Лекция №6 Воздействие на человека механических и акустических колебаний, их нормирование.

К механическим колебаниям относятся вибрации, которые возбуждаются рабочими органами вибромашин или возникают при движении транспортных средств и работе произ­водственного оборудования. К акустическим колебаниям относят волнообразные упругие колебания в воздухе, жидкой и твердой сре­де под воздействием возмущающей силы. Колебания в диапазоне - f = 16 Гц... 20 кГц называют звуковыми, с f < 16 Гц - инфразвуком, с f > 20 кГц - ультразвуком.

Вибрации, передающиеся на тело человека через его опору, называют общими, а передающиеся через руки - локаль­ными. Общие вибрации подразделяют на транспортные (автомашины, трактора), транспортно-технологические (машины с ограниченной подвижностью, например, экскаваторы и краны) и технологические (стационарные машины и станки). Вибрации различают по направле­нию воздействия: по оси Х - для общей вибрации горизонтальное направление " спина-грудь", а для локальной - " большой палец-мизинец"; по оси У - соответственно направления " правое плечо - левое плечо" и " запястье-ладонь"; по оси Z - для общей вибра­ции вертикальное направление " ноги - голова", а для локальной " основная фаланга - ногтевая фаланга".

Основные характеристики вибраций: частота, колебаний f, Гц (диапазон общих вибраций 0, 8...80 Гц, локальных 1...1000 Гц), виброскорость V, м/с, и виброускорение а, м/с². Помимо абсолютных значений V и а, широко применяют их логарифмичес­кие уровни в дБ (L_v и L_a), которые рассчитываются по формулам

(2)

где 5∙ 10^-8 и 1∙ 10^-6 - опорные величины V и a. Предпочтительным параметром при оценке вибраций является а.

Вибрации обладают выраженным биологическим действием, которое зависит от f, интенсивности, направления и времени воздейст­вия. Каждое колебание воспринимается организмом человека как толчок, на который уже через 20 мс развивается компенсаторное напряжение мышц. Соответственно наиболее опасны вибраций с f > 50 Гц. Для эффектов воздействия вибраций существенное значение имеют резонансные f: для тела по оси Z - 4...8 Гц (особенно 5 Гц), а по оси Х и Y - 1...2 Гц; для головы и плеч - 20...30 Гц, глаз - 60...80 Гц. Вибрации снижают и остроту зрения (в ос­новном при f = 1...25 Гц). Главным эффектом воздействия вибра­ций является развитие вибрационной болезни - одного из ведущих профзаболеваний. Уже через 2 года работы на шлифовальных стан­ках у 50% работников регистрируют признаки виброболезни. В ее основе лежат нервные и гуморальные нарушения и микротравмы опор­но-двигательного аппарата. Действие вибраций усиливается при ин­тенсивных шумах и высокой физической нагрузке. При низкочастот­ной локальной вибрации эта болезнь развивается через 8...10 лет с основным поражением опорно-двигательного аппарата. Высоко­частотная вибрация (f = 125...250 Гц) уже через 5 лет приво­дит к сосудистым расстройствам, побелению пальцев, ломящим, ноющим болям и т.д. При общей вибрации наблюдаются головокружения, головные боли, поражения внутренних органов и позвоночника.

ПДУ вибрации установлены c учетом их спектра и направления осей действия (через весовые коэффициенты для f и осей Z, X, Y) для 3 критериев оценки - безопасность, снижение произво­дительности труда и комфортность. Нормы локальной и транспорт­ной вибрации обеспечивают безопасность персонажи, (профилактику виброболезни), а транспортно-технологической и технологической -предупреждают снижение производительности труда. Для работников умственного труда установлен критерий комфорта (он в 3, 15 раз ниже нормы снижения производительности).

Нормы вибраций в ГОСТ 12.1.012-90 приведены в абсолютных значениях и относительных уровнях V и а в 1/3 октавных по­лосах f для общих вибраций и в октавных полосах f для ло­кальных. ГОСТом также установлены предельные дозы вибрационного воздействия. Расчет их проводится путем энергетического сумми­рования корректированных по спектру и осям направления воздей­ствия интенсивности V и а во всех октавных полосах. Полученные значения дозы используют для последующего расчета эквива­лентного корректированного значения ПДУ вибраций, выраженного одним числом. Для 8-часового воздействия локальных вибраций этот уровень по V равен 2 м/с или 112 дБ, по а - 2 м/с² или 126 дБ.

Если уровень вибрации, создаваемый машиной, выше ПДУ более чем на 2 дБ, то применение машины запрещается. При превышении на 1...12 дБ (т.е. в 1, 12...4 раза) в течение рабочей смены дол­жно быть сделано 2 регламентированных перерыва: первый - 20-ми­нутный перерыв через 1...2 ч после начала работы, второй - 30-минутный через 2 ч после обеденного перерыва.

Шумом называют беспорядочные звуки различной приро­ды со случайными изменениями по частоте и амплитуде, которые ме­шают работе, отдыху и восприятию речи. Основной его характерис­тикой является интенсивность - мощность потока энергии в Вт на м². Последняя прямо пропорциональна квадрату звукового давления или силе, действующей на единицу площади. Поскольку прямое изме­рение интенсивности шума невозможно, для ее оценки используется уровень звукового давления, дБ, в октавных полосах частот со среднегеометрическими f 31.5; 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. Уровень звукового давления L является ло­гарифмом отношения измеряемого давления P_x к ее пороговому значению Р_о - порогу слышимости человеческого уха, равному 2∙ 10² Па.

(3)

Интенсивность шума уменьшается обратно пропорционально квад­рату расстояния от источника шума; уровень звукового давленая - обратно пропорционально расстоянию. Высокочастотные звука (f > 800 Гц) с расстоянием соответственно ослабляются за счет молеку­лярного поглощения. При прохождении препятствий имеют место от­ражение, дифракция и поглощение звука. В закрытых помещениях учитывается реверберация - послезвучание при выключении источ­ника шума.

Воздействие любого уровня шума вызывает адаптацию слухового анализатора. При громкостной адаптации пороги слуха за 2...5 мин повышаются на 15...25 дБ, а восстановление их до исходного уров­ня занимает 3 ч. Измерение порогов слуха называется аудиометрией.

Действие шума на человека интенсивностью 85 дБ А и выше при­водит к постоянному повышению порогов слуха вначале на высоких f, а затем и к развитию профессиональной тугоухости и глухо­ты. Потеря слуха на 20 дБ серьезно мешает человеку (при шуме 95 дБ А такая потеря раззевается через 15 лет). Поэтому зоны с уровнем звука выше 85 дБ А обозначают знаками безопасности по ГОСТ 12.4.026-76*, а лиц, работающих в этих зонах, снабжают СИЗ от шума. Кроме того, шумы мешают восприятию звуковых сигна­лов (при уровнях 65 дБ А и выше), снижают разборчивость речи, ускоряют развитие утомления и соответственно снижают производи­тельность труда. Средний уровень шума на РМ четко коррелирует с частотой (но не с тяжестью) НС (главным образом из-за нарушений внимания).

Нормативы шума - в производственных условиях установлены ГОСТ 12.1.003-83, а в жилых помещениях, общественных зданиях и на территории жилой застройки - в СН 3077-84 и ГОСТ 12.1.036-81.

Шум нормируется по предельным спектрам (ПС), каждый из которых имеет свой индекс, соответствующий уровню звукового давления для данного спектра на f = 1000 Гц. Нормируемой характеристи­кой является и уровень звукового давления в октавных полосах f. ГОСТами также установлены изменения в ПДУ шума при воздействии прерывистых, импульсных и тональных шумов, а также с учетом на­пряженности труда для различных видов деятельности.

Воздействие инфразвука на человека проявляется в на­рушении пространственной ориентации, головных болях, головокружения, снижении внимания и работоспособности (особенно на f около 7 Гц). Ряд симптомов можно объяснить резонансными явлени­ями внутренних органов: например, резонанс сердца наступает при 7 Гц, других органов - 3, 5...5 Гц.

Нормативным документом для инфразвука на производстве являет­ся СН 22-74-80, а на территории жилой застройки - СанПиН 42-128-4948-89. Согласно СН 22-74-80 L в октавных полосах со сред­негеометрическими f 2, 4, 8, 16 Гц не должны быть более 105 дБ, а для полосы с f 32 Гц - не более 102 дБ. Согласно СанПиН 42-128-4948-89 на территории жилой застройки уровень L не должен превышать 90 дБ.

Ультразвук в последние десятилетия получил широкое распространение в промышленности, науке и медицине. В основе его биологического действия лежит молекулярный нагрев тканей организма и кавитация или образование в жидкостях организма га­зовых пузырьков. На человека ультразвук может действовать через воздушную среду и контактно - через жидкую и твердую среду. При действии ультразвука возникают нервные расстройства, нарушения состава крови, потеря слуха, повышенная утомляемость.

Нормативы ультразвукового воздействия установлены ГОСТ 12.1.001-83. Допустимые L на РМ даны для 1/3 октавных полос в диапазоне f 1, 25...100 кГц и составляют 80…110 дБ. При контактном действии ультразвука его уровень не должен превышать 110 дБ. ГОСТом также предусмотрены изменения ПДУ ультразвука при суммарном сокращении времени его воздействия (на 6 дБ при вре­мени воздействия 1...4 часа в смену и 24 дБ при времени воздей­ствия 1...5 мин).

Поскольку шум, ультра- и инфразвук воздействуют прежде всего на слуховой аппарат человека, то их можно отнести к факторам однонаправленного действия. Следовательно, одновременное воздействие этих факторов в любом сочетании приводит к суммированию эффекта воздействия.

Лекция №7 Воздействие на организм человека электротока, его нормирование зависят от вида поражения факторов среды и т.д.

Виды поражений электротоком. Различают термическое, электролитическое, биологическое и механическое воздействия электротока. Термическое воздействие тока проявляется в ожогах отдельных участков тела и нагреве до высокой температуры сосу­дов, нервов, сердца и мозга; электролитическое - в разложении органической жидкости, в том числе и крови; биологическое - в раздражении и возбуждении тканей организма, в нарушении внутрен­них биоэлектрических процессов и рефлекторных реакциях организ­ма; механическое - в расслоении и разрыве тканей, повреждении связок и костей при вызванных током судорогах.

Все электротравмы разделяют также на местные (20%), общие (25%) и смешанные (55%). К местным электротравмам относят элек­трические ожоги (могут быть всех четырех степеней), электричес­кие знаки или метки, металлизацию кожи (зеленого цвета при мед­ных проводах, серого - алюминиевых и т.д.), механические пов­реждения, электроофтальмию (поражение глаз при воздействии УФО электродуги) и различные комбинации из перечисленных травм.

Общие электротравмы, представленные электроударами, являются самыми опасными. По тяжести их разделяют на 4 степени: 1 - судорожные сокращения мышц при сохраненном сознании; 2 - потеря сознания при сохраненном пульсе и дыхании; 3 - потеря сознания с нарушениями пульса и/или дыхания; 4 - потеря сознания с от­сутствием пульса и дыхания, т.е. клиническая смерть. В состоя­нии клинической смерти клетки коры мозга еще в течение 4...8 мин сохраняют способность к восстановлению, после чего насту­пает их гибель.

1.2.7.2. Факторы, определяющие опасность поражения электро­током. На тяжесть поражения человека электротоком влияют харак­теристики самого тока (сила тока I, его род - постоянный или переменный и частота тока), а также ряд неэлектрических факто­ров (электросопротивление организма, путь тока в теле человека, время воздействия тока, температурные условия и еще ряд свойств и параметров организма).

Человек начинает ощущать воздействие электротока при Iч 0, 5...1, 5 (f = 50 Гц) и 5...7 (постоянный ток) мА. При постоянном токе появляется ощущение нагрева кожи, при переменном - слабый зуд и легкое покалывание. Наименьшее значение ощутимого тока называется пороговым.

При 10...15 мА (f=50 Гц) появляются непреодолимые судо­рожные сокращения мышц рук и человек не может ее разжать для освобождения от токоведущей части; при постоянном токе в 50… 80 мА, человек испытывает при отрыве рук от электродов тяжелейшие болезненные сокращения мышц, что затрудняет его освобожде­ние. Наименьшее значение такого тока принято называть пороговым неотпускающим током.

Ток 100 мА и более (при f = 50 Гц) и 300 мА и более (при постоянном токе), проходя через тело человека, может вызвать фибрилляцию сердца и его остановку, а затем и остановку дыхания. Наименьшее значение такого тока называется пороговым фибрилляционным током (при f = 50 Гц - от 100 мА до 5 А, при постоянном токе - от 300 мА до 5 А).

Воздействие тока I больше 5 А независимо от рода тока при­водит к немедленным параличу дыхания и остановке сердца.

Из приведенных данных следует, что постоянный ток в 4...5 раз безопаснее переменного с f = 50 Гц. Постоянный ток одина­ковой величины с переменным вызывает более слабые сокращения мышц и менее неприятные ощущения. Однако при U более 500 В постоянный ток становится опаснее переменного с f = 50 Гц.

Наиболее опасным диапазоном частот для человека является пе­ременный ток с f = 20...100 Гц. От 0 до 50 Гц повышается опас­ность поражения в виде электроударов; дальнейшее повышение f снижает эту опасность, а при f =450...500 кГц она полностью исчезает, но сохраняется опасность ожогов.

Из неэлектрических факторов наибольшее значение имеет элек­трическое сопротивление тела человека - Rч.

Относительно большое электросопротивление имеют кожа, кости, жировая ткань, сухожилия и хрящи, а малое сопротивление - мышеч­ная ткань, кровь, спинной и головной мозг. При этом кожа облада­ет очень большим удельным сопротивлением

p = 3 х 10³…2 х I0⁴ Ом м, которое является главным фактором, определяющим Rч. На­ружный ороговевающий слой кожи - эпидермис в сухом и незагряз­ненном состоянии рассматривается как диэлектрик с p =10 ⁵… 10⁶ Ом м.В целом, при сухой, чистой неповрежденной коже (измеренное при U до

I5...20 В) Rч составляет от 3 до 10 кОм, а иногда до 5 МОм и более. При снятии рогового слоя кожи оно падает до 1... 5 кОм, а при удалении всего эпидермиса - до 500...700 Ом; сопро­тивление внутренних тканей тела Rв составляет лишь 300...500 Ом. Величина

Rч = 2Rн + Rв (14)

где Rн - сопротивление эпидермиса, Ом.

Порезы, царапины, ссадины я другие микротравмы, увлажнение и потовыделение снижают Rч. Оно уменьшается также с увеличением тока и длительности его протекания, а также с повышением U, приложенного к телу человека. Rч больше при постоянном токе, чем при переменном любой частоты. При f = 0 Rч имеет наибольшее значение, а с ростом f уменьшается и при f = бесконечность Rч = Rв. Кроме того, на уменьшение Rч влияют физиологические факторы (пол, возраст, раздражители - уколы, удары, звуковые, световые и пр.) и состояние ОС. Поэтому при расчетах Rч = 1000 Ом.

Вероятность поражения электротоком растет при удлинении вре­мени его воздействия, что прежде всего объясняется повышением вероятности совпадения момента прохождения тока через сердце с зубцом Т кардиоцикла. Зубец Т с длительностью 0, 2 с возникает при переходе желудочков в расслабленное состояние, когда сердце наиболее чувствительно к воздействию электротока и когда наибо­лее легко развивается фибрилляция сердечной мышцы. Кроме того, с увеличением времени воздействия тока растет значение Iч и на­капливаются неблагоприятные последствия его воздействия.

Характер изменений вероятности поражения электротоком Рэт в зависимости от рода, напряжения U и частоты тока f, а также изменений значения пороговой фибрилляционнои силы тока Iчф от времени его воздействия.

Наиболее опасными путями прохождения тока через организм че­ловека (петлями тока) являются те, при которых поражаются го­ловной мозг (петли " голова - руки", " голова - ноги") и сердце (пет­ли " рука - рука", " рука - ноги"). Наибольшая частота поражения у петли " рука - рука" - 40% (потерявших сознание при этом 83%) и пет­ли " рука - ноги" - частота поражения 17-20%, потерявших сознание 80...87%. У петли " нога - нога" частота поражений 6 %, потерявших сознание 15%.

Для поражения электротоком существенное значение имеют пол и возраст, а также состояние здоровья. Опас­ность поражения электротоком растет при утомлении и опьянении, но она может быть снижена при повышенном внимании и сосредото­ченности человека. Как говорил Еллинек, " силу падающей балки или взрыва невозможно ослабить мужеством и героической выдержкой, но зато это вполне возможно по отношению к действию электротока". Вероятность поражения электротоком увеличивается при повышении температуры и влажности воздуха (из-за снижения электросо­противления кожи вследствие расширения сосудов и увеличения по­тоотделения). С учетом этих, а также и некоторых других условий на РМ ГОСТ 12.1.013-78 и ПУЭ устанавливают следующие категории помещений по электроопасности: I - без повышенной опасности, т.е. при отсутствии условий, указанных ниже для категорий II и III; II - с повышенной опасностью, когда имеется одно из следующих условий: а) влажность воздуха φ > 75%; б) температура воз­духа длительно больше 35°C, кратковременно > 40°С; в) токопроводящая пыль; г) токопроводящие полы; д) возможность одновременного прикосновения человека к металлоконструкциям, имеющим соединение с землей, с одной стороны, и металлическим корпусам ЭУ – с другой; III - особо опасные, когда имеется одновременно 2 и более перечисленных выше условий повышенной опасности, а также при φ = 100% или в случае химической активности среды на РМ. Производственные помещения чаще бывают II и III категории, жилые помещения - I, кухни - II, ванны - III.

По электроопасности ЭУ делят на 2 группы - с U до 1000 В и выше

1000 В. При этом выделяют ЭУ с малым U - до 42 В.

Нормирование электротока. Предельно допустимые (ПД) напряжения прикосновения и силы тока Iч установлены ГОСТ 12.1.038-82*. При нормальном режиме любых ЭУ для петель " рука - рука" и " рука - ноги" при продолжительности воздействия не более 10 мин в сутки для тока с f = 50 Гц Uпр ≤ 2, 0 B и Iч ≤ 0, 3 мА; для постоянного тока Uпр ≤ 8, 0 B и Iч ≤ 1, 0 мА. При темпера­туре воздуха больше 20°С и влажности больше 75% значения Uпр и Iч должны быть уменьшены в три раза. При аварийном режиме ЭУ U до 1000 В c глухозаземленной или изолированной нейтралью ПД значения Unp и Iч в зависимости от продолжительности воздействия электротока не должны превышать величин, указанных втабл. 1.

Условия поражения человека электротоком. Поражение человека электротоком происходит только при включении его в электроцепь. Возможны следующие случаи включения человека в электроцепь: 1) прикосновение к токоведущим частям ЭУ (одно- или двухфазное прикосновение), из-за которого происходит до 56% всех электротравм; 2). прикосновение к частям ЭУ, оказавшимся под U из-за повреждения изоляции фаз или по другим причинам (происходит до 40% всех электротравм); 3) прикосновение к двум точкам земли, имеющим разные потенциалы (происходит до 4% всех электротравм). В основе этих включений (кроме двухфазного) ле­жат явления, возникающие при стекании тока в землю.

Стекание тока в землю чаще всего происходит через проводник, находящийся в непосредственном контакте с землей. Такой контакт может быть случайным (при падении на землю оборванного провода, при пробое электрической изоляции ЭУ U и т.п.) и преднамерен­ным (при заземлении корпуса ЭУ или другого оборудования). В последнем случае проводник или группа соединенных между собой проводников, находящихся в контакте с землей, называются заземлителем (одиночным или групповым). При стекании тока на землю происходит, во-первых, резкое снижение потенциала φ ₃ заземлен­ной нетоковедущей части ЭУ. Снижение φ ₃ будет тем больше, чем меньше сопротивление заземлителя, что используется как мера за­щиты человека при случайном появлении U на металлических не-токоведущих частях (защитное заземление). Во-вторых, на поверх­ности грунта вокруг места стекания тока в землю появляется по­тенциал, изменяющийся по закону гиперболы. Если человек не со­прикасается с корпусом ЭУ, оказавшейся под напряжением, а толь­ко стоит или проходит около нее, он попадает под шаговое напря­жение. Uш = φ _А – φ _Б или Uш = φ ₃ х β,

где φ _А и φ _Б - потенциалы левой и правой ног, находящихся в точках А и Б; β - коэффициент Uш, учитывающий форму потенци­ала кривой φ ₃. Значение Uш изменяется от некоторого максиму­ма на минимальном расстоянии от заземлителя до нуля при удалении более 20 м. Основные причины поражения электротоком и первая помощь пострадавшему. Основные причины поражения электротоком под­разделяются на: 1) технические (в среднем 24, 7%) - несоответ­ствие ЭУ, средств защиты и приспособлений требованиям БТ и усло­виям применения, связанное с дефектами конструкторской докумен­тации, изготовления, монтажа и ремонта; неисправности ЭУ, воз­никшие в процессе их эксплуатации; 2) организационно-технические (в среднем 59, 7%) - несоблюдение технических мероприятий на стадии эксплуатации (обслуживания) ЭУ, несвоевременная замена не­исправного оборудования и использование ЭУ, не принятых в экс­плуатацию; 3) организационные (в среднем 46, 3%) - невыполнение или неправильное выполнение организационных мероприятий на ста­дии эксплуатации, несоответствие работы заданию; 4) организаци­онно-социальные (в среднем 25, 8%) - работа в сверхурочное время, несоответствие работы специальности, нарушение трудовой дисцип­лины, допуск к работе в ЭУ лиц моложе 18 лет или имеющих меди­цинские противопоказания.

Первая помощь пострадавшему состоит в том, чтобы, не теряя лишней секунды: 1) освободить пострадавшего от действия электротока, обеспечив собственную безопасность; 2) оказать ему доврачебную помощь; 3) вызвать скорую помощь.

Освобождение пострадавшего от действия электротока может быть выполнено снятиемU выключением рубильника или перерубанием электропровода или искусственным коротким замыканием и т.д. При невозможности проведения указанных мероприятий следует со всеми предосторожностями (применение диэлектрического коврика, резиновых перчаток и т.д.) оттянуть пострадавшего от нетоковедущих частей установки, оказавшихся под напряжением.

Доврачебная первая помощь заключается в обеспечении полного покоя пострадавшему до прибытия врача, а при отсутствии дыхания и пульса - в проведении наружного массажа сердца и искусственного дыхания по способу " изо рта в рот" или " изо рта в нос".