3.3.3. Инфразвук и ультразвук

Инфразвуками ( от латинского «инфра» – ниже, под) называют звуковые волны настолько низкой частоты, что они не воспринимаются человеком на слух. Таким образом, к инфразвукам относятся акустические колебания, частоты которых лежат за нижним порогом слышимости, оцениваемым в 16–20 Гц.

В природе сильный инфразвук – явление крайне редкое. Проблема инфразвука возникла в век огромных сооружений, мощных машин и установок. Именно их эксплуатация выявила инфразвуковые эффекты, ранее не принимавшиеся медиками и строителями в расчет. Вследствие большой длины волны инфразвуковые колебания меньше поглощаются в атмосфере и легче огибают препятствия, чем колебания с более высокой частотой. Этим объясняется способность инфразвука распространяться на значительные расстояния с небольшими потерями энергии. Вот почему обычные мероприятия по борьбе с шумом в данном случае неэффективны. Под воздействием инфразвука возникает вибрация крупных предметов строительных конструкций.

Источники инфразвука в природе – землетрясения, вулканические извержения, разряды молний, магнитные бури, микросейсмические колебания поверхности Земли, а в промышленности – газотурбинные установки, выброс отработанных газов двигателями внутреннего сгорания, потоки движущегося транспорта, двигатели ракет и современных самолетов, все промышленные агрегаты вибрационного действия с низкой частотой.

Звук очень низкой частоты вызывает резонанс в различных внутренних органах человека. В среднем для всего тела человека резонансная частота составляет для грудной клетки 5–8 Гц, для брюшной полости – 3–4 Гц и для головы 20–30 Гц. Колебания передают информацию о раздражителе в нервные центры и вызывают рефлекторные реакции других органов и систем. Этим путем механическая энергия инфразвуков трансформируется в тепловую, а отчасти в энергию биохимических и биоэлектрических процессов, характеризующих ответную реакцию всего организма на инфразвуковой раздражитель.

Таковы механизмы возникновения болевых и других неприятных ощущений, а также реакции со стороны нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Частота 7 Гц совпадает с альфа-ритмом биотоков мозга, что объясняет нервно-психические явления, наблюдаемые у человека при действии инфразвуков.

При воздействии инфразвука в первую очередь нарушается функциональное состояние нервной системы, что приводит к нарушению трофики внутренних органов, в том числе головного мозга, миокарда и печени.

Особое влияние инфразвук оказывает на психическую сферу человека: поражаются все виды интеллектуальной деятельности, ухудшается настроение, иногда появляется ощущение растерянности, тревоги, испуга, страха.

Гигиеническая регламентация инфразвука производится по СН 2.2.4/2.1.8.583–96, которые задают предельно допустимые уровни звукового давления (УЗД) на рабочих местах, дифференцированные для различных видов работ, а также допустимые уровни инфразвука в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки.

Ультразвуком принято считать колебания свыше 20 кГц, распространяющиеся как в воздухе, так и в твердых средах. Это обусловливает контакт ультразвука с человеком через воздух и непосредственно от вибрирующей поверхности (инструмента и др.). Ультразвуковая техника и технология широко применяются в различных отраслях народного хозяйства для целей активного воздействия на вещества (пайка, сварка и т.д.), для обработки и передачи сигналов радиолокационной и вычислительной технике, в медицине – для диагностики различных заболеваний, стерилизации и т.п.

Условно ультразвуковой диапазон частот делится на низкочастотный – от 1,010⁴ до 1,010⁵ Гц и высокочастотный – от 110⁵ до

1,010⁹ Гц (ГОСТ 12.1.001–89). Ультразвуковые установки с рабочими частотами 20–30 кГц находят широкое применение в промышленности. Высокочастотный ультразвук практически не распространяется в воздухе и может оказывать воздействие на работающих только при контактировании источника ультразвука с поверхностью тела.

Низкочастотный ультразвук, напротив, оказывает на работающих общее действие через воздух и локальное за счет соприкосновения рук с отрабатываемыми деталями, в которых возбуждены ультразвуковые колебания.

Условно эффекты, вызываемые ультразвуком, можно подразделить на механические – микромассаж тканей, физико-химические – ускорение процессов диффузии через биологические мембраны и изменение скорости биологических реакций, а также термические. Все это указывает на высокую биологическую активность ультразвука.

У рабочих, обслуживающих ультразвуковые установки, появляются головные боли, усталость, бессонница, нарушения в вестибулярном анализаторе. Длительная работа с интенсивным ультразвуком при его контактной передаче на руки может вызывать поражение периферического нервного и сосудистого аппарата, что приводит к нарушению капиллярного кровообращения в кистях рук, снижению болевой чувствительности, изменениям костной структуры с разрежением плотности костной ткани.

Гигиенические нормативы ультразвука определены ГОСТом 12.1.001–89 и СН 2.2.4./2.1.8.582–96.

Мероприятия по защите от шума, инфразвука и ультразвука. Для снижения шума в производственных помещениях применяют различные методы: уменьшение уровня шума в источнике его возникновения; звукопоглощение и звукоизоляция; установка глушителей шума; рациональное размещение оборудования; применение средств индивидуальной защиты.

Наиболее эффективный метод – борьба с шумом в источнике его возникновения. Для уменьшения механического шума необходимо улучшать конструкции машин, своевременно проводить ремонт оборудования и принудительное смазывание трущихся поверхностей.

Широкое применение получили методы снижения шума на пути его распространения посредством установки звукоизолирующих и звукопоглощающих преград в виде экранов, перегородок, кабин и др.

Средства индивидуальной защиты от шума – ушные вкладыши, наушники и шлемофоны.

Классификация средств коллективной защиты от шума представлена на рис. 2.

Рис. 2. Средства коллективной защиты от шума на пути его

распространения

Для защиты от ультразвука необходимо применять дистанционное управление источниками ультразвука, автоблокировку – автоматическое отключение источника ультразвука при выполнении вспомогательных операций. Для защиты рук от неблагоприятного воздействия контактного ультразвука в твердых, жидких, газообразных средах необходимо применять нарукавники, рукавицы или перчатки (наружные резиновые и внутренние хлопчатобумажные). Стационарные ультразвуковые источники, генерирующие уровни звукового давления, превышающие нормативные значения, должны оборудоваться звукопоглощающими кожухами и экранами и размещаться в отдельных помещениях или звукоизолирующих кабинах.

При проектировании различных строительных и жилых зданий следует учитывать инфразвуковой резонанс. Используя ребристые или другого вида конструкции повышенной жесткости, можно снизить шум в зданиях аэровокзалов, вблизи оживленных эстакад, на промышленных предприятиях.