Zaj,- rezgés és sugárzásvédelem LGB_KM015_1 2014 – 2015. tanév tavasz 2. előadás Bedő Anett egyetemi tanársegéd SZE, MTK, BGÉKI, Környezetmérnöki tanszék
ELŐADÁS ANYAGA
Egyenértékű A-hangnyomásszint Zajforrások Zajhatás Példák
EGYENÉTRÉKŰ HANGNYOMÁSSZINT
Egy adott időszakon belül különböző zajesemények fordulhatnak elő Egy folytonosan működő zajforrás által kibocsátott hangteljesítmény is ingadozhat az időben. A zajvédelemben az időben változó zaj jellemzésére az egyenértékű hangnyomásszintet használják, amely megközelíti az ember szubjektív zajmegítélését. Időben változó hangnyomásból képzett átlagolt érték – egyenértékű hangnyomászint.
EGYENÉTRÉKŰ AHANGNYOMÁSSZINT
Definíció (MSZ ISO 1996-1:1995): Annak a folyamatos, állandó Ahangnyomásszintnek az effektív értéke adott T idő alatt, amely azonos a vizsgált, időben változó zaj effektív értékével.
EGYENÉTRÉKŰ AHANGNYOMÁSSZINT Egyenértékű hangnyomásszint (LAeq): mekkora hangnyomásszintű állandó, tartós zaj fejt ki az emberi szervezetre azonos hatást, mint a minősítendő, időben változó zaj. A-szűrő. Lp [dB] LAeq
t [sec]
EGYENÉTRÉKŰ AHANGNYOMÁSSZINT LAeq ,T
0.1L pAi 1 10 log10 Ti 10 T
T Ti -
a teljes mérési időtartama LpAi a Ti időtartam alatt jellemző hangnyomásszint
EGYENÉTRÉKŰ HANGNYOMÁSSZINT
Az egyenértékű hangnyomásszinten alapuló egyéb zajjellemzők A magyar szabvány használja a megítélési szint (LAM) fogalmát, amelyet az egyenértékű hangnyomásszintből korrekciós faktorok segítségével származtat. Napi megítélési szintről, amelyet értelemszerűen 24 órára vonatkoztatunk, olymódon, hogy az esti átlagolt hangszintekhez 5 dB-t, és az éjszakai átlagolt hangszintekhez 10 dB-t hozzá kell adni.
Valami akkor zajos, ha hangos?
NEM, illetve NEM MINDIG, nem minden körülmények között! A „zajos” nem azt jelenti, hogy „nincs csend”, hanem azt, hogy az észlelt hangok kellemetlenek, valamilyen tevékenységünkben zavarnak bennünket. Zajos lehet egy alig hallható hang is, ha az elvonja a figyelmünket a tanulástól, munkától vagy megzavarja az alvásunkat. Például: a nekünk kedvező (gyakran igen nagy!) hangerővel hallgatjuk otthon a zenét, és amikor kikapcsoljuk, mert tanulnunk kell, akkor arra figyelünk fel, hogy a szomszédból áthallatszó zene miatt nem tudunk a tanulásra koncentrálni. Pedig az áthallatszó zene esetleg 100 000-szer, egymilliószor kisebb intenzitású, mint a saját zenénk volt. Persze, ez fordítva is igaz! Lehet, hogy mi is zavartuk a szomszédot, amikor hangosan hallgattuk a zenét.
Egy hangos gép mindenhol zajos?
Nem Zajról, zajosságról csak ott beszélünk, ahol ember tartózkodik (vagy esetleg a természeti környezet más szempontból csendet, védelmet igényel), és csak akkor, amikor a gép hangja az ember tevékenységét zavar(hat)ja. Például, ha benzinmotoros kapálógéppel a szőlőskertben dolgozunk (és közel-távol nincs szomszéd), akkor nem okozunk környezeti zajt, de ha a lényegesen csendesebb villanymotoros fűnyíróval az otthoni kertben vasárnap délután vágjuk a füvet, és ez a szomszéd pihenését zavarja, akkor már zajt okozunk.
Akkor tehát a bármennyire hangos nem mindig zajos? Teljesen tőlünk függ?
NEM Vannak olyan erős hangok, amelyek már tőlünk függetlenül veszélyesek. Károsíthatják az egészségünket, például vérkeringési zavarokat, magasvérnyomást, gyomorpanaszokat, sőt halláscsökkenést okozhatnak. De már az ennél kevésbé zajos környezetben is észrevehető, hogy a zaj az akaratunktól függetlenül is hat ránk.
Kísérlet
Kertes környezetben egy lány cipelt egy csomó könyvet, és amikor vele szemben jött egy férfi, „véletlenül” elejtette azokat. Az első alkalommal csend volt az utcában. Ekkor a férfi azonnal odaugrott, és segített felszedni a könyveket. A másik alkalommal az eset melletti kertben hangos fűnyíróval dolgoztak. Ekkor az éppen szembe jövő férfi rá sem hederített a lányra, hanem továbbment.
Zajforrások
Rezgő közeg Sugárzó térbeli formája szerint Pontszerű zajforrás: minden irányban egyenletes intenzitással sugároz a hullámfrontok koncentrikus gömbfelületeken helyezkednek el I
P 4r 2
I = P/ F kis méretű zajforrások (pl. gépek), távoli nagyméretű zajforrások (pl. gyárépület)
Zajforrások
Vonalszerű zajforrás: „végtelen” hosszú, hengerrel modellezhető a hullámfrontok koncentrikus hengerfelületeken helyezkednek el Autópálya
Zajforrások
Síkfelületű zajforrás: a hullámfelületek a sugárzóval párhuzamosak Egy zajforrást akkor tekinthetünk síksugárzónak, ha az észlelési távolság és a hullámhossz a sugárzó méretéhez képest kicsi. Pl. üzemcsarnok homlokzata közelről
Környezeti zaj Az ember mindennapi életébe behatoló zaj, amely az életminőséget csökkenti (pszichológiai, egészségügyi hatások).
Fajtái a zaj forrása szerint:
közlekedési zaj (közúti, vasúti és légi járművek) ipari üzemből származó gépészeti zajok áramlási zaj (gáz- és folyadékáramok zaja, pl. szellőzőberendezésben) „diszkózaj” (szórakozóhelyekből származó hang)
Egy épületet érő zajterhelés forrásai
Környezeti zaj
A legtöbb panaszt okozó zajforrások rangsorolása hazánkban: közlekedés 65 % szomszédok, szórakozóhelyek 12 % gyár, üzem 8% vegyes (közlekedés+egyéb) 15 % A környezeti zaj csökkentése igen kitartó, hosszú távú, tervszerű munkát követel (zajforrások száma nő)
A zaj emberre gyakorolt hatásai A hangoknak zajként történő megítélése nagymértékben függ: • az ember egyéni érzéseitől • illetve egyéb személyes tényezőktől életkor, nem, egészségi állapot, foglalkozás, személyiség, hangulat, fáradtság, stb. lakás helye közlekedési ellátottság
Ebből adódóan például ugyanaz a hangjelenség az egyik ember számára lehet kellemes élmény, a másik számára pedig nagyon kellemetlen zaj.
A zaj emberre gyakorolt hatásai A zaj károsító hatása függ:
az erősségétől a hangmagasságától az időtartamától az időbeli megoszlásától az ember nemétől és életkorától
A zaj emberre gyakorolt hatásai
A zaj emberre gyakorolt hatása két területen jelentkezhet. Az egyik a hallószerv károsodása, ami először általában ideiglenes hallásküszöb-emelkedést okoz, később a hallósejtek pusztulásával visszafordíthatatlanná, gyógyíthatatlanná válik. A másik a fokozott energiafelhasználás az agy és idegrendszer működésében, ill. az irányítása alá eső funkciókban kiváltott változások, amelyek részben pszichikai, részben fiziológiai zavarokat okozhatnak.
A zaj emberre gyakorolt hatásai
A zaj emberre gyakorolt hatásait a következőképpen szokás csoportosítani: alvás megzavarása – kb. 20–30 dB-től • pszichés terhelés, zavarás- kb. 25–40 dB-től • beszédérthetőség romlása – kb. 40–50 dB-től • hatások a vegetatív idegrendszeren keresztül – kb. 60– 65 dB-től • halláskárosodás – kb. 85 dB-től ha rendszeres, 120–130 dB egyszeri impulzusra is • fizikai fájdalom - 120 dB •
A zaj emberre gyakorolt hatásai
Halláskárosodás: A nagyothallás a halláskárosodásnak az a foka, amely már akadályozza a mindennapi életben való tájékozódást. A hallásküszöb eltolódásával szoktuk jellemezni a halláskárosodás mértékét. Rendszeresen hosszabb idejű zajban tartózkodás csökkenti a hallás képességeit, különösen a hallásküszöb értékét rontja.
A zaj emberre gyakorolt hatásai
Időszakos hallásvesztés: a 0 dB-es hallásküszöb emelkedik (oka: a belső fül receptorsejtjeinek károsodása). Először a 4000 Hz körüli frekvenciájú hangok érzékelési képessége csökken.
Terhelés után 2 perccel mérik, mivel ekkor még nem indul meg a hallásképesség visszaállása. Okozhatja: 80 dB-es, 4 órán át ható, vagy 120 dB-es 3 percen át ható zaj.
A zaj emberre gyakorolt hatásai
Tartós hallásvesztés: Ha a hallásvesztés a terhelés megszűnte után 16-40 óra alatt áll vissza az eredeti szintre. Maradandó halláscsökkenés: Ha 40 órán túl sem áll vissza az eredeti hallásképesség. Okozhatja a tartósan ható 85 dB feletti zajszint (elsősorban foglalkozási ártalom). Fülzúgás: a halláskárosodás másik formája, általában átmeneti (maradandó fülzúgás rendszerint halláscsökkenéssel együtt jelentkezik).
Fiziológiai / pszichológiai hatások
30 – 65 dB közötti zaj: • •
55 dB fölött zavarja a nagy koncentrációt igénylő szellemi tevékenységet 65 – 85 dB közötti zaj: • •
zavarja az alvást ingerlékenységet, fáradtságot okoz
minden fajta szellemi tevékenység végzését zavarja a vegetatív idegrendszeren keresztül befolyásolja az egyes szervek működését (pl. növekszik a szervezet oxigénfogyasztása, emelkedik a vércukorszint)
85 dB fölötti zaj: •
bármilyen tevékenység végzését zavarja
Zajhatás
Beszédértés romlása
Ha a zaj korlátozza a beszéd értését, beszűkülnek az ember lehetőségei, megváltozik a magatartása. Ahogy a zavaró hang szintje magasabb, az emberek automatikusan megemelik beszédjük hangerejét, hogy „túlkiabálják” a zajt. A WHO jelentése szerint olyan helyiségben, ahol a beszéd megértése fontos, 45-50 dB hangnyomásszintű beszéd esetén a háttérzaj ne haladja meg a 35 dB-t. Ez nemcsak a beszéd megértése szempontjából fontos, hanem a beszélő szempontjából is, hiszen az emelt hangú beszéd hosszabb távon nagyon fárasztó.
Zajhatás
Alvás zavarása
a legjelentősebb probléma, mert az éjszakai nyugodt pihenés előfeltétele a munkaképesség és az egészség megőrzésének, a jó fiziológiai és mentális működésének leggyakoribb formái: az elalvás nehézsége (megnövekedett elalvási idő), felébredés, változás az alvás fázisainak szabályosságában vagy mélységében A zajos környezetben alvás fiziológiai hatásokkal jár: megnövekedett vérnyomás, változás a szívritmusban, növekvő pulzusszám, erek összehúzódása, a légzésritmus változása, testhelyzet-változtatások megnövekedett száma, krónikus fáradságérzet, idegesség, ingerlékenység stb.
Zajhatás
Akinek az éjszakai nyugalmát gyakran megzavarja a közlekedés zaja, jelentősen nagyobb adrenalinszintet mutat. Rosszkedv gyakori teljesítmény és koncentrációképesség csökkenés a következmény. A zajos területen élők (alvók) több nyugtatót, ill. altatót fogyasztanak. A jó alvás feltétele, hogy a zajszint folyamatosan ne haladja meg a 30 dB értéket, amennyiben a zaj nem folyamatos, a maximális értéke ne haladja meg a 45 dB szintet.
Zajhatás
Mentális egészség és teljesítmény romlása
szorongás, emocionális stressz, idegi panaszok, hányinger, fejfájás, instabilitás, szexuális impotencia, hangulati ingadozások, a társadalmi konfliktusok számának növekedése, továbbá általános pszichiátriai rendellenességek, mint pl. neurózis, pszichózis, hisztéria a zaj kedvezőtlenül befolyásolja a teljesítményt, valamint a felismerő képességet. Olvasásra, figyelemre, problémamegoldó képességre és a tanulásra is negatív hatást gyakorol
Zajhatás
Magatartásunkra való hatás
A zaj számos társas magatartással kapcsolatos probléma, valamint kellemetlenség okozója lehet. Az emberi magatartás megváltozása agresszióban, barátságtalan fellépésben, az együttműködési hajlandóság hiányában, kedélytelenségben stb. nyilvánulhat meg.
Zajhatás
Azok a szabványok, amelyek a zaj elleni védelmünket biztosítják olyan vizsgálatok alapján készültek, amelyekben „normális” vagy „átlagos” embereket vizsgáltak. Az ilyen felmérésekben a sebezhető csoportok „alulképviseltek”.
csökkent képességűek (idősebbek, depressziósok), betegek, munkájuk szerint komplex kognitív feladatokat végzők, mozgás-, látás-, halláskorlátozottak, magzatok, csecsemők, kisgyermekek, több műszakban dolgozók stb.
Ezek a csoportok – úgy tűnik – kevésbé képesek védekezni a zaj hatásai ellen, s így nagyobb a kockázatuk a káros következményekkel szemben
Zajhatás
Azoknak a gyerekeknek, akik fő közlekedési utak mentén laknak, magasabb a pulzusszámuk és a vérnyomásuk. A zajártalomtól szenvedő gyerekek iskolai teljesítménye rosszabb, mint az átlag. A gyerekek és a fiatalok tanulási nehézségei és korai halláskárosodásuk gyakran a túl magas zajterheléssel függ össze.
Zajhatás
Az elfogadhatónál nagyobb zaj rontja a zajérzékeny intézmények rendeltetésszerű működését: zajos iskolában csökken az oktatás hatékonysága, kórházakban hosszabbodhat a gyógyulási idő. Zajos munkahelyeken csökken a teljesítőképesség, a tevékenység lelassul, nő a figyelmetlenség, a feszültség, romlik a koncentráció, mindez csökkenti a munkaintenzitást, növeli a balesetveszélyt. Zajos környezetben az emberek agresszívebbé válhatnak, romlanak az egymáshoz való kapcsolatok, csökken a segítségnyújtási készség
Zajhatás
Zajhatás
Halláskárosodás mértéke
Zaj hatása az állatokra
Számos állatfaj esetében sikerült kimutatni zaj által okozott károsodásokat. A zaj állatokra gyakorolt hatása nagymértékben függ, az egyed rendszertani besorolásától. Az állatok esetében a különböző 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.
Zaj hatása az állatokra
Laboratóriumi állatokon elvégzett kísérletek során kisemlősök (fehér egér, patkány, tengerimalac stb.) esetében: • • • •
100 és 130 dB közötti értékeknél halláskárosodást tapasztaltak hosszú távon zajnak kitett egyedek vérnyomása növekedett szaporodásukban zavar keletkezett, alacsonyabb számban és kisebb testtömegű egyedeket hoztak világra elsősorban egerek esetében magas volt a fejlődési rendellenességgel született egyedek száma
A különböző fajok meglehetősen különböző módon reagálnak a zajhatásokra. Egyesek képesek hozzászokni a zajokhoz, jó példa erre a városlakó állatok népes csoportja.
Zaj hatása az állatokra
Haszonállatok esetében: • • •
az állatok viselkedésének megváltozását (pl. menekülési reakció) magas vérnyomást a vér összetevőnek megváltozását (pl. tejelő marha esetében egy 97 dB hangerősségű traktor hatására jelentősen csökkent a vér hemoglobinszintje), valamint tejhozam csökkenést tapasztaltak.
Elsősorban a hirtelen bekövetkező nem állandó hanghatások zavarják a legjobban őket.
Zaj hatása az állatokra
A zaj vadon élő állatokra gyakorolt legnyilvánvalóbb hatása a menekülési reakció előidézése. További gerinces (hüllők, kétéltűek, halak) és gerinctelen fajok esetében is van káros hatása a zajnak: • •
• • •
halláskárosodás táplálkozási és szaporodási rendellenesség (ez különösen madarak esetében jellemző, amelyek a zavarás miatt véglegesen elhagyják fészküket) pánik reakció kannibalizmus és akár 50%-os élethossz csökkenés tapasztalható zaj hatására
Zaj hatása a növényekre
Mivel a növények beporzásában rovarok és magasabb rendű állatok is részt vesznek, a zajok hatása tovagyűrűzik a növényekre is. Új-Mexikó északnyugati részén kísérlet 2007 és 2010 között: • •
szajkófaj: amely a fenyőmagvak terjedését segíti, menekül a zúgástól, így a fenyő is hiányzik a térségből feketetorkú kolibri: a Scarlet gilia nevű növény beporzója, preferálja a zajosabb területeket, mivel fiókáira nagy veszélyt jelent egy itt élő varjúfaj, a bozótszajkó
Példa 1.
Szabadtérben a földfelszínen elhelyezkedő zajforrás (traktor) hangteljesítménye : P= 2,52 · 10 –3 W. Mekkora a hangintenzitás a forrástól 1 m ill. 10 m távolságban? A hangforrástól távolabb mennyivel kisebb az intenzitásszint?(relatív)
Megoldás 1. I = P/ F Mivel a kibocsátott hanghullámok koncentrikus félgömb alakban terjednek: F =2 r2
I
= 2,52 · 10 –3 W / 2 ·1 = 4 · 10 –4 W/m2
I
= 2,52 · 10 –3 W / 2 · 102 · = 4 · 10 –6 W/m2
1m 10m
Megoldás 1.
LIrel = 10 · lg (I10m/I1m) LIrel = 10 · lg 10 –2 = – 20 dB
Példa 2.
Mekkora az 1 órás egyenértékű A hangnyomásszint, ha 0-20 perc között LA= 90 dB, 20-40 perc között LA=80 dB és 40-60 perc között LA=70 dB?
Megoldás 2.
LAeq = 86 dB
Példa 3. A gyárban folyamatos a termelés. Három műszakban dolgoznak. Nőket csak abban a műszakban lehet foglalkoztatni, ahol a teljes munkaidő alatt kevesebb, mint 55 dB az egyenértékű zajszint. A működtetett gépek munkabeosztása és hangnyomásszintjei a következők:
1. gép: 2. gép: 3. gép: 4. gép: 5. gép: 6. gép:
06.00-12.00 10.00-14.30 10.30-18.00 15.00-22.00 18.00-03.30 23.30-08.00
L= L= L= L= L= L=
55 45 43 52 51 62
dB dB dB dB dB dB
Felvételre jelentkezik egy fiatal nő, melyik műszakban alkalmazná, miért?
Megoldás 3.
I. műszak 6.00-14.00 Gépek:
1. 2. 3. 6.
L1=55dB L2=45dB L3=43dB L6=62dB
t1=6ó t2=4ó t3=3,5ó t6=2ó
Megoldás 3.
II. műszak 14.00-22.00 Gépek:
2. 3. 4. 5.
L2=45dB L3=43dB L4=52dB L5=51dB
t2=0,5ó t3=4ó t4=7ó t5=4ó
Megoldás 3.
III. műszak 22.00-6.00 Gépek:
5. 6.
L5=51dB L6=62dB
t5=5,5ó t6=6,5ó
Megoldás 3. LeqI .
1 10 lg (6 105,5 4 104,5 3,5 104,3 2 106, 2 ) 8
LeqI.= 58 dB
Megoldás 3. LeqII .
1 10 lg (0,5 104,5 4 104,3 7 105, 2 4 105,1 ) 8
LeqII.= 53 dB
Megoldás 3. LeqIII .
1 10 lg (5,5 105,1 6,5 106, 2 ) 8
LeqIII.= 61 dB Az új jelentkező a II. műszakban alkalmazható!
Feladat Az ökológiai terepgyakorlat szünetében a fűben fekszem. Tőlem 20 méterre egy 15 m magas fa csúcsán rigó énekel 1 W hangteljesítménnyel. Egy másik irányban tőlem 4 méterre egy 3 m magas bokor csúcsán trillázik egy másik madár. (még nem ismerem, nem határoztuk meg, holnapi feladat). Hangteljesítménye 0,1 W. 1. Mekkora külön-külön a két hangforrás hangintenzitása és hangintenzitásszintje az én pihenőhelyemen? 2. Mekkora a két hangforrás eredő hangintenzitásszintje az én pihenőhelyemen?
Adatok
r1 = 25 m, P1 = 1 W r2 = 5 m, P2 = 0,1 W F = 4r2π
P I F
W m2
Megoldás
Első hangforrás intenzitása: I1 P1 1 W I1 2 2 0,00013 2 r1 4 25 4 m
Második hangforrás intenzitása: I2
P2 0,1 W I2 2 2 0,00032 2 r2 4 5 4 m
Megoldás
Első hangforrás intenzitásszintje: L1 L1 10 lg
I1 0,00013 10 lg 81 dB 12 I0 10
Második hangforrás intenzitásszintje: L2 I2 0,00032 L2 10 lg 10 lg 85 dB 12 I0 10
Megoldás Eredő hangforrás intenzitásszintje: Le
Le 10 lg 100,1L1 100,1L2 Le 10 lg10 10 8,1
8, 5
86 dB
Megoldás Eredő hangforrás intenzitásszintje: Le
I1 I 2 Le 10 lg I0
0,00045 Le 10 lg 87 dB 12 10
Példa
A szántóföldön állok. Tőlem 25 méterre az 1. zajforrás 64 W hangteljesítménnyel üzemel. 1. Mekkora hangintenzitás ér el hozzám? Mennyivel kisebb a hangintenzitásszint a zajforrástól 25 méterre, mint a zajforrástól 2 méterre? Mekkora a tényleges hangintenzitásszint, ahol állok?
Megoldás 1. Mekkora hangintenzitás ér el hozzám? P1 64 W I 2 0,0163 2 2 2r1 2 25 m
Mennyivel kisebb a hangintenzitásszint az én észlelési pontomon, mint a zajforrástól 2 méterre? P1 64 W I 2 2,546 2 2 2r2 2 2 m I1 LI 10 lg I 2
10 lg 0,0163 21,94 22 dB 2,546
Megoldás 1.
Mekkora a tényleges hangintenzitásszint, ahol állok? LI 10 lg
I I0
10 lg
0,0163 102 dB 12 10
Köszönöm a figyelmet!
