Влияние вибраций и шума на человеческий организм
Работа из раздела: «
Безопасность жизнедеятельности и охрана труда»
1. Общие сведения о вибрации и шуме
2. Виды вибраций
3.Вибрации в живых организмах
4.Допустимый уровень вибрации
5.Воздействие на организм
6.Воздействие общей вибрации
7.Воздействие локальной вибрации
8.Виды вибраций и воздействие на человека
9.Методы защиты о вредного воздействия вибрации
10.Защита от локальной вибрации
11.Действие шума на организм человека
ВВЕДЕНИЕ
Мой выбор темы основывался на моем жизненном опыте. Ещё с самого детства, сидя за партой со своим одноклассником, меня раздражала вибрация его трясучей ноги. Если назвать это по научному, то выглядит это так - локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного немеханического инструмента (в нашем случае ноги). В том же самом детстве мне начала нравится музыка, т.е. звуки которые исходят от неё, а любой звук, является источником шума. Затем я повзрослел, стал совершеннолетним, и открыл для себя приятное сочетание этих двух явлений, попав на вечеринку одного из заведений Москвы. Вы можете спросить про школьные дискотеки, но на тот момент в школе была такая техника, которая раздражала своими звуками, чем восхищали. Да и музыкальная индустрия хромала. И технологий для записи звука, таких как сейчас не было. В настоящее время моя работа связанна с записью чистого звука. Я часто анализирую свое душевное и физическое состояние после того как прослушаю то или иное музыкальное произведение (оно не обязательно должно мне нравится). Так же часто я анализирую своё состояние после длительной поездке в метро. Исходя из этого мне стало интересно как же в науке описывается влияние вибрации и шумов на организм человека. Цель моей работы, показать людям что вибрации и шум влияют на их эмоциональное и физическое состояние.
вибрация шум организм
1. Общие сведения о вибрации и шуме
Вибрация (лат. Vibratio -- колебание, дрожание) -- механические колебания - процесс изменения какой-либо механической величины (числа), определяющей положения материального тела или его точки, при котором эта величина или величина, характеризующая скорость её изменения, поочерёдно, то возрастает, то убывает во времени. О вибрации также говорят в более узком смысле, подразумевая механические колебания, оказывающее ощутимое влияние на человека. В этом случае подразумевается частотный диапазон 1,6--1000 Гц. Понятие вибрация тесно связано с понятиями шум.
Шум -- беспорядочные колебания различной физической природы, отличающиеся сложностью временной и спектральной структуры. Первоначально слово шум относилось исключительно к звуковым колебаниям, однако в современной науке оно было распространено и на другие виды колебаний (радио-, электричество). Шумом называются всякого рода звуки, мешающие восприятию полезной информации или нарушающие тишину, а также звуки, оказывающие вредное воздействие на человека.
2. Виды вибраций
· локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного механизированного (с двигателями) инструмента;
· локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного немеханизированного инструмента;
· общая вибрация 1 категории -- транспортная, вибрация воздействующая на человека на рабочих местах транспортных средств, движущихся по местности, дорогам и пр., пример: тракторы, грузовые автомобили, скутеры, мотоциклы, мопеды;
· общая вибрация 2 категории -- транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений и т. п., пример: краны, напольный производственный транспорт;
· общая вибрация 3 категории -- технологическая вибрация, воздействующую на человека на рабочих местах стационарных машин или передающуюся на рабочие места, не имеющие источников вибрации. Пример: станки, литейные машины.
3. Вибрации в живых организмах
Психологической значимости вибрации и движению мышц в живых организмах уделял особое внимание выдающийся русский физиолог И.М. Сеченов. Он утверждал, что «все внешние проявления мозговой деятельности могут быть сведены на мышечное движение». Наблюдая за поведением различных животных выдающийся австрийский учёный, основоположник этологии Конрад Лоренц установил зависимость между уровнем агрессивности животного и интенсивностью его движений или вибраций. Определить характеристики психофизиологического состояния и эмоций человека можно с помощью виброизображения.
4. Допустимый уровень вибрации
Нормирование технологической вибрации как общей, так и локальной производится в зависимости от ее направления в каждой октавной полосе(1,6 -- 1000 Гц) со среднеквадратическими виброскоростями (1,4 -- 0,28)10?2м/сек, и логарифмическими уравнениями виброскорости (115--109 Дб), а также виброускорением (85 -- 0,1 м/секІ). Нормирование общей технологической вибрации производится также в 1/3 октавных полосах частот (1,6 -- 80 Гц)
5. Воздействие на организм
Действие вибраций на человека различно. Оно зависит от того, вовлечён ли в неё весь организм или часть, от частоты, силы и продолжительности и пр.
Воздействие вибрации может ограничиться ощущением сотрясения или привести к изменениям в нервной, сердечнососудистой, опорно-двигательной системах. Но вибрация небольшой степени и в небольших количествах оказывает положительное влияние на человека.
6. Воздействие общей вибрации
Общая вибрация по источнику возникновения подразделяется на транспортную, транспортно-технологическую и технологическую.
Водители транспортных машин (тракторов, самоходной сельскохозяйственной техники, грузового автотранспорта, землеройных машин и др.), а также операторы транспортно-технологического оборудования (экскаваторов, подъемных кранов, горнодобывающих машин, бетоноукладчиков и др.) подвергаются воздействию общей и локальной вибрации. На рабочие места передается низкочастотная толчкообразная вибрация беспорядочного характера, возникающая в процессе передвижения машин по неровной поверхности или от работы подвижных частей механизмов. На рабочее место водителя, в т.ч. и на органы управления, передается вибрация, возникающая в результате работы двигателя.
К источникам технологических вибраций относятся: оборудование, действие которого основано на использовании вибрации и ударов (виброплатформы, вибростенды, молоты, штампы, прессы и т.д.); мощные электрические установки (компрессоры, насосы, вентиляторы, некоторые металлообрабатывающие станки и др.).
Степень воздействия общей вибрации на организм характеризуется следующими показателями:
1. состоянием основных нервных процессов в центральной нервной системе (возбуждения и торможения);
2. реакциями со стороны сердечно-сосудистой системы (изменением сердечной деятельности);
3. общим состоянием: утомлением, проявлением в связи с воздействием В. других неприятных ощущений (зуда, тошноты, ощущения тряски внутренних органов и т. д.).
При изучении биологического действия вибрации принимается во внимание характер ее распространения по телу человека, которое рассматривается как сочетание масс с упругими элементами. С точки зрения механики человеческое тело всего лишь механическая система, обладающая определенными собственными резонансными частотами. Различные внутренние органы и отдельные части тела (голова, сердце и др.) можно рассматривать как колебательные системы с определенной массой, соединенные между собой «пружинами», с определенными упругими свойствами и параллельно включенными сопротивлениями. Очевидно, что такая система обладает рядом резонансов, частоты которых могут совпадать с частотами работающих машин, механизмов и др.
Для стоящего на вибрирующей поверхности человека имеются два резонансных пика на частотах 5-12 Гц и 17-25 Гц, для сидящего - на частотах 4-6 Гц. Для большинства внутренних органов собственные частоты лежат в диапазоне 6-9 Гц. Особенно опасна вибрация с частотой около 8 Гц из-за ее возможного совпадения с ритмом биотока мозга.
Исследованиями была выявлена очень важная биологическая закономерность. Например, ослабление внимания наблюдается на частотах порядка 10-12 Гц, если вибрация частотой выше 15 Гц (особенно 60-90 Гц) воздействует на человека вдоль его туловища в направлении вертикальной оси, то снижается острота зрения.
Способность следить за колебательными движениями объекта утрачивается на частотах 1-2 Гц и почти исчезает при 4 Гц. Частота вибрации, вызванная неровностями дороги и несовершенством наземного транспорта, лежит в диапазоне до 15 Гц, т.е. представляет собой реальную опасность и может послужить причиной аварий.
При частотах от 4 до 10 Гц речь человека искажается, а иногда прерывается.
Систематическое воздействие общих вибраций в резонансной или околорезонансной зоне может быть причиной стойких нарушений физиологических функций организма. Эти нарушения проявляются в виде головных болей, головокружения, плохого сна, пониженной работоспособности, плохого самочувствия, нарушения сердечной деятельности, а при совпадении резонансных частей вибрации и органа могут вызвать механическое повреждение или даже разрыв этих органов.
7. Воздействие локальной вибрации
Производственными источниками локальной вибрации является ручной механизированный инструмент ударного (клепальные, рубильные, отбойные молотки, пневмотрамбовки), ударно-10 вращательного (пневматические и электрические перфораторы) и вращательного (шлифовальные, сверлильные инструменты; электро и бензомоторные пилы) действия. Локальная вибрация имеет место при точильных, наждачных, шлифовальных, полировочных работах, выполняемых на стационарных станках с ручной подачей изделий; при работе ручным инструментом без двигателей (рихтовочные работы). К возможным источникам локальной вибрации относятся органы ручного управления машинами и оборудованием.
Ручные виброопасные механизмы генерируют вибрацию, уровни которой зачастую значительно превышают нормативные значения (112 дБ) на 5-26 дБ и более. Пневмотрамбовки, гайковертки, горные сверла создают вибрацию с высокими уровнями в области низких частот. Максимальные уровни колебательной скорости пневматических отбойных молотков, бурильных перфораторов с числом ударов до 2000 в 1 мин чаще лежат в широкой области низкой, средних и отчасти высоких частот.
Причинами повышения уровней локальной вибрации являются:
· снижение величины осевого усилия подачи;
· изменение физико-химических свойств материалов;
· увеличение длины вставного инструмента для рубильных молотков, диаметра заклепок для клепальных молотков;
· удлинение оправок и увеличение диаметра образивного круга шлифовальных машин;
· изношенность и неисправность инструмента.
Локальная (местная) вибрация малой интенсивности может оказывать благоприятное воздействие на организм человека, восстанавливая трофические изменения, улучшая функциональное состояние ЦНС, ускоряя заживление ран и т. п.
При увеличении интенсивности колебаний, длительности их воздействия возникают изменения, приводящие в ряде случаев к развитию профессиональной патологии - вибрационной болезни.
Выраженность и характер нарушений определяются в первую очередь спектральными и амплитудными параметрами вибрации, а также условиями труда, при которых это воздействие происходит.
Влияние низкочастотной вибрации приводит к развитию вибрационной патологии с травмированием поражений нервно-мышечной системы, опорно-двигательного аппарата и менее выраженным сосудистым компонентом. Например, такая форма наблюдается у формовщиков, бурильщиков и др.
Средне - и высокочастотная вибрация вызывает различные по степени выраженности сосудистые, нервно-мышечные, костно-суставные и иные нарушения. При работе со шлифовальными инструментами и другими источниками высокочастотной вибрации возникают в основном сосудистые нарушения. В результате влияния интенсивной локальной вибрации вначале появляются функциональные, а затем дистрофические изменения в рецепторном аппарате и нервных сплетениях мелких сосудов в области верхних конечностей.
Важную роль в инициировании приступа побеления пальцев играет воздействие холода, вызывающее рефлекторное, опосредованное симпатической системой сужение сосудов. Усугубляет нарушение микроциркуляции и проницаемости сосудов кислородный дисбаланс. Дефицит кислорода способствует также развитию трофических нарушений в дистальных отделах верхних конечностей, в частности, возникновению миофиброзов, артрозов, снижению минерального компонента костной ткани, все это вызывает снижение кожной чувствительности, отложению солей в суставах пальцев, деформируя и уменьшая подвижность суставов, вплоть до полного окостенения кисти рук.
Таким образом, локальная вибрация с колебаниями низких частот вызывает резкое снижение тонуса капилляров, а высоких частот-спазм сосудов.
Сроки развития периферических расстройств зависят не столько от уровня, сколько от дозы (эквивалентного уровня) вибрации в течение рабочей смены. Преимущественное значение имеет время непрерывного контакта с вибрацией и суммарное время воздействия вибрации за смену. У формовщиков, бурильщиков, заточников, рихтовщиков при среднечастотном спектре В.(30-125 Гц) заболевание развивается через 8-10 лет работы, а при работе с инструментом ударного действия, приводит к развитию сосудистых, нервномышечных, костно-суставных и других нарушений через 12-15 лет.
Виброболезнь относится к группе профзаболеваний. Эффективное лечение возможно лишь на ранних стадиях. В особо тяжелых случаях в организме наступают необратимые изменения, приводящие к инвалидности. По статистическим данным 1/3 выявленных профессиональных заболеваний связана с воздействием вибрации и шума. Наиболее высокая заболеваемость вибрационной болезнью регистрируется на предприятиях тяжелого, энергетического, транспортного машиностроения, угольной промышленности и цветной металлургии.
8. Виды вибраций и воздействие на человека
По характеру воздействия различают общую и локальную вибрации. При общей вибрации происходит сотрясение всего организма. Общая вибрация с учетом свойств источника ее возникновения подразделяется на:
· транспортную (для транспортных рабочих, водителей и т.д.);
· транспортно - технологическую (для операторов прокатных станов, сборочных конвейеров и т.д.);
· технологическую, которая возникает при работе стационарного технологического оборудования и передается на рабочие места, не имеющие источников вибрации (сюда можно отнести категорию лиц, занимающихся умственным трудом).
При локальной вибрации происходит сотрясение кистей рук, отдельных частей тела, например, при работе с ручным механизированным инструментом (бурильщики, сверловщики, а также кузнецы и т.д.).
Влияние вибрации на человека зависит от её спектрального состава, направления, места подключения, продолжительности воздействия. Детальная классификация вредного влияния вибрации приведена на схеме (рис. 1).
Рис. 1. Классификация вредного влияния вибрации на человека
Тело человека, рассматриваемое как вязкоупругая механическая система, обладает собственными частотами с достаточно выраженными резонансными свойствами. Резонансные частоты тела человека: глаза 12 - 27 Гц, грудная клетка 2 - 12 Гц, ноги и руки 2 - 8 Гц, голова 8 - 27 Гц, позвоночник 4 - 14 Гц.
При значительных уровнях вибрации в диапазоне частот 4 - 10 Гц человек может испытывать болевые ощущения и дискомфорт вследствие резонансных колебаний системы «грудь-живот». Резонансы головы вызывают снижение остроты зрения вследствие смещения изображения объекта относительно сетчатки глаза, а также вызывают возрастание ошибок оператора.
Особо опасны вибрации с частотой, совпадающей с собственной частотой внутренних органов человеческого организма - 6 - 9 Гц, могут вызвать механическое повреждение или даже разрыв этих органов.
Систематическое воздействие общей вибрации с высоким уровнем виброскорости может стать причиной профессионального заболевания - вибрационной болезни (виброболезни). Её проявления - головные боли, головокружение, нарушение сна, плохое самочувствие, пониженная работоспособность. Виброболезнь лечится медленно и лишь на ранних стадиях. Появление необратимых изменений в организме приводит к инвалидности.
Вероятность отсутствия виброболезни при различном стаже работы на виброопасном производстве представлена на рис. 2.
Рис. 2. Вероятность отсутствия виброболезни при различном стаже работы на виброопасном производстве
9. Методы защиты от вредного воздействия вибрации
Вибрационная безопасность труда -- это система качественных и количественных показателей и характеристик труда, формирующих его специфику элементов, которая обеспечивает отсутствие неблагоприятного воздействия вибрации на организм человека оператора.
Вибробезопасные условия труда обеспечиваются:
* применением вибробезопасных машин;
* применением средств виброзащиты, снижающих воздействующую вибрацию на путях распространения;
* проектирование технологических процессов и производственных помещений, обеспечивающих непревышение санитарных норм вибрации на рабочих местах;
* организационно-техническими мероприятиями, направленными на улучшение эксплуатации машин, своевременный их ремонт и контроль вибрационных параметров;
* разработкой рациональных режимов труда и отдыха.
Классификация методов и средств защиты приведены в ГОСТ 26568-85. Комплекс профилактических мероприятий, принятых в нашей стране, включает: гигиеническое нормирование, органзационно-технические и лечебно-профилактические меры. Основным документом, регламентирующим параметры производственных В., являются санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.566 - 96. Санитарные нормы устанавливают классификацию В.; методы гигиенической оценки В.; нормируемые параметры и их допустимые величины. Санитарные правила и нормы Сан ПиН 2.2.2. 540 - 96 устанавливают: требования к ручным механизированным инструментам (к силовым характеристикам) - массе; весу, воспринимаемому руками оператора при выполнении технологических операций; силе нажатия, необходимой для работы в номинальном режиме; усилию нажатия пусковых устройств; правила организации работ с ручным инструментом; мероприятия по профилактике.
В качестве средств индивидуальной защиты от общей вибрации используется виброизолирующая обувь, стельки, подметки. Наиболее действенным средством защиты человека от общей вибрации являются устранение непосредственного контакта с вибрирующим оборудованием. Осуществляется это путем применения дистанционного управления, промышленных роботов, автоматизации и замены технологических операций.
10. Защита от локальной вибрации
Снижение неблагоприятного действия локальной вибрации ручного механизированного инструмента на операторов достигается:
· путем уменьшения интенсивности вибрации непосредственно в источнике (применение рукояток с виброгасящими или амортизирующими устройствами, например виброгасящие рукоятки на воздушной подушке или пружинные);
· средствами внешней виброзащиты, которые представляют собой упругодемпфирующие материалы и устройства, размещенные между источником вибрации и руками оператора (например виброизолирующие рукавицы, перчатки, вкладыши и прокладки).
В комплексе мероприятий по снижению неблагоприятного действия вибрации на организм человека важная роль отводится режимам труда и отдыха. Согласно режимам труда суммарное время контакта с вибрацией в течение смены должно быть ограничено в соответствии с величиной превышения нормативного уровня. Рекомендуется устанавливать два регламентных перерыва для активного отдыха, проведения физиотерапевтических процедур и т. д.: 1-й -- продолжительность 20 мин (через 2 ч после начала смены) и 2-й - 30 мин (через 2 ч после обеденного перерыва). Обеденный перерыв должен длиться не менее 40 мин. При работе с вибрирующим оборудованием продолжительность одноразового непрерывного действия вибрации не должна превышать 10 - 15 мин.
К медико-биологическим и общеоздоровительным мероприятиям профилактики вибрационной патологии относятся:
· тепловые процедуры для рук в виде гидропроцедур (ванночки с температурой воды +37--38 С) или сухого воздушного обогрева;
· взаимомассаж и самомассаж рук и плечевого пояса;
· производственная гимнастика;
· ультрафиолетовое облучение;
· витаминопрофилактика и другие мероприятия общеукрепляющего характера, например, комната психологической разгрузки, кислородный коктейль и др.
Среди лечебно-профилактических мероприятий, направленных на предупреждение неблагоприятного воздействия общей и локальной вибрации, важное место отводиться ранней диагностике заболеваний и активной дифференцированной диспансеризации работников виброопасных профессий. Диспансеризация предусматривает предупреждение возникновения (первичная профилактика), прогрессирования (вторичная профилактика) виброционной болезни, а также заболеваний непрофессионального характера. На основании приказа Министерства здравоохранения №700 от 19.04.84 работающие с инструментом и оборудованием, генерирующим локальную (местную) или общую вибрацию, проходят периодические медицинские осмотры 1 раз в 12 месяцев (отоларингологом 1 раз в 24 месяца).
11. Действие шума на организм человека
Область слышимых человеком звуков ограничивается не только определенными частотами (16 - 20000 Гц), но и определенными предельными значениями звуковых давлений и их уровней. Эти предельные значения уровней звукового давления на рис. 3 изображены двумя кривыми.
Рис. 3. Слуховое восприятие человека
Нижняя кривая соответствует порогу слышимости, величина которого изменяется в зависимости от частоты звука, так как чувствительность слухового аппарата человека различна к звукам разной частоты.
На частоте 1000 Гц, принятой в качестве стандартной частоты сравнения в акустике, пороговое значение звукового давления p0 = 2·10-5 Па соответствует порогу слышимости - L= 0 дБ.
Верхняя кривая - порог болевого ощущения. Звуки, превышающие по своему уровню этот порог, могут вызвать боли и повреждения в слуховом аппарате человека.
Область на частотной шкале, лежащая между порогом слышимости и порогом болевого ощущения, называется областью слухового восприятия.
Исследованиями установлено, что любой шум создает нагрузку на нервную систему человека. Его воздействие по-разному проявляется у людей в зависимости от возраста, состояния здоровья, характера труда, физического и душевного состояния. Интересна психологическая особенность человека - шум, создаваемый им самим, его не беспокоит, в то же время посторонние шумы оказывают сильное раздражающее действие.
Воздействие шума в течение продолжительного времени может привести к возникновению таких заболеваний как неврозы, гипертония и язвенная болезнь, кожные и кишечные заболевания.
При постоянном воздействии шума, например, на таких производствах, как текстильное, на участках, где установлено кузнечно-прессовое оборудование у работающих может возникнуть профессиональная болезнь - снижение слуха по типу кохлеарного неврита.
Под влиянием шумов с уровнями звукового давления 90 - 100 дБ притупляется острота зрения, появляются головные боли и головокружения, происходит нарушение сердечной деятельности, наблюдается бессонница. При очень высоких уровнях звукового давления 145 дБ и выше возможен разрыв барабанной перепонки.
Литература
1. Ресурсы сети интернет. Свободная энциклопедия «Википедия»
2. Учебное пособие «Защита от вибраций и шума на производстве», Ю.В. Колосов, В.В. Барановский
3. Лабораторная работа №1, «Санитарно-гигиеническая оценка воздействий вибраций на работающих», В.А. Цветков
