Co to jest hałas i jak go scharakteryzować?
Hałas to wszelkie niepożądane, nieprzyjemne, uciążliwe lub szkodliwe dźwięki oddziałujące na zmysł i narząd słuchu, na pozostałe zmysły oraz części organizmu człowieka. Podobnie jak inne dźwięki, hałas to drgania wprawionych w ruch cząsteczek powietrza rozchodzące się w postaci fal akustycznych. Podstawowymi wielkościami charakteryzującymi hałas są ciśnienie akustyczne i częstotliwość. Ciśnienie akustyczne p, wyrażane w pascalach (Pa), to różnica między chwilową wartością ciśnienia powietrza w momencie przejścia fali akustycznej, a wartością ciśnienia atmosferycznego. Różnica ta wywołana jest drganiami cząsteczek powietrza. Hałasy o niskich poziomach ciśnienia akustycznego odbierane są jako ciche, a o wysokich poziomach ciśnienia akustycznego jako głośne.Ze względu na bardzo szeroki zakres zmian ciśnienia akustycznego, od 0,00002 do 200 Pa, powszechnie stosowana jest skala logarytmiczna, czego skutkiem jest stosowanie w praktyce pojęcia poziomu ciśnienia akustycznego, wyrażanego w decybelach (dB), jako wartości względnej odniesionej do 0,00002 Pa. Ilustruje to rycina 1. Aby uwzględnić właściwości ludzkiego słuchu, a w szczególności zmianę jego czułości w zależności od częstotliwości hałasu, w praktyce pomiarowej stosuje się także poziomy ciśnienia akustycznego skorygowane odpowiednimi charakterystykami częstotliwościowymi(charakterystyki A, C, i G). I tak na przykład poziom ciśnienia akustycznego skorygowanycharakterystyką częstotliwościową A przyjęto nazywać poziomem dźwięku A, a poziom ciśnienia akustycznego skorygowany charakterystyką częstotliwościową C – poziomem dźwięku C.
Ryc. 1. Ciśnienia i poziomy ciśnienia akustycznego różnych dźwięków.
Ze względu na charakter zmian poziomu ciśnienia akustycznego w czasie można wyróżnić hałasy ustalone oraz hałasy nieustalone (zmienne w czasie, przerywane). Hałas określa się jako ustalony wówczas, gdy zmiany jego poziomu dźwięku A nie przekraczają 5 dB, zaś jako nieustalony – gdy zmiany poziomu dźwięku są większe od 5 dB. Rodzajem hałasu nieustalonego jest hałas impulsowy, charakteryzujący się występowaniem jednego lub kilku impulsów dźwiękowych o czasie trwania krótszym niż 1 sekunda, na przykład hałas wywołany uderzeniami młotka.Częstotliwość to liczba okresów drgań, jakie wykonują cząsteczki powietrza w jednostce czasu. Hałasy o niskich częstotliwościach odbierane są przez człowieka jako dźwięki niskie (na przykład hałas silnika wysokoprężnego), natomiast hałasy o wysokich częstotliwościach odbierane są jako dźwięki wysokie(na przykład gwizd lub syk sprężonego powietrza).
Ryc. 2. Zakresy częstotliwości hałasu.
Ze względu na zakres częstotliwości rozróżnia się:
· Hałas infradźwiękowy, który zawiera składowe o częstotliwościach infradźwiękowych (niesłyszalnych) od 1 do 20 Hz i niskich częstotliwości słyszalnych. Ostatnio dość powszechnie dla hałasu o częstotliwościach od około 10 do 250 Hz jest stosowane określenie hałas niskoczęstotliwościowy.
· Hałas słyszalny, który zawiera składowe o częstotliwościach od 20 Hz do 20 kHz.
· Hałas ultradźwiękowy, który zawiera składowe o częstotliwościach słyszalnych i ultradźwiękowych od 10 do 40 kHz.
Skutki oddziaływania hałasu na organizm ludzki
Negatywne oddziaływanie hałasu na organizm człowieka jest utożsamiane przede wszystkim z bezpośrednim oddziaływaniem na narząd słuchu. Szkodliwość oddziaływania hałasu zależy od poziomu ciśnienia akustycznego oraz czasu trwania narażenia, czyli tzw. „dawki” hałasu. Innymi słowy, im wyższy jest poziom ciśnienia akustycznego i dłuższy czas narażenia na hałas, tym jest on bardziej szkodliwy. Wartość ciśnienia akustycznego, przy której zaczynamy słyszeć określony dźwięk, nazywana jest progiem słyszenia.Podstawowym skutkiem oddziaływania hałasu na narząd słuchu jest czasowe lub trwałeprzesunięcie progu słyszenia.Czasowe przesunięcie progu słyszenia jest swego rodzaju reakcją obronną organizmu nanadmierny hałas i ustępuje po upływie określonego czasu. Trwałe przesunięcie progu słyszenia jest nieodwracalne i wynika z wywołanych hałasem zmian w uchu środkowym i wewnętrznym. Do trwałych ubytków słuchu dochodzi najczęściej w wyniku długotrwałego narażenia na hałas o poziomach dźwięku A przekraczających 80 dB. Ilustruje to rycina 3.
Ryc. 3. Trwałe ubytki słuchu: 1 – nieznaczny ubytek słuchu, 2 – średniego stopnia ubytek słuchu, 3 – znacznego stopnia ubytek słuchu
Powstawanie uszkodzeń słuchu jest najczęściej procesem powolnym - ubytki słuchu pojawiają się stopniowo. Z tego powodu osoby narażone na nadmierny hałas często nie dostrzegają jego negatywnego oddziaływania aż do momentu, w którym okazuje się, że nastąpiło u nich nieodwracalne uszkodzenie słuchu.Trwały ubytek słuchu spowodowany hałasem w miejscu pracy, przy spełnieniu odpowiednich kryteriów może być taktowany jako choroba zawodowa. Jednoczesny kontakt z niektórymi substancjami chemicznymi (tzw. substancjami ototoksycznymi, na przykład toluenem) i narażenie na hałas może znacznie zwiększać prawdopodobieństwo wystąpienia uszkodzenia słuchu. Hałasy o wysokich szczytowych poziomach ciśnienia akustycznego, rzędu 130 – 140 dB (w szczególności hałasy impulsowe), stają się czynnikiem niebezpiecznym środowiska pracy, gdyż narażenie na hałas o takich poziomach może prowadzić do natychmiastowego i nieodwracalnego uszkodzenia słuchu (w wyniku mechanicznych uszkodzeń narządu słuchu).Pozasłuchowe skutki oddziaływania hałasu nie są jeszcze w pełni rozpoznane. Badania wskazują, że po przekroczeniu przez hałas poziomu dźwięku A rzędu 75 dB, występują wyraźne zaburzenia funkcji fizjologicznych organizmu, wynikające z powiązania narządu słuchu z innymi układami organizmu człowieka (między innymi układem wegetatywnym i krążenia). Hałas o poziomie dźwięku A nieprzekraczającym 80 dB może mieć istotny wpływ na wydajność pracy i jakość realizowanych zadań. Ogranicza on zdolność do koncentracji uwagi, utrudnia wykonywanie prac precyzyjnych i koncepcyjnych oraz przyczynia się do pogorszenia zrozumiałości mowy i percepcji sygnałów ostrzegawczych. Z tego względu jest traktowany jako czynnik uciążliwy w środowisku pracy.
Źródła hałasu w środowisku pracy
Hałas jest najpowszechniejszym zagrożeniem występującym w środowisku życia i pracy.W Polsce na szkodliwe bądź uciążliwe oddziaływanie hałasu jest narażonych około 13 milionów osób, co stanowi ponad jedną trzecią ogółu ludności. W zbadanej zbiorowości pracowników zatrudnionych w 2004 roku, obejmującej 4,76 miliona osób, ponad 210 tysięcy osób pracowało w warunkach zagrożenia hałasem przekraczającym dopuszczalne normy. Oznacza to, że na 1000 zatrudnionych osób 45 jest narażonych na wystąpienie trwałego ubytku słuchu. Stan zagrożenia hałasem można również oceniać na podstawie analizy skutków tego zagrożenia, tj. liczby przypadków zawodowego uszkodzenia słuchu rejestrowanych w Centralnym Rejestrze Chorób Zawodowych, który jest prowadzony przez Instytut Medycyny Pracy w Łodzi. Jak wynika z danych tego instytutu, zawodowe uszkodzenie słuchu od lat stanowi prawie 30% ogólnej liczby zarejestrowanych przypadków chorób zawodowych i zajmuje czołowe miejsce na tej liście.W 2003 roku stwierdzono w Polsce 4365 przypadków chorób zawodowych, w tym 738 przypadków trwałego ubytku słuchu (16,9% ogółu chorób zawodowych). Najwięcej przypadków uszkodzenia słuchu wywołanego działaniem hałasu odnotowano w górnictwie, hutnictwie żelaza, przemyśle metalowym i drzewnym, a także w przemyśleśrodków transportu, przemyśle maszynowym i włókienniczym. W środowisku pracy występuje wiele źródeł hałasu. Każde urządzenie, maszyna czy środek transportu mogą być rozpatrywane jako źródło drgań i hałasu. Poziom emisji hałasu przez dane urządzenie zależy od bardzo wielu czynników, takich jak typ i stopień zużycia urządzenia, moc i rodzaj wykonywanej czynności. Z tego powodu możliwe jest podanie jedynie szacunkowych maksymalnych wartości hałasu dla określonej grupy urządzeń, na przykład dla szlifierki maksymalny poziom dźwięku A wynosi do 130 dB.Stosując różne kryteria można dokonać podziału źródeł hałasu na grupy. Klasyfikacja ta pozwala między innymi na określenie metod jego ograniczania. Maszyny i urządzenia będące źródłami hałasu można również podzielić ze względu na sektory i działy gospodarki, w których są one wykorzystywane. Wiele z nich używa się w różnych sektorach, są jednak i takie, które są charakterystyczne zwłaszcza dla jednego z nich. Poniżej przedstawiono główne grupy źródeł hałasu w różnych działach gospodarki oraz maksymalne poziomy dźwięku A wytwarzanego przez nie hałasu:
· maszyny i urządzenia spotykane w różnych działach gospodarki, takich jak przetwórstwo przemysłowe, górnictwo i kopalnictwo, wytwarzanie i zaopatrywanie w energię elektryczną gaz i wodę, budownictwo itd.:
· elementy instalacji przemysłowych, urządzenia przepływowe, na przykład zawory (do 120 dB), wentylatory (do 115 dB),
· maszyny będące źródłami energii, na przykład silniki spalinowe (do 125 dB), sprężarki(do 115 dB),
· obrabiarki do metalu, na przykład tokarki, wiertarki (do 105 dB),
· narzędzia pneumatyczne i elektryczne, na przykład młotki, przecinaki, szlifierki(do 135 dB),
· urządzenia transportu wewnątrzzakładowego, na przykład suwnice, przenośniki, podajniki (do 115 dB),
· maszyny do przecinania, oczyszczania, kruszenia, rozdrabniania, przesiewania, na przykład piły tarczowe (do 120 dB), kruszarki (do 120 dB), sita wibracyjne (do 120 dB), kraty wstrząsowe (do 115 dB), młyny kulowe (do 120 dB).
· maszyny i urządzenia spotykane w przetwórstwie przemysłowym (produkcja metali i wyrobów z metali, produkcja maszyn i urządzeń, pojazdów samochodowych i sprzętu transportowego) – maszyny do obróbki plastycznej, na przykład prasy (do 105 dB), młoty mechaniczne (do 125 dB).
· maszyny i urządzenia spotykane w przetwórstwie przemysłowym (produkcja drewna i wyrobów z drewna, produkcja mebli) i budownictwie - obrabiarki do drewna, na przykład piły tarczowe (do 115 dB), strugarki (do 110 dB), frezarki (do 105 dB), dłutownice (do 110 dB).
· maszyny i urządzenia spotykane w przetwórstwie przemysłowym (włókiennictwo) – maszyny włókiennicze, na przykład krosna (do 112 dB), przędzarki (do 110 dB), przewijarki (do 115 dB), rozciągarki (do 105 dB), skręcarki (do 105 dB).
· maszyny i urządzenia spotykane w rolnictwie, łowiectwie i leśnictwie:
· maszyny rolnicze, na przykład ciągniki i kombajny zbożowe (do 110 dB),
· łańcuchowe pilarki spalinowe (do 110 dB),
· broń myśliwska (do 135 dB).
W powyższym zestawieniu zaprezentowano jedynie najpowszechniej spotykane i najbardziej hałaśliwe maszyny i urządzenia.
Propagacja hałasu w przestrzeni otwartej i w pomieszczeniach
W najbardziej dotkniętych hałasem sektorach gospodarki zdecydowana większość stanowisk pracy, gdzie stwarza on największe zagrożenie dla pracowników, jest zlokalizowana wewnątrz przestrzeni zamkniętych, tj. w halach przemysłowych, w różnego rodzaju pomieszczeniach, kabinach itp., co może mieć istotny wpływ na poziom ciśnienia akustycznego hałasu na stanowiskach pracy tam zlokalizowanych. Gdy źródło hałasu znajduje się w przestrzeni otwartej, fale akustyczne nie odbijają się od przeszkód i propagują się we wszystkich kierunkach równomiernie.W przestrzeni otwartej, do punktu obserwacji docierają na ogół tylko fale bezpośrednie z tego źródła. W takiej sytuacji poziom ciśnienia akustycznego maleje o 6 dB przy podwojeniu odległości od źródła. Jeżeli na przykład w odległości 2 metrów od źródła hałasu, znajdującego się w przestrzeni otwartej poziom ciśnienia akustycznego wynosi 100 dB, to w odległości 4 metrów od tego źródła będzie on wynosił 94 dB, a w odległości 8 metrów 88 dB. Inaczej jest w sytuacji, gdy źródło hałasu zamknięte jest w pomieszczeniu. W takim przypadku fale akustyczne nie mogą rozprzestrzeniać się swobodnie, lecz odbijają się od ścian i innych obiektów w pomieszczeniu.Jeżeli źródło hałasu i pracownik znajdują się w pomieszczeniu, wówczas do pracownika - oprócz fal bezpośrednich - dochodzą także fale odbite od ścian pomieszczenia. (Fale akustyczne padające na ściany, sufit, podłogę i inne przeszkody są przez nie częściowo pochłaniane). O całkowitym poziomie ciśnienia akustycznego w punkcie obserwacji decyduje suma energii fali akustycznej pochodzącej od źródła i energii fal odbitych.Stopień pochłaniania i odbicia fal akustycznych od ścian i innych przeszkód zależy od właściwości akustycznych powierzchni odbijających, które można wyrazić w postaci współczynnika pochłaniania α.Energia fali bezpośredniej zależy od mocy akustycznej źródła, a energia fal odbitych zarówno od mocy akustycznej źródła, jak i od tzw. chłonności akustycznej pomieszczenia, którą charakteryzuje pochłanianie energii akustycznej w pomieszczeniu przy padaniu fal na wszystkie jego powierzchnie, umieszczone w nim przedmioty oraz przebywających w nim ludzi. W bliskiej odległości od źródła dźwięku w pomieszczeniu przeważa energia pochodząca bezpośrednio od tego źródła. Wraz z oddalaniem się od niego energia fali bezpośredniej maleje (początkowo o 6 dB przy podwojeniu odległości, tak jak w przestrzeni otwartej) i na wartość wypadkowego poziomu ciśnienia akustycznego decydujący wpływ zaczyna mieć energia fal odbitych. Ilustruje to rycina 4. Odległość od źródła hałasu, dla której energia fali bezpośredniej równa się energii fal odbitych, nazywa się odległością graniczną (rgr).
Ryc. 4. Poziom ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu w funkcji odległości punktu obserwacji od źródła dźwięku.
W odległości od źródła mniejszej niż odległość graniczna główny wpływ na poziom ciśnienia akustycznego ma energia pochodząca bezpośrednio od źródła. Powyżej odległości granicznej o poziomie ciśnienia akustycznego decyduje przede wszystkim energia fal odbitych. Energię tych fal (a zatem i poziom ciśnienia akustycznego) możemy zmniejszać, dzięki zwiększeniu chłonności akustycznej pomieszczenia, na przykład przez pokrycie ścian i sufitu materiałem pochłaniającym.
Przepisy prawne i normy dotyczące hałasu
Wymagania dotyczące ochrony przed hałasem w środowisku pracy są zawarte w dyrektywach Unii Europejskiej i zharmonizowanych normach europejskich oraz w przepisach krajowych wdrażających postanowienia tych dyrektyw i w polskich normach stanowiących oficjalne tłumaczenia norm europejskich. W niniejszym artykule zostały przedstawione i omówione w skrócie podstawowe akty prawne. Minimalne wymagania w zakresie bezpieczeństwa i ochrony zdrowia pracowników w miejscu pracy związane z narażeniem na hałas zawarto w dwóch tzw. dyrektywach socjalnych. Są to:
· dyrektywa 86/188/EWG dotycząca ochrony pracowników przed zagrożeniami związanymi z narażeniem na hałas podczas pracy,
· dyrektywa 2003/10/WE w sprawie minimalnych wymagań ochrony zdrowia i bezpieczeństwa dotyczących narażenia pracowników na czynniki fizyczne (hałas).
Na ich podstawie państwa członkowskie mogą ustalić własne, wyższe standardy krajowe.Dyrektywa 2003/10/WE z dniem 15 lutego 2006 roku zastąpi dyrektywę 86/188/EWG. W dyrektywie 86/188/EWG dotyczącej ochrony pracowników przed zagrożeniami związanymi z narażeniem na hałas podczas pracy określono:
· podstawowe wielkości charakteryzujące hałas w środowisku pracy oraz ich wartościdopuszczalne,
· obowiązki pracodawców wynikające z zagrożenia hałasem w miejscu pracy i z przekroczenia odpowiednich wartości dopuszczalnych,
· obowiązki pracowników wynikające z zagrożenia hałasem w miejscu pracy i z przekroczenia odpowiednich wartości dopuszczalnych. Postanowienia zawarte w dyrektywie 86/188/EWG zostały wprowadzone do następujących przepisów krajowych:
· rozporządzenia ministra pracy i polityki społecznej z dnia 29 listopada 2002 roku w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowiaw środowisku pracy,
· rozporządzenia ministra pracy i polityki socjalnej z dnia 26 września 1997 roku w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy,
· rozporządzenia ministra zdrowia i opieki społecznej z dnia 30 maja 1996 roku w sprawie przeprowadzania badań lekarskich pracowników, zakresu profilaktycznej opieki zdrowotnej nad pracownikami oraz orzeczeń lekarskich wydawanych do celów przewidzianych w Kodeksie pracy.
W rozporządzeniu ministra pracy i polityki socjalnej z dnia 26 września 1997 roku określono obowiązki pracodawców w zakresie zapewnienia pracownikom ochrony przed zagrożeniami związanymi z narażeniem na hałas, a w szczególności zapewnienia stosowania procesów technologicznych, które nie powodują nadmiernego hałasu oraz użycia maszyn i innych urządzeń technicznych, które wytwarzają możliwie najmniejszy hałas i wprowadzania rozwiązań obniżających poziom hałasu w procesach pracy.
W rozporządzeniu ministra zdrowia i opieki społecznej z dnia 30 maja 1996 roku określono tryb i zakres oraz częstotliwość okresowych badań lekarskich.W dyrektywie 2003/10/WE ustanowiono minimalne wymagania w zakresie ochrony zdrowia i bezpieczeństwa pracowników przed ryzykiem związanym z narażeniem na hałas, w szczególności ryzykiem uszkodzenia słuchu. Dnia 5 sierpnia 2005 roku weszło w życie rozporządzenie Ministra Gospodarki i Pracy w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy w związku z narażeniem na hałas i drgania mechaniczne, które wprowadza dodatkowe elementy z dyrektywy 2003/10/WE.W szczególności włącza, nie występujące dotychczas w prawodawstwie polskim, pojęcie "progu działania" LEX = 80 dB A, po przekroczeniu którego pracodawca powinien udostępnić ochronniki słuchu, (pracownik jednak nie ma obowiązku ich stosować). Wartości NDN, mówiąc w skrócie, nie zmieniły się.Inne dyrektywy dotyczące ochrony przed hałasem, które warto wymienić, należą do tzw.dyrektyw nowego podejścia. Chodzi o zasady i warunki dopuszczania wyrobów do obrotu na wspólnym rynku Unii Europejskiej, procedury oceny zgodności, oznakowanie CE oraz zasadnicze wymagania w zakresie bezpieczeństwa i ochrony zdrowia użytkowników. Wyrób spełniający wymagania dyrektyw i oznakowany CE ma prawo być wprowadzony na rynek dowolnego państwa członkowskiego. Do dyrektyw tych należą (w nawiasach podano odpowiednie rozporządzenia wdrażające postanowienia tych dyrektyw do prawa polskiego):
· dyrektywa 98/37/WE w sprawie ujednolicenia przepisów prawnych państw członkowskich dotyczących maszyn (rozporządzenie ministra gospodarki, pracy i polityki społecznej z dnia 10 kwietnia 2003 roku w sprawie zasadniczych wymagań dla maszyn i elementów maszyn, Dz. U. nr 91, poz. 858),
· dyrektywa 89/686/EWG w sprawie ujednolicenia przepisów prawnych państw członkowskich dotyczących środków ochrony indywidualnej (rozporządzenie ministra gospodarki, pracy i polityki społecznej z dnia 31 marca 2003 roku w sprawie zasadniczych wymagań dla środków ochrony indywidualnej, Dz. U. nr 80, poz. 725),
· dyrektywa 2000/14/WE w sprawie ujednolicenia przepisów prawnych państw członkowskich dotyczących emisji hałasu do środowiska przez urządzenia używane na zewnątrz pomieszczeń (rozporządzenie ministra gospodarki pracy i polityki społecznej z dnia 2 lipca 2003 roku w sprawie zasadniczych wymagań dla urządzeń używanych na zewnątrz pomieszczeń w zakresie emisji hałasu do środowiska, Dz. U. nr 138, poz. 1316)
W normach europejskich EN z zakresu ochrony przed hałasem, wprowadzonych do zbioru polskich norm, uszczegółowiono wymagania dyrektyw w zakresie:
· określania wielkości emisji hałasu maszyn (serie PN-EN ISO 3740, PN-EN ISO 9612 i PN-EN ISO 11200),
· deklarowania i weryfikowania wartości emisji hałasu maszyn (PN-EN ISO 4871),
· projektowania maszyn i urządzeń o ograniczonym hałasie (seria PN-EN ISO 11688),
· projektowania stanowisk pracy o ograniczonym hałasie (seria PN-EN ISO 11690).
PIŚMIENNICTWO:
jagi23