Загрязнение шумовое. Шумовое загрязнение окружающей среды. План-конспект занятия по экологии (9 класс) на тему: Шум как экологический фактор Звук и шум как экологические факторы кратко

ВВЕДЕНИЕ

Забота современного общества об улучшении качества жизни подразумевает улучшение окружающей среды и шум, вызываемый транспортом - одно из направлений работы.

Шум от дорожного движения является суммарным результатом:

шума работающего двигателя транспортного средства,

шума от контакта покрышек и поверхности дорожного покрытия.

Следовательно, вопрос о возможностях снижения шума должен рассматриваться в рамках работы экспертов, представляющих:

производителей транспортных средств,

производителей покрышек,

дорожных строителей,

нефтяную промышленность (производителей дорожных битумов и горючего).

Совместная работа экспертов разных отраслей по решению проблем снижения шума ставит целью:

Расширение сотрудничества производителей покрышек и транспортных средств для обеспечения более комплексного подхода в работе по снижению транспортного шума

Гармонизация различных методов измерений шума в Европейском масштабе.

Определение:

Комплексный подход - использование методов, позволяющих рассматривать предметы и явления во взаимной связи и в сочетаниях для получения более точного и верного представления о проблеме.

Задача нового комплексного подхода - подготовка технических норм и единых законодательных актов по:

современным методам определения шума, вызываемого взаимодействием дорожного покрытия и покрышки, а также, транспортным средством.

правилам, адресованным соответствующим участникам

1. Измерение уровня шума и существующие правила

Взаимодействие покрышки и дороги производит шум, который воспринимается в различной степени внутри и снаружи автомобиля.

С точки зрения окружающей среды интерес вызывает шум снаружи автомобиля, который может определяться:

измерением общего показателя шума

измерением шума от движения отдельного автомобиля.

Общий показатель шума - постоянный шумовой уровень для определенного периода времени, который равен результату от реального процесса выделения шума.

Существует несколько основных методов измерения шума при движении автомобиля, но ни один из этих методов пока еще не стандартизирован.

Производители автомобилей измеряют общие уровни шума при ускорении движения автомобиля путем различных тестов.

Измерения шума двигателя необходимы для утверждения типа автомобиля, поскольку этого требует европейский стандарт для допуска продукции автомобилестроения на европейский рынок и жестокая конкуренция в отрасли.

Производители покрышек измеряют уровень шума от контакта покрышки и поверхности дороги для своих целей, проверяя общие эксплуатационные характеристики покрышки при различных условиях.

Дорожные строители определяют акустические свойства поверхностей дорожных покрытий, но своими методами, не дающими сопоставимых результатов, которые можно было бы увязать с шумом, производимым движущимся транспортным средством (с учетом типа покрышки и работы двигателей).

Таким образом, в рамках этих трех групп, результаты, выражаемые в физических единицах - децибелах (дБ), не могут быть использованы в одной общей математической модели, которая могла бы стать основой принятия решений.

2. Шум, производимый транспортным средством

До сих пор для оценки шума, производимого таким источником как транспортное средство, использовался слишком обобщенный подход.

Фактически этот общий шум можно разложить между двумя основными источниками:

тяговой энергией транспортного средства (двигатель, карданный вал, зубчатые передачи),

контактом покрышки и покрытия.

У последних моделей тяжелых транспортных средств доминирующей частью общего шума является шум от контакта покрышки и покрытия. С 60-х годов производители двигателей грузовиков добились снижения в 15 раз шума тяговой энергии путем введения проектных усовершенствований.

Однако, если общий шум автотранспортного средства определяется стандартизированными методами, то стандарт, который подходил бы для измерения шума контакта покрышки и покрытия дороги как части общего шума, еще не существует.

3.Взаимодействие покрышка/дорога

Контакт движущейся покрышки и покрытия производит целый спектр звуковых волн, более или менее различимых, происходящих из-за эффекта качения колеса. Знание механизма возникновения и распространения этих звуковых волн позволяет снизить степень их воздействия на окружение.

Разработаны специальные методы измерения шума для сочетания: покрышка-автомобиль-покрытие.

Были идентифицированы составляющие источники шума и изучено влияние каждого из них на различных параметры, участвующие в генерировании и распространении шума.

Снижение уровня шума качения состоит в контроле процессов его генерирования, распространения и поглощения, которые зависят:

от транспортного средства (веса, количества колес, вибрации, формы кузова),

от покрышки (давление/распространение воздуха под поверхностью протектора, его рисунок, контактная площадь и сцепление поверхности покрышки с поверхностью дороги),

от условия качения (скорость, вращающий момент, температура окружающего воздуха),

от дороги (поверхностные характеристики покрытия, конструкция дорожной одежды, поперечный профиль).

При изучении различных уровней шума от контакта покрышка/покрытие выявлено, что шум качения:

значительно возрастает при увеличении скорости (3 дБ + 0.2/0.5 дБ для каждых 15 км/час),

при движении с постоянной скоростью около 60 км/час шум качения преобладает над шумом двигателя,

при измерении на границе покрытия варьируется от 3 дБ в зависимости от того, используются ли гладкие покрышки или средние (европейских типов) протекторные покрышки,

при измерении на поверхности покрышки, шум варьируется с 6 дБ в зависимости от проектных характеристик дороги (измерения проводились на типичных Европейских главных дорогах).

Для ограничения шума требуется изучить комплексную модель контакта покрышка/покрытие, принимая в расчет характеристики покрытия и покрышки.

4.Дорожное покрытие и слои износа

Цель покрытия - обеспечение движения транспортных средств с максимальной безопасностью, а именно покрытие должно:

выдерживать перемещающиеся нагрузки,

обеспечивать пользователям безопасность и комфорт при любой погоде, как в дневное, так и в ночное время.

Эта последняя двойная функция достигается в основном с помощью слоя износа, поскольку:

Безопасность пользователя определяется степенью противостояния заносу и шероховатостью поверхности покрытия, особенно важной в дождливую погоду.

Комфорт водителя определяется ровностью покрытия и шумом качения, который также создает неудобства жителям домов, находящихся вблизи дороги.

Пористый асфальтобетон представляет один из наиболее современных и экономичных материалов для покрытий. Это единственный тип слоя износа, который дает хороший результат по снижению шума, одновременно улучшая дорожную безопасность.

5.Возможности дальнейшего снижения шума

Комиссией Европейского Сообщества сформирована специальная рабочая группа с целью рассмотрения вопроса с точки зрения технического прогресса. Из отчета, подготовленного Рабочей группой следует следующее:

Группа пришла к заключению, что применение Директивы от 1984 года способствовало тому, что использованы все возможные, на сегодняшний день, технические усовершенствования для снижения шумовой эмиссии всеми источниками, возникающими в процессе дорожного транспортного движения, за исключением одного - взаимодействия покрышки и поверхности дорожного покрытия.

Было выявлено следующее стартовое положение для начала решения проблемы:

Испытания и методы оценки уровней шума не установлены никакими правилами (т.е. трудно оценить объективно и сравнить уровни шума).

В ряде случаев, снижение уровней общего объема шума невозможно достичь путем технических решений (например, если увеличение шумовой эмиссии происходит в результате резкого торможения).

Различия между методами оценки уровней шума и условиями испытаний и реальными условиями транспортного движения не гарантируют эффекта от принятия мер по снижению дискомфорта от шума (меры, разработанные в условиях испытательного трека, могут не дать должного эффекта в реальной обстановке).

У тех, кто несет ответственность за состояние окружающей среды, отсутствуют соответствующие технологические и экономические инструменты, способствующие контролю и принятию мер для снижения шума (например, установленные законодательством уровни ограничений для шума от контакта покрышка/покрытие, достоверные замеры уровней для наложения штрафа за их превышение).

Первый этап - выделить категории транспортных средств, где можно не учитывать шум от контакта покрышка/покрытие.

Второй этап - проводить дальнейшее исследование для разработки воспроизводимых методов определения результатов взаимодействия характеристик покрышки и дороги, имеющих отношение к появлению шума, для подготовки правил и требований для транспортных средств, покрышек и дорог.

Определение

Воспроизводимый метод - способ решения конкретных задач в некой области (установление уровней шумовой эмиссии от контакта покрышка/покрытие) путем определенной последовательности практических операций.

Четкое определение степеней влияния покрышки и дороги позволило бы распределить обязательства и ответственность между соответствующими отраслями (производители покрышек и дорожные организации).

Существующая система утверждения типа транспортного средства по шумовым характеристикам сейчас основывается на общем уровне шума транспортного средства. За него и несет ответственность производитель транспортных средств.

Однако производитель не должен нести ответственность за ту часть шумовой эмиссии, что от него не зависит. Еще в недалеком прошлом эта логичная связь не имела под собой технического обоснования.

Раздражение общественности, вызываемое шумом городского транспортного движения, связано с общим шумом. Общий шум составляется из шумовых эмиссий, производимых отдельными генераторами шумов. Поэтому для успеха решения проблемы в целом, должны быть разработаны условия испытаний и методы измерений для определения как общего шума, так и измерения отдельных его составляющих.

Определение:

Генератор шума - устройство, аппарат, машина, производящие звуковые сигналы (волновые колебания, импульсы).

В случае современных, с акустической точки зрения транспортных средств, шум контакта покрышка/покрытие постепенно выходит на передний план.

6.Определение и оценка шума качения при взаимодействии покрышки и покрытия дороги

Шум качения можно подразделить на два составляющих шума - внутренний и внешний шум.

Внутренний шум создает дискомфорт для водителя и пассажиров внутри транспортного средства. Существует взаимодействие между транспортным средством и покрышкой, поэтому требуется понять как воздушную, так и структурную передачу звуковых волн через кузов транспортного средства.

В контексте окружающей среды мы рассматриваем проблемы внешнего шума как части общего дискомфорта, вызываемого шумом транспортного движения.

Оценка внешнего шума в настоящее время основывается на измерениях на обочине дороги общего уровня шума в дБ.

При проведении исследований по снижению шума качения используются измерения на обочине для определения улучшений в общем.

Используется микрофон, устанавливаемый в 7.5 м от оси дороги на высоте 1.2 м.

Шум качения должен определяться следующим образом: транспортное средство скатывается под уклон на заданной скорости с выключенным двигателем и сцеплением.

Скорость качения задается точной установкой условий качения (масса транспортного средства, угол скатывания).

Основные параметры, влияющие на уровень шума по результатам испытаний:

дорога: дорога играет роль в:

1. процессе генерации шума (гранулометрия поверхности покрытия)

2. его распространении (свойств акустического поглощения)

транспортное средство:

1. покрышки (масса транспортного средства, давление воздуха в камере, размеры). Размеры покрышки значительно влияют на генерацию шума (чем больше покрышка, тем она «шумнее»)

2. количество «источников шума от покрышки»

3. эффекты дифракции (рассеивания звуковых волн) происходящие из-за формы кузова транспортного средства

условия качения:

шум возрастает с увеличением скорости

шум снижается с ростом температуры

шум изменяется при заданной скорости под воздействием вращающего момента

7.Базовый исследовательский подход к снижению шума качения

Снижение шума качения для производителей покрышек - трудная задача.

Поэтому, для получения ясного понимания различных физических явлений, участвующих в генерации и распространении шума, требуется фундаментальный исследовательский подход.

Одновременно с долгосрочным научным подходом, необходимо иметь быстрые результаты от исследований, чтобы обеспечить проведение, шаг за шагом, совершенствование дизайна покрышек с коммерческой целью.

Для снижения шума качения необходимо установить контроль над источниками и осознать комплексно окружающую среду, включая: дорогу, транспортное средство, условия качения.

Для этого надо изучить акустический механизм как генерации, так и распространения шума от движущегося источника в сторону от дороги и затем использовать полученные результаты для определения шумовых критериев.

Процесс имеет три фазы:

фаза 1 - Выяснение:

Проблема анализируется экспериментально и теоретически для того, чтобы понять генерацию и распространение.

фаза 2 - Прогноз:

После того, как проблема понята, надо суметь смоделировать ситуацию для того, чтобы прогнозировать дискомфорт в заданной ситуации, т.е. от глобального уровня шума вдоль дороги подойти к определимой комбинации шумов «покрышка+дорога+транспортное средство» при определенных условиях качения.

фаза 3 - Поправка:

После того, как дискомфорт становится прогнозируемым, полученные знания могут быть использованы для достижения цели - улучшить концепцию покрышки для получения оптимального варианта желаемых эксплуатационных характеристик.

8.Пути распространения шума в автомобиле.

Воздушный шум от первичных источников проникает в салон а/м через неплотности кузова (дверные проемы, технологические отверстия переднего пола), а также остекление а/м. Чем толще стекло и панели кузова, тем выше их звукоизоляционные свойства. Воздушный шум от первичных источников тем ниже, чем оптимальнее конструкция самих источников: двигателя, трансмиссии, системы выхлопа, шин (высота и рисунок протектора). Структурный шум проникает в а/м через элементы подвески к кузову силового агрегата, трансмиссии, системы выхлопа, ходовой части. Вибрация, передаваемая через элементы подвески, заставляет колебаться все без исключения панели кузова, которые в свою очередь излучают структурный шум. Кроме того, звук, излучаемый элементами системы выхлопа (трубами, резонатором, глушителем), приводит к дополнительному возбуждению пола а/м, что вносит ощутимый вклад в общий уровень внутреннего шума. В общий уровень шума в салоне а/м немалую долю вносит отраженный звук. Отраженный звук - звук, получающийся при отражении звуковых потоков, издаваемых первичными источниками, от дорожного покрытия.

9.Методы борьбы с шумом.

Разделяются на конструктивный и пассивный. Конструктивный метод: Применение отбалансированных силовых агрегатов и узлов трансмиссии; Правильный подбор и расчет эластичных элементов подвески силового агрегата, трансмиссии, ходовой части, системы выхлопа; Правильный расчет конструкции системы выхлопа и определение точек ее подвески к кузову; Правильное моделирование конструкции кузова и его жесткости; Выбор прогрессивных конструкций уплотнителей окон и дверных проемов и т.д. Пассивный метод: ПРИМЕНЕНИЕ ШУМОИЗОЛЯЦИОННЫХ И ПРОКЛАДОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ. Применение защитных кожухов.

10.Предварительная оценка шумовых характеристик а/м.

Создание бесшумного автомобиля невозможно так же, как невозможно построение вечного двигателя. Однако вполне законна постановка задачи о создании автомобиля, обладающего минимальным акустическим излучением. Естественно, что приближение конструкции автомобиля по качеству к конструкции с минимальным акустическим излучением возможно при использовании, прежде всего средств, которые представляет акустика в распоряжение инженера-исследователя и конструктора. Следует рассмотреть прежде всего использование виброизоляции и вибропоглощения, звукоизоляции и звукопоглощения. Это первая совокупность методов и средств, разумное использование которых приводит к снижению шума автомобиля. Другая совокупность методов и средств, которую необходимо использовать с целью снижения шума, базируется на организации рабочих процессов автомобиля и разработке конструкции, обеспечивающих минимальное акустическое излучение и основанных на соответствующих критериях минимизации. Виброизоляция (ВИ) и вибропоглощение (ВП). Передача звуковой энергии от места ее возникновения до элементов, которые ее излучают, происходит прежде всего через детали двигателя или агрегаты автомобиля с последующей передачей панелям кузова, которые колеблются под действием этой энергии и создают шум. Средства, применяемые в автомобиле для снижения уровня звуковой вибрации, во-первых, препятствуют распространению энергии колебательного движения по конструкции (виброизоляция), во-вторых, поглощают энергию колебательного движения на пути ее распространения (вибропоглощение). Колебательная энергия в звуковом диапазоне частот передается по элементам конструкции в виде упругих продольных, изгибных и сдвиговых (крутильных) волн. В диапазоне рабочих нагрузок деформация твердого тела прямо пропорциональна напряжению (линейность процесса деформации). Свойства волн и их характеристики при распространении по стержням, пластинам при различных способах закрепления (граничные условия) описаны достаточно полно в литературных источниках. Остановимся лишь на определении механического сопротивления конструкции (импеданса), так как в автомобиле и его агрегатах очень широко распространено возбуждение конструкции силой, приложенной в точке или по линии поверхности. В такого рода задачах искомой величиной часто является колебательная мощность, передаваемая от источника возбуждения в конструкцию я распространяющаяся по ней в виде вибрации. Величина колебательной мощности, передаваемой на структуру, зависит от ее механического сопротивления по отношению к возбуждающему усилию.

При анализе виброизолирующих свойств кузова автомобиля, т. е. при изучении распространения по нему вибрации, его можно рассматривать как совокупность соединенных между собой пластин и стержней. Собственно характер распространения вибраций по кузову определяется виброизолирующими свойствами этих соединений. Принимая во внимание, что при изготовлении кузова используется главным образом сварка, можно считать, что в подавляющем числе случаев эти соединения жесткие. Агрегаты автомобиля с кузовом и между собой соединяются, как правило, с помощью шарниров. Такие соединения обладают большей виброизоляцией, чем жесткие.

Под препятствием и его виброизолирующими свойствами имеют в виду местное скачкообразное изменение массы, которое может быть вызвано или простым логическим изменением конструкции или специальным размещением виброзадерживающей массы в конструкции, к которой можно отнести ребра жесткости.

Широкое применение виброзадерживающих масс в конструкции автомобиля сдерживается повышенными расходами металла. Опыт использования виброзадерживающих масс в смежных областях техники (судостроение, тракторостроение) показывает, что их эффективность тем выше, чем больше масса, приходящаяся на единицу длины соединения.

Ребра жесткости также обеспечивают эффект задерживания энергии, однако в очень узком диапазоне частот (ребра жесткости обладают ярко выраженной дискретностью действия).

Вибропоглощение в колебательных системах частично происходит вследствие потерь, которые прежде всего принято характеризовать с помощью коэффициента потерь энергии. Обычно на резонансе системы величина колебательного смещения обратно пропорциональна коэффициенту потерь. Вне резонанса эти величины мало зависят одна от другой. Конструкция будет обладать большими вибропоглощающими свойствами, если для ее изготовления использовать материал с большим внутренним трением или применять специальные покрытия, обладающие более высоким коэффициентом потерь.

Список использованной литературы.

1. Голубев, Новиков «Окружающая среда и транспорт»

2. Болпас, Савич «Транспорт и окружающая среда»

3. Луканин В.Н, и др. «Снижение шума автомобилей».

4. Фоменко А.Я. «Снижение автотранспортного шума в городах».

5. Малов Р.В. и др. «Автомобильный транспорт и защита окружающей среды».

Опрос населения с помощью анкеты показал, что из 592 обследованных только 3% отнеслись безразлично к авиационному шуму. Остальные жители выражали жалобы на сильно раздражающее действие шума, мешающего нормальному труду и отдыху, и способствующего возникновению головной боли, нервозности и бессонницы.

В качестве мер по борьбе с шумом необходимо рекомендовать обязательную буксировку на перроне самолетов, не только идущих на взлет, но и сделавших посадку.

Места стоянок самолетов должны быть удалены от жилого района на 3-4 км с устройством между ними специальных ангаров, экранирующих шум, появляющийся при опробовании двигателей. Следует строго запретить взлет самолетов над близко прилегающими к аэропорту жилыми районами, допустим взлет только в сторону, противоположную городу, где нет поблизости населенных пунктов. Наиболее же радикальной мерой по борьбе с авиационным шумом является вынос аэропорта за пределы территории города с созданием в новом районе его расположения гигиенически обоснованной санитарно-защитной зоны, создание малошумящих авиационных двигателей, оснащение старых двигателей шумоподавляющими устройствами.

Шум как естественный экологический фактор для живых организмов несуществен, но может оказывать и существенное воздействие с усилением антропогенных воздействий (шум, возникающий при работе транспортных средств, оборудования промышленных и бытовых предприятий, вентиляционных и газотурбинных установок и др.).

Величину звуковых давлений изменяют и нормируют в децибелах. Весь диапазон слышимых человеком звуков укладывается в 150 дБ. На нашей планете жизнь организмов проходит в мире звуков. Например, орган слуха человека приспособлен к некоторым постоянным или повторяющимся шумам (слуховая адаптация). Человек теряет работоспособность без привычных шумов. Сильный шум еще более отрицательно сказывается на здоровье человека.

У людей, живущих и работающих в неблагоприятных акустических условиях, имеются признаки изменения функционального состояния центральной нервной и сердечнососудистой систем.

Исследованиями доказано воздействие шума и на растительные организмы. Так, растения близ аэродромов, с которых непрерывно стартуют реактивные самолеты, испытывают угнетение роста и даже отмечается исчезновение отдельных видов. В целом ряде научных работ показано угнетающее действие шума (около 100 дБ с частотой звука от 31,5 до 90 тыс. Гц) на растения табака, где обнаруживали снижение интенсивности роста листьев, в первую очередь у молодых растений. Привлекает внимание ученых и действие ритмических звуков на растения. Исследования по изучению действия музыки на растения (кукуруза, тыква, петуния, циния, календула), проведенные в 1969 г. американским музыкантом и певицей Д. Ретолэк, показали, что на музыку Баха и индийские музыкальные мелодии растения отзывались положительно. Их габитус, сухой вес биомассы были наибольшими по сравнению с контролем. И что самое удивительное, так это то, что их стебли прямо-таки тянулись к источнику этих звуков.

В то же время на рок-музыку и непрерывные барабанные ритмы зеленые растения отвечали уменьшением размеров листьев и корней, снижением массы, и все они отклонялись от источника звука, как будто бы хотели уйти от губительного действия музыки

2.Уровни шума

Предельно допустимый уровень (ПДУ) шума - это уровень фактора, который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа, не должен вызывать заболеваний или отклонений в состоянии

здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Соблюдение ПДУ шума не исключает нарушения здоровья у сверхчувствительных лиц.

Допустимый уровень шума - это уровень, который не вызывает у человека значительного беспокойства и существенных изменений показателей функционального состояния систем и анализаторов, чувствительных к шуму. Характеристикой постоянного шума являются уровни звукового давления в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц. Допускается в качестве характеристики постоянного широкополосного шума принимать уровень звука в дБА. Характеристикой непостоянного шума является эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА. Оценка непостоянного шума на соответствие допустимым уровням должна проводиться одновременно по эквивалентному и максимальному уровням звука. Превышение одного из показателей должно рассматриваться как несоответствие нормам.

Таблица 1. Шкала шумов (уровни звука, децибел)

3.Шумовое воздействие

Шумовое воздействие - одна из форм вредного физического воздействия на окружающую природную среду. Загрязнение среды шумом возникает в результате недопустимого превышения естественного уровня звуковых колебаний. С экологической точки зрения в современных условиях шум становится не просто неприятным для слуха, но и приводит к серьезным физиологическим последствиям для человека. В урбанизированных зонах развитых стран мира от действия шума страдают десятки миллионов людей.

В зависимости от слухового восприятия человека упругие колебания в диапазоне частот от 16 до 20 000 Гц называют звуком, менее 16 Гц - инфразвуком, от 20 000 до 1 109 - ультразвуком и свыше Г109 - гиперзвуком. Человек способен воспринять звуковые частоты лишь в диапазоне 16-20 000 Гц. Единица измерения громкости звука, равная 0,1 логарифма отношения данной силы звука к пороговой (воспринимаемой ухом человека) его интенсивности, называется децибелом (дБ). Диапазон слышимых звуков для человека составляет от 0 до 170 дБ.

Естественные природные звуки на экологическом благополучии человека, как правило, не отражаются. Звуковой дискомфорт создают антропогенные источники шума, которые повышают утомляемость человека, снижают его умственные возможности, значительно понижают производительность труда, вызывают нервные перегрузки, шумовые стрессы и т. д. Высокие уровни шума (>60 дБ) вызывают многочисленные жалобы, при 90 дБ органы слуха начинают деградировать, ПО- " 120 дБ считается болевым порогом, а уровень антропогенного шума свыше 130 дБ - разрушительный для органа слуха предел. Замечено, что при силе шума в 180 дБ в металле появляются трещины.
Основные источники антропогенного шума - транспорт (автомобильный, рельсовый и воздушный) и промышленные предприятия. Наибольшее шумовое воздействие на окружающую /среду оказывает автотранспорт (80% от общего шума). В настоящее время на автомобильных дорогах Москвы, Санкт-Петербурга и других крупных городов России уровень шума от транспорта в дневное время достигает 90-100 дБ и даже ночью в некоторых районах не опускается ниже 70 дБ (предельно допустимый уровень шума для ночного времени - 40 дБ). Официальные данные свидетельствуют, что в России примерно 35 млн. человек (или 30% городского населения) подвержены существенному, превышающему нормативы, воздействию транспортного шума.

4.Болезнь вызываемая шумом - патогенез и клинические проявления.

Поскольку шумовое воздействие на организм человека изучается сравнительно недавно, абсолютного понимания механизма воздействия шума на организм человека у ученых нет. Тем не менее, если говорить о влиянии шума, чаще всего изучается состояние органа слуха. Именно слуховой аппарат человека воспринимает звук, и соответственно, при экстремальных воздействиях звука слуховой аппарат реагирует в первую очередь. Кроме органов слуха, воспринимать звук человек может и через кожу (рецепторами вибрационной чувствительности). Известно, что люди, лишенные слуха, в состоянии при помощи прикосновений не только ощущать звук, но и оценивать звуковые сигналы.

Задачи урока

1. Общеобразовательные

Усиление экологической направленности биологических знаний; сообщение учащимся сведений о шумовом загрязнении окружающей среды и его воздействии на человека.

Приобретение учащимися знаний этического, гуманитарного характера, составляющих основу мировоззрения.

Обучение учащихся самостоятельному приобретению знаний при групповой форме организации познавательной деятельности.

Освоение учащимися основ методологии научного познания.

2. Развивающие

Развитие познавательного интереса.

Развитие логического мышления (анализ, сравнение, обобщение, определение и объяснение понятий).

Разностороннее развитие личности: тренировка памяти, наблюдательности, стимуляция познавательного интереса, творческих способностей, навыков анализа проблем и путей их решения.

Развитие навыков по применению биологических знаний на практике.

3. Воспитательные задачи

Воспитание экологической грамотности, чувства коллективизма, формирование и развитие нравственных качеств школьников.

Методы обучения

Частично-поисковый (выполнение самостоятельных исследований, деловая игра).

Словесный (эвристическая беседа с элементами самостоятельной работы).

Наглядно-образный (таблицы, иллюстрации, прослушивание записей шумов, отрывков из литературных произведений).

Тип урока: усвоение нового материала.

Формы организации познавательной деятельности: индивидуальная и групповая.

Оборудование: аудиомагнитофон, аудиокассета с записью произведения Э.Грига «Утро», с шумами природного и антропогенного происхождения; информационные листы для индивидуальной работы учащихся; таблицы, плакаты и рисунки по теме урока; механические часы и линейка.
На предыдущем уроке двум ученицам дается задание провести опрос учащихся девятых классов для выяснения их отношения к природным шумам (вопрос: «Какие чувства вызывают у вас шумы природного происхождения?»). Перед началом урока класс делится на четыре группы; на столе у каждого школьника находятся информационный лист, механические часы и линейка.

ХОД УРОКА

1. Вступительное слово учителя

Звучит тихая музыка. Учитель читает отрывки из стихотворений о Земле – планете животных, pacтeний и людей, планете, неотъемлемой частью и главным врагом которой является человек.

Мы дети малые одной большой природы,
Мы делим с ней удачи и невзгоды,
Одна судьба у нас и у нее.

Моя планета – человечий дом,
Но как ей жить под дымным колпаком,
Где сточная канава – океан,
Где вся природа поймана в капкан?
Где места нет ни аисту, ни льву.
Где стонут травы: «Больше не могу!»

(Беседа с учащимися об актуальности проблемы защиты окружающей среды .)

О чем идет речь в этих отрывках?

Проблема загрязнения окружающей среды слишком сложна и многогранна, чтобы пытаться изучить ее на уроке. Поэтому мы ограничимся ее небольшой частью и ознакомимся с одним из видов загрязнителей окружающей среды. А вот с каким, попытайтесь определить, прослушав отрывок из повести Б.Васильева «Не стреляйте в белых лебедей». (Прослушивание отрывка на фоне музыки Э.Грига. Ответы учащихся .)

В средствах массовой информации шуму обычно уделяется мало внимания, и многие не считают его загрязнителем атмосферы. Но на самом ли деле это так? Мы это выясним на сегодняшнем уроке. (Постановка задач урока. Учащиеся предлагают задачи урока, а учитель вывешивает соответствующие транспаранты .)

1. Изучить шум как один из загрязнителей окружающей среды.
2. Выявить влияние шума на организм человека.
3. Установить связь между охраной окружающей среды и охраной здоровья.

Пусть нашим девизом сегодня будут слова писателя Б.Васильева: «Мне необходимо разобраться самому, а чтобы разобраться самому, надо думать сообща».

Девиз написан на доске. Учитель объясняет правила работы с информационным листом. Информационный лист вклеивается в рабочую тетрадь, на нем учащиеся пишут тему урока, основные понятия темы, заполняют таблицу, записывают домашнее задание.

2. Изучение нового материала

Виды шумов и их воздействие на чувства человека

В ходе фронтальной беседы с учащимися на основе ранее полученных ими знаний из курса физики конкретизируется понятие шума как случайной смеси звуков различной высоты (частоты), дается классификация шумов (природные и антропогенные). При прослушивании шумов и в ходе фронтальной беседы выявляется воздействие шума на организм человека (на психические процессы).

В ходе работы заполняются графы таблицы рабочей страницы информационного листа.

ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЛИСТ

Тема урока. Влияние шума на организм человека

Новый термин:___________________________

Область экологии на стыке биоакустики и экологии человека, которая занимается природными и техногенными звуками, воздействующими на психику и здоровье человека, а также состояние и устойчивость экосистем.

Учитель обобщает полученные данные и подводит класс к выводу о благоприятном, в целом, влиянии природных шумов на организм человека.

Как вы думаете, из каких звуков складывается шумовой фон в современном городе?

Прослушивается аудиозапись городского шума, идет обсуждение следующих вопросов:

– понравилась ли вам эта шумовая симфония;
– как вы объясните свое отношение к этим шумам;
– каких шумов в записи больше и почему?

Учитель подводит класс к выводу о том, что шумы по-разному действуют на человека: их действие зависит от происхождения шума, уровня громкости, возраста и состояния здоровья человека, окружающих условий.

Уровень громкости шума зависит от источника и измеряется в относительных единицах – децибелах: 1 дБ = 10 lg(P1/P2), где под знаком десятичного логарифма стоит отношение акустических мощностей шумов. Шум может иметь громкость от 0 дБ (самый тихий слышимый звук) до более 160 дБ. Звуки громкостью более 120 дБ, т.е. в один триллион раз более громкие, чем самые тихие из слышимых звуков, вызывают болевые ощущения. Восприятие звука зависит также от высоты тона. Наибольший вред органам слуха причиняют (и вызывают наибольший стресс) громкие звуки высокой частоты. В таблице приведены типичные или максимальные громкости шумов от различных источников.

С помощью вывешенной на доске таблицы ученики отвечают на следующие вопросы:

– почему шепот и перелистывание газет безвредны для человека;
– как бы вы оценили уровень шума в течение учебного дня (уроки и перемены) с точки зрения воздействия на организм;
– какие выводы можно сделать на основании данных таблицы?

Таблица. Уровни громкости звука от разных источников

Изменения в слуховом аппарате под влиянием громких звуков

Предлагаю вам ответить на вопрос: «Какой орган реагирует на чрезмерный шум прежде всего?»

По статистике сегодня 20 из 150 млн россиян страдают тугоухостью. Группа ученых обследовала молодежь, часто слушающих громкую современную музыку. У 20% юношей и девушек, которые непомерно увлекались рок-музыкой, слух оказался сниженным так же, как и у 85-летних стариков.

В группах проводится тест по определению остроты слуха (задание из информационного листа). Учитель предварительно выявляет в результате опроса любителей слушать громкую музыку в наушниках, спокойную музыку, любителей тишины, и у них определяется острота слуха.

Определение остроты слуха

Острота слуха – это минимальная громкость звука, которая может быть воспринята ухом испытуемого.

Оборудование: механические часы, линейка.

Порядок работы

1. Приближайте к себе часы до тех пор, пока не услышите звук. Измерьте расстояние от уха до часов в сантиметрах.
2. Приложите часы плотно к уху и отводите от себя до тех пор, пока не исчезнет звук. Опять определите расстояние до часов.
3. Если данные совпадут, это будет приблизительно верное расстояние.
4. Если данные не совпадают, то для оценки расстояния слышимости нужно взять среднее арифметическое двух измерений.

Оценка результатов теста

Нормальным слухом будет такой, при котором тиканье ручных часов среднего размера слышно на расстоянии 10–15 см.

Цифры записываются на доске, анализируются, после чего ученики отвечают на вопрос: «Какие изменения происходят в слуховом аппарате под влиянием громких звуков?»

Используя таблицу «Слуховой анализатор», ученики рассказывают о преобразовании звуковых сигналов в электрические, указывают на изменения, происходящие в слуховом аппарате при длительном воздействии громких звуков:

– при постоянном растяжении барабанной перепонки уменьшается ее эластичность, поэтому требуется большая громкость звука, чтобы она начала колебаться, т.е. снижается чувствительность слухового анализатора;

– повреждаются слуховые рецепторы.

Влияние шума на организм человека

Но только ли органы слуха страдают от шумов?

Учащимся предлагается это выяснить, ознакомившись со следующими утверждениями видных ученых о шуме.

1. Шум становится причиной преждевременного старения. В тридцати случаях из ста шум сокращает продолжительность жизни людей в крупных городах на 8–12 лет.

2. Каждая третья женщина и каждый четвертый мужчина страдают неврозами, вызванными повышенным уровнем шума.

3. Достаточно сильный шум уже через 1 мин может вызывать изменения в электрической активности мозга, которая становится схожей с электрической активностью мозга у больных эпилепсией.

4. Такие болезни, как гастрит, язвы желудка и кишечника, чаще всего встречаются у людей, живущих и работающих в шумной обстановке. У эстрадных музыкантов язва желудка – профессиональное заболевание.

5. Шум угнетает нервную систему, особенно при повторяющемся действии.

6. Под влиянием шума происходит стойкое уменьшение частоты и глубины дыхания. Иногда появляется аритмия сердца, гипертония.

7. Под влиянием шума изменяются углеводный, жировой, белковый, солевой обмены веществ, что проявляется в изменении биохимического состава крови (снижается уровень сахара в крови).

Краткий вывод из обсуждения: от чрезмерного шума (выше 80 дБ) страдают не только органы слуха, но и другие органы и системы (кровеносная, пищеварительная, нервная и т.д.), нарушаются процессы жизнедеятельности, энергетический обмен начинает преобладать над пластическим, что приводит к преждевременному старению организма.

Обсуждение данных социологического опроса

Две ученицы вашего класса провели исследование в виде социологического опроса по выявлению действия длительно действующего шума на психические процессы учащихся девятых классов. Им я и предоставляю слово.

Первая ученица представляет данные опроса, из которых следует, что длительно действующий шум приводит к жалобам на быструю утомляемость, ослабление памяти, снижение внимания, потерю работоспособности, повышенную раздражительность, нарушение сна, общую слабость. Рассказ сопровождается демонстрацией красочной круговой диаграммы, где все данные представлены в процентах.

По данным второй ученицы, действие шума может постепенно приводить к психическим заболеваниям. В качестве иллюстрации на доску вывешивается «лестница», свернутая в гармошку, которая в ходе рассказа постепенно разворачивается.

Меры защиты человека от шумового воздействия

Итак, шум вреден. «Шум – медленный убийца», – так заявляют американские специалисты. Но можно ли уменьшить его воздействие на живые организмы, включая и человека? Что может сделать каждый из нас?

Работа в группах (оргдеятельная игра) – разработка проектов защиты человека от шумового воздействия на разных социальных уровнях.

I группа. Я – обыватель (памятка обывателю).

II группа. Я – мэр города.

III группа. Я – архитектор.

IV группа. Я – директор крупного завода.

Группы оформляют проекты на листах ватмана, вывешивают их на доску и защищают.

3. Заключение

Мы еще не раз будем на наших уроках говорить и думать о последствиях деятельности человека для природы и самого себя. Хотелось бы надеяться, что сегодняшний разговор не прошел для вас бесследно. Мы почти не затронули проблемы воздействия шума на окружающую среду, а эта проблема так же сложна и многогранна, как и обсуждавшаяся нами проблема воздействия шума на человека. Только защищая природу от вредных последствий своей деятельности, мы сможем сохранить и самих себя.

Коль суждено дышать нам воздухом одним,
Давайте же мы все на век объединимся,
Давайте наши души сохраним,
Тогда мы на Земле и сами сохранимся.

Н.Старшинов

Какие же выводы вы сделали для себя после сегодняшнего разговора? (Заслушиваются ответы учеников .)

4. Проверка усвоения нового материала способом самоанализа

На уроке мы думали сообща, но при этом каждый работал индивидуально. И сейчас вам предстоит оценить свою деятельность на уроке.

Учитель объясняет, как надо заполнить лист самооценки учащегося, затем включает аудиозапись звуков природы, и ученики оценивают свой труд.

ЛИСТ САМООЦЕНКИ УЧАЩЕГОСЯ

Звук от реактивного самолета создает шум, по интенсивности превышающий шум толпы в 50 млн. человек, пишет известный французский эколог Филипп Сен-Марк. Шум стал побочным явлением научно-технического прогресса. Он мешает людям работать и отдыхать, снижает производительность труда и отрицательно влияет на центральную нервную систему. Симфония городского шума складывается из многих факторов: скрежета и стука на транспорте, звука строительной техники, шума машин на фабриках и даже микротехники в домашнем хозяйстве. Но автомобильный транспорт - главный источник шума в городах; на него приходится до 80% всех видов загрязнения.

Вследствие механических колебаний частиц различной физической природы. С физиологической точки зрения различают низкие, средние и высокие звуки. Колебания охватывают громадный диапазон частот: от 1 до 16 гц - неслышимые звуки (инфразвук); от 16 до 20 тыс. гц- слышимые звуки и свыше 20 тыс. гц - ультразвук. Область воспринимаемых звуков, т. е. граница наибольшей чувствительности человеческого уха, находится между порогом чувствительности и порогом болевого ощущения и составляет 130 дб. Звуковое давление в этом случае настолько велико, что оно воспринимается не как звук, а как боль.

Единицей измерения интенсивности звука является бел (б) и децибел (дб), равный 0,1 бела, но они дают относительную величину, представляющую собой логарифмическое отношение двух одноименных физических величин с логарифмическим основанием, равным 10. Для человека шум становится опасным, как только звук переходит границу 80 дб (в современных городах транспортные средства вызывают шум, превосходящий 100 дб).

Физиологически установлено, что усиление звука зависит не только от его силы, но и от частоты. Опытным путем обнаружено, что звуки одной силы, но разной частоты воспринимаются как звуки различной силы. Поэтому была введена новая физиологическая величина - единица громкости звука - фон. Фон и децибел равны, когда звук имеет частоту 1000 герц.

По интенсивности различают шум: первой степени - от 30 до 65 фонов, второй степени - от 65 до 90 фонов, третьей степени - от 90 до 110 фонов, четвертой степени - от 110 до 130 фонов.
По частоте шум также подразделяется на четыре группы: очень низкая частота - от 40 до 63 гц, низкая частота - от 80 до 125 гц, средняя частота - от 160 до 500 гц, высокая частота - от 6030 до 10 000 гц.

Шум стал патологическим явлением в крупных городах. Профессор Ф. Сен-Марк пишет, что в зависимости от силы и частоты шум вызывает головную боль, гул в ушах, бессонницу, учащение пульса, серьезные мозговые, нервные, сердечные расстройства.

Зафиксированы функциональные изменения организма под влиянием шума: повышение кровяного давления, нарушение функции щитовидной железы и коры надпочечников, изменение активности мозга и центральной нервной системы. Так, по данным, опубликованным в Великобритании, из-за шума каждый четвертый мужчина и третья женщина страдают нервными заболеваниями. Каждый пятый больной в психиатрических клиниках Франции - жертва шума, а в шумных кварталах Нью-Йорка зарегистрировано умственное и физическое отставание в развитии детей. По французским источникам, до 1971 года 341 человек покончили жизнь самоубийством в результате нервной депрессии, вызванной громкой музыкой и вообще шумом, интенсивность которого в Париже достигла в последние годы чудовищной силы.

Действию шума выше 102 дб подвергали куниц и получали у них за 10 недель повышение уровня холестерина в крови, развитую форму атеросклероза по сравнению с животными, которые так же, как и они, питались, но не подвергались действию шума. Специалисты утверждают, что шум негативно действует даже на зародыш.

Люди по-разному реагируют на шум. Часто это зависит от возраста, темперамента, здоровья, условий жизни и других причин. При одинаковой интенсивности шума люди в возрасте старше 70 лет пробуждаются в 72% случаев, а дети 7-8 лет - только в 1%. Дети просыпаются от шума в 50 дб, а подростки - 30 дб. По данным, которые приводит Федеральный совет по вопросам науки и техники США, около 16 млн. рабочих страдают от шума на производстве, что приносит ощутимый ущерб американской промышленности, достигающий 4 млрд. долл. в год.

Основной источник шума в городах - автомобили. В последнее время конструкторы ищут эффективные типы глушителей, которые нейтрализовали бы шум, создающийся движущимся транспортом. В городах можно снизить шумовой эффект за счет расширения проезжей части; при расширении улиц на 20-40 м уличный шум снижается на 4-6 дб. Важную роль играет и сама конструкция путей, и организация транспорта, и площадь зеленых насаждений. Советские специалисты считают целесообразным создавать между проезжей частью и тротуаром зеленый пояс шириной 10-50 м (в зависимости от ширины улицы) из многолетних насаждений. Деревья должны быть лиственных пород и иметь густую крону. Доказано, что зеленые насаждения снижают уровень уличного шума на 8-10 дб. Жилые здания должны быть «отодвинуты» от тротуаров на 15-20 м, а территория вокруг них обязательно озеленена. Весьма важна ориентация помещений внутри квартир: столовая и спальня должны находиться в самой бесшумной части квартиры. Целый ряд исследований показал зависимость состояния здоровья от уличного шума. Например, построенная без учета экологической обстановки автотрасса Белград- Загреб, вдоль которой расположены жилые здания, ухудшает экологическую ситуацию в этих городах.
Во многих городах страны все или только часть магистралей переводятся под землю, тем самым сохраняются сотни гектаров свободной земли, а люди избавляются от шума. Исключительно своевременным стало предложение о строительстве белградской подземной железнодорожной станции.
Интересна находка группы румынских инженеров, которые в целях снижения шума создали конструкцию окон с двойными стеклами, при этом внутреннее стекло в несколько раз толще внешнего. При таком застеклении в 2 раза снижается интенсивность шума. Совершенно ясно, что для создания акустического комфорта необходима координация действий при разработке архитектурных, транспортных и других проектов.

ПОНЯТИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЕ Шум – это понятие относительное. Любой звук может одновременно нести полезную информацию и, в то же время, являться шумом. Все дело в людях, которые этот звук воспринимают. Человек, слушающий громкую музыку, может наслаждаться ей, но людям, находящимся по соседству, эта музыка, возможно, будет доставлять одни лишь неудобства.

ВЛИЯНИЕ ШУМА НА РАСТЕНИЯ Растения, как и люди, остро реагируют на различного рода шумы, и воспринимают их как целостный живой организм. После множества исследований ученые бесспорно доказали влияние шума на растительные организмы. Например, растения возле аэродрома, с которого непрерывно стартуют разные реактивные самолеты, растут очень плохо, а отдельные виды даже исчезают. Поэтому не стоит сажать деревья и, особенно, цветы там, где ведется постоянно шумная работа – все равно не вырастут. Существует целый ряд научных работ, которые раскрывают действие шумов на растения табака. У него обнаружили значительное уменьшение интенсивности роста листьев. Это, прежде всего, касается молодых растений.

Привлекло внимание ученых также и воздействие ритмических звуков на растения. Американская певица и музыкант провела исследования на растениях кукурузы, тыквы, петунии, циннии и календулы которые показали, что на индийские музыкальные мелодии и музыку Баха растения отзываются положительно. Интересно, что их стебли прямо вытягивались в сторону источника звуков. А вот непрерывные барабанные ритмы и рокмузыку зеленые растения не любят. От нее уменьшается размер листьев и корней, снижается масса, и растения отклоняются от источника звуков, как будто хотят уйти от их губительного воздействия.

ВЛИЯНИЕ ШУМА НА ЖИВОТНЫХ Океан наполнен множеством самых разных звуков. Это, например, плеск воды о коралловые рифы, шум волн, обрушивающихся на берег, капли дождя, стучащие по поверхности воды. Но это природные шумы, к которым водные обитатели давно привыкли. А вот посторонний шум, производимый человеком, вызывает у них массу неудобств. Известно, что у дельфинов и китов – млекопитающих, чья жизнь во многом зависит от звуковых сигналов, шумовое загрязнение приводит к ошибкам в работе системы эхолокации. А некоторые виды рыб вообще погибают от звуков забиваемых при строительстве свай.

ВЛИЯНИЕ ШУМА НА ЖИВОТНЫХ Крысы после долгого влияния шума дороги и звуков окружающей среды были более уязвимы для гремучих змей, чем те, которые жили в зоне, отделенной от городских шумов. Быки становятся более агрессивными, если их долгое время беспокоят мимо проезжающие машины или пролетающие самолеты. Из-за шумов на дорогах меняется и поведение лесных обитателей. Лисицы, куницы, лоси ведут себя как-то странно. Пытаются перейти трассу с одной стороны на другую. Ученые предполагают, что все это из-за стресса: это сильное напряжение, возникающее при воздействии на организм животного, человека.

ВЛИЯНИЕ ШУМА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА Его вредное воздействие на организм совершается незримо, незаметно. Нарушение в организме обнаруживаются не сразу. К тому же организм человека против шума практически беззащитен. Врачи говорят о шумовой болезни, развивающейся в результате воздействия шума с преимущественным поражением слуха и нервной системы.

ВЛИЯНИЕ ШУМА НА ЧЕЛОВЕКА Специфическое действие шума Влияние шума на слуховой анализатор проявляется в ауральных эффектах, которые, главным образом, заключаются в медленно прогрессирующем понижении слуха по типу неврита слухового нерва (кохлеарный неврит). В этом случае патологические изменения затрагивают в одинаковой степени оба уха. Профессиональная тугоухость развивается при более или менее длительном стаже работы в условиях высоких уровней шума. Сроки появления тугоухости зависят от многих факторов, например от индивидуальной чувствительности слухового анализатора, длительности воздействия шума в течении рабочей смены, интенсивности производственного шума, а также его частотных и временных характеристик.

ВЛИЯНИЕ ШУМА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА Неспецифическое действие шума Неспецифическое влияние шума проявляется в виде экстраауральных эффектов. Подвергающиеся шумовому воздействию люди, чаще всего жалуются на головные боли, которые могут иметь разную интенсивность и локализацию, головокружение при перемене положения тела, снижение памяти, повышенную утомляемость, сонливость, нарушения сна, эмоциональную неустойчивость, снижение аппетита, потливость, боли в области сердца. Влияние шума может проявляться в виде нарушения функции сердечно-сосудистой системы, например, широкополосный шум уровнем выше 90 д. БА, в котором преобладают высокие частоты, способен спровоцировать развитие артериальной гипертензии, кроме того, широкополосный шум является причиной значительных изменений в периферическом кровообращении.

ШУМ В ГОРОДАХ Шум как экологический фактор, является одним из существенных загрязнителей окружающей среды в городах, оказывающих весьма неблагоприятное влияние на здоровье и трудоспособность человека. Источниками шума являются промышленные предприятия, средства наземного и воздушного транспорта, внутриквартальные и коммуникационные коммунально-бытовые источники. Исследования, проведенные в последние годы в ряде городов России, показали, что 25 -40% городского населения уже сейчас проживает на территории, где уровни шума значительно превышает санитарные нормы. Особенно высокие шумовые нагрузки создает воздушный транспорт.

ШУМ В ГОРОДАХ Низкочастотные звуковые волны способны рассеивать и осаждать пыль. Это свойство используется, в частности, для очистки воздуха в заводских цехах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Мы еще не раз будем на наших занятиях говорить и думать о последствиях деятельности человека для природы и самого себя. Хотелось бы надеяться, что сегодняшний разговор не прошел для вас бесследно. Только защищая природу от вредных последствий своей деятельности, мы сможем сохранить и самих себя. Коль суждено дышать нам воздухом одним, Давайте же мы все на век объединимся, Давайте наши души сохраним, Тогда мы на Земле и сами сохранимся.