Виброакустические колебания

К ним относятся вибра­ция, шум, инфразвук, ультразвук.

Общим свойством этих физических процессов является то, что они связаны с переносом энергии. При определенной величине и частоте эта энергия оказывает неблагоприятное воздействие на челове­ка: вызывает различные заболевания, создаёт дополнительные опас­ности.

ВИБРАЦИЯ.

Так называются механические колебания, испытываемые каким-то телом. (Вибрация находит полезное применение в медици­не, в строительстве и в других областях нау­ки и техники.) Длительное воздействие вибрации на человека является опасным, так как происходит нарушение деятельности сердечно-сосудистой и нервной систем, а так же опорно-двигательного аппарата. Эти проявления называют вибрационной болезнью (воздействует на рецепторные аппараты кожи, повышение артериального давления, дистрофические изменения в коже, мышцах, костной системе). Особенно опасна вибрация на резонансных или околорезонансных частотах (6.9 Гц), соответствующих альфа-ритмам головного мозга.

Основными параметрами, характеризующими вибрацию, являются частота колебаний, измеряется в герцах (1 Гц – одно колебание в секунду: 1 Гц = с^-1) и виброскорость в метрах в секунду. Сила воздействия вибрации на организм зависит от количества поглощенной энергии, выражением которой является виброскорость. Для измерения вибрации используют виброметры и шумомеры. Уровни вибрации регламентиру­ет ГОСТ 12.1.012-90 «Вибрационная безопасность». Основными методами защиты являются виброизоляция и динамическое виброгашение. Их техническое исполнение с использованием современных технологий является средствами защиты.

ШУМ.

Как физическое явление шум – это механические колебания, рас­пространяющиеся в твердой, жидкой или газообразной среде. Части­цы среды при этом колеблются относительно положения равновесия. Шум характеризуется как нежелательный звук (в воздухе звук распространяется со скоростью 344 м/с). Доказано, что шум оказывает вредное воздействие на весь организм и, в первую очередь, на центральную нервную и сердечно-сосудистую сис­темы человека, снижает уровень безопасности и уменьшает работоспо­собность. Звук – это фактор среды обитания, а шум – опасность.

Основными параметрами, характеризующими шум являются: сила (интенсивность) звука I измеряется в Вт/м², акустическое давление Р, возникающее в среде при прохождении звука, измеряется в паскалях (1 Па = 1 Н/м²) и час­тота звука, то есть число колебаний в секунду, измеряется в герцах (Гц).

Для количественной оценки восприятия используют уровни звука и звукового давления, которые выражаются в децибелах (дБ). Эквивалентный уровень шума на рабочем месте по гигиеническим нормативам РФ не должен превышать 80 дБ. Непрерывный шум на уровне
90 дБ и выше опасен для слуха и еже­дневное пребывание в такой обстановке более 5 часов может привести к его потере (при уровне 125...135 дБ человек испытывает болевые ощущения, 140 дБ временная потеря слуха, 180 дБ разрыв барабанных перепонок, 200 дБ и выше разрыв легких и смертельный исход).

Вредное воздействие шума зависит и от длительности нахождения человека в неблагоприятных акустических условиях. Поэтому введено понятие дозы шума.

Доза шума D (в Па²*ч) – величина, учитывающая акустическую энергию, воздействующую на человека за определен­ный период времени.

Для измерения и анализа шума в местах пребывания людей используют шумомеры и спектрометры. Уровни звукового давления не должны превышать значений, указанных в СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки».

Методы и средства защиты от шума: звукоизоляция (ограждения, кожухи, экранирование), звукопоглощение (облицовки, звукопоглотители), глушители (абсорбционные, реактивные, комбинированные)

ИНФРАЗВУК И УЛЬТРАЗВУК.

Слуховой аппарат человека наиболее чувствителен к звукам вы­сокой частоты. Ухо человека воспринимает звуковые колебания в преде­лах от 16 до 20 000 Гц. Ниже 16 Гц и выше 20 000 Гц находятся области неслышимых человеком инфразвуков и ультразву­ков.

Инфразвук – звуковые колебания и волны с частотами, лежащи­ми ниже полосы слышимых частот – 16 Гц. Нижняя граница инфразвука не определена.

Вследствие большой длины волны инфразвуковые колебания мень­ше поглощаются и легче огибают препятствия. Поэтому инфра­звуковые волны в воздухе, воде и в земной коре могут распростра­няться на очень большие расстояния.

Источниками инфразвука являются средст­ва транспорта, работающее оборудование, вентиляционные системы, компрессорные установки, а так же гром, взрывы, землетрясения и др. Часто инфразвук сопут­ствует шуму.

Инфразвук оказывает неблагоприятное влияние на работоспособ­ность человека, вызывает изменения со стороны сердечно-сосудистой, дыхательной и центральной нервной систем организма. Отмечается появление раздражитель­ности, рассеянности, головокружения. (Под воздействием инфразвука возникает вибрация крупных пред­метов строительных конструкций)

Нормы инфразвука приведены в СанПиН 2.2.4/2.1.8.583-96 «Инфразвук на рабочих местах, в жилых и обще­ственных помещениях и на территории жилой застройки».

Ультразвук – звуковые колебания с частотами, лежащими выше полосы слышимых частот (находит широкое применение в металлообрабатываю­щей промышленности, машиностроении, металлургии и т. д. Частота применяемого ультразвука от 20 кГц до 1 МГц) Ультразвук оказывает вредное воздействие на организм человека. У работающих с ультразвуковыми установками часто на­блюдаются функциональные нарушения нервной системы, изменения давления, состава и свойства крови. Вместе с тем воздействие ультразвука вызывает головные боли, быструю утомляемость, потерю слуховой чувствительности.

Ультразвук может действовать на человека как через воздушную среду, так и через жидкую или твердую – контактное воздействие.

Защита от действия ультразвука при воздушном облучении может быть обеспечена путем звуко- и виброизоляции (ограждения, кожухи, экранирование).

Контактное воздействие ультразвука наиболее вредно для человека. Защита от него со­стоит в максимальном уменьшении непосредственного соприкосновения с инструментом, жидкостью, изделиями, а так же в использовании виброизолирую­щих покрытий (пористая резина, поролон ит. п.).

Для предупреждения неблагопри­ятных эффектов при воздействии инфразвука и ультразвука должны применяться соответствующие режимы труда и отдыха и другие меры защиты, изложенные в Руководстве 2.2.2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и тру­дового процесса. Критерии и классификация условий труда».

Электромагнитные поля

Электромагнитное поле (ЭМП) представляет собой особую форму материи, которая взаимодействует с электрически заряженными телами, а также с телами, имеющими собственные электрические и магнитные моменты. Электромагнитное излучение ЭМИ существует в виде излученного, движущегося со скоростью света электромагнитного поля.

Выделяют естественные и искусственные источники ЭМП и ЭМИ

Естественными источниками электромагнитных полей и излуче­ний являются прежде всего атмосферное электричество, радиоизлуче­ния Солнца и галактик, электрическое и магнитное поля Земли. Как увеличение, так и уменьшение интенсивности естественных полей сказывается на биологических процессах (магнитные бури увеличивают опасность инфарктов и инсультов, являются причинами многих автодорожных и других аварий).

Ис­точниками искусственных полей и излучений разной интенсивно­сти являются все промышленные и бытовые электро- и радиоустановки. Наиболее существенные из них: линии электропередачи, мощные радиостанции и антенны, открытые распределительные и коммутационные уст­ройства, компьютеры, высокочастотные приборы в медицине и в быту (Источником ЭМИ, представляющих повышенную опасность в быту с точки зрения электромагнитных излучений, являются также микроволновые печи, телевизоры любых модификаций, мобильные телефоны).

Отрицательное воздействие ЭМП вызывает как обратимые, так и необратимые изменения в организме: торможение рефлексов, пони­жение кровяного давления (гипотонию), замедление сокращений серд­ца (брадикардию), изменение состава крови, помутнение хрустали­ка глаза (катаракту).

Субъективные критерии отрицательного воздействия ЭМП – это головные боли, повышенная утомляемость, раздражительность, нару­шения сна, ухудшение зрения, повышение температуры тела (в последнее время появляются публикации о влиянии электро-магнитных полей на возникновение злокачественных заболеваний. В частности, ученые Швеции обнаружили, что дети до 15 лет, проживающие около ЛЭП, заболевают лейкемией в 2,5 - 4 раза чаще, чем в контрольной группе, уда­ленной от ЛЭП.)

Для электромагнитных полей (ЭМП) согласно ГОСТ 12.1.002-84, санитарным нормам
СН 2971-84, а также СанПиН2.2.4.1191-03 регламентируются предельно допус­тимые уровни напряженности и ограничивается время нахождения в ЭМП, как на рабочих местах, так и внутри жилых зданий.

Нормы и рекомендации по защите от ЭМП при пользовании
персональным компьютером

С точки зрения безопасности на здоровье пользователей ПК пре­жде всего влияют повышенное зрительное напряжение, длительное неизменное положение тела, нервно-эмо­циональная перегрузка и воздействие электромагнитных полей, которое являет­ся наиболее вредным.

Последствиями регулярной работы с компьютером без примене­ния защитных мер являются:

заболевания органов зрения (около 60% пользователей);

болезни сердечно-сосудистой системы (около 55%);

заболевания желудочно-кишечного тракта (около 40%);

кожные заболевания (у 10%). (Возможны также различные опухоли, прежде всего мозга. Особенно опасно электромагнитное излучение компьютера для де­тей и беременных женщин.)

Для защиты от подобных последствий в РФ действуют Сан-ПиН 2.2.2/2.4-1396-03, согласно которым регламентируется ПДУ воздействия ЭМП, создаваемых ПК. Но в любом случае для уменьшения уровня облучения следует рас­полагать глаза от монитора на расстоянии вытянутой руки пользова­теля, оптимальным считается расстояние до экрана 60-70 см. Глаза пользо­вателя должны находиться на уровне центра экрана или 2/3 его высо­ты. Линия взгляда должна быть перпендикулярна центральной оси экрана. Площадь помещения, приходящаяся на одного пользователя должна быть не менее – 4,5 м². Продолжительность непрерывной работы с ПК без перерыва не должна превышать одного часа. (Максималь­ное время учебных занятий с ПК для первокурсников составляет 2 часа в день, студентов старших курсов – З академи­ческих часа при соблюдении регламентированных перерывов и про­филактических мероприятий.)

Электрический ток

Проходя через организм человека, ток вызывает термическое, электролитическое, а также биологи­ческое действие.

Термическое действие тока проявляется в ожогах от­дельных участков тела, нагреве кровеносных сосудов, нервов, крови и т. п.

Электролитическое действие тока проявляется в разложении кро­ви и других органических жидкостей организма и вызывает значи­тельные нарушения их физико-химического состава.

Биологическое действие тока проявляется как раздражение и воз­буждение живых тканей организма, что сопровождается непроизволь­ными судорожными сокращениями мышц, в том числе легких и серд­ца, что может привести к пол­ному прекращению их деятельности.

В результате этих воздействий может возникнуть два вида поражения: электрическая травма и электрический удар.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТРАВМЫ.

Представляют собой четко выраженные местные повреждения тканей организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги. Различают следующие электрические травмы: электрические ожо­ги, электрические знаки, металлизацию кожи, электроофтальмию и механические повреждения. Рассмотрим наиболее значимые.

Электрический ожог – самая распространенная электротравма. Существует четыре степени ожогов: I – покраснение кожи; II – образование пузырей; III – омертвение всей толщи кожи; IV – обуг­ливание тканей. Тяжесть поражения организма обусловливается не степенью ожога, а площадью обожженной поверхности тела.

Электроофталъмия – поражение глаз, вызванное интенсивным излучением электрической дуги, содержащим вредные для глаз ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Защита от электро­офтальмии достигается ношением защитных очков.

Механические повреждения возникают в результате резких судорожных сокращений мышц под действием тока. В результате могут произойти разры­вы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суста­вов, ушибы и переломы костей. (Механические повреждения являются, как правило, серьезными травмами, требующими длительного лечения)

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ УДАР.

Это возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся не­произвольными судорожными сокращениями мышц. Существует четыре степени: I – судорожное сокращение мышц без потери сознания; II – судорожное сокращение мышц, по­теря сознания, но сохранение дыхания и работы сердца; III – потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания; IV – клиническая смерть, то есть отсутствие дыхания и кровообращения.

Причинами смерти в результате поражения электрическим током могут быть:

1. прекращение работы сердца (или наступить его фиб­рилляция беспорядочное сокращение мышечных волокон сердца – фибрилл, что приводит к прекращению кровообращения);

2. прекращение дыхания или асфиксия – состояние недостатка кислорода, удушье;

3. элек­трический шок – тяжелая нервно-рефлекторная реакция организма на сильное раздражение электрическим током, со­провождается глубокими расстройствами кровообращения, дыха­ния, обмена веществ.

К факторам, определяющим опасность поражения электрическим током относят:

1. величину тока проходящего через тело человека, измеряется в Амперах;

2. величину напряжения проходящего через тело человека, измеряется в Вольтах;

3. электрическое сопротивление человека, измеряется в Омах;

4. продолжительность воздействия тока;

5. пути тока через тело человека;

6. рода и частоты тока;

7. условий внешней среды.

1. Величина тока и напряжения.

Основным фактором, обусловли­вающим исход поражения является сила тока I, проходящего через тело человека, измеряется в Амперах.

Ощутимый ток – электрический ток, вызывающий при прохо­ждении через организм ощутимые раздражения, сила переменного тока 0,6-1,5 мА.

Неотпускающий ток – вызывает при про­хождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник. Сила переменного тока 10-15 мА. При таком токе человек уже не может самостоятельно раз­жать руку, в которой зажата токоведущая часть.

Фибрилляционный ток – электрический ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца.переменный ток силой 100 мА – 5 А. Ток больше 5 А фибрилляцию сердца не вызывает, происходит мгновенная остановка сердца.

2. Величина напряжения.

Напряжение влияет лишь постольку, поскольку оно определяет значе­ние тока, проходящего через человека.

3. Электрическое сопротивление тела человека.

Тело человека яв­ляется проводником электрического тока, но неоднородным по электрическому сопротивлению. Наибольшее сопротивление электри­ческому току оказывает кожа, поэтому сопротивление тела человека определяется главным образом сопротивлением кожи.Повреждения (порезы, царапины, ссадины) или увлажнение кожи снижают сопротивление тела, что увеличивает опас­ность поражения человека током.

На сопротивление тела так же оказывают влияние площадь контактов, сила тока, напряжение и время его прохождения. Увеличение значений этих факторов приводит к уменьшению сопротивления кожи и всего тела человека.

4. Продолжительность воздействия электрического тока.

Существен­ное влияние на исход поражения оказывает длительность прохожде­ния тока через тело человека. Продолжительное действие тока приво­дит к тяжелым или смертельным поражениям. Если длительность прохождения тока равна или превышает время кардиоцикла (0,75-1 с), то ток «встречается» со всеми фазами работы сердца, что крайне опасно для организма. Если время воздейст­вия тока меньше 0,2 с, то опасность поражения резко уменьшаются (указанное обстоятельство используется при разработке автоматических уст­ройств защитного отключения).

5. Путь тока через тело человека.

Часто встречаются пути прохождения тока через тело человека «рука-рука», «рука-ноги» и «нога- нога», Наиболее опасные пути тока: «голова-руки» и «голова-ноги», так как ток проходит через жизненно важ­ные органы: сердце, легкие, голов­ной мозг.

6. Род и частота электрического тока.

Ток бывает переменным и постоянным. Постоянный ток примерно в 4.5 раз безопаснее переменного (электрический ток, который периодически изменяется по модулю и направлению). Это вытекает из сопоставления ощутимых и неотпускающих токов для постоянного и переменного токов. Случаев смертельного поражения в установ­ках постоянного тока намного меньше, чем в аналогичных установках переменного тока.

Для переменного тока играет роль также и его частота. Наибольшую опасность представляет ток с частотой от 50 до 100 Гц; при дальнейшем повышении частоты опасность поражения уменьша­ется и практически исчезает при частотах более 100 кГц. Но эти токи со­храняют опасность ожогов. В России переменный ток обычной сети имеет частоту 50 Гц, это так называемая промышленная частота переменного тока.

7. Условия внешней среды.

Сырость, токопроводящая пыль и высокая темпера­тура окружающего воздуха понижают электрическое сопротивление тела человека, что еще больше увеличивает опасность поражения его током.

В зависимости от наличия перечисленных условий, все помещения по опасности поражения людей делятся на следующие классы: без повышенной опасно­сти, с повышенной опасностью, особо опасные, а также территории размещения наружных электроустановок.

Перечислим основные причины поражения электрическим током:

1. Случайное прикосновение к токоведущим частям, находящим­ся под напряжением, а также приближение на опасное расстояние к высоковольтным частям, из-за чего может произойти пробой.

2. Появление напряжения на металлических час­тях электрооборудования в результате повреждения изоляции токове­дущих частей;

3. Появление напряжения на отключенных токоведущих частях в результате ошибочного включения электрооборудования, замыкания между от­ключенными и находящимися под напряжением токоведущими час­тями.

4. Возникновение напряжения шага на участке земли, где нахо­дится человек.

Напряжением шага называется напряжение между точками зем­ли, обусловленное растеканием тока на землю при одно­временном касании их ногами человека (например при повреждении воздушной линии электропередачи, наруше­нии изоляции силового кабеля, проложенного в земле, при стекании тока через заземлитель.) Наибольший электрический потенциал будет в месте соприкосно­вения проводника с землей, на расстоянии, примерно 20 м, он может быть принят равным нулю.

Для защиты от поражения электрическим током могут применяться следующие меры:

1. Обеспечение недоступности токоведущих частей, находящих­ся под напряжением.

2. Устранение опасности пора­жения при появлении напряже­ния на корпусах, кожухах и дру­гих частях электрооборудования, достигаемое прежде всего техниче­скими мерами: защитным заземле­нием, занулением, защитным от­ключением, применением малых напряжений и др

3. Использование специальных электрозащитных средств.

4. Организация безопасной эксплуатации электроустановок. Выбор той или иной меры защиты зависит от ряда обстоятельств:

от вида электрической установки, значения напряжения, характера помещения, в котором размещается электроустановка, и т. п.)