Вредные и опасные факторы производственной среды: инфразвук — «тихий» убийца
18.03.2021 8:40:00
Источники инфразвука бывают природного и техногенного происхождения. В природных условиях это ряд геофизических явлений. Инфразвуковые акустические колебания возникают при шторме, торнадо, морском прибое, движении воздуха над земной поверхностью, изрезанной горным рельефом, в районах дальнего севера в виде полярных сияний, при различных сейсмических явлениях, таких как извержение вулканов, землетрясения, сильные грозы, молнии, падение метеоритов, а также вблизи больших водопадов. Как ни странно, но инфразвук не обошла та же участь что и др. вредные физические, химические и биологические факторы, а именно – уровень его прямо пропорционален с активностью человека на земле. Мощными источниками инфразвука в условиях города становятся ветровые потоки между зданиями. Естественная деятельность человека, такая как ходьба, вставание, приседание и прыжки сама по себе является причиной инфразвукового воздействия. Так бег, при котором происходит смещение головы на 15 см по высоте, обуславливает воздействие звукового давления уровнем 90 ДБ (или 20 микропаскалей).
Вредные и опасные факторы производственной среды: инфразвук — «тихий» убийца
Голландское судно «Уранг Медан» проходя Меллакский пролив подало сигнал бедствия. Отчаянный призыв раздавался в течение минуты. Затем следовала неразборчивая серия точек и тире, далее тишина. Береговая служба недоумевала, в зоне пролива спокойная вода, ясное небо. Спасатели быстро обнаружили судно, которое было без следов повреждения, но весь экипаж был мертв. Ни у кого, ни ран, ни признаков насильственной смерти. Поражало одно, выражение ужаса на лицах всех погибших…
Сообщения информационных агентств о находке в океане кораблей и яхт с запасами питания, воды, спасательного снаряжения, но без людей, не так уж редки. Что объединяет загадочные случаи на земле и на море. Объединяет их только то, что люди испытали на себе какое-то внешнее воздействие, не улавливаемое ни зрением, ни слухом, ни другими органами чувств. Среди множества гипотез привлекает внимание та, которая объясняет происшествия воздействием на людей инфразвука. Коварного, неслышимого нами, но при определенной частоте и интенсивности способного вызвать и недомогание и болевые ощущения и панический страх и даже смерть.
Ежегодно на земле регистрируют от 100 до 150 сильных землетрясений, в том числе катастрофических, которые в считанные минуты полностью разрушают населенные пункты. Между тем каждое землетрясение, каждое извержение вулкана, каждый шторм всегда заранее предупреждают о себе, сигнализируя об опасности «инфразвуковым голосом». Человек, к сожалению, утратил способность воспринимать эти сигналы. Однако известно, что собаки, кошки, лошади, дикие звери рыбы задолго до землетрясения проявляют беспокойство, стараются покинуть опасные районы. Рыбы, птицы, многие дикие и домашние животные слышат «инфразвуковые голоса».
ИСТОЧНИКИ ИНФРАЗВУКА В ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЕ
Источники инфразвука бывают природного и техногенного происхождения. В природных условиях это ряд геофизических явлений. Инфразвуковые акустические колебания возникают при шторме, торнадо, морском прибое, движении воздуха над земной поверхностью, изрезанной горным рельефом, в районах дальнего севера в виде полярных сияний, при различных сейсмических явлениях, таких как извержение вулканов, землетрясения, сильные грозы, молнии, падение метеоритов, а также вблизи больших водопадов. Как ни странно, но инфразвук не обошла та же участь что и др. вредные физические, химические и биологические факторы, а именно — уровень его прямо пропорционален с активностью человека на земле. Мощными источниками инфразвука в условиях города становятся ветровые потоки между зданиями. Естественная деятельность человека, такая как ходьба, вставание, приседание и прыжки сама по себе является причиной инфразвукового воздействия. Так бег, при котором происходит смещение головы на 15 см по высоте, обуславливает воздействие звукового давления уровнем 90 ДБ (или 20 микропаскалей).
ФИЗИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ИНФРАЗВУКА
Инфразвук представляет собой механические колебания упругой среды одинаковой с шумом физической природы, но имеющие частоту меньше 20 Гц. Инфразвук в производственных условиях чаще всего возникает при работе тихоходных крупногабаритных машин и механизмов (вентиляторов, компрессоров и т.д.), циклы работы которых повторяются не чаще 20 раз в секунду. Инфразвуковые колебания вызывают у человека чувство глубокой подавленности и необъяснимого страха, слабые звуки действуют на внутреннее ухо, создавая эффект морской болезни, сильные вызывают вибрацию органов человека, нарушая их функции.
Какова физическая природа инфразвука? По физической сущности инфразвук — это шум. А шум в свою очередь — это механические колебания частиц упругой среды (газа, жидкости, твердого тела), возникающие под воздействием какой либо возмущающей силы. Если проще, шум — это любой нежелательный звук или совокупность таких звуков.
При этом звуком называют регулярные периодические колебания, а шумом — непериодические, случайные колебательные процессы. Физическое понятие о звуке охватывает как слышимые, так и неслышимые колебания упругих сред. Акустические колебания, лежащие в зоне 20 гц — 20 КГц, воспринимаемые человеком с нормальным слухом называют звуковыми, а пространство где они распространяются звуковым полем.
Акустические колебания с частотой менее 20 Гц называют инфразвуком, а выше 20 КГц — ультразвуком. Итак, инфразвуком называют акустические колебания с частотой менее 20 герц. Основными характеристиками звуковых волн являются их частота, длина волны, интенсивность. Как и в любом волновом процессе, длина волны связана простой зависимостью с частотой и скоростью звука (длина волны — частное, от деления скорости звука на частоту колебаний). Интенсивность генерируемых волн определяется звуковой мощностью источника (Вт). Плотность потока звуковой мощности (энергии) приходящейся на единицу площади (перпендикулярной к направлению волны) называется интенсивностью или силой звука (Вт/м2).
В современной акустике и в гигиенической практике для целей измерения силы звука принято использовать относительные величины децибелы. Скорость распространения инфразвука более 1000 м/сек. Как физическое явление ультразвук подчиняется общим закономерностям, характерным для звуковых волн, однако обладает целым рядом особенностей, связанных с низкой частотой колебаний упругой среды: распространяется на большие расстояния (тысячи км).
Распространяются звуковые волны весьма своеобразно: cначала излучение идет вверх, на высотах 50 км изменяет свое направление, а потом на расстоянии 200-300 км от источника возвращается к поверхности земли, отражается от нее и вновь уходит вверх. Затухание инфразвуковой волны на таких расстояниях незначительно (до 1%); на больших расстояниях ощущается только звуковым давлением (звуковая энергия равна нулю (не слышен); мало поглощается по сравнению с высокочастотными колебаниями вызывает вибрацию крупных объектов, вследствие явления резонанса; отличается от слышимых звуков значительно большей длиной волны. Более выражено явление дифракции (огибание).
Инфразвуковые колебания, образованные производственными источниками, представляют собой часть механической энергии, генерируемой машинами, механизмами, транспортом, газами. В последние годы наблюдается интенсивное увеличение количества промышленных источников звука, а также рост единичной звуковой мощности этих источников. Ярко выраженными источниками инфразвука являются газотурбинные установки, выброс отработанных газов двигателями внутреннего сгорания, всасывание воздуха компрессорными установками, потоки движущегося транспорта, двигательные установки современных самолетов и вертолетов, а также промышленные агрегаты вибрационного действия с низкой частотой.
Инфразвук всегда маскируется в общем шумовом фоне. Ориентировочную оценку инфразвука предлагается производить по разности уровней в дБ А и дБ «лин» (т.е. по шкале А и линейный) шумомеров 1 класса. Разность уровней в 10-20 дб определяется как наличие инфразвука и его надо замерять.
ТЕХНОГЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ ИНФРАЗВУКА
Легковые автомобили на скорости 100 км/час генерируют инфразвуковые колебания интенсивностью 100 дб, которое оказывает вредное влияние на водителей и пассажиров. Источниками инфразвуковых колебаний высоких уровней (свыше 90 дб) являются бетономешалки, поршневые компрессорные установки, дизельные генераторные установки.
Установлено, что к источникам акустической энергии, максимальный уровень которых находится в инфразвуковой части спектра относятся:
— вентиляторы (98-104дб);
— компрессоры (117-123 дб);
— газотурбинные установки (126 дб);
— виброплощадки на пневмоподушке (128 дб); грохоты (117 дб); дизельные двигатели (115-135 дб);
— молоты (108 дб);
— электропоезда метрополитена (110 дб) (в вагонах электропоездов и дизельных поездов более 100 дб).
На судах инфразвук от выхлопа низкооборотных дизелей значительно усиливается при всевозможных общих и локальных резонансных явлениях, часто возникающих в структуре судна. Поэтому на судах инфразвук образовывается не только в МКО но и на открытых палубах.
Системы кондиционирования и вентиляции создают шум интенсивностью до 75 дб, но в отдельных частотах уровни давления составляют 80-95 дб. При взлете и посадке реактивных и турбовинтовых самолетов зафиксированы высокие уровни инфразвука, но еще большие (до 120 дб) регистрируются при полете вертолетов. Следует отметить, что при изучении шумового режима в производственных условиях высокие уровни инфразвукового давления регистрировались в помещениях без собственных источников шума, а также в жилых домах, расположенных на значительном расстоянии от производственных источников шума. Характерной особенностью производственного инфразвука является то, что в промышленности (стационарное оборудование) он присутствует в сочетании с низкочастотным шумом, а на транспортных средствах, как правило, с низкочастотной вибрацией.
ВРЕДНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ИНФРАЗВУКА НА ЗДОРОВЬЕ РАБОТНИКОВ
Влияние инфразвука на организм человека разнообразно. Патологические проявления со стороны различных органов и систем организма при действии инфразвука многими исследователями объясняется резонансной теорией. Резонанс человеческого тела находится в интервале между 5 и 7 Гц. Со стороны крупных внутренних органов (желудок, сердце, печень, легкие) наиболее выраженное явление резонанса проявляется до 10 Гц, а колебания выше 10 Гц вызывают неприятные ощущения в мочевом пузыре, прямой кишке и носоглотке.
Особую опасность для человека представляет инфразвук 7 Гц. Данная частота совпадает с ритмом биотоков мозга. Отсюда становится понятным, что во время инфразвукового воздействия человек испытывает тошноту, головные боли, чувства сотрясения грудной клетки и брюшной полости, чувство давления в ухе, которое заставляет совершать глотательные движения.
Даже при кратковременном воздействии инфразвук вызывает процессы торможения в центральной нервной системе (снижение зрительно-моторных реакций, концентрации внимания, скорости выполнения простых задач).
При колебаниях средней мощности наблюдаются внутренние расстройства органов пищеварения и мозга с самыми различными последствиями (обморок, общая слабость и т.д.). Инфразвук является вредным фактором производственной среды вызывает изменения нервной, сердечно-сосудистой, дыхательной, эндокринной и других систем организма, причем выраженность изменений зависит от уровня, частоты, длительности воздействия. Инфразвук с уровнем 90 дБ принят за допустимый для окружающей среды, т.к. он не вызывает изменений физиологических показателей в организме человека. При воздействии инфразвука с уровнем 105 дБ отмечены психофизиологические реакции в форме повышения тревожности и неуверенности, эмоциональной неустойчивости.
Со стороны сердечно-сосудистой системы — кровоизлияния и отеки головного мозга, а при очень высоких уровнях — кровоизлияние в паренхиму легких. Для органа слуха инфразвук не является адекватным раздражителем, но оказывает патологическое воздействие на звукопроводящую систему, что субъективно воспринимается как чувство давления и небольшой вибрации в ухе. Слуховая функция у лиц, подвергающихся воздействию инфразвук, снижается в области низких и средних частот. Причем степень снижения имеет прямую зависимость от стажа работы. Наиболее эффективным и практически единственным средством борьбы с инфразвуком является снижение его в источнике.
Инфразвук уровнем 110-115 дБ субъективно воспринимается как раздражающий фактор. Звук низкой частоты вызывает резонанс в различных органах человека. Физиологически наиболее активным для человека является диапазон частот от 2 до 17 Гц из-за резонансных явлений со стороны внутренних органов. Частота 7 Гц совпадает с альфа-ритмом биоэлектрической активности мозга. Проведенные в США исследования (C.W. Nixon, 1974) максимально переносимой человеком интенсивности инфразвука показали, что предельные уровни составляют для частот 1-7 Гц — 150 дБ, 8-11 Гц — 145 дБ, 12-20 Гц — 140 дБ для 8-ми минутных экспозиций с 16-часовыми перерывами между двумя воздействиями. В диапазоне 20-100 Гц предельные уровни установлены 135 дБ при ежедневной однократной экспозиции 20 мин.
ПРИМЕНЕНИЕ МЕР ПО СНИЖЕНИЮ ВРЕДНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ИНФРАЗВУКА
Борьбу с инфразвуком в источнике образования необходимо вести в направлении изменения режима работы технологического оборудования — увеличения его быстроходности. Должны приниматься меры по снижению интенсивности аэродинамических процессов — ограничения скоростей движения транспорта, снижения скоростей истекания жидкостей (авиационные и ракетные двигатели, двигатели внутреннего сгорания, системы сброса пара тепловых электростанций и т.д.).
В борьбе с инфразвуком на путях распространения определенный эффект оказывают глушители интерференционного типа. Поглотители резонансного типа могут применяться в виде панелей, кожухов. В качестве средств индивидуальной защиты рекомендуется применение наушников, вкладышей, защищающих ухо от неблагоприятного действия сопутствующего шума. Работающие в условиях воздействия инфразвука должны проходить предварительные, при поступлении на работу, и периодические медицинские осмотры. Рекомендуются лечебные и профилактические процедуры применяемые для работников шумных и виброопасных профессий.
Текст:
Игорь Волошин
БЕСПЛАТНАЯ ПОДПИСКА НА ЕЖЕНЕДЕЛЬНЫЙ ОБЗОР
КЛИНСКОГО ИНСТИТУТА ОХРАНЫ И УСЛОВИЙ ТРУДА
Отборная и актуальная информация на электронную почту
Все публикации
