Техногенные опасности и защита от них

К техногенным относятся опасности, возникающие в процессе функ­ционирования технических объектов по причинам, непосредственно не связанным с деятельностью человека, обслуживающего эти объекты.

Иначе говоря, техногенными называются опасности, связанные не­посредственно с природой механизмов, машин, сооружений, техничес­ких устройств.

В профилактическом отношении чрезвычайно важно различать ант­ропогенные и техногенные опасности. Характерным примером для ил­люстрации этих различий являются автомобили и дорожно-транспортные происшествия. Не следует также отождествлять антропогенные и техно­генные воздействия на окружающую среду.

Техногенные опасности следует предупреждать соответствующими мероприятиями, направленными на совершенствование техники. Антро­погенные опасности должны устраняться мероприятиями, направленны­ми на человека.

Техногенные опасности по воздействию на человека могут быть весь­ма разнообразными, а именно: механическими, физическими, химичес­кими, психофизиологическими и т. д.

Под механическими опасностями понимают такие нежелательные воздействия на человека, которые обусловлены силами гравитации или кинетической энергией тел. Они создаются падающими, движущимися, вращающимися и колеблющимися объектами природного и искусствен­ного происхождения. Оценивать механические опасности можно коли­чеством движения, кинетической и потенциальной энергией и т. д.

Одним из видов механических опасностей физической природы явля­ются механические колебания. К ним относятся вибрация, шум, инфра­звук, ультразвук и гиперзвук. Их общим свойством является то, что они связаны с переносом энергии и при определенной частоте колебаний эта энергия может оказывать неблагоприятное воздействие на человека.

Вибрацией называют механические колебания тела с частотой 1—100 Гц, вызванные неуравновешенными силовыми воздействиями. Несмотря на то что вибрация находит полезное применение в медицине (вибромассаж) и в технике (вибраторы), все же длительное ее воздейс­твие на человека является опасным. При определенных условиях она мо­жет вызвать разрушение машин и механизмов. Различают общую (вызы­вает сотрясение всего организма) и локальную (воздействует на отдель­ные органы) вибрацию. В соответствии с ГОСТ 12.1.012—90 «ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования безопасности» сущест­вуют следующие виды общей вибрации: транспортная, транспортно-технологическая, технологическая.

При воздействии общей вибрации наблюдается нарушение деятель­ности сердечно-сосудистой и нервной систем, спазмы сосудов, измене­ния в сосудах, приводящие к ограничению подвижности.

Особенно опасна вибрация на резонансных частотах (6—9 Гц), когда частоты колебания рабочих мест совпадают с собственными частотами колебаний внутренних органов человека (возможно механическое пов­реждение данных органов вплоть до разрыва).

При действии на руки работающих местной вибрации происходит на­рушение чувствительности кожи, окостенение сухожилий, потеря упру­гости кровеносных сосудов и чувствительности нервных волокон, отложение солей в суставах кистей рук и пальцев и другие негативные явле­ния. Длительное воздействие вибрации приводит к профессиональному заболеванию — вибрационной болезни, эффективное лечение которой возможно лишь в начальной стадии.

Источники вибрации предприятий торговли и услуг (холодильные ус­тановки, системы вентиляции, различные акустические системы и музы­кальные инструменты) создают вибрационные поля, действующие на ок­ружающую среду, в том числе на человека, практически круглосуточно.

Бытовая техника (пылесосы, стиральные и швейные машины, элект­родрели, холодильники, электромассажеры, кофемолки, кондиционеры, вентиляторы и т. д.), как правило, является источником не столько об­щей, сколько локальной вибрации. Главным источником вибрации в го­родах (особенно крупных) являются все виды транспорта, создающие су­щественную вибрационную нагрузку на все живые существа, здания, на­земные и подземные инженерные сооружения, покрытия дорог.

Основными параметрами вибрации являются: амплитуда смещения (величина наибольшего отклонения колеблющейся точки от положения равновесия); амплитуда колебательной скорости и колебательного уско­рения; период колебаний (время между двумя последовательными оди­наковыми состояниями системы); частота.

Из-за специфических свойств органов чувств человека для характерис­тики вибрации используют не просто величину колебательной скорости, а ее среднеквадратичное значение. Вообще интенсивность вибрации измеря­ется в баллах, представляющих собой логарифм отношения двух одноимен­ных физических величин. Предельное (пороговое) значение колебательной скорости, выбранное международным соглашением, равно 5x10~⁸ м/с. Но поскольку абсолютные значения параметров вибрации изменяются в доволь­но широких пределах, то удобно и даже принято пользоваться так называе­мым уровнем параметров. Уровень параметра — это десятикратный лога­рифм отношения абсолютной величины параметра к некоторой величине, принятой за начало отсчета. Измеряются уровни в децибелах (дБ). Как любое воздействие на человека, так и вибрация нормируется стандартами, правила­ми и нормами. Обычно — это зависимость уровня параметра от частоты виб­рации. Для измерения вибрации используется специальная аппаратура.

Нормирование уровня вибрации. Основными документами, устанав­ливающими предельно допустимые уровни вибрации, являются:

• СН 2Л.12. 1.8.566-96. Санитарные нормы. Производственная вибра­ция, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий.

• МСанПиН 001-96. Межгосударственные санитарные правила и нормы. Санитарные нормы допустимых уровней физических факторов при применении товаров народного потребления в бытовых условиях.

• СанПиН 2.2.2.540-96. Санитарные правила и нормы. Гигиеничес­кие требования к ручным инструментам и организации работ.

• СанПиН 2.2.2.542-96. Санитарные правила и нормы. Гигиеничес­кие требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работ.

ГОСТ 12.1.012—90 «ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие тре­бования», санитарные нормы СН 12.4,2.1.8.556-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий» рег­ламентируют параметры производственной вибрации и правила работы с виброопасными механизмами и оборудованием. Документы устанавли­вают: классификацию вибраций, методы гигиенической оценки, норми­руемые параметры и их допустимые значения, режимы труда лиц вибро­опасных профессий, подвергающихся воздействию локальной вибрации, требования к обеспечению вибробезопасности и к вибрационным харак­теристикам машин.

Основные методы борьбы с вибрациями машин и оборудования:

• уменыиение степени вибрации в источнике ее возникновения пред­полагает использование таких механизмов и технологических про­цессов, в которых исключены или снижены неуравновешенные силы, отсутствует ударное взаимодействие деталей, вместо под­шипников качения применяют подшипники скольжения и т. д.;

• отстройка от режима резонанса достигается либо изменением характеристик системы (массы, жесткости), либо изменением угло­вой скорости;

• вибродемпфирование, т. е. снижение степени вибрации объекта пу­тем превращения ее энергии в другие виды (в конечном счете в тепловую). Увеличение потерь энергии достигается использовани­ем, например, таких материалов, как пластмасса, дерево, резина; нанесением слоя упруго-вязких материалов (рубероид, фольга, мас­тика; использованием смазочных масел);

• виброгашение — способ снижения вибрации путем введения в сис­тему дополнительных так называемых реактивных сопротивлений: чаще всего для этого вибрирующие агрегаты устанавливают на мас­сивные фундаменты; иногда для увеличения реактивного сопротивления применяют виброгасители (например, подбираются динамические гасители с массой т и жесткостью q, собственная частота. которых V_o настроена на основную частоту агрегата V, имеющего массу Ми жесткость 0. Колебания виброгасителя в каждый момент времени находятся в противофазе с колебаниями агрегата;

• виброизоляция — способ уменьшения вибрации путем введения в систему упругой связи, препятствующей передаче вибрации от ис­точника колебаний к основанию (или смежным элементам) той или иной конструкции или к другим объектам, в том числе к чело­веку.

Наиболее действенным средством защиты человека от вибрации явля­ется устранение непосредственно его контакта с вибрирующим оборудо­ванием путем применения дистанционного управления, промышленных роботов, автоматизации и замены технологических операций.

Организационно-технические меры по защите от вибрации включают: периодический контроль вибрационной нагрузки на оператора при воздейс­твии локальной вибрации не реже 2 раз в год, общей — не реже 1 раза в год; исключение контакта работающих с вибрирующими поверхностями за пре­делами рабочего места или зоны (ограждения, знаки, надписи); введение определенного режима труда (суммарное время контакта с вибрацией не должно превышать ²/₃ продолжительности рабочей смены; рекомендуется устанавливать 2 регламентированных перерыва для активного отдыха); не­допущение к работе лиц моложе 18 лет и не прошедших медосмотр.

В целях профилактики неблагоприятного воздействия вибрации рабо­тающие должны использовать средства индивидуальной защиты:

• для рук — специальные рукавицы, перчатки, вкладыши и прокладки;

• для ног — специальную обувь, стельки, подметки.

Всякий нежелательный звук принято называть шумом. Шум — это механические колебания, распространяющиеся в твердой, жидкой или газообразной среде. Частицы среды при этом колеблются относительно положения равновесия. Источником шума является любое колеблющееся тело, выведенное из устойчивого состояния внешней среды. Основными параметрами шума являются амплитуда колебания, скорость распро­странения и длина волны. Амплитуда колебаний звучащего тела пропор­циональна амплитуде смещения частиц проводящего тела, т. е. звукового давления, которое представляет собой переменное давление, возникаю­щее дополнительно к атмосферному, в той среде, через которую прохо­дят звуковые волны. Оно выражается в Па или дин/см³. В фазе сжатия звуковое давление положительно, в фазе разряжения — отрицательно. От величины звукового давления зависит сила звука — шума. На слух действует среднеквадратичный уровень энергии звукового давления.

Одна из основных характеристик колебательного движения — изменение во времени. Время, в течение которого колеблющееся тело совершает одно полное колебание, называется периодом колебания (Т) и измеряется в секун­дах. Период колебания связан следующим соотношением с его частотой:

Частота колебаний (/) — число полных колебаний, совершенных в течение одной секунды. Единица измерения частоты — герц (Гц) равен одному колебанию в секунду.

Расстояние, на которое в течение одной секунды может распростра­няться волновой процесс, называется скоростью звука и обозначается «с». При температуре воздуха 20 °С и нормальном атмосферном давле­нии скорость звука равна 334 м/с, при повышении температуры она уве­личивается примерно на 0,71 м/с на каждый градус.

Расстояние между двумя соседними сгущениями или разрежениями в звуковом поле характеризует длину волны (X), которая измеряется в мет­рах и связана с частотой (/) и скоростью звука (с) следующим соотноше­нием:

Распространение звуковых волн сопровождается переносом энергии в пространстве, величина которой определяется интенсивностью звука /.

Интенсивностью звука называется средний поток звуковой энергии в единицу времени в какой-либо точке, отнесенной единице поверхнос­ти; измеряется в Вт/м².

Минимальное звуковое давление Р_о и минимальная интенсивность звука /₀, различаемые ухом человека, называются пороговыми. Интен­сивности едва слышимых звуков (порог слышимости) и интенсивность звуков, вызывающих болевые ощущения (болевой порог), отличаются друг от друга более чем в миллион раз.

Интенсивность акустических колебаний / в атмосферном воздухе (ин­тенсивность звука) зависит от мощности Р (Вт) источника звука, расстоя­ния R (м) от источника до объекта воздействия (человека) и свойств сре­ды (воздуха), в которой колебания распространяются. В этом случае / = РФ/pR²- К, (Вт/м²),

где Ф — фактор направленности излучений звука; К — коэффициент, учитывающий уменьшение интенсивности звука на пути его распростра­нения за счет затухания в воздухе и на различных препятствиях (К = 1 при расстоянии до 50 м и отсутствии препятствий).

Уровень интенсивности звука определяют по формуле

I=101g///₀,

где / — интенсивность звука в данной точке; /₀ = 10~¹² Вт/м² — интен­сивность звука, соответствующая порогу слышимости при частоте 1000 Гц.

Уровень звукового давления определяется по формуле

L_p = 20\g(PIP₀),

где Р — звуковое давление в данной точке, Па; Р_о — пороговое звуковое давление, равное 2-10~⁵ Па.

Величины звукового давления и интенсивности звука могут меняться в широких пределах: по давлению до 10⁸ раз, по интенсивности до 10¹⁶ раз. Естественно, что оперировать такими цифрами неудобно. Кроме того, способность слухового аппарата регистрировать огромный диапа­зон величин звуковых давлений объясняется тем, что различается не раз­ность, а кратность изменения абсолютных величин (ступенчатость вос­приятия). Установлено, что каждая последующая ступень восприятия от­личается от предыдущей на 12,4 %. Поэтому для характеристики акустического феномена принята специальная измерительная система интенсивности и энергии шума, учитывающая приближенную логариф­мическую зависимость между раздражением и слуховым восприятием, а именно шкала логарифмических единиц как наиболее объективная и соответствующая физиологической сущности восприятия. По этой шкале каждая последующая ступень звуковой энергии больше предыдущей в 10 раз. Например, если интенсивность звука увеличивается в 10, 100, 1000 раз, то по логарифмической шкале увеличение происходит соответствен­но на 1, 2, 3 единицы. Логарифмическая единица, отражающая десяти­кратную степень увеличения интенсивности звука, называется белом (Б).

Логарифмические единицы позволяют оценить интенсивность звука не абсолютной величиной звукового давления, а ее уровнем, т. е. отношением фактически создаваемого давления к давлению, принятому за единицу срав­нения. Такой единицей принято считать минимальное давление, которое человек воспринимает как звук на частоте 1000 Гц, а именно 2х 10~⁵ Па.

Весь диапазон энергии, воспринимаемой слухом как звук, укладыва­ется при таких условиях в 13—14 Б. Для удобства пользуются не белом, а единицей в 10 раз меньшей — децибелом (дБ), который соответствует минимальному приросту силы звука, различаемому ухом.

Таким образом, бел и децибел — это условные единицы, которые по­казывают, насколько данная интенсивность звука / в логарифмическом масштабе больше интенсивности звука /₀, соответствующей условному порогу слышимости. Измеряемые таким образом величины называются Уровнями интенсивности шума или уровнями звукового давления.

Шум, в котором звуковая энергия распределена по всему спектру, на­зывается широкополосным. Если прослушивается звук определенной частоты, то шум называется тональным. Шум, воспринимаемый как от­дельные импульсы (удары), называется импульсным.

По характеру спектра шумы подразделяются на низкочастотные (максимальное звуковое давление меньше 400 Гц), среднечастотные (звуковое давление в пределах 400—1000 Гц) и высокочастотные (зву­ковое давление больше 1000 Гц).

По временным характеристикам шумы подразделяются на постоян­ные и непостоянные.

Непостоянные шумы бывают колеблющимися по времени, уровень звука которых непрерывно изменяется во времени; прерывистыми, уро­вень звука которых резко падает до уровня фонового шума; импульсны­ми, состоящими из сигналов менее 1 с.

В зависимости от физической природы шумы могут быть: механичес­кие, аэродинамические, электромагнитные, гидродинамические.

По характеру действия шумы делятся на стабильные, прерывистые, воющие. Последние два особенно неблагоприятно действуют на слух.

Слуховой аппарат человека наиболее чувствителен к звукам высокой частоты и воспринимает звуковые колебания в пределах 16—20 000 Гц. Ниже 16 Гц и выше 20 000 Гц находятся соответственно области неслы­шимых человеком инфразвуков и ультразвуков. Зависимость уровней от частоты называется спектром шума. Спектры шума бывают дискретны­ми, сплошными и смешанными.

Если нужно найти общий уровень шума нескольких источников, то суммируются интенсивности, а не уровни, т. е. уровень шума нескольких источников и с уровнем L равен:

L=Lj+ lOlgwB

Воздействие шума на организм может проявляться в виде специфи­ческого поражения органа слуха, нарушений со стороны ряда органов и систем, снижения производительности труда, снижения внимания, повы­шения уровня травматизма. В отрасли связи шум является одним из на­иболее распространенных источников вредности.

Шум оказывает влияние на весь организм человека: угнетает цент­ральную нервную систему, вызывает изменение скорости дыхания и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сер­дечно-сосудистых заболеваний, гипертонической болезни, может приво­дить к профессиональным заболеваниям.

Действие шума вызывает нарушение нормальной функции желудка — уменьшается выделение желудочного сока, изменяется кислотность, что приводит к гастритам и язвам.

Шум действует на вестибулярный аппарат, вызывая нарушение коор­динации движений, тошноту. Действуя на другие анализаторы, шум вы­зывает нарушение концентрации внимания, ухудшает восприятие цветовых и звуковых сигналов. При воздействии шума раньше возникает чувс­тво усталости и развиваются признаки утомления.

Исключительно сильное влияние оказывает шум на быстроту реакции, сбор информации и аналитические процессы. Из-за шума снижается про­изводительность труда и ухудшается качество работы. Шум затрудняет своевременную реакцию работающих на предупредительные сигналы, что способствует возникновению несчастных случаев на производстве.

Шум обладает кумулятивным (накапливающим) действием. Чем стар­ше человек, тем резче его реакция на шумовое раздражение.

Количественные значения уровня шума, оказывающего воздействие на человека, следующие. Шум с уровнем в 30—35 дБ привычен для чело­века и не беспокоит его. Повышение этого уровня до 40—60 дБ в услови­ях среды обитания создает значительную нагрузку на нервную систему, вызывая ухудшение самочувствия, и при длительном действии может быть причиной неврозов. При уровне шума 65 дБ повышается кровяное давление, появляется быстрая утомляемость. Воздействие шума уровнем свыше 75 дБ может привести к потере слуха — профессиональной тугоу­хости. Уровень шума 90 дБ (шум поезда метрополитена) приводит к ухудшению деятельности желудочно-кишечного тракта, нарушению не­рвной деятельности. При шуме в 140 дБ (рев мотора самолета в 100 м) клетки коры головного мозга находятся в состоянии, близком к истоще­нию, возникают механические колебания тканей и разрушение нервных клеток, могут быть нарушены связи между частями внутреннего уха. При действии шума высоких уровней (более 140 дБ) возможны разрыв бара­банных перепонок, контузия, а при еще более высоких (более 160 дБ) и смерть.

Вредное воздействие шума зависит и от длительности нахождения че­ловека в неблагоприятных в акустическом отношении условиях. Поэтому введено понятие дозы шума (в Па² х ч) — интегральная величина, учиты­вающая акустическую энергию, воздействующую на человека за опреде­ленный период времени. Предельно допустимая доза шума равна:

где р^ — предельно допустимое давление, Па; /_дш — продолжительность действия шума.

Нормирование уровня шума может осущетвляться по предельному спектру уровней звукового давления на частотах от 31,5 до 8000 Гц, по уровню интенсивности звука в дБ, по дозе шума.

Допустимые шумовые характеристики рабочих мест регламентиру­ются ГОСТ 12.1.003—83 «Шум, общие требования к безопасности» (из­менение I.III.89) и Санитарными нормами допустимых уровней шума на рабочих местах (СН 3223-85) с изменениями и дополнениями от 29.03.1988 г. № 122-6/245-1.

Методы борьбы с шумом. Для снижения шума проводятся меропри­ятия как технического, так и медицинского характера. Основными из них являются:

• устранение причины шума или существенное его ослабление в са­мом источнике при разработке технологических процессов и про­ектировании оборудования;

• изоляция источника шума от окружающей среды средствами звуко- и виброзащиты, звуко- и вибропоглощения;

• рациональная планировка помещений;

• применение средств индивидуальной защиты от шума;

• рационализация режима труда в условиях шума;

• профилактические мероприятия медицинского характера.

Наиболее эффективным средством снижения шума является замена шумных технологических операций на малошумные или полностью бес­шумные, однако этот путь борьбы с шумом не всегда возможен, поэтому большое значение имеет снижение шума в источнике. Снижение шума в источнике достигается путем совершенствования конструкции или схе­мы той части оборудования, которая производит шум, использования в конструкции материалов с пониженными акустическими свойствами, оборудования на источнике дополнительного звукоизолирующего уст­ройства или ограждения.

Одним из наиболее простых технических средств борьбы с шумом на путях передачи является звукоизолирующий кожух, который может за­крывать отдельный шумный узел машины.

Значительный эффект снижения шума от оборудования дает примене­ние акустических экранов, отгораживающих шумный механизм от рабо­чего места или зоны обслуживания машины.

Дата добавления: 2014-11-20