Номинация «экология» Воздействие звука на живой организм

Полудень Александра, обучающаяся 11 класса лицея № 12 г. Ишимбая МР Ишимбайский район

Руководитель: Ермакова С. Н.

Введение

Шум – беспорядочное сочетание различных по силе и частоте звуков; способен оказывать неблагоприятное воздействие на организм. Источником шума является любой процесс, вызывающий местное изменение давления или механические колебания в твердых, жидких, газообразных средах. Действие его на организм человека связано с применением нового, высокопроизводительного оборудования, с механизацией и автоматизацией трудовых процессов: переходом на большие скорости при эксплуатации различных станков и агрегатов. Источниками шума могут быть двигатели, насосы, компрессоры, турбины, пневматические и электрические инструменты, молоты, дробилки, станки, центрифуги, бункеры и прочие установки, имеющие движущиеся детали. За последние годы в связи со значительным развитием городского транспорта возросла интенсивность шума и в быту.

Шум имеет определенную частоту, или спектр, выражаемый в герцах, и интенсивность – уровень звукового давления, измеряемый в децибелах. Средние уровни звука на автомагистралях крупных городов составляют 73-83 дБ, а максимальные – 90-95 дБ. Для человека область слышимых звуков определяется в интервале от 16 до 20 000 Гц. Наиболее чувствителен слуховой анализатор к восприятию звуков частотой 1000-3000 Гц (речевая зона). В жилых домах вдоль магистралей шум достигает 62-77 дБ при санитарных нормах 40 дБ в дневное время и 30 дБ в ночное. По данным Минтранса России, в условиях шумового дискомфорта проживает 35 млн человек, примерно 30% городского населения страны. Кроме того, 3-4 % горожан подвержены существенному воздействию авиационного шума.

Отмечено, что в городах каждые 5-10 лет уровень шума возрастает на 5 дБ. Для отдаленных предков человека шум представлял собой сигнал тревоги, указывал на возможность опасности. При этом быстро активизировалась симпатическая нервная система, организм готовился к борьбе или бегству.

Цель: Изучить воздействие звуков на живой организм.

Задачи:

1. Изучить литературные данные о воздействии звуков на организм человека.

2. Изучить воздействие инфразвуковых воздействий на учащихся при выполнении вычислительных действий по математике.

3. Изучить воздействие музыки через наушники на процесс обучения.

4. Изучить шумовой фон в лицее № 12.

Обзор литературы Понятие шума

Шум – беспорядочное сочетание различных по силе и частоте звуков; способен оказывать неблагоприятное воздействие на организм. Источником шума является любой процесс, вызывающий местное изменение давления или механические колебания в твердых, жидких или газообразных средах. Действие его на организм человека связано главным образом с применением нового, высокопроизводительного оборудования, с механизацией и автоматизацией трудовых процессов: переходом на большие скорости при эксплуатации различных станков и агрегатов. Источниками шума могут быть двигатели, насосы, компрессоры, турбины, пневматические и электрические инструменты, молоты, дробилки, станки, центрифуги, бункеры и прочие установки, имеющие движущиеся детали. Кроме того, за последние годы в связи со значительным развитием городского транспорта возросла интенсивность шума и в быту, поэтому как неблагоприятный фактор он приобрел большое социальное значение. Шум имеет определенную частоту, или спектр, выражаемый в герцах, и интенсивность – уровень звукового давления, измеряемый в децибелах. Для человека область слышимых звуков определяется в интервале от 16 до 20 000 Гц. Наиболее чувствителен слуховой анализатор к восприятию звуков частотой 1000—3000 Гц (речевая зона). Измерение, анализ и регистрация спектра шума производятся специальными приборами — шумомерами и вспомогательными приборами (самописцы уровней шума, магнитофон, осциллограф, анализаторы статистического распределения, дозиметры и др.).

Шум - один из наиболее распространенных неблагоприятных физических факторов окружающей среды, приобретающих важное социально-гигиеническое значение, в связи с урбанизацией, а также механизацией и автоматизацией технологических процессов, дальнейшим развитием дизелестроения, реактивной авиации, транспорта. Для гигиенической оценки шум подразделяют: по характеру спектра — на широкополосный с непрерывным спектром шириной более одной октавы и тональный, в спектре которого имеются дискретные тона; по спектральному составу — на низкочастотный (максимум звуковой энергии приходится на частоты ниже 400 Гц), среднечастотный (максимум звуковой энергии на частотах от 400 до 1000 Гц) и высокочастотный (максимум звуковой энергии на частотах выше 1000 Гц); по временным характеристикам — на постоянный (уровень звука изменяется во времени но более чем на 5 Дб — по шкале А) и непостоянный.

К непостоянному шуму относятся колеблющийся шум, при котором уровень звука непрерывно изменяется во времени; прерывистый шум (уровень звука остается постоянным в течение интервала длительностью 1 сек. и более); импульсный шум, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов длительностью менее 1 сек. (2)

Сравнительная оценка шумовых воздействий (5)

Источник шума и расстояние от него	Примерный уровень звука, дБА	Эффект длительного воздействия
Выстрел из оружия (на близком расстоянии)	160	Контузия
Старт космической ракеты (100 м)	150	Разрыв барабанных перепонок
Взлет реактивного самолета (25 м)	140	Болевой порог
Наушники на максимальной громкости	130
Раскаты грома, рок-музыка	120	Потеря слуха, физиологические изменения
Шумное производство (клепка)	110
Автомобильный гудок (1м), воздушный транс порт (под трассой), компрессорная станция	100	Риск повреждения слуха, функциональные нарушения
Городская автомагистраль (7,5 м), железнодорожный транспорт (20 м)	90
Звон будильника (1 м), шум легкового автомобиля (7,5 м)	80
Салон автомобиля, пылесос, шумный офис	70	Раздражающее действие
Машинописное бюро, обычный офис	60	Интенсивное воздействие на слух
Разговор в жилой комнате	50	Слабое воздействие на слух
Библиотека, учебная аудитория	40	Естественный шумовой фон
Комната в тихой квартире, сельская местность (в ночное время)	30
Шепот, шелест листьев	20
Дыхание	10
	0	Порог слышимости

Инфразвуком называют акустические колебания с частотой ниже 20 Гц. "Инфразвук" происходит от лат. infra - "ниже, под" и означает упругие волны, аналогичные звуковым, но с частотами ниже области слышимых человеком частот. Инфразвук содержится в шуме атмосферы, леса и моря. Источником инфразвуковых колебаний являются грозовые разряды (гром), а также взрывы и орудийные выстрелы. В земной коре наблюдаются сотрясения и вибрации инфразвуковых частот от самых разнообразных источников, в том числе от взрывов обвалов и транспортных возбудителей.

Инфразвук – колебание звуковой волны < 20 Гц. Природа возникновения инфразвуковых колебаний такая же, как и у слышимого звука. Подчиняется тем же закономерностям. Используется такой же математический аппарат, кроме понятия, связанного с уровнем звука. Особенности: малое поглощение энергии, значит, распространяется на значительные расстояния. Источники инфразвука: оборудование, которое работает с частотой циклов менее 20 в секунду. Вредное воздействие: действует на центр. нервную систему (страх, тревога, покачивание, т.д.) Опасность для человека Диапазон инфразвуковых колебаний совпадает с внутренней частотой отдельных органов человека (6-8 Гц), следовательно, из-за резонанса могут возникнуть тяжелые последствия. Увеличение звукового давления до 150 дБ приводит к изменению пищеварительных функций и сердечному ритму. Возможна потеря слуха и зрения. (5) Для инфразвука характерно малое поглощение в различных средах вследствие чего инфразвуковые волны в воздухе, воде и в земной коре могут распространяться на очень далёкие расстояния. Это явление находит практическое применение при определении места сильных взрывов или положения стреляющего орудия. Распространение инфразвука на большие расстояния в море даёт возможность предсказания стихийного бедствия - цунами. Звуки взрывов, содержащие большое количество инфразвуковых частот, применяются для исследования верхних слоев атмосферы, свойств водной среды."Голос моря" - это инфразвуковые волны, возникающие над поверхностью моря при сильном ветре, в результате вихреобразования за гребнями волн. Вследствие того, что для инфразвука характерно малое поглощение, он может распространяться на большие расстояния, а поскольку скорость его распространения значительно превышает скорость перемещения области шторма, то "голос моря" может служить для заблаговременного предсказания шторма.

Подчас инфразвуковые волны зарождаются в океане во время шторма или подводных землетрясений, распространяясь на сотни, тысячи километров, как в воздухе, так и в воде. Поэтому могут настигать корабль, который находится далеко, в совершенно спокойном районе. На морских просторах встречаются судна с мертвыми моряками. Они погибли от мгновенной остановки сердца. Находятся и обезлюдевшие корабли-призраки. Их экипажи, обуянные непонятным ужасом, выбрасывались за борт. Известно немало рассказов о субмаринах, пропавших при странных обстоятельствах. Все это - следствие действия инфразвуковых колебаний. Своеобразными индикаторами шторма являются медузы. На краю "колокола" у медузы расположены примитивные глаза и органы равновесия - слуховые колбочки величиной с булавочную головку. Это и есть "уши" медузы. Они слышат инфразвуки с частотой 8 - 13 герц. Шторм разыгрывается еще за сотни километров от берега, он придет в эти места примерно часов через 20, а медузы уже слышат его и уходят на глубину. Влияние инфразвука на организм человека В конце 60-х годов французский исследователь Гавро обнаружил, что инфразвук определенных частот может вызвать у человека тревожность и беспокойство. Инфразвук с частотой 7 Гц смертелен для человека. Источниками инфразвука на суше могут быть компрессоры, двигатели внутреннего сгорания, движущийся транспорт, промышленные кондиционеры и вентиляторы.(1)

Исследования биологического действия инфразвука на организм показали, что человеческий организм высокочувствителен к инфразвуку. Воздействие его происходит не только через слуховой анализатор, но и через механорецепторы кожи. Возникающие под воздействием инфразвука, нервные импульсы нарушают согласованную работу различных отделов нервной системы, что может проявляться головокружением, болями в животе, тошнотой, затрудненным дыханием, чувством страха, при более интенсивном и продолжительном воздействии - кашлем, удушьем, нарушением психики. Инфразвуковые колебания даже небольшой интенсивности вызывают тошноту и звон в ушах, уменьшают остроту зрения. Колебания средней интенсивности могут стать причиной расстройства пищеварения, сердечнососудистой, дыхательной систем, нарушения психики с самыми неожиданными последствиями. Инфразвук высокой интенсивности, влекущий за собой резонанс, из-за совпадения частот колебаний внутренних органов и инфразвука, приводит к нарушению работы практически всех внутренних органов, возможен смертельный исход из-за остановки сердца, или разрыва кровеносных сосудов.

Собственные (резонансные) частоты некоторых частей тела человека.

Следует принимать особые меры защиты против появления звуковых колебаний со следующими частотами, потому - что совпадение частот приводит к возникновению резонанса

• 20-30 Гц (резонанс головы) • 40-100 Гц (резонанс глаз) • 0.5-13 Гц (резонанс вестибулярного аппарата) • 4-6 Гц (резонанс сердца) • 2-3 Гц (резонанс желудка) • 2-4 Гц (резонанс кишечника) • 6-8 Гц (резонанс почек) • 2-5 Гц (резонанс рук)

Как избежать вредного воздействия инфразвука на организм человека В борьбе с инфразвуком на путях распространения определенный эффект оказывают глушители интерференционного типа, обычно при наличии дискретных составляющих в спектре инфразвука.

В качестве индивидуальных средств защиты рекомендуется применение наушников, вкладышей, защищающих ухо от неблагоприятного действия сопутствующего шума. Значительный эффект дает комплекс физиотерапевтических процедур - массаж, УФ-облучение, водные процедуры, витаминизация и др.(3)

Ультразвук. Воздействие ультразвука на организм человека.

Ультразвуком называют механические колебания, распространяющиеся в упругих средах (жидкости, газе) и твердых телах. Воспринимается он с верхним порогом слышимости свыше 20 кГц, причем звуковое ощущение могут вызывать и более высокие частоты, но при очень высоких интенсивностях (120—145 дБ). Источниками ультразвука на производстве являются оборудование, в котором генерируются ультразвуковые колебания для выполнения технологических процессов, технического контроля и измерения, а также установки, при эксплуатации которых ультразвук возникает как сопутствующий фактор. Лучше изучено действие ультразвуковых колебаний, особенно больших частот (порядка десятков и сотен тысяч герц). В зависимости от мощности звукового потока, частоты колебаний, длительности воздействия, природы и состояния организма оно может быть стимулирующим, тормозящим, смертельным. Так, при действии ультразвука интенсивностью 5—6 Вт/см², частотой 380 кГц в течение 2 мин в воде из отстойного бассейна погибали почти все растения и животные — циклопы, дафнии, диатомовые водоросли, коловратки, -мелкие пиявки, крупные водоросли. При этом раковины оказывались продырявленными, содержимое клеток раздробленным, а сами клетки разорванными. Это свойство ультразвука применяется иногда для стерилизации воды, для очистки подводных сооружений в портах и подводной части кораблей от водорослей и ракушек. Ультразвуковая энергия малой и средней интенсивности способна вызвать перестройку внутренней среды организма, повышает проницаемость кожи, гематоэнцефалического барьера, изменяет структуру клеточных мембран, стимулирует процессы гликолиза и гидролиза. Все это рассматривалось как положительное свойство ультразвука, что и позволяло использовать его в терапевтических целях. Однако длительное воздействие низкочастотного ультразвука может приводить к патологическим изменениям. Низкочастотный ультразвук оказывает местное воздействие (контактный ультразвук) У лиц, длительное время имевших контакт с ультразвуком появляются головные боли, головокружения, быстрая утомляемость, расстройство сна, раздражительность, боязнь яркого света, охлаждение конечностей и др. Действие ультразвука выражается в нарушении функционального состояния нервной и сердечнососудистой систем. Действие ультразвука можно сравнить с действием высокочастотной вибрации. В выраженных случаях может развиться синдром гипоталамической недостаточности. У таких больных, помимо упорных головных болей, головокружения, отмечаются приступы так называемого дурного состояния, сопровождающиеся сухостью во рту, потерей массы тела, непроизвольным мочеиспусканием. (2)

В настоящее время невозможно выделить один или даже несколько физических параметров, которые служили бы в качестве адекватных количественных характеристик, позволяющих предсказать конечный биологический эффект физико-химического и биологического воздействия ультразвука на организм человека. А эффекты могут быть совершенно неожиданными, по своему значению не меньшим чем воздействие радиоактивных и электромагнитных излучений и иметь пагубные отдаленные последствия. С экранов телевизоров льется красочная реклама ультразвуковых стиральных машин, показываются киносъемки процесса удаления грязи кавитационными пузырьками. Чисто, дешево и бесшумно. Это известно всем. А научные физические журналы пестрят статьями с названиями типа «холодный термоядерный синтез в стакане воды» что известно немногим. И происходит этот термоядерный синтез в результате схлопывания кавитационных пузырьков, созданных ультразвуком, в результате чего образуются точечные микрообразования плазмы с температурой в миллионы градусов. Множество этих микроисточников плазмы вызывает не только сонолюминисценцию - свечение воды и растворов во всем частотном диапазоне вплоть до ультрафиолета и гамма-излучения, излучаются и нейтроны, образованные реакциями ядерного синтеза.

Механизмы действия ультразвука на живые организмы крайне многообразны. Это и мгновенное образование пузырьков газа в жидкой фазе клетки, обладающих взрывным действием, и произвольные разрывы полимерных молекул белков и нуклеиновых кислот, и образование вихревых потоков, в которые вовлекаются клеточные органеллы, и разрушение ферментов. (2)

Чем измеряют уровень шума?

Дозиметр для измерения уровня звукового давления называется шумомером.

Ш умомер содержит микрофон, преобразующий звуковые колебания в электрические, которые усиливаются смонтированным в корпусе усилителем. При помощи индикатора- микроамперметра со шкалой, проградуированной в децибелах, фиксируется средняя мощность этих колебаний. Мы смогли найти шумомер для проведения собственных замеров по нашему плану. Для того, чтобы выяснить, насколько уровень шума соответствует допустимым нормам, мы познакомились с санитарными нормами, разработанными Научно-исследовательским институтом медицины труда Российской Академии Медицинских наук.

Санитарные нормы уровня шума на рабочих местах, в жилых помещениях, общественных зданиях и территории жилой застройки (2)

Вид трудовой деятельности, рабочее место	дБА
Творческая деятельность, научная деятельность, преподавание и обучение, врачебная деятельность, конструирование и проектирование	50
Административно-управленческая деятельность, измерительные и аналитические работы в помещениях	60
Наблюдение и дистанционное управление производственными циклами, работа в лабораториях с шумным оборудованием	75
Рабочие места в кабинах машинистов тепловозов, электровозов, поездов метро	80
Рабочие места водителей грузовых автомобилей	70
Рабочие места водителей и пассажиров легковых автомобилей	60
Рабочие места в самолетах	65-80
Палаты больниц и санаториев	40-50
Классные помещения, учебные кабинеты, учительские, аудитории школ и других учебных заведений, читальные залы библиотек	50
Жилые помещения квартир, домов отдыха, спальные помещения детских дошкольных учреждений, школ-интернатов	45-55
Залы кафе, ресторанов, столовых	70
Торговые залы магазинов, пассажирские залы аэропортов, вокзалов	75
Территории, прилегающие к зданиям больниц и санаториев	50-60
Территории, прилегающие к жилым домам, детским дошкольным учреждениям, школам и другим учебным заведениям	60-70