李中付

在艦船噪聲環(huán)境下，作業(yè)人員(即艦員)的聽力保護極其重要，不僅關(guān)系到艦員的聽力保護，更重要的是關(guān)系到艦員作業(yè)能力的保持或艦員戰(zhàn)斗力的維持［1-3］。一些文獻提出了艦船噪聲環(huán)境下作業(yè)人員的噪聲防護措施［5-7］，如通過控制作業(yè)崗位的噪聲與艦員佩戴護聽器等方法進行噪聲防護，其本質(zhì)是控制艦員的噪聲暴露量。那么，從理論上還有哪些方法可以進行噪聲防護，換句話講噪聲暴露量從理論上應(yīng)與哪些因素有關(guān)，如何從理論上研究與分析噪聲暴露量的控制方法。筆者從聲學理論及能量等效原理的角度，研究與建立艦船噪聲崗位作業(yè)人員的噪聲暴露量與噪聲防護措施的量化關(guān)系。

1 資料與方法

1.1 噪聲暴露強度數(shù)學解析式 噪聲防護能量原理是，在一定限值的基礎(chǔ)上，環(huán)境噪聲增加RdBA時，暴露時間減半;反之，環(huán)境噪聲減少RdBA時，暴露時間加倍。R為噪聲能量交換率。當R=3時，該原理符合能量等效原理［8-11］，當R≠3時符合等效生物效應(yīng)［12-14］。噪聲防護能量原理把能量等效原理與等效生物效應(yīng)二者統(tǒng)一起來。

為了分析艦船噪聲環(huán)境下，艦員的護聽器佩戴時間對聽力保護效果影響，假設(shè)護聽器的有效隔聲指標為E dBA，艦員每天的工作時間為Wh(一般情況下，W=8)時間內(nèi)，作業(yè)噪聲容許限值為XdBA時，噪聲強度增加RdBA，而暴露時間減半。

一般情況下，由于護聽器(即護耳器)的舒適性等各種主觀、客觀原因，艦員在工作時間內(nèi)(往往在某段時間內(nèi))，沒有戴護聽器而在噪聲環(huán)境H(大于噪聲容許限值X)dBA下工作，在t(t≤W)個小時的時間沒有戴護聽器(t為未戴護聽器時間)，則作業(yè)人員在每天工作時間為W小時中，有t個小時的時間，其噪聲暴露強度為HdBA，有(W－t)個小時的時間在戴護聽器，其噪聲暴露強度為(H－E)dBA。根據(jù)上述能量等效原則，暴露時間T(小時，h)可以表示為式(1)。

式中T為每天噪聲暴露時間;W為每天工作時間;X為噪聲容許限值;H為崗位環(huán)境噪聲(大于噪聲容許限值X);R為噪聲能量交換率。

當W=8 h，X=85 dBA，R=3 時，式(1)與文獻［1，9］一致;當W=8 h，X=90 dBA，R=5 時，式(1)與文獻［10］一致。為分析方便，改寫式(1)為式(2)。

式(2)左邊表示暴露時間與工作時間之比。對于不同噪聲暴露強度和不同時間，d為其等效的暴露時間與工作時間之比，可以表達為:

式中t為未戴護聽器時間，E為護聽器的有效隔聲值。根據(jù)文獻［4］，在W小時工作時間內(nèi)的等效暴露強度LA為:

由式(3)與式(4)可得:

式(5)描述了作業(yè)人員等效暴露強度LA隨環(huán)境噪聲值H、護聽器有效隔聲指標E、在噪聲環(huán)境中工作時間W、未戴護聽器時間t、佩戴護聽器時間(W－t)、噪聲能量交換率R等變化規(guī)律，是計算噪聲暴露強度的解析式。當環(huán)境噪聲H、在噪聲環(huán)境中工作時間W、未佩戴護聽器時間t、噪聲能量交換率R分別增大時，作業(yè)人員的等效噪聲暴露強度均增大、反之均減小。護聽器有效隔聲指標E增大時，作業(yè)人員的等效噪聲暴露強度將減小，反之增大。即H、W、t、R是作業(yè)人員噪聲等效暴露強度的增函數(shù)，而E是減函數(shù)。

1.2 等效暴露強度與戴護聽器時間的關(guān)系 假設(shè)作業(yè)人員每天的工作時間W=8 h，崗位環(huán)境噪聲H=125 dBA，噪聲能量交換率R=3，在8 h工作時間內(nèi)的等效暴露強度為LA，利用式(5)計算，其結(jié)果如圖1所示。圖1描述了對于不同有效隔聲值(E=10、20、30、40、50 dBA)的護聽器，作業(yè)人員在 8 h 工作時間內(nèi)的等效暴露強度隨未戴護聽器時間的變化規(guī)律。

圖1 等效暴露強度隨未戴護聽器時間的變化規(guī)律(R=3，環(huán)境噪聲125 dBA)

為分析方便，把圖1中的t=0、15 min時的數(shù)據(jù)寫入表1。從表1可以看出:

(1)在125 dBA噪聲環(huán)境下，每天工作時間內(nèi)全戴護聽器(t=0)的作業(yè)人員，選擇隔聲效果較好的如E=40、50 dBA護聽器，聽力保護效果較好;反之，選擇隔聲效果不好的如E=10、20、30 dBA護聽器，達不到聽力保護的要求，需要進一步采取聽力保護措施。

(2)在125 dBA噪聲環(huán)境下，每天工作時間內(nèi)僅15 min未戴護聽器(t=15 min)的作業(yè)人員，即使選擇隔聲效果好的如E=40、50 dBA護聽器，聽力保護效果相當于在110 dBA噪聲環(huán)境下工作，遠遠達不到聽力保護的要求?？梢姡谠肼暣笥?5 dBA環(huán)境下，選擇隔聲效果好的護聽器或始終佩戴護聽器，二者對保護作業(yè)人員的聽力都極為重要。

對于隔聲性能非常好的護聽器，不妨設(shè)E→+∞，代入式(5)可得:

對于不同的環(huán)境噪聲H，雖然LA∞值不同，但是其曲線形狀相同，見圖2?？梢钥闯?，即使有了隔聲效果極理想的護聽器，在高噪聲環(huán)境下，如H=130、150 dBA時，僅僅未戴護聽器10 min，全天的等效暴露強度已經(jīng)分別高達102.1、122.1 dBA。該結(jié)果表明，工作時間全時間佩戴護聽器對保護聽力極為重要。需要指出的是，圖2中的二條曲線形狀完全相同，不同的環(huán)境噪聲H(假定其穩(wěn)定，不隨時間變化，或變化幅度極小)，曲線僅僅是上下平移而已，這是因為護聽器的有效隔聲是理想化的。

表1 作業(yè)人員戴護聽器情況與噪聲暴露強度(噪聲能量交換率R=3，環(huán)境噪聲125 dBA)

圖2 等效暴露強度隨未戴護聽器時間的變化規(guī)律

1.3 作業(yè)人員的噪聲防護效果 從式(5)可以清楚看出，在一定的噪聲環(huán)境下，作業(yè)人員的等效暴露強度隨未戴護聽器時間t的變化規(guī)律。利用式(5)，也可以方便地分析作業(yè)人員的噪聲防護效果。為了分析噪聲環(huán)境下作業(yè)人員的護聽器佩戴時間對噪聲防護效果影響，在未戴護聽器th時，對于作業(yè)人員的噪聲防護效果，相當于護聽器有效隔聲值下降了ΔY:

可見有效隔聲值下降量ΔY與護聽器本身的有效隔聲值E、未戴護聽器時間t有關(guān)。

另一方面，從防護的噪聲能量角度，相當于護聽器有效隔聲指標下降到Y(jié)dBA，即下式成立:

把式(8)代入式(9)，可得:

式(10)表明，要提高作業(yè)人員的聽力保護水平，不僅要提高護聽器本身的有效隔聲值E，還要提高護聽器的配戴舒適性，以減少作業(yè)人員的未戴護聽器時間。該式反映了作業(yè)人員的噪聲防護效果隨未戴護聽器時間t的變化規(guī)律，當t=0時，作業(yè)人員的噪聲防護效果就是護聽器的有效隔聲值;當t=W時，作業(yè)人員的噪聲防護效果為零。對于不同的護聽器如E=10、30、50 dBA，作業(yè)人員的噪聲防護效果隨未戴護聽器時間t的變化規(guī)律如圖3所示。

圖3 作業(yè)人員的噪聲防護效果隨未戴護聽器時間的變化規(guī)律(W=8 h，R=3)

對于極理想的護聽器，即E→+∞，代入式(10)可得:

公式(11)表達如圖3所示。該圖E→+∞曲線表明，對于極理想的護聽器，僅僅在工作時間未戴15 min，作業(yè)人員的噪聲防護效果僅有15 dBA。

2 結(jié)果

噪聲暴露強度解析式在理論上給出了計算噪聲暴露量的方法，量化描述了噪聲暴露量隨環(huán)境噪聲、護聽器有效隔聲指標、每天在噪聲環(huán)境中工作時間、每天在噪聲環(huán)境中佩戴護聽器的時間和噪聲能量交換率值的變化規(guī)律。

噪聲暴露強度解析式在理論上給出了等效暴露強度控制途徑，構(gòu)成了噪聲防護措施的完備集。從式(5)可以看出，使等效暴露強度LA減少的措施有:(1)降低環(huán)境噪聲;(2)選擇有效隔聲指標較高的護聽器;(3)減少在噪聲環(huán)境中的工作時間;(4)在噪聲環(huán)境工作時，始終佩戴護聽器;(5)完善噪聲防護法規(guī)，制訂崗位噪聲限值標準時，選用較小的噪聲能量交換率值。上述五項措施中，前三項是國內(nèi)外常采取的措施，第4項措施常被忽視，第5項措施還未見文獻報道。

根據(jù)式(5)導出的式(10)描述了護聽器佩戴時間對人員噪聲防護效果影響的特點。該特點表明:要提高作業(yè)人員的聽力保護水平，不僅要選擇有效隔聲值E較高的護聽器，更要提高護聽器的配戴舒適性，以便作業(yè)人員全時段佩戴護聽器。

3 討論

噪聲暴露強度解析式是根據(jù)聲學原理和噪聲防護能量原理推導的。從式(5)可以得出:當t=0時，LA=LAmin=(H－E)dBA，即整個工作時間內(nèi)，作業(yè)人員一直戴護聽器，噪聲暴露強度最小，暴露量為(H－E)dBA;當t=W時，LA=LAmax=HdBA，即整個工作時間內(nèi)，作業(yè)人員一直沒戴護聽器，等效暴露強度就是環(huán)境噪聲強度HdBA，護聽器沒有起到隔聲效果。該結(jié)論與實際完全吻合。

在制訂崗位噪聲限值標準時，選用較小的噪聲能量交換率對作業(yè)人員的噪聲防護具有重要意義。能量交換率R值越大，噪聲容許限值就越高，則實際噪聲暴露量越高，對造成作業(yè)人員聽力損傷的概率也越大;反之，當能量交換率R值越小時，噪聲容許限值就越小，則實際噪聲暴露量越小，對保護作業(yè)人員聽力有利。目前，采用R=3或4、5的國家均有［11-14］，我國采用R=3［10］。

噪聲暴露強度解析式的作用和意義主要體現(xiàn)在:第一，為噪聲防護措施提供了理論依據(jù)，目前國內(nèi)外學者采取的一系列噪聲防護措施如降低環(huán)境噪聲、選擇有效隔聲指標較高的護聽器、減少在噪聲環(huán)境中工作時間、在噪聲環(huán)境工作時始終佩戴護聽器等措施在本解析式中均有理論依據(jù);第二，從理論上給出了作業(yè)人員控制噪聲暴露量的的技術(shù)途徑。從聽力保護模型可以看出，聽力保護措施有五個技術(shù)途徑;第三，能夠定量地研究作業(yè)人員的等效暴露強度與戴護聽器時間的關(guān)系，以及作業(yè)人員堅持佩戴護聽器對防護效果的影響。

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