Влияние шума на организм человека.

       Шум — это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности (силы), возникающих при механических колебаниях в твердых, жидких и газообразных средах. Шум отрицательно влияет на организм человека, и в первую очередь на его центральную нервную и сердечно-сосудистую системы. Длительное воздействие шума снижает остроту слуха и зрения, повышает кровяное давление, утомляет центральную нервную систему, в результате чего ослабляется внимание, увеличивается количество ошибок в действиях работающего, снижается производительность труда. Воздействие шума приводит к появлению профессиональных заболеваний и может явиться также причиной несчастного случая. Источниками производственного шума - являются машины, оборудование и инструмент.

Органы слуха человека воспринимают звуковые волны с частотой 16... 20 000 Гц. Колебания с частотой ниже 16 Гц (инфразвук) и выше 20 000 Гц (ультразвук) не вызывают слуховых ощущений, но оказывают биологическое воздействие на организм.

При звуковых колебаниях частиц среды в ней возникает переменное давление, которое называют звуковым давлением Р. Распространение звуковых волн сопровождается переносом энергии, величина которой определяется интенсивностью звука I₀. Минимальное звуковое давление Ро и минимальная интенсивность звука Iо, различаемые ухом человека, называются пороговыми. Интенсивности едва слышимых звуков (порог слышимости) и интенсивность звуков, вызывающих болевые ощущения (болевой порог), отличаются друг от друга более чем в миллион раз. Поэтому для оценки шума удобно измерять не абсолютные значения интенсивности и звукового давления, а относительные их уровни в логарифмических единицах, взятые по отношению к пороговым значениям Ро и Iо.

За единицу измерения уровней звукового давления и интенсивности звука принят децибел (дБ). Диапазон звуков, воспринимаемых органом слуха человека, 0... 140 дБ. Уровень интенсивности звука определяется по формуле

 

L₁ = 10 lg (I/Io),

 

где I— интенсивность звука в данной точке, Вт/м²; Iо — интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости, равному 10^-12 Вт/м² при частоте 1000 Гц. Уровень звукового давления определяется по формуле

 

Lр = 20 lg (Р/Ро),

 

где Р — звуковое давление в данной точке. Па; Ро — пороговое звуковое давление, равное 2·10^-5 Па.

Звуковые колебания различных частот при одинаковых уров­нях звукового давления по-разному воздействуют на органы слуха человека. Наиболее благоприятно воздействие звуков более вы­соких частот.

По характеру спектра шумы подразделяются на низкочастотные (максимум звукового давления в диапазоне частот ниже 400 Гц), среднечастотные (400...1000 Гц) и высокочастотные (свыше 1000 Гц).

Для определения частотной характеристики шума звуковой диапазон по частоте разбивают на октавные полосы частот, где верхняя граничная частота f_B равна удвоенной нижней частоте f_H, т. е.

 

f_B / f_H = 2.

 

Октавная полоса характеризуется среднегеометрической частотой

 

f_ср = Ö f_H f_B

 

По характеру спектра шум подразделяется на широкополосный с непрерывным спектром шириной более одной октавы и тональный, в спектре которого имеются выраженные дискретные тона.

По временным характеристикам шум подразделяется на постоянный и непостоянный (колеблющийся во времени, прерывистый, импульсный).

Постоянным считается шум, уровень которого за восьмичасовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБ, непостоянным — более чем на 5 дБ.

ГОСТ 12.1.003—83 устанавливает предельно допустимые условия постоянного шума на рабочих местах, при которых шум, действуя на работающего в течение восьмичасового рабочего дня, не приносит вреда здоровью. Нормирование ведется в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

Допустимые уровни шума дополняются поправками на продолжительность его воздействия в течение рабочего дня, его спектральный состав и временную структуру, так как физиологическое действие шума во многом зависит от этих характеристик.

Для измерения на рабочих местах уровней шума в октавных полосах частот и общего уровня шума применяют различные типы шумоизмерительной аппаратуры. Наибольшее распространение получили шумомеры, состоящие из микрофона, воспринимающего звуковую энергию и преобразующего ее в электрические сигналы, усилителя, корректирующих фильтров, детектора и стре­лочного индикатора со шкалой, измеряемой в децибелах.

Производственный шум нарушает информационные связи, что вызывает снижение эффективности и безопасности деятельности человека, так как высокий уровень шума мешает услышать предупреждающий сигнал опасности. Кроме того, шум вызывает обычную усталость. При действии шума снижаются способность сосредоточения внимания, точность выполнения работ, связанных с приемом и анализом информации и производительность труда. При постоянном воздействии шума работающие жалуются на бессонницу, нарушение зрения, вкусовых ощущений, расстройство органов пищеварения и т.д.

У них отмечается повышенная склонность к неврозам. Энергозатраты организма при выполнении работы в условиях шума больше, т.е. работа оказывается более тяжелой. Шум, отрицательно воздействуя на слух человека может вызвать три возможные исхода: временно (от минуты до нескольких месяцев) снизить чувствительность к звукам определенных частот, вызвать повреждение органов слуха или мгновенную глухоту. Уровень звука в 130 дБ вызывает болевое ощущение, 150 дБ приводит к поражению слуха при любой частоте.

Человеческое ухо двояко застраховано от повреждения при воздействии шума. Во-первых, при действии шума свыше 90 дБ в течении 10 мс происходит рефлекторное сокращение (ушной рефлекс) двух небольших мышц, при этом снижается чувствительность человека к звукам средней и низкой частоты. Во-вторых, при повышенном звуковом давлении изменяется характер колебаний ушных косточек. Шум, образующийся при буровзрывных работах, из-за быстрой (не менее 10 м/с) скорости воздействия не снижается ушным рефлексом.

Предельно допустимые уровни воздействия разных типов шума обычно оценивают с помощью эквивалентных уровней непрерывного шума. Критерий риска повреждения слуха при полной ежедневной дозе воздействия следующий:

 

Продолжительность воздействия, ч	8	4	2	1	0.5	0.25	0.12	0.03	0.02	0.01
Предельно допустимые дозы, дБ (по шкале А)	90	93	96	99	102	105	108	114	117	120

Пределы действия (ПДУ) шума на человека гарантируют, что остаточное понижение слуха после 50 лет работы у 90% будет менее 20 дБ, т.е. ниже того предела, когда это начинает мешать человеку в повседневной жизни. Потеря слуха на 10 дБ практически не замечается. Предельные уровни шума при воздействии в течении 20 мин следующие:

 

 

Частота, Гц	1-7	8-11	12-20	20-100
Предельные уровни шума, дБ	150	145	140	135

Переносимость воздействия шума на организм человека (табл....) зависит от частоты и уровня. Так при уровне шума 145 дБ возникают затруднение и изменение ритма дыхания, при 150 дБ - кашель, слюноотделение, боль при глотании, при 154 дБ достигается предел переносимости, появляются головная боль, удушье, затуманенное зрение.

Таблица...

Оценка влияния шума на человека.

Уровень звука, дБ	Звуковое давление, Па	Субъективная оценка действия звукового раздражителя на человека
8 80 90 100 110 120 130	210 210 6.310 2 6.3 20 6.310	Порог слышимости. Шум заметен. Шум беспокоит. Шум мешает. Разговор невозможен. Шум подавляет и раздражает. Появление болевых ощущений.

Инфразвуком принято называть колебания с частотой ниже 20 Гц, распространяющиеся в воздушной среде. Низкая частота инфразвуковых колебаний обусловливает ряд особенностей его распространения в окружающей среде. Вследствие большой длины волны инфразвуковые колебания меньше поглощаются в атмосфере и легче огибают препятствия, чем колебания.с более высокой частотой. Этим объясняется способность инфразвука распространяться на значительные расстояния с небольшими потерями частичной энергии. Вот почему обычные мероприятия борьбе с шумом в данном случае неэффективны. Под воздействием инфразвука возникает вибрация крупных предметов строительных конструкций из-за резонансных эффектов и возбуждение вторичного индуцированного шума в звуковом диапазоне случаев имеет место усиление инфразвука в отдельных помещениях.

Источниками инфразвука моут быть средства наземного, воздушного и водного транспорта, пульсация давления в газовоздушных смесях (форсунки большого диаметра) и др.

Наиболее характерным и широко распространенным источником низкоаккустических колебаний являются компрессоры. Отмечается, что шум компрессорных цехов является низкочастотным с.преобладанием инфразвука, причем в кабинах операторов инфразвук становится более выраженным из-за затухания более высокочастотных шумов.

Низкочастотные акустические колебания отмечаются в черной металлургии, где их источниками являются электросталеплавильные дуговые доменные печи. Вблизи сталеплавильной печи уровень инфразвука был 118 дБ на частоте 6 Гц, на частотах 12,5 и 16 Гц достигал 105 дБ.

На рабочих местах в мартеновском и кислородно-конверторном цехе наибольшие уровни 03—100 дБ лежат в диапазоне 8—31,5 Гц.

Источниками инфразвуковых колебаний являются мощные вентиляционные системы и системы кондиционирования. Максимальные уровни звукового давления достигают 106 дБ на 20 Гц, 98 дБ на 4 Гц, 85 дБ на частотах 2 и 8 Гц.

В салонах автомобилей наиболее высокие уровни звукового давления лежат в диапазоне 2—16 Гц, достигая 100 Дб и более. При этом, если автомобиль движется с открытыми окнами, уровень может значительно возрастать, достигая, по данным разных авторов, 113—120 дБ в октавных полосах ниже 20 Гц. Открытое окно играет здесь роль резонатора Гельмгольца.

Высокие инфразвуковые уровни имеют место в шуме автобусов, составляя 107—113 дБ на частотах 16—31,5 Гц при общем уровне шума 74 дБ (А). Инфразвуковой характер имеет шум некоторых самоходных машин, например, бульдозера, в шуме которого максимум энергии находится на частотах 16—31,5 Гц, составляя 106 дБ.

Еще один источник инфразвука—железнодорожный транспорт. Наибольшие уровни давления в шуме тепловозов приходятся на область ниже 45 Гц, составляя 108—127 дБ.

Источником инфразвука являются реактивные двигатели самолетов и ракет. При взлете турбореактивных самолетов уровни инфразвука плавно нарастают от 70—-80 дБ до 87— 90 дБ на частоте 20 Гц. В то же время на частотах 125— 150 Гц отмечается другой максимум, поэтому такой шум все же нельзя назвать выраженным инфразвуком.

Из приведенных данных видно, что инфразвук на рабочих местах может достигать 120 дБ и выше. При этом чаще работающие подвергаются воздействию инфразвука при уровнях 90—100 дБ.

Порог восприятия инфразвуковых колебаний для слухового анализатора составляет в диапазоне 1—30 Гц—80—120 дБ, а болевой порог—130—140 дБ.

Исследования, проведенные в условиях производства, свидетельствуют, что в случае резко выраженного инфразвука относительно небольших уровней, например, 95 и 100 дБ при общем уровне шума 60 дБ (А) отмечаются жалобы на раздражительность, головную боль, рассеянность, сонливость, головокружение. В то же время при наличии интенсивного широкополосного шума даже с достаточно высокими уровнями инфразвука указанные симптомы не появляются. Этот факт вероятнее всего связан с маскировкой инфразвука шумом звукового диапазона.,Ультразвуком принято считать колебания свыше 20 кГц, распространяющиеся как в воздухе, так и в твердых средах. Это обусловливает контакт его с человеком через воздух и непосредственно от вибрирующей поверхности (инструмента, аппарата и других возможных источников).Ультразвуковая техника и технология широко применяется в различных отраслях народного хозяйечадля целей активного воздействия на вещества (пайка, сварка, лужение, механическая обработка и обезжиривание деталей и т. д.), структурного анализа и контроля физико-механических свойств вещества и материалов, (дефектоскопия), для обработки и передачи сипналов Л радиолокационной и вычислительной технике, в медицине—для диагностики и терапии различных заболеваний с использованием звуковидения, резки и соединения биологических тканей, стерилизации инструментов, рук и т. д.Условно ультразвуковой диапазон частот делится на низкочастотный—от 22,5.кГц до 100 кГц и высокочастотный— от 100 кГц и выше.Ультразвуковые установки с рабочими частотами 20— 30 кГц находят широкое применение в промышленности, поэтому в воздух рабочей зоны, кроме ультразвуковых колебаний, генерируются высокочастотные шумы. Наиболее распространенными уровнями звукового и ультразвукового давлений на рабочих местах на производстве являются 90—-120 дБ. Пороги слухового восприятия высокочастотных звуков и ультразвуков при костном проведении составляют на частоте 20 кГц—110 дБ, на 30 кГц—до 115 дБ и на 40 кГц—до 130 дБ. Принимая во внимание эти данные и учитывая, что низкочастотные ультразвуки (до 50 кГц) значительно больше, чем высокочастотные шумы, затухают в воздухе по мере удаления от источника колебаний, можно предположить их относительную безвредность для человека, тем более, что на границе сред «кожа и воздух» происходит крайне незначительное поглощение падающей энергии, порядка 0,1%. В то же время ряд исследований свидетельствует о возможности неблагоприятного действия ультразвука через воздух. Наиболее ранние неблагоприятные субъективные ощущения отмечались у рабочих, обслуживающих ультразвуковые установки—головные боли, усталость, бессонница, обострение обоняния и вкуса, которые в более поздние сроки (через 2 года) сменялись угнетением перечисленных функций. У рабочих, обслуживающих ультразвуковые промышленные установки, выявлены нарушения в вестибулярном анализаторе. Ультразвук может воздействовать на работающих через волокна слухового нерва, которые проводят высокочастотные колебания, и специфически влиять на высшие отделы анализатора, а также вестибулярный аппарат, который тесно связан со слуховым органом. Обширные и глубокие исследования отечественных ученых по влиянию воздушных ультразвуков на животных и человека позволили разработать нормативы, ограничивающие уровни звукового давления в высокочастотной области звуков и ультразвуков в '/з-октавных полосах частот (табл. 3). Высокочастотный ультразвук практически не распространяется в воздухе и может оказывать воздействие на

 

Таблица 3