Инфразвук
Развитие современной техники и транспортных средств, совершенствование технологических процессов и оборудования сопровождаются увеличением мощности и габаритов машин, что обусловливает тенденцию повышения низкочастотных составлящих в спектрах шумов на рабочих местах и появление инфразвука, который является сравнительно новым, не полностью изученным фактором производственной среды.
Инфразвуком называют акустические колебания с частотой ниже 20 Гц.
Этот частотный диапазон лежит ниже порога слышимости. Человеческое ухо не способно воспринимать колебания указанных частот.
Так называемый производственный инфразвук возникает за счет тех же процессов, что и шум слышимых частот, а именно: турбулентности, резонанса, пульсации и возвратно-поступательного движения. Вследствие этого инфразвук, как правило, сопровождается слышимым шумом, причем максимум колебательной энергии в зависимости от характеристик конкретного источника может приходиться на звуковую или инфразвуковую часть спектра.
В настоящее время максимальные уровни низкочастотных акустических колебаний от промышленных и транспортных источников достигают 100 - 110 дБ.
Наибольшую интенсивность инфразвуковых колебаний создают машины и механизмы, имеющие поверхности больших размеров, совершающие низкочастотные механические колебания (инфразвук механического происхождения) или турбулентные потоки газов или жидкостей.{инфразвук аэродинамического или гидродинамического происхождения).
К объектам, на которых инфразвуковая область акустического спектра преобладает над звуковой, относятся автомобильный и водный транспорт, конвертерные и мартеновские цехи металлургических производств, компрессорные газоперекачивающих станций, портовые краны и др.
Инфразвук как физическое явление подчиняется общим закономерностям, характерным для звуковых волн, однако обладает целым рядом особенностей, связанных с низкой частотой колебаний упругой среды:
- инфразвук имеет во много раз большие амплитуды колебаний, чем акустические волны при равных мощностях источников звука;
- инфразвук распространяется на большие расстояния от источника генерирования ввиду слабого поглощения его атмосферой;
- большая длина волны делает характерным для инфразвука явление дифракции. Благодаря этому инфразвуки легко проникают в помещения и обходят преграды, задерживающие слышимые звуки;
- инфразвуковые колебания способны вызывать вибрацию крупных объектов вследствие явлений резонанса.
Указанные особенности инфразвуковых волн затрудняют борьбу с ним, так как классические способы, применяемые для снижения шума (звукопоглощение и звукоизоляция), а также удаление от источника в данном случае малоэффективны.
Биологическое действие инфразвука
Систематические экспериментальные исследования биологического действия инфразвука на организм показали, что при уровне от 110 до 150 дБ и более он может вызывать у людей неприятные субъективные ощущения и многочисленные реактивные изменения, к числу которых следует отнести астенизацию организма, изменения в центральной нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной системах, вестибулярном анализаторе. Имеются данные о том, что инфразвук вызывает снижение слуха преимущественно на низких и средних частотах. Выраженность этих изменений зависит от уровня интенсивности инфразвука и длительности действия фактора.
Особенностью влияния инфразвука на организм в производственных условиях является его сочетание с шумами звукового диапазона частот. Однако более выраженного неблагоприятного действия на организм, чем у широкополосного шума, не обнаружено. Установлен аддитивный характер действия инфразвука и низкочастотного шума.
Таким образом, хотя всестороннее изучение биологического действия низкочастотных акустических колебаний продолжается, можно сделать вывод, что инфразвук, как распространенный гигиенический фактор, в зависимости от частоты и уровня звукового давления оказывает влияние на функциональное состояние слухового и вестибулярного анализаторов, функцию дыхания, нервную и сердечно-сосудистую системы. Особого внимания заслуживает действие инфразвука на эмоциональную сферу, работоспособность и утомляемость. Большинство исследователей пришли к мнению, что производственные шум и вибрация оказывают более агрессивное действие, чем инфразвуковые колебания сопоставимых параметров. Это поставило изучение инфразвукового фактора в общий ряд шумовых проблем.
Однако тенденция возрастания уровней низкочастотных акустических колебаний в связи с научно-техническим прогрессом наряду со способностью инфразвука распространяться на большие расстояния от источника и трудностями борьбы обусловливает потенциальную возможность неблагоприятного действия на все большие контингенты работающих.
Гигиеническое нормирование и меры защиты при инфразвуке
Проведенное в нашей стране изучение биологического действия инфразвука в производственных и экспериментальных условиях позволило впервые в мире разработать нормативный документ по ограничению его предельно допустимого уровня «Гигиенические нормы инфразвука на рабочих местах» № 2274 - 80.
Нормы устанавливают классификацию, характеристики и предельные уровни инфразвука на рабочих местах, а также условия его контроля.
По характеру спектра инфразвук следует подразделять на широкополосный и гармонический. Гармонический характер инфразвука устанавливают в октавных полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.
По временным характеристикам инфразвук следует подразделять на постоянный и непостоянный.
Нормируемыми характеристиками инфразвука на рабочих местах являются уровни звукового давления в децибелах в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8, 16 Гц.
Допустимыми уровнями звукового давления являются 105 дБ в октавных полосах 2, 4, 8 и 16 Гц и 102 дБ в октавной полосе 31,5 Гц. При этом общий уровень звукового давления не должен превышать 110 дБ Лин.
Для непостоянного инфразвука нормируемой характеристикой является общий уровень звукового давления.
При предупредительном и текущем санитарном надзоре необходимо производить предварительный анализ шумовой обстановки в цехе с целью выявления возможности наличия инфразвука.
О наличии инфразвука в производственных помещениях свидетельствуют: а) технологические признаки: высокая единичная мощность машин, низкое число оборотов, ходов или ударов (например, поршневые компрессоры с рабочей частотой 1200 об/мин и менее, виброплощадки и т. д.); неоднородность или цикличность технологического процесса при обработке крупногабаритных деталей или больших масс сырья (например, мартены и конвертеры металлургического производства, горнодобывающая промышленность); флюктуация мощных потоков газов или жидкостей (например, газодинамические или химические установки); б) конструктивные признаки: большие габариты двигателей или рабочих органов (например, карьерные экскаваторы); наличие замкнутых объемов, возбуждаемых динамически (например, кабины наблюдения технологического оборудования); подвеска самоходных и транспортно-технологических машин; в) строительные признаки: большие площади перекрытий или ограждений источников шума (например, смежное расположение административных помещений с производственными); наличие замкнутых звукоизолированных объемов (кабин наблюдений оператора).
Существующие меры борьбы с шумом, как правило, неэффективны для инфразвуковых колебаний. Более того, они могут способствовать увеличению уровней и распространению низкочастотных колебаний.
Наиболее эффективным и практически единственным средством борьбы с инфразвуком является снижение его в источнике. При выборе конструкций предпочтение должно отдаваться малогабаритным машинам большой жесткости, так как в конструкциях с плоскими поверхностями большой площади и малой жесткостью создаются условия для генерации инфразвука. Борьбу с инфразвуком в источнике возникновения необходимо вести в направлении изменения режима работы технологического оборудования - увеличения его быстроходности (например, увеличение числа рабочих ходов кузнечно-прессовых машин, чтобы основная частота следования силовых импульсов лежала за пределами инфразвукового диапазона).
Должны приниматься меры по снижению интенсивности аэродинамических процессов - ограничение скоростей движения транспорта, снижение скоростей истечения 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, обычно при наличии дискретных составляющих в спектре инфразвука.
Выполненное в последнее время теоретическое обоснование течения нелинейных процессов в поглотителях резонансного типа открывает реальные пути конструирования звукопоглощающих панелей, кожухов, эффективных в области низких частот.
В качестве индивидуальных средств защиты рекомендуется применение наушников, вкладышей, защищающих ухо от неблагоприятного действия сопутствующего шума. Применение поясов для уменьшения колебаний внутренних органов под влиянием инфразвука не является эффективным, так как увеличение жесткости системы ведет к смещению резонансных частот в более неблагоприятном направлении.
Работающие в условиях воздействия инфразвука должны проходить предварительный и периодические медицинские осмотры в сроки и объеме, установленные приказом МЗ СССР № 700 от 19.06.84 г. Рекомендуются лечебные и профилактические процедуры, применяемые для рабочих шумных и виброопасных профессий.