Тема 4. Техногенні небезпеки та їх наслідки
План
4.1. Віброакустичні небезпечні чинники: шум, вібрація.
4.2. Типологія аварій на потенційно-небезпечних об’єктах.
4.3. Аварії з викидом радіоактивних речовин:
4.3.1. Класифікація аварій.
4.3.2. Іонізуюче випромінювання: джерела, одиниці вимірювання, біологічна дія на організм людини.
4.3.3. Радіаційна безпека.
4.4. Аварії, пов’язані з викидом (витоком) небезпечних хімічних речовин:
4.4.1. Класифікація небезпечних хімічних речовин. Поняття про нормування шкідливих речовин.
4.4.2. Типологія аварій на хімічно-небезпечних об’єктах та їх причини.
4.5. Електромагнітні поля і випромінювання: загальна характеристика ЕМП; вплив ЕМП на організм людини та захист від їх дії.
Література: [базова: 2, 5, 6, 7; допоміжна: 8, 11, 13]
Віброакустичні небезпечні чинники: шум, вібрація
Шум – це одна із форм фізичного (хвильового) забруднення навколишнього середовища, адаптація до якого практично неможлива. Можна говорити лише про зниження його дії.
Шум – це сукупність звуків різноманітної частоти й інтенсивності, що виникають у результаті коливального руху частинок у пружних середовищах (твердих, рідких, газоподібних). Джерелами його є всі види транспорту, промислові об’єкти, будівельні машини, телерадіоапаратура, музичні інструменти, групи людей і окремі особи. Шумове забруднення навколишнього середовища дедалі зростає. Особливо це стосується великих міст. Опитування їх мешканців свідчить, що шум турбує понад 50% опитаних. Причому, останніми десятиліттями інтенсивність шуму зросла у 10-15 разів.
Як відомо з фізики, процес поширення коливального руху в середовищі називається звуковою хвилею, а те середовище, в якому поширюються звукові хвилі, – звуковим полем. Розрізняють такі види шуму:
- ударний (штампування, кування);
- механічний (тертя, биття);
- аеродинамічний (в апаратах і трубопроводах при великих швидкостях руху повітря).
Основними фізичними характеристиками звуку є: частота f (Гц), звуковий тиск Р (Па), інтенсивність або сила звуку І (Вт/м2), звукова потужність W (Вт) тощо. Швидкість поширення звукових хвиль в атмосфері при 20оС складає 344 м/с. Як зазначалося у п.5.2 органи слуху людини сприймають звукові коливання в інтервалі частот від 16 до 20 000 Гц. Коливання з частотою нижче 16 Гц – інфразвуки, з частотою вище ніж 20 000 Гц – ультразвуки не сприймаються органами слуху людини.
Мінімальна інтенсивність звуку, яку людина відчуває, називається порогом чутливості. У різних людей він різний і тому умовно за поріг чутливості приймають звуковий тиск, який дорівнює 2∙10-5 Н/м2 (ньютон на метр квадратний) за стандартної частоти 1000 Гц. За цієї частоти поріг чутливості Іо = 1×10-12 Вт/м2, а відповідний йому тиск Ро = 2∙10-5 Па. Максимальна інтенсивність звуку, при якій вухо починає відчувати біль, називається порогом болісного відчуття, що дорівнює 102 Вт/м2, а відповідний йому звуковий тиск Р = 2∙102 Па.
Зміни інтенсивності звуку і звукового тиску, що чує людина, величезні і становлять відповідно 1014 і 107 разів; оперувати такими великими числами незручно. Тому для оцінки шуму вимірюють його інтенсивність і звуковий тиск не абсолютними фізичними величинами, а логарифмами відношень цих параметрів до умовного нульового рівня, що відповідає порогові чутливості стандартного тону, частотою 1000 Гц. Ці логарифми відношень називають рівнями інтенсивності і звукового тиску і виражають в белах (Б). Одиницю виміру „бел” названо іменем винахідника телефону А. Белла (1847-1922). Бел – це відношення діючого значення звукового тиску (інтенсивності) до мінімального їх значення, котре сприймається людиною. Рівень інтенсивності звуку L (дБ) визначається за формулою:
.
Звуковий тиск визначається за формулою:
.
Оскільки орган слуху людини спроможний розрізняти зміни рівня інтенсивності звуку на 0.1 Б, то для практичного використання зручнішою є одиниця в 10 разів менше – децибел (дБ).
Треба пам’ятати, що бел – це логарифм відношення двох однойменних фізичних величин, і тоді не буде виникати помилок при порівнянні різноманітних звуків за їх інтенсивністю (рівнем). Наприклад, якщо рівень шуму у зимовому лісі у безвітряну погоду становить 10 дБ, а рівень шуму в аудиторії – 70 дБ, то це не означає, що шум в аудиторії перевищує шум у лісі в 7 разів. Звуковий тиск при рівні шуму 10 дБ (тобто 1 бел) становить 101 Па, а при рівні 70 дБ – 107 Па. Отже, шум у другому випадку в 1000 000 раз (107:101 = 106) вище ніж у першому. Останнє являється наочною ілюстрацією закона Вебера-Фехнера.
За рівнем інтенсивності звука не можна судити про фізіологічні відчуття його гучності, тому, що наш орган слуху неоднаково чутливий до звуків різних частот. Звуки рівні за силою але з різними частотами здаються неоднаково гучними. Тому для порівняння звуків різних частот, поряд з поняттям інтенсивності звука, введено поняття рівня гучності з умовною одиницею – фон. Один фон – це гучність звука при f = 1000 Гц та рівні інтенсивності в 1 дБ. Найбільш чутливим наше вухо є на частотах 800 – 4000 Гц, а найменш чутливим при 20 – 100 Гц.
Використання логарифмічної шкали для виміру рівня шуму дозволяє вкладати великий діапазон значень І і Р у порівняно невеликий інтервал чисел від 0 до 140 дБ (див. табл.4.1).
Таблиця 4.1
Приклади різноманітних „виробників шуму”
| Старт космічної ракети Зліт реактивного літака Концерт рок-групи Шум дорожнього руху, трактор Салон автомобіля Шум натовпу Сільська місцевість Зимовий ліс у безвітряну погоду | 170 дБ 150 дБ 140 дБ 130 дБ 120 дБ 110 дБ 100 дБ 90 дБ 80 дБ 70 дБ 60 дБ 50 дБ 40 дБ 30 дБ 20 дБ 10 дБ 0 дБ | Постріл гармати Поріг больового відчуття Рективний двигун на холостому ходу Відбійний молоток, снігохід, бензопила Поїзд, який рухається Машбюро, пилесмок Читальний зал Шепіт (1 м) Поріг чутливості |
Якщо значення гучності звуку (інтенсивності) перевищує 60-80 дБ, то такий шум уже може шкідливо впливати на здоров’я людини: підвищувати кров’яний тиск, викликати порушення ритму серця, створювати значне навантаження на нервову систему, впливати на психічний стан особи. Дуже сильний шум (понад 140-180 дБ) може призвести до розриву барабанної перетинки.
Дослідження показали, що шум завдає суттєвої шкоди здоров’ю людини, але й абсолютна тиша лякає та пригнічує її. Так, співробітники одного конструкторського бюро, яке мало чудову звукоізоляцію, уже за тиждень стали скаржитися на неможливість роботи в умовах гнітючої тиші: вони були знервовані, втрачали працездатність. І, навпаки, було встановлено, що звуки значної сили стимулюють процес мислення, особливо процес рахунку.
Кожна людина сприймає шум по-різному. Багато що залежить від віку, темпераменту, стану здоров’я, умов навколишнього середовища. Деякі люди втрачають слух навіть після короткого впливу шуму порівняно збільшеної інтенсивності.
Постійна дія сильного шуму може не лише негативно вплинути на слух, але й викликати інші шкідливі наслідки – дзвін у вухах, запаморочення, головний біль, підвищення втоми, зниження працездатності.
Шум має кумулятивний ефект, тобто акустичні подразнення, накопичуючись в організмі людини, все сильніше пригнічують нервову систему. Тому перед втратою слуху від впливу шумів виникає функціональний розлад центральної нервової системи. Особливо згубно вплив шуму позначається на нервово-психічній діяльності людини. Шуми викликають функціональні розлади серцево-судинної системи; шкідливо впливають на зоровий і вестибулярний аналізатори, знижують рефлекторну діяльність, що часто стає причиною нещасних випадків і травм.
Гігієністи вважають верхнею допустимою межею шуму для лікарень – 35 дБ, для квартир – 40 дБ, для стадіонів і вокзалів – 60 дБ. Нормою життєво-побутового шуму – 40 дБ вдень і 30 дБ ввечері.
За даними ВООЗ, людина не може відпочивати при шумові вищому за 40 дБ. Для підлітків гранично допустима сила звуку – 70 дБ, а для дорослих – 90 дБ. Зони з шумом вищим за 85 дБ – небезпечні, а в зонах, де шум перевищує 135 дБ заборонене навіть короткочасне перебування.
Звук, якого не чути, також може зашкодити здоров’ю людини. Так, інфразвуки впливають на психічну сферу людини, вражаючи всі види інтелектуальної діяльності; погіршують настрій; іноді з’являється відчуття розгубленості, тривоги, переляку, страху, а за високої інтенсивності – почуття слабкості, як після сильного нервового потрясіння. Навіть слабкі інфразвуки можуть істотно впливати на людину, особливо якщо вони носять тривалий характер. На думку вчених, саме інфразвуки, що нечутно проникають крізь найтовстіші стіни, спричиняють багато нервових захворювань жителів великих міст.
Ультразвуки, що займають помітне місце в гамі виробничих шумів, також небезпечні. Механізми їх дії на живі організми вкрай різноманітні. Особливо негативно впливають ультразвуки на клітини нервової системи.
Шум підступний, його шкідливий вплив на організм відбувається незримо, непомітно. Організм людини проти шуму практично беззахисний. Лікарі говорять про шумову хворобу, як про наслідок впливу шуму із переважними враженнями слуху і нервової системи.
Зменшення рівня шуму поліпшує самопочуття людини і підвищує продуктивність праці. З шумом необхідно боротися як на виробництві, так і в побуті. Уміння дотримуватися тиші – показник культури людини і її доброго ставлення до оточення. Тиша потрібна людям так само, як сонце і свіже повітря.
Не менш шкідливу дію на здоров’я і самопочуття людини спричиняє вібрація – коливання твердих тіл, частин апаратів, машин, устаткування, споруд (що сприймаються організмом людини як струс), які часто супроводжуються почутим шумом. Вібрація впливає на центральну нервову систему, шлунково-кишковий тракт, вестибулярний апарат, викликає запаморочення, оніміння кінцівок, захворювання суглобів. Тривалий вплив вібрації викликає фахове захворювання – вібраційну хворобу.
Розрізняють загальну і локальну вібрації. Локальна вібрація обумовлена коливаннями інструмента й устаткування, що передаються на окремі частини тіла. За загальної вібрації коливання передаються всьому тілу від працюючих механізмів через підлогу, сидіння або робочий майданчик. Найбільш небезпечна частота загальної вібрації – 6-9 Гц, оскільки вона збігається з власною частотою коливань внутрішніх органів людини. В результаті цього може виникнути резонанс, що призводить до переміщень і механічних ушкоджень внутрішніх органів. Наприклад, резонансна частота серця, живота і грудної клітини – 5 Гц, голови – 20 Гц. Частоти людей, котрі сидять, становлять від 3 до 8 Гц.
Основні параметри, що характеризують вібрацію: частота – f (Гц); амплітуда зсуву (розмір найбільшого відхилення точки, що коливається, від положення рівноваги) – А (м); коливальна швидкість – v (м/с); коливальне прискорення – а (м/с2). У виробничих умовах припустимі рівні шуму і вібрації регламентуються відповідними нормативними документами, що більш детально буде розглянуто в курсі „Основи охорони праці”.
Зниження впливу шуму і вібрації на організм людини досягається такими методами: зменшення шуму і вібрації у джерелах їх утворення; ізоляція джерел шуму і вібрації засобами звуко- і віброізоляції, звуко- і вібропоглинання; архітектурно-планувальні рішення, що передбачають раціональне розміщення технологічного устаткування, машин і механізмів; акустична обробка помешкань; застосування засобів індивідуального захисту.