Ж.Ж.
Жайлаубаев, Ш.Б. Узенбеков, Д.С. Ділдәбек, А.Ж. Жайлаубаева
Таразский государственный университет им.М.Х. Дулати, Казахстан
Влияние
неблагоприятных факторов производственной среды на работников
Актуальность
темы «Шум, вибрация и электромагнитное излучение – источники загрязнения
биосферы» заключается в том, что в настоящее время наравне с научно-техническим
прогрессом нашего общества, планета все более истощается и загрязняется не
только различными отходами, но также и различными видами излучений шумовых,
вибрационных и электромагнитных, которые отрицательно влияют на живые
организмы.
В последние годы с развитием
промышленности в Республике Казахстан широко начали применять технологические
оборудования и агрегаты больших мощностей, а также большее грузо транспортных
средств для увеличения объемов мощностей производства. Однако с увеличением
технологического оборудования также увеличивается риск негативных факторов,
таких как: шум, вибрапция и ЭМИ. С точки зрения санитарно-гигиенических условий шум и вибрации влияют на
сердечнососудистую и двигательную систему, вызывают рассеивание и утомляемость
человека, снижают его функциональные возможности. Влияние шума и вибрации на
человека и его организм в последние десятилетия стало одной из актуальнейших
проблем не только в Казахстане, но и во всех странах мира[1]. Шум
воздействует на человека на производстве (имеются в виду промышленные
предприятия и некоторые шумовые объекты), улице и в доме. Внутри жилого дома во
многих случаях этому способствует обильная радиотехническая «начинка»,
неисправность санитарно-технической системы, конструкции стен, например
бетонные дома и его перекрытия. В 1868 г. немецкий физик
Г.Гельмгольц (1821 — 1894) впервые обосновал физиологию слуха и зрения. С этого
времени начались исследования по различным направлениям, связанным с
тугоухостью у людей, занятых на вредных для здоровья производствах (кузнецов,
клепальщиков, котельщиков и др.). Впервые годы Советской власти был издан
декрет о санитарных органах Республик. На его основе функционирует
профилактическая служба, которая призвана защищать человека от шума. Иное
действие оказывает на человека вибрация. Действие вибрации на человека
становится особенно неприятным и опасным, если частота колебаний приближаются к
собственной частоте колебаний человеческого тела (5 Гц). При воздействии
вибрации тело человека в разных положениях можно представить в виде
кинематической изменяемой системы, отдельные части которой имеют свои
собственные частоты колебаний: 4...6 Гц — плечевой пояс, бедра и голова (в
положении стоя); 4...8 Гц — брюшная полость; 20... 30 Гц — голова (в положении
сидя). Внутренние органы имеют собственную частоту колебаний, которая находится
в диапазоне 6...9 Гц. Вертикальная составляющая вибрации неблагоприятна для
людей, работающих сидя, а горизонтальная
для работающих стоя. Ухудшение зрительного восприятия происходит под
действием вибраций в двухчастотных диапазонах — от 25 до 40 Гц и от 60 до 90
Гц. Надо отметить, что воздействие вибраций на человека может быть двух видов:
- непосредственное воздействие — при колебаниях всего тела или отдельных его
частей; - косвенное (визуальное) — при колебании различных предметов,
находящихся в поле зрения. Нормируются только вибрации первого вида
воздействия. Косвенные же колебания способны больше оказывать психологическое
воздействие на человека и достаточно просто устранимы. Кроме того,
непосредственное действие вибрации на человека может быть как местным, когда
колебания передаются на отдельные части или органы тела, так и объемным, когда
колебания передаются на человека от окружающей (пульсирующей) среды, например
колебания водной среды на погруженное тело человека[2]. Характерными
признаками вредного воздействия вибраций являются функциональные расстройства в
организме человека — это изменение состояния основных процессов в центральной
нервной системе: возбуждение, торможение; реакция сердечнососудистой системы;
изменение сердечной деятельности, а также утомление, появление болей в
отдельных органах, тошнота и др. Могут оказывать воздействие на отдельные
органы человека так называемые «локальные вибрации», которые тоже влияют на
центральную нервную систему и могут рефлекторно изменять функции отдельных
органов, вызывая тем самым паталогические реакции, например, изменения в
нервномышечной системе или костно-суставном аппарате, сужение кровеносных
сосудов конечностей и другие явления. Электромагнитное
излучение. В настоящее время большое влияние на здоровье населения и окружающую
природную среду оказывают электромагнитные излучения (ЭМИ). Наиболее мощными
источниками являются теле- и радиостанции, радиолокационные и установки, линии
электропередачи сверх- и ультравысокого напряжения. С каждым годом количество
источников электромагнитных излучений возрастает. Человек с момента своего
рождения уже находится под воздействием электромагнитных излучений, находясь в
одной комнате или квартире с телевизором, компьютером и другими сильно
действующими источниками излучения. Плотность потока электромагнитных полей
радиорелейных линий связи достигает 1 мВт/см2, а военных объектов
зачастую превышает 10 мВт/см2. Электромагнитные излучения теле и
радиостанций доходят до сотен ватт на 1 метр, а линий электропередачи — до 30
кВ/м. Приведенные показатели
значительно превышают допустимые уровни воздействия на человека и живой
организм. Измерения напряженности поля в районах прохождения высоковольтных
линий электропередачи (ЛЭП) показали, что под линией (проводами)
электромагнитные излучения могут достигать нескольких тысяч и даже десятков
тысяч вольт на 1 метр. Волны этого диапазона сильно поглощаются почвой, поэтому
в пределах 50... 100 м от ЛЭП напряженность поля падает до нескольких сотен и
даже нескольких десятков вольт на 1 метр. Так как высоковольтные линии
электропередачи проходят рядом с жилой застройкой и даже пересекают ее, помимо
соблюдения нормативных требований при прокладке ЛЭП, экранизирующий эффект
оказывает наличие близ жилых домов крупных деревьев, высоких кустарников (за линией
отчуждения), которые существенно изменяют картину электромагнитных излучений
(полей). Рельеф местности, где проходит ЛЭП, также может влиять на
интенсивность электромагнитного поля. Повышение
уровня местности по отношению к условной прямой, соединяющей основание двух
соседних опор, приводит к приближению к поверхности земли токонесущих проводов
и увеличению напряженности поля и, наоборот, понижение уровня местности
приводит к снижению напряженности поля. Необходимо отметить, что напряженность
поля под линией ЛЭП и вблизи ее зависит от напряжения на ней (330, 500, 750 кВ)
и от расстояния между проводами. Экспериментальное изучение биологического
действия электромагнитного поля ЛЭП показало, что его неблагоприятные
воздействия на организм человека может проявиться при напряженности
электрического тока в 1000 В/м. Наиболее чувствительна к такому воздействию
нервная система, которая влияет на изменение других систем организма человека,
в частности, эндокринного аппарата и обменных процессов[3].
Электромагнитные излучения промышленного характера, особенно в условиях
населенных мест, как биологически действующий фактор подлежат всестороннему
гигиеническому нормированию с разработкой соответствующих рекомендаций по
защите населения от его влияния. В целях защиты населения от воздействия
электрического поля, создаваемого высоковольтной ЛЭП, устанавливается
санитарно-защитная зона для линий напряжением, м: 330 кВ 20 500 кВ 30 750 кВ 40
1150 кВ 55. Границы санитарно-защитных зон установлены вдоль трасс ЛЭП с горизонтальным
расположением проводов по обе стороны от проекции на землю крайних фазных
проводов в направлении, перпендикулярном к ЛЭП. Ближайшее расстояние от оси
проектируемых ЛЭП напряжением 750... 1150 кВ до границы населенных пунктов, как
правило, должно быть не менее, м, для линий напряжения: 750 кВ 250 1150 кВ 300
кВ естественным электромагнитным излучениям (ЭМИ) относится магнитное поле
Земли, которое характеризуется напряженностью и измеряется А/м. Причем
напряженность магнитного поля Земли возрастает с широтой и имеет глобальные,
региональные и локальные особенности (аномалии) [4]. Некоторые
аномалии используются в качестве признаков для поиска полезных ископаемых,
прежде всего железной руды. Установлено, что магнитное поле Земли удерживает
огромное число заряженных частиц космического происхождения. Их энергия и концентрация зависят от
расстояния до Земли и геомагнитной широты. Частицы заполняют околоземное
пространство. Область, заполненную такими частицами, движущимися в магнитном
поле Земли, называют магнитосферой. Она отделена от межпланетного пространства
магнитопаузой (рис. 1).
Рис. 1 - Схема строения магнитосферы Земли.
Под влиянием
корпускулярных потоков частиц (солнечного ветра), обтекающих магнитосферу,
магнитное поле Земли испытывает кратковременные изменения. Это явление
называется магнитной бурей. Изменения в геомагнитном поле связаны с солнечной
активностью. Однако эта связь не представляет собой строгой функциональной
зависимости, ибо является следствием наложения процессов разного масштаба и
разной физической природы, т.е. процессов, протекающих на Солнце, в
межпланетном пространстве и атмосфере Земли. Допустим, что на Солнце произошла
вспышка, тогда в сторону Земли вырывается быстрый поток солнечной плазмы
(энергии). Солнечный ветер, проникая в магнитосферу, резко повышает температуру
частиц. В верхних слоях атмосферы частицы корпускулярных потоков (солнечного ветра)
создают дополнительную ионизацию (которая изменяет условия распространения
радиоволн), вызывают свечения (наблюдаемые в виде полярных сияний) и магнитные
бури. Следует отметить, что геомагнитное поле Земли, как и гравитационное,
обладает всепроникающей и всеохватывающей физической способностью, поэтому оно
оказывает влияние на процессы, происходящие на Земле и в окружающем ее
пространстве, воздействует на все живое, в том числе и на человека. Так, в
периоды магнитных бурь увеличивается количество сердечнососудистых заболеваний,
ухудшается состояние людей, страдающих гипертонией. Изучение характера действия
магнитного поля на живые организмы представляет одно из новых и перспективных
направлений науки не только в биологии, но и в экологии[5].
Вибрацией называют механические
колебания упругих тел или колебательные движения механических систем. Каждому
упругому телу или конструкции, выведенным из положения равновесия, свойственны
определенный период и частота колебаний. Такого рода колебания называются собственными,
они постепенно затухают, так как энергия движения вследствие трения переходит в
тепловую энергию. При действии на тело
или конструкцию периодически изменяющейся силы начинаются колебания, называемые
вынужденными, а вызывающая их сила - возмущающей силой.
При совпадении частоты возмущающей силы
с частотой собственных колебаний амплитуда колебаний конструкции или сооружения
начинает возрастать, так как энергия колебаний увеличивается под действием
возмущающей силы, направление которой совпадает в течение каждого периода с
направлением движения. Такое возрастание амплитуды колебаний, называемое
резонансом, не только создает вибрацию, но и является весьма опасным для
конструкции или сооружения. Опасность заключается в том, что с возрастанием
амплитуды возрастает и деформация, а следовательно, и напряжение в машине,
оборудовании, сооружении, что может привести к их поломке или разрушению. Такие
поломки и разрушения в свою очередь могут быть причиной травматизма.
Вибрация характеризуется тремя
параметрами: амплитудой перемещения, колебательной скоростью и колебательным
ускорением. Зависимость этих параметров от времени могут охарактеризовать
следующие выражения: смещение (амплитуда) α = φ (t), скорость υ
= φ (t) и ускорение ω = φ (t). Приведенные данные полностью
определяют колебательный процесс, но являются весьма сложными. Своеобразие
колебательного движения заключается в том, что величины смещения, скорости и
ускорения постоянно изменяются в каком-либо ограниченном интервале, поэтому
вибрацию можно характеризовать среднеквадратичной величиной одного из
параметров за определенный промежуток времени. В практических целях обычно
используют два параметра: амплитуду перемещения (мм) и колебательную скорость
(м/с, мм/с). Колебательную скорость можно выразить в логарифмических единицах.
При этом уровень колебательной скорости
Lv=20 lg v/v0,где v - колебательная скорость в точке измерений, м/с; v0 -
пороговая величина колебательной скорости, равная 5*10-8м/с.
По характеру действия на организм
человека вибрацию принято подразделять на общую и местную.
Общая вибрация передается на все тело
человека, а местная - на руки работающего. Возможно комбинированное действие
общей и местной вибрации. Действие общей вибрации, вызванной работой
технологического оборудования (машин, станков и др.), вследствие сотрясений
пола, площадки, сиденья, на котором находится работающий, распространяется на
весь организм. Действие местной вибрации распространяется на отдельные участки
тела, непосредственно соприкасающиеся с источниками вибрации, например при
работе ручными машинами: сверлильными, клепальными, шлифовальными, отбойными
молотками, при контакте с вибрирующими деталями и т. д. Общей вибрации
подвержены водители различного вида транспортных средств.
Опасность воздействия общих вибраций
объясняется следующим. Внутренние органы и отдельные части тела человека
(сердце, желудок, голову и др.) можно рассматривать как колебательные системы,
имеющие различные сосредоточенные массы и соединенные между собой упругими
элементами. Большинство внутренних органов имеют собственную частоту колебаний
в диапазоне 6-9 Гц. Воздействие на организм человека внешних колебаний с такими
же частотами может вызвать резонансные колебания внутренних органов, что
представляет опасность их смещения и механических повреждений.
Местные вибрации могут вызвать
ухудшение кровоснабжения кистей рук, пальцев, предплечья и сосудов сердца. В
результате может возникнуть нарушение чувствительности кожи, отложение солей,
окостенение сухожилий мышц в кистях рук и пальцах и, как следствие, деформация
и снижение подвижности суставов. Так же как и при общей вибрации, нарушается
деятельность сердца и центральной нервной системы.
Организм особенно чувствителен к
вертикальным сотрясениям, когда человек находится (стоит) на вибрирующей
поверхности и сотрясения распространяются от ног к голове.
Наиболее вредным для человека является
одновременное действие вибраций, шума и низкой температуры.
Вибрация может быть причиной нарушения
у работающего нормальной деятельности центральной нервной и сердечно-сосудистой
систем, дыхательных органов, повышения кровяного давления, заболевания сосудов,
мышц, зрения и слуха. При длительном и интенсивном воздействии вибраций может
возникнуть тяжелое и трудно излечимое заболевание - вибрационная болезнь.
Начальные стадии этой болезни при
воздействии общей вибрации проявляются в виде головных болей, нарушения сна,
повышенной утомляемости и раздражительности, возможны головокружения.
Признаками вибрационной болезни при воздействии местной вибрации являются
ноющие боли в области кистей и пальцев рук, чувство онемения, повышенная
утомляемость рук, слабость в кистях. Внешне кисти имеют отечный вид, нередки
утолщения суставов пальцев рук. Со стороны периферической нервной системы
наблюдается нарушение болевой, температурной и вибрационной чувствительности.
Одновременно вибрация оказывает вредное
действие и на оборудование, понижая КПД машин и механизмов, вызывая ускоренный
износ их деталей, необходимость частых наладок и ремонта. Распространяясь в
окружающей среде, вибрация разрушает другие машины и сооружения, нарушает
технологический процесс и показания контрольно-измерительной аппаратуры.
Рассмотренные виды загрязнений биосферы
относятся к физическим загрязнениям, которые в отличие от химических, больше
оказывают влияние не на природу, а на живые организмы её заселяющих. Данные
загрязнения (шум, вибрации и ЭМИ) наносят огромный вред организму, как
человеческому, так и животному, которые приводят к заболеванию
сердечнососудистой, нервной и вегетативной системам, опорно-двигательному
аппарату и т.д.
Таким образом, накопленный опыт и
многочисленные исследования ученых в разных странах показывают, что за
удобства, приносимые научно-техническим прогрессом, приходится расплачиваться
здоровьем, а для снижения риска заболеваемости необходимо вовремя
диагностировать возникающие болезни, активно отдыхать, а также знать меру и
соблюдать необходимые правила безопасности[6].
Литература
1. Юсорин Ю.С.
Промышленность и окружающая среда. - М.-2002
2. Колосов Ю.В.,
Барановский В.В. Учебное пособие. Защита от вибраций и шума на производстве. –
Санкт-Петербург. – 2011
3. Куклев Ю.И. Физическая
экология. - М.: Высшая школа. – 2008
4.
Влияние
производственного шума на организм человека. Ділдәбек
Д.С., Жайлаубаев Ж.Ж., Вестник
ТарГУ №2, 2013.
5. Чистый мир -
http://www.chistiymir.com/shumovoe-zagryaznenie
6. Естественные науки - http://estnauki.ru/lekcii-po-bzhd/82-lekcii-po-bzhd/8935-shumovoe-vibracionnoe-i-jelektromagnitnoe-zagrjaznenie-gorodov.html