Шумы и здоровье

МЕГАЭНЦИКЛОПЕДИЯ КИРИЛЛА И МЕФОДИЯ

Колебания большей частоты называют ультразвуком, меньшей - инфразвуком.
Для всех живых организмов, в том числе и человека, звук является одним из воздействий окружающей среды. В природе громкие звуки редки, шум относительно слаб и непродолжителен. Сочетание звуковых раздражителей дает время животным и человеку, необходимое для оценки их характера и формирования ответной реакции. Звуки и шумы большой мощности поражают слуховой аппарат, нервные центры, могут вызвать болевые ощущения и шок. Так действует шумовой загрязнение.
Уровень шума измеряется в единицах, выражающих степень звукового давления, - децибелах. Это давление воспринимается не беспредельно. Уровень шума в 20-30 децибелов (ДБ) практически безвреден для человека, это естественный шумовой фон. Что же касается громких звуков, то здесь допустимая граница составляет примерно 80 децибелов. Звук в 130 децибелов уже вызывает у человека болевое ощущение, а 150 становится для него непереносимым. Недаром в средние века существовала казнь «под колокол». Гул колокольного звона мучил и медленно убивал осужденного.
Очень высок уровень и промышленных шумов. На многих работах и шумных производствах он достигает 90-110 децибелов и более.
Каждый человек воспринимает шум по-разному. Многое зависит от возраста, темперамента, состояния здоровья, окружающих условий. Постоянное воздействие сильного шума может не только отрицательно повлиять на слух, но и вызвать другие вредные последствия - звон в ушах, головокружение, головную боль, повышение усталости. Очень шумная современная музыка также притупляет слух, вызывает нервные заболевания.
Шум коварен, его вредное воздействие на организм совершается незримо, незаметно. Нарушения в организме человека против шума практически беззащитен. В настоящее время врачи говорят о шумовой болезни, развивающейся в результате воздействия шума с преимущественным поражением слуха и нервной системы.

По материалам статьи «Влияние звуков на здоровье».

Человек живет среди различных звуков и шумов. Часть из них является полезными сигналами, дающими возможность общаться, правильно ориентироваться в окружающей среде, принимать участие в трудовом процессе и т. п. Другие мешают, раздражают и даже могут повредить здоровью.

Издавна известно благоприятное влияние на организм человека шумов природной среды (листьев, дождя, реки и др.). Статистика свидетельствует о том, что у людей, работающих в лесу, у реки, на море, реже, чем у жителей городов, встречаются заболевания нервной и сердечно-сосудистой системы. Установлено, что шелест листьев, пение птиц, журчание ручья, звуки дождя оздоравливают нервную систему. Под влиянием звуков, издаваемых водопадом, усиливается работа мышц.

О положительном влиянии гармоничной музыки было известно с давних времен. Вспомним распространенные во всем мире колыбельные (тихие нежные монотонные напевы), снятие нервного стресса журчанием ручьев, ласковым шумом морских волн или птичьим пением. Известно также и отрицательное действие звука. Одним из тяжелых наказаний в средневековье было воздействие звуками от ударов могучего колокола, когда обреченный умирал в страшных муках от нестерпимой боли в ушах.

Это и определяет теоретическое и практическое значение изучения характера влияния шума на организм человека. Основной целью исследований является выявление порога неблагоприятного влияния шума и обоснование гигиенических нормативов для различных контингентов населения, разных условий и мест пребывания человека (жилые, общественные здания, производственные помещения, детские и лечебно-профилактические учреждения, территории жилых районов и мест отдыха).

Значительный теоретический интерес представляет изучение патогенеза и механизма действия шума, процессов адаптации организма и отдаленных по следствий при длительном влиянии шумов. Исследования проводят обычно в экспериментальных условиях. Изучить характер влияния шума на человека сложно, так как процессы взаимодействия физических и химических факторов окружающей среды с его организмом также сложны. Индивидуальная чувствительность к шуму различных возрастно-половых и социальных групп населения также неодинаковая.

Реакция человека на шум зависит от того, какие процессы преобладают в центральной нервной системе - возбуждение или торможение.

Многие звуковые сигналы, поступающие в кору большого мозга, вызывают беспокойство, страх, преждевременное утомление. В свою очередь, это может неблагоприятно отразиться на состоянии здоровья. Диапазон влияния шума на человека широкий: от субъективного ощущения до объективных патологических изменений в органе слуха, центральной нервной, сердечно-сосудистой, эндокринной, пищеварительной системах и др. Следовательно шум действует на жизненно важные органы и системы.

Можно выделить такие категории влияния чувствительной акустической энергии на человека:

1) влияние на слуховую функцию, обусловливающую слуховую адаптацию, слуховое утомление, временную или постоянную потерю слуха;

2) нарушение способности передавать и воспринимать звуки речевого общения;

3) раздражительность, беспокойство, нарушение сна;

4) изменение физиологических реакций человека на стрессовые сигналы и сигналы, не являющиеся специфическими для шумового влияния;

5) влияние на психическое и соматическое здоровье;

6) влияние на производственную деятельность, умственный труд.

Городской шум воспринимается прежде всего субъективно. Первым показателем неблагоприятного его действия являются жалобы на раздражительность, беспокойство, нарушение сна. В появлении жалоб уровень шума и фактор времени имеют решающее значение, но степень неприятных ощущений зависит и от того, в какой мере шум превышает обычный уровень. Значительную роль в возникновении у человека неприятных ощущений играют его отношение к источнику шума, а также заложенная в шуме информация.

Таким образом, субъективное восприятие шума зависит от физической структуры шума и психофизиологических особенностей человека. Реакции на шум у населения неоднородна. Сверхчувствительны к шуму 30% людей, имеют нормальную чувствительность - 60%, нечувствительны - 10%.

На степень психологического и физиологического восприятия акустического стресса влияют тип высшей нервной деятельности, индивидуальный биоритмический профиль, характер сна, уровень физической активности, количество стрессовых ситуаций в течение суток, степень нервного и физического перенапряжения, а также курение и алкоголь.

Приведенны результаты социологических исследований по оценке действия шума, проведенные сотрудниками Института гигиены и медицинской экологии им. А.Н. Марзеева АМН Украины. Опрос 1500 жителей шумных улиц показал, что 75,9% жаловались на шум транспортного происхождения, 22% - на шум промышленных предприятий, 21% - на бытовой шум. У 37,5% опрошенных шум вызывал беспокойство, у 22% - раздражение и лишь 23% опрошенных - не жаловались на него. При этом больше всего страдали те, у кого было поражение нервной, сердечно-сосудистой систем и органов пищеварения. Постоянное проживание в таких условиях может стать причиной язвенной болезни желудка, гастрита из-за нарушения секреторной и моторной функций желудка и кишечника.

В районах с высоким уровнем шума большинство жителей отмечают ухудшение самочувствия, чаще обращаются к врачу, принимают седативные средства. Во время опроса 622 жителя тихих улиц (LA экв = 60 дБА) жаловались на шум автотранспорта 12%, на бытовой шум - 7,6%, на шум промышленного происхождения - 8%, на авиационный и железнодорожный шум - 2,8%.

В современных городских условиях слуховой анализатор человека вынужден работать с большим напряжением на фоне транспортного и жилищно-бытового шума, который маскирует полезные звуковые сигналы. Поэтому нужно определить возможности приспособления органа слуха, с одной стороны, и безопасные уровни шума, действие которых не нарушает его функций, - с другой.

Пороги слухового ощущения характеризуют чувствительность. Их определяют на чистых тонах в диапазоне частот от 63 до 8000 Гц методом тональной аудиометрии в соответствии с ГОСТом "Шум. Методы определения потерь слуха человека". Самая высокая чувствительность уха к звукам в диапазоне частот 1000-4000 Гц. Она быстро снижается при отдалении в обе стороны от зоны наибольшей чувствительности. В диапазоне частот 200-1000 Гц по- роговая сила звука в 1 0 0 0 раз больше, чем в диапазоне частот 1000-4000 Гц. Чем выше тональность звука или шума, тем сильнее его неблагоприятное действие на орган слуха.

Звуковые волны при соответствующей интенсивности и частоте являются специфическими раздражителями для органа слуха. При достаточно высоком уровне шума и непродолжительном его влиянии наблюдается снижение слышимости, что приводит к временному повышению ее порога. Со временем она может восстановиться. Длительное влияние звука высокой интенсивности может обусловить невозвратимую потерю слуха (тугоухость), которую обычно характеризуют величиной постоянного смещения порога чувствительности.

Шум через проводящие пути звукового анализатора влияет на различные центры головного мозга, изменяет взаимоотношения процессов высшей нервной деятельности, нарушает равновесие процессов возбуждения и торможения. При этом изменяются рефлекторные реакции, выявляются патологические фазовые состояния. Продолжительное действие шума активизирует структуры ретикулярной формации, в результате чего происходит стойкое нарушение деятельности разных систем организма.

Для изучения функционального состояния центральной нервной системы широко используют метод определения скрытого (латентного) времени рефлекторной реакции - хронорефлексометрию. Латентное время в тихой квартире (40 дБА) у группы людей в спокойном состоянии на световой раздражитель составляет в среднем 158 мс, на звуковой - 153 мс;

Важными показателями функционального состояния центральной нервной системы при воздействии различных факторов среды являются способность к концентрации внимания и умственная работоспособность. Доказано, что нарушение состояния центральной нервной системы под воздействием шума при- водит к снижению внимания и работоспособности, особенно умственной. При уровне шума свыше 60 дБА уменьшаются скорость перенесения информации, объем кратковременной памяти, количественные и качественные показатели умственной работоспособности, изменяется реакция на различные жизненные ситуации.

Особого внимания заслуживают результаты исследования влияния шума на сердечно-сосудистую систему. Под его воздействием ускоряется или замедляется пульс, повышается или снижается артериальное давление, изменяется ЭКГ, плетизмо- и реоэнцефалограмма.

Под воздействием шума от летящего самолета возрастает сопротивление периферическому кровотоку (на 23%), изменяются показатели мозгового кровообращения. С помощью реоэнцефалографии выявлены повышение тонуса и снижение наполнения кровью сосудов головного мозга. Исходя из этого, можно высказать предположение о возможной роли транспортного шума в развитии сердечно-сосудистых заболеваний у жителей больших городов.

Шум является одним из раздражителей в ночное время: он нарушает сон и отдых. Под его влиянием человек плохо засыпает, часто просыпается. Сон поверхностный, прерывистый. После такого сна человек не чувствует себя отдохнувшим

Отсутствие нормального отдыха после трудового дня приводит к тому, что усталость не исчезает, а постепенно переходит в хроническую, что способствует развитию гипертонической болезни, заболеваний центральной нервной системы и др.

Влияние шума усиливается, если человек испытывает его суммарное воздействие на работе и в быту.

При участии различных специалистов было проведено массовое комплексное исследование состояния здоровья служащих проектных институтов, проживающих и работающих в домах, расположенных вдоль магистралей с интенсивным движением транспорта. Установлено, что уровень звука в квартирах и на рабочих местах составлял 62-77 дБА. В контрольную группу входили лица, проживавшие в квартирах с уровнем звука, отвечающим нормативным требованиям (36-43 дБА). Во время опроса у 60-80% жителей опытного района выявлено сильное раздражающее действие шума, (в контроле - 9%). Наблюдаются изменения порога слуховой чувствительности у лиц, проживавших в шумном районе, по сравнению с показателями у лиц контрольного района: на частотах 250-4000 Гц разница составляла 8-19 дБ.

Следовательно, городской шум можно считать фактором риска возникновения гипертонической болезни, ишемической болезни сердца, инфаркта миокарда. Все расстройства, возникающие под влиянием сочетанного воздействия производственного, транспортного и жилищно-бытового шума, составляют симптомокомплекс шумовой болезни.

Одним из наиболее распространенных и значимых физических факторов окружающей среды, негативно влияющих на здоровье человека, является шум, что обусловлено главным образом ростом промышленного производства, развитием городского строительства, транспортного движения и т.д.

Шумовой дискомфорт в повседневной жизни испытывают более половины жителей больших городов многих стран, что позволяет рассматривать акустические нагрузки как глобальный фактор риска здоровью населения.

Физические основы шума. Под шумом понимается беспорядочное сочетание разных по силе и частоте звуков. Воздушный шум возникает всегда, когда любая упругая среда (твердое тело, жидкость, воздух) подвергается в силу каких-либо воздействий возмущению. При распространении звуковой волны в воздухе происходит перенос акустической энергии, количество которой и определяет силу звука.

Сила, или интенсивность, звука — это количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади поверхности, расположенной перпендикулярно направлению распространения звуковой волны. Единицей измерения силы звука является ватт на метр квадратный (Вт/м²).

Единицей измерения частоты звука является герц (Гц) — 1 колебание в 1 с. Совокупность частот, составляющих шум, называется спектром. Человеческое ухо воспринимает звуки в области частот 16...20000 Гц.

Наименьшая сила звука, при которой звук воспринимается ухом, составляет 10~¹² Вт/м² на частоте 1000 Гц (слуховой порог, или порог слышимости). Верхний порог воспринимаемого звука (болевой порог) составляет 10² Вт/м². Между минимальным и болевым порогами лежит область слухового восприятия.

Ухо человека различает величину, значительно меньшую, чем бел, поэтому на практике пользуются десятичными долями — децибелами (дБ) (например, интенсивность звука в 10 дБ превышает порог слышимости в 10 раз, а в 20 дБ — в 100 раз) (рис. 5.1).

Акустические колебания могут резко отличаться друг от друга по амплитуде, временным характеристикам и частотным диапазонам.

По преимущественному преобладанию акустической энергии в той или иной части спектра шум делится на:

- низкочастотный (до 400 Гц)

- среднечастотный (от 400 до 1000 Гц)

- высокочастотный (более 1000 Гц).

По временным характеристикам шум делится на:

- постоянный (уровень звука за 8 ч изменяется не более чем на 5 дБ)

-непостоянный (уровень звука изменяется более чем на 5 дБ).

Характеристика источников шума. Источники шума могут быть естественного (природного) и искусственного (антропогенного) происхождения. В естественной среде обитания воздушный шум, как правило, не имеет особого экологического значения.

Человек создал множество источников антропогенных постоянных и непостоянных шумов (табл. 5.1):

• стационарные (промышленные предприятия);

• подвижные, или мобильные (авиационный, автомобильный, железнодорожный транспорт, метро, наземные линии метрополитена);

• внутриквартальные (учреждения бытового обслуживания, магазины, рынки, детские площадки и пр.);

• внутридомовые (жилищно-бытовые шумы).

Промышленные предприятия образуют зоны с локальными участками акустического дискомфорта в разных районах городов, которые действуют на население в течение суток. Отмеченные уровни превышают допустимые на 10... 30 дБ преимущественно на частотах 125...4000 Гц.

Весьма значительными источниками шума, представляющими опасность для здоровья населения, являются аэропорты, автострады, мосты, тоннели, а также наземные и подземные железные дороги. При движении железнодорожных составов наряду с постоянным шумом генерируются также и импульсные, возникающие при ударах колес о рельсовые стыки и соударениях вагонов. На расстояниях в несколько десятков метров от транспортных магистралей уровень звукового давления в низкочастотной части спектра достигает 80 дБ. Среди наземных средств транспорта доминирует автомобильный транспорт, доля которого в шумовом режиме города достигает 60...80 %.

Увеличению количества и мощности источников внутридомовых (жилищно-бытовых) шумов способствует массовое распространение телевизоров, магнитофонов, радиоприемников, бытового инженерного и санитарно-технического оборудования. Большую роль играет соблюдение каждым гражданином правил общежития; важно, чтобы шум в квартире, на лестничной площадке, во дворе, на улице не мешал окружающим людям.

Биологическое действие шума. Уникальность слухового анализатора человека, позволяющего воспринимать звуки в широком диапазоне интенсивности и частотном Диапазоне (16...20000 Гц), делает его весьма тонким инструментом познания окружающей среды и адекватным органом реагирования на акустические факторы. Шум стал общественным бедствием и опасностью для физического и психического здоровья населения. Являясь общебиологическим раздражителем, шум воздействует на все органы и системы организма. При воздействии шума развиваются определенные физиологические изменения, которые зависят от конкретных условий: уровня и характера шума, продолжительности его воздействия, индивидуальных свойств человека и многих других факторов, которые не всегда можно учесть. Общепринято, что звук низкой частоты является менее вредным для здоровья, чем звук высокой частоты той же интенсивности (рис. 5.2).

Эпидемиологические исследования населения на территориях с разными уровнями акустических нагрузок убеждают в том, что интенсивный шум является причиной многочисленных болезненных расстройств в организме человека. Постоянный и интенсивный шум оказывает воздействие на функции слухового анализатора, которое тем более выражено, чем длительнее экспозиция шума. Болевые ощущения, обусловленные шумом, связаны с механическим смещением в системе среднего уха и указывают

на достижение порога прочности барабанной перепонки. Способность шума вызывать раздражение зависит от многих его характеристик: интенсивности, спектра и их изменений во времени. Отмечаются значительные различия в индивидуальных реакциях на один и тот же шум. Принято считать, что шум уровня более 80 дБ у большинства людей будет вызывать значительное психологическое раздражение, которое повышается при увеличении его интенсивности. Шум оказывает исключительно сильное влияние на умственную деятельность, требующую сосредоточенности и связанную с синтезом и анализом информации. Шум может оказывать неблагоприятное влияние на любой вид человеческой деятельности — будь то умственная или физическая работа. Необходимо обратить внимание и на то, что шум, являясь одним из раздражителей окружающей среды, в сочетании с другими внешними и внутренними факторами способен вызывать хроническую усталость, нарушать отдых и сон.

Мешающее действие шума в отношении речевой связи проявляется двумя путями. Речевой сигнал может маскироваться или «тонуть» в шуме, или временное состояние слухового порога под воздействием шума может ухудшить индивидуальную способность понимать сообщение. Например, разборчивость речи при спокойной беседе составляет 100 % при уровне шума до 45 дБА (дБА — единица измерения эквивалентного уровня звука непостоянного шума. Эквивалентный уровень звука постоянного широкополосного шума имеет такое же среднее звуковое давление, что и рассматриваемый непостоянный шум в течение одинакового интервала времени). Хорошее понимание речи обеспечивается при уровне шума помех около 55 дБА, а несколько большее напряжение голосовых связок может обеспечить понимание речи при уровне шума помех 65 дБА.

Шумовое воздействие вызывает генерализованную реакцию в коре и подкорковых структурах мозга, что нарушает регуляторную деятельность центральной и вегетативной нервной системы. В коре головного мозга возникают очаги застойного возбуждения, что приводит к нарушению равновесия нервных процессов. На шумных территориях чаще жалуются на боли в сердце, головную боль, колебания артериального давления, нарушения сна, нервозность, плохое настроение, понижение остроты зрения и пр. Эти проявления кортико-вегетативной дезрегуляции сопровождаются и более высокой распространенностью среди населения целого ряда заболеваний: гипертонической болезни, ишемической болезни сердца, инфаркта миокарда, болезней органов пищеварения, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, церебро-васкулярных заболеваний и др.

На территориях с высокими акустическими нагрузками выявлены тенденция к увеличению общей смертности населения, смертности от болезней системы кровообращения и снижение возраста смерти от этих заболеваний. Это свидетельствует о патогенетической роли шума в развитии болезней системы кровообращения, нервно-психических заболеваний и тугоухости у жителей крупных городов.

В условиях населенных пунктов практически нет изолированного влияния шума. Разные виды транспорта — это еще источники загрязнения жилых территорий комплексом вредных химических веществ, а также вибрационных нагрузок на население. Становится понятным, почему на фоне воздействия высоких акустических нагрузок отмечено угнетение иммунных показателей, а среди жителей таких районов чаще выявляют заболевания органов дыхания.

Профилактика неблагоприятного действия шума. Гигиеническая оценка шума как одного из важнейших в современных условиях фактора риска здоровью человека необходима для разработки адекватных мероприятий защиты. Одним из таких мероприятий является гигиеническое нормирование. Гигиеническое нормирование шума, с одной стороны, базируется на известных принципах нормирования, с другой — имеет много специфических особенностей, что обусловлено многообразием шумовых проявлений, оригинальностью физиологического восприятия различных видов шума слуховым анализатором человека.

Разработана система соответствующих нормативов воздействия шума применительно к самым различным условиям акустической обстановки (табл. 5.2). Допустимые уровни шума — это уровни, которые не вызывают у человека значительного беспокойства и существенных изменений функционального состояния систем организма

и анализаторов, чувствительных к шуму. Допустимые уровни, как правило, разрабатываются для районов жилой застройки, они регламентируются санитарными нормами.

Санитарными нормами допустимого шума в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки для жилых квартир в дневное время регламентируются эквивалентные уровни шума до 40 дБА, в ночное время до 30 дБА, на территориях размещения жилых домов — 55 и 45 дБА соответственно.

Важнейшим элементом защиты от шума является практика эффективного государственного санитарного надзора за источниками шума с целью обеспечения допустимой акустической обстановки, предупреждения шумового загрязнения окружающей среды.

Средства и методы защиты от шума по отношению к защищаемому объекту принято подразделять на коллективные и индивидуальные. Средства и методы коллективной защиты в зависимости от способа реализации подразделяют на архитектурно-планировочные, организационно-технические и акустические. К ним можно отнести рациональную планировку зданий и предприятий, рациональное размещение технологического оборудования и пр.

Самое эффективное средство борьбы с шумом — это снижение его уровня непосредственно в самом источнике путем изменения конструкций машин и механизмов либо технологии производства, либо того и другого вместе.

Средства коллективной защиты по отношению к источнику шума подразделяют на средства, снижающие шум в источнике его возникновения, и средства, снижающие шум по пути его распространения от источника до защищаемого объекта. Например, создание живой изгороди из вечнозеленых растений может на 10 дБ уменьшить шум от автомобилей (табл. 5.3).

При разработке средств коллективной защиты важно не только снизить уровни шума, но и «сместить» его спектральные составляющие в сторону низких частот, к которым организм человека менее чувствителен.

В случае невозможности снижения указанными способами прибегают к различным мерам, позволяющим реализовать известные принципы защиты: расстоянием, временем, экранированием, для чего используют звукоизолирующие и звукопоглощающие материалы, применяют различные глушители шума. Много зависит и от самого человека, от соблюдения правил общения между людьми.

При решении проблемы профилактики неблагоприятного действия шума нельзя не указать на роль улучшения диагностики преморбидных состояний, необходимость поиска чувствительных диагностических тестов, позволяющих выявить ранние изменения в организме при воздействии шума. Особое внимание обращается на необходимость медикаментозной профилактики и коррекции

неблагоприятных неспецифических последствий воздействия шума на организм, в том числе использование адаптогенов, антиоксидных средств и т.д.

Ахметзянов И. М., Гребеньков С. В. Ломов О. П. Шум и инфразвук. Гигиенические аспекты. — СПб.: БИП, 2002.

III. ЗАЩИТА ОТ ШУМА

А. Параметры звуковой волны

Звуковые колебания частиц упругой среды имеют сложный характер и могут быть представлены в виде функции времени a = a(t) (рис 3.1, а).

Рис.3.1. Колебания частиц воздуха.

Гармонические колебания с амплитудой и частотой называются тоном.

В зависимости от способа возбуждения колебаний различают:

· плоскую звуковую волну, создаваемую плоской колеблющейся поверхностью;

· цилиндрическую звуковую волну, создаваемую радиально колеблющейся боковой поверхностью цилиндра;

· сферическую звуковую волну, создаваемую точечным источником колебаний типа пульсирующий шар.

Основными параметрами, характеризующими звуковую волну, являются:

· звуковое давление

· интенсивность звука