к шуму дети – под воздействием шума они приходят в возбуждение, сами начинают шуметь, кричать, переутомляются, становятся капризными и неадекватно реагируют на замечания взрослых. У детей, рожденных и проживающих в шумной среде, наблюдается замедление физического и умственного развития, понижена концентрация внимания во время учебы в школе, они больше подвержены травматизму и несчастным случаям. Для таких детей характерна пониженная сопротивляемость различным заболеваниям, которые протекают в более тяжелой форме.
Борьба с шумом в городе. Существуют методы шумозащиты от воздействия железнодорожного транспорта непосредственно в месте возникновения шума, т.е. на подвижном составе и железнодорожных путях, например: использование шлифованных рельсов, колесных шумопоглотителей, укладка бесстыкового пути.
С помощью этих методов можно снизить финансовые затраты на совершенствование инфраструктуры, повысить визуальную привлекательность территорий за счет отсутствия высоких защитных стен.
Для снижения сверхнормативного шума и сохранения существующих акустически благополучных территорий города необходимы масштабное внедрение шумопонижающих технологий во всех сферах городского хозяйства и промышленности, разработка специальных мер по снижению шума, ужесточение мер ответственности за нарушения, связанные с созданием сверхнормативного шума, при упрощении процедур привлечения к ответственности.
В настоящее время исключены полеты самолетов над жилыми кварталами в нарушение установленных маршрутов полетов. Создана сеть автоматических станций контроля авиошума, которые проводят измерения в круглосуточном режиме.
Для снижения негативного воздействия шума от строительных работ в мировой практике используются следующие меры: запрет проведения строительных работ с 19:00 до 7:00, по выходным и праздничным дням; ведение видеонаблюдения за строительными работами; ограничение длительности производства шумных работ в дневное время; требования применять малошумную технику и глушить двигатели автотранспорта, находящегося на площадке и т.д.
В мировой практике уделяется внимание бытовому шуму, сопровождающему работу различных видов оборудования, используемого на улице, и проведения спортивных мероприятий. В России предусмотрена административная ответственность за нарушение тишины и покоя в ночное время для всех подобных источников.