Виброакустические факторы. 
Медико-биологические основы безопасности жизнедеятельности

Вибрация. Вибрация, шум, ультразвук и инфразвук по физической природе — механические колебания твердых тел, зов и жидкостей. Внедрение новых технологических приемов и раций, механизация производственных процессов, мощности и скоростей перемещения и вращения оборудования его элементов, транспорта сопровождаются более интенсивным возникновением механических колебаний, а значит, растет количество лиц, подвергающихся воздействию данного фактора.

В нормативных документах разных стран в качестве физического критерия приняты ускорение и колебательная частота.

В нашей стране скорость вибрации принята в качестве физического критерия при гигиеническом нормировании вибрации.

В настоящее время изучены распространение вибрации в зависимости от точки приложения колебаний (сидя, стоя) и возникающие при этом механические эффекты. Определены резонансные частоты между отдельными системами организма.

Пороги восприятия вибрации. Согласно современным представлениям вибрация воспринимается многочисленными механорецепторами, заложенными в коже, мышцах человека.

Пороги вибрационной чувствительности повышаются при охлаждении, ишемии и динамической нагрузке; повышается по­ рог чувствительности и с возрастом. С увеличением стажа работы увеличиваются как абсолютные величины порогов вибрационной чувствительности, так и число лиц с нарушениями виброощущения. Постоянные сдвиги порогов вибрационной чувствительности. У работников со стажем работы 10 лет численно приблизительно равны временным сдвигам порогов практически здоровых лиц стажем до года при определении к концу рабочего дня.

Вибрация в зависимости от ее параметров может оказывать положительное, так и отрицательное влияние на отдельные и организм в целом. С физиотерапевтической целью вибрацию пользуют для улучшения питания кровообращения в тканях лечении некоторых заболеваний.

Вибрация в зависимости от ее параметров может оказывать положительное, так и отрицательное влияние на отдельные ткани и организм в целом.

Сопутствующие факторы, усугубляющие вредное воздействия вибрации на организм: чрезмерные мышечные нагрузки (осе усилия достигают до 400 Н), шум высокой интенсивности (сочетание действия вибрации и шума способствует более ранним поражениям как органа слуха, так и других систем организма), охлаждающие метеорологические условия.

Длительное влияние вибрации, особенно в сочетании с комплексом других вредных производственных факторов, приводит вначале к функциональным, а потом и выраженным патологическим нарушениям в организме работников.

Влияние вибрации на организм человека. Вибрационная болезнь — это одно из наиболее часто встречающихся профессиональных заболеваний. Оно может быть вызвано локальной обшей производственной вибрацией, и характеризуется поражением нервной и сердечно-сосудистой систем и опорно-двигательного аппарата. Вибрационная болезнь от локальной вибрации возникает у тех работников, кто удерживает конечностями ручной механизированный инструмент или обрабатываемую деталь. Действие вибрации усугубляется физическими нагрузками и охлаждающим микроклиматом. В начале заболевания больные жалуются на онемение, чувство покалывания, ноющие боли в кистях, особенно по ночам. Во время работы эти неприятные ощущения проходят. Могут наблюдаться приступы побеления пальцев рук на холоде, особенно при повышенной влажности воздуха. Кисти, даже в теплом помещении, остаются холодными, влажными, по внешнему виду «Мраморными» или синюшными. При продолжении работы с вибрацией приступы побеления пальцев учащаются, боли и онемения становятся постоянными. Снижается чувствительность на кистях к болевым и вибрационным раздражителям. Кожа рук становится грубой, утолщенной, деформируются ногти. Кисти и пальцы отекают. Появляются утомляемость, затем слабость в мышцах рук. Беспокоят боли в суставах рук, а при рентгенологическом исследовании в них выявляются изменения. При более выраженной степени вибрационной болезни нарушаются движения в руках, поражается центральная нервная система, развиваются спазмы как периферических, так и мозговых сосудов.

Вибрационная болезнь от воздействия общей вибрации может развиваться у работников на большегрузных автомобилях, тракторах, бульдозерах и других транспортных средствах, при работах на оборудовании, использующем вибрацию (при формовке изделий, дозировании, рассеве сырья и пр.). Общая вибрация в большей степени влияет на центральную нервную систему. Больных беспокоят головные боли, головокружения, утомляемость, раздражительность, шаткость при ходьбе, может быть повышение кровяного артериального давления. Позже развивается полиневропатия ног, а затем и рук. Проявляется заболевание онемением, зябкостью, «мурашками», болями в конечностях. Полиневропатия может сочетаться с развитием пояснично-крестцового радикулита, неврастении. В поздней стадии возможно поражение головного мозга (энцефалопатия). На производстве встречается комбинированное воздействие локальной и общей вибрации (например, у водителей транспортных средств). Женский организм более, чем мужской, чувствителен к воздействию вибрации и реагирует на нее увеличением заболеваний половой сферы.

В начальной стадии болезни рекомендуется перевод на работу, не связанную с воздействием вибрации временно на срок 1,5−2 месс одновременным лечением. При выраженной вибрационной болезни больные нуждаются в постоянном трудоустройстве на работу, не связанную с воздействием вибрации, с тяжелой физической нагрузкой и неблагоприятными метеорологическими условиями. В далеко запущенных случаях заболевания больные не­ трудоспособны.

Кроме того, возможно влияние вибрации на зрительный анализатор. Отмечаются нарушение цветного ощущения, изменение границ поля зрения. Снижается острота зрения при наблюдении за фиксированным объектом и за колеблющейся целью, а также способность чтения показаний приборов. В основе понижения остроты зрения лежит изменение колебательных движений глазного яблока, что ведет, в свою очередь, к нарушению точной фиксации объекта различения и смещению изображения на сетчатке. Максимум ухудшения остроты зрения на частотах 20−40 и 60−90 Гц объясняется увеличением амплитуды колебания яблока вследствие возникновения резонансных колебаний.

Под воздействием вибрации возрастает потребление кислорода, которое коррелирует со степенью гипервентиляции и свидетельствует об увеличении энергетических затрат под ее влиянием, что объясняется возрастанием в организме окислительных процессов и увеличением мышечной работы, необходимой для поддержания равновесия и позы тела.

Наблюдаются изменения электрокардиограммы, частоты пульса и артериального давления, периферического и мозгового кровообращения.

Гигиеническое нормирование и профилактика. Основной путь борьбы с вредным влиянием вибрации на организм человека следует искать в конструировании нового, более совершенного оборудования с дистанционным управлением, а также в использовании виброизоляции машин с динамическими нагрузками и рабочих мест.

Гигиеническая оценка вибрации должна проводиться на стадии экспертизы нормативно-технической документации на новые технологические процессы, оборудование (в том числе закупаемое за рубежом), модернизированные ручные машины и опытные образцы. По результатам обследования дается экспертное заключение о необходимости проведения мероприятий по снижению неблагоприятного влияния вибрации.

В тех случаях, когда технические способы не обеспечивают достижения требований действующих нормативов, правильная организация режима труда, ограничение длительности воздействия вибрации, а также применение средств индивидуальной защиты способствуют ограничению ее вредного воздействия так же, как и регламентированные перерывы, и проведение комплекса процедур, предупреждающих вибрационную болезнь (водные процедуры, массаж, гимнастика).

В соответствии с СанПиИ 2.2.2.540−96 «Гигиенические требования к ручным инструментам и организации работ» запрещается применение ручных инструментов, генерирующих уровни вибрации, более чем на 12 дБ превышающих ПДУ. Этим же документом предусмотрена защита временем работников в условиях применения ПДУ с обязательным применением СИЗ (см. ниже).

В виде нежелательных факторов звук является постоянным побочным эффектом работы механизмов и деятельности человека, воздействующим на рецепторы органа слуха. Ухо — это не только устройство для регистрации звука, оно неразрывно связано со структурами центральной нервной системы, играет ключевую роль в последующей передаче речи, а в целом — в понимании и осмыслении окружающего мира.

В настоящее время практически нет ни одной отрасли народно­ го хозяйства или среды обитания человека, где шум не был бы в числе ведущих вредных факторов. Литейные и металлообрабатывающие производства, лесозаготовительные и строительные работы, добыча полезных ископаемых, текстильная и деревообрабатывающая промышленность — далеко не полный перечень производства, где шум превышает допустимые уровни. Уличный шум стал, к сожалению, обыденным явлением в городах, не говоря уже о среде искусства (рис. 5.3).

Источниками шума могут быть колебания, возникающие при соударении, трении, скольжении твердых тел, истечении жидкостей и газов. Источниками колебаний являются работающие станки, ручные механизированные инструменты (электрические и пневматические пилы, отбойные, рубильные молотки, перфораторы), электрические машины (генераторы, электродвигатели, турбины), компрессоры, кузнечно-прессовое оборудование, подъемно-транспортное, вспомогательное оборудование (вентиляционные установки, кондиционеры), лифты, транспортные средства (автомашины, поезда, самолеты), музыкальные инструменты и пр. (рис. 5.4). Интенсивный шум в результате развития утомления у работников приводит к снижению производительности труда от 2,5 до 16%.

По физической сущности шумэто механические колебания частиц упругой среды. Физическое понятие о звуке охватывает как слышимые, так и неслышимые колебания упругих сред. Акустические колебания, лежащие в зоне от 16 Гц до 20 кГц, воспринимаемые человеком с нормальным слухом, называются звуковыми, т. е. шумом, с частотой ниже 16 Гцинфразвуком, а выше 20 кГц ­ ультразвуком.

Звуковым волнам присущи определенные закономерности распространения во времени и пространстве. При распространении звуков любых частот имеют место обычные для всех типов волн явления отражения, преломления, дифракции и интерференции. В помещении фронт волны накапливается на его границах. При этом часть энергии передается через преграду (преломление), часть отражается обратно в помещение. Передаваемая энергия вызывает образование звукового поля с другой стороны преграды.

Источник звука внутри помещения образует звуковое поле, обусловленное его непосредственным звучанием и звуками, многократно отраженными от поверхностей ограждений. Звук в помещении не исчезает мгновенно с отключением источника, а продолжает отражаться от поверхностей, постепенно поглощаясь.

В производственных помещениях время реверберации должно быть предельно маленьким.

Если на пути распространения звуковая волна встречает препятствие, она может огибать его.

Ухо человека может воспринимать и анализировать звуки широком диапазоне частот и интенсивностей.

Главным заболеванием, которое развивается у лиц, подвергшихся неблагоприятному влиянию шума, следует считать невральную (нейросенсорную)тугоухость. Распространенность соневральной тугоухости достаточно высока. По данным ВОЗ заболевание профессионального характера по частоте стоит первом месте и встречается у 10−20% работников. В нашей ее удельный вес среди всех профессиональных заболеваний официальным данным составляет 12−15% и постепенно увеличивается.

Воздействие звука высокой интенсивности вызывает притупление слуха. Порог слышимости — минимальный уровень звука, который еще различим. Обычно различают три вида притупления слуха в результате воздействия сильного шума:

• • временное повышение порога слышимости (ВПП) — это кратковременное повышение порога, начиная с которого ухо слышит звуки, снижающееся затем до первоначального значения;
• • устойчивое повышение порога слышимости (УПП) — долговременное следствие воздействия шума, когда потеря слуха не восстанавливается;
• • акустическая травма, возникающая в результате одноразово­ го, как правило, кратковременного воздействия чрезвычайно интенсивного шума, как, например, звука выстрела или взрыва.

Кроме патологических изменений можно выделить следующие проявления неблагоприятного воздействия шума на организм — снижение разборчивости речи, неприятные ощущения, развитие утомления. Снижение разборчивости (внятности) речи, профессионально значимое при многих видах деятельности, обусловлено эффектами звуковой маскировки голоса производственным шумом и тесно связано со спектральными характеристиками шума. Приобретает особую значимость то, что шум, являясь информационной помехой для высшей нервной деятельности в целом, оказывает неблагоприятное влияние на протекание нервных процессов и способствует развитию утомления, так как шум увеличивает напряжение физиологических функций в процессе труда.

В развитии профессиональной сенсоневральной тугоухости выделяют три стадии: а) слуховую адаптацию — к концу смены слуховой порог возрастает на 10−15дБ, но через 3−5 приходит к норме; б) слуховое утомление — к концу рабочей зоны слуховой порог возрастает на 15 дБ, а время функции анализатора затягивается до 1 ч; в) тугоухость — шум с уровнем более 80 дБА довольно быстро вызывает снижение слуха и развитие тугоухости, начальные проявления которых встречаются у работников иногда при стаже работы до 5 лет.

Сроки возникновения сенсоневральной тугоухости следующие: минимальный — 5−7 лет, средний — 10−12 лет и максимальный ­ от 15 лет и более (табл. 5.7).

У лиц, систематически пребывающих в условиях воздействия интенсивного шума вначале появляются жалобы на головную боль,. головокружение, шум в ушах, быструю утомляемость, раздражительность, общую слабость, ослабление памяти, понижение слуха. При медицинском осмотре наблюдаются дрожание (тремор) пальцев, век, пошатывание, снижение коленных и локтевых рефлексов, неустойчивость пульса, повышение артериального давления. Могут быть отмечены нарушения функции желудка, обменных процессов.

Развитие тугоухости — процесс длительный и постепенный. Время протекания этого процесса различно и зависит от интенсивности, спектра, динамики изменения воздействия шума во· времени, индивидуальной чувствительности к шуму. Снижение слуха на 10 дБ практически неощутимо, на 20 дБ едва заметно.

Таблица 5.7.

Возрастание тугоухости среди лиц, подвергающихся воздействию шума на протяжении трудового стажа (5- 25 лет), %.

Только потеря слуха более чем на 20 дБ начинает серьезно мешать человеку, особенно когда к этому добавляются возрастные изменения слуха. Критерием установления профессиональной потери слуха является его потеря на оба уха: потеря слуха на 11−20 дБ в речевых частотах 50−2000 Гц и восприятие шепотной речи на расстоянии 4−5м.

Описанная картина иногда называется «шумовой болезнью». В нее входят, как минимум, функциональные нарушения сердечно-сосудистой, центральной нервной и эндокринной систем организма и обязательно сенсоневральная тугоухость.

Гигиеническое нормирование и профилактика. Мероприятия по борьбе с шумом могут быть архитектурно-планировочными, технологическими, организационными и медико-профилактическими.

Основой всех правовых, организационных и технических мер по снижению производственного шума является гигиеническое нормирование его параметров с учетом влияния на организм.

В зависимости от частоты и нервно-психических нагрузок ПДУ шума колеблется от 50 до 80 дБА. При разработке новых технологических процессов, при проектировании, изготовлении, эксплуатации оборудования используются такие документь1 как ГОСТ 12.1.003−83 «ССБТ. Шум, общие требования безопасности» и санитарные нормы СН 2.24,2.1.8.562−96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки» .

Регламентированные дополнительные перерывы следует рекомендовать с учетом уровня шума, его спектра и наличия индивидуальных средств защиты (табл. 5.8). Отдыхать во время этих перерывов необходимо в специально оборудованных помещениях; в комнатах для приема пищи также должны быть оптимальные акустические условия (уровень звука не выше 50 дБА).

Для профилактики вредного действия шума лица, подвергающиеся его воздействию, подлежат обязательным предварительным, при приеме на работу, и периодическим медицинским осмотрам. При поступлении на работу противопоказаниями к приему являются стойкое снижение слуха, хронические заболевания уха, на­ рушение функции вестибулярного аппарата и др.

Периодические осмотры работников шумных цехов проводят отоларинголог, невропатолог, терапевт с обязательным исследованием слуха (аудиометрия). Частота осмотров находится в зависимости от уровней шума на рабочих местах (1 раз в год или в 2−3 года). Обнаружение сенсоневральной тугоухости со значительной степенью снижения слуха является противопоказанием для продолжения работы в шумном производстве.

Инфразвук. Инфразвуком называют неслышимые акустические колебания с частотой ниже 20 Гц. На производстве он возникает в результате тех же процессов, что и шум слышимых частот, а именно: турбулентности, резонанса, пульсации. Вследствие этого инфразвук, как правило, сопровождается слышимом шумом, причем максимум колебательной энергии зависимости от характеристик конкретного источника может делиться на звуковую или инфракрасную части спектра. С инфразвуковыми колебаниями работники имеют контакты при управлении портными средствами, обслуживании оборудования по плавке металла, компрессоров, портовых кранов.

Биологическое действие. Инфразвук оказывает выраженное логическое действие на функции внутренних органов в связи с что его частота может совпадать с частотой колебаний органов и тем самым оказывать на них влияние. Инфразвук с частотой 8 Гц наиболее опасен для человека.

Инфразвук вызывает снижение слуха преимущественно на и средних частотах и может привести работников к профессиональной сенсоневральной тугоухости.

Гигиеническое нормирование и меры защиты. Нормативный документ «Инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помешениях и на территории жилой застройки» СН 2.2.4/2.18.583−96 определяет классификацию, характеристики и ПДУ инфразвука на рабочих местах, а также методы и условия его контроля.

О наличии инфразвука в производстве свидетельствуют:

• а) технологические признаки: высокая единичная мощность машин, низкое число оборотов, неоднородность или цикличность технологических процессов при обработке крупногабаритных деталей или больших масс сырья (мартены, конвертеры, горнодобывающая промышленность); флюктуации мощных потоков газов или жидкостей (газодинамические или химические установки);
• б) конструктивные признаки: большие габариты двигателей, наличие замкнутых объемов, возбуждаемых динамически (кабины наблюдения технологического оборудования); подвеска самоходных и транспортно-технологических машин;
• в) строительные признаки: большие площади перекрытий или ограждений источников шума (смежное расположение административных помещений с производственными); наличие замкнутых звукоизолированных объемов (кабин наблюдений оператора).

Для постоянного инфразвука — октавные уровни звукового давления 2, 4, 8, 16 дБ, — среднегеометрическая частота 105 Гц; для 31,5 дБ — 102 Гц.

Для непостоянного инфразвука — общий уровень звукового давления по «линейной» шкале шумомера равен 11О дБ.

Наиболее эффективным и практически единственным средством борьбы с инфразвуком является его снижение в источнике. Существующие меры борьбы с шумом, как правило, неэффективны для инфразвуковых колебаний. Наиболее эффективными являются увеличение быстроходности оборудования, глушения на путях распространения. В качестве индивидуальных средств защиты рекомендуется применение наушников, защищающих ухо от неблагоприятного действия сопутствующего шума. Работающие должны проходить предварительные и периодические медицинские осмотры в сроки и в объеме, установленных для лиц, работающих в условиях воздействия производственного шума.

Ультразвук. Ультразвуком называют неслышимые механические колебания упругой среды с частотой, превышающей верхний предел слышимости.

Ультразвуковые установки и приборы в зависимости от частотной характеристики делят на две основные группы:

• 1) аппаратура, генерирующая низкочастотный ультразвук с частотой колебаний 11−100 кГц;
• 2) установки, в которых используется высокочастотный ультразвук с частотой колебаний в пределах 100 кГц 100 мГц.

Работники предприятий могут иметь контакты с ультразвуком· в следующих случаях: при очистке деталей от масел и окалины для защиты судов от обрастания, котлов и теплообменных аппаратов от накипи; при стирке тканей и шерсти; очистке воздуха от пыли, копоти, химических веществ; при механической обработке сверхтвердых и хрупких материалов — алмаза, стекла, керамики, ювелирных изделий; при обработке семян и борьбе с насекомыми и гусеницами. В пищевой промышленности ультразвук используется при приготовлении сухого молока, замораживании его с целью длительного хранения, при эмульгировании жиров, извлечении: вытяжки из печени; стерилизации инструментов, материалов и упаковок с пищевыми продуктами; при приготовлении вакцин и сывороток; для дефектоскопии металла, бетона, резины и других материалов и изделий из них; для исследования внутренних органов. Он оказывает болеутоляющее, спазмолитическое, противовоспалительное и бактерицидное действие, улучшает кровои лимфообращение, стимулирует деятельность нервной и эндокринной систем, усиливает защитные реакции организма, снижает артериальное давление, способствует сращиванию переломов, разрушает опухолевые клетки.

Влияние на организм человека. Биологическое действие ультразвука обусловлено его механическим, тепловым и физико-химическим действием. Звуковое давление в ультразвуковой волне может меняться в пределах ± 303,9 кПа (3 атм). Отрицательное давление приводит к возникновению внутри тканевой жидкости полостей и разрывов. Это приводит к деполяризации и деструкции молекул, вызывает их ионизацию, что активирует реакции, способствует нормализации и ускорению обмена веществ.

Тепловое действие ультразвука связано в основном с поглощением акустической энергии. Тепловой эффект, производимый ультразвуком, может быть очень значительным: при интенсивности ультразвука 4 Вт/см2 и воздействии его в течение 20 с температура тканей на глубине 2−5 см повышается на 5−6°С. Эффект действия ультразвука зависит от его интенсивности. Ультразвук малой (до 1,5 Вт/см 2) и средней (1,5- 3 Вт/см 2) интенсивности вызывает в тканях положительные биологические эффекты, стимулирует протекание физиологических процессов.

Ультразвук большой интенсивности (3−10 Вт/см2) оказывает вредное воздействие как на отдельные органы, так и на весь организм. Профессиональное заболевание, которое развивается от воздействия ультразвука, называется вегетативно-сенсорной полиневропатией (ангионеврозом) рук. Оно развивается в результате кон­ такта рук работника с оборудованием, генерирующим ультразвуковые колебания. Первые жалобы пострадавшие предъявляют на зябкость рук, боли в кистях, ползание «мурашек», которые возни­ кают после двух-трех лет работы. На медицинском осмотре обнаруживаются синюшность кожи рук, понижение чувствительности, ломкость ногтей, уменьшение объема мышц на руках. Впоследствии возможны утолщения пальцев, помутнение ногтей на руках. Данные признаки заболевания сопровождаются головными болями, головокружениями, общей слабостью, быстрой утомляемостью, расстройством сна, раздражительностью. Ультразвук по сравнению с шумом в меньшей степени влияет на функцию слухового анализатора. Однако наблюдается функциональное расстройство слуха, которое может закончиться развитием сенсоневральной тугоухости.

Существенное значение для улучшений условий труда предупредительный санитарный надзор в целях разработки опасной ультразвуковой техники. Завод изготовитель в документации производственного оборудования указывать ультразвуковую характеристику, в которой уровни звукового давления этого оборудования, измеренные контрольных точках вокруг него.

Организационные мероприятия заключаются в соблюдении жима труда и отдыха (при контакте с ультразвуком более 50 рабочего времени рекомендуется делать перерывы протяжностью 15 мин через 1,5 ч работы) и запрещении работ.

Для предупреждения указанных нарушений здоровья лены предварительные перед поступлением на работу и раз в год медицинские осмотры.

На работах при контакте с ультразвуком нельзя работать лицам, имеющим заболевания периферической нервной системы сосудов. Заболевшим рекомендуется временное отстранение от боты на оборудовании с ультразвуковыми колебаниями, а при безуспешном исходе — перевод на другую работу.

При лечении значительный положительный эффект дает леке физиотерапевтических процедур (массаж, УФ и водные процедуры, витаминизация).