Курс лекций по предмету "Безопасность жизнедеятельности"

Вибрация, акустические колебания  и шумы

• Транспорт, все виды техники, имеющие движущиеся узлы, создают механические колебания. Увеличение быстродействия и мощности техники привело к резкому повышению уровня вибрации.

Вибрация — это малые механические колебания, возникающие в упругих телах под воздействием переменных сил.

• Так, электродвигатель передает на фундамент вибрацию, вызываемую неуравновешенным ротором. Идеально уравновесить элементы механизмов практически невозможно, поэтому в механизмах с вращающимися частями почти всегда возникает вибрация. Резонансная вибрация вагона появляется в результате близости частоты силы воздействия на стыках рельсов к собственной частоте вагона. Вибрация по земле распространяется в виде упругих волн и вызывает колебания зданий и сооружений.
• Вибрация машин может приводить к нарушению функционирования техники и вызвать серьезные аварии. Установлено, что вибрация является причиной 80% аварий в машинах, в частности, она приводит к накоплению усталостных эффектов в металлах, появлению трещин.
• При воздействии вибрации на человека наиболее существенно то, что тело человека можно представить в виде сложной динамической системы. Многочисленные исследования показали, что эта динамическая система меняется в зависимости от позы человека, его состояния — расслабленности или напряженности — и других факторов. Для такой системы существуют опасные резонансные частоты, и если внешние силы воздействуют на человека с частотами, близкими или равными резонансным, то резко возрастает амплитуда колебаний как всего тела, так и его отдельных органов.
• Для тела человека в положении сидя резонанс наступает при частоте 4—6 Гц, для головы — 20—30 Гц, для глазных яблок — 60—90 Гц. При этих частотах интенсивная вибрация может привести к травмам позвоночника и костной ткани, расстройству зрения, а у женщин стать причиной преждевременных родов.
• Колебания вызывают в тканях организма переменные механические напряжения. Изменения напряжения улавливаются множеством рецепторов и трансформируются в энергию биоэлектрических и биохимических процессов. Информация о действующей на человека вибрации воспринимается особым органом чувств — вестибулярным аппаратом.
• Вестибулярный аппарат обеспечивает анализ положений и перемещений головы в пространстве, активизацию тонуса
• 4—191

По способу передачи на человека вибрация подразделяется на общую, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека; и локальную, передающуюся через руки человека. При действии на организм общей вибрации в первую очередь страдает нервная система и анализаторы — вестибулярный, зрительный, тактильный.

У рабочих вибрационных профессий  отмечены головокружения, расстройство координации движений, симптомы укачивания, вестибуловегетативная неустойчивость. Нарушение зрительной функции проявляется сужением и выпадением отдельных участков полей зрения, сужением острого зрения, иногда до 40%, субъективно — потемнением в глазах. Под влиянием общих вибраций происходит снижение болевой, тактильной и вибрационной чувствительности. Особенно опасна толчкообразная вибрация, вызывающая микротравмы различных тканей с последующими реактивными изменениями.

Вибрационная болезнь от воздействия  общей вибрации и толчков регистрируется у водителей транспорта и операторов транспортно-технологических машин и агрегатов, на заводах железобетонных изделий. Для водителей машин, трактористов, бульдозеристов, машинистов локомотивов и экскаваторов, подвергающихся воздействию низкочастотной и толчкообразной вибраций, характерны изменения в пояснично-кресто-вом отделе позвоночника. Рабочие жалуются на боли в пояснице, конечностях, в области желудка, на отсутствие аппетита, бессонницу, раздражительность, быструю утомляемость.

Бич современного производства — локальная вибрация. Ей подвергаются главным образом люди, работающие с ручным механизированным инструментом. Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов кисти, предплечий, нарушая снабжение конечностей кровью. Одновременно колебания действуют на нервные окончания, мышечные и костные ткани, вызывают снижение кожной чувствительности, отложение солей в суставах пальцев, деформируя и уменьшая подвижность суставов.

Санитарные  нормы и правила регламентируют предельно допустимые уровни вибрации, меры по ее снижению и лечебно-профилактические мероприятия. Санитарными правилами предусматривается ограничение продолжительности контакта человека с виброопасным оборудованием.   ,

Механические колебания  в упругих средах вызывают распространение в этих средах упругих волн, называемых акустическими колебаниями.

Физическое понятие об акустических колебаниях охватывает как слышимые, так и неслышимые колебания упругих сред. Акустические колебания в диапазоне 16 Гц — 20 кГц, воспринимаемые человеком с нормальным слухом, называют, звуковыми, с частотой менее 16 Гц — инфразвуковыми, выше 20 кГц — ультразвуковыми. Распространяясь в пространстве, звуковые колебания создают акустическое поле. Скорость звука в воздухе при нормальных условиях составляет 330 м/с, в воде — около 1400 м/с, в стали — порядка 5000 м/с.

Ухо человека может воспринимать и  анализировать звуки в широком диапазоне частот и интенсивностей. При восприятии человеком звуки различают по высоте и громкости. Высота звука определяется частотой колебаний: чем больше частота колебаний, тем выше звук. Громкость звука определяется его интенсивностью, выражаемой в Вт/м². Единица измерения громкости в логарифмической шкале называется децибелом (дБ). Она примерно соответствует минимальному приросту силы звука, различаемому ухом. Область слышимости звуков ограничена двумя пороговыми кривыми: нижняя — порог слышимости, верхняя — порог болевого ощущения. Порог слуха молодого человека составляет 0 дБ на частоте 1000 Гц. Болевым порогом принято считать звук с уровнем 140 дБ, что соответствует звуковому давлению 200 Па и интенсивности 100 Вт/м². Звуковые ощущения оцениваются по порогу дискомфорта (слабая боль в ухе, чувство касания, щекотания).

Шум — совокупность звуков различной частоты и интенсивности, беспорядочно изменяющихся во времени. Для нормального существования, чтобы не ощущать себя изолированным от мира, человеку нужен шум в 10—20 дБ. Это шум листвы, парка или леса. Окружающие человека шумы имеют разную интенсивность: разговорная речь — 50—60 дБ, автосирена — 100 дБ, шум двигателя легкового автомобиля — 80 дБ, громкая музыка — 70 дБ, шум от движения трамвая — 70—80 дБ, шум в обычной квартире — 30—40 дБ.

К физическим характеристикам шума относятся: частота, звуковое давление, уровень звукового давления.

По частотному диапазону шумы подразделяются на низкочастотные — до 350 Гц, среднечастотные — 350—800 Гц и высокочастотные — выше 800 Гц.

По характеру спектра шумы бывают широкополосные, с непрерывным спектром и тональные, в спектре которых имеются слышимые тона.

По временным характеристикам  различаются постоянные шумы, прерывистые, импульсные и колеблющиеся во времени. Источники шума многообразны. Разные источники порождают разные шумы. Это аэродинамичные шумы самолетов, рев дизелей, удары пневматического инструмента, колебания всевозможных конструкций, громкая музыка и многое

другое.

Инфразвук. Упругие волны с частотой менее 16 Гц называются инфразвуком. Медицинские исследования показали опасность инфразвуковых колебаний для живых организмов. Невидимые и неслышимые волны вызывают у человека чувство глубокой подавленности и необъяснимого страха. Особенно опасен инфра звук с частотой около 8 Гц из-за его возможного резонансного совпадения с ритмом биотоков мозга.

Инфразвук вреден во всех случаях: слабый – действует на внутреннее ухо и вызывает симптомы морской  болезни, сильный – заставляет внутренние органы вибрировать, вызывает их повреждение  и даже остановку сердца. При колебаниях средней интенсивности 110 – 150 дБ наблюдаются внутренние расстройства ние расстройства органов пищеварения и мозга с самыми различными последствиями, обмороками, общей слабостью. Инфразвук средней силы может вызвать слепоту.

Наиболее мощными источниками  инфразвука являются реактивные двигатели. Двигатели внутреннего сгорания также генерируют инфразвук. Естественные источники инфразвука — ветрер и волны, которые действуют на разнообразные природные объекты и сооружения.

В обычных условиях городской и  производственной среды уровни инфразвука невелики, но даже слабый инфразвук от городского транспорта входит в общий шумовой фон и служит одной из причин нервной усталости жителей больших городов.

Уровень инфразвука в условиях городской  среды и на рабочих местах ограничивается санитарными нормами.

Ультразвук. Упругие колебания с частотой более 16 000 Гц называются ультразвуком. Мощные ультразвуковые колебания с частотой 18—30 кГц и высокой интенсивности используются в производстве для технологических целей (очистка деталей, сварка, пайка металлов, сверление). Более слабые ультразвуковые колебания используются в дефектоскопии, в диагностике, для исследовательских целей.

Под влиянием ультразвуковых колебаний в тканях организма происходят сложные процессы: образование внутритканевого тепла в результате трения частиц между собой, расширение кровеносных сосудов и усиление кровотока по ним, усиление биохимических реакций, раздражение нервных окончаний.

Эти свойства ультразвука используются в ультразвуковой терапии на частотах 800—1000 кГц при невысокой интенсивности 80—90 дБ, улучшающей обмен веществ и снабжение

тканей  кровью.

Повышение интенсивности ультразвука  и увеличение длительности его воздействия могут приводить к чрезмерному нагреву биологических структур и их повреждению, что сопровождается функциональным нарушением нервной, сердечнососудистой и эндокринной систем, изменением свойств и состава крови. Ультразвук может разрывать молекулярные связи, — так, молекула воды распадается на свободные радикалы ОН и Н, что является причиной окисляющего действия ультразвука. Таким же образом происходит расщепление ультразвуком высокомолекулярных соединений. Поражающее действие ультразвук оказывает при интенсивности 120 дБ.

Ударная волна. Ударная волна оказывает прямое воздействие в результате избыточного давления и скоростного напора воздуха. Ввиду небольших размеров тела человека ударная волна мгновенно охватывает его и подвергает сильному сжатию в течение нескольких секунд. Мгновенное повышение давления воспринимается живым организмом как резкий удар. Скоростной напор при этом создает значительное лобовое давление, которое может привести к перемещению тела в пространстве. Косвенные поражения людей и животных могут произойти в результате ударов осколков стекла, шлака, камней, дерева и других предметов, летящих с большой скоростью.

Степень воздействия ударной волны  зависит от мощности взрыва, расстояния, метеоусловий, местонахождения (в здании, на открытой местности) и положения человека (лежа, сидя, стоя) и характеризуются легкими, средними, тяжелыми и крайне тяжелыми травмами.

Избыточное  давление во фронте ударной волны 10 кПа и менее для людей и животных, расположенных вне укрытий, считается безопасным. Легкие поражения наступают при избыточном давлении 20—40 кПа. Они выражаются кратковременными нарушениями функций организма (звоном в ушах, головокружением, головной болью), возможны вывихи, ушибы. Поражения средней тяжести возникают при избыточном давлении 40—60 кПа. При этом могут быть вывихи конечностей, контузии головного мозга, повреждение органов слуха, кровотечения из носа и ушей.

17. Потенциальная опасность и риск

Повышение технического уровня современного производства, электронизация производственных, административных и жилых помещении создают в той или иной степени вредные, а иногда и опасные условия для работающих и окружающей среды, что требует организации их надежной и эффективной защиты. Безопасность жизнедеятельности человека в производственной сфере связана с оценкой опасности технических систем и технологий. Производственная среда насыщается все более мощными техническими системами и технологиями, что повышает производительность труда и делает его менее тяжелым физически. При этом сохраняет силу аксиома: потенциальная опасность является универсальным свойством взаимодействия человека со средой обитания и ее компонентами, все производственные процессы и технические средства потенциально опасны для человека. Всегда существует индивидуальная опасность — вероятность гибели от несчастного случая [3].

Ежегодно 300—400 тыс. человек в России получают травмы на производстве, из них 7—10 тыс. — смертельные, еще 12—15 тыс. человек становятся инвалидами труда. Десятки тысяч человек погибают ежегодно в дорожно-транспортных происшествиях. Каждый третий пожар возникает из-за неисправности бытовых приборов [25].

Опасность — центральное понятие безопасности жизнедеятельности, под которым понимаются любые явления, угрожающие жизни и здоровью человека. Опасность хранят все системы, имеющие энергию, химически или биологически активные компоненты, а также характеристики, несоответствующие условиям жизнедеятельности человека.

Опасности носят потенциальный  характер. Их актуализация происходит при определенных условиях, именуемых причинами. Признаками, определяющими опасность, являются:

угроза  для жизни, возможность нанесения  ущерба здоровью; нарушение условий нормального функционирования органов и систем человека. Опасность — понятие относительное.