різними за гучністю. При великих рівнях інтенсивності (80 дБ і вище) зі збільшенням інтенсивності звуку вухо реагує майже однаково на звуки різних частот чутного діапазону.
Шум як професійний чинник спостерігається у промисловості, на транспорті, у сільському господарстві тощо. З кожним роком збільшується кількість професій, пов’язаних із шумом, а зростаюча спеціалізація праці веде до збільшення тривалості його впливу на людину. У машинобудуванні високий рівень шуму спостерігається при обробленні металів (різанням). Найвищий рівень шуму — у цехах холодного висаджування (101–105 дБ), цвяхівних (104–110 дБ), полірування швів (115–117 дБ), токарно-револьверних (84–88 дБ), фрезерних верстатів (93–95 дБ). На робочих місцях ковалів-штампувальників рівень шуму становить 110–115 дБ. Інтенсивний шум з’являється під час обрубування та очищення лиття, роботі пневматичних трамбівок, вибивних решіток тощо. У гірничорудній і вугільній промисловостях шум, що утворюється відбійними молотками, за рівнем інтенсивності досягає 92–109 дБ, під час роботи пневматичних перфораторів — 114–127 дБ. У текстильній промисловості найвищий рівень шуму у ткацьких цехах (94–104 дБ), на робочих місцях швачок-мотористок швейних фабрик він становить 90–95 дБ. Отже, експлуатація різноманітних машин і механізмів у різних галузях промисловості супроводжується виробничим шумом, що різниться інтенсивністю і спектральним складом. Вплив шуму на організм людини часто посилюється й іншими виробничими чинниками: вібрацією, інфра- і ультразвуком, несприятливим мікрокліматом, токсичними речовинами, випромінюванням тощо. На сучасному виробництві шум часто є причиною зниження рівня працездатності, підвищення рівня загальної і професійної захворюваності, частоти виробничих травм. Шум як чинник стресу є загальнобіологічним подразником, який негативно впливає на всі органи і системи організму. У разі тривалого систематичного впливу шуму може виникнути патологія з переважним ураженням слуху, центральної нервової і серцево-судинної систем. В основі змін лежить складний механізм нервово-рефлекторних і нейрогуморальних порушень, які можуть призвести до порушення регуляторних процесів з боку центральної нервової системи. Вплив шуму на організм умовно поділяють на специфічний, що викликає зміни в органі слуху, і неспецифічний, який викликає зміни в інших органах і системах. Шум є однією з найчастіших причин зниження слуху нейросенсорного характеру, приглухуватості — поширеного виду патології.
Шум як звуковий подразник впливає не лише на слуховий аналізатор, а й на інші органи, зокрема переддверно-завитковий. Це відбувається внаслідок того, що потік акустичної енергії великої інтенсивності викликає коливання рідини не тільки у завитку, а й у переддвер’ї і напівкруглих каналах. Тривалий шум через провідні шляхи слухового аналізатора впливає на відділи головного мозку, порушуючи процеси вищої нервової діяльності людини. Спостерігаються зміни функціонального стану нервової системи у вигляді астенічних реакцій та астено-вегетативного синдрому з характерними скаргами на головний біль, швидку стомлюваність, подразливість, порушення сну, загальне нездужання, зниження працездатності тощо. У працівників з невеликим стажем роботи зміни з боку нервової системи спостерігаються частіше, ніж у слуховому аналізаторі. Характерними ознаками для них є: головний біль, апатія, підвищення стомлюваності, подразливість. У тих, хто працює 10 років і більше, ці зміни посилюються, виявляються стійкі ознаки астено-вегетативного синдрому за гіпертонічним, гіпотонічним і кардіальним типами. В окремих випадках спостерігаються зміни психомоторної працездатності, емоційної сфери і розумової діяльності працівників, сповільнюється швидкість психічних реакцій, послаблюється пам’ять, знижується темп розумової праці, її якість і продуктивність; порушуються концентрація уваги, точність і координація рухів; змінюються секреторна і моторна функції травного каналу; порушується обмін речовин (основний, білковий, вуглеводний, жировий, електролітний тощо); змінюється функціональний стан серцево-судинної системи. Ступінь вираженості гіпертензивної дії шуму і порушень гемодинаміки залежить від інтенсивності, тривалості, спектра дії, а також від індивідуальних особливостей людини і супутніх чинників виробничого середовища. За санітарними нормами шум класифікується так: • за характером спектра — широкосмуговий із безперервним спектром більш як одна октава і тональний, у спектрі якого спостерігаються значні дискретні тони; • за характеристикою часу — постійний, рівень звуку якого за восьмигодинний робочий день змінюється щонайбільше на 5 дБ, і непостійний, рівень звуку якого за робочий день такої самої тривалості змінюється більш як на 5 дБ. Непостійний шум, у свою чергу, поділяється на:
• коливний, рівень звуку якого безперервно змінюється; • переривчастий, рівень звуку якого східчасто змінюється (на 5 дБ і більше), причому тривалість інтервалів, протягом яких рівень звуку залишається постійним, становить 1 с і більше; • імпульсний, що складається з одного або кількох звукових сигналів, кожний тривалістю менш як 1 с. За санітарними нормами 80 дБ — допустимий рівень шуму на постійних робочих місцях у виробничих приміщеннях і на території підприємства. Захист від шуму на виробництві Боротьба з шумом на виробництві є однією з найскладніших проблем, оскільки джерела шуму різноманітні й потребують комплексу заходів технічного, організаційного і медичного характеру на всіх стадіях проектування, будівництва, експлуатації машин і устаткування. Відомі три основні напрями боротьби з шумом: 1. Зменшення рівня шуму у джерелі виникнення, застосування раціональних конструкцій, нових матеріалів і технологічних процесів. 2. Звукоізоляція устаткування за допомогою глушників, резонаторів, кожухів, захисних конструкцій, оздоблення стін, стелі, підлоги тощо. 3. Використання засобів індивідуального захисту. Дуже часто супутнім чинником шуму на робочих місцях є вібрація, тому система профілактичних засобів зниження шуму є комплексною проблемою загального захисту працівників від механічних коливань. Технологічні заходи охоплюють характеристику та розміщення устаткування і машин, вимоги до розрахунку характеристик шуму на стадії проектування, обмеження шуму звукопоглинальних конструкцій і екранів, фільтровентиляційних установок, заміну технологічних процесів і механізмів на менш шумні, обладнання звукоізолюючих кабін операторів, дистанційне керування обладнанням, автоматизацію виробничих процесів зі зменшенням кількості операторів тощо. На стадії проектування виробництва планувальними заходами передбачається ізоляція шумних цехів від тихих приміщень, збільшення відстані між ними, розташування шумних цехів з підвітряного боку і торцем до фасаду інших будівель. Зелені насадження навколо шумних цехів і шумозахисна зона так само сприяють поглинанню шуму. У виробничих умовах поряд із звукоізоляцією широко застосовують засоби звукопоглинання. Для цього невеликі за розміром приміщення цехів (400–500 м3) оздоблюють пористими матеріалами. Позитивний ефект звукопоглинання дає застосування мінеральних плит, матів з базальтового волокна, штукатурки пінистої або зернистої структури тощо. У великих приміщеннях ефективні звукопоглинальні бар’єри і об’ємні поглиначі (куби, конуси тощо), які підвішують над шумними агрегатами для зниження рівня шуму на 5–12 дБ. Застосування звукопоглинальних матеріалів у комплексі із заміною устаткування в окремих випадках знижує рівень шуму до нормативного (ткацькі цехи). У боротьбі з аеродинамічним шумом (вихлопи і всмоктування повітря пневматичними інструментами, компресорами, вентиляторами тощо) застосовують глушники різної конструкції, які поглинають шум вихлопу або всмоктування повітря, газів і парів. Вибір типу глушника залежить від рівня і спектрального складу шуму. Для гасіння високочастотного шуму застосовують активні глушники, в основу яких покладено принцип звукової енергії, для гасіння низькочастотного шуму — реактивні глушники, що працюють як акустичний фільтр. Якщо немає змоги забезпечити дотримання вимог технічного характеру, великого значення набувають організаційно-профілактичні заходи — застосування індивідуальних засобів захисту органів слуху. Засоби індивідуального захисту від шуму — протишуми — використовують тоді, коли технічні засоби не забезпечують його зниження до безпечного рівня. Проти шуму обирають засіб відповідно до його рівня спектру. Використовують десятки варіантів вкладишів (втулки, тампони тощо), навушники і шоломи для ізоляції зовнішнього слухового ходу від шуму різного спектрального складу. До протишумових вкладишів, які вставляють у слуховий хід, належать заглушки у вигляді тампонів, гумові ковпачки, циліндри зі спеціального пінопласту, пластичні вкладиші (виготовлені індивідуально за формою слухового ходу), а також вкладиші одноразового використання. Ефективними вважаються вкладиші із суміші волокон органічної бактерицидної вати і ультратонких полімерних волокон — беруши. Зручними щодо експлуатації і гігієни є протишумові навушники. Протишумові шоломи — громіздкі й дорогі, їх використовують при дуже високих рівнях шуму в комбінації з навушниками і протишумовими костюмами. Використання засобів протишуму дає змогу уникнути не тільки зниження слуху, а й порушення функцій нервової системи.
Зменшення тривалості контакту з шумом, застосування раціонального режиму праці та відпочинку, періодичного короткочасного відпочинку від шуму протягом робочого дня, суміщення професій в умовах шуму і його відсутності значно знижують негативний вплив шуму. Для профілактики несприятливого впливу імпульсного шуму рекомендується заповнювати паузи між імпульсами рівним фоновим шумом. При цьому різниця між рівнями фону та імпульсного шуму не повинна перевищувати 20 дБ. З метою підготовки працівника до чергового імпульсу шуму використовують світлові застережні сигнали. Заходи медичної профілактики професійних захворювань Особи, яких приймають для роботи в умовах шуму, проходять попередній медичний огляд з урахуванням протипоказань щодо прийняття на роботу в умовах шуму. Для профілактики професійних захворювань працівники, що працюють в умовах шуму, проходять періодичні медичні огляди. Медичні огляди здійснюють лікарі-спеціалісти: отоларинголог, невропатолог, терапевт з обов’язковим дослідженням крові й аудіометрією. На підставі даних періодичних медичних оглядів працівників у разі потреби переводять на роботу, не пов’язану з впливом шуму. Крім того, дані оглядів є матеріалом для розроблення додаткових заходів щодо захисту працівників від впливу шуму. Велике значення у боротьбі з шумом має санітарно-просвітницька робота серед науково-технічних працівників, майстрів і робітників. Кількісну оцінку втрати слуху під впливом виробничого шуму наведено в табл. 22.
Оцінка втрати слуху під впливом виробничого шуму
Таблиця 22
Ступінь втрати слуху, дБ, на частотах Параметр мовних Ознаки впливу шуму на орган слуху < 10 (500 Гц — 5; 1000 Гц — 10; 2000 Гц — 10) 10–20 21–30 31 і більше 4000 Гц < 40
Зниження слуху: І (легке) ІІ (помірне) ІІІ (значне)
60±20 65±20 70±20
4.8. Ультразвук та інфразвук як виробничі чинники
Ультразвук Ультразвук — це механічні пружні коливання і хвилі, які відрізняються від звуку вищою частотою коливань (понад 20 кГц) і не сприймаються вухом людини. Ультразвукові коливання, як і звукові, поширюються у вигляді змінних стиснень і розріджень і характеризуються довжиною хвилі, частотою і швидкістю поширення. Частотна характеристика і довжина хвилі визначають особливості поширення коливань у навколишньому середовищі (повітряному, рідинному і твердому) — від 1,12–104 до 1,0–109 Гц. Що вища частота ультразвукових коливань, то більше вони поглинаються середовищем і менше заглиблюються у тканини людини. Поглинання ультразвуку супроводжується нагріванням середовища. Швидкість поширення ультразвуку залежить від властивостей середовища — його щільності, пружності, в’язкості та температури. Так, у воді, особливо при підвищенні її температури, ультразвукові коливання поширюються швидше, ніж у повітрі. При поширенні ультразвукових коливань у повітрі їх, як і звуки, характеризують в одиницях звукового тиску — децибелах. Ультразвуковий діапазон частот поділяють на низькочастотні коливання (1,12 ⋅ 104 — 1,0 ⋅ 105 Гц), які поширюються через повітря і контактно, і високочастотні (1,0 ⋅ 105 — 1,0 ⋅ 109 Гц), які поширюються тільки контактно. Ультразвук застосовують у різних галузях народного господарства — металургії, машино- і приладобудуванні, радіотехнічній, хімічній і легкій промисловості, медицині тощо. Внаслідок поширення застосування ультразвуку збільшується кількість працівників, які перебувають під його впливом. Для технічних і медичних цілей ультразвук отримують за допомогою спеціальних пристроїв, де використовують п’єзоелектричний, магнітострикційний, електродинамічний, аеро- і гідродинамічний ефекти. Основними елементами ультразвукового устаткування є генератор і джерело ультразвукових коливань — акустичний перетворювач, вмонтований у ванну, верстат, машину тощо. Ультразвукові коливання до 120–130 дБ можуть виникати як супутні чинники при експлуатації технологічного і вентиляційного устаткування. Режим генерації ультразвуку може бути безперервним та імпульсним. При поширенні в середовищах ультразвук зумовлює механічний, термічний і фізико-хімічні ефекти. Так, при поширенні ультразвуку в повітрі виникає термічний ефект, що зумовлюється його механічною дією (хвильовий рух газоподібних, рідких і твердих частинок призводить до перетворення механічної енергії на теплову). Механічний ефект супроводжується зміною акустичного тиску під час стиснення і розрідження середовища силами, що розвиваються внаслідок великих прискорень частинок. Цими властивостями визначається диспергуюча дія ультразвуку. Фізико-хімічні ефекти пов’язані з кавітацією, виникненням зон стиснень і розриву внаслідок руху пружних хвиль, які викликають утворення бульбашок, заповнених парами рідини і розчиненим у ній газом. Під час проходження хвиль бульбашки зникають, підвищуються температура і тиск у рідині, виникають місцеві ударні явища, іонізація, утворюються гідроксильні радикали, атомарний кисень. Механічний, термічний і фізико-хімічні ефекти, властиві для ультразвукових коливань, широко використовують у різних галузях народного господарства для адекватного впливу на речовини і технологічні процеси, структурного аналізу і контролю фізико-механічних властивостей речовин і матеріалів, у дефектоскопії і медицині для діагностики й лікування при багатьох захворюваннях. Завдяки високій біологічній активності в медицині найчастіше застосовують високочастотні ультразвукові коливання. У промисловості й техніці широко застосовують низькочастотний ультразвук (18–44 кГц) великої інтенсивності (0,5–20 Вт/см2 і більше) для активного впливу на речовини і прискорення технологічних процесів, для очищення і знежирювання деталей, емульгації, подрібнення твердих речовин у рідинах, механічного оброблення твердих матеріалів (різання), зварювання металів і пластмас, паяння, прискорення хімічних реакцій тощо. У медицині ультразвук використовують для розтину і з’єднання біологічних тканин, стерилізації інструментів, рук. Вплив ультразвуку на організм людини У виробничих умовах можливий вплив низькочастотного ультразвуку на працівників як через повітря, так і при безпосередньому контакті з рідким або твердим середовищем зі збудженими коливаннями. Контактна дія спостерігається при утримуванні інструмента, чи оброблюваної деталі (при лудінні та паянні), при завантажуванні виробів в ультразвукові ванни і розвантажуванні їх, зварюванні та інших операціях. Розрізняють короткочасну та періодичну контактну дію.
Ультразвукові коливання, які генеруються промисловим устаткуванням, несприятливо впливають на організм людини. При тривалій систематичній дії ультразвуку, який поширюється через повітря, можуть виникати порушення нервової, серцево-судинної і ендокринної систем, слухового аналізатора, системи крові. Характерним є розвиток вегетосудинної дистонії й астенії. Ступінь вираженості змін, що відбуваються в організмі людини під впливом ультразвуку, залежить від інтенсивності й тривалості його дії і може посилюватися за рахунок наявності у спектрі високочастотного шуму і можливості контакту із середовищем, яке озвучується. Біологічна дія ультразвуку на організм при контактному його передаванні залежить від потужності ультразвукових коливань, їх частоти, тривалості дії, способу випромінювання ультразвукової енергії (безперервного, імпульсного), чутливості тканин, інтенсивності кровопостачання і стану метаболізму у тканинах. Поширюючись у тканинах організму, ультразвукові хвилі впливають на фізико-хімічні та біологічні процеси, що відбуваються в цих тканинах. Найчутливіші до дії контактного високочастотного ультразвуку вегетативна і периферична нервові системи. В осіб, які працюють в умовах інтенсивного ультразвуку, що супроводжується шумом, поряд зі змінами функцій нервової системи спостерігається зниження судинного тонусу, особливо в місцях контакту з джерелами ультразвуку. Загальноцеребральні порушення часто поєднуються з помірним вегетативним поліартритом рук, парезом пальців, кистей і передпліччя. Іноді у працівників спостерігаються вестибулярні розлади, підвищення температури тіла тощо. Залежно від інтенсивності ультразвукових хвиль розрізняють три види ультразвуку і впливу його на живі тканини: 1. Ультразвук малої інтенсивності (до 1,5 Вт/см2). Викликає зміни фізико-хімічних реакцій організму, прискорення обмінних процесів, слабке нагрівання тканини, мікромасаж і не призводить до морфологічних порушень всередині клітин. 2. Ультразвук середньої інтенсивності (1,5–3 Вт/см2). Викликає реакцію пригнічення у нервовій тканині. Швидкість відновлення функцій залежить від інтенсивності і тривалості впливу ультразвуку. 3. Ультразвук великої інтенсивності. Викликає незворотне пригнічення аж до повного руйнування тканини. Ультразвук високочастотного діапазону викликає підвищення проникності судин шкіри, що виражається гіперемією аж до крововиливів на поверхні шкіри (петехій).
Під час контактної дії ультразвуку підвищується серцевий ритм, помітно змінюється ЕКГ; при збільшенні його інтенсивності виникає аритмія, а в окремих випадках — зупинка серця (у піддослідних тварин). Аналогічні реакції спостерігаються і в людей: виникають неприємні відчуття при озвучуванні грудної клітки, згодом розвиваються тахікардія та стенокардія. Високочастотний ультразвук малої інтенсивності (0,2–1,0 Вт/см2) викликає судинорозширювальний ефект, великої інтенсивності (3,0 Вт/см2 і більше) — судинозвужувальний. При цьому змінюється тонус артерій: ультразвук малої інтенсивності дає гіпотензивний ефект, при збільшенні його інтенсивності виникає артеріальна гіпертензія. Зміни в нирках, печінці, статевих органах, ендокринних залозах відбуваються внаслідок впливу ультразвуку на гіпоталамус, який регулює діяльність внутрішніх органів рефлекторним і нейрогуморальним шляхами. Спостерігається зміна морфологічної картини крові; зменшується кількість еритроцитів та лейкоцитів. Зміни нагадують такі, що відбуваються під впливом радіоактивного випромінювання. Виявляються вегетативно-судинні ураження рук (парез пальців, кистей і передпліччя, вегетативний поліневрит). Ступінь вираженості патології залежить від рівня ультразвукового тиску. Негативні наслідки більшою мірою виражаються у працівників, які зазнають одночасного впливу ультразвуку через повітря і контактно. Істотно підвищує негативний вплив ультразвуку шум чутного діапазону. Профілактика негативного впливу ультразвуку При обслуговуванні ультразвукового обладнання профілактичні заходи передбачають попередження контактного озвучування через тверді та рідкі середовища і боротьбу з поширенням ультразвуку й шуму в повітрі робочої зони. Ультразвукове устаткування слід обладнувати звукоізолюючими кожухами, конструкції ультразвукових верстатів і устаткування для зварювання та паяння повинні мати екрани з органічного скла, які забезпечують зниження рівнів звукового тиску на робочих місцях. Забороняється контакт з робочими поверхнями устаткування у процесі його роботи, з оброблювальними рідинами і деталями. Для боротьби з контактним озвучуванням слід використовувати дистанційне керування, автоблокування, тобто автоматичне вимкнення устаткування і приладів при завантажуванні та розвантажуванні продукції, нанесенні контактних мастил, а також спеціальні пристрої для завантажування і виймання деталей, затискачі, щипці, ручки яких повинні мати еластичне покриття, що поглинає ультразвук. Індивідуальний захист органу слуху досягається застосуванням протишумів. Для захисту рук від впливу ультразвуку в зоні контакту з твердим або рідким середовищем слід застосовувати захисні рукавички. До роботи з ультразвуковим устаткуванням допускаються особи віком понад 18 років. Інфразвук Під інфразвуком розуміють акустичні коливання з частотою до 20 Гц. Фізична природа чутного звуку, ультразвуку та інфразвуку однакова, їх поділ зумовлений особливостями сприйняття слуховим аналізатором людини. Для інфразвуку характерні дуже великі пороги слухового сприйняття, що робить його практично нечутним. Фізичні особливості інфразвукових коливань зумовлені їх малою частотою і великою довжиною хвиль. Характерною ознакою інфразвуку є його здатність поширюватися на значну відстань без істотної втрати енергії, огинати перепони внаслідок дифракції або проникати крізь них. За характером спектра інфразвук поділяють на широкосмуговий із безперервним спектром завширшки понад октаву і гармонічний, у спектрі якого є виражені дискретні складові. Гармонічний характер інфразвуку встановлюють в октавних смугах частот за перевищенням рівня в одній смузі над сусідніми щонайменше на 10 дБ. Джерелами інфразвуку можуть бути природні явища: вітер, грозові розряди, морські хвилі, процеси, що відбуваються в земній корі (обвали, землетруси, виверження вулканів тощо). При цьому в окремих випадках рівень звукового тиску в інфразвуковому діапазоні частот може досягати 140 дБ. Інфразвукові складові зазвичай присутні у спектрі шуму, який генерується промисловими установками і транспортними засобами. Рівень інфразвукового тиску на робочих місцях операторів цехового устаткування становить 78–90 дБ, під час роботи автотранспорту — 97–110 дБ, залізничного — 78–97 дБ, водного — 75–99 дБ, портового устаткування — 79–91 дБ. Проте тенденція до збільшення потужності й габаритних розмірів машин і механізмів може призвести у найближчому майбутньому до істотного підвищення рівнів промислового інфразвуку. Вже тепер є джерела, які генерують рівень інфразвуку близько 95–150 дБ. Біологічна дія інфразвуку на людину Інфразвук сприймається слуховим аналізатором, однак пороги чутності його значно вищі, ніж звуку. При сприйнятті інфразвуку втрачається відчуття тональності, а сприймаються тільки окремі поштовхи звукового тиску. Крім слухового аналізатора інфразвукові коливання сприймають
