Шум, ультразвук та інфразвук: поняття, джерела, параметри, дія на людину, засоби захисту.
У зв’язку з технічним прогресом відбувається різке посилення акустичного фону в будь-якій сфері перебування людини, тому боротьба з шумом має нині соціальне значення.
Звук або шум виникає при механічних коливаннях у твердому, газоподібному й рідкому середовищах.
За фізичною сутністю звук - це хвилеподібне розповсюдження механічних коливальних рухів часток пружного середовища.
За гігієнічною сутністю шум – це сукупність звуків, що негативно впливають на організм людини, заважуючи їй у роботі та відпочинку.
Основними параметрами, що характеризують звук є амплітуда коливання, швидкість розповсюдження та довжини хвилі.
Звукові коливання в будь-якому середовищі виникають тоді, коли під дією збуджуючих сил порушується його стаціонарний стан. Частки середовища починають коливатися відносно положення рівноваги, створюючи хвилі звукових пружних деформацій унаслідок ритмічного стиснення й розрідження часток звукового поля. Кожна точка звукового поля характеризується звуковим тиском(Р, Па). У фазі стиснення звуковий тиск позитивний, у фазі розрідження – від’ємний.
Звуковий тиск – це різниця між миттєвим значенням повного тиску й середнім значенням тиску, що спостерігається при відсутності звукового поля.
При розповсюдженні звукових хвиль відбувається перенесення енергії, яка називається інтенсивністю звуку.
Найкраще вивчено дію шуму на слуховий апарат людини, доведено, що несприятливе акустичне середовище може призвести до розвитку слухової патології – професійної глухоти.
Шум може впливати на слух людини; викликаючи миттєву глухоту або пошкоджуючи орган слуху призводячи до акустичної травми.
Тривала дія шуму може різко знижувати чутливість слуху до звуків на окремих частотах, після чого слух може відновлюватися майже повністю внаслідок прояву адаптаційної захисної пристосувальної реакції слухового апарату.
Адаптацією до шуму вважається тимчасове зниження гостроти слуху не більше як на 15дБ з відновленням його протягом кількох хвилин після припинення дії шуму.
Найшкідливішим для слуху є шум великої інтенсивності з довготривалим періодом безперервної дії.
Зміна слухової функції може мати короткочасну й стійку втрату гостроти слуху. Короткочасне зниження гостроти слуху вказує на адаптаційно-пристосувальну реакцію органу слуху на дію шуму.
Інтенсивний шум при щоденній дії може призвести до вираженого професійного захворювання – туговухості (неврит слухового нерва). Ознакою туговухості є втрата слуху в першу чергу на ділянці високих частот, а пізніше – і на найбільш низьких частотах.
Розвиток професійної туговухості залежить від виробничого стажу в умовах шуму, характеру шуму, тривалості дії протягом дня, інтенсивності та спектрального стану. Імпульсивний шум діє на організм більш несприятливо ніж суцільний при аналогічній сумарній потужності.
Початкова стадія професійної туговухості настає у робітників, що працюють в умовах шуму біля 5 років, а пошкодження на всіх частотах понад 10 років.
Крім наведеного дія шуму спричиняє ушкодження багатьох органів і систем організму, бо є вираженим загально біологічним подразником нервової і серцево-судинної системи в яких зміни настають раніше ніж розвивається туговухість.
Гігієністами (Т.А. Орлова, С.П Алексєєв і ін.) встановлено, що для робітників шумових професій характерним є пошкодження функціонального стану серцево-судинної системи (брадикардія, гіпертонія, зміна на ЕКГ та ін.)
Шумовий чинник спричиняє зміни секреторної функції шлунково-кишкового тракту та порушення обмінних процесів (основного, вітамінного, вуглеводного, білкового, жирового та сольового).
Людина сприймає звукові коливання не лише органом слуху, а і через кістки черепа (так звана кісткова провідність).
У працюючих в несприятливому акустичному середовищі виникають такі симптоми, як: роздратування, послаблення пам’яті, зміна чутливості шкіри, уповільнення швидкості психічних реакцій, розлад сну, зменшення гостроти зору, поява головного болю, запаморочення, зміна ритму дихання, пригнічений стан.
На фоні шуму настає передчасна втома, уповільнюється темп праці її продуктивність та якість, знижується увага та психічні реакції, що може призвести до виробничого травматизму.
Під дією шуму може настати загальне захворювання, яке отримало назву “шумова хвороба”. Однак це професійним захворюванням не визнається, хоч є всі підстави вважати його професійним для працівників шумових професій.
Для технологічних потреб в промисловості використовується ультразвук низьких частот – від 18 до 30 кГц і високої потужності – до 6-7 Вт/см.
Низькочастотний ультразвук частково утворюється при аеродинамічних процесах і є супутником відчутних шумів (робота реактивних двигунів, газових турбін та ін.).
Ультразвук – це механічне коливання пружного середовища, що має однакову зі звуком фізичну природу.
Ультразвук характеризується тиском, інтенсивністю і частотою коливань. Він відрізняється від звукових коливань так, що не сприймається органами слуху людини.
Ультразвук буває низькочастотним, що добре поширюється у повітрі та контактним шляхом і високочастотним, що передається контактним шляхом.
Ультразвук при поширенні його у різних середовищах поглинається тим сильніше, чим вища його частота. Вода, метал та інші пружні середовища слабо поглинають ультразвук, а відтак він поширюється на велику відстань, практично не втрачаючи енергії.
Поглинання ультразвуку супроводжується нагріванням середовища.
Специфічною особливістю ультразвуку є те, що він поширюється спрямованими пучками. Завдяки високій частоті та малій довжині хвиль ультразвук створює високий тиск, що обумовлює його використання у багатьох промислових процесах (механічна обробка твердих крихких матеріалів, знежирювання, очищення деталей, зварювання, паяння, лудіння, прискорення хімічних реакцій і т. ін).
Унаслідок тривалої роботи на ультразвукових установках працівники підпадають під негативну дію ультразвуку через повітря або безпосередньо при контакті з рідкими або твердими тілами, що поширюють ультрахвилі.
Більш небезпечним для організму є контактна дія ультразвукового випромінювання при роботі з ручними інструментами під час паяння, лудіння або очищення деталей.
При виконанні вказаних робіт, коли ультразвук перевищує гранично допустимі рівні, можуть виникати функціональні зміни в центральній, периферійній нервовій та судинній системах організму у місцях контакту (вегетативні поліневрити, м’язова слабкість пальців рук та передпліччя).
Низькочастотні ультразвукові хвилі негативно впливають на слуховий та вестибулярний апарати, больову чутливість і процеси терморегуляції, про що свідчать численні дослідження глухонімих.
Основний документ, що регламентує безпеку при роботі з ультразвуком є ДСН 3.3.6.037-99 “ Ультразвук. Загальні вимоги безпеки ”.
При контакті рук та інших частин тіла людини з робочими органами, що генерують ультразвук, рівень його не повинен перевищувати 110 дБ. Тривалість часу дії ультразвуку має обумовлюватися відповідним розрахунком.
З метою профілактики шкідливого впливу ультразвуку, використовують автоматичне малопотужне ультразвукове обладнання та установки з дистанційним управлінням. Щоб уникнути розповсюдження ультразвуку, установки обладнують звукоізолюючими кожухами та екранами, покритими гумою, протишумовою мастикою, та ін.
Ефективним методом профілактики є розміщення обладнання у звукоізольованих приміщеннях або застосування спеціального інструменту та застосування ЗІЗ (антифони з ультратонкою скловатою, захисні рукавиці і т. ін). До роботи допускаються особи, що досягли 18 років.
Інфразвук утворюється при роботі компресорів, турбін, дизельних двигунів, промислових вентиляторів та інших великогабаритних машин, а також при турбулентних процесах, що виникають під час руху великих газових або рідинних потоків (аеродинамічне походження). При роботі компресорів потужним джерелом інфразвуку є система забору повітря.
Багато природних явищ таких як землетруси, виверження вулканів, морські хвилі, шторми та цунамі – генерують також інфразвукові хвилі.
Інфразвук за фізичними властивостями має однакову природу зі звуком. Він мало поглинається повітрям, а відтак може поширюватися на великі відстані.
Параметрами інфразвуку є інфразвуковий тиск, інтенсивність та частота коливань до 20 Гц.
Дослідження свідчать про високу чутливість організму людини до рівня коливань з максимумом енергії в зоні інфразвукових частот.
Тривалі низькочастотні коливання призводять до зниження працездатності, нервово-вегетативних розладів, порушення сну та психіки. Під час роботи реактивних двигунів виникає струс грудної клітки і черевної порожнини, розвиваються часті запаморочення та нудота, з’являються відчуття безпричинного страху, підвищується артеріальний тиск, виникають випадки непритомності.
Низькочастотні інфразвукові коливання збільшують загальну витрату енергії, у працюючих виникають вестибулярні порушення, знижується гострота слуху, зору і т. ін.
Характер негативних змін в організмі залежить від діапазону частот, рівня інфразвукового тиску і тривалості його впливу.
Межа тривалості людини при короткочасній дії інфразвукового тиску становить до 150дБ, а понад 150дБ є дуже небезпечною.
Частоти інфразвукових коливань в межах від 2 до 15 Гц викликають в організмі резонансні явища. Частота 8 Гц може збігатися з альфа-ритмом, біоритмів мозку людини.
Інфразвук є професійний шкідливий чинник. Може впливати на весь організм і чинити специфічну дію на органи слуху бо сприймається не тільки органом слуху, а й поверхнею тіла людини
Боротьба з негативною дією інфразвуку має вестися у тих же напрямках, що і боротьба із шумом, шляхом усунення причин його виникнення:
послаблення інфразвуку в джерелі його утворення;
послаблення та ізоляція інфразвуку встановленням глушників, екранів і т. ін.;
використання ЗІЗ та методів медичної профілактики (професійний добір, періодичні медичні огляди).
Боротьбу з інфразвуком, враховуючи її надзвичайну складність, потрібно починати на стадії проектування та конструювання машин і агрегатів чи розробки проектного завдання на будівництво підприємств.