Действие шума на организм человека

Шум как физическое явление — это колебание упругой среды. Онхарактеризуется звуковым давлением как функцией частоты и времени. Сфизиологической точки зрения шум определяется как ощущение, котороевоспринимается органами слуха во время действия на них звуковых волн вдиапазоне частот 16—20 000 Гц.Шум, даже когда он невелик (при уровне 50—60 дБА), создаетзначительную нагрузку на нервную систему человека, оказывая на негопсихологическое воздействие. Это особенно часто наблюдается у людей,занятых умственной деятельностью. Слабый шум различно влияет на людей.Причиной этого могут быть: возраст, состояние здоровья, вид труда,физическое и душевное состояние человека б момент действия шума и другиефакторы. Степень вредности какого-либо шума зависит также от того,насколько он отличается от привычного шума. Неприятное воздействие шумазависит и от индивидуального отношения к нему. Так, шум, производимый самимчеловеком, не беспокоит его, в то время как небольшой посторонний |^умможет вызвать сильный раздражающий эффект. Известно, что ряд таких серьезных заболеваний, как гипертоническая иязвенная болезни, неврозы, в ряде случаев желудочно-кишечные и кожныезаболевания, связаны с перенапряжением нервной системы в процессе труда иотдыха. Отсутствие необходимой тишины, особенно в ночное время, приводит кпреждевременной усталости, а часто и к заболеваниям. В этой связинеобходимо отметить, что шум в 30—40 дБА в ночное время может явитьсясерьезным беспокоящим фактором. С увеличением уровней до 70 дБА и выше шумможет оказывать определенное физиологическое воздействие на человека,приводя к видимым изменениям в его организме. Под воздействием шума, превышающего 85—90 дБА, в первую _очередьснижается слуховая чувствительность на высоких частотах. Сильный шум вредно отражается на здоровье и работоспособности людей.Человек, работая при шуме, привыкает к нему, но продолжительное действиесильного шума вызывает общее утомление, может привести к ухудшению слуха, аиногда и к глухоте, нарушается процесс пищеварения, происходят измененияобъема внутренних органов. Воздействуя на кору головного мозга, шум оказывает раздражающеедействие, ускоряет процесс утомления, ослабляет внимание и замедляетпсихические реакции. По этим причинам сильный шум в условиях производстваможет способствовать возникновению травматизма, так как на фоне этого шумане слышно сигналов -транспорта, автопогрузчиков и других машин. Эти вредные последствия шума выражены тем больше, чем сильнее шум ичем продолжительнее его действие. Таким образом, шум вызывает нежелательную реакцию всего организмачеловека. Патологические изменения, возникшие под влиянием шума,рассматривают как шумовую болезнь. Звуковые колебания могут восприниматься не только ухом, но инепосредственно через кости черепа (так называемая костная проводимость).Уровень шума, передаваемого этим путем, на 20—30 дБ меньше уровня,воспринимаемого ухом. Если при невысоких уровнях передача за счет костнойпроводимости мала, то при высоких уровнях она значительно возрастает иусугубляет вредное действие на человека. При действии шума очень высоких уровней (более 145 дБ) возможен разрывбарабанной перепонки.

Одной из наиболее важных характеристик восприятия звука является громкость, которая характеризует интенсивность звукового события. Громкость есть характеристика субъективного восприятия, на которую помимо амплитуды звуковой волны оказывают влияние различные другие факторы. Мы совершенно по-разному воспринимаем громкость в зависимости от частоты звука. Этот факт был впервые установлен двумя исследователями, Флетчером и Мансоном, которые разработали набор графиков, получивших название кривых равной громкости, или кривых Флетчера-Мансона.

Кривые равной громкости (см. рис. А-6) показывают, какая требуется разница в уровне звукового давления, чтобы звуки всех частот воспринимались с такой же громкостью, как референсный синусоидальный сигнал с частотой 1 кГц. Числа, находящиеся над каждой кривой, представляют собой меру громкости, выраженную вфонах. На референсной частоте 1 кГц фоны равны децибелам.

К примеру, при очень низком уровне громкости 30 фон (30 дБ SPL на частоте 1 кГц) басовый тон 50 Гц должен воспроизводиться с уровнем 60 дБ SPL, чтобы он воспринимался с такой же громкостью, как звук 30 дБ SPL с частотой 1 кГц. Иными словами, наши уши менее чувствительны в области низких и высоких частот, нежели на средних частотах.

Эта существенная неравномерность чувствительности по частоте наиболее велика при низких уровнях звукового давления, что проявляется в значительной неравномерности кривых в нижней части графика и постепенным выравниванием их в верхней части. По мере возрастания SPL человеческие уши становятся примерно одинаково восприимчивы ко всем частотам. При громкости ПО фон (ПО дБ, частота 1 кГц), звук с частотой 50 Гц должен воспроизводиться на уровне 120 дБ, чтобы он воспринимался равным по громкости звуку с частотой 1 кГц — довольно заметная разница с приведенным выше примером (30 фон).

Движение звуковой волны в воздухе сопровождается периодическим повышением и понижением давления. Давление, которое превышает атмосферное, называется акустическим, или звуковым давлением. Чем большее звуковое давление, тем громче звук.

Мерой интенсивности звуковых волн в любой точке пространства является величина звукового давления — избыточное давление в данной точке среды по сравнению с давлением при отсутствии звукового поля. Единица измерения звукового давления р, Н/м²; 1 Н/м² = 1 Па (Паскаль). Существуют нижняя и верхняя границы слышимости. Нижняя граница слышимости называется порогом слышимости, верхняя — болевым порогом. Порогом слышимости называется наименьшее изменение звукового давления, которое мы ощущаем. При частоте 1000 Гц (на этой частоте ухо имеет наибольшую чувствительность) порог слышимости составляет Р„ = 2-10'⁵ Н/м². Порог слышимости воспринимает приблизительно 1 % людей.

Болевой порог — это максимальное звуковое давление, которое воспринимается ухом как звук. Давление свыше болевого порога может вызывать повреждение органов слуха. При частоте 1000 Гц в качестве болевого порога принято звуковое давление Р - 20 Н/м². Отношение звуковых давлений при болевом пороге и пороге слышимости составляет 10⁶. Это диапазон звукового давления, который воспринимается ухом.

Для более полной характеристики источников шума введено понятие звуковой энергии, которая излучается источниками шума в окружающую среду за единицу времени.

Величина потока звуковой энергии, которая проходит в течение 1 с через площадь 1 м²перпендикулярно к направлению распространения звуковой волны, является мерой интенсивности звука или силы звука.

В связи с тем, что между слуховым восприятием и раздражением существует приблизительно логарифмическая зависимость, для измерения звукового давления, силы звука и звуковой мощности принята логарифмическая шкала. Это позволяет большой диапазон значений (по звуковому давлению — 10⁶, по силе звука — 10¹²) вложить в сравнительно небольшой интервал логарифмических единиц. В логарифмической шкале каждая следующая степень этой шкалы больше предыдущей в 10 раз. Это условно считается единицей измерения 1 Бел (Б). В акустике используется более мелкая единица децибел (дБ), равная 0,1 Б.

Величина, выраженная в белах или децибелах, называется уровнем этой величины. Если сила одного звука больше другого в 100 раз, то равные силы звука отличаются на 1^100=2 Б, или 20 дБ.

Рис. 1 Слуховое восприятие человека

Область слышимых звуков ограничивается не только определенными частотами (20—20 000 Гц), но и определенными предельными значениями звуковых давлений и их уровней. На рис. 1 эти предельные значения уровней звукового давления изображены двумя кривыми. Нижняя кривая соответствует порогу (началу) слышимости. Уместно напомнить, что логарифмическая шкала уровней звукового давления построена таким образом, что пороговое значение звукового давления р_д соответствует порогу слышимости (L = 0 дБ) только на частоте 1000 Гц, принятой в качестве стандартной частоты сравнения в акустике. Порог слышимости различен для звуков разной частоты. Если в диапазоне частот- 800— 4000 Гц величина порога слышимости минимальна, то по мере удаления от этой области вверх и вниз по частотной шкале его величина растет; особенно заметно увеличения порога слышимости на низких частотах. По этой причине высокочастотные звуки более неприятны для человека, чем низкочастотные (при одинаковых уровнях звукового давления).

Верхняя кривая на рис. 1 соответствует порогу болевого ощущения (I = 120—130 дБ). Звуки, превышающие по своему уровню этот порог, могут вызвать боли и повреждения в слуховом аппарате.

Область по частотной шкале, лежащая между этими кривыми, называется областью слухового восприятия.