МКОУ «Варгашинская средняя школа №1»

Исследовательская работа

Исследование уровня шумового загрязнения и его влияния на организм

Выполнил: Берлюбский Дмитрий ,

ученик 9 «Б» класса

Р.п. Варгаши, 2012

    Содержание                                                                                    стр.

1. Введение ………………………………………………………………..2
2. Краткая характеристика шума……………………………………….4

1. Виды шума. Источники шума………………………………….4
2. Влияние звуков на организм человека………………………...6
3. Восприятие шума……………………………………………….8

3.  Методы измерения шума……………………………………………..9

       3.1.   Изучение шумового загрязнения……………………………….10

4. Результаты исследований и их обсуждение………………………..11

4.1.   Данные социологического опроса……………………………..11

4.2.   Лабораторный опыт по воздействию шума на животных…...13

4.3.   Исследования по воздействию шума на остроту слуха……...13

1. Исследование шумового загрязнения автотранспортом                                        на     улице Первомайская………………………………………15

1. Выводы………………………………………………………………18
2. Рекомендации по борьбе с шумом………………………………....18
3. Список используемой литературы…………………………………18
4. Приложение…………………………………………………………..20

1. Введение

Экологическая проблема – проблема взаимоотношений общества и природы, сохранения окружающей среды. На протяжении тысячелетий человек постоянно увеличивал свои технические возможности, усиливал вмешательство в природу, забывая о необходимости поддержания в ней биологического равновесия.
     Особенно резко возросла нагрузка на окружающую среду во второй половине 20 века. Во взаимоотношениях между обществом и природой произошел качественный скачёк, когда в результате резкого увеличения численности населения, интенсивной индустриализации и урбанизации нашей планеты хозяйственные нагрузки начали повсеместно превышать способность экологических систем к самоочищению и регенерации. Вследствие этого нарушился естественный круговорот веществ в биосфере, под угрозой оказалось здоровье нынешнего и будущего поколений людей.
     Экологическая проблема современного мира не только остра, но и многогранна. Она появляется практически во всех отраслях материального производства, имеет отношение ко всем регионам планеты.
      Остановитесь и прислушайтесь: по улице с шумом проносятся многотонные МАЗы и ЗИЛы. Хлопают двери парадных на мощных стальных пружинах, со двора несутся крики детворы, до глубокой ночи бренчат гитары. Оглушают магнитофоны и телевизоры, заводские цеха встречают нас грохотом станков и других машин… Картина вроде обыденная. Но нормально ли это? Наш век стал самым шумным. Трудно сейчас назвать область техники, производства и быта, где в звуковом спектре не присутствовал бы шум, то есть мешающая нам и раздражающая нас смесь звуков. За определенный комфорт, удобства связи и передвижения, благоустройство быта и совершенствование производства современному человеку приходится слушать уже не скрип телег и брань возниц, а вой автомобилей, мезги трамваев, тарахтенье мотоциклов и вертолетов, рев реактивных самолетов. За последние десятилетие проблема борьбы с шумом во многих странах стала одной из важнейших.

Цель моей работы: изучение проблемы шумового загрязнения  в окрестностях р.п. Варгаши.  Изучить влияние шума на организм человека.

Для этого я  определил задачи:

1. Изучить шкалу шумового загрязнения,  установить основные акустические загрязнители среды в р.п. Варгаши;
2. Провести социологический опрос, с целью выявления влияние шума на организм человека, практическую работу «Изучение шумового загрязнения»;
3. Провести тест на определение остроты слуха;
4. Предложить свои пути решения этой проблемы.

Гипотеза: звук является экологическим фактором, влияющим на окружающую среду как положительно так и отрицательно.

Методы исследования:

1. Изучение литературы;
2. Исследовательская деятельность (эксперимент с кошкой);
3. Тестирование остроты слуха у школьников.
4. Социологический опрос.

2. Краткая характеристика шума

2.1.  Виды шума. Источники шума.

По природе возникновения шумы машин или агрегатов делятся на:

·   механические,

·   аэродинамические и   гидродинамические,

·   электромагнитные.

При работе различных механизмов, агрегатов, оборудования одновременно могут возникать шумы различной природы.

Любой источник шума характеризуется, прежде всего, звуковой мощностью. 

Звуковая мощность источника  – это общее количество звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство.

Поскольку источники производственного шума излучают звуки различной частоты и интенсивности, то полную шумовую характеристику  источника дает шумовой спектр - распределение звуковой мощности (или уровня звуковой мощности) по октавным полосам частот.

Источники шума часто излучают звуковую энергию неравномерно по направлениям. Эта неравномерность излучения характеризуется  фактором направленности.

Фактор направленности  показывает отношение интенсивности звука  создаваемого источником в направлении с угловой координатой   к интенсивности, которую развил бы в этой же точке ненаправленный источник, имеющий ту же звуковую мощность и излучающий звук во все стороны равномерно.

Производственный шум характеризуется спектром, который состоит из звуковых волн разных частот. 

При исследовании шумов обычно слышимый диапазон 16 Гц − 20 кГц  разбивают на полосы частот и определяют звуковое давление, интенсивность или звуковую мощность, приходящиеся на каждую полосу.

Виды шума. Источники шума.

По спектру:

Шумы подразделяются на стационарные и нестационарные.

По характеру спектра:

По характеру спектра шумы подразделяют на:

1. широкополосный шум с непрерывным спектром шириной более 1 октавы;
2. тональный шум, в спектре которого имеются выраженные тона. Выраженным тон считается, если одна из третьоктавных полос частот превышает остальные не менее чем на 10 дБ.

По частоте (Гц)

По частотной характеристике шумы подразделяются на:

1. низкочастотный (<400 Гц)
2. среднечастотный (400-1000 Гц)
3. высокочастотный (>1000 Гц)

По временным характеристикам

1. постоянный;
2. непостоянный, который в свою очередь делится на колеблющийся, прерывистый и импульсный.

По природе возникновения

1. Механический
2. Аэродинамический
3. Гидравлический
4. Электромагнитный

Источниками акустического шума могут служить любые колебания в твёрдых, жидких и газообразных средах; в технике основные источники шума — различные двигатели и механизмы.

2.2. Влияние звуков на организм человека. 

Тихий шелест листвы, журчание ручья, птичьи голоса, легкий плеск воды и шум прибоя всегда приятны человеку. Они успокаивают его, снимают стрессы. Но естественные звучания голосов Природы становятся все более редкими, исчезают совсем или заглушаются промышленными транспортными и другими шумами.

Длительный шум неблагоприятно влияет на орган слуха, понижая чувствительность к звуку.

    Он приводит к расстройству деятельности сердца, печени, к истощению и перенапряжению нервных клеток. Ослабленные клетки нервной системы не могут достаточно четко координировать работу различных систем организма. Отсюда возникают нарушения их деятельности. Следствием вредного действия производственного шума могут быть профессиональные заболевания, повышение обшей заболеваемости, снижение работоспособности, повышение степени риска травм и несчастных случаев, связанных с нарушением восприятия предупредительных сигналов, нарушение слухового контроля функционирования технологического оборудования, снижение производительности труда.
         По характеру  нарушения физиологических функций шум разделяется на такой, который мешает  (препятствует языковой связи ), раздражающий - (вызывает нервное напряжение и  вследствие этого — снижения работоспособности, общее переутомление),  вредный  (нарушает физиологические функции на длительный период и  вызывает развитие  хронических заболеваний,  которые непосредственно  связаны  со  слуховым  восприятием:  ухудшение слуха, гипертония,  туберкулез,  язва желудка), травмирующий (резко нарушает физиологические функции организма).

     Шум, даже когда он невелик (при уровне 50—60 дБА), создает значительную нагрузку на нервную систему человека, оказывая на него психологическое воздействие. Это особенно часто наблюдается у людей, занятых умственной деятельностью. Слабый шум различно влияет на людей. Причиной этого могут быть: возраст, состояние здоровья, вид труда, физическое и душевное состояние человека в момент действия шума и другие факторы. Степень вредности какого-либо шума зависит также от того, насколько он отличается от привычного шума. Неприятное воздействие шума зависит и от индивидуального отношения к нему. Так, шум, производимый самим человеком, не беспокоит его, в то время как небольшой посторонний шум может вызвать сильный раздражающий эффект.

  Известно, что ряд таких серьезных заболеваний, как гипертоническая и язвенная болезни, неврозы, в ряде случаев желудочно-кишечные и кожные заболевания, связаны с перенапряжением нервной системы в процессе труда и отдыха. Отсутствие необходимой тишины, особенно в ночное время, приводит к преждевременной усталости, а часто и к заболеваниям. В этой связи необходимо отметить, что шум в 30—40 дБА в ночное время может явиться серьезным беспокоящим фактором. С увеличением уровней до 70 дБА и выше шум может оказывать определенное физиологическое воздействие на человека, приводя к видимым изменениям в его организме.
        Под воздействием шума, превышающего 85—90 дБА, в первую очередь снижается слуховая чувствительность на высоких частотах.
Сильный шум вредно отражается на здоровье и работоспособности людей. Человек, работая при шуме, привыкает к нему, но продолжительное действие сильного шума вызывает общее утомление, может привести к ухудшению слуха, а иногда и к глухоте, нарушается процесс пищеварения, происходят изменения объема внутренних органов.

   Воздействуя на кору головного мозга, шум оказывает раздражающее действие, ускоряет процесс утомления, ослабляет внимание и замедляет психические реакции. По этим причинам сильный шум в условиях производства может способствовать возникновению травматизма, так как на фоне этого шума не слышно сигналов - транспорта, автопогрузчиков и других машин.
Эти вредные последствия шума выражены тем больше, чем сильнее шум и чем продолжительнее его действие. Таким образом, шум вызывает нежелательную реакцию всего организма человека. Патологические изменения, возникшие под влиянием шума, рассматривают как шумовую болезнь.
Звуковые колебания могут восприниматься не только ухом, но и непосредственно через кости черепа (так называемая костная проводимость). Уровень шума, передаваемого этим путем, на 20—30 дБ меньше уровня, воспринимаемого ухом. Если при невысоких уровнях передача за счет костной проводимости мала, то при высоких уровнях она значительно возрастает и усугубляет вредное действие на человека. При действии шума очень высоких уровней (более 145 дБ) возможен разрыв барабанной перепонки. В настоящее время врачи говорят о шумовой болезни, развивающейся в результате воздействия шума с преимущественным поражением слуха и нервной системы.

2.3.Восприятиешума

Санитарные нормы   Человеческое ухо номинально слышит звуки в диапазоне от 16 до 20 000 Гц. Верхний предел имеет тенденцию снижаться с возрастом. Большинство взрослых людей не могут слышать звук частотой выше 16 кГц. Ухо само по себе не реагирует на частоты ниже 20 Гц, но они могут ощущаться через органы осязания.  Частотное разрешение звука в середине диапазона —около 2 Гц. То есть, различимо изменение частоты звука более чем на 2 Гц. Однако, есть возможность уловить ещё меньшую разницу. Например, в случае, если оба тона приходят одновременно, в результате сложения двух колебаний возникает модуляция амплитуды сигнала с частотой, равной разности исходных частот. Этот эффект известен также как биение.
          Диапазон громкости воспринимаемых звуков огромен. Наша барабанная перепонка в ухе чувствительна только к изменению давления. Громкость звука принято измерять в децибелах (дБ). Нижний порог слышимости определён как 0 дБ, а определение верхнего предела слышимости относится скорее к вопросу, при какой громкости начнётся разрушение уха. Этот предел зависит от того, как долго по времени мы слушаем звук. Ухо способно переносить кратковременное повышение громкости до 120 дБ без последствий, но долговременное восприятие звуков громкостью более 80 дБ может вызвать потерю слуха.
         Более тщательные исследования нижней границы слуха показали, что минимальный порог, при котором звук остаётся слышен, зависит от частоты. Этот график получил название абсолютный порог слышимости. В среднем, он имеет участок наибольшей чувствительности в диапазоне от 1 кГц до 5 кГц, хотя с возрастом чувствительность понижается в диапазоне выше 2 кГц.
  Существует также способ восприятия звука без участия барабанной перепонки — так называемый микроволновый слуховой эффект, когда модулированное излучение в микроволновом диапазоне (от 1 до 300 ГГц) воздействует на ткани вокруг улитки, заставляя человека воспринимать различные звуки.

3. Методы измерения шума.

Все методы измерения шумов делятся на стандартные и нестандартные.

Стандартные измерения регламентируются соответствующими стандартами и обеспечиваются стандартизованными средствами измерения. Величины, подлежащие измерению, так же стандартизованы.

 Нестандартные методы применяются при научных исследованиях и при решении специальных задач.  

3.1. Изучение шумового загрязнения.

Шум как физический фактор представляет собой волнообразно распространяющееся механическое колебательное движение упругой среды, носящее, как правило, беспорядочный, случайный характер.

Реакция на шум сильно зависит от особенностей личности, возраста, пола, состояния здоровья, профессии. Воздействие шума высокой интенсивности на организм уже довольно хорошо изучено, об этом мы рассказали ранее. А вот о том, как влияет на человека шум средней интенсивности – а именно ему подвергается большинство населения. Ученые различают следующие градации действия шума:

                      Шумовое загрязнение                        

1. Мешающее действие растет с увеличением громкости, не зависит от индивидуальной чувствительности и от конкретной ситуации. Мешающее действие шума может быть связано и с информацией, которую он несет. Как помеха, шум может восприниматься с уровня 25 дБ.
2. Активация, то есть возбуждение центральной и вегетативной нервной системы, нарушение сна, способности расслабляться. Но в то же время  в Японии продаются подушки, в которые вмонтирован аппарат, имитирующий звуки дождевых капель, падающих в ритме человеческого пульса. Такой шум быстро навевает сон.
3. Влияние на работоспособность. Как правило, шум ухудшает ее, но ученые из лаборатории Кембриджского университета (Англия) обнаружили, что звуки определенной силы и частоты стимулируют процесс мышления и в особенности счета.
4. Помехи для передачи информации и нарушение общей ориентации в звуковой среде.

4.  Результаты исследований и их обсуждение.

4.1.   Данные социологического опроса.

В процессе работы мною был проведен социологический опрос среди учащихся 6 – 8 классов (52 человека), где использовалась анкета с вопросами:

1. Как вы относитесь к уровню шума в р.п. Варгаши: отрицательно; положительно; мне все равно.
2. Какие звуки из предложенных вам нравятся, а какие нет?

1. Шум спокойного парка
2. Громкий разговор
3. Зимний парк в безветренную погоду
4. Стук дождевых капель
5. Работа пылесоса
6. Шум автотранспорта
7. Шум в доме
8. Стук дождевых капель
9. Шум телевизора , радио
10. Громкая музыка

На вопрос «Как вы относитесь  к уровню шума в р.п.Варгаши» 56% учащихся ответили, что они относятся отрицательно, но 33% учащихся все равно, т.е. они считают, что уровень шума на них не влияет.

Рис.2

Из  ответов на второй вопрос можно увидеть, что 100% опрошенных учащихся положительно относятся к шуму спокойного парка, 78% - предпочитают громкую музыку, что скорее всего связано с возрастными особенностями (почти все подростки предпочитают громко слушать музыку). Такие громкие звуки, как шум пылесоса, шум в доме, громкий разговор не нравится соответственно 68%, 57% и 55% учащихся.

1. Лабораторный опыт по воздействию шума на животное (кошку).

Длительный шум высоких тонов приводит к угнетению, а нередко и к гибели животных организмов. Было установлено , что у животных изменяется физиологическое состояние под воздействием шума, протекает в три фазы:

1. угнетение,
2. возбуждение,
3. и снова - подавленное состояние, но уже более глубокое и продолжительное.

Например, крысы перестают размножаться и съедают свой молодняк, у них изменяется артериальное давление и даже наступает паралич. Эти данные я решил проверить на опыте с кошкой. Целью моего опыта являлось изучить изменение в поведении кошки в зависимости от разных жанров музыки. Когда кошка лежала, я включил ей классическую музыку, ее состояние не изменилось, она вела себя спокойно. Тогда я включил громкую эстрадную музыку, она вскочила на ноги. После того как я включил тяжелый рок, она убежала из комнаты. Значит животное ведет себя беспокойно при громкой эстрадной музыке и остается в состоянии покоя при включении спокойной тихой классической музыке.

4.3.   Исследования по воздействию шума на остроту слуха.

Измерение остроты слуха – это определение  чувствительности слухового органа к звукам разной высоты. Определение заключается главным образом в измерении порогов слышимости звуков разной высоты (частоты), т.е. наименьшей силы звука, при которой он становится слышимым.

Оборудование: механические часы, линейка.

Порядок работы:

1. Приближайте к себе часы, пока не услышите звук.

2. Приближайте часы плотно к уху и отводите их от себя до тех пор ,пока не исчезнет звук.

3. Измерьте расстояние (в первом и во втором случаях) между ухом и часами (в см).

4. Высчитайте среднюю величину двух показателей.

В эксперименте по определению остроты слуха принимали участие люди разных возрастов ( на примере семьи) и  юноши и девушки, увлекающейся различной музыкой(15 человек).

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3. Средняя величина значений определения слуха.

Нормальным можно считать слух, когда тиканье ручных часов среднего размера слышно на расстоянии 10-15 см от уха испытуемого. По статистике 20 из 150млн. россиян страдают сегодня тугоухостью. Опыт показал, что с возрастом потеря слуха увеличивается, а также у молодежи (учащиеся 5-11кл.) увлекающихся рок-музыкой или просто громкой музыкой,  наблюдается снижение слуха и приравнивается к показателям слуха людей 45-55 летнего возраста . По известным данным у 20% юношей и девушек, из числа увлекающихся рок-музыкой, наблюдается снижение слуха на уровне 85-летних стариков.

1. Исследование шумового загрязнения автотранспортом на                     улице Первомайская.

И все-таки автомобильный транспорт лидирует среди основных источников шума в поселке. Именно он вызывает на  улицах поселка шум до 95 дБА по шкале шумомера.

Я обследовал интенсивность движения автотранспорта на улице Первомайская и в районе объездной дороги зимой, контрольное время – с 9.00 до 10.00 утра и с 12.00 до 13.00. Сначала надо выбрать участок дороги и подсчитать количество проехавших через него транспортных единиц в течение часа. Потом с помощью таблицы «Шумовое загрязнение природной среды транспортно-дорожным комплексом».

Таблица 4. Шумовое загрязнение природной среды транспортно-дорожным комплексом.

Заполнил сводную таблицу шумового загрязнения, определил шумовое загрязнение по формуле

Ш= Σ  (рп), где Ш – общее шумовое загрязнение,

1. - знак суммирования,

р -  шумовой показатель,

п – количество данного вида транспорта , проехавшего по участку за один час.

Таблица 5.

Сводная таблица шумового загрязнения.

Район улицы Первомайская :

Шу= (88х3) + (4х90) = 264+360=624

Шо= 7х90 = 630

Район объездной работы:

Шу= (2х88)+(40х90) + 108 = 3884

Шо= 88+ (32 х 90)  = 2968

Таблица 6

 В результате проведенной практической работы, используя расчетные значения шумовой характеристики транспортного потока со средней скоростью движения 40 км/ч (см. приложение , таблица 2 ) я получил следующие данные: уровень шума от автотранспорта на улице Первомайская – менее 57,5 дБА, в районе объездной доргои – 58,7 дБА .расчеты доказали, что в разное время суток уровень шума различный, утром он достаточно высокий.

5. Выводы:

1. Более 50% учащихся отрицательно относятся к шуму.
2. Всем исследуемым нравится шум спокойного парка,  это оказывает расслабляющее действие на их организм.
3. Подросткам нравится слушать громкую музыку в связи с их возрастными особенностями.
4. На организм громкая музыка действует угнетающе, агрессивно.
5. Р.п. Варгаши  присуще шумовое загрязнение.
6. Улица Первомайская грамотно расположена, можно сказать, что является «спальным районом».

Эта работа меня заинтересовала, в дальнейшем я планирую продолжить  изучение этой темы.

7. Рекомендации по борьбе с шумом.

1. Сажать деревья, так как они  производители кислорода и защищают от шума.
2. Чаще ходить пешком, или использовать велосипед, так как это укрепляет здоровье, и способствует уменьшению шумового загрязнения.
3. Больше бывать на природе, слушать пение птиц, шелест листвы. Это благотворно сказывается на состоянии нервной системы и здоровье в целом.
4. Использовать строительные материалы с повышенном звукоизолирующим свойством (гипсокартон).

8. Список используемой литературы.

1. Экология России. Учебник из Федерального комплекта для 9-11-х классов общеобразовательной школы. Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: АО МДС, 1996.- 272с. с ил. (Миркин Б.М., Наумова Л.Г.)
2. Кузнецов В.Н. Справочные и дополнительные материалы к урокам экологии.Дрофа.М.,2002.
3. Громов С.В, Родина Н.А. Физика: Учеб. для 8кл.общеобразоват. учреждений. М., «Просвещение»,2001.
4. Экологический практикум.// журнал Биология в школе. №7- 2000,с. 12.
5. Я иду на урок биологии: Экология: Книга для учителя.- М.: Издательство «Первое сентября», 2002.- 240с.: ил.
6. Экология России. Хрестоматия. /Сост. В.Н.Кузнецов.- М.: АО «МДС», 1996.- 320с.
7. Носова Л.В.Шум и здоровье человека.// журнал Биология в школе. №2- 1999,с. 50-56.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 1.

Влияние шума на организм человека.

Таблица 2.

Расчетное значение шумовой характеристики автотранспортного потока L при средневзвешенной скорости движения 40км/ч.

Примечание. Расчетные значения шумовой характеристики определялись по формуле L= 4,3 + 10 1 g NV2(1+0,0835Кr) приV= 40км/ч; Кr= 40%. В этом случае выражение имеет вид

L=42,7 + 10 1 g N.