8
Вибрация
Вибрация представляет собой механические колебательные движения,
непосредственно передаваемые телу человека. Основными физическими
характеристиками вибрации являются амплитуда и частота колебаний.
Амплитуда вибросмещения измеряется в м или см, а частота колебаний – в
герцах.
Учитывая, что при любом колебательном движении непрерывно изменяется
скорость и ускорение (наибольшие на осевой линии колебания и наименьшие
в крайних позициях), вибрацию оценивают по скорости и ускорению.
Для вибрации отсчет децибел ведется от условной опорной виброскорости,
равной 5?108 м/с, виброускорения – 3?104 м/с2.
Виброскорость и виброускорение выражаются в дБ относительно их нулевых
порогов. При этом порог восприятия вибрации составляет около 70 дБ.
Виброскорость и виброускорение оцениваются в пределах стандартных октав
со среднегеометрическими частотами – 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250
Гц и выше. Вибрация с частотой до 32 Гц относится к низкочастотной, а
более 32 Гц – к высокочастотной.
Преимущества одночисловых интегральных показателей, таких, как доза или
эквивалентный уровень, определили интерес исследователей к дозовой
оценке вибрации. Если для шума этот подход достаточно обоснован, что
нашло отражение в стандарте ИСО R-1999 (1971 г.), то в отношении
вибрации имеются лишь единичные работы экспериментального плана.
Необходимо отметить, что действующий ГОСТ 12.1.012-78 регламентирует ПДУ
вибрации по кинематическому параметру виброскорости, а доза – параметр
энергетический, учитывающий уровень вибрации и время ее действия.
Источниками вибрации являются широко применяемые в промышленности,
строительстве, транспорте, сельском хозяйстве и в быту пневматические и
электрические ручные механизированные инструменты, различные машины и
оборудование, станки, транспортные средства. Вибрацию широко применяют
не только в технике, но и в медицине для лечения некоторых нервных
и мышечных заболеваний (вибротерапия, вибромассаж).
Вибрация относится к факторам, обладающим большой биологической
активностью. Характер, глубина и направленность физиологических сдвигов
различных систем организма определяются уровнями, спектральным составом
вибрации, а также физиологическими свойствами тела человека. В генезисе
этих реакций важную роль играют анализаторы – вестибулярный,
двигательный, зрительный, кожный и др.
Следует отметить важную роль биохимических свойств человеческого тела в
субъективном восприятии вибрации. Действие вибрации на организм
опосредуется следующими явлениями: физическим воздействием на
поверхность контакта, распрос-транением колебаний по тканям,
непосредственной реакцией на воздействия в органах и тканях, а также
раздражением механорецепторов, вызывающим нейрорецепторные и
субъективные реакции.
В настоящее время накоплен экспериментальный и клинический материал,
под-черкивающий роль рефлекторных регуляторных влияний ЦНС в
возникновении функциональных сдвигов в нервно-мышечном аппарате у лиц,
подвергающихся воздействию вибрации. Эти исследования показывают, что
расстройства двигательной функции, возникающие под воздействием
вибрации, обусловлены как нарушениями регуляторных воздействий ЦНС, так
и непосредственным поражением мышц. При этом преобладание диффузных
сдвигов может быть объяснено преимущественно изменениями в деятельности
суперспинальных структур, тогда как большая выраженность локальных
изменений в мышцах может быть связана с их непосредственной
травматизацией.
Особенно чувствительными к действию локальной вибрации являются отделы
симпатической нервной системы, регулирующие тонус периферических
сосудов, а также отделы периферической нервной системы, связанные с
вибрационной и тактильной чувствительностью.
Доказано, что направленность сосудистых нарушений определяется, в первую
очередь, параметрами воздействующей вибрации. Спастические явления в
капиллярах происходят при вибрации выше 35 Гц, а ниже наблюдается
преимущественно картина атонии капилляров или спастико-атоническое их
состояние. Область частот 35-250 Гц наиболее опасна в отношении развития
спазма сосудов.
Вибрация может прямым путем мешать выполнению рабочих операций или
косвенно отрицательно влиять на работоспособность человека. Ряд авторов
рассматривают вибрацию как сильный стресс-фактор, оказывающий
отрицательное влияние на психомоторную работоспособность, эмоциональную
сферу и умственную деятельность человека и повышающий вероятность
возникновения несчастных случаев.
За последние годы установлено, что вибрация, как и шум, действует на
организм 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 скорость в 5?106 см/сек. Вибрация воспринимается (ощущается)
лишь при непосредственном соприкосновении с вибрирующим телом или через
другие твердые тела, соприкасающиеся с ним. При соприкосновении с
источником колебаний, генерирующим (издающим) звуки наиболее низких
частот (басовые), наряду со звуком воспринимается и сотрясение, то есть
вибрация.
В зависимости от того, на какие части тела человека распространяются
механические колебания, различают местную и общую вибрацию. При местной
вибрации сотрясению подвергается лишь та часть тела, которая
непосредственно соприкасается с вибрирующей поверхностью, чаще всего
руки (при работе с ручными вибрирующими инструментами или при удержании
вибрирующего предмета, детали машины и т. п.). Иногда местная вибрация
передается на части тела, сочлененные с подвергающимися непосредственно
вибрации суставами. Однако амплитуда колебаний этих частей тела обычно
ниже, так как по мере передачи колебаний по тканям, и тем более мягким,
они постепенно затухают. Общая вибрация распространяется на все тело и
происходит, как правило, от вибрации поверхности, на которой находится
рабочий (пол, сиденье, виброплатформа и т. п.).
При воздействии вестибулярных раздражителей, к которым относится
вибрация, нарушаются восприятие и оценка времени, снижается скорость
переработки информации. Низкочастотная вибрация вызывает нарушение
координации движения, причем наиболее выраженные изменения отмечаются
при частотах 4-11 Гц.
Длительное влияние вибрации приводит к стойким патологическим нарушениям
в организме работающих. Всесторонний анализ этого патологического
процесса послужил основанием для выделения его в качестве
самостоятельной нозологической формы профессионального заболевания –
вибрационной болезни.
Вибрационная болезнь продолжает занимать одно из ведущих мест среди всех
профессиональных заболеваний. Причиной этого является как использование
ручных машин, не отвечающих требованиям санитарных норм, так и
развивающаяся специализация труда, ведущая к увеличению времени
воздействия на организм вибрации. Опасность развития вибрационной
болезни возрастает с увеличением интенсивности и длительности действия
вибрации; при этом существенное значение имеет индивидуальная
чувствительность. Вредное действие вибрации усиливают шум, охлаждение,
переутомление, значительное мышечное напряжение, алкогольное опьянение и
др. Условно различают местную вибрацию, действующую преимущественно на
руки работающих, и общую вибрацию, когда при колебании пола, сиденья
(рабочего места) действию вибрации подвергается весь организм.
В отличие от местной при действии общей вибрации возникают клинические
симптомы, связанные с расстройствами деятельности мозга. При этом
особенно часто страдает вестибулярный аппарат, появляются головные боли,
головокружения. По степени выраженности патологического процесса
выделяют 4 стадии заболевания:
I — начальная,
II — умеренно выраженная,
III — выраженная,
IV — генерализованная (встречается крайне редко).
Помимо стадий, отмечают наиболее типичные синдромы: ангиодистонический,
ангиоспастический, вегетативного полиневрита, невротический,
вегетомиофасцита, диэнцефальный и вестибулярный.
Низкочастотная общая вибрация, особенно резонансного диапазона, вызывая
длительную травматизацию межпозвоночных дисков и костной ткани, смещение
органов брюшной полости, изменения моторики гладкой мускулатуры желудка
и кишечника, может приводить к болевым ощущениям в области поясницы,
возникновению и прогрессированию дегенеративных изменений позвоночника,
заболеваний хроническим пояснично-крестцовым радикулитом, хроническим
гастритом.
У женщин, подвергающихся длительному воздействию общей вибрации,
отмечается повышенная частота гинекологических заболеваний,
самопроизвольных абортов, преждевременных родов. Низкочастотная вибрация
вызывает у женщин нарушение кровообращения органов малого таза.
Ткани человека обладают различной способностью к передаче вибрации.
Наилучшим проводником вибрации являются кости, мягкие ткани. Суставы же
являются эффективными гасителями колебаний. С повышением частоты
вибрации амплитуда колебаний частей тела по мере удаления от точки
приложения уменьшается. Так, например, в диапазоне частот 50-70 Гц до
головы доходит около 10% энергии передаваемой вибрации человеку,
находящегося на виброплатформе. Вибрация частотой более 100 Гц
практически не передается по телу человека и является большей частью
местной.
Органы, непосредственно воспринимающие вибрации, делятся на две группы.
К первой относятся органы равновесия (вестибулярный аппарат),
находящиеся во внутреннем ухе. Взаимодействуя с соответствующими связями
в мозгу, они работают как интегральный измеритель угловых и линейных
ускорений. Информация, посылаемая в мозг органами равновесия,
находящимися под влиянием вибраций, может оказаться искаженной,
дезориентирующей, а в некоторых случаях раздражающей и вызывающей у
человека состояние болезни. Силы и перемещения, вызываемые вибрацией,
улавливаются большим числом механорецепторов во всем организме.
Некоторые из них, находящиеся в мышцах и сухожилиях, сигнализируют о
положении тела и действующих на него нагрузках. Они взаимодействуют с
отделом центральной нервной системы, регулирующим положение тела и его
движение. Эти рецепторы реагируют на любые изменения, в том числе
низкочастотные.
Ко второй группе относятся рецепторы, расположенные в коже и
соединительных тканях. Они выполняют функции осязания, реагируя на более
высокие частоты (около 30 Гц). Вибрации оказывают определенное влияние
на организм также через органы зрения и слуха.
Характер воздействий вибрации на человека зависит от их длительности.
Нарушения физиологических функций организма, наступающие под влиянием
вибраций, имеют тенденцию к усилению с увеличением длительности
воздействия.
Вибрация, высокий вибрационный фон среды представляют опасность для
здоровья не только рабочих, в условиях производства, но и для других
групп населения. Источниками вибрации в жилых зданиях являются:
транспорт, промышленные установки, инженерно-технологическое
оборудование зданий. По интенсивности колебаний наиболее воздействует на
человека городской рельсовый транспорт: мелкого заложения и открытые
радиусы метрополитена, железнодорожные магистрали. Вибрация, возникающая
в зданиях от движения поездов, имеет регулярный прерывистый характер. По
мере удаления от источника амплитуда колебаний снижается.
При распространении колебаний по высоте многоэтажного здания на верхних
этажах наблюдается как ослабление, так и усиление вибрации, в
зависимости от резонанса. Изученные типы конструкций зданий в условиях
одинаковых грунтов не оказывают существенного влияния на уровни вибрации
в жилых помещениях.
В некоторых случаях регистрируются высокие уровни вибрации от
инженерно-технологического оборудования самих зданий (лифты) и
встроенных объектов.
В основе профилактики вибрационной болезни лежит гигиенически
обоснованное нормирование уровней вибрации. При этом учитываются
направленность, продолжительность действия, характер вибрации. В
Российской Федерации уровни вибрации на рабочих местах в
производственных помещениях, на горных, сельско-хозяйственных,
мелиоративных, строительно-дорожных машинах, железнодорожном и
автомобильном транспорте, на судах регламентируются санитарным
законодательством.
Основными нормативными правовыми актами, регламентирующими параметры
производственных вибраций, являются: “Санитарные нормы и правила при
работе с машинами и оборудованием, создающими локальную вибрацию,
передающуюся на руки работающих” № 3041-84 и “Санитарные нормы вибрации
рабочих мест” № 3044-84.
В настоящее время около 40 государственных стандартов регламентируют
технические требования к вибрационным машинам и оборудованию, системам
виброзащиты, методам измерения и оценки параметров вибрации и другие
условия.
Список литературы
1) Арустамов Э.А. Безопасность жизнедеятельности. – М.: 2001.
2) Гарин В.М. Экология для технических вузов. – Ростов на Дону: 2001.
3) Криксунов Е.А., Пасечник В.В., Сидорин А.П. Экология. – М.: «Дрофа»,
2004.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
