Защита от ультра- и инфразвука

Звуковые колебания с частотой более 16-20 кГц называют ультра­звуковыми.

В последние десятилетия ультразвуковая энергия получила широ­кое применение в медицине для диагностики и лечения различных за­болеваний, в промышленности для очистки деталей, прошивки мел­ких отверстий, сварки миниатюрных узлов, ускорения химических ре­акций и электролитических процессов, в сельском хозяйстве для обработки семян перед посевом и др.

Плотность энергии ультразвуковых колебаний и волн в миллионы раз больше плотности звуковой энергии слышимых звуков, поэтому они сильнее воздействуют на организм человека.

Систематическое воздействие на человека ультразвука больших уровней (100-120 дБ) может вызвать быструю утомляемость, боль в

ушах, головную боль, функциональные нарушения нервной и сердеч­но-сосудистой систем, изменение давления, состава и свойств крови.

Ультразвук может действовать на человека как через воздушную, так и через жидкую и твердую среду.

Допустимые уровни звукового давления в среднегеометрических частотах соответственно равны:

Вредное воздействие ультразвука на организм человека может быть устранено или снижено путем повышения рабочих частот, исключе­ния паразитного излучения звуковой энергии, применения звукоизо­лирующих кожухов и экранов, механизации и автоматизации процес­сов, использования дистанционного управления ультразвуковыми технологическими установками. Важное значение имеют организаци­онно-планировочные мероприятия (обучение, инструктаж, рациона­лизация режима труда и отдыха и др.).

Используемые для защиты от ультразвука кожухи и экраны изго­тавливаются из листовой стали, дюралюминия (толщиной 1 мм), тек­столита или гетинакса (толщиной 5 мм), эластичные кожухи — из не­скольких слоев резины общей толщиной 3-5 мм. Экраны могут быть прозрачными.

Защита от действия ультразвука при контактном воздействии со­стоит в принятии мер, позволяющих исключить контакт работающего с источником. Так, загрузку и выгрузку изделий следует производить при выключенном источнике ультразвука, а в случаях, когда выключе­ние установки нежелательно, применяют специальные приспособле­ния и индивидуальные средства защиты (ручки с виброизолирующим покрытием, резиновые перчатки и др.).

Инфразвук — это упругие волны, аналогичные звуковым, низкой частоты, не слышимые человеком. За верхнюю границу инфразвуко- вой области принимают частоты 16-20 Гц.

Инфразвуковые колебания в природе генерируются землетрясе­ниями, извержениями вулканов, морскими бурями и штормами. Они содержатся в шуме атмосферы и леса. Их источниками явля­ются также грозовые разряды, взрывы и орудийные выстрелы, в сфере производства — крупногабаритные машины и механизмы (турбины, компрессоры, промышленные вентиляционные установ­ки, холодновысадочное и штамповочное оборудование, кузнечное производство и др.).

Инфразвуковые колебания из-за большой длины волны характе­ризуются незначительным поглощением, поэтому инфразвуковые волны в воздухе, воде и земной коре могут распространяться на очень большие расстояния, что используется как предвестник стихийных бедствий. В конце 60-х гг. XX в. французский исследователь Д. Гавро обнаружил, что инфразвук определенных частот может вызвать у человека чувство тревоги и беспокойства. Слабые инфразвуки дей­ствуют на вестибулярный аппарат и вызывают ощущение морской болезни.

Длительное воздействие инфразвуковых колебаний на организм че­ловека приводит к появлению утомляемости, головокружению, нару­шению сна, психическим расстройствам, нарушению периферическо­го кровообращения, функции центральной нервной системы и пище­варения. Колебания с уровнем звукового давления более 120-130 дБ в диапазоне частот от 2 до 10 Гц могут приводить к резонансным явле­ниям в организме.

Для органов дыхания опасны колебания с частотой 1 -3 Гц, для серд­ца — 3-5 Гц, для биотоков мозга — 8 Гц, для желудка — 5-9 Гц.

Опасность инфразвука усугубляется тем, что колебания, имея боль­шую длину, распространяются на большие расстояния без заметного ослабления.

Уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометри­ческими частотами 2, 4, 8 и 16 Гц должны быть не более 105 дБ, а в полосе с частотой 32 Гц — не более 102 дБ.

Снижение неблагоприятного воздействия инфразвука достигается комплексом инженерно-технических и медицинских мероприятий, из которых основными являются устранение причин генерации инфра­звука в источнике оборудования (повышение жесткости конструкций больших размеров), устранение низкочастотных вибраций, примене­ние глушителей реактивного типа (резонансных и камерных), инди­видуальных средств защиты (специальные противошумы) и проведе­ние медицинской профилактики (предварительных и периодических медицинских осмотров).

Первостепенное значение в борьбе с инфразвуком имеют методы, снижающие его возникновение и ослабление в источнике, так как ме­тоды, использующие звукоизоляцию и звукопоглощение, малоэффек­тивны.

3.5. Защита от неионизирующих электромагнитных излучений

Естественные и искусственные источники

Электромагнитных полей

Одним из биологически значимых физических факторов, определя­ющих экологическую ситуацию на Земле, являются электромагнит­ные излучения различного происхождения и различных диапазонов частот.

Электромагнитное поле (ЭМП) представляет собой особую форму материи. Всякая электрически заряженная частица окружена электро­магнитным полем, составляющим с ней единое целое. ЭМП может су­ществовать и в свободном, отделенном от заряженных частиц состоя­нии в виде движущихся со скоростью, близкой к 300 км/с, фотонов или вообще в виде излучений с этой скоростью электромагнитных волн.

Спектр электромагнитных колебаний по частоте охватывает свыше 20 порядков, от 5-10"³ до 10²¹ Гц. В зависимости от энергии фотонов его подразделяют на область неионизирующих и ионизирующих излуче­ний. В гигиенической практике к неионизирующим излучениям отно­сят также электрические и магнитные поля.

Движущееся ЭМП (электромагнитное излучение — ЭМИ) характе­ризуется векторами напряженности электрического Е и магнитного Я полей, которые отражают силовые свойства ЭМП.

В электромагнитной волне векторы Е и Я всегда взаимно перпенди­кулярны. В вакууме и в воздухе Е = 377 Н. Длина волны X, частота ко­лебаний/и скорость распространения электромагнитных волн в воз­духе с связаны соотношением

с = Х-f.

Например, для промышленной частоты / = 50 Гц длина волны X = 300/50 = б км.

Около источника ЭМП выделяют ближнюю зону, или зону индук­ции, которая находится на расстоянии г < Х/2п, и дальнюю зону, или зону излучения, в которой г > Х/2п. В зоне индукции электрическое и магнитное поля можно считать независимыми одно от другого, поэто­му количественными характеристиками поля в этой зоне являются напряженность электрической Е и магнитной Я составляющих. В зоне измерения (волновой зоне), где уже сформировалась бегущая элект­ромагнитная волна, наиболее важным параметром является плотность потока энергии (интенсивность) (ППЭ), которая в общем виде опре­деляется векторным произведением £ и Н, а для сферических волн при распространении в воздухе может быть выражена в виде:

ППЭ(П) = -^₇, Вт/м², 4л-г

где Р_ист — мощность излучения; г — расстояние от источника.

Многие тысячелетия электромагнитный фон Земли формировался главным образом естественными источниками, основными из которых являются геоэлектрическое и геомагнитное поля, излучения космичес­кого, солнечного и околоземного происхождения, а также излучения живых организмов.

Электрическое поле Земли направлено перпендикулярно к земной поверхности, заряженной отрицательно относительно верхних слоев атмосферы. У поверхности Земли напряженность его составляет по­рядка 130 В/м и с высотой убывает приблизительно по экспоненци­альному закону. На высоте около 9 км напряженность уменьшается до 5 В/м.

Годовые изменения электрического поля Земли сходны по характе­ру на всем земном шаре и достигают максимума в январе-феврале (до 150-250 В/м) и минимума в июне-июле (100-120 В/м). Суточные ва­риации обусловлены в основном грозовой деятельностью как по земному шару, так и местной грозовой активностью.

Частотный спектр атмосферного электричества простирается в диа­пазоне от сотен герц (Гц) до десятков мегагерц (МГц). Максимум ин­тенсивности (напряженности) близок к 10 кГц. Интенсивность грозо­вой деятельности всегда и везде минимальна в утренние часы и повыша­ется к ночи. В холодное время максимум отмечается среди ночи, в теплое — в 15-18 часов. Во время вспышек на Солнце интенсивность грозовой деятельности усиливается.

Магнитное поле Земли характеризуется двумя параметрами — го­ризонтальной и вертикальной составляющими.

Горизонтальная составляющая имеет максимальную напряженность у экватора (20-30 А/м), которая убывает к полюсам до единиц А/м.

Вертикальная составляющая у полюсов имеет напряженность по­рядка 50-60 А/м, уменьшаясь у экватора до пренебрежительно малой величины.

При высокой солнечной активности к Земле могут подходить вы­сокоэнергетические частицы солнечной плазмы. Они вызывают магнитные бури, нарушающие структуру геомагнитного поля (маг­нитосферу).

Спектр космического и солнечного излучения занимает область приблизительно от 10 МГц до 10 ГГц. В «спокойном» состоянии ин­тенсивность (плотность истока энергии) солнечного излучения нахо­дится в пределах 10~¹⁰ - 10~⁸ Вт/м². Во время вспышек излучение уси­ливается в несколько раз.

Спектр и интенсивность излучения галактик близки к спектру и интенсивности солнечного излучения.

Электромагнитная энергия различных диапазонов частот в послед­нее время широко применяется в промышленности, науке, быту. Вы­сокие и ультравысокие частоты используются в радиосвязи, радиове­щании, телевидении, промышленных установках и технологических процессах для нагрева, закалки и ковки металла, термической обработ­ки диэлектриков и полупроводников. Сверхвысокие частоты приме­няются в радиолокации различного назначения, ядерной физике, ме­дицине, промышленности, быту, системах наземной и спутниковой связи и других коммуникационных системах (сотовая связь и др.).

В связи с этим значительное воздействие на электромагнитный фон Земли стали оказывать искусственные источники электромагнитного поля. В результате уже в последнее время практически все население земного шара в большей или меньшей степени подвергается воздей­ствию надфоновых уровней ЭМП.

В процессе эволюционного развития все живые существа на Земле приспособились к определенным изменениям природных электромаг­нитных полей и, по мнению большинства исследователей, вынуждены были выработать по отношению к ним не только защитные механизмы, но и в какой-то степени включить их в свою жизнедеятельность. Таким образом, увеличение или уменьшение параметров ЭМП, значительно отличающихся от адекватных, могут вызвать в организмах функцио­нальные сдвиги, в ряде случаев перерастающие в патологические.

О биологической значимости ЭМП свидетельствуют как давние на­блюдения, так и экспериментальные исследования на разном уровне организации биологических систем. При этом установлено, что воз­действие искусственных ЭМП на биообъекты обусловлено не только энергетическими, но и его информационными характеристиками, вы­зывая тепловое и нетепловое действие.

Тепловой механизм воздействия современная теория признает при относительно высоких уровнях (например, в диапазоне сверхвысоких частот это более 1 мВт/см²). Информационные биоэффекты проявля­ются при более низких уровнях ЭМП. В этом случае механизмы воз­действия ЭМП еще мало изучены, хотя достоверно установлено, что на биологическую реакцию в таких случаях кроме интенсивности влия­ют частота и комбинация частот излучения, продолжительность облу­чения, модуляция сигнала, периодичность действия и др. Сочетание этих параметров может привести к существенно различающимся реак­циям и последствиям облучаемого организма.

Многочисленные исследования позволили установить, что наибо­лее чувствительны к действию ЭМП нервная, сердечно-сосудистая, иммунная и эндокринная системы. При этом выявлена повышенная опасность ЭМП для растущих организмов, а также людей с заболева­ниями данных критических систем организма.

При хроническом облучении более ранние и более выраженные ре­акции обнаруживаются со стороны нервной системы, на уровне нерв­ной клетки и структурных образований по передаче нервных импуль­сов. Изменяется проницаемость гематоэнцефалического барьера, угнетается высшая нервная деятельность. Психоневрологические симп­томы проявляются в виде постоянной головной боли, повышенной утомляемости, слабости, нарушений сна, повышенной раздражитель­ности, ослабления памяти и внимания, могут развиваться стрессовые реакции. При многолетнем облучении биоэффекты могут накапли­ваться, в результате чего возможно развитие отдаленных последствий, включая дегенеративные процессы в центральной нервной системе, опухоли мозга, лейкозы, гормональные заболевания и др.

Нарушение функции сердечно-сосудистой системы чаще всего про­является в виде нейроциркуляторной дистонии, наклонности к гипо­тонии, болей в области сердца и др. Возможны фазовые изменения и состава периферической крови с последующим развитием умеренной лейкопении, нейропении и эритроцитопении.

В развитии информационных (нетепловых) реакций организма важную роль играют некоторые формы модуляции, возможность воз­никновения так называемых резонансных эффектов, наличие частот­ных и амплитудных окон, обладающих высокой биологической актив­ностью на клеточном уровне, при воздействии ЭМП на центральную нервную и иммунную системы.

Воздействие ЭМП незначительных интенсивностей на фоне дей­ствия физических и химических факторов усугубляет негативные по­следствия, а при некоторых их сочетаниях могут развиваться ярко вы­раженные патологические реакции.

При длительном воздействии СВЧ-излучений могут иметь место изменения в крови, помутнение хрусталика (катаракта), трофические нарушения (выпадение волос, похудение, ломкость ногтей) и др.

Таким образом, признанная биологическая значимость ЭМП, все­возрастающая роль искусственных источников ЭМП в формировании электромагнитной обстановки в производственной и окружающей среде являются важными предпосылками для освоения будущими специалистами и руководителями производств методик гигиеничес­кой оценки и прогнозирования электромагнитных полей в рабочей зоне и на жилой территории, определения санитарно-защитных зон и применения других инженерно-технических способов и средств по снижению вредного воздействия ЭМП на организм человека.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: