Физиологическое воздействие акустической энергии на организм человека

Воздействие шума на человека определяется многими факторами, к которым относятся: спектральный состав шума; состояние нервной системы человека и его индивидуальная чувствительность к звуку; время действия шума; характер производимой работы и др.

При длительном воздействии шума у работающих могут появиться раздражительность, головные боли, головокружение, снижение памяти, повышенная утомляемость, язвенная болезнь желудка, бессонница, "шумовая болезнь". Симптомами "шумовой болезни" являются: снижение слуховой чувствительности, изменение функции пищеварения (понижается кислотность), сердечно-сосудистая недостаточность и нейроэндокриновые расстройства. Снижение слуховой чувствительности (тугоухость) заключается в том, что изменяется порог слышимости, т.е. человек практически теряет слух. Уровни шума более 100 дБ оказывают вредное воздействие и в том случае, если человек имеет ослабленный слух или полную потерю слуха. Это объясняется тем, что воспринимается звуковая энергия не только чувствительным приемником - ухом, но и за счет костной проводимости черепа. Уровни звукового давления на частоте 1000 Гц в 130 - 140 дБ вызывают болевые ощущения в ушах и называются "порогом болевого ощущения". Более высокие уровни могут привести не только к механическому повреждению барабанной перепонки, но и к смертельному исходу.

При выполнении работ, требующих речевой связи, шум может создавать значительные помехи. При этом нормальная слышимость, а также разборчивость речи должны быть обеспечены за счет низкого акустического фона в рабочем помещении. При импульсных и нерегулярных шумах, действующих в течение смены, физиологическое воздействие акустической энергии повышается и гораздо раньше наступают Функциональные изменения в центральной нервной системе.

Чувствительность слухового аппарата не одинакова на различных частотах и один и тот же по уровню звук воспринимается человеком как различный (на низких частотах - более тихий, на частотах 2000 -5000 Гц существенно громче), причем разница в восприятии будет тем больше, чем меньше уровни звука. Реакцией человеческого уха на звук, т.е. субъективной оценкой уровней звука является громкость. Единицей громкости является фон. Фон представляет собой разность уровней интенсивности в 1 дБ на частоте 1000 Гц. Из определения следует, что на частоте 1000 Гц значения уровней громкости в фонах совпадают с уровнями звукового давления в децибелах. Зависимость физиологического восприятия громкости от физических характеристик - уровней и частоты звука показаны на рис. 8.3. Представленные кривые называются кривыми равной громкости. Каждая из них относится к различным по частоте и уровню, но одинаковым по громкости звукам. Нижняя кривая соответствует порогу слышимости, а верхняя - порогу болевого ощущения.

В условиях производства низкочастотный шум, как правило, сочетается с инфразвуком, а в ряде случаев с низкочастотной вибрацией. Наибольшее воздействие инфразвука на человека наблюдается в резонансном режиме, т.е. когда частота инфразвука совпадает с частотой собственных колебаний отдельных частей или органов человека. Например, на частотах 4-6 Гц, которые являются собственными частотами колебания сердца, печени, почек, происходят функциональные нарушения работы этих органов. На частотах 10-20 Гц появляется повышенная утомляемость, снижение остроты зрения, ощущение дискомфорта, затрудняется дыхание.

Ультразвуковые колебания оказывают вредное воздействие на человека при сравнительно больших интенсивностях и длительном облучении. При этих условиях могут возникнуть необратимые повреждения клеток и тканей. Воздействие ультразвука может привести к возникновению в биологической ткани кавитации, а следовательно, к механическому разру-шению и разрыву молекулярных структур. При поглощении ультразвука биологической средой происходит преобразование акустической энергии в тепловую, причем образование тепла происходит не равномерно по всей толще тканей, а проявляется более заметно на границах сред с различными волновыми сопротивлениями. Высокие уровни ультразвуковых колебаний и длительное воздействие могут привести к чрезмерному нагреву биологических структур и к их разрушению.

Реакция к воздействию вибрации индивидуальна и зависит от условий возникновения, передачи колебательной энергии и психологического состояния человека. На низких частотах чувствительность человека к вибрации в основном является функцией ускорения, на высоких частотах она зависит от скорости смещения частиц среды.

По способу передачи на человека вибрации подразделяются: на общую, передающуюся через опорные поверхности на тело стоящего или сидящего человека; локальную, передающуюся через руки человека.

При воздействии на человека общей вибрации, которая вызывает сотрясение всего тела, происходят функциональные изменения в центральной нервной системе, в спинном мозге и особенно в коре головного мозга, отмечается стойкое повышение артериального давления. Низкочастотные вибрации от долей Гц до 3-4 Гц являются раздражителями вестибулярного аппарата и их воздействие сопровождается головокружением, тошнотой, рвотой, потерей пространственной ориентации. Заболевания, вызываемые воздействием вибрации, отличаются стойкостью и плохо поддаются лечению.

На работающих ручным виброинструментом воздействует местная вибрация, которая на низких частотах (до 63 Гц) распространяется по тканям рук, туловища, по позвоночнику и передается на голову. Высокие частоты в спектре вибрации поглощаются тканями кисти, предплечья и плеча. При распространении местной вибрации по телу человека могут возникнуть кровоизлияния в спинном и головном мозге. При воздействии местной вибрации большой интенсивности длительное время у работающего может развиться профессиональное заболевание - виб-рационная болезнь, которая проявляется в нарушении кровообращения кистей рук и предплечья. При этом теряется чувствительность кожи, происходит окостенение сухожилий мышц и отложение солей в суставах кистей рук и пальцев.

Совместное воздействие вибрации и шума, что часто встречается в производственных условиях, приводит к повышению порога чувствительности, увеличению времени реакции на зрительный раздражитель, изменению периферического кровообращения. Одновременное воздействие шума и общей вибрации взаимоусиливает воздействие обоих факторов и усиливает действие местной вибрации даже при ее сравнительно небольших уровнях.