2. Воздействие вибраций на человека.
Воздействие вибрации на человека классифицируют: по способу передачи; по направлению действия вибрации; по временной характеристике вибрации.
В зависимости от способа передачи колебаний человеку вибрацию подразделяют на общую, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека, и локальную, передающуюся через руки человека.
ОБЩАЯ вибрация вызывает сотрясение всего организма, ЛОКАЛЬНАЯ (местная) вовлекает в колебательное движение отдельные части тела. В ряде случаев рабочий может подвергаться одновременно воздействию общей и локальной вибрации (комбинированная вибрация), например, при работе на строительно-дорожных машинах и транспорте.
По направлению действия вибрация подразделяется на вертикальную, распространяющуюся по оси Х, перпендикулярно к опорной поверхности; горизонтальную, распространяющуюся по оси У от спины к груди; горизонтальную, распространяющуюся по оси Z от правого плеча к левому.
По временной характеристике различают:
-постоянную вибрацию, для которой контролируемый параметр за время наблюдения изменяется не более чем в 2 раза (6 дБ);
-непостоянную вибрацию, изменяющуюся по контролируемым параметрам более чем в 2 раза.
Вибрация относится к факторам, обладающим высокой биологической активностью. Вибрационная патология стоит на втором месте (после пылевых) среди профессиональных заболеваний. Выраженность ответных реакций обуславливается главным образом силой энергетического воздействия и биохимическими свойствами человеческого тела как сложной колебательной системы. Мощность колебательного процесса в зоне контакта и время этого контакта являются главными параметрами, определяющими развитие вибрационных патологий, структура которых зависит от частоты и амплитуды колебаний, продолжительности воздействия, места приложения и направления оси вибрационного воздействия, демпфирующих свойств тканей, явлений резонанса и других условий.
Между ответными реакциями организма и уровнем воздействующей вибрации нет линейной зависимости. Причину этого явления видят в резонансном эффекте. Например, общая вибрация с частотой менее 0,7 Гц (качка) хотя и неприятна, но не приводит к вибрационной болезни. Следствием такой вибрации является морская болезнь, происходящая из-за нарушения нормальной деятельности органов равновесия (вестибулярного аппарата) по причине резонансных явлений.
При повышении частот колебаний более 0,7 Гц возможны резонансные колебания в органах человека. Различные внутренние органы и отдельные части тела можно рассматривать как колебательные системы с определенной массой, соединенные между собой «пружинами» с определенными упругими свойствами и параллельно включенными сопротивлениями. Очевидно, что такая система обладает рядом резонансов, частоты которых зависят также от положения тела работающего (работа стоя или сидя).
Собственные частоты плечевого пояса, бедер и головы относительно опорной поверхности (положение стоя) составляют 4-6 Гц, головы относительно плеч (положение сидя) – 25-30 Гц при вертикальных вибрациях и 1,5…2 Гц при горизонтальных вибрациях.
Особое значение резонанс приобретает по отношению к органу зрения. Расстройство зрительных восприятий проявляется в частотном диапазоне между 60 и 90 Гц, что соответствует резонансу глазных яблок. Для органов, расположенных в грудной клетке и брюшной полости, резонансными являются частоты 3…3,5 Гц. Для всего тела в положении сидя резонанс наступает на частотах 4…6 Гц. Для большинства внутренних органов собственные частоты лежат в диапазоне 6-9 Гц. Колебания рабочих мест с указанными частотами весьма опасны, так как могут вызвать механическое повреждение или даже разрыв этих органов. Систематическое воздействие общих вибраций, характеризующихся высоким уровнем виброскорости, может быть причиной вибрационной болезни – стойких нарушений физиологических функций организма, обусловленных воздействием вибраций на центральную нервную систему. Эти нарушения проявляются в виде головных болей, головокружений, плохого сна, пониженной работоспособности, плохого самочувствия, нарушений сердечной деятельности. Причем вибрация может не вызывать болезненных ощущений, но затруднить проведение производственных процессов.
Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов, которые начинаются с концевых фаланг пальцев и распространяются на всю кисть, предплечье, захватывают сосуды сердца. Вследствие этого происходит ухудшение снабжения конечностей кровью. Колебания низких частот вызывают резкое снижение тонуса капилляров, а высоких частот – спазм сосудов. Одновременно наблюдается воздействие вибрации на нервные окончания, мышечные и костные ткани, выраженные в нарушении чувствительности кожи, окостенении сухожилий рук и пальцев, что приводит к болям, деформациям и уменьшению подвижности суставов. Все указанные изменения усиливаются в холодный период года. При локальной вибрации наблюдается нарушения деятельности центральной нервной системы, как и при общей вибрации.
Нарушение зрительной функции проявляется сужением и выпадением отдельных участков полей зрения, снижением остроты зрения, иногда до 40%, субъективно – потемнением в глазах. Под влиянием общих вибраций отмечается также снижение болевой, тактильной и вибрационной чувствительности.
Сроки развития периферических расстройств зависят не столько от уровня, сколько от дозы вибрации в течение рабочей смены. Преимущественное значение имеет время непрерывного контакта с вибрацией и суммарное время воздействия вибрации за смену. У формовщиков, бурильщиков, заточников, рихтовщиков при среднечастотном спектре вибраций заболевание развивается через 8…10 лет работы. Обслуживание инструмента ударного действия (клёпка, обрубка), генерирующим вибрацию среднечастотного диапазона (30…125 Гц), приводит к развитию сосудистых, нервно-мышечных, костно-суставных и других нарушений через 12…15 лет.
К факторам производственной среды, усугубляющим вредное воздействие вибраций на организм, относятся чрезмерные мышечные нагрузки, неблагоприятные микроклиматические условия, особенно пониженная температура, шум высокой интенсивности, психоэмоциональный стресс. Охлаждение и смачивание рук значительно повышает риск развития вибрационной болезни за счёт усиления сосудистых реакций. При совместном действии шума и вибрации наблюдается взаимное усиление эффекта в результате его суммации, а возможно, и потенцирования.
Усугубляющее влияние сопутствующих факторов учитывается при расчёте показателей вероятности вибрационной болезни. В таблице приведены значения расчётных коэффициентов К повышения риска вибрационной болезни в зависимости от уровня сопутствующего шума, температуры окружающей среды и категории тяжести работ. Изменение коэффициентов К для шума и температуры находится в линейной зависимости от значений изменяемого фактора, и поэтому промежуточные значения по экспериментальным формулам:
КШ = (LШ – 80)0,025 + 1
КТ = (20 – То)0,08 + 1
где КШ – коэффициент влияния шума, КТ – коэффициент влияния температуры.
Уровень звука, дБА 80 90 100 110 120
КШ 1 1,25 1,5 1,75 2
Изменение уровня звука на 1 дБА соответствует КШ = 0,025
Температура воздуха рабочей зоны, оС +20 +10 0 -10 -20 -30
КТ 1 1,8 2,6 3,4 4,2 5
Изменение температуры воздуха на 1 оС соответствует КТ = 0,8
Категория тяжести труда I II III IV
КТТ 1 1,2 1,5 2
Длительное систематическое воздействие вибрации приводит к развитию вибрационной болезни, которая включена в список профессиональных заболеваний. Эта болезнь диагностируется, как правило, у работающих на производстве. В условиях населённых мест виброболезнь не регистрируется, несмотря на наличие многих источников вибрации (транспорт, промышленные источники).
Лечение виброболезни возможно лишь на ранних стадиях. Восстановление нарушенных функций протекает очень медленно, а в особо тяжелых случаях в организме наступают необратимые изменения, приводящие к инвалидности.