Ультразвук и инфразвук, их действие на организм человека и гигиеническое нормирование

    Ультразвук представляет собой механические колебания упругой среды, имеющие одинаковую со звуком физическую природу, но отличающиеся более высокой частотой, превышающей принятую верхнюю границу слышимости — свыше 20 кГц, хотя при больших интенсивностях (120...145 дБ) слышимыми могут быть и звуки более высокой частоты.

Ультразвук, как и звук, характеризуется ультразвуковым давлением (Па), интенсивностью (Вт/м2) и частотой колебаний (Гц).

При распространении в различных средах ультразвуковые волны поглощаются, причем тем больше, чем выше их частота. Низкочастотный ультразвук довольно хорошо распространяется в воздухе, а высокочастотный — практически не распространяется. В упругих средах (воде, металле и др.) ультразвук мало поглощается и способен распространяться на большие расстояния, практически не теряя энергии. Поглощение ультразвука сопровождается нагреванием среды.

Специфической особенностью ультразвука, обусловленное большой частотой и малой длиной волны, является возможность распространения ультразвуковых колебаний направленными пучками, получившими название ультразвуковых лучей. Они создают на относительно небольшой площади очень большое ультразвуковое давление. Это свойство ультразвука обусловило широкое его применение: для очистки деталей, механической обработки твердых материалов, сварки, пайки,
ускорения химических реакций, дефектоскопии, проверки размеров выпускаемых изделий, структурного анализа веществ, гидролокации и др. Нашел применение ультразвук и в медицине для лечения заболеваний позвоночника, суставов, периферической нервной системы и т. п.

При длительной работе с низкочастотными ультразвуковыми установками, генерирующими шум и  ультразвук,  превышающие   установленные   ПДУ,   могут   произойти   функциональные   изменения   центральной   и   периферической   нервной
системы, сердечно-сосудистой системы, слухового и вестибулярного аппарата и т. п.  По сравнению  с высокочастотным шумом ультразвук  значительно  слабее  влияет  на  слуховую функцию,   но   вызывает   более   выраженные   отклонения   от
нормы   вестибулярной   функции,   болевой    чувствительности и терморегуляции. То, что ультразвук воздействует на разные органы и системы человека не только через слуховой аппарат, подтверждается   неблагоприятным   его   действием   на   глухонемых.          

Характеристикой ультразвука, создаваемого колебаниями воздушной среды в рабочей зоне, являются уровни звукового давления (дБ). Допустимые уровни звукового давления на рабочих местах нормируются в  - октавных полосах частот и не должны превышать следующих значений:

Характеристикой ультразвука, передаваемого контактным путем, является пиковое значение виброскорости в частотном диапазоне от 1·105 до 1·109 Гц или его логарифмические уровни (дБ), определяемые по выражению

где   V - пиковое  значение   виброскорости,  м/с;   V0 – опорное значение виброскорости, равное 5·10-6 м/с.

Допустимые уровни ультразвука в золах контакта рук и других частей тела оператора с рабочими органами приборов и установок не должны превышать 110 дБ.

Контроль уровней звукового давления нужно производить после установки оборудования, его ремонта и периодически в процессе эксплуатации не реже одного раза в год.

Для коллективной защиты от воздействия повышенных уровней ультразвука можно использовать следующие направления: уменьшение вредного излучения ультразвуковой энергии в источнике ее возникновения; локализацию действия ультразвука конструктивными и планировочными решениями; проведение организационно-профилактических мероприятий.

Для уменьшения вредного излучения звуковой энергии в источнике рекомендуется повышать рабочие частоты источников ультразвука, что обеспечивает уменьшение интенсивности ультразвука, а также исключать паразитные излучения звуковой энергии.

Для локализации ультразвука обязательным является применение звукоизолирующих кожухов, полукожухов, экранов. Если эти меры не дают положительного эффекта, то ультразвуковые установки нужно размещать в отдельных помещениях и кабинах, облицованных звукопоглощающими материалами.

Конструктивно-планировочные решения требуют применения дистанционного управления и системы блокировки, отключающей генератор источника ультразвука при нарушении звукоизоляции.

Контактное воздействие ультразвука исключается автоматизацией производственных процессов и применением дистанционного управления. При особой необходимости используют специальный инструмент с виброизолирующей рукояткой и защитные перчатки.

Организационно-профилактические мероприятия заключаются в проведении инструктажа работающих и установлении рациональных режимов труда и отдыха.

Инфразвук представляет собой механические колебания упругой среды, имеющие одинаковую с шумом физическую природу, но распространяющиеся с частотами менее 20 Гц. В воздухе инфразвук мало поглощается и поэтому способен распространяться на большие расстояния. Инфразвук характеризуется инфразвуковым давлением (Па), интенсивностью (Вт/м2), частотой колебаний (Гц). Уровни интенсивности инфразвука и  инфразвукового   давления   выражаются   в   децибелах   (дБ).

Многие явления природы (землетрясения, извержения вулканов, морские бури) сопровождаются излучением инфразвуковых колебаний. В производственных условиях инфразвук образуется, главным образом, при работе тихоходных крупногабаритных машин и механизмов (компрессоров, дизельных двигателей, электровозов, вентиляторов, турбин, реактивных двигателей и др.), совершающих вращательное или возвратно-поступательное движение с повторением цикла менее чем 20 раз в секунду (инфразвук механического происхождения). Инфразвук аэродинамического происхождения возникает при турбулентных процессах в потоках газов или жидкостей.

Инфразвук оказывает неблагоприятное воздействие на весь организм человека, в том числе и на орган слуха, понижая слуховую чувствительность на всех частотах. Инфразвуковые колебания воспринимаются как физическая нагрузка: возникают утомление, головная боль, головокружения, вестибулярные нарушения, снижается острота зрения и слуха, нарушается периферическое кровообращение, появляется чувство страха и т. п. Тяжесть воздействия зависит от диапазона частот, уровня звукового давления и длительности.

Низкочастотные колебания с уровнем инфразвукового давления свыше 150 дБ совершенно не переносятся человеком.

Особенно неблагоприятные последствия вызывают инфразвуковые колебания с частотой 2...15 Гц в связи с возникновением резонансных явлений в организме человека, причем наиболее опасна частота 7 Гц, так как возможно его совпадение с альфа-ритмом биотоков мозга.

В соответствии с СН 22-74 — 80 уровни инфразвукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8 и 16 Гц не должны превышать 105 дБ, а в полосе с частотой 32 Гц—102 дБ.

Борьба с неблагоприятным воздействием инфразвука должна вестись в тех же направлениях, что и борьба с шумом. Наиболее целесообразно уменьшать интенсивность инфразвуковых колебаний на стадии проектирования машин или агрегатов.