Нормированные параметры для широкополосного шума

Таблица 6.4

Предельно допустимые уровни звука и эквивалентные уровни звука

на рабочих местах для трудовой деятельности разных категорий

тяжести и напряженности в дБА

Допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука в дБА на рабочих местах для тонального и импульсного шума, измеренного шумомером на характеристике «медленно», следует принимать на 5 дБ меньше указанных в табл. 6.4 значений.

Для шума, создаваемого в помещениях установками кондиционирования воздуха, вентиляции и воздушного отопления, допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука в дБА на рабочих местах следует принимать на 5 дБ меньше значений, указанных в таблице, или фактических уровней шума в этих помещениях, если последние не превышают значений, приведенных в табл. 6.4 (поправку для тонального и импульсного шумов в этом случае принимать не следует).

Гигиенические нормы шума СН 2.2.4/2.1.8-562-96 оценивают производственные и коммунальные шумы раздельно, не учитывая суммарной их нагрузки, что побуждает к созданию системы оценки и управления риском при действии шума с учетом видов жизнедеятельности.

В настоящее время возникает необходимость разработки методов и критериев оценки акустического загрязнения для социально-гигиенического мониторинга (СГМ) условий труда и состояния здоровья работающих.

Целесообразно оценивать шумовое загрязнение для основных видов жизнедеятельности человека (работа, отдых и сон), что возможно на основе концепции суточной дозы [4].

6.4. Профилактические мероприятия

Генерация шума в производственных условиях сопутствует вибрации и, как правило, обусловлена многообразными причинами. Это создает трудности в борьбе с этим фактором и обычно требует применения комплекса мероприятий.

Проводятся мероприятия как технического [5, 6], так и медицинского характера [2, 3]. Основными из них являются:

· устранение причины шума или существенное его ослабление в самом источнике образования в процессе проектирования технологических процессов и конструирования оборудования;

· изоляция источника шума (вибрации) от окружающей среды средствами звуко- и виброзащиты, звуко- и вибропоглощения;

· уменьшение плотности звуковой энергии помещений, отраженной от стен и перекрытий;

· рациональная планировка помещений и цехов;

· применение средств индивидуальной защиты от шума;

· рационализация режима труда в условиях шума;

· профилактические мероприятия медицинского характера.

Наиболее рациональный путь борьбы с шумом, причиной которого является вибрация, возникающая от ударов, сил трения, механических усилий и т. п., – улучшение конструкций оборудования, т. е борьба с шумом в источнике. Наиболее эффективная мера – изменение технологии с целью устранения удара. Рекомендуется заменять клепку пневмоинструментами на гидравлические или сварные процессы; штамповку – на прессование, ручную правку металла – на вальцовку и др.

Снижение шума и вибрации достигается заменой возвратно-поступательных движений в узлах работающих механизмов равномерно вращательными.

Эффективна (особенно для высоких тонов) роль демпфирования, при котором вибрирующая поверхность покрывается материалом с большим внутренним трением (резина, пробка, битум, войлок и др.). Основными требованиями, предъявляемыми к демпфирующим материалам, должны быть высокая эффективность, малая масса, способность прочно удерживаться на металле и предохранять его от коррозии.

Большую роль играют улучшение текущего технического состояния и содержания оборудования, генерирующего шум, а также принятие мер по ограничению параметров его шумовых характеристик в процессе создания новых образцов. Эффективность снижения шума в источнике оценивают путем измерения шумовых характеристик и сравнения их значений, предоставляемых, в частности, поставщиком/производителем (ГОСТ Р 52797.1, разд. 8).

При нереальности достаточно эффективного снижения шума техническими и технологическими средствами следует осуществлять локализацию его у места возникновения путем применения звукопоглощающих и звукоизолирующих конструкций и материалов. Воздушные шумы ослабляются устройством на машинах специальных кожухов или размещением шумящего оборудования в помещениях с массивными стенами без щелей и отверстий. Для исключения резонансных явлений следует кожухи облицовывать материалами с большим внутренним трением.

Для локализации структурных шумов, распространяемых в твердых средах, применяются средства звуко- и виброизоляции перекрытий. Ослабление шума достигается применением под полом упругих прокладок без жесткой их связи с несущими конструкциями зданий, установкой вибрирующего оборудования на амортизаторы или специальные изолированные фундаменты. Вибрации, распространяющиеся по коммуникациям (трубопроводам, каналам), ослабляются стыковкой последних через звукопоглощающие материалы (прокладки из резины и др.). Распространение получили специальные противошумные мастики (№ 579, 580) на битумной основе, наносимые на поверхность металла.

Наряду со звукоизоляцией в производственных условиях широко применяются средства звукопоглощения. Для помещений малого объема (400…500 м³) рекомендуется общая облицовка стен и перекрытий, снижающая уровень шума на 7…8 дБ. Звукопоглощающими материалами покрываются изолирующие конструкции. Способность звукопоглощения характеризуется коэффициентом звукопоглощения (отношение звуковой энергии, поглощенной материалом, к энергии, падающей на него). Наиболее высокими коэффициентами в широком спектре частот обладают штукатурки и плиты, минеральная вата, древесно-волокнистые плиты, камышитовые маты, войлок и др. Эффект звукопоглощения увеличивается при многослойном размещении материалов с воздушными зазорами между слоями, а также перфорацией покрытий. В помещениях большого объема эффективны звукопоглощающие барьеры и объемные поглотители, подвешиваемые над шумными агрегатами. В последнем случае звукопоглощение примерно в 2 раза лучше, чем при покрытии звукопоглощающими материалами потолков и стен.

Одним из способов поглощения аэродинамических шумов (выхлоп и всасывание воздуха пневматических инструментов, компрессоров, вентиляторов и др.) является применение активных и реактивных глушителей. Выбор типа глушителя определяется уровнем и спектральным составом шума. Для глушения высокочастотных шумов наиболее целесообразны активные глушители, основанные на принципе поглощения звуковой энергии, для низкочастотных – реактивные, основанные на принципе акустического фильтра.

Ослаблению производственного шума способствуют планировочные мероприятия по взаиморасположению помещений и объектов с учетом их шумности. Шумные цехи предприятий должны быть сконцентрированы в глубине заводской территории, удалены от тихих помещений, ограждены зоной зеленых насаждений, частично поглощающих шум.

Агрегаты с наиболее интенсивными шумами (более 130 дБ) следует располагать вне территории предприятий и жилой зоны с подветренной стороны и отделять от границ населенных пунктов шумозащитной зоной. Агрегаты, создающие шум более 90 дБ, должны размещаться в изолированных помещениях, с меньшим уровнем – концентрируются в одном участке цеха. Звукоизолирующие, звукопоглощающие, планировочные мероприятия по защите от шума обосновываются специальными расчетами.

Если шумные агрегаты не могут быть звукоизолированы, для защиты персонала от прямого шумоизлучения должны применяться акустические экраны, облицованные звукопоглощающими материалами, а также звукоизолированные кабины наблюдения и дистанционного управления.

Помимо мер технологического и технического характера, широко применяются средства индивидуальной защиты – антифоны, выполненные в виде наушников или вкладышей. В РФ действует система стандартов безопасности труда, в которой существует группа стандартов (шифр 4) по средствам индивидуальной защиты, в том числе от шума, определяющих условия стандартизации, испытания и применения средств индивидуальной защиты органа слуха. В настоящее время в стране применяются десятки вариантов заглушек-вкладышей, наушников и шлемов, рассчитанных на изоляцию наружного слухового прохода от шумов различного спектрального состава. Наиболее приемлемыми, с точки зрения эксплуатации, и достаточно эффективными по защите органа слуха считаются вкладыши из смеси волокон органической бактерицидной ваты и ультратонких полимерных волокон из материала ФП («Беруши»), позволяющие снизить ощущение громкости шума на различных частотах от 15 до 31 дБА, а также антифоны (снижение до 35 дБА).

Отрицательное действие шумов может быть уменьшено путем сокращения времени контакта с ними, построения рационального режима труда и отдыха, предусматривающего кратковременные перерывы в течение рабочего дня для восстановления функции слуха в тихих помещениях, совмещение профессий (в условиях шума и вне его действия) и др.

Для профилактики профессиональных заболеваний, работающие в условиях интенсивного производственного шума, в соответствии с приказом
Министерства здравоохранения РФ при поступлении на работу подвергаются обязательным предварительным и периодическим медицинским осмотрам.

6.5. Физическая и гигиеническая характеристики
ультразвука и инфразвука

К ультразвуку относят колебания с частотой выше 16 000...20 000 колебаний в секунду (16...20 кГц), которые не воспринимаются человеческим ухом. Инфразвук представляет собой механические колебания, распространяющиеся в упругой среде с частотами менее 20 Гц. Инфразвуковые колебания подчиняются в основном тем же закономерностям, что и звуковые, но низкая частота колебаний придает им некоторые особенности. Инфразвук отличается от слышимых звуков значительно большей длиной волны. Распространение инфразвука в воздушной среде происходит, в отличие от шума на большие расстояния от источника вследствие малого поглощения его энергии.

Физические параметры ультразвука и инфразвука такие же, как и у звуковых волн, шума.

С увеличением частоты ультразвуковых колебаний увеличивается их поглощение средой и уменьшается глубина проникновения в ткани человека. Поглощение ультразвука сопровождается нагреванием среды.

Прохождение ультразвука в жидкости сопровождается эффектом кавитации.

Ультразвук широко применяется в различных областях техники и промышленности, в особенности для анализа и контроля: дефектоскопия, структурный анализ вещества, определение физико-химических свойств материалов и др. Ультразвук нашел широкое применение в медицине для лечения заболеваний позвоночника, суставов, периферической нервной системы, а также для выполнения хирургических операций и диагностики заболеваний.

Вследствие малой длины волны, высокочастотные ультразвуки не распространяются в воздухе, и воздействие их на работающих возможно только путем контактирования источника ультразвука (датчика) с поверхностью тела человека. Этим определяется локальное воздействие, возможное только при неисправности ультразвуковой аппаратуры.

Другой наиболее широкой областью использования ультразвука являются технологические процессы в промышленности: очистка и обезжиривание деталей, механическая обработка твердых и хрупких материалов, сварка, пайка, лужение, электролитические процессы, ускорение химических реакций и др. Для технологических нужд используются ультразвуковые колебания низкой частоты (от 18 до 30 кГц) и высокой мощности (до 6…7 Вт/см²).

Наиболее распространенными источниками ультразвука являются пьезоэлектрические и магнитострикционные преобразователи. Основными элементами ультразвукового оборудования являются генератор и акустический преобразователь. Ультразвук распространяется от открытой поверхности преобразователя. Кроме того, в производственных условиях низкочастотный ультразвук нередко образуется при аэродинамических процессах и является спутником шума (слышимых звуков): работа реактивных двигателей, газовых турбин, мощных пневмодвигателей и др.

Низкочастотное ультразвуковое оборудование (сварочные машины, станки для сверления, ванны для очистки деталей и др.) в большинстве случаев генерирует акустический комплекс, состоящий из слышимого шума и низкочастотного ультразвука. Низкочастотный ультразвук вместе с высокочастотным шумом хорошо распространяется через воздух, но отличается от шума заметным затуханием по мере удаления от источника колебаний и неравномерной интенсивностью его в воздушном пространстве.

Акустическое давление на рабочих местах имеет очень широкий спектр и в зависимости от вида ультразвуковых установок колеблется в пределах от 80 до 120 дБ с максимумом энергии на рабочей частоте установок (например, 20, 22, 24 кГц). В слышимой области наиболее высокие уровни шума наблюдаются на частотах, близких к резонансной (рабочей частоте), и на частотах 10…11 кГц. Характер спектра и закономерности распространения ультразвука по воздуху от установок разной мощности одинаковы.

В современном производстве инфразвуковые колебания в настоящее время имеют широкое распространение. Они образуются при работе компрессоров, турбин, дизельных двигателей, электровозов, промышленных вентиляторов и других крупногабаритных машин и механизмов.

Промышленными источниками интенсивных инфразвуковых волн являются механизмы и агрегаты, имеющие поверхности больших размеров, совершающие вращательное или возвратно-поступательное движение с повторением циклов менее чем 20 раз в секунду (инфразвуки механического происхождения), и турбулентные процессы при движении больших потоков газов или жидкости (инфразвуки аэродинамического происхождения).

Многие производственные процессы сопровождаются излучением в окружающую среду интенсивных звуковых волн очень низких частот. Причиной их возникновения являются первоначальные возмущающие силы машин и механизмов. Спектры шума этих объектов имеют широкополосный характер с наибольшей звуковой энергией в области низких частот.

Мощным источником инфразвуковых волн в процессе работы компрессорных машин является воздухозаборная система. Спектры шума всасывания имеют четко выраженный гармонический характер на низких частотах и широкополосный – на высоких.

Уровень звуковой мощности шума воздухозаборной системы прямо пропорционален мощности компрессора. Увеличение мощности компрессора вдвое повышает уровень звуковой мощности на 3 дБ. При работе компрессоров типа ВП 20/8 на рабочем месте дежурного мастера суммарный уровень звукового давления составляет 113 дБ. Уровень максимальной интенсивности находится в низкочастотном диапазоне и составляет 111 дБ, на частотах выше 50 Гц – 8, 12, 5 и 20 Гц.

Во многих случаях инфразвуковые колебания являются доминирующей частью спектров шума. В турбинах интенсивность шума на инфразвуковых частотах наиболее велика.

У виброплощадок основным излучателем звуковой мощности на низких частотах являются колебания подвижной рамы и формы с бетоном. Звуковая мощность на низких частотах и частоте вибрирования пропорциональна площади излучающей поверхности, перпендикулярной направлению распространения колебаний, в значительной мере она зависит от конструкции площадки. Наименьшие уровни инфразвука и низкочастотного шума соответствуют виброплощадкам, конструкции которых близки к излучателю типа поршневой диафрагмы при отсутствии экрана.

Инфразвуковые колебания имеют место в авиационной и космической технике. Источниками инфразвука в авиации являются турбина и компрессор реактивного двигателя. Реактивные двигатели и ракеты генерируют высокие уровни инфразвукового давления с максимальной энергией в низкочастотной области спектра (в диапазоне от 1 до 100 Гц).

6.6. Действие ультразвука и инфразвука на организм

Кроме общего воздействия на организм работающих через воздух, низкочастотный ультразвук оказывает локальное действие при соприкосновении с обрабатываемыми деталями и средами, в которых возбуждены колебания (ультразвуковые вибрации). В зоне наибольшего воздействия ультразвука в зависимости от вида оборудования находятся кисти рук. Оно может быть постоянным (удержание инструмента на обрабатываемой детали при лужении, пайке) или временным (погрузка деталей в ванны, сварка и т. п.).

Воздействие от мощных установок (6…7 Вт/см²) представляет собой существенную опасность, так как может приводить к поражению периферического нервного и сосудистого аппаратов в местах контакта (вегетативные полиневриты, парезы пальцев, кистей и предплечья). Контактное воздействие ультразвука чаще всего имеет место в момент загрузки и выгрузки деталей из ультразвуковых ванн.

Трехминутное погружение пальцев в воду ванны с мощностью преобразователя 1, 5 кВт вызывает ощущение покалывания, иногда зуда, а спустя 5 мин после прекращения действия ультразвука отмечается ощущение холода, иногда чувство онемения пальцев, вибрационная чувствительность резко снижается, болевая чувствительность у разных лиц при этом может быть либо повышенной, либо пониженной. Кратковременный систематический контакт с озвученной средой длительностью 20...30 с и более на подобных установках уже может приводить к развитию явлений вегетативного полиневрита.

У работающих на низкочастотных ультразвуковых установках, если интенсивность шума выше установленных норм, а интенсивность ультразвука более 100...110 дБ, при систематическом воздействии ультразвука могут наблюдаться функциональные изменения со стороны центральной и периферической нервной системы, сердечно-сосудистой системы, слухового и вестибулярного анализаторов, эндокринные и гуморальные отклонения от нормы. Эти изменения имеют много общего с проявлениями воздействия высокочастотного шума, имеющего место в других производствах, однако имеется и ряд особенностей, обусловленных ультразвуком.

Прежде всего, работающие жалуются на головные боли с преимущественной локализацией в височной области, чрезмерно повышенную утомляемость. Боли появляются вскоре после начала работы и усиливаются к концу рабочего дня. Кроме того, отмечаются чувство давления в ушах, неуверенность походки, головокружение. Отдых после работы устраняет эти нарушения. Характерным синдромом является нарушение сна (сонливость днем). У части работающих наблюдаются раздражительность, гиперакузия, гиперосмия, боязнь яркого света, повышение порогов возбудимости болевого, слухового, вестибулярного и других анализаторов, реже пороги возбудимости анализаторов понижены. У работающих в условиях воздействия интенсивного ультразвука, сопровождаемого шумом, можно отметить недостаточность сосудистого тонуса (понижение артериального давления, гипотония), растормаживание кожно-сосудистых рефлексов в сочетании с яркой вазомоторной реакцией. Общецеребральные нарушения почти всегда сочетаются с явлениями умеренного вегетативного полиневрита рук (реже и ног) разной степени (пастозность, акроцианоз пальцев, термоасимметрия, расстройство чувствительности по типу перчаток или носков). При систематическом воздействии ультразвука иногда отмечаются вестибулярные нарушения, повышение температуры тела и кожи, снижение уровня сахара в крови, эозинофилия. Если наряду с интенсивным ультразвуком имеется сильный шум, то наблюдается выраженное понижение слуха.

Ультразвуковые колебания воздушной среды оказывают воздействие на центральную нервную систему и функцию других систем и органов не только через слуховой аппарат, но и помимо него, что доказывается наличием нарушений указанных функций у глухонемых при воздействии ультразвуковых колебаний.

При комбинированном воздействии ультразвука и шума, часто наблюдаемом в производстве, не происходит усиления реакции центральной нервной, сердечно-сосудистой систем и слухового анализатора. Однако усиление действия шума и ультразвука сказывается на реакции вестибулярного анализатора, и нарушения вестибулярной функции являются более выраженными, чем при раздельном действии названных факторов.

При клиническом обследовании работающих в условиях контакта с ультразвуком было показано, что степень выраженности патологии связана с уровнем ультразвукового давления. Процент лиц с выраженной стадией ультразвуковой патологии значительно выше среди подвергающихся наиболее интенсивному воздействию низкочастотного ультразвука, достигающего 120...130 дБ; он значительно меньше при интенсивности воздействия ультразвука до 110 дБ и совсем не наблюдается у обследованных, подвергающихся воздействию ультразвука с интенсивностью 90...105 дБ. У работающих, которые, кроме воздействия ультразвука через воздух, подвергаются и выраженному контактному воздействию, симптоматика нарушений здоровья выражена больше, особенно за счет явлений вегетативного полиневрита. Степень выраженности патологических изменений зависит от интенсивности и длительности действия ультразвука; контакт с озвучиваемой средой и наличие шума в спектре также ухудшают состояние здоровья.

По сравнению с высокочастотным шумом ультразвук заметно слабее влияет на слуховую функцию, но вызывает более выраженные отклонения от нормы со стороны вестибулярной функции, болевой чувствительности и терморегуляции.

Интенсивный высокочастотный ультразвук при контакте с поверхностью тела вызывает в основном те же нарушения, что и низкочастотный.

Инфразвук влияет на весь организм человека, отражается на его здоровье и работоспособности. Данные многих исследователей свидетельствуют о высокой чувствительности организма человека к уровням колебаний с максимумом энергии в области инфразвуковых частот.

В результате длительного воздействия низкочастотных колебаний у человека развивается значительная астения, появляются слабость, утомляемость, снижается работоспособность, появляется раздражительность, нарушается сон. У некоторых лиц отмечаются нервно-вегетативные нарушения и даже появляются психические нарушения. Известно, например, что рабочие компрессорных станций предъявляют жалобы на усталость, головную боль, общее недомогание, плохой сон.

У лиц, находящихся на расстоянии 200…300 м от реактивных самолетов, появляется чувство беспричинного страха, повышается артериальное давление, наблюдаются случаи обморочного состояния. При работе реактивных двигателей возникает сотрясение грудной клетки и брюшной полости, появляется состояние, напоминающее морскую болезнь, возникают головокружение, тошнота.

Особенностью действия инфразвука является высокая специфическая чувствительность органа слуха к низкочастотным колебаниям. Описаны случаи неблагоприятного действия инфразвука (патология среднего уха) на рабочих, обслуживающих дизельные двигатели. Четко выявляется снижение слуховой чувствительности (на 10…15 дБ) на всех частотах, причем наибольшее – преимущественно на низких и средних.

Низкочастотные колебания воспринимаются, как физическая нагрузка, у человека увеличивается общий расход энергии, возникают утомление, головная боль, головокружение, вестибулярное нарушение, снижается острота зрения и слуха, изменяются ритм дыхания и сердечных сокращений, кровяное давление; могут быть нарушения периферического кровообращения, центральной нервной системы, пищеварения. Характер и выраженность изменений в организме зависят от диапазона частот, уровня звукового давления и длительности.

В производственных условиях развивающиеся изменения в организме нередко не могут быть отнесены полностью только за счет инфразвука, так как на работающего воздействуют звуковые колебания широкого спектра. Однако в экспериментальных условиях доказано, что инфразвуковые колебания вызывают выраженные изменения в организме. После воздействия инфразвука появляются головная боль, давление на барабанные перепонки, ощущение колебания внутренних органов, брюшной стенки, отдельных групп мышц (икроножных, спинных и др.), жалобы на сухость во рту, затрудненное глотание, влажность рук и резко выраженное чувство усталости. Установлены снижение слуховой чувствительности, преимущественно на низких и средних частотах, изменения в периферическом кровообращении. Обнаруженные сдвиги не были стойкими, через 25–30 мин они возвращались к исходным цифрам, однако чувство усталости сохранялось длительное время.

Инфразвуковые колебания с уровнем звукового давления до 150 дБ находятся в пределах выносливости человека при кратковременном воздействии, низкочастотные колебания с уровнем свыше 150 дБ испытуемые совершенно не переносят. Вначале появляются жалобы на головную боль, головокружение, изменение ритма сердечной деятельности, учащение дыхания, звон в ушах, снижение остроты зрения, колебания в области грудной клетки, кашель. Затем возникают чувство страха, тошнота, общая слабость, утомление.

Частоты колебаний 2...15 Гц являются особенно нежелательными из-за резонансных явлений в организме. Инфразвук с частотой 7 Гц наиболее опасен для человека, так как возможно его совпадение с альфа-ритмом биотоков мозга. При частотах от 1 до 3 Гц возможны кислородная недостаточность, нарушение ритма дыхания. При частотах от 5…9 Гц появляются болезненные ощущения в грудной клетке и в нижней части живота. В диапазоне частот от 8 до 12 Гц появляются боли в пояснице, а при более высоких частотах отмечаются болезненные симптомы в полости рта, гортани, мочевом пузыре, прямой кишке, а также в некоторых мышцах.

Таким образом, инфразвук как профессиональный фактор может воздействовать на весь организм человека и оказывает специфическое действие на орган слуха. Причиной биологического действия инфразвука служат, по-видимому, колебания, воспринимаемые как органом слуха, так и поверхностью тела.

С позиций методологии риска в медицине труда разработана классификация зон риска для здоровья человека от смертельных до очень слабых, неясных, обусловленных действием инфразвука разных параметров.

6.7. Гигиеническое нормирование ультразвука и инфразвука

Допустимые уровни звукового давления ультразвуковых установок следует принимать согласно ГОСТ 12.1.001-89 «Ультразвук. Общие требования безопасности» и [7], которые устанавливают: допустимые уровни звуковых и ультразвуковых колебаний, создаваемых на рабочих местах в диапазоне частот 11, 2…100 кГц, условия измерения звукового и ультразвукового давления и требования к измерительной аппаратуре, требования по ограничению действия на организм работающих ультразвуковых и звуковых колебаний промышленного, медицинского и бытового назначения.

Допустимые уровни ультразвукового давления на рабочих местах не должны превышать значений, приведенных в табл. 6.5.

Таблица 6.5