Лекция 7

1. Шум

2.Ультразвук

3.Инфразвук

4.Вибрация

1. Шум

Шум- это совокупность звуков различной силы и частоты, беспорядочно изменяющихся во времени. Представляет собой волнообразное движение частиц упругой среды (газовой, жидкой или твердой) и характеризуется амплитудой колебания, частотой (Гц), скоростью распространения (м/с) и длиной волны (м).

Орган слуха человека воспринимает диапазон колебаний от 16 до 20 000 Гц. Область слышимых звуков ограничена двумя порогами: нижним – порогом слышимости и верхним – порогом болевого ощущения. Гигиенически значимый диапазон частот находится в интервале от 32 до 8000 Гц. По спектральному составу акустических колебаний различают низкочастотные (32-400 Гц), среднечастотные (400-1000 Гц) и высокочастотные (1000-8000 Гц) шумы; по временным характеристикам – постоянный и непостоянный шум. Характеристикой звука является его сила, зависящая от амплитуды звуковых волн. Сила звука или его интенсивность воспринимаются человеком как громкость. Громкость звучания определяется взаимодействием силы и частоты звука. Человек различает звуки также по тембру или по «окраске». Тембр звукового сигнала зависит от спектра, т.е. от состава дополнительных частот (обертонов), которые сопровождают основной тон (частоту). По тембру различаются звуки одинаковой частоты и громкости, на чем основано узнавание людей по голосу.

Для характеристики интенсивности шума принята система измерений, учитывающая логарифмическую зависимость между раздражением и слуховым восприятием – шкала бел, или в 10 раз меньше - децибел (дБ). По этой шкале каждая последующая ступень интенсивности звука больше предыдущей в 10 раз.

Уровень звукового давления 30 – 40 дБ привычен для человека и не беспокоит его. Повышение этого уровня до 40 – 70 дБ вызывает ухудшение самочувствия и при длительном действии может быть причиной неврозов. При действии шума высоких уровней (более 140 дБ) возможен разрыв барабанных перепонок, при уровнях более 160 дБ вероятен смертельный исход.

Воздействуя на организм человека, шум оказывает влияние на ЦНС, изменяет скорость дыхания и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, может приводить к профессиональным заболеваниям органов слуха. Шум является фактором риска развития гипертонической болезни. У рабочих шумных предприятий гипертония наблюдается до 60 % чаще. Женщины под воздействием шума дают гипертоническую реакцию в 2 раза чаще, чем мужчины.

На производстве интенсивный звук способствует снижению внимания и увеличению числа ошибок при выполнении работы, сильное влияние оказывает шум на быстроту реакции, сбор информации и аналитические процессы; из-за шума на 30% снижается производительность труда и ухудшается качество работы, повышается вероятность возникновения несчастных случаев. Воздействие шума уровнем свыше 80 дБ при ежедневном воздействии влияет на незащищенный орган слуха и приводит к развитию тугоухости.

Снижение слуха зависит от индивидуальных особенностей человека,- у отдельных лиц серьезное повреждение слуха может наступить в первые месяцы воздействия, у других – потеря слуха развивается постепенно, в течение всего периода работы на производстве. Снижение слуха на 10 дБ практически неощутимо, на 20 дБ - начинает серьезно мешать человеку, так как нарушается способность слышать важные звуковые сигналы, наступает ослабление разборчивости речи.

Нормируемые уровни шума на рабочих местах определены Санитарными нормами (СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки»).

2. Ультразвук

Ультразвук - это область акустических колебаний в диапазоне 20 Кгц – 1000 МГц. В природе воздушный ультразвук образуется при сильном ветре и шторме.

Ультразвуковые волны легко затухают в воздухе, но хорошо проводятся в воде, других жидкостях и твердых телах. Ультразвук по частотному спектру делится на: низкочастотный (20 – 100 кГц) и высокочастотный (100 кГц – 1000 МГц); по способу распространения - на воздушный и контактный ультразвук. Из за малых длин ультразвуковые волны легче фокусировать, то есть концентрировать их энергию в небольшом объеме.

Низкочастотные у льтразвуковые колебания хорошо распространяются в воздухе. Высокочастотный ультразвук в воздухе практически не распространяется и может оказывать воздействие на работающих только при контакте источника ультразвука с поверхностью тела.

На производстве источником ультразвука является оборудование, в котором генерируются ультразвуковые колебания для: 1) -выполнения техноло­гических процессов, 2) -технического контроля и измерений, а также 3) - оборудование, при эксплуатации которого ультразвук возникаеткак сопутствующий фактор.

Ультразвук широко применяется в различных отраслях хозяйства: машиностроении, строительстве, геологии, рыбном промысле, медицине для очистки, обеззараживания, сварки, пайки, как ультразвуковой хирургический инструмент, для стерилизации рук медперсонала, различных предметов и т.д.

Высокочастотные (100кГц- 100мГц и выше) ультразвуковые колебания применяются в технике для неразрушающего контроля и измерений, в медицине для диагностики и лечения различных заболеваний. При прохождении у-звука через исследуемую деталь можно обнаружить в ней дефекты по характерному рассеянию пучка и появлению ультразвуковой тени. На этом основана ультразвуковая дефектоскопия.

Биологический эффект воздействия на организм зависит от интенсивности, длительности воздействия и размеров поверхности тела, подвергаемого воздействию ультразвука. Длительное системати­ческое воздействие ультразвука, распространяющегося воздушным путем, вызывает изменения не­рвной, сердечно-сосудистой и эн­докринной систем, слухового и ве­стибулярного анализаторов. Наи­более характерным является нали­чие вегетососудистой дистонии и астенического синдрома.

Эффекты, вызываемые ультразвуком, условно подразделяются на: механические (микромассаж тканей), физико-химические (изменение скорости биологических реакций), а также термические и эффекты, связанные с возникновением в тканях ультразвуковой кавитации под воздействием мощного ультразвука.

Степень выраженности изменений зависит от интенсивности и дли­тельности воздействия ультразву­ка и усиливается при наличии в спектре высокочастотного шума, при этом присоединяется выражен­ное снижение слуха. В случае про­должения контакта с ультразвуком указанные расстройства приобре­тают более стойкий характер.

При действии локального ультра­звука возникают явления вегетатив­ного полиневрита рук (реже ног) разной степени выраженности, вплоть до развития пареза кистей и предплечий, вегетативно-сосуди­стой дисфункции.

Применяемые в промышленности, биологии и медицине интенсивности контактного ультразвука принято подразделять на: низкие (до 1.5 Вт/см² ), средние (1.5-3 Вт/см² ) и высокие (3-10 Вт/см² ).

Ультразвук низкой интенсивности способствует ускорению обменных процессов в организме, легкому нагреву тканей, микромассажу и т.д.

Ультразвук средней интенсивности за счет увеличения переменного звукового давления вызывает обратимые реакции угнетения нервной ткани.

Ультразвук высокой интенсивности вызывает необратимые угнетения, переходящие в процесс полного разрушения тканей.

Наиболее ранние неблагоприятные субъективные ощущения отмечались у рабочих, обслуживающих ультразвуковые установки,- в виде головных болей, усталости и бессонницы, обострении обоняния и вкуса.

Высокочастотный контактный ультразвук при воздействии на руки приводит к нарушению капиллярного кровообращения в кистях рук, снижению болевой чувствительности, развитию неврологических нарушений. Ультразвуковые колебания могут вызывать изменения костной структуры с разрежением плотности костной ткани. Отмечается высокий процент жалоб на повышенную чувствительность рук к холоду, чувство слабости и боли в руках в ночное время, снижение тактильной чувствительности, потливость ладоней. Профессиональные заболевания зарегистрированы лишь при контактной передаче ультразвука на руки. Контактный ультразвук действует как вибрация и вызывает заболевание - вибрационный полиневрит.

-Анализ показывает, что 60-70% всех работающих в условиях неблагоприятного воздействия ультразвука составляют дефектоскописты, операторы очистных, сварочных и ограночных агрегатов, а также врачи ультразвуковых исследований (УЗИ), физиотерапевты, хирурги и др. В этих профессиях ведущим фактором является ультразвук с частотой колебаний 18-20 МГц и интенсивностью 50-160 дБ.

Основу профилактики неблагоп­риятного воздействия ультразвука на лиц, обслуживающих ультразву­ковые установки, составляет гигие­ническое нормирование.

3. Инфразвук

Это область акустических колебаний с частотами ниже порога слышимых частот – 20 Гц. Характерной особенностью инфразвука является большая длина волны (от 1,5 метров до километров) и малая частота колебаний. В связи с этим он практически не гасится воздухом и далеко распространяется в приземном слое, огибая любые препятствия. Инфразвук ещё мало изучен, он является составной частью спектров шумов, излучаемых многими технологическими агрегатами. Специально в промышленности не применяется. Природные инфразвуки связаны с ураганами, океаническими штормами, землетрясениями, сильными грозами. Источниками инфразвука могут быть средства наземного, воздушного и водного транспорта, перемещение поверхностей больших размеров, наличие мощных турбулентных потоков жидкостей или газов, пульсация давления в газовоздушных смесях (форсунки большого диаметра). Наиболее характерным источником инфразвука являются компрессоры, мощные вентиляционные системы и системы кондиционирования. Высокие уровни инфразвука имеют место в шуме автобусов, бульдозеров, реактивных двигателей самолетов и ракет. В диапазоне 1-30 Гц порог восприятия инфразвуковых колебаний для слухового анализатора составляет 80 – 120 дБ (А); а болевой порог -139 – 140 дБА. Максимальные уровни низкочастотных акустических колебаний от промышленных и транспортных ис­точников достигают 100-110 дБ.

По временным характеристикам инфразвук подразделяется на по­стоянный и непостоянный.

Исследования биологического действия инфразвука на организм показали, что он оказывает выраженное действие на человека, которое проявляется, прежде всего, в психических нарушениях, негативном влиянии на сердечно-сосудистую, дыхательную, эндокринную и другие системы организма, вестибулярный аппарат. Специфической для действия инфразвука реакцией является нарушение равновесия. Инфразвук воспринимаются человеком как физическая нагрузка: возникает утомление, головная боль, головокружение. Инфразвук силой свыше 150 дБ совершенно непереносим человеком; при 180-190 дБ наступает смерть вследствие разрыва легочных альвеол.

Вредное воздействие инфразвука на организм человека усугубляется при совпадении частоты инфразвуковых колебаний с собственной частотой того или иного органа. Резонансные частоты для человека находятся в диапазоне 4... 15 Гц. Инфразвук частотой до 10 Гц вызывает резонансные явления со стороны крупных внутренних органов — желудка, печени,

сердца, легких. Длительное воздействие инфразвука частотой 4...10Гц может вызвать хронический гастрит и колит, сохраняющиеся длительное время после прекращения его воздействия. Инфразвук с частотой 7 Гц совпадает с а-ритмом биотоков мозга, что вызывает

приступы необъяснимого страха и паники. Воздействие повышенных уровней инфразвука на человека приводит также к затруднению дыхания, связанного с вибрацией грудной клетки, с резонансными явлениями; тошноте вследствие раздражения рецепторов различных органов; расстройства терморегуляции, выражающиеся в возникновении озноба и ознобоподобного дрожания; нарушения зрительного восприятия.

4. Вибрация

Вибрация – это механические колебания, передаваемые по жидким или твердым средам. Вибрации характеризуются частотой и амплитудой смещения, скоростью и ускорением. По способу передачи на человека различают вибрацию общую (на все тело) и локальную (на отдельные части тела – руки или ноги).

Общая вибрация по источнику возникновения вибраций разделяется на:

1 - транспортную (воздействие на водителя),

2 -транспортно-технологическую (воздействие на человека-оператора на рабочих местах машин с ограниченной подвижностью),

3 - технологическую вибрацию.

По направлению действия подразделяется по направлению осей ортогональной системы координат –Х,Y,Z.

Вибрация является фактором, обладающим высокой биологической активностью. Вибрационная патология в настоящее время стоит на втором месте среди профессиональных заболеваний. Биологическое действие вибрации зависит от её интенсивности и спектра, а также от продолжительности воздействия. Наиболее сильно действие вибрации проявляется в месте ее непосредственного приложения. В организме человека изменения в первую очередь наступают в нервной системе, потом в более устойчивых мышечной и костной тканях.

Наибольшую опасность представляет локальная вибрация, связанная с применением механизированных инструментов ударного и вращательного действия, которые широко используются в горнорудной, машиностроительной и лесной промышленности, при строительстве дорог. Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов кисти и предплечий, нарушает снабжение конечностей кровью, что способствует развитию профессионального заболевания. Кроме сосудистой патологии возникают невротические расстройства. Действие локальной вибрации на мышечные и костные ткани приводит к снижению кожной чувствительности, отложению солей в суставах пальцев, деформации и уменьшению подвижности суставов. Клиническая картина болезни характеризуется повышенной чувствительностью рук к холоду (побледнение кожных покровов, онемение), болями в руках, особенно после работы и по ночам. Наблюдаются также изменения в мышцах и костно-суставные нарушения в кистях, снижается кожная чувствительность, отлагаются соли в суставах пальцев, что уменьшает их подвижность. При длительном действии вибрации у рабочих могут возникать стойкие патологические явления, называемые в совокупности вибрационной болезнью. Работа с инструментом ударного действия (клепка, рубка) приводит к развитию нарушений через 10-18 лет.

Общая вибрация встречается на транспорте, на сельскохозяйственных и дорожно-строительных машинах и пр. Она приводит к прямому микротравмирующему действию на позвоночник вследствие нагрузок на межпозвоночные диски. Такое воздействие ведет к развитию дегенеративных нарушений позвоночника и остеохондрозу. Общая вибрация изменяет углеводный, витаминный и холестериновый обмен человека, биохимические показатели крови. Субъективно общая вибрация выражается в головной боли, головокружении, общей разбитости, боли в конечностях. Для контроля вибраций используются нормируемые параметры, которые приведены в санитарных нормах СН 2.2.4/2.1.8.566—96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий».

Между ответными реакциями организма и уровнем воздействующей вибрации нет линейной зависимости. Это объясняется явлением резонанса тела и отдельных органов, возникающем при совпадении собственных частот колебаний внутренних органов с частотами внешних сил. Резонансные колебания в органах человека могут возникнуть при повышении частоты колебаний более 0,7 гц. Усугубляют действие вибрации такие факторы производственной среды как чрезмерные мышечные и нервно-эмоциональные нагрузки, неблагоприятные микроклиматические условия, шум высокой интенсивности. В частности, охлаждение рук приводит к усилению сосудистых реакций и более интенсивному развитию вибрационной болезни. При совместном действии шума и вибрации наблюдается взаимное усиление эффекта в результате его суммации, а возможно и потенцирования. Сопутствующие факторы могут увеличить риск вибрационной болезни в 5-10 раз.