Конспект открытого урока биологии на тему &quot;Влияние шума на организм человека&quot; (11 класс)

План проведения открытого урока по дисциплине

«Экологические основы природопользования»

Тема: Влияние шума на организм человека

Цели лекции:

Главная дидактическая цель – определить особенности шумового воздействия на организм человека.

Операциональные цели:

1. Обосновать актуальность изучения экологических аспектов здоровья человека.

2. Оценить степень и последствия шумового загрязнения окружающей среды. Рассмотреть сущность феномена «звукового удара».

3. Определить допустимые пределы негативного воздействия шума на организм человека (с использованием специальной шкалы).

4. Ознакомиться с основными мероприятиями по защите от шумового загрязнения.

5. Сформировать необходимый понятийный аппарат, включающий новые термины и определения: «звук», «шум», «звуковой удар» и т.д.

Входные требования

Для того, чтобы изучить данный материал, студенты должны знать:

1. Классификацию экологических факторов.

2. Закономерности влияния экологических факторов на живые организмы:

1) количественную дозировку экологических факторов, отражающую степень благоприятствования организмов (преференция, оптимум, пессимум, летальный исход);

2) интегрированный характер воздействия экологических факторов;

3) закон минимума Либиха, закон толерантности Шелфорда.

3. Адаптационные возможности живых организмов. Понятие гомеостаза.

4. Определение экосистемы как основной функциональной единицы экологии. Свойства экосистемы.

5. Отличительные особенности естественных и антропогенных экосистем.

6. Специфику городских экосистем (урбосистем), историю их становления.

7. Состав и потоки энергии в урбосистемах.

8. Экологические проблемы современных городов.

Рекомендуемые основные и дополнительные информационные ресурсы

Трушина Т.П. Экологические основы природопользования. - Ростов на Дону; «Феникс», 2009
Константинов В.М., Челидзе Ю.Б. Экологические основы природопользования. - М.; «Академия», 2008
В.Г. Ерёмин, В.В. Сафронов, А.Г. Схиртладзе, Г.А. Харламов. Экологические основы природопользования. - М.; «Высшая школа», 2002
Хатунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность. – М.;
Андреева А.Е., Тюрюканов А.Н., Гурова Т.Ф, Беседы по экологии. – М.; 1997
Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Экология России. – М.; АО «МДС», 1995
Поменский Ю.И. Общая биология. – М.; Просвещение, 1993
Путилов А.В. Охрана окружающей среды. – М.; Химия, 1991

9. Рувинский А.О. Общая биология. – М.; Просвещение, 1993

Данилов-Данильян В.И. Проблемы экологии России. – М.; ВИНИТИ, 1993

Содержание лекции

· Понятие звука. Разнообразие звуков в природе, их эволюция.

· Понятие шума. Отличительные черты звука и шума.

· Децибел как единица измерения звукового давления или интенсивности звука.

· Шкала силы звука как способ интерпретации шумового воздействия на организм человека.

· Феномен звукового удара.

· Последствия шумового загрязнения.

· Мероприятия по борьбе с шумовым загрязнением.

Информационный материал

Понятие звука. Разнообразие звуков в природе, их эволюция

Звук – следствие пульсации упругих волн, распространяющихся в окружающей среде, например в воздухе или воде. Без наличия среды не произойдет ни звука, ни шума. Поэтому в глубине космоса звук возникнуть не может. Распространение звуковых волн зависит от характера проводящей его среды: в атмосфере они достигают примерно 330, в воде-1468 м/с, а в твердом субстрате происходит еще быстрее (глина - 1800-2400 м/с, известняк - 3200-5500 м/с), в дереве твёрдых сортов - порядка 4-5 км/с вдоль волокон и в полтора раза меньше - поперёк. Соответствующие приборы позволяют измерять упругость звуковой волны.

Весь мир наполнен шумами, порождаемыми живой и неживой природой. Природные явления, рождающие звуки, например шум ветра, гул морских волн, раскаты грома и т.д., могут вызвать ужас и страх при одних условиях и чувство полного успокоения или радостного настроения при других, более благоприятных условиях. Звуки, рождаемые процессами, происходящими в неживой природе, воспринимаются живыми существами, и они не оставляют их без ответной реакции. К еще более сильным ответным реакциям приводят сигналы и призывы самих живых существ, и, прежде всего речь человека.

В процессе эволюции Земли разнообразие звуков увеличивалось. А с того времени, когда человек при помощи техники стал покорять природу, начали быстро распространяться звуки, различные как по своему своеобразию, так и по своей силе. С начала XX века в среднем возросли вчетверо, а затем еще удвоились пронзительные уличные звуки и шум больших городов. Сегодня во многих жизненных сферах сильный шум настолько занял прочные позиции, что его действие ведет к изменениям окружающей среды, затрудняющим жизнь, или даже ставит ее на грань риска. Звуковое давление в этом случае может оказаться столь сильным, что вызывает колебания окружающих предметов, например дребезжание оконных стекол при реве пролетающего самолета.

Прежде чем сказать что-либо о шуме как о субъективно воспринимаемой звуковой энергии, необходимо глубже вникнуть в природу звука. В крайне редких случаях звук состоит лишь из одного-единственного тона. Чаще всего он проявляется в более или менее широкой полосе частот, вызывающих звучание. Его можно анализировать по частоте и размаху колебаний (амплитуде) и уже по ним определять воздействие определенной частоты и силы звука. Вооружившись этими и некоторыми другими единицами измерения, можно оценить абсолютный уровень звука. Но гораздо труднее судить о физическом и психическом состоянии человека, который подвергается действию звука.

В крупных городах Российской Федерации в зонах повышенного акустического загрязнения проживает свыше 60% населения этих городов. В целом по Российской Федерации в различных регионах под действием сверхнормативного акустического загрязнения находится от 60 до 80% населения, что значительно влияет на продолжительность жизни граждан.

Понятие шума. Отличительные черты звука и шума

Понятие «звучание» в отличие от слова «шум» имеет более объективный и широкий смысл. Это понятие включает многообразие звуков от тонких, тихих и едва уловимых до невыносимых и даже оглушающих, что ныне именуется шумовым загрязнением.

Понятие шум означает преимущественно следствие проявления звуковой энергии большой силы, часто нарушающей нормальное физическое и психическое состояние живых существ.

Шум - это беспорядочное смешение звуков. Таким образом, шум уже подразумевает какое-то негативное ощущение. В этом понятии скрыта абсолютная и относительная, соизмеримая и ощутимая, объективная и субъективная его части. Подобно абсолютному покою и тишине в окружающей среде, невыносимым для человека, звуки также могут оказывать весьма пагубное воздействие на его физическое и душевное состояние. Но все же есть ли здесь какая-либо граница? Что же в данном случае вредно для здоровья? Сила шума – это один из важнейших, поддающихся измерению факторов, необходимых для объективного установления его повторяемости и правильной оценки ожидаемого нарушения функционирования организма человека, но для определения степени нарушения важное значение имеет как характер шума, так и физическое и душевное состояние подвергшихся шуму.

Больной человек реагирует чаще всего на шум крайне чувствительно, и процесс его выздоравливания при этом удлиняется, а иногда даже и нарушается. Особенно отрицательное действие шум оказывает на только что оперированных, нервно- и душевнобольных, на людей, страдающих сердечными болезнями, расстройством органов кровообращения, и на людей с общим истощением организма. Пациенты с недостаточной деятельностью щитовидной железы при легком шорохе просыпаются скорее, чем здоровые люди. Это относится и к страдающим базедовой болезнью. Однако разбудить физически истощенного человека значительно труднее, чем здорового. Звуки высокой частоты вызывают более сильное раздражение, чем низкой. А шум низкой частоты только при повышенном на 20-40% показателе квантов звука, фонов (фон-единица уровня громкости звука), вызывает такое же действие, как и звуки более высокой частоты. 120 децибелов, в общем, считается пределом, выше которого наступает невосстановимое нарушение слуха. При столь высоком показателе у подопытных животных наблюдаются кожные ожоги, наступает паралич и другие нарушения.

Единицы измерения звука. Шкала силы звука

В отношении человека можно достичь мнения о воздействии на него шума, хотя в отдельных случаях могут быть значительные отклонения. Поэтому необходимо установить предельный диапазон шумового загрязнения. Институт Макса Планка по проблемам психологии труда в нижеприводимой таблице иллюстрирует, какое действие оказывает на человека каждая из ступеней шумового загрязнения. Фон как единица громкости звука, воспринимаемого людьми, равен мощности звука в 40 децибелов при частоте в 1000 герц.

Распространена шкала силы звука в децибелах (децибел-единица звукового давления, или интенсивности звука, логарифм отношения данной мощности звука к условной пороговой интенсивности звучания, воспринимаемого ухом человека).

Децибел,
дБ

Характеристика

Источники звука

0

Ничего не слышно

5

Почти не слышно

10

Почти не слышно

тихий шелест листьев

15

Едва слышно

шелест листвы

20

Едва слышно

шепот человека (на расстоянии 1 метр).

25

Тихо

шепот человека (1м)

30

Тихо

шепот, тиканье настенных часов.
Допустимый максимум по нормам для жилых помещений ночью, с 23 до 7 ч.

35

Довольно слышно

приглушенный разговор

40

Довольно слышно

обычная речь.
Норма для жилых помещений днём, с 7 до 23 ч.

45

Довольно слышно

обычный разговор

50

Отчётливо слышно

разговор, пишущая машинка

55

Отчётливо слышно

Верхняя норма для офисных помещений класса А (по европейским нормам)

60

Шумно

Норма для контор

65

Шумно

громкий разговор (1м)

70

Шумно

громкие разговоры (1м)

75

Шумно

крик, смех (1м)

80

Очень шумно

крик, мотоцикл с глушителем.

85

Очень шумно

громкий крик, мотоцикл с глушителем

90

Очень шумно

громкие крики, грузовой железнодорожный вагон (в семи метрах)

95

Очень шумно

вагон метро (в 7 метрах снаружи или внутри вагона)

100

Крайне шумно

оркестр, вагон метро (прерывисто), раскаты грома

Максимально допустимое звуковое давление для наушников плеера (по европейским нормам)

105

Крайне шумно

в самолёте (до 80-х годов ХХ столетия)

110

Крайне шумно

вертолёт

115

Крайне шумно

пескоструйный аппарат (1м)

120

Почти невыносимо

отбойный молоток (1м)

125

Почти невыносимо

130

Болевой порог

самолёт на старте

135

Контузия

140

Контузия

звук взлетающего реактивного самолета

145

Контузия

старт ракеты

150

Контузия, травмы

155

Контузия, травмы

160

Шок, травмы

ударная волна от сверхзвукового самолёта

При уровнях звука свыше 160 децибел - возможен разрыв барабанных перепонок и лёгких,
больше 200 - смерть (шумовое оружие)

Учебник Трушина Т.П. Экологические основы природопользования. - Ростов на Дону; «Феникс», 2009: стр. 93, рисунок 20.

Феномен звукового удара

Значительная энергия звука, оказывающая разрушительное действие, вызывает звуковой удар. Как спящего, так и бодрствующего он застает незащищенным и неподготовленным. Будем надеяться, что в конце концов станет учитываться требование не допускать полетов самолетов вблизи населенных мест. Защита от чудовищного и постоянно увеличивающегося шума предпринимается не только в интересах людей, но также и в интересах животного мира. Единственное различие здесь состоит в том, что у животных это обстоятельство не может сопровождаться, как у людей, занятых умственным трудом, повышенной чувствительностью к шуму. Ученые лишь недавно узнали, что рыбы, например, не безмолвны. Они посылают сигналы, лежащие за пределами слухового порога человека. Это относится и к некоторым группам млекопитающих, например к летучим мышам, бурозубкам, дельфинам и многим другим. Собаки также воспринимают колебательные движения в диапазоне за пределами нашего слуха. Мы еще не знаем, какой вред нанесем природе своими техническими успехами и не нарушим ли мы или не разрушим ли вызываемым нами шумом экологическое равновесие, которое так необходимо нам, как и всем живым существам.

Последствия шумового загрязнения

Многие люди в течение дня подвергаются такой шумовой нагрузке, которая значительно выходит за пределы первой ступени, то есть выше чисто психического раздражения. Ежедневная работа на предприятии, в конторе или учреждении, расположенных на магистральных улицах, а также поездка на работу и обратно и даже само проживание во многих из таких мест опасно для здоровья. Это оказывает действие не только на душевное состояние, но и на вегетативную нервную систему.

Действие шума на человека приобретает большое значение, так как уши, при помощи которых мы воспринимаем все шумы, в отличие от глаз самой природой не снабжены каким-либо средством защиты, они не могут время от времени отключаться от воздействия внешнего мира. Да и сам способ, к которому человек иногда прибегает, затыкая уши, чтобы отгородиться от внешней среды, далеко не совершенен, так как шум может проникать в уши также и через костные ткани. Таким образом, человек волей-неволей вынужден воспринимать шум, и реакция организма, осознанно или неосознанно, ведет к чрезмерным расходам энергии даже в том случае, когда потерпевший внешне как будто бы на шум не реагирует. Вследствие этого наступает усталость, а у людей, занятых умственным трудом, дело может дойти до значительного упадка сил и в некоторых случаях даже до полной потери работоспособности. При выполнении других работ, требующих интенсивной деятельности, снижается производительность труда и ухудшается качество продукции. Не остается без последствий (учащаются случаи ошибок) даже деятельность рабочего, выполняющего самые простые операции.

Физическое и душевное состояние человека зависит от внешних обстоятельств, в том числе и от воздействия шума. Человек с «неистраченным нервным напряжением», только что прибывший в крупный город из спокойной сельской местности, может легче выдержать большую шумовую нагрузку, чем постоянный житель такого города, здоровье которого уже с молодых лет подорвано действием сильных и разнообразных шумов. Повышенное раздражение вегетативной нервной системы в конце концов приводит к нарушению функциональных органов.

По мнению многих ученых, последствиями такого шума являются нарушения деятельности желудка, желчного пузыря, напряжение мускулов, повышение деятельности кишечника и усиление процесса обмена веществ. По наблюдениям, в результате шума может произойти временное понижение зрения до 26%. Наряду с этими нарушениями необходимо особенно внимательно следить за внутричерепным давлением и за усилением кровообращения. Рост числа сердечно-сосудистых заболеваний, тахикардия, усиление частоты сердечных сокращений и повышение кровяного давления в результате действия шума – все это теперь рассматривают как неблагоприятные последствия цивилизации. Тех, кто и без того уже страдает сердечной недостаточностью и нарушением кровообращения, шум может привести к летальному исходу.

При длительном воздействии шума на человеческий организм уже в первой фазе бессознательное расходование энергии в качестве защитной реакции приводит к понижению работоспособности.

Вторая фаза выражается в неблагоприятных изменениях сердечной деятельности, дыхания, кровоснабжения и температуры кожного покрова, кровяного давления, желудочно-кишечной деятельности, а также в повышенной нервной раздражительности, появлении депрессии и пассивном отношении к работе. А в третьей фазе вследствие шума появляются уже нарушения слуха, равновесия, шум в ушах, бессонница и тошнота. Если из-за шума разговаривающие люди, по сути дела, уже плохо слышат друг друга, то действие шума может оказаться роковым: в таком случае нередко появляется плохое настроение, несговорчивость и даже враждебность к окружающим. Поскольку шум сам по себе не длится непрерывно, то и сила его непостоянна. Многое зависит от того, в какой степени человек подвержен шуму и как долго в промежутке между шумом ему удается отдохнуть. Для проявления последствий шума решающим является общая продолжительность его действия и продолжительность его непрерывности. На продолжительный шум человек реагирует иначе, чем на периодически повторяющийся шум, с различной или одинаковой высотой и силой звука.

Исследования показали, что чем больше информационное содержание шума, тем сильнее действие его на человека. Шум, в котором проявляется его направление, характер, сила звука, высота тона и др., обладает большим информационным содержанием. Транспортный шум, например, несет очень высокую степень информации. По создаваемому шуму легко узнать грузовик, легковую машину, трамвай или мотоцикл, можно установить даже тип транспортных средств и определить направление движения.

Дать оценку того или иного шума было бы легче, если бы его характерные черты не зависели от многочисленных обстоятельств, которые в значительной мере связаны с характером самого человека. Южане – люди очень темпераментные, северяне – более спокойные. Непоседливые дети менее восприимчивы к шуму, чем пожилые люди, несмотря на то, что амплитуда их порога слышимости значительно шире. Шум, создаваемый самим человеком, он переносит лучше, чем такой же шум, производимый другими людьми. Шум джазового оркестра, соответствующий производственному шуму, одним людям доставляет удовольствие, в то время как другие, напротив, скорее мирятся с производственными шумами, так как они связывают их с необходимостью роста производства и своего благополучия. Характер восприятия шума зависит от настроенности на него. Это чисто субъективный момент, однако, он может так сильно влиять на человека, что восприятие такого же звука в одном случае не вызывает отрицательных эмоций, в другом – приводит к сильному раздражению. Если наш сосед, с которым мы находимся в хороших отношениях, шумно празднует какое-либо событие, вряд ли этот шум нам будет мешать, но нас, напротив, будет раздражать даже малейший шум в квартире нелюбимого соседа, который, скажем, летним вечером наслаждается музыкой у раскрытого окна.

У некоторых людей наступает притупление к восприятию шума, но это не дает еще права делать вывод, что они избавились от его вреда. К шуму нельзя привыкнуть. Субъективная невосприимчивость не защищает от последствий его воздействия, так как нельзя вызвать «подстройку» вегетативной нервной системы. Такая попытка приведет лишь к тяжелым заболеваниям, причины и механизм которых мы пока не знаем.

Для обеспечения спокойного сна нельзя допускать, чтобы уровень шум в помещении для сна поднимался выше 25 дБ. Поэтому небезразлично, спят ли дети при шуме, создаваемом транспортом, музыкой по радио, или при каком-либо другом виде шума. В таких случаях качество сна неудовлетворительно, и неминуемым последствием будут возрастающая нервозность, рассеянность и общее понижение производительности. Нарушение покоя во сне ведет к повышению и к сужению амплитуды между верхним и нижним показателями кровяного давления, а это способствует сокращению глубины сна и ослаблению сердечной деятельности. Поэтому принимать снотворное, с тем чтобы избавиться от докучливого шума во время сна, опасно. Оно лишь понизит возможность пробуждения от шума, в то время как нервная система все равно остается беззащитной против раздражающего воздействия шума. В тех случаях, когда шум создает опасность для здоровья, врач иногда должен посоветовать больному сменить квартиру. В этой связи следует указать и на перебои сна, вызываемые транспортным шумом, прежде всего самолетов, так как их рев почти всегда прерывает сон.

В заключении можно в качестве дополнения изобразить действие шума в виде «лестницы»: трудность взаимопонимания – расстройство – слабая сосредоточенность – досада – потеря сна – раздражительность – снижение функциональной деятельности – недовольство – трудности в семье – трудности на работе – ссоры – психическое заболевание.

Шумовая нагрузка может привести и к органическим нарушениям, а также к потере слуха. Гармоничная жизнь людей, подвергшихся чрезмерному действию шума, полностью нарушается. Вред, причиненный шумом человеку, вызывает социальный ущерб. Опасность шумового воздействия изучена крайне мало, поскольку трудно безупречно объяснить всю цепь причин, порождающих вредные явления. Это также и одно из обстоятельств, затрудняющих введение законодательного регулирования.

Мероприятия по борьбе с шумовым загрязнением

Во многих крупных городах мира имеются законы, которые запрещают создавать вредные шумовые эффекты.

Например, в Берлине существует "Предписание в отношении защиты от шума", в соответствии с которым с 20 часов вечера до 7 часов утра в городе запрещено "производить шум, нарушающий спокойствие других граждан".

Во Франции уровень шума, издаваемого автомобилями, регулируется Дорожным кодексом. Статья 70 Кодекса запрещает автовладельцам "издавать звуки, которые могут помешать другим участникам движения и людям, живущим в данном районе города". Эта же статья запрещает "движение автотранспортных средств с неисправной выхлопной системой". Штраф за неисполнение этих предписаний - около 70 долларов США.

Жителей Рима от лишнего шума защищает специальный закон, запрещающий в вечернее и ночное время "шуметь, злоупотреблять музыкальными инструментами и акустическими сигнализациями, а также дразнить собак".

Согласно закону, принятому в городе Монтгомери (штат Алабама), автомобилисты не имеют права пользоваться магнитофонами, если их слышно в радиусе больше трех метров. За нарушение предусмотрен штраф в размере 500 долларов США.

Для защиты населения от шумового загрязнения в Российской Федерации реализуется комплекс мероприятий.

1. Законодательные

Россия располагает вполне современной нормативной базой в области защиты населения от шумового загрязнения. К основным действующим нормативным документам в области шума можно отнести:

· Конституцию РФ (статья 42),

· ФЗ «Об охране окружающей среды»,

· ФЗ « О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения»,

· государственный стандарт ССБТ ГОСТ 12.1.003-89 "Шум. Общие требования безопасности";

· государственный стандарт ССБТ ГОСТ 12.1.036-81 "Шум. Допустимые уровни жизни в жилых и общественных зданиях";

· санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562-96 "Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и территории жилой застройки";

· строительные нормы и правила СНиП II-12-77 "Нормы проектирования. Защита от шума".

В настоящее время просто необходимо иметь правовые нормы, которые бы регламентировали защиту граждан, территорий и окружающей природной среды от вредных шумовых воздействий, тем более что их вредное воздействие на здоровье граждан с каждым годом возрастает.

2. Технико-технологические

Сводятся к шумозащите:

· Установке звукоизолирующих кожухов станков

· Глушителей выбросов на транспорте

· Шумопоглощающего асфальта

· Замене колодочных тормозов на дисковые и т.д.

3. Архитектурно-планировочные

Предусматривают создание шумозащитных зданий, обеспечивающих помещениям нормальный акустический режим с помощью конструктивных, инженерных и других мер:

· Герметизации окон

· Двойных дверей

· Облицовку стен звукопоглощающими материалами и т.д.

4. Градостроительные

Предусматривают зонирование с выносом источников шума за пределы застройки, организацию транспортной сети, исключающей прохождение шумных магистралей через жилые застройки, удаление источников шума, организацию зеленых насаждений и т.д.

К личным методам защиты от шума можно отнести следующие:

· не увеличивать громкость звука в наушниках плеера, пытаясь заглушить внешний шум (в метро или на улице);

· в шумном месте, для защиты органов слуха - использовать противошумные мягкие вкладыши или наушники (шумопонижение эффективнее на высоких частотах звука). Их надо подгонять индивидуально под ухо. В полевых условиях - используют и лампочки от карманного фонаря (они не всем, но подходят по размеру).

· с простудой и насморком, когда заложен нос и гайморовы пазухи, недопустимы резкие перепады давления: ныряние (гидростатическое давл-е – 1 атмосфера на 10 метров глубины погружения в воду, то есть: две - на десяти, три - на отметке 20 м. и т.д.), парашютные прыжки (0,01 атм. на 100 м. высоты, быстро увеличивается, с ускорением);

· давать своим ушам отдыхать от громкого шума.

Частые причины снижения слуха: попадание в уши воды, инфекции (в том числе и органов дыхания), травмы и опухоли, образование серной пробки и её набухание при контакте с водой, длительное пребывание в шумной обстановке, баротравма при резком перепаде давления, воспаление среднего уха - отит (скопление жидкости за барабанной перепонкой). Ушные болезни лечит врач-отоларинголог.

Вопросы для самоконтроля

1. В чем заключается отличие понятий «звук» и «шум»?

2. Каковы единицы измерения звука? Что вам известно о шкале звука?

3. В чем сущность феномена звукового удара?

4. Каковы последствия шумового загрязнения для организма человека?

5. Перечислите и охарактеризуйте мероприятия по борьбе с шумовым загрязнением.

Домашнее задание

1. Рассмотреть особенности некоторых физических загрязнений окружающей среды

2. Подготовиться к мозговому штурму по теме «Целесообразность строительства АЭС для современной России». Для этого необходимо:

· Провести качественный анализ фактов «за» и «против» АЭС.

· Обобщить результаты и сделать объективные выводы.