Анализ методики проведения санитарно-экологического состояния объекта

Федеральноеагентство по образованию
ГОУВПО Тюменский государственный архитектурно-строительный университет
КАФЕДРАЭКОЛОГИИ
КУРСОВОЙПРОЕКТ
подисциплине «Анализметодики проведения санитарно-экологического состояния объекта»
Выполнил: студенткагруппы: з/о уск.
ООС и РИПС
Курс: 2
Кренинг Н.С.
Проверил:
к.т.н.,доцент Германова Т.В.
/>
Тюмень2010

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Воздействиеисточников шума
1.1 Основные физические характеристики шума
1.2 Медико-биологический аспект
1.2.1 Действие слышимого звука на клетки и тканиорганизма животных
1.2.2 Действие шума на организм человека иживотных
1.3 Нормирование шума
1.4. Определение уровней звукового давления врасчетных точках
1.4.1 Характеристика объекта как источникашумового загрязнения
1.4.2 Инвентаризация источников шумовогозагрязнения 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 шумаот линейных источников
1.6.1 Выбор конструкций наружных огражденийшумозащитных 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
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Курсовойпроект на тему «санитарно-экологическая оценка объекта». Объектом оценкиявляется жилое здание, которое подвергается негативному воздействию точечных илинейных источников шума. Тема является актуальной так как шумовоевоздействие — одна из форм вредного физического воздействия на окружающуюприродную среду. Загрязнение среды шумом возникает в результате недопустимогопревышения естественного уровня звуковых колебаний. С экологической точкизрения в современных условиях шум становится не просто неприятным для слуха, нои приводит к серьезным физиологическим последствиям для человека. Вурбанизированных зонах развитых стран мира от действия шума страдают десяткимиллионов людей. Естественные природные звуки на экологическом благополучиичеловека, как правило, не отражаются. Звуковой дискомфорт создают антропогенныеисточники шума, которые повышают утомляемость человека, снижают его умственныевозможности, значительно понижают производительность труда, вызывают нервныеперегрузки, шумовые стрессы и т. д. Официальные данные свидетельствуют, что вРоссии примерно 35 млн. человек (или 30 % городского населения) подверженысущественному, превышающему нормативы, воздействию транспортного шума. Отавиационного шума страдают несколько миллионов человек. При взлете самолетовнаиболее шумных типов (ИЛ-76, ИЛ-86 и др.) авиационный шум с максимальнымуровнем 75 дБ фиксируется на расстоянии более 10 км от аэропорта. Шумовоевоздействие в крупных индустриальных городах мира — одна из наиболее острыхэкологических проблем современности. Подсчитано, что более половины населенияЗападной Европы проживает в районах, где уровень шума составляет 55-70 дБ.
Многочисленныеэксперименты и практика подтверждают, что антропогенное шумовое воздействиенеблагоприятно сказывается на организме человека и сокращает продолжительностьего жизни, ибо привыкнуть к шуму физически невозможно. Человек можетсубъективно не замечать звуки, но от этого разрушительное действие его наорганы слуха не только не уменьшается, но и усугубляется.
Шумовоеантропогенное воздействие небезразлично и для животных. В литературе имеютсяданные 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 СШАустановлено, что беспорядочный шум мощностью 100 дБ приводит к запаздываниюпрорастания семян и к другим нежелательным эффектам.
Дляоценочного определения вида шумового поля на всей территории плана должен бытьпроизведён расчёт шумовых характеристик с разбиением территории на расчетнуюобласть.
Привыполнении курсовой работы необходимо решение следующих задач:
Часть 1«Воздействие источников шума»
· созданиепространственной схемы расположения объектов расчёта на территории;
· сбори оценка информации о пространственных и технологических характеристикахисточников шума, препятствий, расчётных точек;
· расчётакустического воздействия от точечных и линейных источников шума на территории;
· расчётпроникающего в помещение внешнего шума точечных и линейных источников;
· расчёттребуемого снижения уровней звуковой мощности для источников постоянного шума;
Такимобразом, необходимо:
1.Расставитьисточники шума (ИШ).
2. Расставитьрасчётные точки (РТ).
3. Расставитьздания и шумозащитные экраны на плане местности.
4. Произвестирасчёт в источниках шума и расчетных точках.
5. Нанестиграницы СЗЗ.
Часть 2«Радиационное воздействие»
· Привестиобщие сведения о радиации;
· Описатьнегативное воздействие радиации;
· Описатьрадиоактивный элемент и его изотоп;
· Привестицепочку распада изотопа;
· Рассчитатьмассу и активность данного изотопа.
Курсовойпроект состоит из двух разделов: шумовая характеристика объекта и радиация.
В первомразделе курсового проектарассматриваются основные физические характеристикишума, медико-биологический аспект. Физиологическое действие вибрации и шума наорганизм, такое какдействие слышимого звука на клетки и ткани организмаживотных, действие шума на организм человека и животных. В пункте 1. 3. Говоритсяо нормирование шума.
В расчетнойчасти этого раздела рассчитывается шум от точечных и линейных источников.Производится сравнение с допустимыми нормами, и предлагаются мероприятия поустранению превышений по шуму от источников.
Во второйчасти курсового проекта говорится о радиации, приводятся общие сведения о ней.Говорится об уровнях доз облучения. Более подробно рассматривается элемент урани его изотоп, уран -238. Приводится цепочка его распада. А такжефизиологическое действие радиации./>/>Расчетная частьвторого раздела включает две задачи, где требуется определить массу изотопаурана-238 и его активность.

1. Воздействиеисточников шума
 
1.1 Основные физические характеристики шума
Шумом называют всякий неприятный, нежелательный звук или совокупностьзвуков, мешающих восприятию полезных сигналов, нарушающих тишину, оказывающихвредное 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 шумаокружающей среды, которую можно выделить, пользуясь средствами акустическихизмерений, и которую можно соотнести с определенным источником шума.
Иногда шум окружающей среды, остающийся в данном месте и в даннойситуации, когда один или несколько конкретных источников шума подавлены,называют остаточным (фоновым) шумом.
Начальным шумом называют шум окружающей среды, превалирующий вданном месте до каких-либо изменений в шумовой ситуации.
Звук как физическое явление представляет собой волновое колебаниеупругой среды. Звуковые волны возникают в том случае, когда в упругой средеимеется колеблющееся тело или когда частицы упругой среды (газообразной, жидкойили твердой) приходят в колебательное движение в продольном или поперечномнаправлении в результате воздействия на них какой-либо возмущающей силы. Какфизиологическое явление звук определяется ощущением, воспринимаемым органомслуха при воздействии на него звуковых волн. В газообразной среде (воздухе)могут распространяться только продольные волны, в которых частицы средыколеблются вдоль направления распространения волн. Направление распространениязвуковой волны называют звуковым лучом. Фронт волны перпендикулярен звуковомулучу. В общем случае фронт волны имеет сложную форму, но в практических случаяхограничиваются рассмотрением трех видов волн: плоской, сферической ицилиндрической.
Звуковые волны распространяются с определенной скоростью,называемой скоростью звука (с). В газообразных средах скорость звука зависит восновном от их плотности и атмосферного давления. Скорость звука в воздухе притемпературе 20 °С 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 междузначением полного давления и средним статическим давлением, которое наблюдаетсяв воздухе при отсутствии звукового поля. Звуковое давление, изменяющееся вовремени от нуля до максимальной величины, оценивают не мгновенной величиной, асреднеквадратичным значением за период колебания. Звуковое давлениепредставляет собой силу, действующую на единицу поверхности. Единица измерениязвукового давления— паскаль (1 Па = 1 Н/м2).
Длиной звуковой волны называют расстояние, измеренное вдоль направленияраспространения звуковой волны между двумя ближайшими точками звукового поля, вкоторых фаза колебаний частиц среды одинакова. В изотропных средах длина волны λсвязанас частотой f и скоростью звука с простой зависимостью λ =c/f.
Частоты акустических колебаний в пределах от 16 до 20 000 Гцназывают звуковыми, ниже 16 Гц — инфразвуковыми, а выше 20 000 Гц —ультразвуковыми. Звуковые частоты делят на низкие, средние и высокие. Примернаяграница между низкими и средними частотами составляет 200—300 Гц, междусредними и высокими 1000—1250 Гц. На (рисунке №1, приложение Б) для наглядностиприведена зависимость длины волны от частоты.
Самым простым звуком является «тон», относящийсяк определенному звуковому колебанию без каких-либо сопутствующих колебаний иимеющий вид синусоиды. Если звуки состоят из нескольких тонов, частоты которыхнаходятся между собой в целых кратных отношениях, то они называютсямузыкальными звуками. Звуки, состоящие из бессистемного сочетания чистых тонов,частоты которых не подчинены определенным числовым отношениям, называютсяшумами. Под шумом может пониматься и любой звук, оказывающий неблагоприятноевлияние на человека, которое в общем случае зависит не только от вида звука, нои от продолжительности и обстановки его воздействия.
Количество энергии, переносимой волной в звуковомполе 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 давлениемр (Па) существует связь, выражаемая уравнением:
 
I = р2× (r×с)-1.
Минимальная величина звукового давления, которуюощущает ухо человека, носит название порога слышимости или ощущения иобозначается р0. Максимальное давление, создающее болевые ощущения,называется болевым порогом и обозначается рmax. Аналогично имеютсязначения пороговых сил звука I и Imax. Значения р и I на обоих порогахизменяются в зависимости от частоты.
Международной организацией по стандартизации запороговые значения р0, рmax, I0 и Imax приняты значения начастоте 1000 Гц:
р0 = 2 ×10-5Па, I0 = 10-12Вт/м2,
рmax = 2 ×10-2Па, Imax = 102Вт/м2.
Величины звукового давления и силы звука, скоторыми приходится иметь дело в практике борьбы с шумом, могут меняться вшироких пределах: по давлению до 108 раз, по силе звука до 1016 раз.Естественно, что оперировать такими цифрами неудобно, и, кроме того, органслуха человека способен реагировать на относительное изменение давления, а нена абсолютное. Ощущения человека, возникающие при, различного видараздражениях, в том числе и при шуме, пропорциональны логарифму количестваэнергии раздражителя (закон Вебера-Фехнера), поэтому были введенылогарифмические величины – уровни звукового давления и силы звука в децибелах(дБ).
Уровень звукового давления L, дБ, определяется поформуле:
L = 10lg(p2/po2) = 20lg(p/po),(1)
где р — звуковое давление, Па;
po— пороговое звуковоедавление, равное 2*10-5 Па.
Каждому удвоению звукового давления соответствует изменение уровнязвукового давления на 6 дБ. Логарифмические единицы уровней звукового давленияявляются не абсолютными, а относительными и потому безразмерными единицами.Однако после того как пороговое значение р0 было стандартизовано,определяемые относительно него уровни звукового давления приобрели смыслабсолютных значений, так как они однозначно характеризуют соответствующеезначение звукового давления. В (табл.№3, приложение А) приведены средниезначения, уровней звукового давления ряда источников шума.
Уровень звуковой мощности LP, дБ, определяется поформуле
LP = 101g(P/P),(2)

где Р — звуковая мощность, Вт;
Ро— пороговая звуковая мощность, равная 2*10-12 Вт.
В практических расчетах все вычисления проводятсядо целых чисел децибел, так как изменение уровня звукового давления менее 1 дБорганом слуха не воспринимается.
Весь слышимый диапазон на стандартной частоте1000 Гц укладывается в интервале уровней от 0 до 120 дБ. При больших значенияхуровней человек вместо звука испытывает боль в ушах.
Абсолютные значения звукового давления, а,следовательно, и его уровня на частотах, отличных от 1000 Гц имеют другиечисленные значения, что особенно заметно на пороге слышимости (рисунок № 2,приложение Б).
Значения уровней звукового давления, выраженные вдецибелах, не позволяют судить о физиологическом ощущении громкости. Вследствиеэтого для физиологической оценки шума приняты кривые равной громкости (см.рисунок №2, приложение Б), полученные по результатам изучения свойств органаслуха оценивать звуки различной частоты по субъективному ощущению громкости,определяя, какой из них сильнее или слабее (громче или тише). За единицу уровнягромкости, называемую фоном, принимается разность уровней звукового давления водин децибел эталонного звука частотой 1000 Гц. Следовательно, уровеньгромкости является функцией звукового давления и частоты. Каждая криваяпредставляет собой геометрическое место точек, координаты которых – уровеньзвукового давления и частота – обеспечивают одинаковую громкость звуков.
Для стандартной частоты 1000 Гц уровни звуковогодавления (силы звука) и громкости численно равны, в то время как для другихчастот равенства не наблюдается. В соответствии с кривыми звук частотой 100 Гци уровнем 52 дБ воспринимается в сравнении со звуком частотой 1000 Гц и уровнем21 дБ как равно громкий. Уровень громкости при этом составляет 21 фон.Пользуясь кривыми равной громкости, можно определить уровень громкости звука налюбой частоте, если известно его значение уровня звукового давления вдецибелах.
Звуковая энергия, излучаемая источником шума, распределена почастотам. Поэтому необходимо знать частотный спектр, т. е. значения уровнейзвукового давления или уровней звуковой мощности на отдельных частотах. Спектрслучайных или непериодических процессов, которые характерны для значительного большинстваисточников шума в городах, является сплошным, поэтому он обычно представляетсяв полосах частот определенной ширины (Δf). Эти полосыограничиваются нижней f1и верхней f2 граничными частотами.За среднюю частоту полосы обычно принимают среднегеометрическую частоту f:
 
/>
/>
При проведении акустических расчетов и измерениях шумов чаще всегоиспользуют октавные полосы частот. Октавной полосой частот называется полосачастот, у которой отношение граничных частот f2/f1=2.
Если, f2/f1= />= 1,26, то ширина полосыравна 1/3 октавы. Акустические расчеты, измерения и нормирование шума в городахпроизводятся в звуковом диапазоне частот от 45 до 11200 Гц. Этому диапазонусоответствуют октавные полосы частот с граничными среднегеометрическимичастотами, указанными в (рисунок № 2, приложение А).
Уровни звукового давления или звуковой мощности, отнесенные коктавным полосам частот, называют октавными уровнями, а уровни, отнесенные ковсем полосам частот — общими уровнями.
Для оценки шума одним числом, учитывающим субъективную оценку егочеловеком, в настоящее время широко используется «уровень звука» (в дБА) —общий уровень звукового давления, измеряемый шумомером на кривой частотнойкоррекцииА, характеризующей приближенно частотную характеристику восприятияшума человеческим ухом. (Эта кривая коррекции А соответствует кривойравной 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 уровнизвукового давления (уровни звука) двух или более источников шума, найти среднийуровень или по октавным уровням рассчитать общий уровень звукового давления.Сложение уровней производится с помощью (таблицы № 6, приложение А).
Последовательное сложение уровней звукового давления (уровнейзвука) начинают с максимального уровня. Сначала определяют разность двухскладываемых уровней, а затем из установленной разности по табл. 6 находятдобавку, которую прибавляют к большему из складываемых уровней. Аналогичноедействие проводят с указанной суммой двух уровней и третьим уровнем и т. д.
Шум большинства городских источников включает звуки почти всехполос частот слухового диапазона, но отличается разным распределением уровнейзвукового давления по частотам и неодинаковым изменением их по времени.Классификация шумов, действующих на человека, производится по их спектральным ивременным характеристикам.
По виду спектра шумы могут быть разбиты на низкочастотные смаксимумом звукового давления в области частот ниже 300 Гц, среднечастотные смаксимумом звукового давления в области частот 300—800 Гц и высокочастотные смаксимумом звукового давления в области частот выше 1000 Гц. По временнымхарактеристикам шумы подразделяются на постоянные, уровень звука которыхизменяется во времени не более чем на 5 дБА, и непостоянные, уровень звукакоторых изменяется во времени более чем на 5 дБА.
К постоянным шумам относятся шумыпостоянно работающих насосных,вентиляционных и компрессорных установок, а также инженерного итехнологического оборудования промышленных предприятий (воздуходувок,испытательных стендов и др.).
Непостоянные шумы можно подразделить на колеблющиеся во времени,уровень звука которых непрерывно изменяется во времени; прерывистые, уровеньзвука которых резко падает до уровня фонового шума несколько раз за времянаблюдения, причем длительность интервалов, в течение которых уровень звукаостается постоянным и превышающим уровень фонового шума, составляет 1 с иболее, и импульсные, состоящие из одного или нескольких следующих друг задругом звуковых импульсов длительностью менее 1 с. К непостоянномуколеблющемуся шуму относится шум автомобильного транспорта, к прерывистым шумам— шум железнодорожного транспорта, холодильных установок, а также некоторыхнепостоянно работающих установок промышленных предприятий. К импульсным шумамможно отнести шум пневматических молотков, кузнечнопрессового оборудования,сваебойных машин.
Методы оценки шума зависят в первую очередь отего временного характера. Постоянный шум оценивается в уровнях звуковогодавления Lв дБ в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. Этот метод оценки постоянногошума является основным. Для оценки непостоянных шумов, а также дляориентировочной оценки постоянных шумов используют уровень звука в дБА.Необходимо отметить, что для оценки шумов в городах преимущественно применяютуровни звука.[1][1]

1.2 Медико-биологическийаспект
 
Физиологическое действие вибрации и шума наорганизм
На протяжении миллионов лет развитиячеловеческого общества никогда, ни при одной цивилизации не возникало проблемыбиологически опасного действия для человека звука и вибрации. Лишь грозныеявления природы: громы, молнии, землетрясения, цунами и другие виды стихий,наводили на людей ужас своей мощью и таинственностью. И вот, спустя миллионылет эволюции, впервые в XXвеке возникла вполне реальнаяугрозабиологическому благополучию человека от действия различных форммеханической энергии (звук, вибрация и давление). Эту угрозу принесласовременная цивилизация, ее научно-техническая революция. Социальный факторнарушил веками складывавшиеся, жизненно необходимые взаимоотношения биологическихпроцессов с действием механических факторов. Возникла биосоциальная, проблема,которую в общем виде можно сформулировать как проблему нарушениявзаимоотношений биологических и социальных факторов в жизни человека.Социальный фактор все в большей степени стал определять конечный результатвзаимодействия человека с окружающей средой. Именно социальный фактор породилусловия, при которых звук и вибрация становятся источником патологии, угрожаяне только здоровью людей, но, что более опасно, биологической судьбепоследующих поколений.1.2.1 Действие слышимого звука на клетки и ткани организмаживотных
Часть открытия прямого действия слышимого звука на клетки и тканиорганизма принадлежит Д.Н. Насонову и К.С. Равдонику. Звуковое воздействие, помнению Д.Н. Насонова, связано с денатурацией протоплазматических белков. Д.Н.Насонов вполне логично сделал предположение, что звук может вызыватьповреждения не только слуховых рецепторов, но и любых других клеток.
Теперь, спустя уже почти полвека, такой путь мышления кажетсяизлишне сложным. Действие слышимого звука можно постулировать исходя из наличиямеханорецепторов у животных всех уровней эволюционного развития. Невозможносебе представить появление в эволюции звукорецепторов, если протоплазма живыхклеток была бы инертной к действию звука; к тому же совсем необязательно, чтоэтот звук непременно вызывал денатурационные явления. В настоящее время уже нестоль важно, какой логический путь привел к открытию биологического действиязвука. Наука пользуется плодами этого открытия, отдавая благодарную дань егоавтору, а путь, приведший к этому открытию, представляет только историческийинтерес.
Основные данные получены в опытах на портняжной мышце лягушки. Изолированныемышцы подвергались озвучиванию различной частотой и интенсивностью. Меройоценки биологического действия звука служила величина связываемого мышцейкрасителя: чем сильнее мышца окрашивается, тем она более повреждена. Первые жеопыты показали, что действительно звук вызывает довольно значительныеповреждения мышечной ткани. Следовательно, звук является биологическиэффективным фактором внешней среды. Эти опыты были повторены, и результатыоказались идентичными.
Наряду с этим фундаментальным фактом исследования биологического действиязвука позволили получить ряд новых данных, которые представляют не толькосущественную теоретическую, но и практическую значимость. Было, в частности,показано, что максимальный эффект действия звука в пределах интенсивности от 95до 120 дБ наблюдается при частоте 2500— 3600 Гц. Удивительным здесь являетсято, что звуковая частота в 2.5—3.5 кГц является оптимальной для восприятиязвука человеческим ухом. Значит, рецепторные клетки органов слуха человека и изолированныеиз организма мышцы лягушки настроены на одну частоту. По мнению Д.Н. Насонова,этот факт может быть объяснен с точки зрения резонанса. В рецепторных клеткахоргана слуха, как и в мышцах, подвергавшихся исследованию, имеются структуры (например,белковые), которые резонируют одну и ту же звуковую частоту, в результате чегов рецепторных клетках наступает возбуждение, а в мышечной ткани (в данномслучае) наблюдается альтерация структуры, которая и сопровождается усилениемокрашиваемости. Максимальный эффект биологического действия звука с частотой2.5—3.5 кГц наблюдается также на нервных клетках спинальных ганглиев кролика.Здесь, однако, следует оговориться, что частотный максимум эффективногодействия звука для разных клеток не обязательно должен быть один и тот же.Более того, он непременно должен быть различным хотя бы потому, что во всемживотном царстве оптимальные частоты воспринимаемых колебаний необычайноразнообразны: от нескольких единиц до сотен тысяч герц.
Клетки состоят из различных структур, субклеточных компонентов сразличным содержанием воды, растворенных в ней веществ. В связи с этим ужеаприори можно ожидать, что различные клетки будут обладать различнойчувствительностью к одной и той же частоте звука. Другая особенностьбиологического действия звука заключается в абсолютной величине его энергии. Относительноинтенсивностей давлений: переменного (при звуке) и статического(гидростатического). Пользовались лишь теоретической величиной давления,соответствующей, например, 120 дБ=204 дин/м2. Однако в опытах Насонова и Равдоникамышца при озвучивании находилась в растворе красителя. Следовательно, звукдолжен был проникнуть через определенный слой раствора красителя. Известно, чтопри встрече со средой большей плотности, например с водной поверхностью, звукотражается более чем на 90 %. Звуковые колебания, поступившие в водную среду,теряют интенсивность не менее чем на порядок. Из этого следует, чтоинтенсивность звукового давления, действующего непосредственно на мышцу, поменьшей мере, на порядок ниже теоретически значимой интенсивности. Этонеобходимо 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 достигает12—13 порядков.
Естественно, что наиболее важным является вопрос о действии звукана целый организм. Первую попытку подобных экспериментов предприняли с К.С. Равдоникомна кроликах. Ставился вопрос: как реагируют различные нервные и другие клеткиорганизма на мощный звук (орудийный залп, равный 200 дБ). Животные находились в6 м от источника звука. Опыты показали, что даже через 4—6 ч после действиязвука клетки и симпатических ганглиев, и чувствительные клетки спинальныхганглиев обнаруживали следы явного повреждения. Аналогичные результатынаблюдались на шейных ганглиях. Иной оказалась реакция эпителия роговицы глазакролика. Казалось бы, клетки, пограничные с внешней средой, должны быть впервую очередь альтерированы звуковой волной. В действительности же, во всехопытах роговица озвученных кроликов связывает красителя меньше, чем в контроле.Приведенные результаты опытов показывают, что клетки и ткани организма далеконе индифферентны к звуку. Как известно, клетки симпатических ганглиев глубокопогружены в толщу ткани, и тем не менее, они довольно отчетливо и значительноповреждаются однократным действием мощных звуков. Более того, они оказалисьповрежденными и в тех случаях, когда улитка была предварительно разрушена.Следовательно, действие звука осуществлялось не через орган слуха, анепосредственно.
Опыты по действию звука на организм животных продолжили лишь 10лет спустя и в несколько иной методике. Для общей проблемы патологическогодействия звука они представляют несомненный интерес. Опыты проводились на белыхкрысах. Была использована методика получения эпилепсии под влиянием мощныхзвуков. Возможно, что повышенная чувствительность к звуку, действие которогочасто сопровождается судорожными приступами, каким-то образом обусловленогенетически. Не каждое животное реагирует на звук такими приступами. Вероятно,существует какая-то генетическая зависимость реакции животных на звук; в одномслучае быстро наступают приступы судорожных движений (эпилепсии), у другихособей таких приступов вызвать не удалось.
Сам по себе факт — наличие дифференциальной чувствительности кзвуку у животных одного и того же вида, одного возраста, пола (самцы) —представляет несомненный интерес. Врачи постоянно встречаются с подобнойзагадкой биологии — индивидуальная чувствительность к факторам внешней среды, кфармакологическим средствам, к различным видам терапии и др.
Для опытов отбирались особи, у которых на звук появлялисьоднотипные характерные приступы эпилепсии. Ставилась задача выяснить, чтопроисходит с различными по своему физиологическому назначению тканями иорганами в результате эпилептических припадков, вызванных звуком?
Исследования показали, что звук мощностью 120 дБ в течение 3—5 минвызывает у крыс ярко выраженный приступ эпилепсии с характерными при этом судорогамиконечностей. Припадки повторяются и некоторое время после выключения звука.Опыты показали, что нейроны головного мозга находятся в состоянии повышеннойвозбудимости, о чем свидетельствует достоверное снижение окрашиваемости.Особенно значительные различия в снижении сорбционной способности по сравнениюс контролем наблюдаются в коре мозга, подкорке и мозжечке. Напротив, почкисорбируют краситель на 32 % больше по сравнению с контролем, чтоуказывает уже на структурные повреждения клетки. Поскольку эпилепсия — явлениенервной природы, то, казалось бы, естественным ожидать значительныхморфофункциональных нарушений самих нейронов мозга. Однако этого ненаблюдается. Приступ «ограничивается» чрезмерным патологическим возбуждениемнейронов, вероятно всей нервной системы организма, не вызывая при этомповреждения клеточных структур.1.2.2 Действие шума на организм человека и животных
Человек в быту и на производстве постоянно находится подвоздействием шума различных параметров.
Звуковые раздражения человек воспринимает звуковым анализатором —органом слуха. Звуковой анализатор представляет собой сложный механизм,обладающий высокой чувствительностью, способностью осуществлять тонкий анализ исинтез, выбирать из всей массы звуков полезные и защищать кору головного мозгаот нежелательных вредных звуков.
Поинтенсивности все звуки можно разделить на три основные области. Первая областьраспространяется от слухового порога человека до уровней звукового давления 40 дБиохватывает весьма ограниченное количество сигналов внешней среды. Вследствиеотсутствия повседневной тренировки звуковой анализатор мало чувствителен квосприятию звуков таких уровней. Вторая область включает уровни звуковогодавления от 40 до 80—90 дБи содержит основную массу полезных и бесполезных звуковокружающей среды; повседневное воздействие их приводит к созданию навыковвосприятия. В пределах этой области расположены уровни звукового давления речиот шепота до самой громкой передачи по радио, музыкальные звуки, большинствошумов в быту и на производстве, предупредительные сигналы и т. д. В этойобласти наблюдается способность к наиболее тонкой дифференциации и анализу всехкачеств звука.
Третья область охватывает уровни звукового давления от 80— 90 дБдопорога болевого ощущения звука (до уровня 120— 130 дБ). Благодаряразвитию современной техники эти уровни начинают приобретать существенноезначение в жизни человека. Сильный звуковой раздражитель выступает, с однойстороны, в качестве помехи, с другой,— в виде полезных сигналов. В этой областиуровней звукового давления наблюдаются существенные отличия в деятельностизвукового анализатора по сравнению с первой и второй областями. Важнейшеезначение приобретает в третьей области явление утомления и в связи с этимфактор времени действия раздражителя.
Чувствительность слуха во время действия шума или звуков неостается без изменения. В условиях полной тишины чувствительность еговозрастает, а под влиянием шумового воздействия снижается. Такая временнаяперестройка функции звукового анализатора, выражающаяся в некотором повышениипорога слышимости, называется адаптацией слуха.
Временное умеренное понижение слуховой чувствительности являетсяцелесообразной приспособительной реакцией организма к условиям внешней среды ииграет защитную роль против сильных и продолжительно действующих шумов.
Длительное воздействие шума или звука приводит к патологическомусостоянию органа слуха и его утомлению, которое характеризуется не только болеезначительными сдвигами в чувствительности, но и более замедленной обратнойадаптацией.
Утомление наступает при перераздражении звукового анализатора,является процессом длительным и в отличие от адаптации, которая способствуетсохранению работоспособности, всегда снижает работоспособность анализатора; причастых и длительных перераздражениях в случае недостаточного отдыха наступаютстойкие 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. Подвоздействием шума высокой интенсивности, превышающего на средних частотах 85—90дБ, в органе слуха возникают явления утомления, которые могут перейти постепеннов тугоухость и глухоту, обнаруживаемые через несколько лет работы.
Однако и в повседневной жизни человек подвержен действию шуматаких же высоких уровней. В результате постоянного длительного кумулятивногодействия шума в условиях города может возникнуть хроническое расстройствослуховой функции.
Действие шума на организм человека может проявляться в трехосновных 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 высшуюнервную деятельность и вегетативную реактивность.
Раздражающее действие шума зависит от его физических свойств. Так,шумы со сплошными спектрами являются менее раздражающими, чем шумы, содержащиетональные составляющие. Шумы с высокочастотными компонентами дают болеераздражающий эффект, чем с низкочастотными. Наиболее неприятны шумы, изменяющиесяпо 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, чтонаиболее ранние нарушения под воздействием такого шума развиваются со стороныцентральной нервной системы, а поражения органа слуха возникают позднее (неменее чем через 5 лет).
На производствах, где профессиональной вредностью является шум ивибрация, у рабочих обнаружены резкие сдвиги биоэлектрической активности корыголовного мозга, что проявляется в уменьшении силы и подвижности нервныхпроцессов и в торможении возбудимости с наклонностью к образованию застойныхочагов возбуждения в двигательной и акустической зонах коры. Наблюдались такженарушения взаимоотношений между корой и подкоркой мозга.
В условиях жизни человека, как на производстве, так и в бытубольшое значение имеет скорость реакции, определяемая временем, котороенеобходимо человеку для того, чтобы осознанное вызвало моторное действие.Скорость реакции характеризует состояние центральной нервной системы.Обнаружено удлинение времени условной двигательной реакции в ответ на звуковыеи световые сигналы при уровне шума более 80 дБ.
Вопросы производительности труда и интенсивности шума имеютбольшое экономическое значение. Многие исследователи отмечают снижениепроизводительности труда в ряде отраслей промышленности, где производственныепроцессы сопровождаются шумом. Понижение работоспособности происходитвследствие ослабления внимания и замедления латентного времени реакций.Производительность труда понижается как в количественном, так и качественномотношении. По некоторым данным шум может снизить производительность труда до60%. При уменьшении шума на производстве, наоборот, растет общаяпроизводительность труда, уменьшаются непроизводительные затраты и сокращаетсязаболеваемость. Многочисленные данные свидетельствуют о неблагоприятном влияниишума на производительность умственного труда.
Известно, что шумы большой интенсивности вызывают изменениевегетативных реакций, важнейшая из которых функция кровообращения. Первыевегетативные реакции выявляются при шуме 60—70 дБи проявляются тем сильнее, чемвыше уровень шума. При этом имеет значение ширина полосы действующего шума.Работы последних лет выявили действие шума на сердечнососудистую систему даже втом случае, когда в кровяном давлении, частоте пульса и электрокардиограмме небыло никаких изменений. Исследования влияния шума на пищеварительную систему,почки, селезенку и другие органы показали весьма неблагоприятное воздействиешума 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 почастотам, времени воздействия и от индивидуальных особенностей человека.Интенсивные высокочастотные шумы приводят к быстрому развитию патологическогосостояния.
Эту патологическую картину, возникшую под влиянием шума, рассматриваюткак «шумовую болезнь».[2]
Долгое время биологи проявляли интерес к биологическому действиюзвука с точки зрения его экологического значения, физиологи исследовалимеханизм звуковой рецепции, врачи исследовали и контролировали нормальное ипатологическое состояние органов слуха. Однако в настоящее время на человекадействуют звуки небывалой интенсивности, в миллион раз превышающей ту, на фонекоторой протекала вся предшествующая история его развития. Это приводит кглубоким патологическим процессам, угрожая в будущем судьбе человека — этогоцаря природы (Андреева-Галанина и др., 1972). Возникла настоятельная необходимостьболее глубокого исследования, механизма биологического действия звуковойэнергии, прежде всего смешанного спектра частот. Речь идет, как и в случаевибрации, о прямом, нерецепторном действии звуковых колебаний на клетки и тканиорганизма, минуя специализированный орган слуха. При этом следует помнить, чтозвуковые колебания продолжают свое патологическое действие на организм и в техслучаях, когда орган слуха, как некий предохранитель «высокого напряжения»,выбывает из «строя. Сведения Всемирной организации здравоохранения о числепрофессиональных заболеваний рабочих предприятий с повышенной интенсивностьюшума, к сожалению, касаются лишь утраты слуха, жалоб на головные боли, неврозови др. Это результат действия шума на рецепторы, но есть и прямое действие звукапомимо рецепторов. Пока нет сводок о прямом действии механических колебанийинфра- и звукового диапазона частот, вследствие чего стоит ограничиться лишьссылкой на отдельные исследования, иллюстрирующие эффект биологическогодействия этого вида энергии. Известно, что действие мощных звуков на организмможет привести к летальному исходу. Полагают, что гибель животных,подвергавшихся сильному звуковому воздействию (порядка 150 дБ) обусловленадействием температуры, которая при этом развивается. Звуковая энергия,абсорбированная поверхностью тела животного, преобразуется в тепло, которое вслучае превышения определенных границ и вызывает смерть. Авторы отмечают, чтопри частоте 3000 Гц смерть наступает в течение 9 мин. Возможно, что эта частотаявляется резонансной, при которой амплитуда, и в данном случае кавитация, резкоувеличивается.
О прямом действии звука свидетельствуют опыты исследованиямикрофонного потенциала внутреннего уха (кохлеарного нерва) нанаркотизированных животных. Было установлено видовое различие чувствительностиганглиозных клеток к интенсивности звука. Поскольку подопытные животные былинаркотизированы, то, как надо полагать, действие звука воспринималось не рецепторами,а непосредственно ганглиозными клетками.
Известно, что звук интенсивностью 94 дБ подавляет экспериментальновызванный лейкоцитоз животных. Из этих данных следует, что звук пронизывает всетканиорганизма, вызывая в них функциональные и структурные нарушения. Еслиучесть при этом, что каждая клеточная популяция (нервная, мышечная,эпителиальная), каждая функциональная система обладают своей, специфической длянее чувствительностью к звуковым воздействиям, то становится понятныммногообразие форм патологии, вызываемой звуком (шумом), как и вибрацией.
В норме шум воспринимается всеми рецепторами, а, например, длятелец Пачини, он является адекватным раздражителем. Но при более мощныхзвуковых воздействиях, рецепторы перестают «работать». Происходит своеобразное«зашкаливание», и звуковая энергия воспринимается всеми тканями организма.
К сожалению, еще не известна степень чувствительностинерецепторных клеток к звуку и вибрации; таких исследований нет и поныне. Междутем отсутствие этих знаний затрудняет понимание механизма биологическогодействия звука и вибрации.
Итак, вибрация и звук при определенных условиях являютсябиологически опасным фактором, угрожающим целостности организма. Эта опасностьдля человека стремительно возрастает в связи с развитием техники, так какувеличивается интенсивность сопутствующих факторов, при действии которых ивибрация, и шум становятся особенно опасными. Речь идет о температуреокружающей среды, степени загрязнения атмосферы, радиации, магнитных полях идр. Следует иметь в виду и то, что наряду с физическими факторами в патогенезевибрационной болезни важнейшую роль играет фактор социальный: моральнаяобстановка в трудовом коллективе, интерес к профессии, материальные условияжизни и др. Именно в силу своей массовости, в силу этих сопутствующих факторовновая нозологическая единица болезни, порожденная техническим прогрессом, —вибрационная болезнь — теперь стала предметом исследований медиков всех странмира, ученых различных областей науки: физиологов, биофизиков, математиков и,как мы уже подчеркивали, социологов; эта проблема в наше время приобрелаважнейшее социальное значение.[4]

1.3 Нормирование шума
Приустановлении нормативов шума в большинстве случаев приходится исходить не изоптимальных или комфортных, а из терпимых условий, при которых вредноевоздействие шума на человека либо не проявляется, либо незначительно. Приустановлении норм шума нельзя также пренебрегать экономической стороной дела.Выбирать нормы с большим запасом в сторону ужесточения нецелесообразно; такогорода нормы не послужат стимулом для развития работ по борьбе с шумом. Занижениеже норм может оказаться сильнейшим тормозом в этом деле, ввиду того чтодостигнуть таких норм в практических условиях невозможно из-за отсутствиядостаточно эффективных шумозаглушающих средств или из-за непомерно большихэкономических затрат. Необходимо подчеркнуть большое практическое значение санитарныхнорм предельно допустимого шума в различных местах и обстоятельствах.
Для защиты населения от шума решающее значение имеютсанитарно-гигиенические нормативы допустимых уровней шума, поскольку ониопределяют необходимость разработки тех или иных мер по шумозащите в городах.Цель гигиенического нормирования — профилактика функциональных расстройств изаболеваний, развития чрезмерного утомления и снижения трудоспособностинаселения при кратковременном или продолжительном действии шума в окружающейсреде. В зависимости от своего назначения помещения зданий и селитебныетерритории должны быть соответственно защищены от шума. Степеньшумозащищенности, в первую очередь определяется нормами допустимого шума дляпомещения или территории данного назначения. Проникающие в помещения или натерриторию шумы от любых источников не должны превышать нормативных величин.
Такие нормыустанавливаются в главах СНиП, стандартах или санитарных нормах. Нормируемыми параметрамипостоянногошума в расчетных точках являются уровни звукового давления L, дБ, в октавных полосахчастот со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и8000 Гц. Для ориентировочных расчетов допускается использовать уровни звука LА, дБА. Нормируемыми параметраминепостоянного шума в расчётных точках являются эквивалентные уровни звука,LАэкв, дБА, и максимальныеуровни звука LAмакс, дБА. [3][1]. Шумоваягистограмма представлена в приложении Б. Таблица уровней звукового давления вприложении А. 1.4 Определение уровней звукового давления врасчетных точках 1.4.1 Характеристика объектакак источника шумового загрязнения
Завод по«Сборке мебели из готовых изделий» находится в юго-восточной части г. Тюмени, врайоне 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 составеобъекта
Марка Количество штук Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах, со среднегеометрическими частотами, Гц 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 SystemAir T 4 3 88 82 76 80 74 72 70 67
Шумовыехарактеристики вентиляторов приняты согласно каталогу фирм-производителей.
Октавныеуровни звуковой мощности вентиляторов на выходе, Lp, дБ.
По заданиюпроизведем расчет только трех точечных источника шума этого предприятия, таккак они находятся в открытом пространстве и являются источниками внешнего шума. 1.4.3 Выбор расчетныхточек на территории
Измерениешума на селитебной территории следует проводить: на площадках отдыхамикрорайонов и групп жилых домов, площадках детских дошкольных учреждений иучастках школ, территориях больниц и санаториев — не менее чем в трех точках,расположенных на ближайшей к источнику шума границе площадок (вне звуковойтени) 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 уровнесередины окон. Окна зданий в этом случае должны быть закрыты.
Расчётные точки на прилегающей территории выбираются у ближайшихжилых объектов на расстоянии 2 м от их фасадов. Со стороны восточного фасадажилого дома выбрано 1 расчётная точка: РТ1 у жилого 16-этажного здания навысоте 12 метров.1.4.4 Расчет точечных источников
Расчётуровней звуковой мощности источника (УЗМ, дБ) в октавных полосах частот наоснове введённых данных о свойствах источника.
Согласно СНиП23-03-2003, если источник шума и расчетная точка расположены на территории,расстояние между ними больше удвоенного максимального размера источника шума имежду ними нет препятствий, экранирующих шум или отражающих шум в направлениирасчетной точки, то октавные уровни звукового давления />, дБ, в расчетных точках следуетопределять по формуле:
при точечномисточнике звука:
/> (3)
где Lp — октавный или октавныйэквивалентный уровень звуковой мощности источника шума, дБ;
Ф — факторнаправленности источника шума для направления на расчетную точку, безразмерный;для ненаправленного источника шума Ф = 1; при оценке шума, создаваемогоисточником с неизвестным Ф, его следует считать ненаправленным;
/> -пространственный угол (в стерадианах), в который излучается шум; для источникашума в пространство />; на поверхности территории илиограждающих конструкций зданий и сооружений />; в двухгранном углу, образованномограждающими конструкциями зданий и сооружений, />; в трехгранном углу />.(см. таблица №8, приложение А)
Источникшума, находящийся над поверхностью территории или на ограждающих конструкцияхзданий и сооружений (рисунок № 4, приложение Б), следует считать расположеннымв пространстве при выполнении условия Hиш> 0.5 r1,
где r1 — расстояние отисточника шума до расчетной точки;
Hиш — высота источникашума над поверхностью территории.
Численныезначения величины /> составляет 2, 5, 8,11 дБ при /> равныхсоответственно/>;
r — расстояние (м) отакустического центра источника шума до расчетной точки; за акустический центристочника шума, расположенного на поверхности, принимается проекция егогеометрического центра на поверхность; у источника в пространстве акустическийи геометрический центры совпадают;
/> - коэффициентпоглощения звука в воздухе (дБ/км), принимаемый по (таблице № 8, приложение А);при r/>50 м поглощениезвука в воздухе не учитывается.
/>, дБ — повышение уровня звукового давления вследствие отражений звука от большихповерхностей (земля, стена, угол двух стен), расположенных на расстоянии отрасчетной точки, не превышающем 0.1r; N — число отражающих поверхностей (N/>3); поверхность земли не включается вчисло N,если отражение от нее уже учтено в значении пространственного угла />;
/> -дополнительное снижение уровня звукового давления элементами окружающей среды.
/>(4)
где /> — снижениеуровня звукового давления экранами, расположенными между источником шума ирасчетной точкой, определяемое;
/> — снижениеуровня звукового давления поверхностью земли;
/> - коэффициентослабления звука полосой лесонасаждений, дБ/м;
l — ширина лесополосы, м.
Произведемрасчет уровней звуковой мощности от источника шума № 1 для расчетной точки.
Для этогонайдем значение r(расстояние от акустического центра до расчетной точки). Мынаходим это расстояние по рисунку, данному в приложении.
Так какрасстояние от расчетной точки № 1 до источника шума № 1 равно 90 метров, арасчетная точка находится на высоте 12 метров, то получим:
/>r =90,8 метров.
Получим:
Ф =1;
Lp= 88 дБ;
/> = 2πи 10 lg2π = 8;
r =90,8 метров ;
/>= 0, так как 63 Гц;
/> = 0;
/>= 0.
Из этогополучим:
/>= 88 + 10 lg1 — 10 lg8 – 20 lg90,8 – 0* 90,8/1000 + 0 — 0;
/>= 40дБ.
Аналогичнорассчитаем для других частот, и запишем значения в таблицу: