Охрана труда

Измеряются уровни в специальных единицах -- децибелах (ДБ). За пороговые значения виброскорости и виброускорения приняты стандартизованные в международном масштабе величины: v0 = 510-8 м/с, а0 = 310 -4 м/с2.

Важной характеристикой вибрации является его частота (f/) -- количество колебаний в единицу времени. Частота измеряется в герцах (Гц, 1/с) -- количестве колебаний в секунду. Частоты производственных вибраций изменяются в широком диапазоне: от 0,5 до 8000 Гц. Время, в течение которого происходит одно колебание, называется периодом колебания T (с): T= 1/f. Максимальное расстояние, на которое перемещается любая точка вибрирующего тела, называется амплитудой или амплитудой виброперемещения А (м). Для гармонических колебаний связь между виброперемещением, виброскоростью и виброускорением выражается формулами

v = 2fA, a = (2f)2A,

где = 3,14.

Вибрация может характеризоваться одной или несколькими частотами (дискретный спектр) или широким набором частот (непрерывный спектр). Спектр частот разбивается на частотные полосы (октавные диапазоны). В октавном диапазоне верхняя граничная частота вдвое больше нижней граничной частоты f2, т.e. f1 /f 2 = 2. Октавная полоса характеризуется ее среднегеометрической частотой.

Среднегеометрические частоты октавных полос частот вибрации стандартизованы

fсг2 =

и составляют: 1, 2, 4, 8, 16, 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000 Гц. Из определения октавы по среднегеометрическому значению ее частоты можно определить нижнее и верхнее значения октавной полосы частот.

Классификация вибраций (рис. 2.12). Производственную вибрацию классифицируют по следующим признакам:

способ передачи вибрации;

направление действия вибрации;

временная характеристика вибрации;

характер спектра вибрации;

источник возникновения вибрации.

По способу передачи вибрацию подразделяют на общую и локальную. Общая вибрация передается через опорные поверхности на все тело сидящего или стоящего человека. Локальная вибрация передается на руки или отдельные участки тела человека, контактирующие с вибрирующим инструментом или вибрирующими поверхностями технологического оборудования.

По направлению действия вибрация подразделяется на:

вертикальную вибрацию;

горизонтальную вибрацию -- от спины к груди;

горизонтальную вибрацию -- от правого плеча к левому

плечу.

Направление действия вертикальной и горизонтальной вибрации на человека представлено на рис. 2.13.

По временным характеристикам вибрации подразделяются на:

постоянные вибрации, для которых величина виброскорости изменяется не более чем на 6 дБ;

Рис. 2.13. Направление координат осей при действии обшей вибрации: а -- положение стоя; б -- положение сидя; ось Z0 -- вертикальная, перпендикулярная опорной поверхности; ось Х0 -- горизонтальная от спины и груди; ось Yo -- горизонтальная от правого плеча к левому

Непостоянные вибрации, для которых величина виброскорости изменяется не менее чем на 6 дБ; при этом непостоянные вибрации дополнительно различаются на колеблющиеся, для которых уровень виброскорости изменяется во времени непрерывно; прерывистые, когда контакт человека с вибрирукэшей поверхностью прерывается, причем длительность интервалов в течение которых имеет место контакт с вибрацией не превышает 1 с; импульсные -- состоящие из одного или нескольких вибрационных воздействий, каждый длительностью менее 1 с. По спектру вибрации подразделяются на:

узкополосные, у которых уровни виброскорости на отдельных частотах или диапазонах частот более чем на 15 дБ превышают значения в соседних диапазонах;

широкополосные, у которых отсутствуют выраженные частоты или узкие диапазоны частот, на которых уровни виброскорости превышают более чем на 15 дБ уровни соседних частот.

Кроме того, по частотному спектру вибрации подразделяют на: низкочастотную (fсг = 8, 16 Гц для локальной вибрации и 1, 4 Гц для общей вибрации); среднечастотную (fсг = 31,5, 63 Гц для локальной и 8, 16 Гц для общей); высокочастотную (fсг= 125, 250, 500, 1000 Гц для локальной и 31,5, 63 Гц -- для общей).

По источнику возникновения общая вибрация подразделяется на несколько категорий:

категория 1 -- транспортная вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах транспортных средств при их движении по местности;

категория 2 -- транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах машин с ограниченной зоной перемещения при их перемещении по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок;

категория 3 -- технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах стационарных машин и технологического оборудования или передающаяся на рабочие места, не имеющие источников вибрации.

Воздействие вибрации на организм человека. Вибрация относится к вредным факторам, обладающим высокой биологической активностью. Действие вибрации на человека зависит от частоты и уровня вибрации, продолжительности воздействия, места приложения вибрации, направления оси вибрационного воздействия, индивидуальных способностей организма человека воспринимать вибрацию, условий возникновения резонанса и ряда других условий. Колебательные процессы присущи живому организму, в частности человеку -- ритмичные колебания сердца, крови, биотоков мозга. Внутренние органы человека (печень, почки, желудок, сердце и т. д.) можно рассматривать как колебательные системы с упругими связями. Собственная частота внутренних органов f0= 3...6 Гц. Собственная частота головы человека относительно плечевого пояса -- 25...30 Гц, относительно основания, на котором находится человек, -- 4...6 Гц. При совпадении собственных частот внутренних органов человека и отдельных частей его тела с частотой вынужденной вибрации возникает явление резонанса, при котором резко возрастает амплитуда колебаний органов и частей тела. При этом могут возникнуть болевые ощущения в отдельных органах (которые, например, могут наблюдаться при длительной езде по ухабистой дороге на машине с плохой амортизацией), а при очень высоких уровнях вибрации -- даже травмы, разрывы связок, артерий. Явление резонанса для человека возникает при низкочастотной вибрации. Колебания с частотой менее 0,7 Гц получили название качки. Качка не вызывает серьезных нарушений в организме человека, но происходят нарушения в вестибулярном аппарате человека, а у людей со слабым вестибулярным аппаратом может возникнуть так называемая морская болезнь, при которой возникает головокружение, тошнота, рвота. После прекращения качки это состояние через некоторое время исчезает.

При частотах вибрации менее 16 Гц кроме явлений резонанса у человека возникает подавленное состояние, чувство страха, тревоги, угнетается центральная нервная система. При воздействии вибрации в организме человека происходят функциональные и физиологические изменения, представленные в табл. 2.2.

Таблица 2.2. Изменения в организме человека при воздействии вибрации

Вид изменений в организме	Симптомы	Результаты воздействия
Функциональные	Повышенная утомляемость; увеличение времени двигательных реакций; увеличение времени зрительных реакций; нарушение вестибулярых реакций и координации движений	Снижение производительности и качества труда Возникновение травм, связанных с заторможенной реакцией человека на изменение обставновки
Физиологические	Развитие нервных заболеваний; нарушение функций сердечно-сосудистой ситемы; нарушение функций опорно-двигательного аппарата; поражение мышечных тканей и суставов нарушение функций органов внутренней секреции;	Возникновение виброболезни

Вибрационная болезнь (виброболезнь) -- профессиональное заболевание, вызванное длительным воздействием на организм вибрации. Впервые виброболезнь описана итальянским врачом Дж. Лори-гой в 1911 г.

Клинические симптомы периферической виброболезни: спазмы периферических сосудов на фоне вегетативного полиневрита; признаки: приступы побеления пальцев (синдром «мертвых», «белых» пальцев), ослабление подвижности и боли в руках в покое и ночное время, потеря чувствительности пальцев и подвижности в суставах (синдром «деревянных» пальцев), гипертрофия мышц и костей рук.

Клинические симптомы церебральной виброболезни: на начальной стадии -- общемозговые сосудистые нарушения, затем -- функциональные расстройства центральной нервной системы (вестибулярный синдром); на поздней стадии -- органическое поражение головного мозга, вегето-сосудистые расстройства.

При церебральной и периферической виброболезни возникают побочные патологические изменения органов внутренней секреции, вестибулярного аппарата и т. д.

Виброболезнь длительное время может протекать компенсированно (незаметно для человека). Различают три стадии развития виброболезни.

Стадии виброболезни	Форма виброболезни	Симптомы
I-начальная	Церебральная Общая	Нарушение сна, эмоциональная неустойчивость, легкие нарушения чувствительности, пониженная температура ног. Болезненность в икрах, утомляемость ног. Незначительные изменения периферических нервных окончаний и сосудов ног
	Периферическая Локальная	Периодически Нерезко выраженные боли в руках,лекгкие расстройства болевой и вибрационной чувствительности пальцев, незначительные изменения мышц плечевого пояса
II-умеренно-выраженная	Церебральная Общая	Головокружение, непереносимость тряски, частые головные боли, изменения в вестибулярном аппарате, нарушения в центральной нервной системе (невротические реакции)
	Периферическая Локальная	Выраженные сосудистые кризы, приступы спазм и побелеения пальцев («мертвые пальцы»), сменяющиеся синюшностью, резкие снижения кожной температуры на кистых (руки холодные и мокрые), пальцы отечные, сильные боли в мышцах рук, функциональные изменения в центральной нервной системе
III-выраженная	Церебральная Общая	Выраженные изменения центральной нервной системы, вестибулярные расстройства с приступами головокружения, непереносимость вибрации, постоянные головные боли, невротические реакции, изменения имеют необратимый характер
	Перифериеская Локальная	Поражение высших отелов центарльной нервной системы, сосудистые нарушения верхних и нижних конечностей, кризы, распространяющиеся на область коронарных сосудов, приступы головокружения, полуобморочные состояния

Вибрационная болезнь регистрируется у водителей транспорта, операторов транспортно-технологических машин и агрегатов, работающих с ручным виброинструментом (перфораторами, отбойными молотками и т. д.), формовщиков, бурильщиков, заточничков, рихтовщиков.

К факторам производственной среды, усугубляющим вредное воздействие вибрации на организм человека, относятся повышенные мышечные нагрузки, неблагоприятные микроклиматические условия (прежде всего пониженная температура и повышенная влажность), шум высокой интенсивности, который, как правило, сопровождает вибрацию, психо-эмоциональная напряженность. Охлаждение и смачивание рук значительно повышает риск развития вибрационной болезни за счет усиления сосудистых реакций.

Гигиеническое нормирование вибрации. Нормирование вибрации осуществляется по ГОСТ 12.1.012--90 и СН 2.2.4/2.1.8.566--96. Устанавливаются допустимые значения виброскорости и виброускорения, а также их логарифмические уровни. Допустимые значения устанавливаются отдельно для обшей и локальной вибрации. Общая вибрация нормируется в диапазонах октавных полос со среднегеометрическими значениями частот 2, 4, 8, 16, 31,5, 63 Гц (для транспортной вибрации дополнительно нормируется вибрация в октавной полосе c fcг=1 Гц). Локальная вибрация нормируется в диапазонах частот с fcг = 16, 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000 Гц. Нормы установлены для продолжительности рабочей смены в 8 часов. Допустимые значения уровня виброскорости представлены на рис. 2.14 и в табл. 2.4.

Рис. 2.14. Гигиенические нормы вибраций: 1a -- транспортная всршмишпал вибрация; 1б-- транспортная горизонтальная вибрация; 2-- транспортно-техни-ческая вибрация (вертикальная и горизонтальная); За -- технологическая вибрация (вертикальная и горизонтальная) в производственных помещениях с источниками вибраций; 3б -- то же в производственных помещениях без источников вибраций; 3в -- то же в помещениях для умственного труда и административно-управленческих помещениях; 4 -- локальная вибрация

Таблица 2.4. Гигиенические нормы вибрации по СН 2.2.4/2.1.8.556-96 (извлечения)

Вид вибрации	Допустимый уровень виброскорости, дБ, в октвных полосах со среднегеометрическими частотами, ГЦ
	1	2	4	8	16	31,5	63	125	250	500	1000
Общая транскопортная
вертикальная горизонтальная	132 122	123 117	114 116	108 116	107 116	107 116	107 116	- -	- -	- -	- -
Транспортно-технологическая	-	117	108	102	101	101	101	-	-	-	-
Технологическая	-	108	99	93	92	92	92	-	-	-	-
В производственных помещениях, где нет машин, генерирующих вибрацию	-	100	91	85	84	84	84	-	-	-	-
В служебных помещениях, здравпунктах, конструкторысих бюро, лабораториях	-	91	82	76	75	75	75	-	-	-	-
Локальныая вибрация	-	-	-	115	109	109	109	109	109	109	109

Акустические колебания

Акустическими колебаниями называют колебания упругой среды. Понятие акустических колебаний охватывает как слышимые, так и неслышимые колебания воздушной среды.

Акустические колебания в диапазоне частот 16...20 кГц, воспринимаемые ухом человека с нормальным слухом, называют звуковыми. Акустические колебания с частотой менее 16 Гц называют инфразвуковыми, выше 20 кГц -- ультразвуковыми. Область распространения акустических колебаний называют акустическим полем. Часто акустические колебания называют звуком, а область их распространения -- звуковым полем.

Шумом принято называть апериодические звуки различной интенсивности и частоты. С физиологической точки зрения шум -- это всякий неблагоприятно воспринимаемый человеком звук.

Источниками шума на производстве является транспорт, технологическое оборудование, системы вентиляции, пневмо- и гидроагрегаты, а также источники, вызывающие вибрацию, т. к. колебания твердых тел вызывают колебания воздушной среды. Шум является одним из наиболее существенных негативных факторов производственной среды. Источники шума формируют звуковые волны, возникающие в результате нарушения стационарного состояния воздушной среды.

Параметры, характеризующие акустические колебания (шум).

Колебательная скорость v (м/с) -- скорость колебания частиц воздуха относительно положения равновесия.

Скорость распространения звука (скорость звука) с (м/с) -- скорость распространения звуковой волны. При нормальных атмосферных условиях (температура 20 °С, давление 105 Па) скорость распространения звука в воздухе равна 344 м/с.

Звуковое давление р (Па) -- разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением, которое наблюдается в невозмущенной среде

p = vpc,

где р -- плотность среды (кг/м3), рс -- называют удельным акустическим сопротивлением (Па*с/м), равное 410 Па*с/м для воздуха, 1,5 * 106 Па с/м -- для воды, 4,8 * 107 Па * с/м -- для стали.

При распространении звука со скоростью звуковой волны происходит перенос энергии, которая характеризуется интенсивностью звука.

Интенсивность звука I (Вт/м2) -- это энергия, переносимая звуковой волной в единицу времени, отнесенная к площади поверхности, через которую она распространяется

I = р2/(рс).

Как и для вибрации и по тем же самым причинам, звуковое давление и интенсивность звука принято характеризовать их логарифмическими значениями -- уровнями звукового давления и интенсивности звука.

Уровень звукового давления

Lp=lg(p2/p20) = 20lg(p/p0),

где р -- звуковое давление, Па; р0 -- пороговое звуковое давление, равное 2 * 10 -5 Па.

Уровень интенсивности звука

Li = 101g(I/I0),

где I -- интенсивность звука, Па; I0 -- пороговая интенсивность звука, равная 10-12 Вт/м2.

В качестве пороговых значений приняты минимальные значения звукового давления и интенсивности звука, которые слышит человек при частоте звука в 1000 Гц, поэтому они получили названия порогов слышимости.

Важной характеристикой, определяющей распространение шума и его воздействие на человека, является его частота. Так же как и для вибрации, диапазон звуковых частот разбит на октавные полосы (f1/f2= 2), характеризуемые их среднегеометрическими частотами r Граничные и среднегеометрические частоты октавных полос приведены ниже.

Таблица 2.5. Частоты и диапазоны октавных полос

Среднегеометрические значения октавных полос, Гц	Граничные частоты и диапазоны октавных полос, Гц
63	45…90
125	90…180
250	180…355
500	355…710
1000	710…1400
2000	1400…2800
4000	2800…5600
8000	5600…11200

Классификация производственного шума (рис. 2.15). Шум классифицируется по частоте, спектральным и временным характеристикам, природе его возникновения.

По частоте акустические колебания различаются на инфразвук (f<16 Гц), звук (16f 20 000 Гц), ультразвук (f20 000 Гц). Акустические колебания звукового диапазона подразделяются на низкочастотные (менее 350 Гц), среднечастотные (от 350 до 800 Гц), высокочастотные (свыше 800 Гц).

По спектральным характеристикам шум подразделяется на широкополосный с непрерывным спектром более одной октавы и тональный (дискретный), в спектре которого имеются выраженные дискретные тона (частоты, уровень звука на которых значительно выше уровня звука на других частотах). Спектры широкополосного и тонального шума представлены на рис. 2.16. Примером широкополосного шума может являться шум реактивного самолета, тонального -- шум дисковой пилы, в спектре шума которой имеется ярко выраженная частота с доминирующим уровнем звука.



По временным характеристикам шум подразделяется на посто янный и непостоянный. Постоянным считается шум, уровень которого в течение 8-часового рабочего дня изменяется не более чем на 5 дБ; непостоянным -- если это изменение превышает 5 дБ. Непостоянные шумы в свою очередь разделяются на колеблющиеся, уровень звука которых изменяется непрерывно во времени (например, шум транспортных потоков); прерывистые, уровень звука которых изменяется ступенчато (на 5 дБ и более), причем длительность интервалов, в которых уровень звука остается постоянным не менее 1 с (например, шум прерывисто сбрасываемого из баллонов сжатого воздуха); импульсные, представляющие собой звуковые импульсы, длительностью менее 1 с (например, шум агрегатов и машин, работающих в импульсном режиме). Временные характеристики колеблющегося, импульсного и импульсного шумов показаны на рис. 2.16, б.

По природе возникновения шум можно разделить на механический, аэродинамический, гидравлический, электромагнитный.

Механические шумы возникают по следующим причинам: наличие в механизмах инерционных возмущающих сил, возникающих из-за движения деталей механизма с переменными ускорениями; соударение деталей в сочленениях вследствие неизбежных зазоров; трение в сочленениях деталей механизмов; ударные процессы (ковка, штамповка, клепка, рихтовка) и ряд других. Основными источниками возникновения шума механического происхождения являются подшипники качения и зубчатые передачи, а также неуравновешенные вращающиеся части машин.

Аэродинамические шумы возникают в результате движения газа, обтекания газовыми (воздушными) потоками различных тел. Аэродинамический шум возникает при работе вентиляторов, воздуходувок, компрессоров, газовых турбин, выпусков пара и газа в атмосферу, двигателей внутреннего сгорания. Причинами аэродинамического шума являются вихревые процессы, возникающие в потоке рабочей среды при обтекании тел и выпуске свободной струи газа; пульсации рабочей среды, вызываемые вращением лопастных колес вентиляторов, турбин; колебания, связанные с неоднородностью и пульсациями потока. Аэродинамический шум -- один из самых значительных по уровню звука.

Гидравлические шумы возникают вследствие стационарных и нестационарных процессов в жидкостях (кавитация, турбулентность, гидравлические удары). Например, в насосах источником гидравлического шума является кавитация жидкости у поверхностей лопаток насоса при высоких окружных скоростях вращения рабочего колеса.

Электромагнитные шумы возникают в электрических машинах и оборудовании, использующим электромагнитную энергию. Основной причиной возникновения электромагнитного шума является взаимодействие ферромагнитных масс под влиянием переменных во времени и пространстве магнитных полей, а также электрические (пондеромоторные) силы, вызываемые взаимодействием электромагнитных полей, создаваемых переменными электрическими токами.

Воздействие акустических колебаний (шума) на человека. Шум звукового диапазона на производстве приводит к снижению внимания и увеличению ошибок при выполнении работы. В результате снижается производительность труда и ухудшается качество выполняемой работы. Шум замедляет реакцию человека на поступающие от технических объектов и внутрицехового транспорта сигналы, что способствует возникновению несчастных случаев на производстве.

На рис. 2.17 представлена характеристика слухового восприятия человека с нормальным слухом. Предельные значения уровней звукового давления изображены двумя кривыми. Нижняя кривая соответствует порогу слышимости. Как видно, при определенных частотах человек слышит отрицательные уровни звука. Это объясняется тем, что логарифмическая шкала уровней звукового давления построена таким образом, что за пороговое значение уровня звукового давления р0 принят порог слышимости на частоте 1000 Гц (Lp = 0 дБ). Однако порог слышимости человека на частотах 2000...4000 Гц меньше. Верхняя кривая соответствует порогу болевого ощущения (Lp= 120...130 дБ). Звуки, превышающие по своему уровню порог болевого ощущения, могут вызвать боли и повреждения в слуховом аппарате (перфорация или даже разрыв барабанной перепонки). Область на частотной шкале, лежащая между двумя кривыми, называется областью слухового восприятия.



Шум влияет на весь организм человека. Он угнетает центральную нервную систему, вызывает изменения скорости дыхания и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, язвы желудка, гипертонической болезни, может привести к профессиональному заболеванию.

Шум с уровнем звукового давления до 30...45 дБ привычен для человека и не беспокоит его. Повышение уровня звука до 40...70 дБ создает дополнительную нагрузку на нервную систему, вызывает ухудшение самочувствия и при длительном воздействии может стать причиной неврозов. Длительное воздействие шума с уровнем свыше 80 дБ может привести к ухудшению слуха -- профессиональной тугоухости. При действии шума свыше 130 дБ возможен разрыв барабанных перепонок, контузия, а при уровнях звука свыше 160 дБ вероятен смертельный исход.

Помимо снижения слуха рабочие, подвергающиеся постоянному воздействию шума жалуются на головные боли, головокружение, боли в области сердца, желудка, желчного пузыря, повышенное артериальное давление. Шум снижает иммунитет человека и устойчивость человека к внешним воздействиям. Инфразвук с уровнем от 110 до 150 дБ вызывает неприятные субъективные ощущения и различные функциональные изменения в организме человека: нарушения в центральной нервной системе, сердечно-сосудистой и дыхательной системах, вестибулярном аппарате. Возникают головные боли, осязаемое движение барабанных перепонок, звон в ушах и голове, снижается внимание и работоспособность, появляется чувство страха, угнетенное состояние, нарушается равновесие, появляется сонливость, затруднение речи. Инфразвук вызывает в организме человека психофизиологические реакции -- тревожное состояние, эмоциональная неустойчивость, неуверенность в себе. Ультразвук может действовать на человека как через воздушную среду, так и контактно на руки -- через жидкую и твердую среды. Воздействие через воздушную среду вызывает функциональные нарушения нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, а также изменения свойств и состава крови, артериального давления. Контактное воздействие на руки приводит к нарушению капиллярного кровообращения в кистях рук, снижению болевой чувствительности, изменению костной структуры -- снижению плотности костной ткани.

Гигиеническое нормирование акустических колебаний. Нормирование шума звукового диапазона осуществляется двумя методами: по предельному спектру уровня звука и по дБА. Первый метод является основным для постоянных шумов. Поэтому методу устанавливаются ПДУ звукового давления в девяти октавных полосах со среднегеометрическими значениями частот 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. В соответствии с ГОСТ 12.1.003--83 шум на рабочих местах не должен превышать установленные значения (табл. 2.6).

Таблица 2.6. Допустимые уровни звукового давления, уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятия по ГОСТ 12.1.003--83 (извлечение)

Рабочие места	Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц	Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА
	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Помещение конструкторских бюро, расчетчиков, программистов вычислительных машин, лабораторий для теоретических работ	86	71	61	54	49	45	42	40	38	50
Помещение управления, рабочие комнаты	93	79	70	68	58	55	52	50	49	60
Кабинеты наблюдений и дистанционного управления:
Без речевой связи по телефону	103	94	57	82	78	75	73	71	70	80
С речевой связью по телефону	96	83	74	68	63	60	57	55	54	65
Помещение и участки точной сборки	96	83	74	68	63	60	57	55	54	65
Помещения лабораторий для проведения экспериментальных работ, для размещения шумных агрегатов, вычислительных машин	107	94	87	82	78	75	73	71	70	80
Постоянные рабочие места и рабочие зоны в производственных помещениях и на территории предприятий	110	99	92	86	83	80	78	76	74	85

На рис. 2.18 показанынекотыре предельные спетры уровная звукового давления. Каждый спектр имеет свой индекс ПС. Например ПС-80 означает, что допустимый уровень звукового давления в октавной полосе со среднегеометрическим значением частоты 1000 Гц равен 80 дБ.

Второй метод применяется для нормирования непостоянных шумов и в тех случаях, когда не известен спектр реального шума на рабочем месте. Нормируемым рапаметром в этом случае является эквивалентрный (по энергии) уровень звука широкополосного постоянного шума, оказывающий на человека такое же воздействие, как и реальный непостоянный шум, измеряемый по шкале А шумомера. Измерители шума (шумомеры) имеют специальную шкалу А. При измерении по шкале А характеристика чувствительности шумомера имитирует кривую чувствительности уха человека. Уровень звука, определенный по шкале А, имеет специальное обозначение LA и единицу измерения -- дБА и применяется для ориентировочной оценки уровня шума. Уровень звука в дБА связан с предельным спектром следующей зависимостью:

LA = ПС + 5.

Допустимые уровни звукового давления зависят от частоты звука от вида работы, выполняемой на рабочем месте. Более высокие частоты неприятнее для человека, поэтому чем выше частота, тем меньше допустимый уровень звукового давления. Чем более высокие требования к вниманию и умственному напряжению при выполнении работы, тем меньше допустимые уровни звукового давления.

Для тонального и импульсного шума допустимые уровни должны приниматься на 5 дБ меньше значений, указанных в ГОСТ 12.1.003-83 (табл. 2.6).

Инфразвук. ПДУ звукового давления на рабочих установлено СН.2.4/1.8.583--96 дифференцированно для различных видов работ. Общий уровень звукового давления для работ различной степени тяжести не должен превышать 100 дБ, для работ различной степени интеллектуально-эмоциональной напряженности -- не более 95 дБ.

Ультразвук. Нормы для ультразвука определены ГОСТ 12.1.001--89. Для ультразвука, распространяющегося воздушным путем, допустимые уровни звукового давления (УЗД) установлены для диапазона частот 12,5...100 кГц. ПДУ звукового давления изменяют- , ся от 80 дБ для частоты 12,5 кГц до ПО дБ для диапазона частот 31,5...100 кГц.

Для контактного ультразвука уровни ультразвука в зонах контакта рук и других частей тела не должны превышать 110 дБ.

Когда рабочие подвергаются совместному воздействию воздушного и контактного ультразвука, допустимые уровни контактного ультразвука должны уменьшаться на 5 дБ.

Контрольные вопросы

Дайте определение вибрации и шума.

Перечислите основные источники вибрации и шума на производстве.

Какими параметрами характеризуется вибрация? Что такое уровень вибрации?

Как классифицируется вибрация?

Как воздействует вибрация на человека и как различается ее воздействие от частоты колебаний?

Что такое виброболезнь, ее формы, клинические симптомы и стадии протекания?

Как осуществляется гигиеническое нормирование вибрации?

Какими параметрами характеризуется шум?

Как классифицируются производственные шумы?

Как воздействует шум на человека?

Как осуществляется гигиеническое нормирование шума? Что такое предельный спектр и дБА?

Перечислите основные источники инфра- и ультразвука на производстве. Как они воздействуют на человека?

Укажите основные источники шума на производстве, связанном с вашей специальностью.

2.2.2 Электромагнитные поля и излучения (неионизирующие излучения)

Электромагнитная волна -- это колебательный процесс, связанный с изменяющимися в пространстве и во времени взаимосвязанными электрическими и магнитными полями. Область распространения электромагнитных волн называется электромагнитным полем (ЭМП).

Основные характеристики электромагнитного поля. Электромагнитное поле характеризуется частотой излучения f, измеряемой в герцах, или длиной волны л, измеряемой в метрах. Электромагнитная волна распространяется со скоростью света (3 * 108 м/с), и связь между длиной и частотой электромагнитной волны определяется зависимостью

f= с/ л,

где с -- скорость света. На рис. 2.19 представлен частотный спектр электромагнитных волн.

Электромагнитное поле обладает энергией, а электромагнитная волна, распространяясь в окружающем пространстве, переносит эту энергию. Электромагнитное поле имеет электрическую и магнитную составляющие.

Характеристикой электрической составляющей ЭМП является напряженность электрического поля Е, единицей измерения которой является В/м.



Характеристикой магнитной составляющей ЭМП является напряженность магнитного поля Н (А/м).

Энергию электромагнитной волны принято характеризовать плотностью потока энергии (ППЭ) -- энергией, переносимой электромагнитной волной в единицу времени через единичную площадь. Единицей измерения ППЭ является Вт/м2.

Для отдельных диапазонов ЭМИ (световой диапазон, лазерное излучение) известны другие характеристики, которые будут рассмотрены ниже.

Классификация электромагнитных полей. Электромагнитные поля классифицируются по частотным диапазонам или длине волны. Классификация волн, определяемая длиной (или частотой) волны, представлена в табл. 2.7.

Видимый свет (световые волны), инфракрасное (тепловое) и ультрафиолетовое излучение -- это также электромагнитная волна. Эти виды коротковолнового излучения оказывают на человека специфическое воздействие.

Электромагнитные волны очень высоких частот относятся к ионизирующим излучениям (рентгеновским и гамма-излучениям). Из-за большой частоты эти волны обладают высокой энергией, достаточной для того, чтобы ионизировать молекулы вещества, в котором распространяется волна. Поэтому-то это излучение относится к ионизирующему излучению и рассматривается в параграфе, посвященном ионизирующим излучениям.

Электромагнитный спектр радиочастотного диапазона условно разделен на четыре частотных диапазона: низкие частоты (НЧ) -- менее 30 кГц, высокие частоты (ВЧ) -- 30 кГц...30 МГц, ультравысокие чатоты (УВЧ) -- 30...300 МГц, сверхвысокие частоты (СВЧ) -- 300 МГц...750 ГГц.

Таблица 2.7. Классификация электромагнитных полей

Название волны и излучения	Длина волны, м	Частота излучения, Гц
Радиочастотные
Сверхдлинные (СВД)	Более 1000	Менее 30* (менее 30 кГц)
Длинные (ДВ)	10000…1000	30*103…300*103 (30…300 кГц)
Средние (СВ)	1000…100	300*103…3000*103 (300…3000 кГц)
Коротние (КВ)	100...10	3*106…30*103 (3…30 МГц)
Ультракоротние (УКВ) метровые дециметровые сантиметровые миллиметровые	10…1 1…10-1 (10…1 дм) 10-1…10-2 (10…1 см) 10-2…10-3 (10…1 мм)	30*106…300*106 (30…300 МГц) 300*106…3000*106 (300…3000 МГц) 3*109…30*109 (3…30 ГГц) 30*109…300*109 (30…300 ГГц)
Субмиллиметровые	10-3…0,4*10-3 (1…0,4 мм)	300*109…750*109 (300…750 ГГц)
Оптические
Инфракрасные (тепловое излучение)	0,4*10-3…0,76*10-6 (0,4*10-3…0,76 мкм)	0,75*1012…395*1012 (0,75…395 ТГц)
Световые волны	0,76*10-6…0,4*10-6 (0,76…0,4 мкм)	395*1012…750*1012 (395…750 ТГц)
Ультрафиолетовые лучи	0,4*10-6…2*10-6 (0,4 мкм…20А)	750*1012… 1,51017 (750…1,5*1017 ТГц)
Ионизирующие*
Рентгеновские	2*10-10…0,06*10-10 (20…0,06Е)	1,5*1017…5*1019 (1,5*105…5*107 ТГц)
Гамма-лучи	Менее 0,06*10-10 (менее 0,06Е)	Более 5*1019 (более 5*107 ТГц)
кГц - килогерц, МГц - мегагерц, ГГц - гигагерц, ТГЦ - терагерц, мкм - микрометр, Е - ангстрем
*Ионизирующие электромагнитные волны рассмотрены в параграфе «Ионизирующие изулчения».

Особой разновидностью ЭМИ является лазерное излучение (ЛИ), генерируемое в диапазоне длин волн 0,1...1000 мкм. Особенностью ЛИ является его монохроматичность (строго одна длина волны), когерентность (все источники излучения испускают волны в одной фазе), острая направленность луча (малое расхождение луча).

Условно к неионизирующим излучениям (полям) можно отнести электростатические поля (ЭСП) и магнитные поля (МП).

Электростатическое поле -- это поле неподвижных электрических зарядов, осуществляющее взаимодействие между ними. Статическое электричество -- совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности или в объеме диэлектриков или на изолированных проводниках.

Магнитное поле может быть постоянным, импульсным, переменным.

Источники ЭМП на производстве. К источникам ЭМП на производстве относятся две большие группы источников:

изделия, которые специально созданы для излучения электромагнитной энергии: радио- и телевизионные вещательные станции, радиолокационные установки, физиотерапевтические аппараты, различные системы радиосвязи, технологические установки в промышленности. ЭМП широко используются в промышленности, например в таких технологических процессах, как закалка и отпуск стали, накатка твердых сплавов на режущий инструмент, плавка металлов и полупроводников и т. д.;

устройства, не предназначенные для излучения электромагнитной энергии в пространство, но в которых при работе протекает электрический ток и при этом происходит паразитное излучение электромагнитных волн. Это системы передачи и распределения электроэнергии (линии электропередачи -- ЛЭП, трансформаторные и распределительные подстанции) и приборы, потребляющие электроэнергию (электродвигатели, электроплиты, электронагреватели, видеодисплейные терминалы, холодильники, телевизоры и т. п.).

Электростатические поля (ЭСП) создаются в энергетических установках и при электротехнических процессах. В зависимости от источников образования они могут существовать в виде собственно электростатического поля (поля неподвижных зарядов) или стационарного электрического поля (электрическое поле постоянного тока). В промышленности ЭСП широко используются для электрогазоочистки, электростатической сепарации руд и материалов, электростатического нанесения лакокрасочных и полимерных материалов. Статическое электричество образуется при изготовлении, испытаниях, транспортировке и хранении полупроводниковых приборов и интегральных схем, шлифовке и полировке футляров радиотелевизионных приемников, в помещениях вычислительных центров, на участках множительной техники, а также в ряде других процессов, где используются диэлектрические материалы. Электростатические заряды и создаваемые ими электростатические поля могут возникать при движении диэлектрических жидкостей и некоторых сыпучих материалов по трубопроводам, переливании жидкостей-диэлектриков, скатывании пленки или бумаги в рулон.

Магнитные поля создаются электромагнитами, соленоидами, установками конденсаторного типа, литыми и металлокерамическими магнитами и др. устройствами.

В ЭМП различаются три зоны, которые формируются на различных расстояниях от источника ЭМИ.

Первая зона -- зона индукции (ближняя зона) охватывает промежуток от источника излучения до расстояния, равного примерно Х/2п к 1/бЛ.. В этой зоне электромагнитная волна еще не сформирована и поэтому электрическое и магнитное поля не взаимосвязаны и действуют независимо.

Вторая зона -- зона интерференции (промежуточная зона) располагается на расстояниях примерно от Х/2к до 2кХ. В этой зоне происходит формирование ЭМВ и на человека действует электрическое и магнитное поля, а также оказывается энергетическое воздействие.

Третья зона -- волновая зона (дальняя зона) располагается на расстояниях свыше 2пХ. В этой зоне ЭМВ сформирована, электрическое и магнитное поля взаимосвязаны. На человека в этой зоне воздействует энергия волны.

Воздействие неионизирующих излучений на человека. Электромагнитные поля биологически активны -- живые существа реагируют на их действие. Однако у человека нет специального органа чувств для определения ЭМП (за исключением оптического диапазона). Наиболее чувствительны к электромагнитным полям центральная нервная система, сердечно-сосудистая, гормональная и репродуктивная системы.

Длительное воздействие на человека электромагнитных полей промышленной частоты (50 Гц) приводит к расстройствам, которые субъективно выражаются жалобами на головную боль в височной и затылочной области, вялость, расстройство сна, снижение памяти, повышенную раздражительность, апатию, боли в сердце, нарушение ритма сердечных сокращений. Могут наблюдаться функциональные нарушения в центральной нервной системе, а также изменения в составе крови.

Воздействие электростатического поля на человека связано с протеканием через него слабого тока. При этом электротравм никогда не наблюдается. Однако вследствие рефлекторной реакции на протекающий ток возможна механическая травма от удара о расположенные рядом элементы конструкций, падение с высоты и т. д. К ЭСП наиболее чувствительны центральная нервная система, сердечно-сосудистая система. Люди, работающие в зоне действия ЭСП, жалуются на раздражительность, головную боль, нарушение сна.

При воздействии магнитных полей могут наблюдаться нарушения функций нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, пищеварительного тракта, изменения в составе крови. При локальном действии магнитных полей (прежде всего на руки) появляется ощущение зуда, бледность и синюшность кожных покровов, отечность и уплотнение, а иногда ороговение кожи.

Воздействие ЭМИ радиочастотного диапазона определяется плотностью потока энергии, частотой излучения, продолжительностью воздействия, режимом облучения (непрерывное, прерывистое, импульсное), размером облучаемой поверхности тела, индивидуальными особенностями организма. Воздействие ЭМИ может проявляться в различной форме -- от незначительных изменений в некоторых системах организма до серьезных нарушений в организме. Поглощение организмом человека энергии ЭМИ вызывает тепловой эффект. Начиная с определенного предела организм человека не справляется с отводом теплоты от отдельных органов, и их температура может повышаться. В связи с этим воздействие ЭМИ особенно вредно для тканей и органов со слаборазвитой сосудистой системой и недостаточным кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок, желчный и мочевой пузыри). Облучение глаз может привести к ожогам роговицы, а облучение ЭМИ СВЧ-диапазона -- к помутнению хрусталика -- катаракте.

При длительном воздействии ЭМИ радиочастотного диапазона даже умеренной интенсивности могут произойти расстройства нервной системы, обменных процессов, изменения состава крови. Могут также наблюдаться выпадение волос, ломкость ногтей. На ранней стадии нарушения носят обратимый характер, но в дальнейшем происходят необратимые изменения в состоянии здоровья, стойкое снижение работоспособности и жизненных сил.

Инфракрасное (тепловое) излучение, поглощаясь тканями, вызывает тепловой эффект. Наиболее поражаемые ИК-излучением -- кожный покров и органы зрения. При остром повреждении кожи возможны ожоги, резкое расширение капилляров, усиление пигментации кожи. При хроническом облучении появляется стойкое изменение пигментации, красный цвет лица, например у стеклодувов, сталеваров. Повышение температуры тела ухудшает самочувствие, снижает работоспособность человека.

Световое излучение при высоких энергиях также представляет опасность для кожи и глаз. Пульсации яркого света ухудшают зрение, снижают работоспособность, воздействуют на нервную систему (подробнее световое излучение рассматривается в главе 2 раздела 4).

Ультрафиолетовое излучение (УФИ) большого уровня может вызвать ожоги глаз вплоть до временной или полной потери зрения, острое воспаление кожи с покраснением, иногда отеком и образование пузырей, при этом возможно повышение температуры, появление озноба, головная боль. Острые поражения глаз называются электроофтальмией. Хроническое УФИ умеренного уровня вызывает изменение пигментации кожи (загар), вызывает хронический конъюктивит, воспаление век, помутнение хрусталиках Длительное воздействие излучения приводит к старению кожи, развитию рака кожи. УФИ небольших уровней полезно и даже необходимо для человека. Но в производственных условиях УФИ, как правило, является вредным фактором.

Воздействие лазерного излучения (ЛИ) на человека зависит от интенсивности излучения (энергии лазерного луча), длины волны (инфракрасного, видимого или ультрафиолетового диапазона), характера излучения (непрерывное или импульсное), времени воздействия. На рис. 2.20 представлены факторы, определяющие биологическое действие лазерного излучения. Лазерное излучение действует избирательно на различные органы, выделяют локальное и общее повреждение организма.

При облучении глаз легко повреждаются и теряют прозрачность роговица и хрусталик. Нагрев хрусталика приводит к образованию катаракты. Для глаз наиболее опасен видимый диапазон лазерного излучения, для которого оптическая система глаза становится прозрачной и поражается сетчатка глаза. Поражение сетчатки глаза может привести к временной потери зрения, а при высоких энергиях лазерного луча даже к разрушению сетчатки с потерей зрения.

Лазерное излучение наносит повреждения кожи различных степеней -- от покраснения до обугливания и образования глубоких дефектов кожи, особенно на пигментированных участках (родимые пятна, места с сильным загаром).

ЛИ, особенно инфракрасного диапазона, способно проникать через ткани на значительную глубину, поражая внутренние органы. Например, прямое облучение поверхности брюшной стенки вызывает повреждение печени, кишечника и других органов, при облучении головы возможны внутричерепные кровоизлияния.

Длительное воздействие лазерного излучения даже небольшой интенсивности может привести к различным функциональным нарушениям нервной, сердечно-сосудистой систем, желез внутренней секреции, артериального давления, повышению утомляемости, снижению работоспособности.

Гигиеническое нормирование электромагнитных полей. Нормирование ЭМИ радиочастотного диапазона (РЧ-диапазона) осуществляется в соответствии с ГОСТ 12.1.006--84. Для частотного диапазона 30 кГц...300 МГц предельно допустимые уровни излучения определяются по энергетической нагрузке, создаваемой электрическим и магнитным полями

ЭНE=E2 T; ЭНН= Н2Т,

где Т -- время воздействия излучения в часах.

Предельно допустимая энергетическая нагрузка зависит от частотного диапазона и представлена в табл. 2.8.

Таблица 2.8. Предельно допустимая энергетическая нагрузка

Диапазоны частот*	Предельно допустимая энергетическая нагрузка
	ЭНEдоп,(В/м)2ч	ЭНHдоп,(A/м)2ч
30 кГц…3МГц	20 000	200
3...30 МГц	7000	Не разработаны
50...50 МГц	800	0,72
50...300 МГц	800	Не разработаны
* Каждый диапазон исключает нижний и включает верхний пределы частот.

Максимальное значение для ЭНE составляет 20 000 В2 * ч/м2, для ЭНН -- 200 А2 * ч/м2. Используя указанные формулы, можно определить допустимые напряженности электрического и магнитного полей и допустимое время воздействия облучения:

ПДУE=, B/м; ПДУH=, А/м;

Tдоп=, ч; Tдоп=, А/м;

Для частотного диапазона 300 МГц...300 ГГц при непрерывном облучении допустимая ППЭ зависит от времени облучения и определяется по формуле

ПДУппэ = Вт/м2,

где Т -- время воздействия в часах.

Для излучающих антенн, работающих в режиме кругового обзора, и локального облучения кистей рук при работе с микроволновыми СВЧ-устройствами предельно допустимые уровни определяются по формуле

ПДУппэ = k Вт/м2,

где к= 10 для антенн кругового обзора и 12,5 -- для локального облучения кистей рук, при этом независимо от продолжительности воздействия ППЭ не должна превышать 10 Вт/м2, а на кистях рук -- 50 Вт/м2.

Несмотря на многолетние исследования, сегодня ученым еще далеко не все известно о влиянии ЭМП на здоровье человека. Поэтому лучше ограничивать облучение ЭМИ, даже если их уровни не превышают установленные нормативы.

При одновременном воздействии на человека ЭМИ различных РЧ-диапазонов должно выполняться условие

1,

где Еi, Hi, ППЭi, -- соответственно реально действующие на человека напряженность электрического и магнитного поля, плотность потока энергии ЭМИ; ПДУEi, ПДУHi, ПДУППЭi, - предельно допустимые уровни для соответствующих диапазонов частот.

Нормирование ЭМИ промышленной частоты (50 Гц) в рабочей зоне осуществляется по ГОСТ 12.1.002--84. Расчеты показывают, что в любой точке ЭМП, возникающего в электроустановках промышленной частоты, напряженность магнитного поля существенно меньше напряженности электрического поля. Так, напряженность магнитного поля в рабочих зонах распределительных устройств и линий электропередач напряжением до 750 кВ не превышает 20--25 А/м. Вредное же действие магнитного поля на человека проявляется лишь при напряженности поля свыше 150 А/м. Поэтому сделан вывод, что вредное действие ЭМП промышленной частоты может быть обусловлено лишь действием электрического поля. Для ЭМП промышленной частоты (50 Гц) установлены предельно допустимые уровни напряженности электрического поля.

Допустимое время пребывания персонала, обслуживающего установки промышленной частоты определяется по формуле

T=,

где Т -- допустимое время нахождения в зоне с напряженностью электрического поля Е в часах; Е -- напряженность электрического поля в кВ/м.

Из формулы видно, что при напряженности 25 кВ/м пребывание в зоне недопустимо без применения индивидуальных средств защиты человека, при напряженности 5 кВ/м и менее допустимо нахождение человека в течение всей 8-часовой рабочей смены.

При нахождении персонала в течение рабочего дня в зонах с различной напряженностью допустимое время пребывания человека можно определить по формуле

T = 8(tE/ TE + tE/ TE+ tn/TE),

где tE tE,… TE -- время пребывания в контролируемых зонах соответственно напряженностью Е1 Е2,... Еn; TE, TE…TE),-- допустимое время пребывания в зонах соответствующей напряженности, рассчитанное по формуле (каждое значение не должно превышать 8 ч).

Предельно допустимое значение напряженности электростатических полей (ЭСП) устанавливается в ГОСТ 12.1.045--84 и не должно превышать 60 кВ/м при действии в течение 1 ч. При напряженности ЭСП менее 20 кВ/м время пребывания в поле не регламентируется.

Напряженность магнитного поля (МП) в соответствии с ПДУ 1742--77 на рабочем месте не должна превышать 8 кА/м.

Нормирование инфракрасного (теплового) излучения (ИК-излучения) осуществляется по интенсивности допустимых суммарных потоков излучения с учетом длины волны, размера облучаемой площади, защитных свойств спецодежды в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 и СанПиН 2.2.4.548-96.

Гигиеническое нормирование ультрафиолетового излучения (УФИ) в производственных помещениях осуществляется по СН 4557--88, в которых установлены допустимые плотности потока излучения в зависимости от длины волны при условии защиты органов зрения и кожи.

Гигиеническое нормирование лазерного излучения (ЛИ) осуществляется по СанПиН 5804--91. Нормируемыми параметрами являются энергетическая экспозиция (Н, Дж/см2 -- отношение энергии излучения, падающей на рассматриваемый участок поверхности, к площади этого участка, т. е. плотность потока энергии). Значения предельно допустимых уровней различаются в зависимости от длины волны ЛИ, длительности одиночного импульса, частоты следования импульсов излучения, длительности воздействия. Установлены различные уровни для глаз (роговицы и сетчатки) и кожи.

Контрольные вопросы

Дайте определение электромагнитной волны. Какими параметрами характеризуется электромагнитное поле?

Как классифицируются электромагнитные волны по длине волны или частотным диапазонам? Дайте характеристику основных частотных диапазонов.

Назовите источники электростатических и магнитных полей.

Как воздействует ЭСП и поле промышленной частоты на человека?

Как воздействует на человека ЭМП радиочастотного диапазона?

Как воздействует лазерное излучение на человека?

Как воздействует на человека инфракрасное и ультрафиолетовое излучение?

Какие зоны формируются у источника ЭМП и каковы их характерные размеры? Какова протяженность ближней зоны (зоны индукции) источника ЭМИ промышленной частоты?

Как осуществляется гигиеническое нормирование ЭМИ радиочастотного диапазона? Какие параметры и в каких частотных диапазонах нормируются?

Как осуществляется нормирование ЭМИ промышленной частоты?

От каких характеристик ЛИ зависит его биологическое действие на человека?

Какой параметр ЛИ нормируется и от каких характеристик излучения он зависит?

Укажите источники ЭМИ на производстве, связанным с вашей будущей специальностью. Каковы их частотные диапазоны?

Размещено на Allbest.ru