Опасность виброакустических колебаний

Лекция 7.

Опасность виброакустических колебаний

1. Шум

2.Инфразвук

3.Ультразвук

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.

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. Воздействие шума уровнем свыше 80 дБ может привести к потере слуха – профессиональной тугоухости. 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 снижается производительность труда и ухудшается качество работы, повышается вероятность возникновения несчастных случаев.

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.

Низкочастотные ультразвуковые 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 возникает как 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.

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

Представляет собой колебания с частотой ниже 20 Гц, распространяющиеся в воздушной среде. 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. Специально в промышленности не применяется. Природные инфразвуки тесно связаны с ураганами, океаническими штормами, землетрясениями, сильными грозами. Источниками инфразвука могут быть средства наземного, воздушного и водного транспорта, пульсация давления в газовоздушных смесях (форсунки большого диаметра). Наиболее характерным и распространенным 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. Нормируемыми характеристиками инфразвука на рабочих местах являются уровни звукового давления в децибелах в октавных полосах. Допустимым уровнями звукового давления являются 105 дБ в октавных полосах 2, 4, 8, 16 Гц и 102 дБ в октавной полосе 31,5 Гц. При этом общий уровень звукового давления не должен превышать 110 дБ Лин.

Для непостоянного инфразвука нормируемой характеристикой является общий уровень звукового давления.

Исследования биологического действия инфразвука на организм показали, что при уровне от 110 до 150 дБ и более он может вызывать у людей неприятные субъективные ощущения и изменения в центральной нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной системах, вестибулярном анализаторе. Инфразвук вызывает снижение слуха преимущественно на низких и средних частотах, выраженность этих изменений зависит от уровня интенсивности инфразвука и длительности действия фактора. При действии инфразвука отмечаются жалобы работников на раздражительность, головную боль, рассеянность, головокружение.

Предельно допустимые уровни инфразвука на рабочих местах нормируются санитарными нормами (СН 2.2.4/2.1.8.583-96 “Инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки”) для работ различной степени тяжести, для работ различной степени интеллектуально-эмоциональной напряженности и для кабин автомобилей.

4. Вибрация

Вибрация представляет собой процесс распространения механических колебаний в твердом теле. 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.

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.

Особенно вредными являются вибрации с частотой, совпадающей с частотой собственных колебаний тела человека или его отдельных органов (для тела человека 6-9 Гц, головы 6 Гц, желудка 8 Гц, других органов в пределах – 25 Гц). Частотный диапазон расстройства зрительных восприятий лежит между 60 и 90 Гц, что соответствует резонансу глазных яблок.

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, которые начинаются с концевых фаланг пальцев рук и распространяются на всю кисть, предплечье, захватывают сосуды сердца. 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 12-15 лет.

Общая вибрация встречается на транспорте, на сельскохозяйственных и дорожно-строительных машинах и пр. Влияние общей вибрации на человека, возникающей при сотрясении машин, пола и пр. выражается в головной боли, головокружении, общей разбитости, боли в конечностях.

В структуре профессиональной заболеваемости России вибрационная болезнь занимает в разные годы 2-4 место. В отдельных отраслях, в частности, в нефтяной промышленности (бурение и добыча) вибрационная болезнь и заболевания опорно-двигательного аппарата составляют более 90% всех случаев.

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».

PAGE 6

Опасность виброакустических колебаний