Предельно допустимые уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах для трудовой деятельности разных категорий тяжести и напряженности в дБА.

Предельно допустимый уровень (ПДУ) шума – это уровень фактора, который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа, не должен вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Соблюдение ПДУ шума не исключает нарушения здоровья у сверхчувствительных лиц [17].

Примечания:

§ для тонального и импульсного шума ПДУ на 5 дБА меньше значений, указанных в табл. 4;

§ для шума, создаваемого в помещениях установками кондиционирова-ния воздуха, вентиляции и воздушного отопления – на 5 дБА меньше фактических уровней шума в помещениях (измеренных или рассчитанных), если последние не превышают значений табл. 4 (поправка для тонального и импульсного шума при этом не учитывается), в противном случае – на 5 дБА меньше значений, указанных в табл. 4;

§ дополнительно для колеблющегося во времени и прерывистого шума максимальный уровень звука не должен превышать 110 дБА, а для импульсного шума – 125 дБА.

Для помещений жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки нормируемыми параметрами постоянного шума являются уровни звукового давления L, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами: 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц. Для ориентировочной оценки допускается использовать уровни звука L_A, дБА.

Нормируемыми параметрами непостоянного шума являются эквивалентные (по энергии) уровни звука L_{A экв}, дБА, и максимальные уровни звука L_{A макс.}, дБА.

Допустимый уровень шума – это уровень, который не вызывает у человека значительного беспокойства и существенных изменений показателей функционального состояния систем и анализаторов, чувствительных к шуму.

Максимальный уровень звука, L_{A макс}, дБА – уровень звука, соответствующий максимальному показателю измерительного, прямопоказывающего прибора (шумомера) при визуальном отсчете, или значение уровня звука, превышаемое в течение 1 % времени измерения при регистрации автоматическим устройством [17].

Оценка непостоянного шума на соответствие допустимым уровням должна проводиться одновременно по эквивалентному и максимальному уровням звука.

Строение человеческого уха

Каждый день, общаясь с другими людьми, слушая музыку или пенье птиц, мы даже не задумываемся, каким образом мы этот делаем. Унас не возникает при этом чувств изумления или восхищения, хотя в действительности есть чему удивляться. Самый громкий из слышимых звуков примерно в 10 миллиардов раз ин­тенсивнее самого тихого звука. Ухо может анализировать звуки в диапазоне частот, самая высокая из которых более чем в тысячу раз превышает самую низкую частоту. Для сравнения воспринимаемый глазом чело­века свет располагается лишь в октавном частотном диапазоне, граничные частоты которого отличаются в два раза. Устройство уха столь тонко и сложно и при этом обеспечивается такая высокая точность и многофункциональность, что наука до сих пор еще не до конца разгадала все тайны его работы.

Устройство органа слуха показано на рис. 1. Анатомически этот орган может быть разделен на три части: наружное, среднее и внутреннее ухо. Наружное ухо состоит из ушной раковины и слухового канала, заканчивающего барабанной перепонкой.

Слуховой канал – это слегка сужающийся канал длиною 2…3 см – предохраняет от повреждения внутреннее ухо и играет роль резонатора. Собственная частота воздушного столба в слуховом канале 2…4 кГц, благодаря чему в этом диапазоне частот из-за резонанса происходит усиление звуковых колебаний. Пройдя слуховой канал, звуковая волна встречает на своем пути барабанную перепонку, которая представляет собой эластичную мембрану, удерживаемую специальными мышцами в состоянии. Барабанная перепонка находится на границе наружного и среднего уха, и именно здесь происходит начальный этап преобразования объективного звука в субъективный.

В полости среднего уха, заполненной воздухом, располагаются три соединенные между собой слуховые косточки, так называемые молоточек, наковальня и стремя. Молоточек соединен с барабанной перепонкой таким образом, что последняя оказывается слегка вогнутой в сторону среднего уха, что придает ей воронкообразную форму. Движение барабанной перепонки передается сросшимся с ней молоточком через наковальню на стремя. Форма стремени оправдывает его название. Своим основанием оно упирается в овальное окно – часть перегородки, разделяющей среднее и внутреннее ухо. Учитывая, что площадь поверхности овального окна значительно меньше площади барабанной перепонки, а плечи рычага образуемого молоточком и наковальней обеспечивают трехкратное увеличение силы, действующей на стремя, получим, что давление, оказываемое на овальное окно, в десятки раз превышает давление, испытываемое барабанной перепонкой.

Еще одной важной особенностью строения уха является то, что оно обладает механизмами защиты от механических повреждений при действии шума высокой интенсивности. Первый механизм, так называемый ушной рефлекс, заключается в том, что при воздействии шума с уровнями примерно 90 дБ и выше в течение более 0,01 с, происходит рефлекторное сокращение мышц, связанных с барабанной перепонкой, в результате она становится более жесткой и менее чувствительной к действующему шуму.

Рис. 1. Строение уха

Второй защитный механизм состоит в изменении характера колебаний слуховых косточек в среднем ухе. Они снабжены двумя мышцами, которые при наличии звука высокой интенсивности, сокращаются, вызывая тем самым изменения в движении стремени, существенно уменьшающие давление, оказываемое с его стороны на овальное окно, и, таким образом, защищая внутреннее ухо от повреждений.

Говоря об устройстве среднего уха, следует также отметить, что оно соединено с носоглоткой, а значит и с окружающей средой с помощью узкого канала, называемой евстахиевой (слуховой) трубой, по имени открывшего ее итальянского анатома. Эта труба, обычно закрытая, открывается при глотании, уравнивая давление по обе стороны барабанной перепонки. Если по каким-либо причинам давление не выровнено, барабанная перепонка испытывает дополнительное сопротивление при своем движении, что приводит к некоторой потере слуха, а при большем перепаде дав­ления и к появлению боли в ушах. Это происходит при подъеме на высоту, при полете на самолете, особенно на взлете и посадке. Обычно при глотании эти ощущения пропадают: евстахиева труба открывается и давление выравнивается. Но при насморке эта труба заполнена слизью и давление не может уравняться. Если при этом заполнена слизью и сама полость среднего уха, то движение слуховых косточек тормозится вязким трением, что еще больше снижает чувствительность уха.

Казалось бы, не очень-то и мудреные функции среднего уха: слуховые косточки, как простейшая ме­ханическая система, передают колебания от барабанной перепонки во внутреннее ухо. Но есть одна вещь, которая не может не вызвать восхищения - поразительная точность, с которой работает эта система. Можно подсчитать, что на пороге слышимости человека, в области высоких частот, частицы воздуха в звуковой волне, а, следовательно, и барабанная перепонка перемещаются с очень малой амплитудой 5.10^-10 см.

Это существенно меньше даже диаметра атома водорода, равного 10^-8 см. Если учесть, что слуховые косточки, как система рычагов, также уменьшают эту амплитуду – в 3 раза, то получим еще меньшую величину!

Кроме того, здесь возникает один интересный вопрос: каким образом можно воспринимать слабые звуки, если амплитуда перемещения частиц в такой звуковой волне на несколько порядков меньше длины свободного пробега молекул в атмосферном воздухе? И почему в этом случае тепловое движение молекул воздуха не маскирует слабых акустических колебаний, и мы не слышим тепловой шум?

А все дело в том, что тепловое движение молекул хаотично, а воспринимаемый ухом звук это регулярные колебания воздуха, соприкасающегося с барабанной перепонкой. Поэтому сравнивать с акустическим движением данной частицы среды следует не движение отдельной молекулы, а результирующую составляющую теплового движения молекул, т.е. броуновское движение данной частицы. Амплитуда броуновского движения составляет порядка 10^-12 см, что меньше амплитуды акустических колебаний [4]. Но запас совсем не велик, и будь ухо на пару порядков чувствительнее, а при имеющем место огромном диапазоне чувствительности нашего уха в 13 порядков это совсем немного, ощущения постоянного шума в ушах, от теплового движения воздуха у барабанной перепонки, нам было бы не избежать.

Но настоящие таинства слуха начинаются во внутреннем ухе. Там располагается самый сложный элемент уха – улитка, поперечное сечение которой представлено на рис. 2.

Она состоит из спиральной трубочки длиной около 3 см, заполненной жидкостью, называемой перилимфой, и делится перегородкой на две части: верхний (вестибулярный) и нижний (барабанный) каналы. Эти каналы на конце улитки соединяются небольшим отверстием, называемым геликотремой. Если мысленно развернуть улитку, она приобретет форму, представленную на рис. 3, а. Движение стремени в овальном окне подобно поршню вызывает колебания перилимфы. Эти колебания, распространяясь от овального окна вдоль перегородки, огибают ее, проходя через геликотрему, и далее идут в обратном направлении по нижнему каналу, пока не достигают круглого окна, затянутого гибкой мембраной, где и рассеиваются. Перегородка улитки, по сути, образована двумя мембранами: базилярной (основной) мембраной, очень тонкой и тугой вблизи овального окна, но становящейся более толстой и податливой по мере продвижения к хвосту улитки, и мембраной Рейснера. Между ними, на верней поверхности основной мембраны, по всей ее длине размещается кортиев орган, представляющий собой набор из приблизительно 24000 тысяч так называемых волосковых клеток – особо чувствительных клеток, каждая из которых соединена с нервными волокнами слухового нерва и реагирует на колебания базилярной мембраны.

Рис. 2. Поперечное сечение улитки Рис. 3. Развертка улитки (а) и

Относительная деформация

Базилярной мембраны(б)

Когда впервые в XIX веке стали изучать болезнь рабочих-котельщиков, связанную с глухотой к определенным звукам, оказалось, что у них были повреждены некоторые участки базилярной мембраны. У этих людей, которые всю трудовую жизнь ковали или клепали металл, хроническая глухота развилась к звукам тех частот, что превалировали в производственном шуме. Отсюда следовал вывод, что громкие звуки затрагивают ту часть уха, которая была наиболее чувствительна к ним. Это дало основание выдающемуся немецкому естествоиспытателю Гельмгольцу предположить, что волокна базилярной мембраны подобны струнам рояля. Каждое такое волокно находится в натянутом состоянии, слабо связанно с другими и, имея свою резонансную частоту, возбуждает при резонансе соединенное с ним нервное окончание. Такая модель, простая по существу, позволяла, например, легко объяснить способность нашего слуха различать звуки по частоте, т.е. проводить частотный анализ звука. Однако она оказалась слишком упрощенной, чтобы описать все многообразие особенностей нашего слухового восприятия. И дальнейшие исследования подтвердили правомерность этого вывода.

Венгерский ученый Бекеши в 30 – 40 годах прошлого века детально исследовал работу слухового аппарата. За полученные при этом результаты позднее его удостоили Нобелевской премии. Он показал, что колебания жидкости в улитке приводят к изгибным колебаниям основной мембраны, причем амплитуда этих колебаний, начиная с овального окна, медленно нарастает и в определенном месте мембраны достигает максимума, а затем быстро затухает. Положение максимума зависит от частоты звука (рис. 3, б). Чем ниже эта частота и соответственно чем больше длина волны, тем на большем расстоянии от овального окна будут располагаться максимальные амплитуды колебаний. При частоте 16 кГц максимум находится непосредственно у овального окна, при частоте 2 кГц – в середине основной мембраны, а при нижних граничных частотах слышимого диапазона – на ее краю. Таким образом, гармонический тон возбуждает в основной мембране не одно единственное волокно, настроенное на данную частоту, как это полагал Гельмгольц, а в той или иной степени всю мембрану!

При изгибных колебаниях основной мембраны в соответствующих волосковых клетках появляются сдвиговые напряжения, что в свою очередь приводит к возникновению в них электрических сигналов. Таким образом, звук оказывается закодированным всплесками электрической активности большого количества волосковых клеток. Однако структура этого кода до конца не выяснена. Над этим работают во многих мировых научных центрах. Картина последовательности импульсов, возникающих даже при действии чистого тона, очень сложна и не зависит явно от частоты этого тона. Дело еще осложняется тем, что волосковые клетки генерируют электрические сигналы даже тогда, когда никакого звука нет. Между тем решение задачи расшифровки слухового кода позволило бы не только понять природу субъективного восприятия звука человеком, но и могло бы найти широкое практическое применение, например, в системах связи.

Далее, закодированные звуковые сигналы направляются по слуховым нервам в височно-затылочную часть коры головного мозга, где производится их окончательный анализ. И здесь все организованно очень сложно. Так, в мозгу только часть нервных клеток реагирует на чистые тона, а остальные клетки реагируют на звуки более сложного спектрального состава. Но даже те нервные клетки, которые реагируют на чистые тона, делают это удивительно сложным образом. Так одни из них реагируют только на начало звука, другие – на его окончание. Одни группы нейронов имеют узкие полосы отзывчивости (пропускания), другие – широкие, а третьи реагируют только на изменение частоты звука.

Но зачем такое разнообразие функций нейронов? Ведь природа не терпит излишеств. По-видимому необходимость этого вытекает из особенностей нашего слухового восприятия, позволяющих нам одновременно решать сразу несколько сложных задач. Услышав слово, мы сразу определяем его значение и одновременно можем оценить кем, мужчиной или женщиной, знакомым или незнакомым человеком, оно сказано. При этом мы также различаем и эмоциональный настрой говорящего и многие другие нюансы произнесенного слова или фразы. И все мы это делаем за десятую долю секунды – именно столько уходит у нас на весь этот анализ!

Резюмируя, можем еще раз сказать, что мы еще не очень хорошо понимаем, как мы слышим. Здесь много работы еще впереди, и, несомненно, это принесет множество удивительных открытий.

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: