Szag és Zajterhelés
Szagterhelés
Szag és csökkentése •
A levegıtisztaság-védelem egyik speciális területe a légkörnek különbözı szaganyagokkal, bőzös gázokkal történı szennyezése és az ez elleni védekezés.
•
Az egyes légszennyezı források szagkibocsátásával kapcsolatban szinte mindenkinek van valamilyen saját élménye.
•
A lakott területhez túl közel vagy az uralkodó szélirány figyelembe vételének mellızésével elhelyezett szagforrások (pl. vegyi, élelmiszeripari üzemek, állattartó telepek stb.) ezen sajátosságait a közelében lakók különösen jól ismerik.
•
Ezt a problémát fokozhatja például az is, hogy a hazai mezıgazdaságban végbemenı szerkezetátalakulás eredményeképpen megjelenhetnek a lakott terület közvetlen közelében is olyan kis-és közepes gazdaságok, amelyek állattartással is foglalkoznak.
Szaganyagok •
Egyes légszennyezı forrásokból távozó gázok és gızök jelentıs része igen intenzív szaggal rendelkezik.
•
A bőzös gázok között megtalálhatók például aldehidek, merkaptánok, ketonok, aminok, kis molekulájú zsírsavak, észterek, metán, szerves savak, egyszerő és aromás kéntartalmú vegyületek.
•
Ezek a szaganyagok a kibocsátást tekintve általában kis mennyiségőek, de már igen kis koncentrációban is jelentıs szaghatást okoznak a szagforrások környezetében.
•
A mőszeres koncentrációméréssel párhuzamosan elvégzett érzékszervi vizsgálatok eredményeképp meghatározták az egyes szaganyagok szaglási küszöbértékét (szaglási határ), amely azt a szaganyag-koncent-rációt jelenti, amelyet egy „átlagos orral rendelkezı” ember már érzékelni tud.
•
Az elvégzett vizsgálatok során az is világossá vált, hogy a keletkezett szag mértékét bőzös gázok keveréke esetén nem lehet az egyes alkotók koncentrációjával jellemezni.
•
A szaghatást kiváltó összetevık meghatározása során ugyanis kb. 400 féle szaghatást okozó vegyületet különítettek el.
•
Ezeknek, mint szaganyagoknak a bonyolult keveréke eredményezi általában a szagforrásokból kikerülı szagot, de nem ismert, hogy a keverékek összetevıi hogyan hatnak egymásra.
Néhány szaganyag, ezek szagának jellege és az általuk okozott szag szagküszöbértéke. Vegyület
Szagküszöb érték (ppm)
Szag jellege
Allilmerkatán
0,005
Fokhagymaszerő
Ammónia
20
Szúrós
Krotilmerkatán
0,002
Görényszag
Kénhidrogén
0,1
Záptojás
Metilszulfid
0,002
Rothadt zöldség
Piridin
5
Irritáló
Szkatol
3
Bélsár
Tiofenol
0,005
Hányinger keltı
A keletkezı szaganyagok hatásai •
A légszennyezı források szagkibocsátása gyakran okoz problémákat a szomszédság és a forrás tulajdonosa, a termelı között, mivel a kibocsátott szaganyagok a környezetben felhígulnak ugyan, mégis akár több ezer méterre is érezhetık.
•
Ezt igazolják a saját méréseinken alapuló légköri terjedési szimulációink is. Arra vonatkozóan, hogy mi is a szag, amely a szomszédsági problémákat kiváltja, álljon itt egy idézet: „A szag nem egy anyag tulajdonsága vagy jellemzıje, hanem az anyag által az emberekbıl kiváltott reakció”.
•
Ahhoz, hogy egy anyag szaghatást okozzon (az érzékszervvel a jelenlétét észleljük) az szükséges, hogy koncentrációja a szagküszöbérték szintjét elérje, víz-és zsíroldható legyen, és valamely „szaghordozó” kémiai csoporthoz tartozzon.
•
A korábban már említetteknek megfelelıen a kibocsátó forrásokból származó szag esetén általában nagy számú bőzös anyag keverékérıl van szó. Nemcsak a szag intenzitása, hanem elsısorban a szag minısége is a keverék alkotóitól függ.
•
A szagérzet és a kialakuló reakciók emóciókkal és emlékekkel párosulnak, és ezekkel magyarázhatók.
•
Az immisszió oldaláról szemlélve a dolgot éppen azok a szagok bizonyulnak megterhelınek és zaklatónak, amelyek „kedvezıtlen idıpontban” fejtik ki hatásukat: például akkor, amikor egy család a vasárnapi ebéd után a kertben üldögél.
•
Az éppen munkát végzı ember viszont nem reagál olyan erısen a kellemetlen szagokra.
•
Az olyan egyéni jellemzık, mint a kor, a nem, a szaglóképesség és az idegi állapot jelentısen befolyásolják a szag hatására kiváltott reakciót: amíg az egyik személy még semmit sem érez, addig a másik már úgy érzi, hogy „megmérgezték”.
•
Ez utóbbi esetben alakulhatnak ki olyan stressztünetek, amelyek azt tükrözik, hogy az érintett személy szerint az adott szagterhelés számára már elviselhetetlen, illetve hatását nem tudja feldolgozni.
•
Az állattartásból, illetve egyéb forrásból származó szaganyagok által a forrás környezetében élı lakosokra gyakorolt hatások és a kiváltott reakciók feltárása, vizsgálata az 1970-es évek elején kezdıdött meg.
Szaganyagok jelenléte esetén kialakuló hatások és reakciók A szag hatása, a kialakuló reakció
Szerzık
Élelem-és folyadékfelvétel csökkenése, légzásszám változás, hányinger, hányás
McCORD-WITHERIDGE 1949
Hányinger , fejfájás, alvászavar, allergiás reakciók, étvágytalanság, légzési zavarok
SULLIVAN 1969
Kellemetlen hatások
VÁRKONYI 1982
Ablakok zárva tartása, alvászavarok, fejfájás köhögés, hányás, kapkodó légzés
KLARENBEEK 1985
Rosszullét, fejfájás, alvási zavarok, allergiás reakciók, légzıszervek befolyásolása
MATZKE 1986
Rosszullét, hányás, alvászavar, élelem-és folyadékfelvétel csökkenése
WINNEKE et al.1990
Fejfájás, alvási zavarok, émelygés, rosszullét, étvágytalanság, kábultság
CAVALINI et al. 1990
Légzési problémák
HARTUNG 1991
Konfliktus az állattartást folytató szomszédokkal
HARTUNG 1992
Fejfájás, kapkodó légzés, étvágytalanság, nyugtalanság, ablakok zárva tartása, látogatók elmaradása, hányinger, hányás
SEFFELAR te al. 1992 NEUTRA et al. 1992
Alvászavar, légzési problémák, fejfájás, gyomorpanaszok, köhögés, láz
STEINHEIDER et al. 1993
Félelem a ,,szennyezett környezet'' hatásaitól
FESTSELL 1994
Alvászavar, légzési problémák,
HATT 1994
A levegı szennyezettségétıl való félelem, állandó viták és konfliktusok az állattartást folytató szomszédokkal
WINNEKE et al.1995
A mindennapi életvitel megzavarása, konfliktus az állattartást folytató szomszédokkal
ZHU et al. 1996
Szaganyagok jelenléte esetén kialakuló hatások és reakciók fıbb csoportjai Kialakuló hatások és reakciók fıbb csoportjai
Szerzık
A szag által kiváltott általános reakciók A szag jelenléte miatt kialakuló emocinális reakciók
WINNEKE- KASTKA 1997
A szag jelenléte miett kialakuló vegetatív reakciók Szagspecifikus reakciók Nem szagspecifikus reakciók
MIEDEMA et al. 1986
Szagészlelés A szag által kiváltott általános reakciók A szag jelenléte miatt kialakuló emocinális reakciók A szag jelenléte miett kialakuló vegetatív reakciók
SEFFELAAD et al. 1992
A szagkibocsátás meghatározása A szaganyagok jellemzıi, az immisszió elıforduló koncentrációi jelentısen nehezítik az anyagok azonosítását. Ezeken túl a szag „nagyságának”, koncentrációjának mikroanalitikai mérése a következı nehézségekbe ütközik:
•
a mikroanalitikai vizsgálatok hosszú idıt vesznek igénybe, az eredményekre a szaggal kapcsolatos vitás esetekben viszont gyorsan szükség lenne;
•
a mikroanalitikai vizsgálatok anyag-és mőszerigényessége igen költségessé teszi a vizsgálatokat, ezt csak fokozza, hogy ezeket csak laboratóriumi körülmények között lehet végrehajtani;
•
egyes komponensek koncentrációja gyakran a mérési határ alatt van;
•
az egyes komponensek koncentrációiból nem lehet a ténylegesen kialakuló szag jellegére és nagyságára következtetni (nem ismertek pl. a gázok szinergista hatásai).
Ezen mérési nehézségek következtében a szag „nagyságának”, a szennyezett levegı szagkoncentrációjának meghatározására az érzékszervi vizsgálat bizonyult a legalkalmasabbnak. Ezen vizsgálatok során a „mőszer” maga az emberi orr. A vizsgálat során nem az egyes komponensek koncentrációjának mérése történik, hanem a szagkeverék szaghatásának értékelése.
A szag mérése érzékszervi vizsgálattal •
Valamely szag nagyságának érzékszervi vizsgálattal történı „mérésekor” komoly nehézség, hogy a kiértékelı „mőszer” az érzékelı személy orra (az orrban lévı „szagfelfogó készüléktıl” a szagérzetet felfogó agyrészletig), amely ugyan lehetıvé teszi a szubjektív értékelést, de nehezen alkalmazható objektív értékelı berendezésként. Az is nehezíti az ilyen módon történı mérést, hogy az értékelı személynek a szagérzete folyamatos szagterhelés esetén csökken, azaz az értékelı személy orra elfárad, hozzászokik a vizsgált szaghoz. Ezeket a szempontokat az objektív mérési eredményt adó mérési módszer kifejlesztésekor figyelembe kellett venni.
•
Az alkalmazott legegyszerőbb módszer a közvetlen szagészlelés volt. A vizsgálatot végzı személyek kivonultak az adott helyszínre és ott eldöntötték, hogy az esetleges panaszoknak megfelelıen éreznek-e valamilyen, a szagforrásnak (pl. az állattartó épületnek, vegyi üzemnek) tulajdonítható szagot. A módszer elınye volt, hogy a szag észlelésének körülményei megközelítették azokat a feltételeket, amelyek mellett a szagok elleni panaszok kialakultak.
• Az ilyen módon elvégzett szagmérésekkel azonban több probléma is volt. Nehéz volt kiválogatni az „átlagos orral” rendelkezı embereket. Kérdés volt a mérések reprodukálhatósága is, 2–3 mérési sorozat után a vizsgáló személyek orra fokozatosan hozzászokott a vizsgált szaghoz, a szaghatást egyre kisebb mértékőnek jelölték meg. A vizsgált környezet egyes jellemzıinek pszichológiai hatásai (pl. vizuális hatás, zaj) hátrányosan befolyásolták a mérés végrehajthatóságát. • A bőzmérés ma is elfogadott és alkalmazott módszerének kialakításakor az orvostudomány sietett a kutatók segítségére. A szaglás (olfactio) érzékenységének vizsgálatára, orvosi célokra dolgozták ki az olfaktometria módszerét, és a mérés végrehajtására alkalmas berendezést. Ezt az eljárást vették át a szaghatás mérésével foglalkozó szakemberek az objektív szagmérések elvégzéséhez.
A szagkoncentráció mérése dinamikus olfaktometriával •
A szagmérésre jelenleg alkalmazott berendezés gyakorlatilag nem más, mint egy precíziós gázkeverı készülék, amelynek az érzékelıje továbbra is az emberi orr.
•
A vizsgálandó bőzös levegıt semleges referenciagázzal (ez lehet tiszta, szagmentes levegı vagy oxigéngáz) hígítják egyre csökkenı mértékben mindaddig, amíg a mérı személy a detektálásra kiképzett orrmaszkban megérzi a szag megjelenését.
•
A csökkenı mértékben történı hígítás kiküszöböli az orr elfáradásának lehetıségét.
•
A készülékkel meg lehet határozni a különbözı szagok szagküszöbértékét, a szagkoncentráció nagyságát.
•
A mérési eljárásnak két típusa ismeretes.
•
A statikus olfaktometriában a vizsgálandó gázmintát a mérés elıtt, adott mértékben hígítják és ezt a mintát vizsgáltatják a mérı személyekkel.
A különbözı szagkoncentrációkhoz tartozó szagerısségi megjelölések
•
A dinamikus olfaktometriában valamely állandó mennyiséggel áramló referenciagázhoz növekvı mértékben keverik az ugyancsak áramló bőzös gázt mindaddig, amíg a mérı személy (az „orr”) megérzi a szag megjelenését.
•
A készülék tulajdonképpen gázsugár-szivattyúként mőködik, az áramló referenciagáz szivattyúzza a mérési helyrıl a bőzös levegıt.
•
Amikor az „orr” jelzése alapján a szag az orrmaszkban megjelenik, megállapítják az áramlási paramétereket, és ezekbıl meghatározzák a szagintenzitásra jellemzı hígítási számot, amelyet Zwaardemaker tiszteletére Z'-vel jelölnek:
ahol: Vm – a mintagáz, a bőzös levegı térfogatárama [m3/s], Vh – a hígítógáz (referenciagáz) térfogatárama [m3/s], Z' – hígítási szám [1].
•
Ha a Z' értéket egységnyi térfogatban lévı szaganyagra vonatkoztatjuk, megkapjuk a szagkoncentrációt, amelynek mértékegysége a szagegység/m3 [SZE/m3], jele Z:
ahol: Z – a szagkoncentráció [SZE/m3], Z' – a hígítási szám [1], c0 – a szagküszöbnél mért szagkoncentráció [1 SZE/m3] Az 1 SZE/m3 az a szaganyag mennyiség, amely 1 m3 neutrális levegıben még ép-pen/vagy már szagérzetet vált ki a vizsgálatot végzı személyek 50%-ánál. A kapott mérıszám oly módon fejezi ki a bőzös levegı szaghatásának nagyságát, hogy megadja azt a hígítási arányt, amely mellett a szennyezett levegı szagát még/már éppen meg lehet érezni. Az adott minta szagkoncentrációját a mérı személyek által megjelölt szagkoncentrációk átlagaként a mérésvezetı határozza meg.
Néhány bőzös technológia szennyezett levegıjének szagkoncentrációja
Néhány bőzös technológia szennyezett levegıjének szagkoncentrációja Technológia
Szagkoncentráció (SZE/m3)
Állati takarmányfehérje elıállítása
200-600
Bélfeldolgozás
150-400
Almozott szarvasmarhatartás
10-70
Sertéstartás rácspadozaton
40-100
Mélyalmos baromfitartás
10-90
•
A jelenleg alkalmazott, legkorszerőbb olfaktométer a H. Mannebeck által kifejlesztett T07 típusú olfaktométer. A berendezéssel végzett mérések során egyszerre 4 személy végezheti a felkínált szagminta értékelését, a hígítás minden egyes minta felkínálása után a felére csökken. Amikor valamely, a vizsgálatban résztvevı személy az orrmaszkban megérzi a szag megjelenését, ezt egy gomb megnyomásával jelzi. A mérést az olfaktométerrel egybeépített számítógép irányítja, amely a beállított mintákra adott válaszok alapján állítja be az újabb hígítást, illetve állítja le a mérést és értékeli a mérés eredményét, amelyet egy nyomtató segítségével jegyzıkönyv formájában dokumentál. A T07-es olfaktométer 1–106 SZE/m3 méréstartományban használható.
•
Fontos kérdés a mérésben résztvevı személyek számának meghatározása. A magyar szabvány a hígítási szám meghatározásához 8 mérıszemély részvételét írja elı, a vizsgálatkor állandó szagkibocsátású vizsgált szagforrás esetén 3 mérési sort kell elvégezni a mérı személyekkel, változó szagkibocsátás esetén, pillanatnyi viszonylagosan állandónak tekinthetı kibocsátás mellet egy mérési sort. A német szabályozás a T07-es olfaktométerre vonatkozóan a szagkoncentráció meghatározásához 4 személy, a szag intenzitásának méréséhez 8 fı, a hedonikus hatás meghatározásához 16 fı részvételét teszi szükségessé.
•
További fontos kérdés a mérést végzı személyek kiválasztása. A kiválasztásra vonatkozó magyar szabvány a mérés során átlagos szaglóképességő személyek közremőködését írja elı. A mérésre alapvetıen a következı személyek alkalmasak:
•
18–50 év közötti életkorúak,
•
nem szenvednek meghőléses betegségben,
•
a mérés idıpontja elıtti 30 percben nem étkeztek, dohányoztak; a vizsgálat napján nem fogyasztottak erısen főszeres ételt,
•
nem használtak a mérést megelızıen erıs illatú kozmetikumot.
•
A mérés elvégzése elıtti szaglóképesség vizsgálat során 10 ismert szaganyag közül 5 db szaglásra felkínált mintát kell a vizsgált személynek azonosítania. Az azonosítás helyességét pontozással kell minısíteni, és ennek alapján lehet meghatározni a személy mérésre való alkalmasságát.
•
Az utóbbi idıben több vizsgálat és fejlesztés is történt a szubjektívnek mondott mérési módszer helyettesítésére.
•
Ezen fejlesztési munka során olyan „mesterséges orr” kialakítására törekedtek, amely az emberi orr mőködési elvén alapulva (10 alapszag érzékelésére alkalmas receptorok, ezek együttes ingerei alakítják ki a szagérzetet; ilyen módon az ember kb. 1000 szag között tud különbséget tenni) határozza meg a szag nagyságát.
•
A mérımőszerbe beépített 39 különféle gázérzékelı mikroanalizátor saját szelektív membrán mögött helyezkedik el, és csupán a szagkeverék egyes alkotóinak mérését végzi.
•
A mérési eredmény az egyes analizátorok által kialakított jelek összesítésével alakul ki.
•
A berendezés egy 30×30 mm-es mikroprocesszor, amelybe a gázérzékelıket is beépítették, és amely a mérés értékelését is elvégzi.
A szagkibocsátás meghatározása •
A szagkibocsátás meghatározásához a szennyezett levegı szagkoncentrációjának megállapításán túl szükséges a szennyezett levegı térfogatáramának meghatározása is.
•
A szennyezett levegı térfogatáramát a hordozógáz áramlási sebességének mérése után számítással kell meghatározni. Az áramlási sebesség meghatározható Prandtlcsıvel, vagy anemométerrel. A térfogatáram ezután a következı képlettel számítható ki:
•
[m3/s]
•
ahol:
•
Vsz – a szennyezett levegı térfogatárama [m3/s],
•
v – a szennyezett levegı áramlási sebessége [m/s],
•
A – az áramlási keresztmetszet [m2].
•
A szennyezett levegı térfogatáramának ismeretében a szagkibocsátás:
• • • • •
[SZE/s] ahol: E – a szagkibocsátás [SZE/s], Z – a szagkoncentráció [SZE/m3], Vsz – a szagszennyezett levegı térfogatárama [m3/s].
•
Az egyik legjellemzıbb szagforrás, az állattartás esetén ahhoz, hogy az egyes állatfajok, a különbözı korcsoportok, és a tartástechnológiai megoldások szagkibocsátása összehasonlítható legyen, szükséges egy, a tartott állatok testtömege alapján meghatározható fajlagos szagkibocsátási mennyiség bevezetése. A témával kapcsolatos német, angol, dán szakirodalom egységesen a számosállatot, mint testtömeg átszámítási alapegységet használja fel a fajlagos szagkibocsátás meghatározásához. Egy számosállat (SZÁ) 500 kg-nyi élı testtömeget jelent. Ennek alapján a fajlagos szagkibocsátás:
•
[SZE/s×SZÁ]
•
ahol:
•
E' – a fajlagos szagkibocsátás [SZE/s×SZÁ],
•
Z – a szagkoncentráció [SZE/m3],
•
Vsz – a szagszennyezett levegı istállóból kilépı összes térfogatárama [m3/s],
•
n – az istállóban tartott állatok összes testtömege [SZÁ].
Egyes baromfi, sertés és szarvasmarha istállók szagkibocsátása
A szagkibocsátás csökkentésének lehetıségei •
A szagkibocsátásának csökkentésére két alapvetı módszer alkalmazható: az aktív, illetve a passzív (end of pipe) eljárások.
•
Az aktív megoldások alkalmazása esetén már a technológiai tevékenység során csökkentjük, megakadályozzuk a szaganyagok keletkezésének lehetıségét.
•
Ez a szagforrások (bőzös technológiai tevékenységek) jellemzıinek megfelelı megváltoztatásával érhetı el.
•
A passzív eljárások lényege az, hogy a kibocsátó forrásból kilépı szagszennyezett levegıt utólagos kezeléssel tisztítjuk meg a szennyezı anyagoktól.
A szagkibocsátás csökkentésének aktív módszerei •
A korábban említettnek megfelelıen a szagkibocsátás elleni aktív védelemrıl beszélünk, ha a technológiai folyamatban a szagszennyezı anyag keletkezési lehetıségeit csökkentjük, megakadályozzuk (pl. zárt technológiai folyamattal, megfelelı alapanyag megválasztásával, technológiai változtatással). Az aktív védekezés lehetıségei igen széleskörőek, a szinte költség nélküli gondos üzemeltetéstıl a teljes rekonstrukciót követelı technológia-váltásig. Amennyiben egy adott termelési tevékenységnél, technológiánál felmerül a szagkibocsátás elleni aktív védelem kérdése, az adott feltételek mellett kell megpróbálkozni a szakirodalomban részletesen tárgyalt, már kipróbált megoldások adaptálásával. A következıkben a teljesség igénye nélkül, csupán példaként kívánjuk érzékeltetni az egyik legjellemzıbb szagforrás, az állattartás területén a szagkibocsátás csökkentésére vonatkozó aktív megoldási lehetıségeket.
•
A szag kialakulását, a keletkezett szaghatás nagyságát álattartás esetén a következı tényezık befolyásolják:
•
a tartott állat fajtája, faja;
•
a tartási mód: almozott, almozatlan; kötött, kötetlen;
•
a takarmányozás módja;
•
a takarmány minısége;
•
alom (trágya) minısége, nedvességtartalma; beszórt alom minısége; padozat kialakítása (lejtés, vizelet és csurgalékvíz elvezetése); itató-berendezések üzemeltetése; etetı-berendezések üzemeltetése;
•
trágyaeltávolítás gyakorisága.
A szaganyagok keletkezésének intenzitását befolyásoló technológiai tényezıi a baromfitartás esetén
A szagkibocsátás csökkentésének passzív módszerei •
A különbözı bőzös technológiák által okozott szaghatás csökkentésével kapcsolatban felmerült passzív megoldási lehetıségek a következık:
•
adszorpció különbözı anyagokon (pl. aktív szénen);
•
mosóeljárás különbözı lúgos vagy savas oldatokkal, esetleg vízzel;
•
ózonizálás;
•
fedés, közömbösítés;
•
szagemisszió szétszórása a légkilépınyílás magasságának emelésével;
•
biológiai véggáztisztítási lehetıségek (biomosók, bioszőrık).
Lehetséges szagcsökkentési eljárások költségei, alkalmazhatóságuk, hatásfokuk Szagcsökkentési eljárások
Beruházáso költség (DM/106 m3/h)
Üzemeltetési költség (DM/1000 m3/h)
Adszorpció szénen
90 000
0,75
200
50
Mosóeljárások
95 000
0,9
250
90
Ózonizálás
90 000
0,5
100
95
Biomosók
85 000
0,4
10
95
Bioszőrık
70 000
0,4
10
95
Alsó alkalmazható sági határ (ppm)
Hatásfok (%)
Zajterhelés
A zaj-és rezgésvédelem •
A zaj a XVIII. század, az iparosodás óta életünk állandó kísérıjévé vált.
•
A XX. században a közlekedés fejlıdésével a településeken élık zajterhelése folyamatosan emelkedett.
•
A zajnak e két fı forrása mellett az építkezések zaja is jelentıs mértékben hat az emberekre.
•
Az ember egyéb tevékenységei, mindennapi élete, háztartása, szórakozásai sem mentesek a zajkeltéstıl.
•
Ebben a fejezetben azokról a fizikai, technikai és jogszabályi tudnivalókról lesz szó, amelyek a zajvédelem megértéséhez szükségesek.
A zaj emberre gyakorolt hatásai •
Az embernek az a szerve, amellyel a hangot érzékeli, igen bonyolult és kifinomult „mőszer”.
•
A fülnek három fı részét különböztetjük meg:
•
A külsıfül a fülkagylóból, a hallójáratból és az azt lezáró dobhártyából áll.
•
A középfül a hallócsontocskákat (kalapács, üllı és kengyel) és az azokat felfüggesztı izmokat foglalja magába.
•
A belsıfül tartalmazza azt a mechanikai-idegi átalakító szervet (a Corti-szervet), amely a egy folyadékban felfüggesztett, rugalmas hártyán elhelyezkedı, elektrokémiai elven mőködı sejtek millióinak csoportját jelenti. (A belsıfül mőködésének leírásáért kapott orvosi Nobel-díjat 1961-ben Békésy György.)
•
A hallószervhez tartozik tágabb értelemben az idegi pályák kötege, amelyen a jel az agyba jut, továbbá az agyi átkapcsolóállomások, valamint az agykéregnek az a része, amelyet hallóközpontnak nevezünk.
•
A zajnak csak a durvább hatásai észlelhetık magában a fülben, a zavarásérzet és más, jólismert hatások az agyban keletkeznek.
•
A zaj fıbb hatásat az alábbi csoportokba foglalhatjuk:
•
A halláskárosodás tulajdonképpen a hallásküszöb idıszakos vagy végleges megemelkedése, azaz az erıs hangok okozta nagyobb igénybevétel az érzékelısejtek kifáradásához vezet. Végletes esetben ezek a sejtek a hirtelen és erıs hang hatására részlegesen elpusztulhatnak.
• •
A zaj hat a beszéd érthetıségére, figyelmünkre a beszélgetés vagy elıadás során. Ha zajban kell beszélnünk, korlátozva érezzük magunkat, önkéntelenül küzdünk a láthatatlan gát ellen, felemeljük a hangunkat, ingerültebben leszünk.
•
A zajnak alvászavaró hatása is van. Zajban nehezebben alszunk el, felébredünk, illetve nyugtalanul alszunk. Mérhetı az alvás fázisainak megzavarása, ébredés után fáradtabbnak érezzük magunkat.
•
A zajosságérzet is mindennapi tapasztalatunk. Gyakori a megszokás, de vannak zajok, amiket mindig zavarónak érzünk. Azok a zajok is fárasztanak, amelyeket tudatosan nem fogunk fel, ill. csak akkor figyelünk fel rájuk, amikor elhallgatnak. Komfortérzetünket befolyásolják, nem tudunk feloldódni, kikapcsolni. Ugyanakkor vannak hangok, amelyeket pihentetınek érzünk (a természet hangjai: vízesés, levélzizegés, madárfütty stb.), továbbá használunk bizonyos hangokat függönyként a zajok ellen (walkman – halláskárosodást okozhat! –, háttérzene stb.).
•
További hatások figyelhetık meg bizonyos testi és lelki folyamatokban (vérnyomás, légzésszám, feszültség stb.), az ember munkájában, teljesítményében, a figyelem vándorlásában, azaz hatása van a zajnak mindennapi életünkre az emberi magatartás és egymás-mellett élés zajainak következtében.
A zaj hatása az élıvilágra •
Annak ellenére, hogy a zajhatásait az emberek esetében is nehéz mérni illetve bizonyítani, kiterjedt kutatásoknak köszönhetıen számos állatfaj esetében sikerült kimutatni zaj által okozott károsodásokat.
•
A zaj állatokra gyakorolt hatása nagy mértékben függ az egyed rendszertani besorolásától. Az állatok esetében a különbözı hangok érzékelése kulcsfontosságú a túlélésük szempontjából, hallásuk többnyire jóval kifinomultabb és érzékenyebb mint az emberé, így nagyobb mértékben reagálnak a zajokra. A zaj hatásai az állatok esetében is okozhat közvetlenül halláskárosodást valamint közvetett hatásként befolyásolja viselkedésüket, szaporodásukat valamint táplálkozásukat. Hosszú távú kutatásra alapozott eredmények elsısorban háziállatok, valamint kísérleti állatok esetében áll rendelkezésünkre. Vadon élı állatok egyedei és populációi esetében bekövetkezı változások és annak okainak vizsgalatához több éves adatsorok szükségesek.
•
Laboratóriumi állatokon elvégzett kísérletek során kisemlısök (fehér egér, patkány, tengerimalac stb.) esetében 100 és 130 dB közötti értékeknél tapasztaltak halláskárosodást. Szintén kisemlısök esetében hosszú távon zajnak kitett egyedek vérnyomása növekedett, szaporodásukban zavar keletkezett, alacsonyabb számban és kisebb testtömegő egyedeket hoztak világra. Elsısorban egerek esetében magas volt a fejlıdési rendellenességgel született egyedek száma.
•
Haszonállatok esetében az állatok viselkedésének megváltozását (pl. menekülési reakció), többek között magas vérnyomást, a vér összetevınek megváltozását (pl. tejelı marha esetében egy 97 dB hangerısségő traktor hatására jelentısen csökkent a vér hemoglobinszintje), valamint tejhozam csökkenést tapasztaltak. Hasonlóan a többi állatcsoporthoz a haszonállatokat is elsısorban a hirtelen bekövetkezı, nem állandó hanghatások zavarják a legjobban.
•
A zaj vadon élı állatokra gyakorolt legnyilvánvalóbb hatása a menekülési reakció elıidézése. A különbözı fajok meglehetısen különbözı módon reagálnak a zajhatásokra. Egyesek képesek hozzászokni a zajokhoz, jó példa erre a városlakó állatok né-pes csoportja. Azonban számos faj esetében egy hirtelen bekövetkezett hanghatás (pl. szuperszónikus repülıgép által elıidézett hangrobbanás) elég ahhoz, hogy sikertelen legyen egy szaporodási ciklus (ez különösen madarak esetében jellemzı). Érdekességképpen meg lehet említeni, hogy egy galamb hallása a 10 Hzalatti tartományban 50 dB-el érzékenyebb az emberénél.
•
További gerinces (hüllık, kétéltőek, halak) és gerinctelen fajok esetében is van káros hatása a zajnak. A már említett fajokhoz hasonlóan, halláskárosodás, táplálkozásiés szaporodási rendellenesség, pánik reakció, kannibalizmus és akár 50%-os élethossz csökkenés tapasztalható hang hatására.
•
A számos megfigyelés és adat ellenére még további, összetettebb vizsgálatok szükségesek a zaj okozta pontos fiziológiai, populációdinamikai stb. változások feltárásához.
A hang fogalma. A hangtér jellemzıi •
A hang valamilyen közegben létrejövı rezgés. A vivıközeg szerint megkülönböztetünk: léghangot (a vivıközeg gáz, leggyakrabban levegı); folyadékhangot (a vivıközeg folyadék, leggyakrabban víz); testhangot (a vivıközeg valamilyen szilárd test).
•
A hang a közegben hullám alakban terjed. Gázokban és folyadékokban csak hosszanti (longitudinális) hullámok keletkeznek, szilárd testekben ezen kívül más hullámtípusok is fellépnek: pl. haránt-, nyomási, hajlító-, csavaró, felületi (Rayleigh)hul-lámok.
•
A térnek azt a részét, amelyben a hanghullámok terjednek, hangtérnek nevezzük. A hangtér a hely és idı függvényében két mennyiséggel írható le, a gyakorlatban rendszerint a hangnyomást és a részecskesebességget adjuk meg. A hangnyomás a hangtér mérhetı adata. A részecskesebesség a vivıközeg elemi részecskéinek váltakozó (rezgés-)sebessége, amellyel azok nyugalmi helyzetük körül rezegnek.. A szomszédos részecskék egymásnak adják át energiájukat, így történik a hullámterjedés.
•
A hangsebességa hullám terjedési sebessége. A c hangsebesség, m/s, a közeg tulajdonságaitól függ. Gázokban
•
ahol:
•
κ – a fajhıviszony,
•
po – a közeg statikus nyomása, Pa,
•
ρo – a közeg nyugalmi sőrősége, kg/m3.
•
Levegıben a hangsebesség lényegében az abszolút hımérséklettıl függ:
•
ahol:
•
T – a levegı abszolút hımérséklete, K.
A hangsebesség különbözı hımérséklető levegıben, néhány gázban és folyadékban A közeg megnevezése
Hımérséklet oC
Hangsebesség m/s -50
299
-10
325
0
331
10
337
15
340
20
343
50
360
100
387
Nitrogén
20
337
Oxigén
20
326
Szén-dioxid
20
268
Metán
20
445
Hélium
20
1005
Hidrogén
20
1310
Benzin
20
1120
Metil-alkohol
20
1450
Higany
0
1440
10
1480
15
1498
Levegı
Víz
•
Szilárd testekben a hangsebesség a hullámtípustól is függ. Legnagyobb sebességgel a tiszta longitudinális hullámok terjednek. Sebességük rudakban, cL, m/s:
•
ahol:
•
E – az anyag rugalmassági modulusa, Pa,
•
ρ – az anyag sőrősége, kg/m3.
•
A T periódusidı az a legrövidebb idı, amely alatt a rezgés periodikusan ismétlıdik. A hang f frekvenciája az egy másodpercre esı teljes rezgések száma, mértékegysége a hertz (Hz). A frekvencia a periódusidı reciproka:
•
A hangsebességbıl és a frekvenciából számítható a hullámhossz:
•
Az emberi fül a 20…16 000 (kivételesen a 16…20 000) Hz frekvenciatartományba esı hangokat érzékeli. Az ennél kisebb frekvenciájú hangokat infrahangnak, míg a hallástartomány fölé esı hangokat ultrahangnak nevezzük. Az érzékelésnek nem csak frekvencia-, hanem hangnyomáskorlátai is vannak. A még éppen hallható hangok frekvenciafüggvényét halásküszöbnek nevezzük. A legkisebb hallható hang hangnyomása kb 1,4·10–5 Pa. A hallásküszöb alá esı hangok a küszöb alatti hangok. A hang erısségét növelve elérjük a fájdalomküszöböt. A fájdalomküszöb is függ a frekvenciától, de kisebb mértékben, mint a hallásküszöb.
A normális hallásterület
•
A gyakorlatban általábana hangnyomás effektív értékét használjuk, a mőszerek is elsısorban ezt mérik. A hangnyomás effektív értékének p e jelébıl az „e” indexet rendszerint elhagyjuk, és p hangnyomáson annak effektív értékét értjük. Ennek matematikai kifejezése:
•
ahol:
•
T – az integrálási idı (idıállandó).
•
Szinuszos tisztahang esetén az effektív érték:
•
ahol:
•
pmax – a hangnyomás legnagyobb pillanatnyi értéke (amplitúdója), Pa.
•
A hangtér másik fontos jellemzıjének, a részecskesebességnek az effektív értéke hasonlóképp írható fel:
•
A hanghullám I intenzitása, W/m2, a hangnyomás és a részecskesebesség szorzatának idıbeli átlagával egyenlı:
•
ahol a felülvonás az idıbeli átlagolást jelenti.
•
A hanghullám I intenzitása, W/m2, a hangnyomás és a részecskesebesség szorzatának idıbeli átlagával egyenlı:
•
ahol a felülvonás az idıbeli átlagolást jelenti.
•
A hanghullám W teljesítménye, W, a hangforrást körülvevı teljes felület és az intenzitás szorzatával egyenlı.
•
A közeg nyugalmi sőrőségének és a hullám sebességének szorzatát Zo fajlagos akusztikai impedanciának, más néven akusztikai keménységnek nevezzük, Pa s/m:
•
ahol:
•
po – a közeg nyugalmi sőrősége, kg/m3,
•
c – a hangsebesség, m/s.
•
Az intenzitás és a hangnyomás közötti összefüggés síkhullám esetén:
•
Az S felületen áthaladó teljesítmény:
Egészségügyi hatások Halláskárosodás (az iparosodott országok lakosságának kb. 10%-a halláskárosodott) - Elsı téveszme: „csak nagyon hangos zaj károsít” Újabban kimutatták, hogy hosszú idın (éveken) át tartó, közepes erısségı (~ 70 dB) hang is okoz halláskárosodást - Második téveszme: „az öregedés nagyobb hatású, mint a zaj” Azok, akik életük során tartósan zajos környezetben éltek, kevésbé jól hallanak, mint a csöndes környezetben élık. A nem-iparosodott országok lakói között alig van halláskárosodott! Szív- és érrendszeri betegségek Erıs hanghatás megnöveli az adrenalin-szintet (disco !) Ez szıkíti az ereket és emeli a vérnyomást. Ha ez tartós, érrendszeri betegségekhez vezet. Egyéb hatások Fejfájás, fáradtság, gyomorfekély, magzat fejlıdési rendellenességek Nagyon erıs hanghatás halált is okozhat („hangfegyver”)
Pszichológiai hatások Milyen zajt tartanak „zavarónak”? (szubjektivitás) Függ: - a zaj erısségétıl (tipikusan 40-60 dB-tıl kezdve) - látható-e a zaj forrása - állandó-e, vagy lüktetı - megfelel-e az adott környezetnek - kontrollálható-e az egyén által - kontrollálható-e más által (pl. rendırség) - akadályoz-e valamilyen cselekvést (pl. alvást) - milyen napszakban hallatszik (éjjel érzékenyebbek vagyunk) Tartós zajban élıknél gyakoribbak - álmatlanság, - agresszivitás, - mentális zavarok (üldözési mánia, paranoia, depresszió) - gyerekeknél kommunikációs zavarok A hallás egyik legfontosabb érzékszervünk. Vigyázzunk saját hallásunkra, és legyünk tekintettel másokra is! Mérsékeljük a zajszennyezést !
