3.1. ODZIAŁYWANIE DŹWIĘKÓW NA CZŁOWIEKA I OTOCZENIE

Transkrypt

1 3. KRYTERIA OCENY HAŁASU I DRGAŃ Hałas to każdy dźwęk nepożądany, przeszkadzający, nezależne od jego natury, kontekstu znaczena. Podobne rzecz sę ma z drganam. Oba te zjawska oddzałują nekorzystne na człoweka jego otoczena. Stąd też ch oddzaływane (ekspozycję) należy ogranczać technczne organzacyjne. Podstawą wszelkch norm ustaleń organzacyjnych jest znajomość percepcj zjawsk WA ch możlwych skutków. Zagadnenom tym przyjrzymy sę szczegółowo ODZIAŁYWANIE DŹWIĘKÓW NA CZŁOWIEKA I OTOCZENIE PERCEPCJA DŹWIĘKU PRZEZ CZŁOWIEKA Ucho spełna rolę transformatora mechancznej energ drgań cząstek powetrza w odczuce wrażena dźwękowego. Pełn ono jednocześne rolę układu wykrywającego kerunek, głośność, częstotlwość barwę dźwęku. Zakres bodźców dźwękowych odberanych przez ucho meśc sę w grancach częstoścowych od 16 Hz do 16 khz ampltudowych od 20 µpa do 20 Pa. Grance te wyznaczają powerzchne słyszena o względnej rozpętośc w skal częstotlwośc f max /f mn =10 3 oraz w skal ampltud p max /p mn = Wrażlwość ucha od dołu ogranczona jest progem słyszena, a od góry progem bólu (rys. 3.1). Wrażlwość ucha na bodźce dźwękowe jest dla nskch częstotlwośc stosunkowo mała wzrasta wraz z wzrostem częstotlwośc. Najwększą wrażlwoścą ucho charakteryzuje sę w zakrese częstotlwośc od 800 Hz do około 5 khz. Wrażlwość ta jednak zależy równeż od czasu ekspozycj; przy małym pozome dźwęków jest ona duża, zaś przy wysokm mała. To zjawsko zmany wrażlwośc słuchu w wynku zmany pozomu bodźca nos nazwę a d a p t- a c j. Rys Powerzchna słyszena ucha krzywe równego pozomu głośnośc - fony

2 Odgrywa ono rolę mechanzmu obronnego ucha, chronąc go przed uszkodzenem hałasem o wysokm pozome. Jednakże przy długotrwałym oddzaływanu hałasu o dużym natężenu następuje trwałe zmęczene słuchu chwlowe podwyższene progu słyszalnośc może stać sę neodwracalne. Jak dla welu naszych zmysłów relacja mędzy bodźcem B a wrażenem W jest nelnowa (prawe logarytmczna) zgodne z prawem Webera-Fechnera [6] B W = k lub W = k ln B, (3.1) B gdze k - stała proporcjonalnośc. Tak węc zmana wrażena słuchowego pownna być zgodne z tym prawem proporcjonalna do względnej ntensywnośc przyrostu bodźca, co w efekce daje relację logarytmczną. Odróżnene wysokośc tonu przez organ słuchu zwązane jest w pewnej merze z natężenem dźwęku, lecz przede wszystkm zależy od względnego przyrostu częstotlwośc. Ucho odbera wrażene lnowej zmany wysokośc tonu, jeśl f/f = const, gdze f przyrost częstotlwośc dźwęku od częstotlwośc porównawczej f. Z tą też własnoścą słuchu łączy sę pojęce oktawy w muzyce jako pasma (odstępu) częstotlwośc, dla którego f/f = 1/ 2 bądź naczej f max /f mn = 2. Stąd równeż logarytmczna zmana skal częstotlwośc przy wszelkego typu analzach wdmowych w wbroakustyce. Odczuce głośnośc dźwęku, jak już wspomnelśmy poprzedno, jest proporcjonalne do logarytmu natężena dźwęku (lub cśnena), jednak odczuce to ne jest jednakowe w całym zakrese częstotlwośc. Na rysunku 3.1 przedstawono krzywe jednakowego pozomu głośnośc w fonach z zaznaczenem natężena odczuca wrażeń dźwęku. Jak stąd wdać pozom głośnośc w fonach jest równy pozomow ntensywnośc w db dla pasma częstotlwośc l khz. Ze skala pozomu głośnośc w fonach wąże sę skala decybel A = db(a), używana do normowej oceny oddzaływana hałasu na człoweka. Ocena ta polega na odczytanu lczby db z uwzględnenem uśrednonej krzywej równej głośnośc dla fonów. Do kwest tej wrócmy jeszcze nejednokrotne. Skala pozomu głośnośc w fanach (rys. 3.1) jest jedyne słuszna dla tonów prostych. Dla hałasu, a w najprostszym przypadku dźwęku złożonego z dwu tonów prostych, podejśce take ne jest możlwe. Wprowadza sę węc welkośc bezwzględne addytywne zwane s o n a m, oblczene których ne jest jednak jednoznaczne ustalone (rożne w Europe w USA). Dla lustracj prostego sposobu oblczena wg Mntza Ttzera weźmy pod uwagę rys. 3.2, umożlwający określene pozomu głośnośc dźwęków złożonych [41, r. 1]. Rys Wykres do określena pozomu głośnośc w fonach głośnośc w sonach na podstawe znajomośc pozomu dźwęku w paśme [4l,r.1]

3 Sposób oblczana zaś zlustruje następujący przykład. PRZYKŁAD. Pozomy hałasów docerających do słuchacza z dwu źródeł w paśme 0,6 1,2 khz wynoszą db. Jaka jest sumaryczna głośność dźwęku? Z wykresu na rysunku 3.2 znajdujemy głośnośc 40 db l son, 45 db 1,5 sona. W sume otrzymujemy głośność 2,5 sona równoważną według wykresu 3.2 hałasow o pozome głośnośc fonów PSYCHOFIZYCZNE SKUTKI EKSPOZYCJI NA HAŁAS Przy percepcj dźwęków pochodzących z dwu lub wększej lczby źródeł występuje bardzo stotne dla praktyk przemysłowej zjawsko m a s k o w a n a d ź w ę k ó w. Polega ono na tym, że cche dźwęk są nesłyszalne w obecnośc slnejszych zakłóceń. Dźwęk o nskch częstotlwoścach bardzo łatwo zaś maskują (zakłócają) dźwęk o wyższych częstotlwoścach. Zjawsko maskowana wpływa decydująco na możlwośc porozumewana sę głosem w operacjach przemysłowych. Rys Zależność zrozumałośc mowy w pomeszczenu od pozomu dźwęków zakłócających Nemożność porozumena sę z uwag na duży pozom hałasu powoduje sytuację stresową z jednej strony, a z drugej stwarza konkretne zagrożene fzyczne zwązane z brakem nformacj. Na rysunku 3.3 przedstawono zależność procentowej zrozumałośc mowy od pozomu hałasu w pomeszczenu. Pozomy rzędu db unemożlwają porozumene sę normalnym głosem. Możlwość porozumewana sę na zewnątrz pomeszczeń przedstawa rys. 3.4, skąd wynka podobny wnosek o pozome grancznym ze względu na porozumewane rzędu 8O db.

4 Rys Możlwość porozumewana sę w terene otwartym w obecnośc hałasu zakłócającego [16, r. 7] Rys Wydajność pracy-w funkcj pozomu hałasu [41, r. l] Wysok pozom hałasu na stanowskach pracy umysłowej jest przyczyną szybkego zmęczena spadku koncentracj uwag. W efekce powoduje to zwększene lczby braków, pomyłek ogólny spadek wydajnośc pracy. Fakt ten dobrze lustruje wykres z rys. 3.5, sporządzony na podstawe badań wydajnośc pracy przy sortowanu lstów w urzędze pocztowym [41, r. 1]. Jak wynka z rysunku obnżene pozomu hałasu o l db daje 2% wzrost wydajnośc pracy, co jest nezwykle stotne ne tylko z ekonomcznego punktu wdzena.

5 Rys Wdmowy ubytek słuchu pracownków stoczn w zależnośc od stażu: l - do 5 lat, lat, lat [41] Rys Wdmowy ubytek słuchu pracownków zatrudnonych w hamown slnków lotnczych w zależnośc od stażu: l - do 5 lat, lat, lat, lat [41] Jak już sygnalzowano efektem długotrwałej ekspozycj na hałas jest trwałe podwyższene progu czułośc, a nejednokrotne uszkodzene słuchu. Jest to zależne od pozomu składu wdmowego hałasu. I tak w paśme 2 4 khz mnmalny pozom, od którego zaczyna sę obserwować uszkodzene słuchu, wynos 80 db, a w paśme 5 6 khz już tylko 60 db [41, r. 1]. Długoletne badana pracownków w różnych dzałach przemysłu wykazały, że stopeń ubytku słuchu zależy od trzech czynnków: pozomu hałasu, jego charakteru czasowego

6 Rys Lczba schorzeń notowanych w cągu 5 lat u 903 pracownków przemysłu pracujących w hałase o pozomach: HN-L pa =95 db(a), LN-L pa =80dB(A) [45,r.30] Rys Stopne zagrożena hałasem [42, r. 12]: 1 - możlwa reakcja wegetatywna, 2 - wyraźna reakcja wegetatywna, 3 - możlwa strefa nebezpeczna dla szerokopasmowego hałasu, 4 - początek obrażeń (cągły, mpulsowy) czasu ekspozycj. Dla lustracj tych ustaleń na kolejnych rysunkach podano wdmowe ubytk słuchu (audogramy) pracownków w zależnośc od stażu pracy w stoczn, gdze domnował hałas mpulsowy o pozome db, oraz w hamown slnków lotnczych o cągłym hałase rzędu db [41, r. 1]. Jak wdać z rysunku są to ubytk słuchu rzędu db dla pasma 2 4 khz są one dwukrotne wyższe (8O db) dla mpulsowych hałasów ntowana prostowana blach w stoczn. Jeśl pozom hałasu przekracza stale 85 db(a), to powoduje to lczne schorzena całego organzmu. Należy tu przede wszystkm wymenć zaburzena układów krążena, równowag, trawennego oraz centralnego układu nerwowego (rys ). Z rysunku 3.8 wynka, że zwększene pozomu hałasu o 15 db(a) daje podwojene lczby notowanych schorzeń.

7 Natomast z rysunku 3.9 wynka, że przekroczene pozomu 90 db(a) w ekspozycj stałej może być już powodem uszkodzeń organzmu ZASADY NORMOWANIA EKSPOZYCJI NA HAŁAS W poprzednm wydanu tego podręcznka podano szereg norm, które utracły już częścowo lub całkowce swoją aktualność. Skupmy sę zatem obecne ne na wytycznych normowych, ale na uznanych zasadach normowana, wypływających z ustaleń mędzynarodowych lub obektywnych wynków badań. Wperw jednak weźmy pod uwagę hałasowe welkośc kryteralne. Są to pozom hałasu (dźwęku) merzony wg charakterystyk A, czyl db(a) pozom równoważny L eq. Ten ostatn merzony jest równeż wg charakterystyk A jako średn reprezentatywny (równoważny) pozom hałasu nestacjonarnego w okrese obserwacj T L eq T 2 1 p A ( θ ) = 10 lg dθ T, 2 p 0 0 gdze θ jest czasem ewolucj cśnena dźwęku merzonego na charakterystyce A-p A (θ ).Jeśl pazom ten jest względne stały w nterwałach czasu t, =1,...N, to L eq N 1 p A = 10lg t T = p 1 0 ( t ) 2 = N 1 p A = 10lg t T = p 1 0 ( t ) 2 = ( t ) N A 1 = 10 lg t 10 (3.3) L T = 1 10 Odtąd hałas stacjonarny będzemy zawsze merzyć wartoścować wg oceny normowej w db(a), zaś hałas nestacjonarny wg pozomów równoważnych L eq. Odnos sę to szczególne do dłuższych odcnków czasu, np. zmany roboczej lub pory dna przy wartoścowanu hałasu w środowsku. W kategorach tych dwu mar obcążena hałasowego omówmy obecne główne zasady krajowych mędzynarodowych ogranczeń ekspozycj hałasowej. Hałas na stanowskach pracy. Obcążene hałasowe na jedną zmanę roboczą 8 h wg PN-84N przy stacjonarnym dzałanu hałasu ne może przekroczyć 85 db(a). Przy hałase nestacjonarnym oblcza sę pozom równoważny wg wzoru (3.3) przy zachowanu grancy L eq < 85 db(a). Zaś dopuszczalny pozom granczny dla ekspozycj krótszej nż 8 h wyznacza sę z wzoru 480 L eq = lg (3.4) T w którym T - czas ekspozycj w mnutach, przy czym T < 480 mn. Wartość granczna 85 db(a) obnża sę o krotność 10 db(a) dla stanowsk pracy wymagających koncentracj uwag. I tak w wydzelonych maszynownach, centralach telefoncznych, halach maszyn L dop = 75 db(a), w kabnach dyspozytorskch L dop =65dB(A), w pomeszczenach admnstracyjnych L dop = 55 db(a). Norma mlczy na temat hałasu

8 mpulsowego, należy węc zgodne z wększoścą krajów europejskch przyjąć L dop mp = 140 db. Hałas w środowsku zameszkana. Jak dotąd ne ma polskch ustaleń normowych w tym względze, omówmy węc wytyczne Mędzynarodowej Organzacj Standardów (ISO-R 1996), wg których przyszła norma zostane opracowana. Podstawowe obcążene środowska zameszkana ne może przekraczać 35 45dB(A) z następującym poprawkam ze względu na zabudowę typ pracy w otoczenu (tab. 3.1). Dla przykładu można oblczyć maksymalny pozom hałasu w sypaln w nocy na obszarze dzelncy przemysłowej jako L dop = β= β. Przyjmując średną zolacyjność przegród (ścany zamknęte okna) β = 20 db, mamy Tabela 3.1 Poprawk do dopuszczalnego pozomu hałasu środowska wg ISO-R-1996 OBSZAR (typ zabudowany) Meszkalny, szptalny, wypoczynkowy Podmejsk meszkalny, mały ruch ulczny Mejsk meszkalny Mejsk meszkalny, warsztaty, usług, ruch ulczny Sródmeśce; usług, handel, admnstracja Przeważająco przemysłowy Poprawka do pozomu db(a) Do tego w zależnośc od pory dna: - w dzeń 0 weczorem -5 w nocy: L dop = =35 45 db(a). Gdyby tylko tyle było zawsze w naszych meszkanach, należałoby sobe gratulować. W poprzednej edycj tego skryptu opsano równeż wartoścowane zagrożena hałasu przy pomocy analzy oktawowej lczb oceny hałasu N. Wydaje sę jednak, że z chwlą wprowadzena na rynek przyrządów merzących pozom równoważny L eq zastosowane lczb oceny hałasu będze maleć. Stąd też odsyłając zanteresowanych do nnej lteratury, np. [12, 14, 15] ne będzemy sę tym dalej zajmować. Warto jedyne pamętać, że normy podane w lczbach oceny hałasu N łatwo przelczyć na db(a) wg zależnośc L pa =N + 5, db(a).