Акустические колебания.

Физическое понятие об акустических колебаниях охватывает все слышимые, так и неслышимые колебания упругих сред. Акустические колебания в диапазоне 16-20 кГц, воспринимаемые человеком с нормальным слухом, называют звуковыми, с частотой менее 16 Гц – инфразвуком, выше 20 кГц – ультразвуком. Распространяясь в пространстве акустические колебания создают акустическое поле.

Ухо человека может воспринимать и анализировать звуки в широком диапазоне частот и интенсивностей. Область слышимых звуков ограничена двумя пороговыми кривыми: нижняя – порог слышимости, верхняя – порог болевого ощущения. Самые нижние значения лежат в диапазоне 1-5 Гц. Порог слуха молодого человека составляет 00 дБ на частоте 1000 Гц, на частоте 100 Гц порог слухового восприятия значительно выше, так как ухо менее чувствительно к звукам низких частот. Болевым порогом следует считать звук с уровнем 140 дБ, что соответствует звуковому давлению 200Па. Звуковые ощущения оцениваются по порогу дискомфорта (слабая боль в ухе и т.д.).

       Шум определяют как совокупность апериодических звуков различной интенсивности и частоты. Окружающие человека шумы имеют разную интенсивность: разговорная речь – 50-60 дБ, автосирена 100 дБ, шум двигателя легкового автомобиля 80 дБ, громкая музыка 70 дБ,, шум движения трамвая 70-80 дБ, шум в квартире 30-40 дБ.

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

По временным характеристикам: постоянные, непостоянные. Последние, в свою очередь делятся на колеблющиеся, прерывистые, импульсные.

По длительности действия – продолжительные и кратковременные.

С гигиенической точки зрения большое значение придается спектральным и вероятностным параметрам непостоянных шумов, наиболее характерных для современного производства.

Интенсивный шум на производстве способствует снижению внимания, увеличению числа ошибок при выполнении работы, исключительно сильное влияние оказывает шум на быстроту реакции, сбор информации и аналитические процессы. Из-за шума снижается производительность труда и ухудшается качество работы.

В биологическом отношении шум является заметным стрессовым фактором, способным вызвать срыв приспособительных реакций. Акустический стресс может приводить к разным последствиям: от нарушений ЦНС, до дегенеративных процессов в разных органах и тканях. Степень шумовой патологии зависит от продолжительности и интенсивности действия, от индивидуальной чувствительности организма к акустическому воздействию. Индивидуальная чувствительность составляет 4-17 %.

Шум оказывает воздействие на весь организм в целом. Вызывает изменение скорости дыхания, пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению СС заболеваний. Шум с уровнем 30-35 дБ привычен для человека и не беспокоит его. Повышение этого уровня до 40-70 дБ создает значительную нагрузку, вызывая ухудшение самочувствия. Воздействие шума свыше 75 дБ может привести к потере слуха – профессиональной тугоухости. При действии шума высоких уровней свыше 140 дБ возможен разрыв барабанных перепонок. Свыше 160 –смерть.

Специфическое шумовое воздействие, сопровождающееся повреждением слухового анализатора, проявляется медленно прогрессирующим снижением слуха. У некоторых лиц серьезное шумовое повреждение слуха может наступать в первые месяцы воздействия, у других – потеря слуха развивается постепенно. Снижение слуха на 10 дБ практически неощутимо. На 20 дБ – начинает серьезно мешать человеку, т.к. нарушается способность слышать важные звуковые сигналы, наступает ослабление разборчивости речи.

Оценка состояния слуховой функции базируется на количественном определении потерь слуха и производится по показателям аудиометрического исследования. Основным методом исследования слуха является аудиометрия.

Критерием профессионального снижения слуха принят показатель средней арифметической величины снижения слуха в речевом диапазоне, равный 11 дБ и более. Помимо патологии органа слуха при воздействии шума наблюдаются отклонения в состоянии вестибулярной функции, повышение артериального давления, головокружение, боли в области сердца.

Нормируемые параметры шума на рабочих местах определены ГОСТ 12.1.003-83 и санитарными нормами СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки». Документы дают классификацию шумов по спектру на широкополосные и тональные, а по временной характеристике – на постоянные и непостоянные. для нормирования постоянных шумов применяют допустимые 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 (дБ А), определяемый по шкале шумомера с коррекцией низкочастотной составляющей по закону чувствительности органов слуха и приближением результатов измерений к субъективному восприятию.

Оценить и прогнозировать потери слуха, связанные с действием производственного шума, дает возможность стандарт ИСО 1999.

В производственных условиях нередко возникает опасность комбинированного влияния высокочастотного шума и низкочастотного ультразвука, например при работе реактивной техники, при плазменных технологиях.

Ультразвук

Как упругие волны не отличается от слышимого звука, однако, частота колебательного процесса способствует большему затуханию колебаний, вследствие трансформации энергии в теплоту.

По частотному спектру ультразвук классифицируют на: низкочастотный; высокочастотный; по способу распространения – на воздушный и контактный.

Низкочастотное ультразвуковое колебание хорошо распространяется в воздухе. Биологический его эффект зависит от интенсивности, длительности воздействия и размеров поверхности тела. Вызывает нарушения ЦНС, ССС. Эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов.

Контактное воздействие на руки приводит к нарушению капиллярного кровообращения в кистях рук, снижению болевой чувствительности. Гигиеническое нормирование определено ГОСТом 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.

Инфразвук  - область акустических колебаний с частотой ниже 16-20 Гц. В условиях производства инфразвук сочетается с низкочастотным шумом или вибрацией.

Вызывает нарушения ЦНС, ССС, дыхательной системы, вестибулярном анализаторе. Отмечают жалобы на головные боли, головокружение, снижение внимания, звон в ушах и т.д. гигиеническое нормирование производится согласно СН 2274-80. в условиях городской застройки нормирование инфразвука обеспечивается санитарными нормами допустимых уровней инфразвука № 2.2.4./2.1.8.583-96. На людей и животных может воздействовать ударная волна. Прямое воздействие возникает в результате воздействия избыточного давления и скоростного напора воздуха. Ввиду небольших размеров тела человека ударная волна мгновенно охватывает человека и подвергает его сильному сжатию в течение нескольких секунд. Мгновенное повышение давления воспринимается живым организмом как резкий удар. Скоростной напор при этом создает значительное лобовое сопротивление, которое приводит к перемещению тела человека в пространстве. Степень воздействия ударной волны зависит от мощности взрыва, расстояния, метеоусловий, местонахождения и положения человека. Избыточное давление в 10кПА и менее считается для людей безопасным. Легкие поражения наступают при избыточном давлении 20-40 кПА. Они выражаются кратковременными нарушениями: звоном в ушах, головокружением, головной болью. Возможны вывихи и ушибы. Поражения средней тяжести возникают при избыточном давлении 40-60 кПа. Проявляются контузии головного мозга, повреждение органов слуха, кровотечения из носа и ушей.

Тяжелые контузии возникают при избыточном давлении 60-100 кПа. Переломы костей, кровотечения, возможно повреждение внутренних органов и т.д.

Воздушная ударная волна также действует и на растения. Полное повреждение лесного массива наблюдается при избыточном давлении более 50 кПа. Деревья вырываются с корнем, ломаются и отбрасываются, образуя сплошные завалы. При избыточном давлении 30-50 кпа повреждается около 50 % деревьев, создаются сплошные завалы, а при 10-30 кПа, 30% деревьев.