Вібрація
Вібрація являє собою механічні коливальні рухи, безпосередньо передаються тілу людини. Основними фізичними характеристиками вібрації є амплітуда і частота коливань. Амплітуда вібросмещенія вимірюється в м або см, а частота коливань - в герцах.
Враховуючи, що за будь-коливальному русі безперервно змінюється швидкість і прискорення (найбільші на осьовій лінії коливання і найменші в крайніх позиціях), вібрацію оцінюють за швидкістю і прискоренню.
Для вібрації відлік децибел ведеться від умовної опорної віброшвидкості, що дорівнює 5 ∙ 10 8 м / с, віброприскорення - 3 ∙ 10 4 м / с 2.
Віброшвидкості і віброприскорення виражаються в дБ щодо їх нульових порогів. При цьому поріг сприйняття вібрації становить близько 70 дБ.
Віброшвидкості і віброприскорення оцінюються в межах стандартних октав з середньогеометричними частотами - 1, 2, 4, 8, 16: 31,5; 63; 125; 250 Гц і вище. Вібрація з частотою до 32 Гц відноситься до низькочастотної, а більше 32 Гц - до високочастотної.
Переваги одночіслових інтегральних показників, таких, як доза або еквівалентний рівень, визначили інтерес дослідників до дозового оцінці вібрації. Якщо для шуму цей підхід досить обгрунтований, що знайшло відображення в стандарті ІСО R-1999 (1971 р.), то щодо вібрації є лише поодинокі роботи експериментального плану.
Необхідно зазначити, що чинний ГОСТ 12.1.012-78 регламентує ПДУ вібрації по кінематичному параметру віброшвидкості, а доза - параметр енергетичний, що враховує рівень вібрації і час її дії.
Джерелами вібрації є широко застосовуються в промисловості, будівництві, транспорті, сільському господарстві і в побуті пневматичні та електричні ручні механізовані інструменти, різні машини й устаткування, верстати, транспортні засоби. Вібрацію широко застосовують не тільки в техніці, але і в медицині для лікування деяких нервових і м'язових захворювань (вібротерапія, вібромасаж).
Вібрація відноситься до факторів, що володіє великою біологічною активністю. Характер, глибина і спрямованість фізіологічних зрушень різних систем організму визначаються рівнями, спектральним складом вібрації, а також фізіологічними властивостями тіла людини. У генезисі цих реакцій важливу роль відіграють аналізатори - вестибулярний, руховий, зоровий, шкірний і ін
Слід відзначити важливу роль біохімічних властивостей людського тіла в суб'єктивному сприйнятті вібрації. Дія вібрації на організм опосередковується такими явищами: фізичним впливом на поверхню контакту, розповсюджуються-траненіем коливань по тканинах, безпосередньою реакцією на дії в органах і тканинах, а також роздратуванням механорецепторів, що викликають нейрорецепторного і суб'єктивні реакції.
В даний час накопичений експериментальний і клінічний матеріал, під-черківающій роль рефлекторних регуляторних впливів ЦНС у виникненні функціональних зрушень в нервово-м'язовому апараті в осіб, які зазнають впливу вібрації. Ці дослідження показують, що розлади рухової функції, що виникають під впливом вібрації, зумовлені як порушеннями регуляторних впливів ЦНС, так і безпосереднім ураженням м'язів. При цьому переважання дифузних зрушень може бути пояснено переважно змінами в діяльності суперспінальних структур, тоді як більша вираженість локальних змін у м'язах може бути пов'язана з їх безпосереднім травматизацією.
Особливо чутливими до дії локальної вібрації є відділи симпатичної нервової системи, що регулюють тонус периферичних судин, а також відділи периферичної нервової системи, пов'язані з вібраційної і тактильною чутливістю.
Доведено, що спрямованість судинних порушень визначається, в першу чергу, параметрами впливає вібрації. Спастичні явища в капілярах відбуваються при вібрації вище 35 Гц, а нижче спостерігається переважно картина атонії капілярів або спастико-атонічні їх стан. Область частот 35-250 Гц найбільш небезпечна щодо розвитку спазму судин.
Вібрація може прямим шляхом заважати виконанню робочих операцій або побічно негативно впливати на працездатність людини. Ряд авторів розглядають вібрацію як сильний стрес-фактор, що робить негативний вплив на психомоторну працездатність, емоційну сферу і розумову діяльність людини і підвищує ймовірність виникнення нещасних випадків.
За останні роки встановлено, що вібрація, як і шум, діє на організм людини енергетично, тому її стали характеризувати спектром по коливальної швидкості, яка вимірюється у сантиметрах за секунду або як і шум, в децибелах; за порогову величину вібрації умовно прийнята швидкість в 5 ∙ 10 6 см / сек. Вібрація сприймається (відчувається) лише при безпосередньому зіткненні з вібруючим тілом або через інші тверді тіла, дотичні з ним. При зіткненні з джерелом коливань, що генерує (котрий подає) звуки найбільш низьких частот (басові), поряд зі звуком сприймається і струс, тобто вібрація.
У залежності від того, на які частини тіла людини поширюються механічні коливання, розрізняють місцеву і загальну вібрацію. При місцевій вібрації струсу піддається лише та частина тіла, яка безпосередньо стикається з вібруючою поверхнею, найчастіше руки (при роботі з ручними вібруючими інструментами або при утриманні вібруючого предмета, деталі машини і т. п.). Іноді місцева вібрація передається на частини тіла, зчленовані з піддаються безпосередньо вібрації суглобами. Проте амплітуда коливань цих частин тіла зазвичай нижче, так як у міру передачі коливань по тканинах, і тим більш м'яким, вони поступово згасають. Загальна вібрація поширюється на все тіло і відбувається, як правило, від вібрації поверхні, на якій знаходиться працівник (підлогу, сидіння, віброплатформа і т. п.).
При дії вестибулярних подразників, до яких відноситься вібрація, порушуються сприйняття і оцінка часу, знижується швидкість переробки інформації. Низькочастотна вібрація викликає порушення координації руху, причому найбільш виражені зміни відзначаються при частотах 4-11 Гц.
Тривалий вплив вібрації призводить до стійких патологічним порушень в організмі працюючих. Всебічний аналіз цього патологічного процесу послужив підставою для виділення його в якості самостійної нозологічної форми професійного захворювання - вібраційної хвороби.
Вібраційна хвороба продовжує займати одне з провідних місць серед всіх професійних захворювань. Причиною цього є як використання ручних машин, що не відповідають вимогам санітарних норм, так і розвивається спеціалізація праці, яка веде до збільшення часу впливу на організм вібрації. Небезпека розвитку вібраційної хвороби зростає із збільшенням інтенсивності і тривалості дії вібрації; при цьому важливе значення має індивідуальна чутливість. Шкідлива дія вібрації посилюють шум, охолодження, перевтома, значне м'язове напруження, алкогольне сп'яніння та ін Умовно розрізняють місцеву вібрацію, що діє переважно на руки працюючих, і загальну вібрацію, коли при коливанні статі, сидіння (робочого місця) дії вібрації піддається весь організм.
На відміну від місцевої при дії загальної вібрації виникають клінічні симптоми, пов'язані з розладами діяльності мозку. При цьому особливо часто страждає вестибулярний апарат, з'являються головні болі, запаморочення. За ступенем вираженості патологічного процесу виділяють 4 стадії захворювання:
I - початкова,
II - помірно виражена,
III - виражена,
IV - генералізована (трапляється вкрай рідко).
Крім стадій, відзначають найбільш типові синдроми: ангиодистонического, ангіоспастичний, вегетативного поліневриту, невротичний, вегетоміофасціта, діенцефальний і вестибулярний.
Низькочастотна загальна вібрація, особливо резонансного діапазону, викликаючи тривалу травматизацію міжхребцевих дисків і кісткової тканини, зміщення органів черевної порожнини, зміни моторики гладкої мускулатури шлунка і кишечника, може приводити до больових відчуттів в області попереку, виникнення та прогресування дегенеративних змін хребта, захворювань хронічним попереково- крижовим радикулітом, хронічний гастрит.
У жінок, що піддаються тривалому впливу загальної вібрації, відзначається підвищена частота гінекологічних захворювань, самовільних абортів, передчасних пологів. Низькочастотна вібрація викликає у жінок порушення кровообігу органів малого тазу.
Тканини людини мають різну здатність до передачі вібрації. Найкращим провідником вібрації є кістки, м'які тканини. Суглоби ж є ефективними гасителями коливань. З підвищенням частоти вібрації амплітуда коливань частин тіла в міру віддалення від точки прикладання зменшується. Так, наприклад, в діапазоні частот 50-70 Гц до голови доходить близько 10% енергії переданої вібрації людині, що знаходиться на віброплатформе. Вібрація частотою більше 100 Гц практично не передається по тілу людини і є більшою частиною місцевої.
Органи, які безпосередньо сприймають вібрації, діляться на дві групи. До першої відносяться органи рівноваги (вестибулярний апарат), що знаходяться у внутрішньому вусі. Взаємодіючи з відповідними зв'язками в мозку, вони працюють як інтегральний вимірник кутових і лінійних прискорень. Інформація, що надсилається в мозок органами рівноваги, що знаходяться під впливом вібрацій, може виявитися спотвореною, дезорієнтуючі, а в деяких випадках дратівливою і викликає у людини стан хвороби. Сили і переміщення, викликані вібрацією, уловлюються великим числом механорецепторів у всьому організмі. Деякі з них, що знаходяться в м'язах і сухожиллях, сигналізують про положення тіла і діють на нього навантаженнях. Вони взаємодіють з відділом центральної нервової системи, що регулює положення тіла і його рух. Ці рецептори реагують на будь-які зміни, в тому числі низькочастотні.
До другої групи належать рецептори, розташовані в шкірі і сполучних тканинах. Вони виконують функції дотику, реагуючи на більш високі частоти (близько 30 Гц). Вібрації надають певний вплив на організм також через органи зору і слуху.
Характер впливів вібрації на людину залежить від їх тривалості. Порушення фізіологічних функцій організму, наступаючі під впливом вібрацій, мають тенденцію до посилення зі збільшенням тривалості впливу.
Вібрація, високий вібраційний фон середовища становлять небезпеку для здоров'я не тільки робітників, в умовах виробництва, але і для інших груп населення. Джерелами вібрації в житлових будівлях є: транспорт, промислові установки, інженерно-технологічне устаткування будинків. За інтенсивністю коливань найбільш впливає на людину міський рейковий транспорт: мілкого закладення і відкриті радіуси метрополітену, залізничні магістралі. Вібрація, що виникає в будівлях від руху поїздів, має регулярний переривчастий характер. У міру віддалення від джерела амплітуда коливань знижується.
При поширенні коливань по висоті багатоповерхового будинку на верхніх поверхах спостерігається як ослаблення, так і посилення вібрації, залежно від резонансу. Вивчені типи конструкцій будівель в умовах однакових грунтів не роблять істотного впливу на рівні вібрації в житлових приміщеннях.
У деяких випадках реєструються високі рівні вібрації від інженерно-технологічного обладнання самих будівель (ліфти) і вбудованих об'єктів.
В основі профілактики вібраційної хвороби лежить гігієнічно обгрунтоване нормування рівнів вібрації. При цьому враховуються спрямованість, тривалість дії, характер вібрації. У Російській Федерації рівні вібрації на робочих місцях у виробничих приміщеннях, на гірських, сільсько-господарських, меліоративних, будівельно-дорожніх машинах, залізничному та автомобільному транспорті, на суднах регламентуються санітарним законодавством.
Основними нормативними правовими актами, що регламентують параметри виробничих вібрацій, є: "Санітарні норми і правила при роботі з машинами та обладнанням, що створюють локальну вібрацію, що передається на руки працюючих" № 3041-84 і "Санітарні норми вібрації робочих місць" № 3044-84.
В даний час близько 40 державних стандартів регламентують технічні вимоги до вібраційних машин і встаткування, системам віброзахисту, методам вимірювання та оцінки параметрів вібрації та інші умови.
Список літератури
1) Арустамов Е.А. Безпека життєдіяльності. - К.: 2001.
2) Гарін В.М. Екологія для технічних вузів. - Ростов на Дону: 2001.
3) Кріксунов Е.А., Пасічник В.В., Сидорин А.П. Екологія. - М.: «Дрофа», 2004.
Вібрація являє собою механічні коливальні рухи, безпосередньо передаються тілу людини. Основними фізичними характеристиками вібрації є амплітуда і частота коливань. Амплітуда вібросмещенія вимірюється в м або см, а частота коливань - в герцах.
Враховуючи, що за будь-коливальному русі безперервно змінюється швидкість і прискорення (найбільші на осьовій лінії коливання і найменші в крайніх позиціях), вібрацію оцінюють за швидкістю і прискоренню.
Для вібрації відлік децибел ведеться від умовної опорної віброшвидкості, що дорівнює 5 ∙ 10 8 м / с, віброприскорення - 3 ∙ 10 4 м / с 2.
Віброшвидкості і віброприскорення виражаються в дБ щодо їх нульових порогів. При цьому поріг сприйняття вібрації становить близько 70 дБ.
Віброшвидкості і віброприскорення оцінюються в межах стандартних октав з середньогеометричними частотами - 1, 2, 4, 8, 16: 31,5; 63; 125; 250 Гц і вище. Вібрація з частотою до 32 Гц відноситься до низькочастотної, а більше 32 Гц - до високочастотної.
Переваги одночіслових інтегральних показників, таких, як доза або еквівалентний рівень, визначили інтерес дослідників до дозового оцінці вібрації. Якщо для шуму цей підхід досить обгрунтований, що знайшло відображення в стандарті ІСО R-1999 (1971 р.), то щодо вібрації є лише поодинокі роботи експериментального плану.
Необхідно зазначити, що чинний ГОСТ 12.1.012-78 регламентує ПДУ вібрації по кінематичному параметру віброшвидкості, а доза - параметр енергетичний, що враховує рівень вібрації і час її дії.
Джерелами вібрації є широко застосовуються в промисловості, будівництві, транспорті, сільському господарстві і в побуті пневматичні та електричні ручні механізовані інструменти, різні машини й устаткування, верстати, транспортні засоби. Вібрацію широко застосовують не тільки в техніці, але і в медицині для лікування деяких нервових і м'язових захворювань (вібротерапія, вібромасаж).
Вібрація відноситься до факторів, що володіє великою біологічною активністю. Характер, глибина і спрямованість фізіологічних зрушень різних систем організму визначаються рівнями, спектральним складом вібрації, а також фізіологічними властивостями тіла людини. У генезисі цих реакцій важливу роль відіграють аналізатори - вестибулярний, руховий, зоровий, шкірний і ін
Слід відзначити важливу роль біохімічних властивостей людського тіла в суб'єктивному сприйнятті вібрації. Дія вібрації на організм опосередковується такими явищами: фізичним впливом на поверхню контакту, розповсюджуються-траненіем коливань по тканинах, безпосередньою реакцією на дії в органах і тканинах, а також роздратуванням механорецепторів, що викликають нейрорецепторного і суб'єктивні реакції.
В даний час накопичений експериментальний і клінічний матеріал, під-черківающій роль рефлекторних регуляторних впливів ЦНС у виникненні функціональних зрушень в нервово-м'язовому апараті в осіб, які зазнають впливу вібрації. Ці дослідження показують, що розлади рухової функції, що виникають під впливом вібрації, зумовлені як порушеннями регуляторних впливів ЦНС, так і безпосереднім ураженням м'язів. При цьому переважання дифузних зрушень може бути пояснено переважно змінами в діяльності суперспінальних структур, тоді як більша вираженість локальних змін у м'язах може бути пов'язана з їх безпосереднім травматизацією.
Особливо чутливими до дії локальної вібрації є відділи симпатичної нервової системи, що регулюють тонус периферичних судин, а також відділи периферичної нервової системи, пов'язані з вібраційної і тактильною чутливістю.
Доведено, що спрямованість судинних порушень визначається, в першу чергу, параметрами впливає вібрації. Спастичні явища в капілярах відбуваються при вібрації вище 35 Гц, а нижче спостерігається переважно картина атонії капілярів або спастико-атонічні їх стан. Область частот 35-250 Гц найбільш небезпечна щодо розвитку спазму судин.
Вібрація може прямим шляхом заважати виконанню робочих операцій або побічно негативно впливати на працездатність людини. Ряд авторів розглядають вібрацію як сильний стрес-фактор, що робить негативний вплив на психомоторну працездатність, емоційну сферу і розумову діяльність людини і підвищує ймовірність виникнення нещасних випадків.
За останні роки встановлено, що вібрація, як і шум, діє на організм людини енергетично, тому її стали характеризувати спектром по коливальної швидкості, яка вимірюється у сантиметрах за секунду або як і шум, в децибелах; за порогову величину вібрації умовно прийнята швидкість в 5 ∙ 10 6 см / сек. Вібрація сприймається (відчувається) лише при безпосередньому зіткненні з вібруючим тілом або через інші тверді тіла, дотичні з ним. При зіткненні з джерелом коливань, що генерує (котрий подає) звуки найбільш низьких частот (басові), поряд зі звуком сприймається і струс, тобто вібрація.
У залежності від того, на які частини тіла людини поширюються механічні коливання, розрізняють місцеву і загальну вібрацію. При місцевій вібрації струсу піддається лише та частина тіла, яка безпосередньо стикається з вібруючою поверхнею, найчастіше руки (при роботі з ручними вібруючими інструментами або при утриманні вібруючого предмета, деталі машини і т. п.). Іноді місцева вібрація передається на частини тіла, зчленовані з піддаються безпосередньо вібрації суглобами. Проте амплітуда коливань цих частин тіла зазвичай нижче, так як у міру передачі коливань по тканинах, і тим більш м'яким, вони поступово згасають. Загальна вібрація поширюється на все тіло і відбувається, як правило, від вібрації поверхні, на якій знаходиться працівник (підлогу, сидіння, віброплатформа і т. п.).
При дії вестибулярних подразників, до яких відноситься вібрація, порушуються сприйняття і оцінка часу, знижується швидкість переробки інформації. Низькочастотна вібрація викликає порушення координації руху, причому найбільш виражені зміни відзначаються при частотах 4-11 Гц.
Тривалий вплив вібрації призводить до стійких патологічним порушень в організмі працюючих. Всебічний аналіз цього патологічного процесу послужив підставою для виділення його в якості самостійної нозологічної форми професійного захворювання - вібраційної хвороби.
Вібраційна хвороба продовжує займати одне з провідних місць серед всіх професійних захворювань. Причиною цього є як використання ручних машин, що не відповідають вимогам санітарних норм, так і розвивається спеціалізація праці, яка веде до збільшення часу впливу на організм вібрації. Небезпека розвитку вібраційної хвороби зростає із збільшенням інтенсивності і тривалості дії вібрації; при цьому важливе значення має індивідуальна чутливість. Шкідлива дія вібрації посилюють шум, охолодження, перевтома, значне м'язове напруження, алкогольне сп'яніння та ін Умовно розрізняють місцеву вібрацію, що діє переважно на руки працюючих, і загальну вібрацію, коли при коливанні статі, сидіння (робочого місця) дії вібрації піддається весь організм.
На відміну від місцевої при дії загальної вібрації виникають клінічні симптоми, пов'язані з розладами діяльності мозку. При цьому особливо часто страждає вестибулярний апарат, з'являються головні болі, запаморочення. За ступенем вираженості патологічного процесу виділяють 4 стадії захворювання:
I - початкова,
II - помірно виражена,
III - виражена,
IV - генералізована (трапляється вкрай рідко).
Крім стадій, відзначають найбільш типові синдроми: ангиодистонического, ангіоспастичний, вегетативного поліневриту, невротичний, вегетоміофасціта, діенцефальний і вестибулярний.
Низькочастотна загальна вібрація, особливо резонансного діапазону, викликаючи тривалу травматизацію міжхребцевих дисків і кісткової тканини, зміщення органів черевної порожнини, зміни моторики гладкої мускулатури шлунка і кишечника, може приводити до больових відчуттів в області попереку, виникнення та прогресування дегенеративних змін хребта, захворювань хронічним попереково- крижовим радикулітом, хронічний гастрит.
У жінок, що піддаються тривалому впливу загальної вібрації, відзначається підвищена частота гінекологічних захворювань, самовільних абортів, передчасних пологів. Низькочастотна вібрація викликає у жінок порушення кровообігу органів малого тазу.
Тканини людини мають різну здатність до передачі вібрації. Найкращим провідником вібрації є кістки, м'які тканини. Суглоби ж є ефективними гасителями коливань. З підвищенням частоти вібрації амплітуда коливань частин тіла в міру віддалення від точки прикладання зменшується. Так, наприклад, в діапазоні частот 50-70 Гц до голови доходить близько 10% енергії переданої вібрації людині, що знаходиться на віброплатформе. Вібрація частотою більше 100 Гц практично не передається по тілу людини і є більшою частиною місцевої.
Органи, які безпосередньо сприймають вібрації, діляться на дві групи. До першої відносяться органи рівноваги (вестибулярний апарат), що знаходяться у внутрішньому вусі. Взаємодіючи з відповідними зв'язками в мозку, вони працюють як інтегральний вимірник кутових і лінійних прискорень. Інформація, що надсилається в мозок органами рівноваги, що знаходяться під впливом вібрацій, може виявитися спотвореною, дезорієнтуючі, а в деяких випадках дратівливою і викликає у людини стан хвороби. Сили і переміщення, викликані вібрацією, уловлюються великим числом механорецепторів у всьому організмі. Деякі з них, що знаходяться в м'язах і сухожиллях, сигналізують про положення тіла і діють на нього навантаженнях. Вони взаємодіють з відділом центральної нервової системи, що регулює положення тіла і його рух. Ці рецептори реагують на будь-які зміни, в тому числі низькочастотні.
До другої групи належать рецептори, розташовані в шкірі і сполучних тканинах. Вони виконують функції дотику, реагуючи на більш високі частоти (близько 30 Гц). Вібрації надають певний вплив на організм також через органи зору і слуху.
Характер впливів вібрації на людину залежить від їх тривалості. Порушення фізіологічних функцій організму, наступаючі під впливом вібрацій, мають тенденцію до посилення зі збільшенням тривалості впливу.
Вібрація, високий вібраційний фон середовища становлять небезпеку для здоров'я не тільки робітників, в умовах виробництва, але і для інших груп населення. Джерелами вібрації в житлових будівлях є: транспорт, промислові установки, інженерно-технологічне устаткування будинків. За інтенсивністю коливань найбільш впливає на людину міський рейковий транспорт: мілкого закладення і відкриті радіуси метрополітену, залізничні магістралі. Вібрація, що виникає в будівлях від руху поїздів, має регулярний переривчастий характер. У міру віддалення від джерела амплітуда коливань знижується.
При поширенні коливань по висоті багатоповерхового будинку на верхніх поверхах спостерігається як ослаблення, так і посилення вібрації, залежно від резонансу. Вивчені типи конструкцій будівель в умовах однакових грунтів не роблять істотного впливу на рівні вібрації в житлових приміщеннях.
У деяких випадках реєструються високі рівні вібрації від інженерно-технологічного обладнання самих будівель (ліфти) і вбудованих об'єктів.
В основі профілактики вібраційної хвороби лежить гігієнічно обгрунтоване нормування рівнів вібрації. При цьому враховуються спрямованість, тривалість дії, характер вібрації. У Російській Федерації рівні вібрації на робочих місцях у виробничих приміщеннях, на гірських, сільсько-господарських, меліоративних, будівельно-дорожніх машинах, залізничному та автомобільному транспорті, на суднах регламентуються санітарним законодавством.
Основними нормативними правовими актами, що регламентують параметри виробничих вібрацій, є: "Санітарні норми і правила при роботі з машинами та обладнанням, що створюють локальну вібрацію, що передається на руки працюючих" № 3041-84 і "Санітарні норми вібрації робочих місць" № 3044-84.
В даний час близько 40 державних стандартів регламентують технічні вимоги до вібраційних машин і встаткування, системам віброзахисту, методам вимірювання та оцінки параметрів вібрації та інші умови.
Список літератури
1) Арустамов Е.А. Безпека життєдіяльності. - К.: 2001.
2) Гарін В.М. Екологія для технічних вузів. - Ростов на Дону: 2001.
3) Кріксунов Е.А., Пасічник В.В., Сидорин А.П. Екологія. - М.: «Дрофа», 2004.