Негативные факторы техносферы и их физиологическое воздействие на человека

К числу негативных (вредных и опасных) факторов техносферы относятся воздействия, которые являются следствием существования именно техносферы, вне техносферы обычно не встречаются и действуют на человека, как правило, отрицательно. В связи с этим отношение человека к таким факторам техносферы сводится не к обеспечению комфортного состояния, а к минимизации возможного вреда, наносимого этими факторами человеку и окружающей среде.

Следует отметить, что негативные факторы техносферы вовсе не являются повсеместными и неизбежными, а начинают действовать лишь в тех случаях, когда они обусловлены технологической необходимостью или вызваны нарушениями производственного цикла и условий эксплуатации технических систем. По мере разработки новых прогрессивных технологий многие факторы техносферы снижают свое негативное влияние либо вовсе прекращают воздействовать на человека.

В настоящее время научно-технический прогресс четко направлен на гуманизацию техносферы, создание для человека как можно более приемлемых условий труда, снижение риска профессиональных заболеваний и производственного травматизма, замену человеческого труда при действии негативных факторов автоматизированными и роботизированными комплексами.

Всю совокупность негативных факторов техносферы можно разделить по природе их воздействия на следующие основные группы:

• • акустические (звуковые) воздействия;
• • вибрационные воздействия;
• • электромагнитные воздействия;
• • ионизирующие (радиационные) воздействия;
• • химические и загрязняющие воздействия;
• • пожаро- и взрывоопасные воздействия.

Рассматривая указанные негативные факторы техносферы, обратим внимание на то физиологическое действие, которое они оказывают на человека, и на те допустимые границы их воздействия, которые если и не обеспечивают комфортного состояния человека, то все-таки дают ему возможность работать.

Акустические (звуковые) воздействия

Одними из самых распространенных негативных факторов техносферы являются акустические (звуковые) воздействия, в том числе слышимый шум во всех его проявлениях, сопровождающий работу строительных машин, кузнечно-прессовых и штамповочных станов, клепального и отбойного инструмента, взлетно-посадочных самолетных комплексов и ракетных стартов.

В обыденной жизни человека присутствие звуков в среде его обитания представляет собой нормальное явление. Однако в случае превышения определенных границ интенсивности звук превращается в условиях производства или городской среды обитания в резко негативный фактор техносферы и характеризуется человеком уже как раздражающий, вредный или даже опасный шум.

Скорость распространения звуковых колебаний существенно зависит от плотности среды их распространения, составляя для воздуха 331 м/с, для воды – 1481 м/с и достигая для железа значения 5900 м/с.

По отношению к звуковым воздействиям, генерируемым каким-либо источником, следует отмстить важную особенность, заключающуюся в том, что сами звуковые волны и являются формой распространения энергии в окружающем пространстве. В связи с этим интенсивность звука (Iзв) характеризуется количеством энергии, переносимой звуковой волной в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной направлению распространения этой волны:

(4.1)

где Рзв – звуковое давление в определенной точке среды; ρ – плотность среды; Сзв – скорость распространения звука вереде.

Используемый параметр звукового давления (Pзв) представляет собой разность между текущим полным давлением в точке среды при наличии звука и средним давлением в этой же точке в его отсутствие. Иначе говоря, звуковое давление характеризует дополнительную энергию, которая появляется в окружающей человека среде вместе со звуковой волной. С точки зрения человека, интенсивность звука настолько велика, насколько велико звуковое давление.

Согласно известному в физиологии закону Вебера – Фехнера прирост ощущения органов чувств человека, в том числе и слуха, пропорционален логарифму отношения энергий сравниваемых воздействий. В связи с этим для характеристики самого шума применяют значения так называемого уровня интенсивности звука (Lи), измеряемого в децибеллах (дБ):

(4.2)

где I0 – интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости человека и равная значению 10-12 Вт/м2 на частоте 1000 Гц.

Поскольку в соответствии с формулой (4.1) интенсивность звука (Iзв) пропорциональна второй степени звукового давления (Рш), то для характеристики восприятия звуковых воздействий человеком удобнее использовать уровень звукового давления (Lд), также измеряемый в дБ:

(4.3)

где P0 – пороговое звуковое давление, ощущаемое человеком и равное значению 2• 10-5 Па на частоте 1000 Гц.

В формулах (4.2) и (4.3) пороговые значения параметров приведены для частоты звуковых колебаний, которая соответствует усредненному значению частотного диапазона слышимости человека. Указанный диапазон частот, которые различает человеческий слух, находится в пределах от 16 Гц до примерно 20 кГц. Дополнительно принято разделять диапазон слышимости человека на следующие области: низкочастотную (16–400 Гц), среднечастотную (400–1000 Гц) и высокочастотную (1000–20 кГц). При одинаковой интенсивности звуковых волн шум в высокочастотной области воспринимается человеком как более неприятный.

Нормальный уровень шума жилого помещения находится в диапазоне 30–35 дБ. Речь средней громкости, работа телетайпа или пишущей машинки соответствуют уровню шума 60–65 дБ. Работа металлорежущего станка или дизельного двигателя грузового автомобиля повышают уровень шума до 80–90 дБ. Строительный перфоратор создает звуковое воздействие на уровне 100 дБ. Работа реактивного двигателя самолета на расстоянии 25 м приводит к звуковому давлению на уровне 140 дБ.

Человек с точки зрения воздействия на него шума является достаточно ранимым существом. Ночной шум даже на уровне 40 дБ может привести к бессоннице человека и неврозам. Постоянные шумы в дневное время на уровне 60–70 дБ и выше ведут к развитию раздражительности, рассеянности, сердечно-сосудистых заболеваний, повышению давления и уровня травматизма. При уровне шума 120–130 дБ человек испытывает болевые ощущения органов слуха, что ведет со временем к акустической травме. Шум на уровне 186 дБ приводит к разрыву барабанных перепонок, а при воздействии 196 дБ – к отслоению легочной ткани человека.

Допустимый уровень шумовых помех, не препятствующий нормальному речевому общению людей в рабочем помещении объемом до 500 м3, должен быть менее 60 дБ. Предельный уровень производственного шума лишь в течение нескольких часов для незащищенного слуха человека составляет 100 дБ, но при каждодневной длительной работе ведет к развитию у него профессионального заболевания – шумовой глухоты.

Принятые нормативные акты позволяют в целом при их соблюдении обеспечить безопасность трудовой деятельности человека.

Вне указанных границ диапазона слышимости (16 Гц–20 кГц) человек звуковые колебания не ощущает. При этом частоты колебаний менее 16 Гц носят название инфразвука, а свыше 20 кГц – ультразвука. К сожалению, отсутствие слуховых ощущений человека в области инфразвука и ультразвука вовсе не делает акустические воздействия этих частот безобидными для человеческого организма.

В частности, существующие нормативы прямо устанавливают определенные ограничения на использование в производстве ультразвуковых частот, поскольку их воздействие на человека может привести к нарушениям деятельности его нервной системы, изменению сосудистого давления и состава крови. Особенно опасны ультразвуковые колебания, передающиеся человеку контактно через руки и приводящие к нарушению капиллярного кровообращения, а также изменению костной и суставной ткани рук.

Инфразвуковые колебания в интервале 4–12 Гц также негативно воздействуют на человека, вызывая головные боли, нервные расстройства (ощущение страха), повышенное утомление, снижение остроты зрения, спазмы желудочно-кишечного тракта, вегетативно-сосудистую дистонию. Как и все звуковые воздействия, инфразвук также подлежит обязательному нормированию и контролю его уровня на производстве и в быту.