hal - Politechnika Wrocławska

Zagadnienia
Wpływ hałasu na człowieka
Marcin Kuliński
[email protected]
Laboratorium Ergonomii
http://ergonomia.ioz.pwr.wroc.pl/
dźwięk jako fala mechaniczna
charakterystyka zdolności słyszenia człowieka
definicja i rodzaje hałasu
wpływ hałasu na organizm człowieka
sposoby ograniczania naraŜenia na hałas
Politechnika Wrocławska
2/27
Czym jest dźwięk?
Dźwięk – definicja
Zmiany w ciśnieniu powietrza, rozchodzące się sferycznie od źródła,
wywołujące wraŜenia słuchowe
infradźwięki (zmiany ciśnienia o częstotliwości poniŜej zakresu
słyszalności człowieka)
dźwięki słyszalne
ultradźwięki (zmiany ciśnienia o częstotliwości powyŜej zakresu
słyszalności człowieka)
3/27
Rodzaje dźwięków
4/27
Fizyczne parametry dźwięku
tony (dźwięki proste)
natęŜenie dźwięku – odpowiada za wraŜenie głośności dźwięku, zaleŜy od
zakresu zmian ciśnienia akustycznego (od 2 × 10-5 do 102 Pa), ze względów
praktycznych wyraŜane na skali logarytmicznej (dB) jako poziom natęŜenia
dźwięku
dźwięki złoŜone (wielotonowe)
głośność dźwięku – wraŜenie słuchowe wyraŜane najczęściej w fonach;
punktem odniesienia fonowej skali głośności jest ton o częstotliwości 1000
Hz i poziomie ciśnienia akustycznego 40 dB, któremu przyporządkowano
głośność 40 fonów
wysokość dźwięku – odczucie słyszalnej częstotliwości dźwięku
szumy
barwa dźwięku – związana ze strukturą fizyczną fali (przebiegiem zmian
ciśnienia w czasie), zaleŜy od właściwości widmowych (np. występowanie
składowych harmonicznych) oraz charakterystyki czasowej dźwięku
5/27
6/27
Przykładowe poziomy natęŜenia dźwięku
źródło dźwięku
odrzutowiec słyszany ze 100 metrów
młot pneumatyczny słyszany z 1 metra
ciśnienie akustyczne
[Pa]
poziom natęŜenia
dźwięku [dB]
6 – 200
110 – 140
2
~100
duŜa, ruchliwa ulica z 10 metrów
2×10−1 – 6×10−1
80 – 90
samochód osobowy z 10 metrów
2×10−2 – 2×10−1
60 – 80
telewizor z 1 metra
2×10−2
~60
rozmowa z 1 metra
2×10−3 – 2×10−2
40 – 60
cichy pokój
2×10−4 – 6×10−4
20 – 30
spokojny oddech
6×10−5
10
próg słyszalności przy 1kHz
2×10−5
0
8/27
Funkcje zmysłu słuchu
Częstotliwościowy zakres słyszalności
główny zmysł obronny, jako jedyny umoŜliwia odbiór bodźców
docierających z odległych, często niewidocznych, źródeł, niezaleŜnie od
ich połoŜenia w przestrzeni
pozwala lokalizować potencjalnie niebezpieczne obiekty w przestrzeni
dzięki moŜliwościom oceny kierunku i odległości
u ludzi młodych, normalnie słyszących wynosi maksymalnie od 16 Hz
do 21 kHz (ograniczenia związane z budową anatomiczną ucha)
wraz z wiekiem górna granica częstotliwości obniŜa się do poziomu
16 lub nawet 10 kHz, dolna nie ulega większym zmianom
w przypadku określonych dźwięków alarmuje cały organizm,
przygotowując go do podjęcia odpowiedniej akcji (zakodowany
ewolucyjnie mechanizm „walka lub ucieczka”)
odpowiednia czułość w zakresie od 2 do 4 kHz decyduje
o zrozumiałości mowy i słyszalności sygnałów ostrzegawczych
stanowi system naprowadzający dla zmysłu wzroku
wraz z aparatem mowy umoŜliwia komunikację międzyludzką
9/27
Czułość narządu słuchu
10/27
Czułość narządu słuchu cd.
dla tonów o częstotliwości 1000 Hz próg słyszalności (wraŜenia)
odpowiada ciśnieniu akustycznemu na poziomie 2 × 10-5 Pa i natęŜeniu
10-12 W/m2, co przyjęto za poziom odniesienia (0 dB) dla bodźców
słuchowych
u ludzi młodych próg bólu wynosi ok. 120 dB (20 Pa, 1 W/m2) względem
progu słyszalności dla tonu o częstotliwości 1000 Hz
u ludzi starszych oraz z uszkodzeniami narządu słuchu próg bólu
podwyŜsza się o 10 do 20 dB
w zakresie od 3 do 5 kHz ucho ludzkie przejawia największą czułość,
jeśli chodzi o próg słyszalności, oraz najmniejszą tolerancję odnośnie
progu bólu – dźwięki w tym paśmie odbierane są jako głośniejsze
pomimo tego, Ŝe generowane są przez podobne poziomy energii, co
dźwięki w paśmie niŜszym i wyŜszym
11/27
12/27
Subiektywna głośność dźwięku
Hałas – definicja
głośność odbierana subiektywnie zaleŜy, prócz poziomu natęŜenia,
równieŜ od częstotliwości dźwięku oraz czasu jego trwania
pojęcie fonu wprowadza kompensację ze względu na charakterystykę
częstotliwościową ucha ludzkiego
NiepoŜądane, nieprzyjemne, dokuczliwe, uciąŜliwe lub szkodliwe dźwięki
oddziałujące na sam narząd słuchu, układ nerwowy oraz inne części
organizmu człowieka.
skala sonowa przedstawia głośność subiektywną, „uliniowioną” –
dwukrotna róŜnica wartości oznacza dwukrotną róŜnicę w odbieranej
głośności dźwięku
hałas uciąŜliwy, nie wywołujący trwałych skutków w organizmie
hałas szkodliwy, wywołujący trwałe skutki lub niosący ryzyko ich
wystąpienia
13/27
Rodzaje hałasu
14/27
RównowaŜny poziom dźwięku A
ustalony (poziom zmienia się w czasie nie więcej niŜ o 5 dB)
nieustalony (dźwięki przerywane lub poziom zmienny o więcej niŜ 5 dB)
wielkość stosowana do scharakteryzowania hałasu zmieniającego się
w czasie lub zmiennej ekspozycji na hałas
definiowany jako uśredniona wartość poziomu hałasu zmiennego
w czasie, która odpowiada reakcji narządu słuchu naraŜonego na
działanie hałasu o stałym poziomie i w równowaŜnym przedziale czasu
impulsowy (jedno lub wiele zdarzeń dźwiękowych, kaŜde o czasie
trwania mniejszym niŜ 1 s)
skorygowany względem tzw. krzywej słyszenia A
infradźwiękowy (zakres od 2 do 50 Hz)
ultradźwiękowy (zakres od 10 do 100 kHz)
przemysłowy
komunalny (w pomieszczeniach mieszkalnych, miejscach uŜyteczności
publicznej i terenach wypoczynkowych)
komunikacyjny (w środkach komunikacji indywidualnej i zbiorowej)
15/27
Wpływ hałasu na organizm człowieka
16/27
Oddziaływanie hałasu na narząd słuchu
poziom natęŜenia powyŜej 80 dB(A) moŜe uszkodzić narząd słuchu
oddziaływanie na narząd słuchu
skutki działania hałasu kumulują się w czasie
fizjologiczne reakcje pozasłuchowe
skutki psychologiczne
ciągła ekspozycja jest bardziej szkodliwa niŜ przerywana (procesy
regeneracyjne)
szczególna szkodliwość hałasu impulsowego (zbyt wolna reakcja mięśnia
strzemiączkowego i napinacza błony bębenkowej – ~150 ms – brak
ochrony)
najgroźniejszy jest hałas o częstotliwościach składowych w zakresie
3-5 kHz (pasmo największej czułości ucha)
uszkodzenia: perforacja błony bębenkowej, zwichnięcia i złamania
kosteczek słuchowych, czasowe lub trwałe podwyŜszenie progu
słyszenia (uszkodzenie błony podstawnej i komórek słuchowych aparatu
Cortiego)
17/27
18/27
Dozwolone czasy ekspozycji na hałas
Poziom natęŜenia
db(A)
Maksymalny czas
ekspozycji
82
16 godz.
85
8 godz.
88
4 godz.
91
2 godz.
94
1 godz.
97
30 min.
100
15 min.
Ryzyko utraty słuchu przy róŜnych poziomach hałasu
19/27
20/27
Fizjologiczna odpowiedź na hałas
Długofalowe skutki o charakterze fizjologicznym
wzrost stęŜenia adrenaliny, noradrenaliny i kortyzolu we krwi (hormony
walki lub ucieczki)
wzrost stęŜenia glukozy we krwi
wzrost częstości skurczów serca i ciśnienia tętniczego krwi
zwiększenie minutowej wentylacji płuc
skurcz obwodowych naczyń krwionośnych
„wyłączenie” układu trawienia
odruchy motoryczne (skurcze mięśni zmieniające postawę ciała)
powyŜej 75 dB(A) występuje ryzyko pojawienia się zaburzeń równowagi,
dotyku, zawęŜenia pola widzenia
przewlekłe zmęczenie fizyczne
zawroty i bóle głowy
zaburzenia snu
dyspepsja (przewlekła niestrawność)
bóle klatki piersiowej
bóle mięśni
negatywne zmiany w działaniu układu immunologicznego
zwiększone prawdopodobieństwo rozwoju nadciśnienia tętniczego (juŜ
od 67-70 dB(A)!), choroby niedokrwiennej serca, choroby wrzodowej
21/27
22/27
Skutki psychologiczne
Sposoby ograniczania hałasu
ograniczenie powstawania hałasu (emisja)
uczucie rozdraŜnienia i irytacji, zmienność nastrojów
spadek wydolności psychicznej, zmęczenie psychiczne
wydłuŜony czas reakcji
obniŜona precyzja ruchów
zmiany w procesach technologicznych
automatyzacja pracy (dźwiękoizolacyjne kabiny sterownicze)
wyciszanie maszyn (dokładne wywaŜenie elementów ruchomych, aerodynamika
wlotów i wylotów powietrza, materiały tłumiące)
osłabienie rozprzestrzeniania się hałasu (transmisja)
natęŜenie na poziomie 55-75 dB(A) powoduje rozproszenie uwagi,
utrudnia pracę i zmniejsza jej wydajność
zmniejszona zrozumiałość i maskowanie mowy oraz dźwiękowych
sygnałów bezpieczeństwa (przy poziomie hałasu 60-75 dB(A) rozmowa
wymaga podniesienia głosu, przy 80-95 dB(A) jest bardzo utrudniona,
a powyŜej 100 dB(A) werbalne porozumiewanie jest niemoŜliwe)
23/27
ekrany i pułapki dźwiękochłonne (odpowiednie przekierowanie fali dźwiękowej i jej
wytłumienie)
wydzielone i izolowane pomieszczenia dla maszyn emitujących hałas
środki ochrony indywidualnej (imisja)
wkładki przeciwhałasowe jednorazowego i wielorazowego uŜytku
nauszniki i hełmy
24/27
Przykład zastosowania ekranów i pułapek
Zasada działania aktywnych systemów redukcji hałasu
fala kompensowana
źródło hałasu
fala o zredukowanej
składowej hałasu
źródło wtórne
fala kompensująca
25/27
Indywidualne ochronniki słuchu
wkładki
(wielo- i jednorazowe)
nauszniki
pasywne
nauszniki
aktywne
27/27
26/27