Вибрация относится к факторам, обладающим высокой биологической активностью. Вибрационная патология в настоящее время стоит на втором месте среди профессиональных заболеваний.
Клиническая картина вибрационной болезни, обусловленная общей или локальной вибрацией, складывается из:
· нейрососудистых нарушений;
· поражений нервно-мышечной системы;
· опорно-двигателыюго аппарата;
· изменений обмена веществ.
У рабочих вибрационных профессий отмечены головокружения, расстройство координации движений, симптомы укачивания, вегетативная неустойчивость, нарушения зрительной функции, снижение болевой, тактильной и вибрационной чувствительности и другие отклонения в состоянии здоровья.
Частота и особенности клинических проявлений заболеваний, вызванных воздействием вибрации, зависят главным образом от:
· спектрального состава вибрации;
· продолжительности воздействия;
· индивидуальных особенностей человека;
· направления вибрационного воздействия;
· места приложения;
· явлений резонанса;
· условий воздействия вибрации (факторов производственной среды, усугубляющих вредное воздействие вибрации на организм человека).
Выраженность воздействия вибрации определяется, прежде всего, частотным спектром и его распределением в пределах максимальных уровней энергии.
Так, воздействие низкочастотной общей вибрации приводит к поражению преимущественно нервно-мышечной системы и опорно-двигательного аппарата. Такая форма вибрационной патологии встречается, например, у формовщиков, бурильщиков и др. Средне- и высокочастотная вибрация вызывает, в первую очередь, различные по степени тяжести сосудистые и костно-суставные нарушения. Например, серьезные сосудистые нарушения наблюдаются при работе со шлифовальными машинами, являющимися источниками высокочастотной вибрации.
Колебания высоких частот вызывают спазм сосудов. В некоторых случаях сосудистые нарушения при вибрационной болезни могут привести к постепенному развитию хронической недостаточности мозгового кровообращения.
Патология со стороны опорно-двигательного аппарата объясняется тем, что общая вибрация приводит к прямому микротравмирующему действию на позвоночник (особенно толчкообразная вибрация) вследствие нагрузок на межпозвоночные диски, которые ведут себя как фильтры низких частот. Подобное воздействие приводит к развитию дегенеративно-дистрофических нарушений позвоночника (остеохондрозу).
Влияние общей вибрации на обменные процессы в организме человека проявляется в изменении углеводного обмена, биохимических показателей крови, характеризующих нарушения белкового, ферментативного, а также витаминного и холестеринового обмена. Наблюдаются также нарушения окислительно-восстановительных процессов, изменения показателей азотистого обмена и др.
Низкочастотная вибрация ведет также к изменению состава крови: лейкоцитозу, эритроцитопении; к снижению уровня гемоглобина.
Воздействию локальной вибрации подвергаются главным образом люди, работающие с ручным механизированным инструментом. Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов кисти, предплечий, нарушая снабжение конечностей кровью, что способствует развитию профессионального заболевания (например, синдрома, связанного с побелением пальцев рук). Кроме сосудистой патологии, возникают и невротические расстройства, а воздействие локальной вибрации на мышечные и костные ткани приводит к снижению кожной чувствительности, отложению солей в суставах пальцев, деформации и уменьшению подвижности суставов.
Между ответными реакциями организма и уровнем воздействующей вибрации нет линейной зависимости. Это объясняется явлением резонанса человеческого тела, отдельных органов, возникающем при совпадении собственных частот колебаний внутренних органов с частотами возбуждения внешних сил.
Резонансные колебания в органах человека могут возникнуть при повышении частоты колебаний более 0,7 Гц. Резонансные частоты человека в положении сидя при вертикальных вибрациях приведены на рис. 11.5.
Рис. 11.5. Резонансные частоты частей тела сидящего человека
при вертикальных вибрациях
Чрезмерные мышечные и нервно-эмоциональные нагрузки, неблагоприятные микроклиматические условия, шум высокой интенсивности могут усилить вредное воздействие вибрации. Охлаждение рук приводит к усилению сосудистых реакций и к более интенсивному развитию вибрационной болезни. При совместном действии шума и вибрации наблюдается усиление эффекта. Таким образом, сопутствующие факторы могут увеличить риск вибрационной болезни в 5-10 раз.
Показатели заболеваемости вибрационной болезнью среди основных виброопасных профессий за последние годы и средние значения латентного (скрытого) периода представлены в табл. 11.2.
Таблица 11.2
Общая вибрация с частотой менее 0,7 Гц (качка) не приводит к вибрационной болезни. Следствием такой вибрации является морская болезнь.
Современная медицина рассматривает производственную вибрацию как мощный стресс-фактор, оказывающий отрицательное влияние на психомоторную работоспособность, эмоциональную сферу и умственную деятельность человека, повышающий вероятность возникновения различных заболеваний и несчастных случаев. Особенно опасно длительное воздействие вибрации для женского организма.
В таблице 11.3. приведены сведения о негативном влиянии вибрации на здоровье человека
Негативное воздействие вибрации, проявляющееся в виде развития различных патологий, стоит на втором месте (после пылевых) среди профессиональных заболеваний. При воздействии вибрации тело человека рассматривается как сочетание масс с упругими элементами, имеющими собственные частоты, которые для плечевого пояса, бедер и головы относительно опорной поверхности (положение "стоя") составляют 4 ~ 6Гц, головы относительно плеч (положение "сидя") − 25 − 30Гц. Для большинства внутренних органов собственные частоты лежат в диапазоне 6 − 9Гц. Однако, развитие вибрационных патологий зависит не только от частоты, но и амплитуды колебаний, продолжительности воздействия, места приложения и направления оси вибрационного воздействия, демпфирующих свойств тканей, явлений резонанса и других условий. При этом существенное значение имеет индивидуальная чувствительность. Вредное действие вибрации усиливают шум, охлаждение, переутомление, значительное мышечное напряжение, алкогольное опьянение и др.
При действии на организм общей вибрации страдает в первую очередь нервная система и анализаторы: вестибулярный, зрительный, тактильный. Эти нарушения вызывают головные боли, головокружения, нарушения сна, снижение работоспособности, ухудшение самочувствия, нарушения сердечной деятельности, расстройство зрения, онемение и отечность пальцев рук, заболевание суставов, снижение чувствительности. Общая низкочастотная вибрация оказывает влияние на обменные процессы, проявляющиеся изменением углеводного, белкового, ферментного, витаминного и холестеринового обменов, биохимических показателей крови.
У женщин, подвергающихся длительному воздействию общей вибрации, отмечается повышенная частота гинекологических заболеваний, самопроизвольных абортов, преждевременных родов. Низкочастотная вибрация вызывает у женщин нарушение кровообращения органов малого таза. Общая вибрация с частотой менее 0,7Гц, определяемая как качка, хотя и неприятна, но не приводит к вибрационной болезни. Следствием такой вибрации является морская болезнь, вызванная нарушением нормальной деятельности вестибулярного аппарата по причине резонансных явлений.
При частоте колебаний рабочих мест, близкой к собственным частотам внутренних органов, возможны механические повреждения или даже разрывы. Низкочастотная общая вибрация, вызывая длительную травматизацию межпозвоночных дисков и костной ткани, смещение органов брюшной полости, изменения моторики гладкой мускулатуры желудка и кишечника, может приводить к болевым ощущениям в области поясницы, возникновению и прогрессированию дегенеративных изменений позвоночника, заболеваний хроническим пояснично− крестцовым радикулитом, хроническим гастритом.
Особенно опасна толчкообразная вибрация, вызывающая микротравмы различных тканей с последующими изменениями.
Систематическое воздействие общих вибраций, характеризующихся высоким уровнем виброскорости, приводит к вибрационной болезни, которая характеризуется нарушениями физиологических функций организма, связанными с поражением центральной нервной системы. Эти нарушения вызывают головные боли, головокружения, нарушения сна, снижение работоспособности, ухудшение самочувствия, нарушения сердечной деятельности.
Локальной вибрации подвергаются главным образом люди, работающие с ручным механизированным инструментом. Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов кисти, предплечий, нарушая снабжение конечностей кровью. Особенно чувствительными к действию локальной вибрации являются отделы симпатической нервной системы, регулирующие тонус периферических сосудов. Доказано, что направленность сосудистых нарушений определяется, в первую очередь, параметрами воздействующей вибрации. Область частот 35 − 250Гц наиболее опасна в отношении развития спазма сосудов.
Например, ручные машины, вибрация которых имеет максимальные уровни энергии в низких частотах (до 35Гц), вызывают вибрационную патологию с преимущественным поражением нервно-мышечного и опорно−двигательного аппарата. При работе с ручными машинами, вибрация которых имеет максимальный уровень энергии в высокочастотной области спектра (выше 125Гц), возникают сосудистые расстройства с наклонностью к спазму периферических сосудов. При воздействии вибрации низкой частоты заболевание возникает через 8 − 10 лет (формовщики, бурильщики), при воздействии высокочастотной вибрации − через 5 и менее лет (шлифовщики, рихтовщики).
При воздействии вестибулярных раздражителей, к которым относится вибрация, нарушаются восприятие и оценка времени, снижается скорость переработки информации. В ряде работ показано, что низкочастотная вибрация вызывает нарушение координации движения, причем наиболее выраженные изменения отмечаются при частотах 4 − 11Гц.
При увеличении интенсивности колебаний и длительности их воздействия возникают изменения, приводящие в ряде случаев к развитию профессиональной патологии - вибрационной болезни.
Гигиенические нормы, установленные в нормативных документах, ограничивают параметры вибрации рабочих мест и поверхности контакта с руками работающих исходя из физиологических требований, исключающих возможность возникновения вибрационной болезни.
Например, оценка степени вредности вибрации ручных машин производится по спектру виброскорости в диапазоне частот 11 − 2800 Гц. Для каждой октавной полосы в пределах указанных частот устанавливают предельно допустимые значения среднеквадратичной величины виброскорости и ее уровни относительно порогового значения, равного 5·10 - 8 м/с.
Масса вибрирующего оборудования или его частей, удерживаемых руками, не должна превышать 10кг, а усилие нажима − 20кг.
Общая вибрация нормируется с учетом свойств источника ее возникновения.
Высокие требования предъявляют при нормировании технологических вибраций в помещениях для умственного труда (дирекция, диспетчерская, бухгалтерия и т. п.). Гигиенические нормы вибрации установлены для рабочего дня длительностью 8 час (табл. 1).
Таблица 1
Влияние вибрации на организм человека
Таблица 2
Допустимые величины вибрации в производственных помещениях предприятий
| Амплитуда колебаний вибрации, мм | Частота вибрации, Гц | Скорость колебательных движений, см/с | Ускорение колебательных движений, см/с 2 |
| 0,6-0,4 | ДоЗ | 1,12-0,76 | 22-14 |
| 0,4-0,15 | 3-5 | 0,76-0,46 | 14-15 |
| 0,15-0,05 | 5-8 | 0,46-0,25 | 15-13 |
| 0,05-0,03 | 8-15 | 0,25-0,28 | 13-27 |
| 0,03-0,009 | 15-30 | 0,28-0,17 | 27-32 |
| 0,009-0,007 | 30-50 | 0,17-0,22 | 32-70 |
| 0,007-0,005 | 50-75 | 0,22-0,23 | 70-112 |
| 0,005-0,003 | 75-100 | 0,23-0,19 | 112-120 |
| * 1,5-2 | 45-55 | 1,5-2,5 | 25-40 |
Примечание:* При таких параметрах вибрации даже сверхпрочные клепочные конструкции до полного своего разрушения выдерживают не более 30 минут Санитарные нормы устанавливают предельно допустимые величины вибрации в производственных помещениях предприятий (табл. 2). Приведенные нормы одинаковы для горизонтальных и вертикальных вибраций. Непрерывность их воздействия не должна превышать 10 − 15% рабочего времени. Амплитуда колебаний, скорость и ускорение колебательных движений могут быть увеличены не более чем в три раза.
Снижение воздействия вибрирующих машин и оборудования на организм человека возможно путем:
Замены инструмента или оборудования с вибрирующими рабочими органами на невибрирующие в процессах, где это возможно (например, замена электромеханических кассовых машин на электронные);
Применения виброизоляции вибрирующих машин относительно основания (например, применение рессор, резиновых прокладок, пружин, амортизаторов);
Использования дистанционного управления в технологических процессах (например, использование телекоммуникаций для управления вибротранспортером из соседнего помещения);
Использования автоматики в технологических процессах, где работают вибрирующие машины (например, управление по заданной программе);
Использования ручного инструмента с виброзащитными рукоятками, специальной обуви и перчаток.
В соответствии с требованиями нормативных документов для работников виброопасных профессий должен быть предусмотрен следующий внутрисменный режим труда и отдыха:
Общее время контакта с вибрирующими машинами, вибрация которых соответствует санитарным нормам, не должно превышать 2/3 длительности рабочего дня;
Производственные операции должны распределяться между работниками так, чтобы продолжительность непрерывного воздействия вибрации, включая микропаузы, не превышала 15 − 20мин.;
Дополнительно рекомендуются два регламентированных перерыва (для активного отдыха, проведения производственной гимнастики по специальному комплексу гидропроцедур): 20мин. − через 1 − 2ч. после начала смены и 30мин − через 2ч. после обеденного перерыва.
К работе с вибрирующими машинами и оборудованием должны допускаться лица не моложе 18 лет, получившие соответствующую квалификацию, сдавшие технический минимум по правилам безопасности и прошедшие медицинский осмотр.
Работа с вибрирующим оборудованием, как правило, должна проводиться в отапливаемых помещениях с температурой воздуха не менее 16°С, при относительной влажности 40 − 60% и скорости движения воздуха не более 0,3м/с. При невозможности создания подобных условий (работа на открытом воздухе, подземные работы и т. п.) для периодического обогрева должны быть предусмотрены специальные отапливаемые помещения с температурой воздуха не менее 22 °С, относительной влажностью 40 − 60% и скоростью движения воздуха 0,3м/с. Целесообразно также проводить в середине или в конце рабочего дня 5 − 10-ти минутные гидропроцедуры, сочетающие ванночки при температуре воды 38°С и самомассаж верхних конечностей.
Нормирование вибрации
Гигиеническое нормирование вибраций регламентирует параметры производственной вибрации и правила работы с виброопасными механизмами и оборудованием требованиями ГОСТ 12.1.012-90 "ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования" и Санитарных норм СН 2.2.4/2.1.8.556-96 "Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий".
Гигиеническая оценка постоянной и непостоянной вибрации, воздействующей на человека, производиться следующими методами:
Частотным (спектральным) анализом нормируемого параметра;
Интегральной оценкой по частоте нормируемого параметра;
Интегральной оценкой с учетом времени вибрационного воздействия по эквивалентному (по энергии) уровню нормируемого параметра.
Нормируемый диапазон частот устанавливается:
Для локальной вибрации в виде октавных полос со среднегеометрическими частотами: 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000Гц;
Для общей вибрации в виде октавных или 1/3 октавных полосах со среднегеометрическими частотами: 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 31,5; 40,0; 50,0; 63,0; 80,0Гц.
Для того, чтобы эффективно вести борьбу с вибрациями необходимо знать частотный состав колебательного процесса.
При частотном (спектральном) анализе нормируемыми параметрами являются cредние квадратические значения виброскорости и виброускорения или их логарифмические уровни измеряемые в 1/1 и 1/3 октавных полосах частот.
В октавной полосе f 2 /f 1 = 2, где f 2 и f 1 - верхняя и нижняя граничные частоты полос. В третьеоктавных полосах f 2 /f 1 = < 1,26 . При этом полоса характеризуется значением f ср = .
Поскольку абсолютные значения скорости и ускорения изменяются в широком диапазоне, для оценки вибрации пользуются относительными уровнями виброскорости и виброускорения, выражаемыми в децибелах (дБ):
где V o − пороговое значение колебательной скорости, равное 5.10 -8 м/с;
W o − пороговое значение виброускорения, равное 3.10 -4 м/с 2 .
Использование логарифмической шкалы для гигиенической оценки воздействия вибрации обусловлено еще и тем обстоятельством, что чувствительность организма к действию вибрации изменяется пропорционально логарифму интенсивности воздействия.
Для общей и локальной вибрации зависимость допустимого значения виброскорости V 1 (м/с) от времени фактического воздействия вибрации, не превышающего 480 мин, определяется по формуле:
где V 480 -допустимое значение виброскорости для длительности воздействия 480 мин, м/с.
Максимальное значение V т для локальной вибрации не должно превышать значений, определяемых для T = 30мин, а для общей вибрации при Т = 10мин.
Предельно допустимые величины нормируемых параметров производственной локальной вибрации при длительности вибрационного воздействия 480 мин. (8ч.) приведены в табл. 3
Таблица 3
Предельно допустимые значения производственной локальной вибрации
| Средне- геометрические частоты октавных полос | *Предельно допустимые значения | |||
| виброускорения | виброскорости | |||
| Гц | м/с | дБ | м/c·10 -2 | дБ |
| 1,4 | 2,8 | |||
| 1,4 | 1,4 | |||
| 31,5 | 2,8 | 1,4 | ||
| 5,6 | 1,4 | |||
| 11,0 | 1,4 | |||
| 22,0 | 1,4 | |||
| 45,0 | 1,4 | |||
| 89,0 | 1,4 | |||
| Корректированные и эквивалентные корректированные значения и их уровни | 2,0 | 2,0 |
Примечание:*Работа в условиях воздействия вибрации с уровнями, превышающими настоящие санитарные нормы более чем на 12 дБ (в 4 раза) по интегральной оценке или в какой-либо октавной полосе, не допускается.
Допустимые уровни вибрации в жилых домах, условия и правила их измерения и оценки регламентируются Санитарными нормами СН 2.2.4/2.18.566-96.
Для гармонических колебаний нормируемым параметром является амплитуда виброперемещения (мм), установленная с учетом частоты и характера выполняемой работы, которая используется для расчетов строительных конструкций при проектировании (табл.4).
Таблица 4 Допустимые амплитуды виброперемещения общей технологической вибрации (для расчета строительных конструкций при проектировании)
В зависимости от величины превышения действующих нормативов производится градация условий труда при воздействии вибрации на работников.
Вибрация – это сложный колебательный процесс, возникающий при периодическом смещении центра тяжести тела или системы тел от положения равновесия, а также при периодическом изменении формы тела, которую оно имело в статическом положении.
Причиной возбуждения вибраций являются возникающие при работе машин и агрегатов неуравновешенные силовые воздействия. Источники вибраций - возвратно-поступательно движущиеся системы (кривошипно-шатунные механизмы, ручные перфораторы, пломбиры, вибротрамбовки, приборы для упаковки товаров и пр.), а также неуравновешенные вращающиеся массы (электрические и пневматические шлифовальные и режущие машины, режущие инструменты).
Основными параметрами вибрации, происходящей по синусоидальному закону, являются: частота, амплитуда смещения, скорость, ускорение, период колебания (время, в течение которого совершается одно полное колебание).
В зависимости от контакта работника с вибрирующим оборудованием различают местную (локальную) и общую вибрацию (вибрацию рабочих мест). Вибрация, воздействующая на отдельные части организма работающего, определяется как местная. Вибрация рабочего места, воздействующая на весь организм, определяется как общая. В производственных условиях часто встречается одновременно местная и общая вибрация, которая называется смешанной вибрацией.
По направлению действия вибрацию подразделяют на действующую вдоль осей ортогональной системы координат X, Y, Z.
Общую вибрацию по источнику ее возникновения подразделяют:
1. На транспортную, которая возникает в результате движения машин по местности и дорогам.
2. Транспортно-технологическую, которая возникает при работе машин, выполняющих технологическую операцию в стационарном положении и при перемещении по специально подготовленной части производственного помещения, промышленной площадки.
3. Технологическую, которая возникает при работе стационарных машин или передается на рабочие места, не имеющие источников вибрации. Генераторами технологической вибрации является оборудование: лесопильное, деревообрабатывающее, для изготовления технологической щепы, металлообрабатывающее, кузнечно-прессовое, а также компрессоры, насосные агрегаты, вентиляторы и другие установки.
2 Воздействие вибраций на организм человека
Тело человека рассматривается как сочетание масс с упругими элементами, имеющими собственные частоты, которые для плечевого пояса, бедер и головы относительно опорной поверхности (положение "стоя") составляют 4-6 Гц, головы относительно плеч (положение "сидя") - 25-30 Гц. Для большинства внутренних органов собственные частоты лежат в диапазоне 6-9 Гц. Общая вибрация с частотой менее 0,7 Гц, определяемая как качка, хотя и неприятна, но не приводит к вибрационной болезни. Следствием такой вибрации является морская болезнь, вызванная нарушением нормальной деятельности вестибулярного аппарата по причине резонансных явлений.
При частоте колебаний рабочих мест, близкой к собственным частотам внутренних органов, возможны механические повреждения или даже разрывы. Систематическое воздействие общих вибраций, характеризующихся высоким уровнем виброскорости, приводит к вибрационной болезни, которая характеризуется нарушениями физиологических функций организма, связанными с поражением центральной нервной системы. Эти нарушения вызывают головные боли, головокружения, нарушения сна, снижение работоспособности, ухудшение самочувствия, нарушения сердечной деятельности.
Амплитуда и частота вибрации существенно влияют на тяжесть заболевания и при определенных величинах вызывают вибрационную болезнь (таблица 1).
Таблица 1 - Влияние вибрации на организм человека
|
Амплитуда колебаний вибрации, мм |
Частота вибрации, Гц |
Результат воздействия |
|
Различная |
Не влияет на организм |
|
|
Нервное возбуждение с депрессией |
||
|
Изменение в центральной нервной системе, сердце и органах слуха |
||
|
Возможно заболевание |
||
|
Вызывает виброболезнь |
Особенности воздействия вибрации определяются частотным спектром и расположением в его пределах максимальных уровней энергии колебаний. Местная вибрация малой интенсивности может благоприятно воздействовать на организм человека, восстанавливать трофические изменения, улучшать функциональное состояние центральной нервной системы, ускорять заживление ран и т. п.
При увеличении интенсивности колебаний и длительности их воздействия возникают изменения, приводящие в ряде случаев к развитию профессиональной патологии - вибрационной болезни.
Такие проблемы современных мегаполисов, как шум и вибрации, увеличиваются по своей интенсивности с каждым годом. Почему современная наука так активно в последние годы стала исследовать проблему влияния шума и вибрации на организм человека? Почему измерение вибрации стало обязательным исследованием на многих предприятиях и в организациях? Да потому, что современная медицина начала бить тревогу: растет количество профессиональных заболеваний – вибрационной болезни и тугоухости, возникающей из-за длительного воздействия шума и вибрации на работника такого предприятия. И в группах риска оказалось много профессий, связанных как раз с работой в этих условиях.
Особую актуальность проблема вибрации в жилых зданиях приобрела вследствие строительства метрополитена в крупных городах нашей страны и за рубежом. Наиболее благоприятные условия для распространения вибрации создаются при использовании неглубоких туннелей углубления, строительство которых является экономически целесообразным. Трассы метрополитена прокладывают под жилыми районами, а опыт эксплуатации подземных поездов свидетельствует о том, что вибрация проникает в жилые здания в радиусе 40-70 м от туннеля метрополитена.
Физические и физиологические характеристики вибрации. Вибрацией называют механические ритмичные колебания упругих тел. Чаще всего под вибрацией понимают нежелательные колебания. Аритмичные колебания называют толчками. Распространяется вибрация вследствие передачи энергии колебаний от колеблющихся частиц к соседним частицам. Эта энергия в любой момент пропорциональна квадрату скорости колебательного движения, поэтому по величине последней можно судить об интенсивности вибрации, т. е. о потоке вибрационной энергии. Поскольку скорости колебательного движения изменяются во времени от нуля до максимума, для их оценки используют не мгновенные максимальные значения, а среднеквадратичную величину за период колебания или измерения. В отличие от звука вибрация воспринимается разными органами и частицами тела. Так, при низкочастотных (до 15 Гц) колебаниях поступательная вибрация воспринимается отолитовым, а вращательная - вестибулярным аппаратом внутреннего уха. При контакте с твердым вибрирующим телом вибрация воспринимается нервными окончаниями кожи. Сила восприятия механических колебаний зависит от биомеханической реакции тела человека, представляющего собой в определенной мере механическую колебательную систему, обладающую собственным резонансом и резонансом отдельных органов, что и определяет строгую частотную зависимость многих биологических эффектов вибрации. Так, у человека в положении сидя резонанс тела, который обусловливается влиянием вибрации и проявляется неприятными субъективными ощущениями, наступает на частотах 4-6 Гц, у человека в положении стоя - на частотах 5-12 Гц. Человек ощущает вибрацию частотой от долей герца до 800 Гц, вибрация большой частоты воспринимается подобно ультразвуковым колебаниям, вызывая ощущение тепла. Человек ощущает колебательные скорости, отличающиеся в 10 000 раз. Поэтому по аналогии с шумом интенсивность вибрации часто оценивают как уровень колебательной скорости (виброскорости), определяя его в децибелах. За пороговую колебательную скорость принята величина 5 10"8 м/с, что отвечает пороговому звуковому давлению 2 10~5 Н/м2.
Степень неблагоприятного действия вибрации зависит от ее уровня (или расстояния до источника низкочастотных колебаний), времени суток, возраста, рода деятельности и состояния здоровья человека.
Вибрация, проникающая в жилые помещения, в результате круглосуточного длительного воздействия может оказывать неблагоприятное влияние на жителей городов. Исследования, проведенные в одном из районов ФРГ, показали, что промышленные предприятия и транспорт в условиях большого города служат одной из причин вибрационного дискомфорта в квартирах. Из общего числа опрошенных 42% жителей предъявляли жалобы на легкое неудобство, 15,5% - на ощутимое неудобство, 14,4% жаловались на раздражающее действие, и только 27,5% не ощущали никаких неудобств.
При непродолжительном действии вибрации (1,5 года) на первый план выступают функциональные нарушения ЦНС. В группе населения с более длительным сроком проживания (7 лет) чаще регистрируются нарушения деятельности сердечно-сосудистой системы.
Суть проблемы:
Источники вибрации
транспортные средства, создающие при работе большие динамические нагрузки, которые вызывают распространение вибрации в грунте и строительных конструкциях зданий. Эти вибрации часто являются также причиной возникновения шума в помещениях зданий.
метрополитен
тяжелые грузовые автомобили
железнодорожные поезда
трамваи
инженерное и санитарно-техническое оборудование, которое может находиться в соседних помещениях вашей квартиры или офиса
лифты
насосы
станки
трансформаторы
центрифуги
Внешние источники
Внутренние источники
Суть проблемы: постоянное повышенное значение вибрации приводит к быстрой утомляемости, нарушению нервной системы, плохому сну, головной боли. Работа в условиях постоянной вибрации может приводить к возникновению вибрационной болезни. Вибрационная патология стоит на втором месте среди профессиональных заболеваний.
Бич современного производства – локальная вибрация. Локальная вибрация вызывает главным образом спазмы сосудов кисти, предплечий, нарушая снабжение конечностей кровью. Одновременно колебания действуют на нервные окончания, мышечные и костные ткани, вызывают снижение кожной чувствительности, отложение солей в суставах пальцев, деформируя и уменьшая подвижность суставов.
Влияние шума на здоровье человека
Шум - это неприятный или нежелательный звук либо совокупность звуков, мешающих восприятию полезных сигналов, нарушающих тишину, оказывающих вредное или раздражающее действие на организм человека, снижающих его работоспособность.
Шум является общебиологическим раздражителем и в определенных условиях может влиять на все органы и системы целостного организма, вызывая разнообразные физиологические изменения.
Шум действует на организм как стресс-фактор, вызывает изменение звукового анализатора, а также, благодаря тесной связи слуховой системы с многочисленными нервными центрами на самом различном уровне, происходят глубокие изменения в центральной нервной системе.
Наиболее опасно длительное действие шума, при котором возможно развитие шумовой болезни - общего заболевания организма с преимущественным поражением органа слуха, центральной нервной и сердечно-сосудистой систем.
Суть проблемы: Эксперты ВОЗ обращают внимание на недооценку общественностью влияния шума на здоровье, обращая внимание на неуклонное повышение фонового шумового уровня, в частности в Европе. По сравнению с 80-ми годами, в 90-е шумовой фон вырос на 26%. В большой степени это увеличение связывают с ростом числа автомобильного транспорта. Согласно последим исследованиям, опубликованным в научных изданиях Европейского сообщества, до 40% населения подвергается воздействию шума от автомагистралей, превышающему уровень в 55 дБ, и 25% - свыше 65 дБ. До 30% подвергается воздействию шума интенсивностью свыше 55 дБ в ночное время. Во многих странах проблемы со сном вызваны в первую очередь именно наличием различных источников шума. В результате специального исследования учёных из Мичиганского университета было установлено, что воздействие сильного шума увеличивает кровяное давление у человека. Каждые дополнительные 10 децибел среднего уровня шума повышают артериальное давление до 2 мм рт. ст., что, в свою очередь, примерно на 10% повышает риск инсульта и на 5% риск развития коронарных заболеваний сердца. Вред, наносимый шумом и вибрационными воздействиями здоровью человека, не заметен сразу. Постепенно накапливающиеся акустические раздражения приводят к усталости, гипертензии, сонливости, нервозности и другим, более серьезным последствиям. Для комфортной жизнедеятельности рекомендуется, чтобы уровень шума не превышал 30 dB в комнатах отдыха и 40 dB в других помещениях, где находятся люди. Такой уровень звука практически безвреден для человека, это естественный шумовой фон.
Источники шума
Уровни шума в жилых квартирах зависят от:
расположения дома по отношению к городским источникам шума
внутренней планировки помещений различного назначения
звукоизоляции ограждающих конструкций здания
оснащения дома инженерно-технологическим и санитарно-техническим оборудованием.
Источники шума в окружающей человека среде могут быть разбиты на две большие группы - внутренние и внешние
Суть проблемы: Электромагнитное излучение – это комплекс электрических и магнитных полей, оказывающих влияние на среду обитания человека и самого человека.
Влияние на человека. Человек постоянно подвергается воздействию электромагнитного излучения (ЭМИ), которое может быть как полезным, так и вызывающим неблагоприятные изменения в организме. Биологическое действие ЭМИ зависит от многих причин, при этом наиболее чувствительным к воздействию ЭМИ являются система кроветворения, центральная нервная и нейроэндокринная системы. При действии ЭМИ на глаза возможно образование катаракты, имеются данные об образовании и злокачественных новообразований (в первую очередь опухолей кроветворной ткани и лейкозов).
Как известно, основной принцип работы нервной системы человека - передача электромагнитных импульсов от одной клетки к другой. Но ведь человек живет в мире, насыщенном электромагнитными полями, постоянно подвергаясь их вредному воздействию, их создают любые электрические приборы, теле- и радиоантенны, троллейбусы и трамваи. Но наибольшую часть вредного воздействия человек получает у себя дома или на своем рабочем месте.
Источники:
Источниками электромагнитных полей в жилых помещениях подразделяются на два типа:
электропроводка (внутри зданий, телекоммуникации);
бытовые электроприборы (холодильники, утюги, пылесосы, электропечи, телевизоры) и всё, что вы включаете в розетку;
распределительные щиты;
трансформаторы;
персональные компьютеры
Внутренние:
Все это создает, так называемый, бытовой электросмог. Наиболее мощными следует признать СВЧ-печи, аэрогрили, холодильники с системой "без инея", кухонные вытяжки, электроплиты, телевизоры. Реально создаваемое ЭМП в зависимости от конкретной модели и режима работы может сильно различаться среди оборудования одного типа. Все выше приведенные данные относятся к магнитному полю промышленной частоты 50 Гц.
Персональные компьютеры
Основными составляющими частями персонального компьютера (ПК) является: системный блок (процессор) и разнообразные устройства ввода/вывода информации: клавиатура, дисковые накопители, принтер, сканер, и т.п. Каждый персональный компьютер включает средство визуального отображения информации называемое по-разному - монитор, дисплей. ПК часто оснащают сетевыми фильтрами, источниками бесперебойного питания и другим вспомогательным электрооборудованием. Все эти элементы при работе ПК формируют сложную электромагнитную обстановку на рабочем столе пользователя. По обобщенным данным, у работающих за монитором от 2 до 6 часов в сутки чаще наблюдаются функциональные нарушения центральной нервной системы, болезни сердечно-сосудистой системы, болезни опорно-двигательного аппарата. С увеличением продолжительности работы на компьютере соотношение здоровых и больных среди пользователей резко возрастает.
электротранспорт (трамваи, троллейбусы, поезда);
линии электропередач (городского освещения, высоковольтные);
теле- и радиостанции (транслирующие антенны);
спутниковая и сотовая связь (транслирующие антенны);
радары.
Внешние:
Дальность распространения магнитного поля зависит от величины протекающего тока или от нагрузки линии. Поскольку нагрузка ЛЭП может неоднократно изменяться как в течении суток, так и с изменением сезонов года, размеры зоны повышенного уровня магнитного поля также меняются.
Воздействие ЭМП на здоровье человека
Электромагнитная дисгармония часто оказывается причиной разных патологий. В самом общем виде эти неблагоприятные воздействия полей проявляются в нарушениях нервной, иммунной, эндокринной систем, равно как и репродуктивной сферы человека. Из международной научной программы ВОЗ по биологическому действию электромагнитных полей (на 2000-2004 гг.): "Предполагается, что медицинские последствия, такие, как заболевания раком, болезни Паркинсона и Альцгеймера и другие состояния, включая повышение уровня самоубийств, являются результатом воздействия электромагнитных полей". Многочисленные исследования в области биологического действия ЭМП позволят определить наиболее чувствительные системы организма человека: нервная, иммунная, эндокринная и половая. Особо опасны ЭМП могут быть для детей, беременных женщин, людей с заболеваниями центральной нервной, гормональной, сердечно-сосудистой системы, аллергиков, людей с ослабленным иммунитетом. Биологический эффект ЭМП в условиях длительного многолетнего воздействия накапливается, в результате возможно развитие отдаленных последствий, включая
дегенеративные процессы центральной нервной системы;
рак крови (лейкозы);
опухоли мозга;
гормональные заболевания;
склонность к депрессиям и даже самоубийствам.
Объяснить связь между электромагнитными полями и болезнями несложно - ведь все биохимические процессы в клетках так или иначе зависят от электрохимических свойств участвующих в них молекул и ионов. Тем не менее, более точные механизмы этой связи остаются загадкой для ученых. Согласно одной из теорий, ЛЭП ионизируют пролетающие рядом пылевые частицы, которые затем попадают человеку в легкие и передают свои заряды клеткам, нарушая их функции.
На степень и характер неблагоприятного воздействия вибрации влияют следующие факторы:
- - риски (вероятности) проявления различных патологий вплоть до профессиональной вибрационной болезни;
- - показатели физической нагрузки и нервно-эмоционального напряжения;
- - влияние сопутствующих факторов, усугубляющих воздействие вибрации (охлаждение, влажность, шум, химические вещества и т.п.);
- - длительность и прерывистость воздействия вибрации;
- - длительность рабочей смены.
Вибрация, передающаяся на организм человека, вне зависимости от места контакта распространяется по всему организму. Этому способствует относительно хорошая проводимость механических колебаний тканями тела, особенно костной системой.
Колебательные процессы присущи всем живым организмам, в том числе человеку. Различные внутренние органы человека можно рассматривать как колебательные системы с упругими связями. Собственная частота внутренних органов - 3...6 Гц. Собственная частота головы человека относительно плечевого пояса - 25...30 Гц. При совпадении собственных частот внутренних органов человека с частотой вынужденных колебаний возникает явление резонанса, при котором резко возрастает амплитуда колебаний органов и частей тела. При этом могут возникнуть болевые ощущения в отдельных органах, а при очень высоких уровнях вибрации - травмы, разрывы связок, артерий.
При воздействии вибрации в организме человека происходят функциональные и физиологические изменения.
Функциональные изменения: повышенная утомляемость; ослабление восприятия и передачи информации (например, зрительной); увеличение времени двигательных реакций; нарушение вестибулярных реакций и координации движений. Эти изменения могут быть причиной снижения производительности и качества труда, а также, в связи с заторможенной реакцией человека на изменения обстановки, травм.
Физиологические изменения: развитие заболеваний нервной системы; нарушение функций сердечно-сосудистой системы; нарушение функций опорно-двигательного аппарата; поражение мышечных тканей и суставов; нарушение функций органов внутренней секреции.
При исследовании нарушений функций сердечно-сосудистой системы были выявлены четыре основных группы сердечно-сосудистых расстройств среди рабочих, подвергающихся вибрации, проходящей через все тело:
- 1. Периферийные расстройства, такие как синдром Рейнауда, развивающийся при воздействии вибрации, проходящей через все тело (т.е. ноги стоящих рабочих или руки водителей, находящихся только под низким углом).
- 2. Варикозное расширение вен на ногах, геморрой и варикоцеле.
- 3. Ишемическая болезнь сердца и гипертония.
- 4. Нейроваскулярные изменения.
В развитии поражений костно-суставного аппарата большое значение имеет величина отдачи инструмента - возвратного удара и противодействующего ему мышечного статического напряжения.
При воздействии вибрации эластичность суставных хрящей уменьшается вследствие их длительного функционального перенапряжения. В связи с этим защищенность суставов от механического воздействия уменьшается.
В результате у работников развиваются явления деформирующего остеоартроза. При этом движения пальцев затруднены, контуры суставов сглажены. Возможно также поражение локтевого, плечевого и грудино-ключичных суставов, а также позвоночника в виде остеопороза и деформирующего спондилеза. Выраженность костносуставных поражений в значительной мере зависит от стажа работы с виброинструментами и интенсивности воздействия.
Одним из характерных проявлений воздействия вибрации на руки является изменение тонуса капилляров кожи.
Джиованни Лорига, итальянский физик, первым отметил в 1911 г., что забойщики, использующие пневматические молотки для мрамора и брусчатки на площадях Рима, страдали от периодического побеления пальцев, схожего с сужением кровеносных сосудов пальцев. Это явление было описано Морисом Рэйнодом в 1862 г. и получило название «феномен Рейнода». В литературе различные синонимы использовались для описания сосудистых заболеваний, вызываемых вибрацией: «омертвевший или побелевший палец», «симптом Рейнауда профессионального происхождения», «травматическое вазоспастическое заболевание», а недавно, «симптом побеления пальца, вызываемый вибрацией (СППВ)». С клинической точки зрения, симптом побеления пальца, вызываемый вибрацией, характеризуется эпизодическим побелением или побледнением пальцев из-за спастического закрытия пальцевых артерий. Приступы обычно вызываются холодом и длятся от 5 до 30-40 мин. Во время приступа может ощущаться полная потеря чувствительности. Обычно в фазе восстановления от согревания и местного массажа может появляться покраснение на пораженных пальцах, как результат реактивного возрастания потока крови в кожных сосудах. В исключительно редких случаях многократные и тяжелые вазоспастические приступы в пальцах могут приводить к трофическим изменениям (образование язвы или гангрены) на коже кончиков пальцев.
Стокгольмской лабораторией 86 (1987 г.) была предложена шкала для классификации симптома побеления пальца при вибрации (табл. 12.1).
Существует зависимость длительности стажевого воздействия вибрации до появления сосудистых расстройств, характеризуемых побелением пальцев, от эквивалентного корректированного значения виброускорения, показанная в табл. 12.2 (ИСО 5349-86). Стаж в годах дается до появления случаев эпизодического побеления пальцев у 10, 20, 30, 40, 50% работающих в условиях регулярного ежедневного воздействия вибрации длительностью 4 ч. Приведенное в табл. 12.2 соотношение «доза-эффект» может быть аппроксимировано уравнением:
где я экв(4) - эквивалентное корректированное значение виброускорения для длительности воздействия 4 ч, м/с 2 ; T F - стаж до побеления пальцев, лет.
Связь между эквивалентным корректированным значением виброускорения я экв(4) и эквивалентным корректированным значением виброускорения при длительности воздействия вибрации 8 ч й экв(8) определяется соотношением:
Таблица 12.1
Шкала Стокгольмской лаборатории для установления фаз феномена Рейнода, вызываемого вибрацией, передаваемый через руки и предплечья, на холоде
Т аблица 12.2
Стаж до побеления пальцев
для различных перцентилей группы работающих в зависимости от эквивалентного корректированного значения виброускорения
Перцентиль (С, %) - это процентная доля работающих, подвергающихся воздействию вибрации, у которых обнаружены сосудистые расстройства.
В результате интенсивных колебаний желудка нарушается процесс переваривания пищи. Наблюдается раздражение слизистой оболочки желудка и создаются условия для возникновения гастрита.
Систематическое воздействие общих вибраций с высоким уровнем виброскорости может быть причиной вибрационной болезни.
Вибрационная болезнь - это стойкое нарушение физиологических функций организма человека, обусловленных преимущественно воздействием вибраций.
Различают следующие формы виброболезни:
- - периферическая форма (возникает при воздействии локальной вибрации);
- - церебральная форма (возникает при воздействии общей вибрации);
- - смешанная форма (возникает при совместном воздействии общей и локальной вибрации).
Клинические симптомы периферической виброболезни : спазмы периферических сосудов на фоне вегетативного полиневрита, сопровождающиеся приступами побеления пальцев, ослаблением подвижности и боли в руках в покое, потерей чувствительности пальцев и подвижности в суставах, гипертрофией мышц и костей рук.
Клинические симптомы церебральной виброболезни : при начальной стадии - нерезко выраженные сосудистые нарушения мозга; при средней стадии - общие явления в виде функционального расстройства центральной нервной системы астенического и астено- невротического характера; при тяжелой стадии - выраженные це- ребро-сосудистые кризы, расстройства коронарного кровообращения.
По клиническому течению различают начальную, средней тяжести и тяжелую стадии вибрационной болезни:
- начальная стадия виброболезни характеризуется преимущественно субъективными явлениями (такими, как боль), сопровождающимися нерезко выраженными сосудистыми нарушениями, изменениями кожной чувствительности. Кроме того, может быть легкое кратковременное головокружение, быстрая утомляемость, периодически возникающая общая слабость, шум и чувство тяжести в голове;
- при средней тяжести боли усиливаются, стойкие нарушения кожной чувствительности наблюдаются на всех пальцах. Сосудистые изменения проявляются в виде приступов спазма с побледнением пальцев и последующей их синюшностью. Резко снижается температура кожи кистей. Снижается мышечная сила, развиваются костно-суставные поражения. Возникают частые головные боли, приступы головокружения, изменения в вестибулярном аппарате, чувство непереносимости тряски;
- тяжелые стадии вибрационной болезни характеризуются нарушением кожной чувствительности области плечевого пояса, а иногда и грудной клетки, сопровождающееся атрофией мышц не только кистей, но и плечевого пояса. Такие изменения нередко приводят к развитию парезов. К тяжелым случаям относят и выраженные церебро-сосудистые кризы, поражения центральной нервной системы органического характера, выражающиеся в вестибулярных расстройствах с приступами головокружения, полуобморочных состояниях. Наблюдаются постоянные головные боли, тремор пальцев, непереносимость вибрации.
Общая вибрация с частотой менее 0,7 Гц (качка) хотя и неприятна, но не приводит к вибрационной болезни.