Влияние шума, вибрации, инфра-ультразвука на организм человека

современную музыку. У 20 процентов  юношей и девушек слух оказался притупленным в такой степени, как у 85-летних стариков. Шум мешает нормальному  отдыху и восстановлению сил, нарушает сон. Систематическое недосыпание  и бессонница ведут к тяжелым  нервным расстройствам. Поэтому  защите сна должно уделяться большое  внимание. Шум оказывает вредное  влияние на зрительные и вестибулярные  анализаторы. Он способствует увеличению числа всевозможных заболеваний  еще и потому, что он угнетающе  действует на психику, способствует значительному расходованию нервной  энергии. Исследования показали, что  и неслышимые звуки также опасны. Ультразвук, занимающий заметное место  в гамме производственных шумов, неблагоприятно воздействует на организм, хотя ухо его не воспринимает. Пассажиры  самолета часто ощущают состояние  недомогания и беспокойства, одной  из причин которых является инфразвук. Инфразвуки вызывают у некоторых  людей приступы морской болезни. Даже слабые инфразвуки могут оказывать  на человека существенное воздействие, если они носят длительный характер. Некоторые нервные болезни, свойственные жителям промышленных городов, вызываются именно инфразвуками, проникающими сквозь самые толстые стены. Один из основных источников шума в городе - автомобильный  транспорт, интенсивность движения которого постоянно растет. Наибольшие уровни шума 90-95 дБ отмечаются на магистральных улицах городов со средней интенсивностью движения. Уровень уличных шумов обуславливается интенсивностью, скоростью и характером транспортного потока. Кроме того, он зависит от планировочных решений (продольный и поперечный профиль улиц, высота и плотность застройки) и таких элементов благоустройства, как покрытие проезжей части и наличие зеленых насаждений. Каждый этот фактор способен изменить уровень транспортного шума до 10 дБ. В промышленном городе обычно высок процент грузового транспорта на магистралях. Увеличение грузовых автомобилей, особенно большегрузных с дизельными двигателями, приводит к повышению уровней шума. Грузовые и легковые автомобили создают на территории городов тяжелый шумовой режим. Шум, возникающий на магистралях, распространяется не только на примагистральную территорию, но и вглубь жилой застройки. Так, в зоне наиболее сильного воздействия шума находятся части кварталов и микрорайонов, расположенных вдоль магистралей общегородского значения (эквивалентные уровни шума от 67,4 до 76,8 дБ). Уровни шума, замеренные в жилых комнатах при открытых окнах, ориентированных на указанные магистрали, всего на 10-15 дБ ниже. Акустическая характеристика транспортного потока определяется показателями шумности автомобилей. Шум, производимый отдельными транспортными экипажами, зависит от многих факторов: мощности двигателя, технического состояния экипажа, качества дорог, скорости движения. Шум от двигателя резко возрастает в момент его запуска и прогревания (до 10 дБ). Движение автомобиля на первой скорости вызывает излишний расход топлива, при этом шум двигателя в 2 раза превышает шум, создаваемый им на второй скорости. Значительный шум вызывает резкое торможение автомобиля при движении на большой скорости. Шум заметно снижается, если скорость движения гасится за счет торможения двигателем до момента включения ножного тормоза. За последнее время средний уровень шума, производимый транспортом, увеличился на 12-14 дБ, поэтому проблема борьбы с шумом в городе приобретает все большую остроту. Для защиты людей от вредного влияния городского шума необходима регламентация его интенсивности, спектрального состава, времени действия и других параметров. При гигиеническом нормировании в качестве допустимого устанавливают такой уровень шума, влияние которого в течение длительного времени не вызывает изменений во всем комплексе физиологических показателей, отражающих реакции наиболее чувствительных к шуму систем организма. В основу гигиенически допустимых уровней шума для населения положены исследования по определению действующих и пороговых уровней шума. В настоящее время шумы для условий городской застройки нормируют в соответствии с «санитарными нормами допустимого шума в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки» и строительными нормами и правилами «Защита от шума». Санитарные нормы обязательны для всех министерств, ведомств и организаций. Эти организации обязаны предусматривать и осуществлять необходимые меры по снижению шума до уровней, установленных нормами. Одним из направлений борьбы с шумом является разработка государственных стандартов на средства передвижения, инженерное оборудование, бытовые приборы, в основу которых положены гигиенические требования по обеспечению акустического комфорта. Положение «Внешний и внутренний шум автотранспортных средств, допустимые уровни и методы измерений» устанавливает шумовые характеристики, допустимые уровни шума транспорта всех образцов. В качестве основной характеристики внешнего шума принят уровень звука, который не должен превышать для легковых автомобилей и автобусов 85-92 дБ, мотоциклов - 80-86 дБ. Для внутреннего шума приведены ориентировочные значения допустимых уровней звукового давления в октавных полосах частот: уровни звука составляют для легковых автомобилей 80 дБ, кабин или рабочих мест водителей грузовых автомобилей, автобусов - 85 дБ, пассажирских помещений автобусов - 75-80 дБ. Разрабатываются мероприятия по защите населения от шума. Снижение городского шума может быть достигнуто в первую очередь за счет уменьшения шумности транспортных средств. Существенный защитный эффект достигается в том случае, если жилая застройка размещена на расстоянии не менее 25-30 м от автомагистралей и зоны разрыва озеленены. При замкнутом типе застройки защищенными оказываются только внутриквартальные пространства, а внешние фасады домов попадают в неблагоприятные условия, поэтому подобная застройка автомагистралей нежелательна. Расположение магистрали в выемке также снижает шум на близкорасположенной территории.

3.3. Специфическое  и неспецифическое действие шума.

Специфическое действие шума сказывается на слуховом анализаторе, его звуковоспринимающей части, начиная с волосковых клеток спирального  органа, являющихся рецепторами для  нейронов спирального ганглия и, заканчивая нейронами коры извилины Гешли височной доли, где расположен корковый конец слухового анализатора, что приводит к развитию профессиональной тугоухости. Дистрофические (обменные, обратимые), а затем деструктивные (структурные, мало- или необратимые) изменения в слуховом анализаторе развиваются по причине длительной работы органа слуха в режиме повышенной шумовой нагрузки, повышенной афферентной импульсации, в истощающем режиме. Определенный вклад в развитие профессиональной тугоухости вносит 1) механический фактор, 2) центральные нарушения трофики слухового анализатора, 3) сосудистые нарушения. Морфологической основой профессиональной тугоухости в основном являются некротические изменения в кортиевом органе и спиральном ганглии. Комбинированное действие шума и вибрации вызывает дегенеративные изменения в вестибулярном анализаторе - отолитовом аппарате и ампулах полукружных каналов, что обусловливает вестибулярный синдром.

Неспецифическое действие шума сказывается на функции:

Центральная Нервная Система - вплоть до эпилептиформных припадков;

пищеварительной системы - вплоть до язвенных дефектов;

сердца - вплоть до инфаркта миокарда;

сосудов - вплоть до острого  нарушения кровообращения в миокарде, мозге, поджелудочной железе и других органах по ишемическому или геморрагическому типу.

Изменения в перечисленных  выше и других органах и системах развиваются по нейрогуморальному  механизму. Превышающий ПДУ производственный шум является стрессорным фактором. В ответную реакцию на длительное воздействие шума вовлекается неспецифическая гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система с выбросом и попаданием в циркулирующую кровь биологически активных веществ, воздействием их на гладкомышечные клетки стенок кровеносных сосудов (за исключением вен и капилляров), что приводит к повышению тонуса кровеносных сосудов, их спастическому состоянию, ишемии тканей и органов, гипоксии, ацидозу, дистрофическим (обратимым), а в дальнейшем деструктивным (мало- или необратимым) изменениям в различных тканях и органах, в большей мере в органах и системах с генотипически и/или фенотипически детерминированной повышенной слабостью и уязвимостью к «испытанию на прочность» через многократное и длительное нарушение кровообращения в них.

3.4. Методы  средства  защиты от шума

Одним из направлений борьбы с шумом является разработка государственных  стандартов на средства передвижения, инженерное оборудование, бытовые приборы, в основу которых положены гигиенические  требования по обеспечению акустического  комфорта. ГОСТ 19358-85 «Внешний и внутренний шум автотранспортных средств. Допустимые уровни и методы измерений» устанавливает  шумовые характеристики, методы их измерения и допустимые уровни шума автомобилей (мотоциклов) всех образцов, принятых на государственные, межведомственные, ведомственные и периодические  контрольные испытания. В качестве основной характеристики внешнего шума принят уровень звука, который не должен превышать для легковых автомобилей  и автобусов 85-92 дБ, мотоциклов – 80-86 дБ. Для внутреннего шума приведены  ориентировочные значения допустимых уровней звукового давления в  октавных полосах частот: уровни звука  составляют для легковых автомобилей 80 дБ, кабин или рабочих мест водителей  грузовых автомобилей, автобусов – 85 дБ, пассажирских помещений автобусов  – 75-80 дБ.

Санитарные нормы допустимого  шума обуславливают необходимость  разработки технических, архитектурно-планировочных  и административных мероприятий, направленных на создание отвечающего гигиеническим  требованиям шумового режима, как  в городской застройке, так и  в зданиях различного назначения, позволяют сохранить здоровье и  работоспособность населения. Одним  из эффективных средств борьбы с  производственным шумом является использование  демпфирующих металлических и неметаллических  материалов. Однако неметаллы не используются для снижения шума соударений из-за их невысоких прочностных характеристик, а металлические материалы, характеризующиеся  высокими прочностными свойствами, обеспечивают снижение шума весьма незначительно, поэтому встал вопрос о создании принципиально новых материалов, которые могли бы иметь высокие прочностные характеристики и достаточные демпфирующие свойства. Такими материалами являются биметаллы, которые позволяют получать такое сочетание служебных свойств, которое нельзя получить в одном отдельно взятом металле или сплаве, например: высокую прочность с коррозионной стойкостью, ударную вязкость с износостойкостью, прочность с высокой электро- и теплопроводностью, высокую прочность и достаточные демпфирующие свойства и т.д. До сих пор робкие попытки использовать биметаллы для снижения шума и вибрации не обеспечили решение проблемы, поэтому весьма актуальным является научное исследование, посвященное разработке биметаллов с повышенными демпфирующими свойствами. Технические средства защиты от шума: звукопоглощение, звукоизоляция, экранирование, средства демпфирования и глушители шума. Средства индивидуальной защиты.

Меры борьбы с шумом:

замена шумных процессов  бесшумными или менее шумными;

улучшение качества изготовления и монтажа оборудования;

укрытие источников шума; вывод  работающих людей из сферы шума;

применение индивидуальных защитных средств.

Глава 4 . Вибрация

4.1 Понятие и  сущность вибрации

Вибрация - механические колебания  механизмов, машин или в соответствии с ГОСТ 12.1.012-78 вибрацию классифицируют следующим образом.

По способу передачи на человека вибрацию подразделяют на общую, передающуюся через опорные поверхности  на тело сидящего или стоящего человека, и локальную, передающуюся через  руки человека.

По направлению различают  вибрацию, действующую вдоль осей ортогональной системы координат  для общей вибрации, действующую  вдоль всей ортогональной системы  координат для локальной вибрации.

По источнику возникновения  вибрацию подразделяют на транспортную (при движении машин), транспортно-технологическую (при совмещении движения с технологическим  процессом, мри разбрасывании удобрений, косьбе или обмолоте самоходным комбайном  и т. д.) и технологическую (при  работе стационарных машин)

Вибрация характеризуется  частотой f, т.е. числом колебаний и секунду (Гц), амплитудой А, т.е. смещением волн, или высотой подъема от положения равновесия (мм), скоростью V (м/с) и ускорением. Весь диапазон частот вибраций также разбивается на октавные полосы: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 63 125, 250, 500, 1000, 2000 Гц. Абсолютные значения параметров, характеризующих вибрацию, изменяются в широких пределах, по этому используют понятие уровня параметров, представляющего собой логарифмическое отношение значения параметра к опорному или пороговому его значению.

4.2 Действие вибрации  на организм человека

При работе в условиях вибраций производительность труда снижается, растет число травм. На некоторых  рабочих местах в сельскохозяйственном производстве вибрации превышают нормируемые  значения, а в некоторых случаях  они близки к предельным. Не всегда соответствуют нормам уровни вибраций на органах управления. Обычно в спектре вибрации преобладают низкочастотные вибрации отрицательно действующие на организм. Некоторые виды вибрации неблагоприятно воздействуют на нервную и сердечнососудистую системы, вестибулярный аппарат. Наиболее вредное влияние на организм человека оказывает вибрация, частота которой совпадает с частотой собственных колебаний отдельных органов, примерные значения которых следующие (Гц): желудок - 2...3; почки - 6...8; сердце - 4...6; кишечник- 2...4; вестибулярный аппарат - 0,5..Л,3; глаза - 40...100 и т.д.

Воздействие на мускульные рефлексы достигает 20 Гц; нагруженное  массой оператора сиденье на тракторе имеет собственную частоту вибрации 1,5...1,8 Гц, а задние колеса трактора - 4 Гц. Организму человека вибрация передается в момент контакта с вибрирующим  объектом: при действии на конечности возникает локальная вибрация, а  на все тело - общая. Локальная вибрация поражает нервно-мышечные ткани и  опорно-двигательный аппарат и приводит к спазмам периферических сосудов. При длительных и интенсивных  вибрациях в некоторых случаях  развивается профессиональная патология (к ней чаще приводит локальная  вибрация): периферическая, церебральная или церебрально-периферическая вибрационная болезнь. В последнем случае наблюдаются  изменения сердечной деятельности, общее возбуждение или, наоборот, торможение, утомление, появление болей, ощущение тряски внутренних органов, тошнота. В этих случаях вибрации влияют и  на костно-суставной аппарат, мышцы, периферийное кровообращение, зрение, слух. Местные вибрации вызывают спазмы сосудов, которые развиваются с концевых фаланг пальцев, распространяясь на всю кисть, предплечье, и охватывают сосуды сердца.

Тело человека рассматривается  как сочетание масс с упругими элементами. В одном случае это  все туловище с нижней частью позвоночника и тазом, в другом – верхняя  часть туловища в сочетании с  верхней частью позвоночника, наклоненной  вперед. Для стоящего на вибрирующей  поверхности человека существуют 2 резонансных пика на частотах 5…12 и 17…25 ГЦ, для сидящего на частотах 4…6 ГЦ. Для головы резонансные частоты  находятся в области 20…30 Гц. В  этом диапазоне частот амплитуда  колебаний головы может превышать  амплитуду колебаний плеч в 3 раза. Колебания внутренних органов, грудной  клетки и брюшной полости обнаруживают резонанс на частотах 3,0...3,5 Гц.

Максимальная амплитуда  колебаний брюшной стенки наблюдается  на частотах 7...8 Гц. С увеличением  частоты колебаний их амплитуда  при передаче по телу человека ослабляется. В положении стоя и сидя эти  ослабления на костях таза равны 9 дБ на октаву изменения частоты, на груди  и голове - 12дБ, на плече -12...14 дБ. Эти  данные не распространяются на резонансные  частоты, при воздействии которых  происходит не ослабление, а увеличение колебательной скорости.

В производственных условиях ручные машины, вибрация которых имеет  максимальные уровни энергии (максимальный уровень виброскорости) в полосах низких частот (до 36 Гц), вызывают вибрационную патологию с преимущественным поражением нервно-мышечной ткани и опорно-двигательного аппарата. При работе с ручными машинами, вибрация которых имеет максимальный уровень энергии в высокочастотной области спектра (выше 125 Гц), возникают главным образом сосудистые расстройства. При воздействии вибрации низкой частоты заболевание возникает через 8... 10 лет, а при воздействии высокочастотной вибрации - через 5 лет и раньше. Общая вибрация разных параметром вызывает различную степень выраженности изменений нервно и системы (центральной и вегетативной), сердечнососудистой системы и вестибулярного аппарата.

В зависимости от параметров (частота, амплитуда) вибрация может  как положительно, так и отрицательно влиять на отдельные ткани и организм в целом. Вибрацию используют при  лечении некоторых заболеваний, но чаще всего вибрацию (производственную) считают вредно влияющим фактором. Поэтому важно знать граничные  характеристики, разделяющие позитивное и негативное влияние вибрации на человека. Впервые на полезное значение вибрации обратил внимание французский  ученый аббат Сен Пьер, который  в 1734 г. сконструировал вибрирующее  кресло для домоседов, повышающее мышечный тонус и улучшающее циркуляцию крови. В начале XX в. в России профессор Военно-медицинской академии А.Е. Щербак доказал, что умеренная вибрация улучшает питание тканей и ускоряет заживление ран.

Производственная вибрация, характеризующаяся значительной амплитудой и продолжительностью действия, вызывает у работающих раздражительность, бессонницу, головную боль, ноющие боли в руках  людей, имеющих дело с вибрирующим  инструментом. При длительном воздействии  вибрации перестраивается костная  ткань: на рентгенограммах можно  заметить полосы, похожие на следы  перелома - участки наибольшего напряжения, где размягчается костная ткань. Возрастает проницаемость мелких кровеносных  сосудов, нарушается нервная регуляция, изменяется чувствительность кожи. При  работе с ручным механизированным инструментом может возникнуть акроасфиксия (симптом мертвых пальцев) - потеря чувствительности, побеление пальцев, кистей рук. При воздействии общей вибрации более выражены изменения со стороны центральной нервной системы: появляются головокружения, шум в ушах, ухудшение памяти, нарушение координации движений, вестибулярные расстройства, похудение. Основные параметры вибрации: частота и амплитуда колебаний. Колеблющаяся с определенной частотой и амплитудой точка движется с непрерывно меняющимися скоростью и ускорением: они максимальны в момент ее прохождения через исходное положение покоя и снижаются до нуля в крайних позициях. Поэтому колебательное движение характеризуется также скоростью и ускорением, представляющими собой производные от амплитуды и частоты. Причем органы чувств человека воспринимают не мгновенное значение параметров вибрации, а действующее.