Бесконтактные физические воздействия на человека

Введение

В структуре  профессиональной заболеваемости болезни, вызванные воздействием физических факторов, занимают ведущее место, их удельных вес составляет более половины всех случаев. Чаще всего такого рода заболевания встречаются у работников машиностроительных предприятий, ведь именно для машиностроения характерны загрязнения окружающей среды физическими  воздействиями. Федеральный закон  «Об охране окружающей среды» определяет загрязнение окружающей среды как  поступление в неё вещества и (или) энергии, свойства, местоположение или количество которых, оказывают  негативное воздействие на окружающую среду. С целью защиты окружающей среды принимаются различные  экологические нормативы. В настоящее  время экологические нормативы  базируются в основном на санитарно-гигиенических  принципах, т.е. на необходимости защиты, в первую очередь, человека. В основном, для машиностроительных производств  это оправдано, ведь, прежде всего  действие такой загрязненной окружающей среды испытывают на себе именно работники этих производств. Обращаю ваше внимание на то, что в приведенном определении загрязнения окружающей среды сказано не только о веществе, но и об энергии. О ней принято забывать, и, когда речь заходит о загрязнениях окружающей среды, всем представляется загрязнение различными вредными и опасными веществами, пылью, микроорганизмами и пр., т. е. в широком смысле именно веществом. Хотя наряду с веществом, существует и другая форма материи – поле (для человека это гравитационное и электромагнитное поле), а формулу E=mc², показывающую, что материя и энергия по сути одно и тоже, никто не отменял. Эволюция живой природы происходила в тех  гравитационных и электромагнитных полях, которые создаёт Земля, и, поэтому человек адаптирован к ним. Что касается естественного энергетического фона, то, и к энергиям движения молекул воздуха (как среднестатистическим – температуре, так и суммарным для единицы объёма – давлению), и к энергиям электромагнитных (в том числе световых) и упругих волн (воздушных – звука и подземных – проявляющихся в вибрации поверхности Земли и всех находящихся на ней твердых предметов), человек вполне приспособлен. Исключение составляют температуры в Антарктиде и некоторых пустынях и давления на некоторых нагорьях. Но сам человек в процессе освоения новых технологий и особенно после научно-технической революции научился создавать температуры и давления, звуки и вибрации, электромагнитные поля и волны (в том числе световые), а также другие воздействия, не характерные или вообще не встречающиеся в естественных условиях. Многие из них нашли применение в промышленности и, особенно, в машиностроении. Некоторые из этих воздействий (обычно звуки и вибрации) иногда являются побочными продуктами других технологических процессов и полезных воздействий. Но локализовать все эти неестественные воздействия зачастую не удаётся, и они отрицательно влияют на человека. Однако влияние это изучено недостаточно. Поэтому изучение этого влияния, нормирование такого рода вредных воздействий, а также разработка и применение новых средства защиты от них сегодня актуальны.

 

Звук

 

  Звук представляет собой упругую волну, образующуюся под воздействием какой-либо возмущающей силы, продольно распространяющуюся в среде и создающую в ней механические колебания. Главными характеристиками звука являются его частота, измеряемая в герцах (Гц) и звуковое давление L, определяемое по формуле , где p — среднее квадратическое значение звукового давления, Па; p₀ — исходное значение звукового давления.  В воздухе р₀ = 2´10^-5 Па. Звуковое давление измеряется в децибелах (дБ).

 Если частота звука  находится в диапазоне 16 – 20 000 Гц, то они воспринимаются слуховым аппаратом человека. В природе, и даже на производстве звук редко имеет определённую частоту, — как правило, он имеет целый диапазон, спектр, или, другими словами,  полосу частот, поэтому на производстве угрозу здоровью человека обычно представляет именно такой слышимый звук – он называется шумом. Звук частотой ниже 16 Гц называется инфразвуком, а выше 20 000 Гц – ультразвуком. И ультра-, и инфразвук человек не слышит, хотя они оказывают специфическое воздействие на организм и могут быть вредны и даже опасны.

 

    Шум

    Шум более 150 дБ может вызвать акустическую травму - разрыв барабанной перепонки, смещение или поломку слуховых косточек. Шум громкостью выше 140 Дб может вызвать болевой эффект. ГОСТ 12.1.003-83 запрещает даже кратковременное пребывание в зонах с октавными уровнями звукового давления свыше 135 дБ в любой октавной полосе. При длительном воздействии шума высокой интенсивности возможно либо обратимое, либо необратимое снижение чувствительности слуховых органов - неврит слухового нерва (тугоухость). Среди профессиональных заболеваний, вызванных воздействием физических факторов, нейросенсорная тугоухость занимает лидирующее место,  её доля составляет около 40 %. А доля этого заболевания в общей структуре профессиональной заболеваемости составляет 17 % на 2007 г. Помимо неврита слухового нерва, превышение допустимого уровня шума приводит к нарушению нервной и эндокринной системы, вызывает повышение кровяного давления, гипертонус мускулатуры, мигрень, увеличивает уровень холестерина, вызывает обострение язвенной болезни желудка и стресс. Допустимый уровень шума – это уровень, который не вызывает у человека значительного беспокойства и существенных изменений показателей функционального состояния систем и анализаторов, чувствительных к шуму [2].

      Установлено, что утомляющее и повреждающее действие шума пропорционально его частоте. Т. е. звуковое давление шума в одной полосе частот может быть выше, чем звуковое давление в полосе больших частот. Поэтому в ГОСТе 12.1.003-83 весь диапазон слышимых частот разбит на 9 октавных полос и в каждой октавной полосе установлено своё максимальное значение звукового давления для различных видов работ, и для каждого вида работы предельные значения звуковых давлений уменьшаются с ростом частоты звука. Однако максимальный уровень звукового давления для самых громких работ не должен превышать 107 дБ для октавной полосы со среднегеометрической частотой 31,5 Гц, 95 дБ для октавной полосы со средне-геометрической частотой 63 Гц, 87 дБ для полосы со среднегеометрической частотой 125 Гц, 82 дБ для октавы со средне-геометрической частотой 250 Гц, 78 дБ для полосы со среднегеометрической частотой 500 Гц, 75 дБ для килогерцовой октавной полосы, 73 дБ для двухкилогерцовой, 71 для четырёх и 69 дБ для последней, восьмикилогерцовой полосы. Для тонального (в спектре которого имеются выраженные дискретные тона) и импульсного (кратковременного) шума предельные значения звукового давления нужно брать на 5 дБ меньше.

  Очевидно, что следует принимать меры по снижению шума на рабочих местах:

-использовать шумобезопасную технику;

-применять средства и методы коллективной защиты по ГОСТ 12.1.029;

-применять средства индивидуальной защиты по ГОСТ 12.4.051.

 

    Наиболее эффективное средство коллективной защиты от шума — звукоизолирующие преграды (стены, звукоизолирующие оболочки вокруг машин, экраны, звукоизолирующие кабины и посты управления, т.е. звукоизолирующие оболочки вокруг рабочих мест). В тех случаях, когда требуемая степень снижения шума невелика, может применяться звукопоглощение – облицовка всех (или части) внутренней поверхности помещения звукопоглощающим материалом, или развешивание в помещении штучных (или объемных) звукопоглотителей. В качестве звукопоглотительных материалов применяются пористые волокнистые маты или плиты толщиной 50-100 мм, покрытые защитным слоем. Для достижения максимального эффекта площадь звукопоглощающей облицовки должна составлять не менее 60% от площади S_n, ограждающих помещение поверхностей. Однако общее возможное уменьшение шума за счет средств звукопоглощения не превышает 6 - 8 дБ.

Организационно-технические  мероприятия по защите от шума включает применение малошумных процессов и  оборудования, внедрение дистанционного управления шумных машин, рациональный режим труда и отдыха.

    Индивидуальные средства защиты применяются в тех случаях, когда по техническим или экономическим причинам нельзя уменьшить шум до допустимого уровня. Применяют противошумные наушники, закрывающие ушную раковину снаружи, вкладыши, перекрывающие наружный слуховой проход, противошумные шлемы, каски и костюмы.

 

 

    Ультразвук

    Основными характеристиками ультразвука, также как и любого другого звука, являются частота и уровень звукового давления, поэтому ГОСТ 12.1.001-89 нормирует параметры ультразвука аналогично тому, как ГОСТ 12.1.003-83 нормирует параметры шума: диапазон частот ультразвука разделяется на несколько полос, и в каждой полосе устанавливается предельный уровень звукового давления, который может терпеть работник предприятия без риска для здоровья. Отличие состоит в том, что ширина полос, для которых ГОСТ_12.1.001-89 нормирует пороговые уровни звукового давления ультразвука, составляет не октаву, а её треть. Так, для третьоктавной полосы со среднегеометрической частотой 12,5 кГц предельнодопустимым уровнем звукового давления ультразвука считается уровень в 80 дБ, а для третьоктавной полосы со среднегеометрической частотой 16 кГц — уровень в 90 дБ (правда, по согласованию с работодателем). Для полосы со среднегеометрической частотой 20 кГц предельным уровнем звукового давления считается уровень в 100 дБ, а для полосы со среднегеометрической частотой 25 кГц предельным уровнем звукового давления, безопасным для работника, считается уровень в 105 дБ. Для ультразвука больших частот эта цифра составляет 110 дБ. Те же значения предельных уровней звукового давления ультразвука приведены и в СанПиН_2.2.4.

    Анализируя картину распределения  предельных уровней звукового  давления ультразвука по его  частоте, можно заметить, что она  обратна картине распределения предельных уровней звукового давления шума по звуковой частоте: с увеличением частоты ультразвука, предельный уровень безопасных для человека звуковых давлений возрастает. Поэтому для уменьшения неблагоприятного воздействия ультразвука на человека следует использовать в ультразвуковых источниках генераторы с рабочими частотами не ниже 22 кГц.

    Для защиты работающих от неблагоприятного воздействия ультразвука следует применять противошумы по ГОСТ 12.4.051.

Очевидными способами уменьшения воздействия ультразвука на работников производства являются применение дистанционного способа управления оборудованием, создающим ультразвук, и его размещение в отдельных помещениях или звукоизолирующих кабинах, а также применение звукопоглощающих кожухов для такого оборудования. Кроме того, для снижения вредного воздействия ультразвука на работников, подвергающихся его воздействию, с ними необходимо проводить общеукрепляющие процедуры (витаминизация, ультрафиолетовое облучение, комплексы гимнастических упражнений и др.).

Хотя ультразвук не вызывают болевых ощущений, он производит специфическое физиологическое воздействие на организм человека и если это воздействие имеет длительный характер, а параметры ультразвука превышают допустимые, то могут возникнуть функциональные изменения центральной и периферической нервной и сердечно-сосудистой систем, слухового и вестибулярного аппарата.

 

 

    Инфразвук

    Звуковые колебания частотой 2 – 20 Гц (инфразвук) оказывают неблагоприятное воздействие на организм человека, вызывая нарушения в центральной нервной системе, сердечно-сосудистой и дыхательной системах, вестибулярном аппарате. Инфразвук от 5 до 8 Гц может вызвать остановку сердца и смерть человека. Кроме того возникают головные боли, звон в ушах и в голове, снижается внимание и работоспособность, появляется чувство страха, угнетённое состояние, нарушается равновесие, появляется сонливость, затруднение речи. Также инфразвук способен вызвать профессиональную тугоухость и может стать причиной неврозов. Воздействие инфразвука на человека связано с возникновением резонанса, который происходит из-за совпадения  частоты инфразвука с собственной частотой колебаний различных органов человека и ритмов головного мозга. Однако психических реакций на наиболее часто встречающиеся в промышленности уровни инфразвука выявлено не было. Экспериментально показано, что нахождение в разных частях даже небольшого помещения способно вызвать разнонаправленную реакцию органов и систем человека и животных. Этот факт может послужить основой сравнительно простых способов защиты от инфразвука, основанных на выведении рабочего места человека-оператора из биологически вредной зоны. Предельно-допустимые уровни звукового давления инфразвука на рабочих местах устанавливаются СН 2.2.4/1.8.583-96 в зависимости от его частоты. Уровень звукового давления для работ различной степени тяжести не должен превышать 100 дБ для октавной полосы со среднегеометрической частотой 2 Гц. Соответствующий показатель для октавной полосы со среднегеометрической частотой 4 Гц составляет 95 дБ. Для октавной полосы со среднегеометрической частотой 8 Гц максимальный уровень звукового давления_—_90 дБ. Для последней полосы частот инфразвука (средне-геометрическая частота которой равна 16 Гц) — 85 дБ. Из защитных и профилактических мероприятий можно предложить генерацию инфразвуковых колебаний в противофазе к тем колебаниям, от которых требуется защититься.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Температура воздуха

 

     Температура воздуха  определяется по усредненной кинетической энергии молекул воздуха.

     Процессы, начинающиеся  в организме под влиянием температурного  воздействия, включают биофизическую  и биохимическую фазы изменений  и достигают уровня сложных  физиологических реакций.

     Организм человека  может нормально функционировать  лишь при условии сохранения  температурного гомеостаза, под  которым подразумевается сохранение как глубокой температуры тела (“ядра”), так и температуры поверхностных тканей (“оболочки”). Для сохранения температурного гомеостаза организм должен находиться в термостабильном состоянии, т. е. в состоянии теплового баланса, который осуществляется аппаратом физиологической терморегуляции, а также путём приспособительных действий человека (изменение микроклимата в помещении, использование одежды, сокращение времени воздействия термической нагрузки). Хотя сохранение теплового баланса является обязательным условием обеспечения теплового комфорта, оно не является единственным. Существенным условием теплового комфорта является также соотношение потерь тепла “сухим” и “влажным” тепловыми потоками. Ведущие звенья терморегуляторного аппарата — нейроэндокринная, сердечно-сосудистая, потоотделительная системы. Напряжение в функционировании перечисленных систем, обусловленное воздействием на организм неблагоприятного микроклимата, может сопровождаться ухудшением здоровья. При определённом уровне их напряжения в организме могут развиваться патологические процессы.

Температурный диапазон, в котором  система терморегуляции человека способна обеспечить температурный гомеостаз, весьма узок.  Ещё более узким  является температурный диапазон, соответствующий  тепловому комфорту [4].

 

    Температура воздуха ниже нормы

    Проблема воздействия  на организм работников производственных (в т. ч. машиностроительных) предприятий  низких температур актуальна  для нашей, самой холодной страны  мира. Среднегодовая температура в РФ составляет 5,5 градусов мороза. Особенно актуальна эта проблема для северных районов России. Согласно СанПиН 2_2_4_548-96, определяющему гигиенические требования к микроклимату производственных помещений, минимальная температура воздуха, при которой люди могут оставаться на своих рабочих местах (в течение не более часа за всю рабочую смену) составляет 6 °С, да и то при условии интенсивной физической нагрузки. При меньшей температуре, большем времени пребывания в условиях воздействия этой температуры, или при меньшей интенсивности физических нагрузок возможно переохлаждение организма работающего (если он, конечно, не использует одежду со значительной защитой от воздействия холодного воздуха). Однако переохлаждение возможно и при большей температуре, если работающий будет испытывать недостаточно интенсивную физическую нагрузку или находиться в производственном помещении с такой температурой чрезмерно долго. Соответствующие длительности пребывания при различной температуре воздуха и уровнях энергозатрат можно уточнить в СанПиН 2_2_4_548-96. Минимальная допустимая температура, т. е. минимальная температура, при которой работающие ещё могут оставаться на своих рабочих местах в течение всей 8-часовой рабочей смены без риска для своего здоровья, составляет 15 °С (тоже при условии интенсивной физической нагрузки). При использовании обычной (не специальной) рабочей одежды со значительным коэффициентом теплоизоляции эту цифру можно понизить до 13_°С. При уменьшении интенсивности физической нагрузки минимально-допустимая температура, при которой можно работать в течение всей 8-часовой рабочей смены без риска для здоровья, возрастает (конкретные значения для разных уровней энергозатрат можно посмотреть в СанПиН 2_2_4_548-96).