Ультразвук и инфразвук, их действие на организм человека и гигиеническое нормирование

Ультразвук представляет собой механические колебания упру­гой среды, имеющие одинаковую со звуком физическую приро­ду, но отличающиеся более высокой частотой, превышающей принятую верхнюю границу слышимости — свыше 20 кГц, хо­тя при больших интенсивностях (120...145 дБ) слышимыми мо­гут быть и звуки более высокой частоты.

Ультразвук, как и звук, характеризуется ультразвуковым давлением (Па), интенсивностью (Вт/м²) и частотой колебаний (Гц).

При распространении в различных средах ультразвуковые волны поглощаются, причем тем больше, чем выше их часто­та. Низкочастотный ультразвук довольно хорошо распростра­няется в воздухе, а высокочастотный — практически не распро­страняется. В упругих средах (воде, металле и др.) ультразвук мало поглощается и способен распространяться на большие расстояния, практически не теряя энергии. Поглощение ультра­звука сопровождается нагреванием среды.

Специфической особенностью ультразвука, обусловленное большой частотой и малой длиной волны, является возмож­ность распространения ультразвуковых колебаний напра­вленными пучками, получившими название ультразвуковых лучей. Они создают на относительно небольшой площади очень большое ультразвуковое давление. Это свойство ультразвука обусловило широкое его применение: для очистки деталей, ме­ханической обработки твердых материалов, сварки, пайки,
ускорения химических реакций, дефектоскопии, проверки раз­меров выпускаемых изделий, структурного анализа веществ, гидролокации и др. Нашел применение ультразвук и в медици­не для лечения заболеваний позвоночника, суставов, перифери­ческой нервной системы и т. п.

При длительной работе с низкочастотными ультразвуковыми установками, генерирующими шум и ультразвук, превышающие установленные ПДУ, могут произойти функциональные изменения центральной и периферической нервной
системы, сердечно-сосудистой системы, слухового и вестибу­лярного аппарата и т. п. По сравнению с высокочастотным шумом ультразвук значительно слабее влияет на слуховую функцию, но вызывает более выраженные отклонения от
нормы вестибулярной функции, болевой чувствительности и терморегуляции. То, что ультразвук воздействует на разные органы и системы человека не только через слуховой аппарат, подтверждается неблагоприятным его действием на глухо­немых.

Характеристикой ультразвука, создаваемого колебаниями воздушной среды в рабочей зоне, являются уровни звукового давления (дБ). Допустимые уровни звукового давления на ра­бочих местах нормируют­ся в - октавных полосах частот и не должны превышать сле­дующих значений:

Характеристикой ультразвука, передаваемого контактным путем, является пиковое значение виброскорости в частотном диапазоне от 1·10⁵ до 1·10⁹ Гц или его логарифмические уров­ни (дБ), определяемые по выражению

где V - пиковое значение виброскорости, м/с; V₀ – опорное значение виброскорости, равное 5·10^-6 м/с.

Допустимые уровни ультразвука в золах контакта рук и других частей тела оператора с рабочими органами приборов и установок не должны превышать 110 дБ.

Контроль уровней звукового давления нужно производить после установки оборудования, его ремонта и периодически в процессе эксплуатации не реже одного раза в год.

Для коллективной защиты от воздействия повышенных уров­ней ультразвука можно использовать следующие направления: уменьшение вредного излучения ультразвуковой энергии в ис­точнике ее возникновения; локализацию действия ультразвука конструктивными и планировочными решениями; проведение организационно-профилактических мероприятий.

Для уменьшения вредного излучения звуковой энергии в ис­точнике рекомендуется повышать рабочие частоты источников ультразвука, что обеспечивает уменьшение интенсивности ультразвука, а также исключать паразитные излучения звуковой энергии.

Для локализации ультразвука обязательным является приме­нение звукоизолирующих кожухов, полукожухов, экранов. Если эти меры не дают положительного эффекта, то ультразвуковые установки нужно размещать в отдельных помещениях и каби­нах, облицованных звукопоглощающими материалами.

Конструктивно-планировочные решения требуют примене­ния дистанционного управления и системы блокировки, отклю­чающей генератор источника ультразвука при нарушении звуко­изоляции.

Контактное воздействие ультразвука исключается автомати­зацией производственных процессов и применением дистанци­онного управления. При особой необходимости используют специальный инструмент с виброизолирующей рукояткой и защитные перчатки.

Организационно-профилактические мероприятия заключа­ются в проведении инструктажа работающих и установлении рациональных режимов труда и отдыха.

Инфразвук представляет собой механические колебания упру­гой среды, имеющие одинаковую с шумом физическую приро­ду, но распространяющиеся с частотами менее 20 Гц. В возду­хе инфразвук мало поглощается и поэтому способен распро­страняться на большие расстояния. Инфразвук характеризуется инфразвуковым давлением (Па), интенсивностью (Вт/м²), ча­стотой колебаний (Гц). Уровни интенсивности инфразвука и инфразвукового давления выражаются в децибелах (дБ).

Многие явления природы (землетрясения, извержения вул­канов, морские бури) сопровождаются излучением инфразвуковых колебаний. В производственных условиях инфразвук образуется, главным образом, при работе тихоходных крупно­габаритных машин и механизмов (компрессоров, дизельных двигателей, электровозов, вентиляторов, турбин, реактивных двигателей и др.), совершающих вращательное или возвратно-поступательное движение с повторением цикла менее чем 20 раз в секунду (инфразвук механического происхождения). Ин­фразвук аэродинамического происхождения возникает при тур­булентных процессах в потоках газов или жидкостей.

Инфразвук оказывает неблагоприятное воздействие на весь организм человека, в том числе и на орган слуха, понижая слу­ховую чувствительность на всех частотах. Инфразвуковые ко­лебания воспринимаются как физическая нагрузка: возникают утомление, головная боль, головокружения, вестибулярные на­рушения, снижается острота зрения и слуха, нарушается пери­ферическое кровообращение, появляется чувство страха и т. п. Тяжесть воздействия зависит от диапазона частот, уровня зву­кового давления и длительности.

Низкочастотные колебания с уровнем инфразвукового давле­ния свыше 150 дБ совершенно не переносятся человеком.

Особенно неблагоприятные последствия вызывают инфразвуковые колебания с частотой 2...15 Гц в связи с возникнове­нием резонансных явлений в организме человека, причем на­иболее опасна частота 7 Гц, так как возможно его совпадение с альфа-ритмом биотоков мозга.

В соответствии с СН 22-74 — 80 уровни инфразвукового да­вления в октавных полосах со среднегеометрическими частота­ми 2, 4, 8 и 16 Гц не должны превышать 105 дБ, а в полосе с частотой 32 Гц—102 дБ.

Борьба с неблагоприятным воздействием инфразвука дол­жна вестись в тех же направлениях, что и борьба с шумом. На­иболее целесообразно уменьшать интенсивность инфразвуковых колебаний на стадии проектирования машин или агрега­тов.