МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА ШУМА, УЛЬТРАЗВУКА, ИНФРАЗВУКА

Шум - совокупность апериодических звуков различной интенсивности и частоты.

По спектральному составу в зависимости от преобладания звуковой энергии в соответствующем диапазоне частот различают низко-, средне- и высокочастотные шумы.

По временным характеристикам – постоянные и непостоянные, последние, в свою очередь, делятся на колеблющиеся, прерывистые и импульсные.

По ширине спектра шумы делятся на тональные и широкополосные.

При характеристике отрицательного влияния шума прежде всего необходимо остановиться на изменениях в органах его адекватного восприятия. Первоначально наблюдаемые явления адаптации сопровождаются понижением слуховой чувствительности. Однако эта защитная физиологическая реакция не страхует от развития патологического процесса, а лишь несколько отодвигает сроки его развития.

Обычно различают следующие формы специфического воздействия шума: шумовая травма, утомление слуха и профессиональная тугоухостъ. Первая из них бывает связана с влиянием очень высокого звукового давления, возникающего при взрывных работах, испытании мощных двигателей, электрических разрядах в микрофонах и т. д. У пострадавших отмечаются боль в ушах, головокружение и поражение барабанной перепонки вплоть до разрыва.

Утомление слуха, очевидно, объясняется перераздражением нервных клеток слухового анализатора и выражается ослаблением слуховой чувствительности к концу рабочего дня. При каждодневном повторении это перераздражение может служить причиной постепенного развития профессиональной тугоухости, т. е. прогрессирующего понижения слуха вплоть до его полной потери. В основе заболевания лежит поражение звуковоспринимающего аппарата, где возникают необратимые изменения в кортиевом органе, доходящие до выраженной его атрофии. Эта атрофия начинается в области основных и нижних завитков улитки, т. е. как раз в той ее части, которая воспринимает высокие тона. Верхние же отделы, улавливающие низкочастотные звуковые колебания, поражаются слабее и реже. Отсюда следует, что для развития тугоухости большую роль играет спектральный состав производственного шума, который наряду с уровнем громкости и продолжительностью воздействия имеет решающее значение для возникновения данного патологического состояния. Необходимо также принимать во внимание и конституционные особенности организма. У одних работающих выраженное ослабление слуха может быть обнаружено уже через несколько недель после начала работы, у других же эти проявления отмечаются через несколько лет. Растущий организм бывает более чувствительным к влиянию шума, чем взрослый.

Шум оказывает влияние не только на орган слуха, но и на весь организм человека.

Шум с уровнем звукового давления 30... 35 дБ привычен для человека и не беспокоит его. Повышение этого уровня до 40... 70 дБ в условиях среды обитания создает значительную нагрузку на нервную систему. Постоянная травматизация слухового нерва в состоянии вызвать ослабление внутреннего активного торможения, обусловить возбуждение коры и подкорковых центров, способствовать нарушению динамики нервных процессов и развитию неврозов. Необходимо отметить, что указанные изменения в ЦНС могут возникать даже раньше, чем первые нарушения в самом слуховом анализаторе.

Более высокие уровни шума оказывают влияние на органы кровообращения, что выражается в повышении артериального давления, болевых ощущениях в области сердца, аритмии и других сосудистых нарушениях. По мнению отдельных клиницистов, у рабочих «шумных» профессий отмечается вырастание числа случаев гипертонической болезни и атеросклероза.

Среди неспецифических изменений в организме при действии шума отмечаются также угнетение секреции желудка и понижение кислотности, изменения со стороны эндокринного аппарата, органов зрения и т.д.

Наконец, проявлением шумового воздействия является ослабление иммунобиологических сил организма и рост общей заболеваемости.

4.1.2. Нормирование шума

Нормируемые параметры шума на рабочих местах определены ГОСТ 12.1.003-83 и Санитарными нормами СН 2.2.4/2.1 8. 562-96. Для нормирования постоянных шумов применяют уровни звукового давления в девяти октавных полосах частот в зависимости от вида производственной деятельности. Для ориентировочной оценки в качестве характеристики постоянного широкополосного шума на рабочих местах допускается принимать уровень звука (дБА), определяемый по шкале А шумомера с коррекцией низкочастотной составляющей по закону чувствительности органов слуха и приближением результатов объективных измерений к субъективному восприятию.

Нормируемой характеристикой непостоянного шума является эквивалентный по энергии уровень звука (дБА)

L_Аэкв = 10 1g ( 1/100åti · 10 ^0,1Li),

где ti - относительное время воздействия шума класса Li, % времени измерения; Li - уровень звука класса i, дБА.

4.1.3. Ультразвук, его влияние на организм

и нормирование

Ультразвук — акустические колебания с частотой выше 20000 Гц, не воспринимаемые органами слуха.

В производственных условиях он принимается для очистки и обезжиривания различных деталей, механической обработки твердых и хрупких материалов, ускорения химических реакций в гальванотехнике, в дефектоскопии и т.д.

Ультразвуковые колебания поглощаются тканями тела человека, причем разные ткани имеют различную поглотительную способность.

Например, абсорбционные свойства мышечной ткани выше жировой, в сером веществе мозга поглощение почти в 2 раза выше, чем в белом; наибольшее поглощение наблюдается в костной ткани, наименьшее в спинномозговой жидкости.

Поглощение ультразвука сопровождается нагревом среды. Термический эффект усиливается с повышением частоты колебаний. Помимо теплового действия ультразвук вызывает в средах ряд других явлений. Например, прохождение ультразвука в жидкости сопровождается эффектом кавитации. При распространении упругих волн в жидкости возникают последовательно фазы сжатия и разрежения, в отдельных участках образуются разрывы или полости, которые дополняются парами жидкости и растворенными в ней газами. При этом в образовавшемся пузырьке создается большое давление, достигающее нескольких атмосфер. Последующее сжатие приводит к захлопыванию пузырька, что сопровождается гидравлическим ударом, обладающим большой разрушительной силой. Этим обусловлено механическое действие ультразвука. Образование кавитационных полостей сопровождается распространением на пограничных поверхностях электрических зарядов, вызывающих люминесцентное свечение, ионизацию молекул воды. С этими явлениями связан ряд химических эффектов: окисляющее действие ультразвука, ускорение химических реакций, разрушение органических соединений.

Воздействие ультразвуковых колебаний на организм работающих происходит через воздух и вследствие непосредственного контакта рук работающего со средами, в которых возбуждены колебания (контактный путь воздействия).

Низкочастотные ультразвуковые колебания хорошо распространяются в воздухе. Биологический эффект воздействия их на организм зависит от интенсивности, длительности воздействия и размеров поверхности тела, подвергаемого действию ультразвука. Длительное систематическое влияние ультразвука, распространяющегося в воздухе, вызывает функциональные нарушения нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов.

Изменения ЦНС в начальной фазе проявляются нарушением рефлекторных функций мозга (чувство страха в темноте, в ограниченном пространстве, резкие приступы с учащением пульса, чрезмерной потливостью, спазмы в желудке, кишечнике, желчном пузыре). Исследования высшей нервной деятельности указывают на снижение активности торможения, силы раздражительного процесса и инертности его. Работники жалуются на головную боль и чувство давления в голове, головокружение, быструю утомляемость, бессонницу ночью и сонливость днем, раздражительность, повышение чувствительности к звукам, затруднения при концентрации внимания.

Наблюдаются диэнцефальные нарушения - потеря в весе, резкий подъем содержания сахара в крови с медленным падением до исходного уровня, гипертиреоз, повышение механической возбудимости мышц, зуд.

К концу смены у работников может отмечаться повышение температуры и урежение пульса.

Наиболее изучено биологическое действие ультразвука при контактном его воздействии. В эксперименте установлено, что ультразвуковые колебания, глубоко проникая в организм, могут вызвать серьезные локальные нарушения в тканях: воспалительную реакцию, а при высокой интенсивности - некроз.

В производственных условиях вследствие кратковременного воздействия ультразвука описанные выше грубые контактные нарушения не наблюдаются. Контактное воздействие высокочастотного ультразвука на руки приводит к нарушению капиллярного кровообращения в кистях рук, онемению, снижению всех видов чувствительности по типу коротких и длинных перчаток, то есть развиваются периферические неврологические нарушения. Установлено, что ультразвуковые колебания могут вызвать изменения костной структуры с разрежением плотности костной ткани.

Профзаболевания зарегистрированы лишь при контактной передаче ультразвука на руки - вегетосенсорная или сенсомоторная полиневропатия рук.

При большом стаже работы на ультразвуковых установках могут наблюдаться случаи выраженного диффузного понижения слуха на все частоты с преимущественным поражением одного уха и своеобразные расстройства со стороны вестибулярного аппарата.

Гигиенические нормативы ультразвука определены ГОСТ 12.1.001-89. Гигиенической характеристикой воздушного ультразвука на рабочих местах являются уровни звукового давления (дБ) в третьоктавных полосах со среднегеометрическими частотами 12,5... 100 кГц (табл. 12).

Таблица 12

Допустимые уровни звукового давления на рабочих местах.

Допустимые уровни контактного ультразвука следует принимать на 5 дБ ниже значений, указанных в таблице в тех случаях, когда работающие подвергаются совместному воздействию воздушного и контактного ультразвука.

Характеристикой контактного ультразвука является пиковое значение виброскорости или его логарифмический уровень (табл. 13).

Таблица 13

Допустимые уровни виброскорости и ее пиковые

значения на рабочих местах.

4.1.4. Инфразвук и его нормирование

Инфразвук - область акустических колебаний с частотой ниже 16...20 Гц.

В машиностроении основными источниками инфразвука являются двигатели внутреннего сгорания, реактивные двигатели, вентиляторы, поршневые компрессоры, машины и механизмы, работающие с числом рабочих циклов менее 20 в секунду.

В условиях производства инфразвук, как правило, сочетается с низкочастотным шумом, в ряде случаев - с низкочастотной вибрацией.

При воздействии инфразвука на организм уровнем 110 - 150 дБ могут возникать неприятные субъективные ощущения и многочисленные реактивные изменения: нарушения в ЦНС, сердечно-сосудистой и дыхательной системах, вестибулярном анализаторе. Отмечают жалобы на головные боли, головокружения, осязаемые движения барабанных перепонок, звон в ушах и голове, снижение внимания и работоспособности; может появиться чувство страха, сонливость, затруднение речи; специфическая для действия инфразвука реакция - нарушение равновесия. При воздействии инфразвука с уровнем 105 дБ отмечены психофизиологические реакции в форме повышения тревожности и неуверенности, эмоциональной неустойчивости. На частотах 5-10 Гц возникает чувство вибрации внутренних органов.

Установлен аддитивный характер действия инфразвука и низкочастотного шума. Следует отметить, что производственный шум и вибрация оказывают более агрессивное действие, чем инфразвук сопоставимых параметров.

Гигиенически регламентация инфразвука на рабочих местах производится в соответствии с СН 2274-80. В условиях городской застройки нормирование инфразвука обеспечивается санитарными нормами допустимых уровней инфразвука и низкочастотного шума на территории жилой застройки № 42-128-4948-89.

Таблица 14

Предельно допустимые уровни звукового давления

на рабочих местах и на территории жилой застройки

4.1.5. Методы борьбы с шумом, ультра- и инфразвуком

К числу радикальных профилактических мероприятий по борьбе с шумом на производстве прежде всего относится уменьшение шума в источнике возникновения. Это достигается за счет изменения самого технологического процесса, например, путем замены пневматической клепки электрической или годовой сваркой. Возвратно-поступательное движение заменяют равномерным вращательным, прямозубые шестерни - косозубыми, подшипники качения - подшипниками скольжения и т. д.

Важную роль должны играть и архитектурно-строительные мероприятия, предусматривающие рациональную планировку предприятий и цехов.

Акустическая обработка помещений служит для уменьшения отраженного звука. Этого можно достичь, увеличив эквивалентную площадь звукопоглощения помещения путем размещения на его внутренних поверхностях звукопоглощающих облицовок, а также установки в помещении штучных звукопоглотителей. Большими коэффициентами звукопоглощения обладают пористые и резонансные поглотители. Пористые поглотители из органических и минеральных волокон (древесной массы, кокса, шерсти), из оптоволокна, а также из пенопласта с открытыми порами. Для защиты материала от механических повреждений и высыпаний используют ткани, сетки, пленки, а также перфорированные экраны.

Резонансные поглотители имеют воздушную полость, соединенную отверстием с окружающей средой. Резонансным поглотителем является также перфорированный экран с отверстиями, затянутыми тканью или мелкой сеткой.

Звукоизоляция - уменьшение уровня шума с помощью защитного устройства, которое устанавливается между источником и приемником и имеет большую отражающую и (или) поглощающую способность. Обычно роль защитных устройств выполняют глушители шума, экраны или стенки изолированных объемов. Например, защитным устройством является кожух, которым закрывают машины и механизмы, или кабина, в которой находится оператор, управляющий рабочим процессом. Стенки кожухов и кабин изготавливают из листового проката и покрывают изнутри звукопоглощающим материалом.

Из индивидуальных защитных приспособлений рекомендуется использовать различного вида наружные противошумы типа наушников и подшлемников или же внутренние антифоны, вставляемые в слуховой проход.

К чисто медицинским мероприятиям относятся предварительные и медицинские осмотры с обязательным участием отоларинголога. При этом противопоказаниями для приема на работу в шумные цеха служат заболевания органов слуха, гипертоническая и язвенная болезни, невротические состояния и т.д.

Защита от действия ультразвука через воздух может быть обеспечена:

- использованием в оборудовании более высоких рабочих частот, для которых допустимые уровни звукового давления выше;

- изготовлением оборудования, излучающего ультразвук, в звукоизолирующем исполнении (типа кожухов);

- устройством экранов, в т.ч. прозрачных, между оборудованием и работающим;

- размещением ультразвуковых установок в специальных помещениях, выгородках или кабинах, если перечисленными выше мероприятия невозможно получить необходимый эффект.

Защита от действия ультразвука при контактном облучении состоит в полном исключении непосредственного соприкосновения работающих с инструментом, жидкостью и изделиями, поскольку такое воздействие наиболее вредно.

Загрузку и выгрузку изделий производят при выключенном источнике ультразвука. Когда выключение установки нежелательно, применяют специальные приспособления, например, в ванны для очистки изделия погружают в сетках, снабженных ручками с виброизолирующим покрытием (пористая резина, поролон и т. п.), применение резиновых перчаток также обеспечивает необходимую защиту.

К основным мероприятиям по борьбе с инфразвуком можно отнести:

- повышение быстроходности машин, что обеспечивает переход максимума излучения в область слышимых частот;

- повышение жесткости конструкций больших размеров;

- устранение низкочастотной вибрации;

- установка глушителей реактивного типа, в основном резонансных и камерных.

Нужно отметить, что традиционные методы борьбы с шумом с помощью звукоизоляции и звукопоглощения малоэффективны при инфразвуке. В этом случае первостепенной является борьба с этим вредным производственным фактором в источнике его возникновения. Применяется также интерференционный метод защиты.