Влияние вибрации на человека

Вибрация Вибрация представляет со бой механические колебательные движения, непосредственно передаваемы е телу человека. Основными физическими характеристиками вибрации являются амплитуда и частота колебаний. Амплитуда вибросмещения измеряется в м или см, а част ота колебаний - в герцах. Учитывая, что при любом колебательном движении непрерывно изменяется с корость и ускорение (наибольшие на осевой линии колебания и наименьшие в крайних позициях), вибрацию оценивают по скорости и ускорению. Эти велич ины являются производными от амплитуды и частоты вибрации и определяют ся по формулам: н = 2 • f • S ; A = (2р f ) 2 • S где н - виброскорость, м/с; р - 3,14; f - частота, Гц; S - амплитуда колебания, м; А - виброускорение, м/с 2 . Если для шума за нуль деци бел принят порог слышимости, для вибрации отсчет децибел ведется от усло вной опорной виброскорости, равной 5 • 1О -8 м/с, виброускорения - 3 • 1О -4 м/с 2 . Виброскорость и виброускорение выражаются в дБ относительно их нулевы х порогов и вычисляются по формулам: L y = 20 lg н /5 • 10 -8 дБ , L a = 20 lg A/3 • 10L -4 Дб где L y - логарифмический уровень виброскорости; L a - логарифмический уровень виброускорения. При этом порог восприятия вибрации составляет около 7О дБ. Виброскорость и виброуско рение оцениваются в пределах стандартных октав со среднегеометрически ми частотами- 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 25О Гц и выше. Вибрация с частотой до 32 Гц относится к н изкочастотной, а более 32 Гц - к высокочастотной. Преимущества одночислов ых интегральных показателей, таких, как доза или эквивалентный уровень, определили интерес исследователей к дозовой оценке вибрации. Если для ш ума этот подход достаточно обоснован, что нашло отражение в стандарте ИС О R-1999 (1971), то в отношении вибрации имеются лишь единичные работы эксперимен тального плана. Необходимо отметить, что действующий ГОСТ 12.1.О12-78 регламентирует ПДУ вибра ции по кинематическому параметру виброскорости, а доза - параметр энерге тический, учитывающий уровень вибрации и время ее действия. Биологическое действие вибрации. Это механические колебания твердых тел. Источниками вибрации являются широко применяемые в промышленности, строительстве, транспорте, с/х и в б ыту пневматические и электрические ручные механизированные инструмен ты, различные и оборудование, станки, транс портные средства. Вибр ацию широко применяют не только в технике, но и в медицине для лече ния некоторых нервных и мышечных заболеваний (вибротерапия, вибромассаж). Вибрация относится к факторам, обладающим большой биологической актив ностью. Характер, глубина и направленность физиологических сдвигов раз личных систем организма определяются уровнями, спектральным составом вибрации, а также физиологическими свойствами тела человека. В генезисе этих реакций важную роль играют анализаторы - вестибулярный, двигательн ый, зрительный, кожный и др. Следует отметить важную роль биохимических свойств человеческого тела в субъективном восприятии вибрации. Действие вибрации на организм опос редуется следующими явлениями: физическим воздействием на поверхность контакта; распространением колебаний по тканям; непосредственной реак цией на воздействия в органах и тканях, а также раздражением механорецеп торов, вызывающим нейрорецепторные и субъективные реакции. В настоящее время накоплен экспериментальный и клинический материал, п одчеркивающий роль рефлекторных регуляторных влияний ЦНС в возникнове нии функциональных сдвигов в нервно-мышечном аппарате у лиц, подвергающ ихся воздействию вибрации. Эти исследования показывают, что расстройст ва двигательной функции, возникающие под воздействием вибрации, обусло влены как нарушениями регуляторных воздействий ЦНС, так и непосредстве нным поражением мышц. При этом преобладание диффузных сдвигов может быт ь объяснено преимущественно изменениями в деятельности суперспинальн ых структур, тогда как большая выраженность локальных изменений в мышца х может быть связана с их непосредственной травматизацией. Особенно чувствительными к действию локальной вибрации являются отдел ы симпатической нервной системы, регулирующие тонус периферических со судов, а также отделы периферической нервной системы, связанные с вибрац ионной и тактильной чувствительностью. Доказано, что направленность сосудистых нарушений определяется, в перв ую очередь, параметрами воздействующей вибрации. Спастические явления в капиллярах происходят при вибрации выше 35 Гц, а ниже наблюдается преиму щественно картина атонии капилляров или спастико-атоническое их состо яние. Область частот 35-250 Гц наиболее опасна в отношении развития спазма со судов. Вибрация может прямым путем мешать выполнению рабочих операций или кос венно отрицательно влиять на работоспособность человека. Ряд авторов р ассматривают вибрацию как сильный стресс-фактор, оказывающий отрицате льное влияние на психомоторную работоспособность, эмоциональную сферу и умственную деятельность человека и повышающий вероятность возникно вения несчастных случаев. За последние годы установлено, что вибрация, как и шум, действует на орган изм человека энергетически, поэтому ее стали характеризовать спектром по колебательной скорости, измеряемой в сантиметрах в секунду или как и шум, в децибелах; за пороговую величину вибрации условно принята скорост ь в 5*10 -6 см/сек. Вибрация воспринимается ( ощущается) лишь при непосредственном соприкосновении с вибрирующим те лом или через другие твердые тела, соприкасающиеся с ним. При соприкосно вении с источником колебаний, генерирующим (издающим) звуки наиболее низ ких частот (басовые), наряду со звуком воспринимается и сотрясение, то ест ь вибрация. В зависимости от того, на какие части тела человека распространяются мех анические колебания, различают местную и общую вибрацию. При местной виб рации сотрясению подвергается лишь та часть тела, которая непосредстве нно соприкасается с вибрирующей поверхностью, чаще всего руки (при работ е с ручными вибрирующими инструментами или при удержании вибрирующего предмета, детали машины и т. п.). Иногда местная вибрация передается на час ти тела, сочлененные с подвергающимися непосредственно вибрации суста вами. Однако амплитуда колебаний этих частей тела обычно ниже, так как по мере передачи колебаний по тканям, и тем более мягким, они постепенно зат ухают. Общая вибрация распространяется на все тело и происходит, как пра вило, от вибрации поверхности, на которой находится рабочий (пол, сиденье, виброплатформа и т. п.). При воздействии вестибулярных раздражителей, к которым относится вибр ация, нарушаются восприятие и оценка времени, снижается скорость перера ботки информации. В ряде работ показано, что низкочастотная вибрация выз ывает нарушение координации движения, причем наиболее выраженные изме нения отмечаются при частотах 4-11 Гц. Длительное влияние вибрации приводит к стойким патологическим нарушен иям в организме работающих. Всесторонний анализ этого патологического процесса послужил основанием для выделения его в качестве самостоятел ьной нозологической формы профессионального заболевания - вибрационно й болезни. Вибрационная болезнь продолжает занимать одно из ведущих мест среди вс ех профессиональных заболеваний. Причиной этого является как использо вание ручных машин, не отвечающих требованиям санитарных норм, так и раз вивающаяся специализация труда, ведущая к увеличению времени воздейст вия на организм вибрации. Опа сность развития вибрационной болез ни воз растает с увеличением интенсив ности и длительности действия вибрации; при этом существенное значение имеет индивидуальная чувствительность . Вредное действие В. усиливают шум, охлаждение, переутомление, значитель ное мышечное напряжение, алкогольное опьянение и др. Условно различают м естную В., дей ствующую преимущественно на руки работающих, и общую В., ког да при колебании пола, сиденья (рабочего ме ста) действию В. подвергается весь организм. Для вибрационной болезни, обусловленной местной В., харак тер ны жалобы на боли в руках, чаще по ночам, побеление пальцев на холоде, п овышенная зябкость рук, общее недомогание раздражительность, возмож ны боли в области сердца. Основное клиническое проявление болезни — на ру шение кровообращения в перифериче ских сосудах. Вначале сосудистые на рушения обнаруживаются преимущест венно на той руке, которая больше под вергается воздействию вибрации. Но по мере прогрессирования заболеван ия процесс распространяется не только на сосуды другой руки, но и на сосу ды стоп, сердца, мозга. Заболевание со провождается болями и нарушением ч увствительности в руках, а нередко и в ногах. Особенно сильно страдает бо левая чувствительность, снижается температура кожи на кистях и стопах. С тепень снижения чувствительности воз растает с увеличением длительно сти и тяжести заболевания. Нарушаются функции эндокринных желез, внутре н них органов, обменные процессы. При воздействии В. с большой амплитудой возникают нарушения в мышцах, связ ках, суставах, костях. Больные жалу ют ся на слабость, быструю утомляе мость, раздражительность, головные боли, плохой сон. Установлено, что вибрационная болезнь может длительное время протекат ь компенсированно, в течение этого периода больные сохраняют трудоспос обность и не обращаются за врачебной помощью. К основным проявлениям вибрационной болезни относятся нейрососудисты е расстройства. Они проявляются раньше всего на руках и сопровождаются и нтенсивными болями после работы и по ночам, снижением всех видов кожной чувствительности, слабостью в кистях рук. Нередко наблюдается так назыв аемой феномен "мертвых" или белых пальцев. Одновременно развиваются мыше чные и костные (вплоть до дегенеративно-дистрофических) изменения, а так же расстройства нервной системы по типу неврозов. В отличие от местной при общей В. возникают клинические симптомы, свя зан ные с расстройствами деятельности мозга. При этом особенно часто стра д ает вестибулярный аппарат, появля ются головные боли, головокружения. П о степени выраженности патологиче ского процесса выделяют 4 стадии за б олевания: I — начальная, II — уме ренно выраженная, III — выраженная, IV — генерализованная (встречается крайн е редко). Помимо стадий, отме чают наиболее типичные синдромы: ан-гиодисто нический, ангиоспастический, вегетативного полиневрита, невротиче ски й, вегетомиофасцита, диэнцефальный и вестибулярный. Низкочастотная общая вибрация, особенно резонансного диапазона, вызыв ая длительную травматизацию межпозвоночных дисков и костной ткани, сме щение органов брюшной полости, изменения моторики гладкой мускулатуры желудка и кишечника, может приводить к болевым ощущениям в области поясн ицы, возникновению и прогрессированию дегенеративных изменений позвон очника, заболеваний хроническим пояснично-крестцовым радикулитом, хро ническим гастритом. У женщин, подвергающихся длительному воздействию общей вибрации, отмеч ается повышенная частота гинекологических заболеваний, самопроизволь ных абортов, преждевременных родов. Низкочастотная вибрация вызывает у женщин нарушение кровообращения органов малого таза. При рассмотрении особенностей действия общей вибрации надо иметь в вид у, что тело человека представляет собой сочетание различных масс с упруг ими элементами, имеющими собственные колебания разной частоты. Под влия нием вибрации в ряде случаев может произойти явление резонанса, когда ам плитуда колебаний отдельных частей или органов тела увеличивается в не сколько раз по сравнению с амплитудой вибрации того или иного внешнего и сточника. Для человека в положении лежа резонансная частота находится в пределах 3-3,5 Гц, для сидящего - на частотах 4-6 Гц, а для стоящего на вибрирующе й площадке имеется два резонансных пика - на частотах 5-7 и 17-25 Гц. Явления рез онанса для тканей головы наступают в области 2О-3О Гц (в этом диапазоне час тот амплитуда колебаний головы может превышать амплитуду колебаний пл еч в 3 раза). Ткани человека обладают различной способностью к передаче вибрации. На илучшим проводником вибрации являются кости, мягкие ткани. Суставы же яв ляются эффективными гасителями колебаний. С повышением частоты вибрац ии амплитуда колебаний частей тела по мере удаления от точки приложения уменьшается. Так, например, в диапазоне частот 5О-7О Гц до головы доходит ок оло 1О% энергии передаваемой вибрации человеку, находящегося на вибропла тформе. Вибрация частотой более 1ОО Гц практически не передается по телу человека и является большей частью местной. Органы, непосредственно воспринимающие вибрации, делятся на две гр уппы. К первой относятся органы равновесия (вестибулярный аппарат), нахо дящиеся во внутреннем ухе. Взаимодействуя с соответствующими связями в мозгу, они работают как интегральный измеритель угловых и линейных уско рений. Информация, посылаемая в мозг органами равновесия, находящимися п од влиянием вибраций, может оказаться искаженной, дезориентирующей, а в некоторых случаях раздражающей и вызывающей у человека состояние боле зни. Силы и перемещения, вызываемые вибрацией, улавливаются большим числ ом механорецепторов во всем организме. Некоторые из них, находящиеся в м ышцах и сухожилиях, сигнализируют о положении тела и действующих на него нагрузках. Они взаимодействуют с отделом центральной нервной системы, р егулирующим положение тела и его движение. Эти рецепторы реагируют на лю бые изменения, в том числе низкочастотные. Ко второй группе относятся рецепторы, расположенные в коже и соед инительных тканях. Они выполняют функции осязания, реагируя на более выс окие частоты (около 30 Гц). Вибрации оказывают определенное влияние на орга низм также через органы зрения и слуха. При передаче вибраций от места приложения к рецепторам одни частоты уси ливаются, а другие ослабляются. На рис.1 приведена кривая изменения в функ ции частоты показателя q = A 1 / A 2 в системе голова- область таза. Рис. 1. Изменение коэффициента q в функции частоты вибраций f Здесь A 1 и A 2 - амплитуды вертикальных вибраций тела на уровне головы и сиденья. Из рисунка видно, что на частоте 4 Гц показатель q =1,4. Это значит, что амплитуда вибраций на уровне головы на 40% больш е, чем на уровне сиденья. Характер воздействий вибрации на человека зависит от их длительности. Н арушения физиологических функций организма, наступающие под влиянием вибраций, имеют тенденцию к усилению с увеличением длительности воздей ствия. Вибрация, высокий вибрационный фон среды представляют опасность для здоровья не только рабочих, в условиях производства, но и д ля других групп населения. Источниками вибрации в жилых зданиях являются: транспорт, промышленные у становки, инженерно-тех нологическое оборудование зданий. По интенсивн ости колебаний наиболее воздействует на человек а городской рельсовый транспорт: мелкого заложен ия и открытые радиусы метрополитена, железнодоро жные магистрали. Вибрация, возникающая в зданиях о т движения поездов, имеет регулярный прерывистый характер. По мере уда ления от источника амплитуда колебаний снижается . При распространении колебаний по высоте много этажного здания на верхних этажах наблюдается как ослабление, так и усиление вибрации, в зависимост и от резонанса. Изученные типы конструкций зданий в условиях одинаковых грунтов не оказывают сущес твен ного влияния на уровни вибрации в жилых поме щениях. В некоторых случаях регистрируются высокие уров ни вибрации от инженерно-технологического оборуд ова ния самих зданий (лифты) и встроенных объектов. В основе профилактики вибрационной болезни лежит гигиенически обоснов ан ное нормирование уровней вибрации. При этом учитываются направленно сть, продолжительность действия, характер вибрации. В РФ уровни В. на рабо чих местах в производственных по мещениях, на горных, сельскохозяйст ве нных, мелиоративных, строительно-дорожных машинах, железнодорож ном и а втомобильном транспорте, на судах регламентируются санитарным законод ательством. С целью профилактики вибрационной болезни устраняется В. машин, обору д ования и инструментов путем уравно вешивания сил, вызывающих колеба ни я; принимаются меры по уменьше нию передачи В. при помощи упругих элемент ов и виброгашения; вводятся технологические процессы, ограничи вающие и ли полностью исключающие контакт работающего с вибрирующей поверхност ью; снижается усугубляющее влияние сопутствующих факторов; вне дряются рациональные режимы труда и отдыха; организуются комплексные бригады с совмещением профессий для ограничения времени воздействия виб рации; ш ироко используются средства индивидуальной защиты — виброгасящие рук авицы и обувь. Важнейшей ме рой предупреждения вибрационной бо лезни яв ляется неукоснительное соблю дение каждым рабочим установлен ных прав ил работы в условиях вибра ции. Списо к литературы 1. Популярная медицинская энциклопедия. Гл.ред. В.И. Покровс кий. М.: «Советская энциклопедия», 1992 2 2. . http :// bgd . udsu . ru / content / education / textbook /1/ show . php ? file =86. htm & PHPSESSID = a 59641 b 4892 c 0 afb 93 daf 034 f 94 a 8093 3. Новиков Ю.В. Охрана окружающей среды. М.: «Высшая школа».1987.