Экология: проблемы и решения

Не следует думать, что раньше шумов не было, и они не мешали людям. Так, уже в Древнем Риме жители жаловались на шум колесниц по ночам, которые не давали им спать и одним из указов Юлия Цезаря было запрещение движение экипажей по ночному Риму (50 г. до н.э.)

Сегодня шум — один из важнейших факторов вредного влияния на окружающую среду и человека и опасен не менее, чем загрязнение атмосферы и гидросферы. По определению, выработанному Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ), здоровье — это состояние физического, духовного и социального состояния, и когда шум нарушает это состояние, он становится опасным для здоровья. Если человек не будет вести с шумом непримиримой войны, то в будущем человечеству придется страдать от шума все больше и больше.

Общая характеристика шума

Под шумом понимается неритмическое звукообразование, беспорядочное смешение звуков различных тонов. Шумом называют также всякий звук, мешающий окружающим или причиняющий им значительные неудобства. При оценке воздействия шума большое значение имеют время суток, сила и продолжительность действия, тип звука и регулярность его воздействия.

Шум на производстве, в быту действует  непосредственно на орган слуха  человека и может его повредить, т. е. ослабить и даже лишить человека слуха (тугоухость, глухота), может оказывать влияние на центральную нервную систему (ЦНС) человека, вызывая головные боли, бессонницу, повышенное сердцебиение, повышение артериального давления и даже психические нарушения (ослабление внимания, нервозность и т. д.).

Шум воздействует на организм человека через участок головного мозга, синтезирующий звуковое раздражение в определенное звуковое восприятие. Звук, воспринимаемый нашим ухом, почти всегда распространяется в воздухе и силу звука можно охарактеризовать меняющимся давлением звуковых колебаний, накладывающихся на атмосферное давление Р₀. Это переменное давление называют звуковым давлением.

Ухо человека воспринимает звуки в  диапазоне от 16 Гц до 20 кГц. Эти границы у людей различны и зависят от состояния звукового аппарата человека и его возраста. Различают низкие или инфразвуковые колебания (1–16 Гц), средние (16 Гц–20кГц) и высокие или ультразвуковые колебания (свыше 20 кГц).

Шумы или шумовые загрязнения, воспринимаемые человеком в качестве помех, принято делить на низкочастотные (ниже 350 Гц), среднечастотные (350–800 Гц) и высокочастотные (выше 800 Гц). Шум всегда присутствует в окружающей среде и полное его отсутствие оказывает на человека гнетущее ощущение, что ведет к потере трудоспособности, так как невозможно эффективно работать в условиях полной тишины.

Наиболее чувствительно ухо  человека к колебаниям в диапазоне 1–4 кГц. Такие звуки называют “слышимыми”.Звуковые колебания с частотами ниже 16 Гц (инфразвуки) и выше 20 кГц (ультразвуки) человеческим ухом не регистрируется, а поэтому относятся к разряду неслышимых. но и эти звуки оказывают вредное влияние на организм человека.

Колебания отдельных упругих тел, механизмов, машин с частотой до 16 Гц называют “вибрациями” и “сотрясениями”. В зависимости от воздействия на человека их делят на местные и общие.

Общие вибрации воспринимаются всем организмом человека и, в первую очередь, нервной и костной тканями  человека.

Местные вибрации имеют место при  соприкосновении человека с вибрирующим  инструментом или оборудованием. Чувствительность человека к вибрациям зависит от положения его тела: наиболее чувствителен человек к вибрациям в положении “стоя” или “сидя”. Тяжесть воздействия вибраций на человека зависит от амплитуды смещения в пространстве отдельных органов человеческого тела, степени раздражения его вестибулярного аппарата.

Вибрации вызывают неприятные ощущения, проявляющиеся на резонансных частотах органов человеческого тела, и способны привести к остановке сердца. Так, для всего тела человека резонансная частота составляет примерно 6 Гц, для головы и желудочно-кишечного тракта примерно 8 Гц, для других органов 20–25 Гц.

Источники шума

Как уже отмечалось, шум — это побочные продукты цивилизованного мира и как всякий побочный продукт может иметь опасные последствия для окружавшей среды. Большую часть опасных последствий шума можно предотвратить при помощи различных организационно-технических мероприятий.

К основным источникам шума в повседневной жизни относится движение транспортных средств. Особенно сильный уличный шум производят рельсовый транспорт, грузовые автомобили и автобусы, троллейбусы, но и легковой транспорт вносит свою лепту в уличный шум. Так, легковой автомобиль при скорости 100 км/ч создает шум с интенсивностью порядка 80–90 дБ(А).

Много шума создает уличное движение в центре города и на основных городских магистралях, где автомобилям приходится тормозить и вновь разгоняться. Уровень шума зависит от числа автомашин, их технического состояния и удаления домов от проезжей части улицы. Застройка улицы повышает уровень шума от транспорта за счет отражения звуковых волн от стен домов. Так, если по улице проезжает порядка 210 автомашин в час, то создается шум с уровнем 60 дБ(А), если порядка 1000, то уровень шума возрастает до 67 дБ(А). Грузовые автомобили усиливают шум в зависимости от их количества в общем потоке на 6 дБ(А). Удвоение числа автомобилей увеличивает шум на улице на 3 дБ(А).

Б?льшую долю в шум вносит работа двигателей, следовательно, необходимо улучшать их работу для уменьшения шума.

Для уменьшения уровня шума от транспортных средств следует рационально планировать районы города и правильно организовывать транспортные магистрали. Можно, конечно, для защиты от шума возводить стены, валы, в домах использовать шумозащитные оконные рамы, строить дорожные тоннели, но все это достаточно дорого. Существенно дешевле устанавливать противошумовое оборудование на автомобилях, удорожающее автомашину, но позволяющее снизить уровень шума автомобиля на 5 дБ(А).

Существенным источником шума в  городе является рельсовый транспорт, который производит кратковременный, но более громкий шум, чем автотранспорт. При плотности движения 10 трамваев в час усредненный уровень шума на расстоянии 25 м от рельсов составляет порядка 70 дБ(А).

В жилых зданиях, квартирах шум  возникает за счет работающих бытовых  приборов: стиральные машины, пылесосы, холодильники, телевизоры, музыкальные центры и т. д. Кроме того, вклад в создание шумов вносят звуки шагов, хлопанье дверей, передвижение мебели, разговоры, пение, шумы в водопроводных трубах и лифтов и т. д.

Следует отметить, что человек психологически меньше обращает внимание на шум в своей квартире, чем на шумы в соседних квартирах и за окном (такая реакция на шум зависит от взаимоотношений с соседями).

По нормам шум, вызываемый бытовыми приборами в соседних квартирах, не должен превышать днем 40 дБ(А) и 30 дБ(А) ночью. Поэтому бытовые приборы следует конструировать так, чтобы шум от них был наименьшим.

Самые хорошие стены в доме могут  уменьшать уличный шум с 70 до 40 дБ. Специальный звукоизолирующий кирпич, тяжелые шторы на окнах ослабляют уличный шум в помещениях. Хорошие результаты дает планировка домов с окнами жилых помещений во двор.

На предприятиях связи, в аппаратных залах объектов шумы производятся работающими вентиляторами системы охлаждения аппаратуры, кондиционерами, телетайпами, старыми системами АТС и т. д.

В качестве примера рассмотрим интенсивности  некоторых наиболее распространенных звуков: шелест листьев (10–40 дБ); шепот (30 дБ); тиканье будильника в 1 м от уха человека (25–30 дБ); дыханье спящего человека (примерно 25 дБ); обычный разговор (50–60 дБ); громкий разговор (порядка 75 дБ) и т. д.

Действие шума на организм человека. Органы чувств человека: зрение, слух, гравитация, обоняние, вкус, осязание, состоящие из чувствительных (рецепторных) нервных клеток и вспомогательных структур.

Орган, воспринимающий звуки и шумы, — ухо человека. Внешняя часть — ушная раковина. От нее вглубь черепа идет наружный слуховой проход, длина которого у взрослого человека порядка 2 см. Затем начинается собственно орган слуха — среднее ухо или барабанная полость, отгороженная от наружного слухового прохода барабанной перепонкой. В барабанной полости находятся три маленькие косточки: молоточек, наковальня и стремя, передающие дальше колебания барабанной перепонки, вызванные звуком. Молоточек, наковальня и стремя действуют как система рычагов и усиливают размах барабанной перепонки в 2–3 раза. За средним ухом лежит внутреннее ухо, заполненное особой жидкостью и имеющее улитку. В улитку спрятана мембрана, на которой находится примерно 16 тыс. чувствительных клеток с волосками — кортиев орган (анатом Альфонсо Корти открыл слуховой орган (1851)).

Звуковая волна проходит от барабанной перепонки через косточки среднего уха и улитку и по мембране распространяется вибрация, приводятся в движение волосковые клетки кортиева органа, которые изгибаются, скручиваются и в них образуются электрические сигналы, раздражающие слуховой нерв. Эти “кодированные” импульсы передаются в мозг, где они “расшифровываются”, и мы воспринимаем звуковой сигнал.

Нормально, т. е. постоянно, орган слуха “работает” в режиме приема: мы бодрствуем — ухо непрерывно принимает “поток информации”, которая затем фильтруется, упорядочивается, отправляется на хранение в “ячейки памяти” головного мозга или вызывает немедленную реакцию нашего организма. И во время сна слух человека полностью не отдыхает. В это время высшие инстанции центральной нервной системы (ЦНС) следят за слуховыми впечатлениями и решают, какие из них необходимо срочно пропустить в сознание человека и разбудить спящего. Но шум пробивает все фильтры и заслоны и во сне действует как помеха на вегетативную нервную систему.

Некоторые люди считают, что к шуму можно привыкнуть, но это далеко не так. Некоторая степень субъективного, кажущегося привыкания к шуму возможна (эта степень различна для разных людей) и зависит от отношения человека к шуму, его источнику, степени неустранимости шума и других факторов.

В общем случае шум небезразличен  для организма человека и может  вызывать различные психические  реакции, отключение вегетативной нервной системы, регулирующей функции внутренних органов, сердечно-сосудистой системы и обмен веществ, повреждения слуха, а при высоких уровнях громкости вызывает болезненные ощущения.

Реакция человека на громкость звука  очень индивидуальна и все приводимые численные величины уровня шума являются среднестатистическими. Следует иметь в виду, что хорошо изучено действие шумов высокой интенсивности, но мало что известно о влиянии на организм человека шумов малой и средней интенсивности, а именно таким шумам подвергается большинство из нас. Мы вообще мало знаем, насколько велика общая шумовая нагрузка на человека, насколько она вредна.

В настоящее время различают  следующие градации действия шума на организм человека: мешающее; активация  организма, т. е. возбуждение центральной и вегетативной нервной систем; влияние на работоспособность человека; помехи для передачи информации и нарушение общей ориентации в звуковой среде; повреждения слуха, т. е. потеря слуха и тугоухость.

Рассмотрим эти вопросы более подробно.

Мешающее действие шума. Растет с увеличением громкости, но зависит от индивидуального восприятия шума и конкретной обстановки.

Помехой для человека может стать  даже едва слышимый звук: тиканье часов, жужжание мухи, писк комара, капанье воды из крана и т. д. Чем сильнее громкость внезапной шумовой помехи отличается от фонового шума, тем неприятнее она для слуха. Мешающее действие шума может быть связано и с информацией, которую он несет: уснувшая мать может не услышать раскатов грома, но просыпается от едва слышного плача ребенка: “сон матери”.

Благодаря частичному привыканию человека к шуму, психологическое воздействие шума может ослабиться или совершенно исчезнуть. Так, человек, живущий в большом городе, на шумной магистрали, привыкает к постоянному шуму улицы и спит значительно спокойнее, чем житель тихой окраины, где за ночь 2–3 раза проедет машина..

На улице, на рабочем месте по привычке мы готовы терпеть более  громкие звуки, шумы, чем дома, где  согласно исследованиям верхний  предел шума “привыкания” днем составляет 40–45 дБ, а ночью не выше 35 дБ (но как помеху человек воспринимает шум с уровнем 25 дБ(А)).

Гигиенисты отмечают, что нельзя допускать, чтобы люди хронически подвергались воздействию такого шума, к которому нельзя привыкнуть. Связанные с этим отрицательные влияния на самочувствие человека необходимо считать серьезными и нежелательными независимо от того, покажут ли дальнейшие медицинские исследования, что такая шумовая нагрузка может привести к заболеваниям или нет.

Активация (возбуждение центральной и вегетативной нервной системы). Активация организма человека шумом приводит к возбуждению ЦНС и вегетативной нервной системы, нарушению сна, неумению расслабиться в моменты отдыха, заметному усилению реакций, связанных с испугом. Реакция активации осуществляется независимо от сознания человека через системы ствола головного мозга. Раздражающие нервные импульсы поступают от слухового нерва. Так, у спящего человека порог слухового восприятия на 10–15 дБ ниже, чем у бодрствующего, что объясняется отсутствием тормозного действия головного мозга. При таком воздействие шума повышается артериальное давление, расширяются зрачки глаз, уменьшается подвижность желудка, повышается частота дыхания, пульса, увеличивается выделение гормонов. Порог некоторых реакций достаточно велик: кровоток кожи изменяется, начиная с 70–75 дБ, а изменение электрического сопротивления кожного покрова начинается с увеличения уровня шума на 3–6 дБ над фоновым уровнем.

Сильнейшие активации происходят при реакциях испуга (выстрел, громкий хлопок дверью и т. д.). Так, когда возле спящего неандертальца раздавался рев хищника или другой подобный звук, возникающее состояние стресса приводило к сужению кровеносных сосудов, повышению артериального давления, выбросу адреналина в кровь, что позволяло нашему “предку” тут же “отмобилизоваться” и либо дать отпор “гостю”, либо спасаться бегством.

В наше время на человека в течение  суток воздействуют самые разные шумы, и организм реагирует на них  так, как и организм нашего “предка”. И если мы свободное время проводим под звуки громкой музыки или выстрелы телевизионного детектива, рев тормозов машин, то стрессовое состояние не покидает нас и в минуты отдыха. Мы не обращаем внимания на то, что физиологические реакции организма зовут нас к активным ответным действиям, но мы продолжаем сидеть в кресле. А такое напряжение накапливается внутри нас и приводит к заболеваниям (язва желудка, инфаркты, инсульты и др.).