Воздействие ультразвуковых колебаний на организм и защита от них

 

Воздействие на человека может происходить через воздушную среду либо контактным способом. Степень восприятия человеком ультразвука зависит от его интенсивности, длительности действия и размеров области организма, под- вергшейся данному воздействию. Под действием ультразвука в крови, лимфе человека возникает акустическая кавитация — образование в жидкости полос- тей (пузырьков), заполненных газом. Когда пузырьки лопаются, они излуча- ют ударную волну, которая приводит к разрушению клеток ткани организма и

 

сильному локальному повышению температуры тела. У работников, подвер- женных воздействию ультразвука, наблюдаются функциональные нарушения сердечной деятельности, изменения свойств и состава крови, артериального давления. Появляется быстрая утомляемость, характерны головные боли, по- теря слуховой чувствительности, так как поражается и внутреннее ухо челове- ка. Длительное воздействие ультразвука приводит к расстройству центральной нервной системы. Контактное ультразвуковое облучение рук приводит к нару- шению капиллярного кровообращения в кистях, снижению болевой чувстви- тельности. Поэтому допустимые уровни ультразвука в зонах контакта рук и других частей тела человека с ультразвуковыми установками не должны пре- вышать 110 дБ.

Защита от ультразвука. Для индивидуальной зашиты от ультразвука ис-

пользуют противошумы (звуковые колебания в противофазе), наушники, ре- зиновые перчатки. Мерами защиты от ультразвука служат звукоизолирующие материалы, кожухи, экраны, звукопоглощающие устройства.

Для снижения воздействия ультразвуковых колебаний приемлемо примене-

ние традиционных методов защиты от шума.

Оценка условий труда по фактору ультразвука для ряда железнодорожных профессий постоянно проводится специалистами ВНИИ железнодорожной ги- гиены. Основой для оценки условий труда являются «Гигиенические критерии

 

оценки и классификация условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового про- цесса» (Р 2.2.755—99 Госсанэпиднадзора Минздрава России). Они носят обя- зательный характер. Таблицы и методики расчета для оценки условий труда приведены в Приложении Г-3.

 

 

Инфразвук

 

Инфразвук — это колебания с частотами ниже частот, слышимых челове- ком. Верхняя их граница находится в пределах 16…25 Гц, нижняя — не опре- делена. Характерная особенность инфразвука — очень малое поглощение раз- личными средами, что затрудняет борьбу с ним. Инфразвук проходит даже че- рез самые толстые стены и распространяется на большие расстояния.

Вприроде инфразвуковые колебания возникают при землетрясениях, ура-

ганах, штормах и других природных катаклизмах. Воздействие инфразвуко- вых частот широко проявляется в современном производстве и на транспорте. Они образуются при работе двигателей внутреннего сгорания, крупных венти- ляторов и компрессоров, при движении локомотивов и автомобилей, вращении воздушных винтов летательных аппаратов. Инфразвук становится вредным производственным фактором при уровне звукового давления более 110 дБ. На

 

объектах железнодорожного транспорта — это зоны около электротехническо- го оборудования постоянного тока, зоны окраски распылением. Воздействие инфразвука вызывает у человека чувство тревоги, стремление покинуть поме- щение, в котором распространяются инфразвуковые колебания.

Шум в кабинах машинистов современных локомотивов имеет широкополос- ный спектр с наибольшей интенсивностью в области низких частот. Уровень низкочастотных колебаний (инфразвука) изменяется в зависимости от скоро- сти движения локомотива, направления ветра, степени герметизации кабины машиниста и др.

Воздействие инфразвука. Он влияет на здоровье человека и проявляется в

виде ощущения неясной тревоги, беспокойства, недомогания, приступов мор- ской болезни. Нарушается нормальная работа сердца, легких, желудка. Осо- бенно опасной является частота 7 Гц, совпадающая с биоритмами мозга. Ин- фразвуковое воздействие может привести к параличам, обморокам, торможе- нию кровообращения и даже к остановке сердца.

Защита от инфразвука. Снижение воздействия инфразвука достигается применением резонансных и камерных глушителей, а также ослаблением гене- рирования инфразвука в источнике. Традиционные методы защиты от шума не дают достаточно эффективного результата в случае борьбы с инфразвуком.

Основой для оценки условий труда по фактору воздействия инфразвука яв-

ляются «Гигиенические критерии оценки и классификация условий труда по

 

показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяже- сти и напряженности трудового процесса» (Р 2.2.755—99 Госсанэпиднадзора Минздрава России). Они носят обязательный характер. Таблицы и методики расчета для оценки приведены в Приложении Г-3.

 

 

Вибрация

 

Общие положения. Под вибрацией понимают механические колебания тех- нического объекта или системы. При вибрации происходит поочередное воз- растание и убывание амплитуды и частоты колебаний. Механические вибрации возникают практически во всех механизмах, но с разными амплитудами и час- тотами, поэтому они могут быть моно-, би-, полигармонические и случайные (с широким диапазоном частот). Колебания, распространяющиеся через плот- ные среды, воспринимаются кожным анализатором человека.

Основными параметрами вибрации являются: частота колебаний — f (Гц),

амплитуда смещения — (м), виброскорость — v (м/с), виброускорение — a (м/с2), период колебания (время, в течение которого совершается одно пол- ное колебание) — Т (с). Вреальных механических системах, как правило, имеют место сложные колебательные движения, возникающие в результате суммирования колебаний с разными частотами, амплитудами и направления-

 

ми. Колебательные движения могут иметь импульсный или толчкообразный характер. Так как абсолютные значения параметров вибрации меняются в ши- роких пределах, то введено понятие уровней виброускорения, измеряемых в децибелах (дБ).

Вкачестве нормируемых показателей используются среднеквадратические

значения виброускорения а или виброскорости v, а также их логарифмиче- ские уровни La и Lv,которые измеряются в децибелах.

Логарифмические уровни виброускорения La, определяют по формуле:

 

La = 10 lg(a / a 0)·2 = 20 lg(a / a 0),

 

где a — среднеквадратическое значение виброускорения, м/с2;

a 0 = 10–6 — опорное виброускорение (пороговое значение), при котором человек ощущает ее как вибрацию, м/с2.

Логарифмические уровни виброскорости Lv определяют по формуле:

 

Lv = 10 lg(v/v 0) · 2 = 20 lg(v/v 0),

 

где v — среднеквадратическое значение виброскорости, м/с;

v 0 = 5·10–8 — опорная виброскорость (пороговое значение), при которой человек ощущает ее как вибрацию, м/с.

 

3.5.11. Источники вибрации

 

Источником вибрации является любое транспортное средство, ручной пнев- моинструмент (перфораторы) или электроинструмент (дрели), а также удар- ные механизмы (молоты), вращения неуравновешенных масс (вибротрамбов- ки, вибраторы для зачистки полувагонов после выгрузки), возвратно-поступа- тельно движущиеся системы (кривошипно-шатунные механизмы) и пр. Наличие дисбаланса для всех этих случаев приводит к появлению неуравнове- шенных сил, вызывающих вибрацию. Причиной дисбаланса также может быть неоднородность материала вращающегося тела, деформация деталей от нерав- номерного нагрева или износа. Например, источники вибрации в кабине маши- ниста локомотива можно разделить на две группы. Первая — источники, свя- занные с процессом качения колеса по рельсу. Износ рельсов, рельсовые сты- ки, неровности в зоне остряков стрелочных переводов, неоднородность балластной призмы, износ и лыски колес — основные причины вибрации под- вижного состава, возникновения интенсивных широкополосных низкочастот- ных колебаний. Вторая группа источников вибрации связана с работой дизе- лей, электродвигателей, компрессоров. Это оборудование генерирует преиму- щественно высокочастотные колебания. Характеристики этих колебаний

 

определяются особенностями конструкции, техническим состоянием и режи- мом работы оборудования. Наложение колебаний от различных источников друг на друга дает сложную картину колебательного процесса, охватывающего частоты от 1,6 до 63 Гц.

При совпадении собственных частот с внешними, происходит резкое нарас- тание амплитуды колебаний. Это явление называется резонансом. Резонанс может приводить к разрушениям конструкций вследствие усталости металла. Усталостные разрушения происходят мгновенно, без признаков надвигающей- ся опасности.

Для членов локомотивных бригад уровни вибрации превышают допустимые в 2…2,5 раза. Это позволяет оценивать условия их труда как класс 3.2 или 3.3. Вцехах разборки и сборки ремонтных локомотивных заводов слесари-сборщи- ки и формовщики подвергаются воздействию уровней вибрации, превышаю- щих нормативные на 6…15 дБА. Условия труда работников путейских ремонт- ных бригад также неблагоприятны. Так, например, ручные шпалоподбойки ге- нерируют вибрацию на рукоятке, которая на 5…13 дБ превышает нормы по виброскорости. Уровни вибрации, превышающие нормативные, имееют место на щебнеочистительных, снегоуборочных, землеуборочных, шпалоподбивоч-

ных и других путевых машинах. Подробнее см. в Приложении Г-3.

 

3.5.12. Воздействие вибрации на человека

 

Вибрация относится к факторам, обладающим высокой биологической ак- тивностью. При длительном воздействии она вызывает хроническое профес- сиональное заболевание — вибрационную болезнь. Вибрационная болезнь включена в список профессиональных заболеваний. Она стойко лидирует, за- нимая с 1993 г. второе место в структуре профессиональных заболеваний же- лезнодорожников, уступив первое место заболеваниям органов дыхания. Виб- рационная болезнь от воздействия вибрации и толчков регистрируется у води- телей и операторов транспортно-технологических машин и агрегатов. При этом заболевании возникают боли в пояснице, конечностях, в области желудка; она прявляется в виде отсутствия аппетита, бессонницы, раздражительности, быст- рой утомляемости. Вибрационная болезнь выражается общими расстройствами с нарушениями опорно-двигательного аппарата (мышцы, связки, кости и сус- тавы), а также сосудистого тонуса и болевой, температурной и вибрационной чувствительности.

Действие вибрации зависит от продолжительности воздействия, места при-

ложения и направления оси вибрационного воздействия, демпфирующих свойств тканей организма человека, частоты и амплитуды колебаний, от явле- ний резонанса и других условий (подробнее см. ниже).

 

Действие вибрации в зависимости от продолжительности воздействия (по временноˆй характеристике) подразделяют на постоянную вибрацию, для которой контролируемый параметр за время наблюдения изменяется не более чем в 2 раза (на 6 дБ), и непостоянную вибрацию, для которой указанные па- раметры за время наблюдения изменяются более чем в 2 раза.

Действие вибрации в зависимости от места приложения (от типа контакта

работника с вибрирующим оборудованием) подразделяют на общую вибрацию и локальную.

Общая вибрация (вибрация рабочих мест) через опорные поверхности пере-

дается на тело сидящего или стоящего человека и воздействует на весь орга- низм. Так вибрация локомотива передается на тело машиниста, в основном, че- рез сидение кресла. Вобласти низких частот интенсивность колебаний кресла машиниста превышает значения ПДУ в 1,5…2 раза. На объектах железнодо- рожного транспорта общая вибрация имеет место там, где применяются вибра- торы для зачистки полувагонов от слежавшихся и смерзшихся грузов, на виб- роплощадках, на всех транспортных средствах (от дизелей тепловозов до строительных и путевых машин), в литейных и кузнечно-прессовых цехах ре- монтных предприятий. При действии на организм общей вибрации в первую очередь страдает опорно-двигательный аппарат, нервная система и такие ана- лизаторы, как вестибулярный, зрительный, тактильный. У рабочих, профес-

 

сия которых связана с вибрацией, отмечаются головокружения, расстройства координации движений, симптомы укачивания. Под влиянием общей вибрации отмечается снижение болевой, тактильной и вибрационной чувствительности. Особенно опасна толчкообразная вибрация, вызывающая микротравматиза- цию различных тканей с последующим их изменением. Общая низкочастотная вибрация оказывает влияние на обменные процессы в организме, проявляю- щиеся изменением углеводного, белкового, ферментного, витаминного и холе- стеринового обмена, а также биохимических показателей состава крови. Воз- действие общей вибрации в резонансной зоне весьма опасно, так как оно может стать причиной механических повреждений внутренних органов человека.

Локальная вибрация — передается через руки или участки тела человека,

контактирующие с вибрирующими поверхностями. Она воздействует на от- дельные части организма человека при работе с виброинструментом, присутст- вует на рычагах управления транспортными средствами и пр. Проблема произ- водственной локальной вибрации для ремонтно-строительных предприятий железнодорожного транспорта важна в связи с наличием большого количества ручных пневматических и электрических машин. Это шлифовальные, полиро- вальные машины, молотки, гайковерты, перфораторы, механические ножницы для резки металла. Для большинства механизированных инструментов уровни виброскорости значительно превышают допустимые, достигая 112 дБ или

 

2 м/с2(выше всего на пневматических перфораторах — 124…145 дБ). Среди цехов машиностроительных производств по этому показателю выделяются куз- нечно-штамповочные цеха — 115 дБА и полировочные цеха –115…118 дБА.

Локальной вибрации подвергаются, главным образом, лица, работающие с

ручным механизированным инструментом. Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов кисти, предплечий, нарушая снабжение конечностей кровью и, при длительном воздействии, вызывает хроническое профессиональное забо- левание — вибрационную болезнь. Одновременно колебания действуют на нервные окончания, мышечные и костные ткани, вызывают снижение кожной чувствительности, отложение солей в суставах пальцев, деформируя суставы и уменьшая их подвижность. Возникают ноющие, ломящие, тянущие боли рук. Колебания низких частот вызывают резкое снижение тонуса капилляров, а ко- лебания высоких частот — спазм сосудов. Локальная вибрация вызывает спаз- мы сосудов фаланг пальцев, затем распространяется на всю кисть, предплечье и сосуды сердца. При локальной вибрации также нарушается деятельность центральной нервной системы.

У формовщиков, бурильщиков, заточников, рихтовщиков при среднечастот-

ном спектре вибраций заболевание развивается через 8...10 лет работы. При работе с инструментом ударного действия (клепка, обрубка) виброболезнь проявляется через 12...15 лет работы.

 

В зависимости от направления оси вибрационного воздействия вибрация подразделяется на: вертикальную, горизонтальную от спины к груди и гори- зонтальную от правого плеча к левому.

Различные ткани организма по-разному воспринимают воздействие вибра-

ции. Тело человека может рассматриваться как сочетание масс с упругими демпфирующими свойствами, имеющими собственные резонансные частоты. Например, для плечевого пояса, бедер и головы в положении стоя они состав- ляют 4...6 Гц. Для большинства внутренних органов эти частоты лежат в диа- пазоне 6...9 Гц.

Действие вибрации в зависимости от частоты колебаний. Общая вибра-

ция с частотой ниже 0,7 Гц (качка) приводит к морской болезни, вызываемой нарушением нормальной деятельности вестибулярного аппарата. Вибрация с частотой 6...9 Гц, близкой к частоте собственного механического резонанса внутренних органов, может привести к разрыву тканей и внутренним кровоиз- лияниям. Реакция человеческого организма на вибрацию пропорциональна значениям виброускорения и виброскорости, которые зависят от частоты. Сис- тематическое воздействие общих вибраций, характеризующихся высоким уровнем виброскорости, приводит к возникновению вибрационной болезни.

Действие вибрации в зависимости от явлений резонанса. Резонанс отдель-

ных органов человеческого тела наступает при совпадении собственных частот

 

колебаний внутренних органов с частотами внешних сил. Уже при превыше- нии частот колебаний 0,7 Гц такие резонансные колебания становятся возмож- ными. Область резонанса для головы в положении сидя при вертикальных вибрациях находится в диапазоне между 20...30 Гц, при горизонтальных —

1,5...2 Гц. Частотный диапазон расстройств зрительных восприятий лежит ме- жду 60 и 90 Гц, что соответствует частоте колебаний глазных яблок. Для орга- нов, расположенных в грудной клетке и брюшной полости (грудь, диафрагма, живот), резонансными являются частоты 3...3,5 Гц. Для всего тела в положе- нии сидя резонанс наступает на частотах 4...6 Гц.