CC BY
4
11. Федотова Н. А. Материалы к нормированию влажности воздуха в производственных зданиях (для СН 245—63). Дис. канд. М., 1969.
12. Шахбазян Г. X. Гигиеническое нормирование микроклимата производственных помещений. Киев, 1952.
13. Шахбазян Г. X., Шлейфман Ф. М. Гигиена производственного микроклимата. Киев, 1977.
14. Шлейфман Ф. М., Марченко Л. А. и др. — В кн.: Санитарные правила для предприятий черной металлургии. М., 1982, с. 7—11.
15. Jokl М., Medvedeva Е. F., Michajlova N. S. et al. — Acta hyg. epidemiol. microbiol. (Praha), 1976, N 11, p. 1 — 10.
Поступила 11.12.84
Summary. A comparative analysis of hygienic principles and regulations concerning industrial microclimate highlighted the current issues in this field. The microclimate parameters for individuals whose work does not require a considerable physical strain are substantiated in the new Draft Norms. The main requirements to temperature differences in the vertical and horizontal lines of the work zone, as well as for the differences between air temperature and that of enclosed environment and equipment were determined. The permissible heat exposure levels for the workers are given. A reference to the methodological part of the Draft Norms is included.
УДК 613.644.001.57
А. В. Колганов, В. В. Мухин, Д. О. Ластков, В. А. Решетюк
ГИГИЕНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ
ШУМА
НИИ гигиены труда и профзаболеваний, Донецк
Дозный подход к гигиенической оценке шума [4], основанный на его энергетической модели, не во всех случаях достаточно адекватно отражает зависимость между функциональными сдвигами в организме и действующим шумом [71, причем чем боль-ше степень непостоянства шума, тем больше это несоответствие [6, 11]. Степень непостоянства шума тесно связана с различием его уровней: чем больше неопределенность и дисперсия, тем выше степень непостоянства шума. Количественной характеристикой неопределенности уровня шума [8] может служить его энтропия (Н), вычисленная по формуле Шеннона:
п
н = — ,об1/»1.
где р1 — вероятность появления /-го значения уровня в анализируемом диапазоне значений.
Поскольку организм способен адаптироваться, настраиваться на ожидаемую ситуацию (9], что может происходить, вероятно, только на основе анализа предыдущих событий и личного опыта, увеличение неопределенности, а следовательно, энтропии шума, должно привести к повышению функциональных трат организма. Этот вывод убедительно подтверждается экспериментами, в которых изучалось влияние на человека периодической и случайной последовательности импульсов [81. Энтропия и энергия в замкнутых системах (систему человек — машина в гигиеническом плане можно отнести к замкнутым) тесно связаны [10] и организм на всех уровнях перерабатывает как энергию, так и информацию, которые во всех видах сигналов сопутствуют друг другу [51. Изложенное позволило обосновать концептуальную информационную модель шума [3]. Развитию основных ее положений и их обоснованию посвящена настоящая работа.
В прокатных цехах металлургических заводов спланирован и проведен полный факторный экспе-^ римент вида 22: факторы — стажевая доза (£>)
и энтропия шума (//), каждый на двух уровнях. В качестве исходного уровня дозы принято D0=100 дБ А при шаге варьирования 5 дБ А, нижний уровень D0—1=95 дБ А, верхний уровень D0+1 = 105 дБ А. Для энтропии Я„=2 бит при шаге варьирования 0,5 бит Н„—1 = 1,5 бит, Я0+1 = =2,5 бит. Стажевая доза шума определена по формуле Robinson [4]:
£> =» ¿э — 10 lg Т/Т0,
где Ья — эквивалентный уровень (в дБ А); Т — стаж (в годах); Т„=1 год. Энтропия уровня шума рассчитана по формуле (1) за период, необходимый для определения La : 0,5 наиболее характерного часа по ГОСТу 20445—75.
Объем выборки на каждом уровне варьирования определяли расчетным методом по результатам предварительного эксперимента [2]. При доверительной вероятности а=0,99 для всех результативных признаков необходимый объем выборки 12< г£л<27 (для стажа 4—10 лет, возраста 25—40 лет).
Всего обследовано 117 человек, у которых до и после смены (в период от 13 до 14 и от 21 до 22 ч) проведены тональная аудиометрия, тонометрия, пульсометрия, проба с кольцами Ландольта, рео-энцефалография и др. Дополнительно анкетировано 60 рабочих основных профессий угольной (горнорабочие очистного забоя, проходчики) и металлургической (операторы и подручные операторов) промышленности (68,3 и 31,7% соответственно).
С целью выделения доли влияния каждого из изучаемых факторов на уровень результативного признака осуществлен дисперсионный, корреляционный и регрессионный анализ полученного материала.
Анализ (см. таблицу) показал, что увеличение энтропии шума при одинаковой стажевой дозе приводит к достоверному изменению порогов слуха. Скорость восприятия информации до смены мак-
Некоторые средние характеристики обследованных рабочих* (М±т)
Значения показателей для уровней варьировании факторов
Ревультатявные признаки H.-I. Да— 1 H.-I, Д.+ 1 H.+ I, Д.-1 H.+ I, Д.+ 1
Объем выборки Стаж, годы Возраст, годы Стажевая доза шума, дБ А Энтропия, бит 31 6,6±0,4 31,9± 1,3 95,6±0,5 1,59±0,03 28 7,0±0,6 33,9± 1,5 105,4±0,6 1,51±0,04 30 6.2±0,4 31,0± 1,6 95,8±0,6 2,61±0,03 28 6,8±0.6 35,6± 1.4 104,4±0,6 2,58±0,09
До смены
ПСП слуха на речевых частотах, дБ (ПСП^) ПСП слуха на частоте 4000 Гц, дБ (ПСП4000 Гц) Скорость восприятия информации, бит/с ИН (по результатам вариационной пульсометрии) 4,3±0,5 16,2±2,3 1,09±0,05 95,7±12 7,2±1.2 26,!±2,7 0,87±0,07 286,8± 47,5 После 6,7±0,9 20,6± 1,7 1,02±0,09 137,4± 14,2 смены 11,7± 1,2 34,7±2.3 0,91 ±0,08 309,3± 27,7
ВСП слуха на речевых частотах, дБ (ВСП^) ВСП слуха на частоте 4000 Гц, дБ (ВСП4000 Гц) Скорость восприятия информации, бит/с ИН (по результатам вариационной пульсометрии) 3,3±0,5 10±0,8 !.12±0.05 107,6± 17,1 4,4±0.6 12,3± 1 0,91±0,08 183,5± 26,9 5,4±0,5 12,8*1 1,38±0,06 386,9±41,5 6,3±0,7 14,7± 1,1 0,88±0,06 248,6± 20,1
Примечание. Звездочка — выборочные данные. Всего анализировалось 83 результативных признака; ПСП — постоянное снижение порога; ВСП — временное снижение порога; ИН — индекс напряжения.
симальна при наименьшем уровне варьирования факторов, а после смены — при наибольшем уровне энтропии и минимальной дозе. ВСП слуха сохраняют ту же тенденцию, что и ПСП.
Более глубокие связи между изучавшимися факторами и результативными признаками позволяют выявить дисперсионный анализ. Видимо, в связи с тем что еще на этапе планирования сведено к минимуму влияние неконтролируемых факторов, вклад дозы и энтропии в дисперсию результативных признаков достоверен для большинства изученных показателей, в том числе слуха. Например, для среднего порога слуховой чувствительности на речевых частотах, равного
псп = ПСП50Р ГЦ + ПСП,000 Г„ + ПСП4000 ГЦ
3
оказалось, что при достоверном вкладе (Я<.0,05) дозы энтропии существенное значение имеет взаимодействие градаций факторов. Достоверен вклад взаимодействия /градаций и для некоторых других результативных признаков: систолического артериального давления и времени простой акустико-моторной реакции до смены, дикротического индекса после смены. Анализ связи этих результативных признаков с изучавшимися факторами подтверждает ранее высказанное [31 предположение об увеличении роли энтропии с уменьшением энергии действующего шума. Для ПСП4000 Гц взаимодействие градаций роли не играет, в то время как вклад каждого из факторов в значительной степени достоверен (Я<0,01). Интересные результаты получены для ВСП слуха. Судя по данным дисперсионного анализа, достоверный вклад в формирование ВСП (/><0,05) вносит
только энтропия. Это в некоторой степени объясняется данными регрессионного анализа: стажевая доза входит в уравнение либо в членах второго порядка (ВСП г), либо вообще не входит (ВСГ14000 гц). Если же анализировать не ВСП, а пороги слуха после смены (ПСП+ВСП), то в уравнение входят оба фактора:
уг=—28+0.29D+0.05D-//,
У4ооо гц = — 67,2+13,5Я+0,00802.
Для первого уравнения коэффициент множественной корреляции (R) составляет 0,538 и регрессией объясняется 30% дисперсии (Р<0,001), для второго R=0,670 и 45% соответственно (/><0,001). Частота пульса от дозы и энтропии не зависит (rD= ——0,06; rti =0,04), в то время как по данным вариационной пульсометрии средняя величина интервалов R—R хорошо коррелирует как с дозой, так и с энтропией (rD=—0,32; гн=— 0,24; Р< <0,05). Это связано, видимо, с тем, что частота пульса, измеренная пальпаторно, является мгновенным значением, а полученная с помощью вариационной пульсометрии — ближе к базальному. Частота пульса после смены хорошо коррелирует с энтропией (лн=0,34; Р<0,05), а в уравнение регрессии входит в виде члена второго порядка (Р<0,01):
у=63,5+3,52//2.
Для средней величины интервалов R—R связь с дозой уменьшилась, а с энтропией осталась практически на прежнем уровне. Уравнение регрессии имеет следующий вид (/><0,05):
(/=2,0—0,9H+0,009H-D—0.0001D2.
Это подтверждают и данные литературы II] о вы-х сокой чувствительности частоты пульса к уровню неопределенности ожидаемого сигнала. Большая чувствительность сердечно-сосудистой системы к энтропии шума нашла отражение в колебаниях ИН. Его абсолютное значение до смены достоверно больше при высоком уровне энтропии, а после смены — при 95,8 дБ А и энтропии 2,61 бит.
В некоторых случаях коэффициенты парной корреляции и данные дисперсионного анализа не выявляют зависимости между результативным признаком и анализируемыми факторами, а уравнение регрессии получается надежным. Например, по данным парной корреляции относительный объемный пульс (данные реоэнцефалографии) после смены не зазисит от дозы и энтропии (гс=0,08, гн = ——0.1), а коэффициент множественной корреляции составляет 0,555 и регрессией объясняется 31 % дисперсии (Р<с0,05). В уравнение входят доза, энтропия, их произведение и квадраты.
Следовательно, значение энтропии для гигиенической оценки шума довольно велико, и если биологические эффекты дозы связаны, по-види-мому, в основном с энергией звукового раздражителя, то энтропии —с особенностями пространст-венно-временной структуры, неопределенностью те-кущего значения уровня и в конечном итоге с заложенной в динамике уровня информацией, используемой для предадаптацин к раздражителю, с сигнальной значимостью шума.
Это подтверждается анализом ответов опрошенных на вопросы анкеты. По характеру шума 58,5± 7,7% горняков и 68,4±9,6 % металлургов могут определить, что оборудование работает нормально, 73,2±6,9 и 94,7±5,6% соответственно могут указать на то, что оно работает со сбоями либо в аварийном режиме. Большинство (95,1 ±3,3%) опрошенных горняков и 100% металлургов используют эту информацию в своей работе, причем 46,8± 7,8%, анкетированных рабочих угольной и 63,1± 11 % металлургической промышленности используют ее часто или постоянно. Аналогична субъективная оценка шума в качестве источника информации о возникновении угрозы своей безопасности или безопасности товарищей. Среди анкетированных горняков 68,3±7,2% по характеру шума могут определить ситуацию, когда возникает угроза собственной безопасности, а 53,7±7,7% — когда появляется угроза безопасности товарищей (среди металлургов — 68,4±9,6 и 52,6±12,4% соответственно). Используют эту информацию 95,2+3,2% опрошенных рабочих угольной и 94,7±4,8% рабочих металлургической промышленности. Практически полное совпадение субъективных оценок шума как источника информации об угрозе безопасности среди шахтеров и металлургов из-за малочисленности выработок мы склонны считать случайным. Однако не исключено, что в этом проявляется действие определенного общебиологического закона, связывающего снабжение организма сен-сорной информацией с формированием ответной
реакции, обеспечивающей максимальную безопасность в данных условиях. Более 80% опрошенных горняков и 100% металлургов считают полезным использование в работе информации, заложенной в физических параметрах производственного шума.
Выводы. 1. Информационная модель производственного шума хорошо дополняет его энергетическую модель, а нх совместное использование позволяет полнее объяснить многие биологические эффекты шума. Энтропия наряду со стажевой дозой вносит значительный вклад в формирование ответной реакции организма на шум.
2. По субъективным оценкам, шум, являясь безусловно вредным, мешающим фактором производственной среды, имеет и сигнальное значение — служит источником информации о текущей производственной ситуации и степени безопасности работающих. Адаптация к шуму в этих условиях осложнена. Для защиты от чрезмерной энергии раздражителя (95—105 дБ А) чувствительность к нему должна быть максимально снижена, а необходимость использовать информацию, заложенную в физических параметрах шума для более эффективной деятельности, требует сохранения чувствительности на достаточно высоком уровне. Биологическая активность шума изменяется в зависимости от его энергии, энтропии и их соотношения.
3. Связь дозы и энтропии с различными результативными признаками неодинакова, поэтому нельзя, видимо, учесть эффект одного фактора в виде поправки к другому. В каждом конкретном случае необходимо рассчитывать как дозу, так и энтропию.
Литература
1. Зингерман А. М. — В кн.: Проблемы клинической и экспериментальной физиологии головного мозга. Л., 1967, с. 49—52.
2. Кабатов Ю. Ф., Славин М. Б. Вероятностно-стати-стические методы в медицинских исследованиях и надежность медицинской аппаратуры. М., 1976.
3. Калганов А. В. — Гиг. и сан., 1984, № 3, с. 82—84.
4. Методические рекомендации по дозной оценке производственных шумов М., 1982.
5. Миллер Дж. — В кн.: Концепция информации и биологические системы. М., 1966, с. 279—303.
6. Мухин В. В. Гигиеническое обоснование организации профилактики шумовых поражений в прокатном производстве. Автореф. дис. канд. М., 1984.
7. Суворов Г. А., Денисов Э. И., Колганов A.B. — Гиг. труда, 1980, Дгг I, с. 5—8.
8. Суворов Г. А., Дихницкий А. М. Импульсный шум и его влияние на организм человека. Л., 1975.
9. Фомин С. В., Беркинблит М. Б. Математические проблемы в биологии. М., 1973.
10. Шамбадаль П. Развитие и приложения понятия энтропии. М., 1967.
11. Шинев В. Г. Гигиеническая оценка непостоянных производственных шумов с целью совершенствования нормирования. Автореф. дис. канд. М., 1982.
Поступила 14.01.85
Summary. The experimental data indicate that man's biological activity is affected both by the level and entropy of noise; therefore, both these factors should be taken in-
to account in the hygienic assessment ol noise. Questionnai- indicative o( the current situation in industrial and sa-res show that workers use noise as a source of information fety_situation.
УДК 61«.833-02:613.644:6561-07
»V ■ I. >
Л. А. Кабалова, С. А. Солдаткина, Е. П. Зайцева
СОСТОЯНИЕ ЦЕНТРАЛЬНОЙ И ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ТРАНСПОРТНОГО ШУМА РАЗЛИЧНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ
Московский НИИ гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана
В исследованиях, посвященных изучению влияния шума на состояние ЦНС в зависимости от его интенсивности, длительности воздействия и физической характеристики, установлены неоднозначность изменений, происходящих как на функциональном, так и на клеточном уровне [2, 4, 51, а также патогенная роль шума в генезе невротических расстройств 131. Неоднозначность процессов нейродинамики в зависимости от длительности воздействия является отражением различных фаз адаптационных реакций, направленных на мобилизацию функционального резерва на начальном этапе с последующими изменениями гомеостаза и достижением нового уровня функционирования системы в целом.
Нами изучен характер компенсаторно-приспособительных реакций центральной и периферической нервной системы при воздействии транспортного шума эквивалентными уровнями звука 60 и 80 дБ А по 6 ч ежедневно на протяжении 1 мес. Исследования проведены на белых беспородных крысах с начальной массой тела 180—200 г (по 15 животных в каждой группе).
Функциональное состояние ЦНС оценивали по показателям поведенческих реакций, которые в настоящее время широко используются в гигиенических исследованиях 171. С помощью метода «открытого поля» оценивали двигательную и эмоциональную активность животных. Показателями двигательной активности служило число пересе-
ченных квадратов и переходов от центра к периферии и обратно, а также число вертикальных стоек. Об эмоциональном состоянии животных судили по числу и длительности умываний, дефекаций и мочеиспусканий. Для оценки условнорефлекторной деятельности ЦНС использовали метод облучения животных в Т-образном лабиринте с положительным подкреплением пищевой приманкой [1, 61. К обучению приступили через неделю после начала воздействия шума, что позволяло оценить состояние нервной системы к этому моменту как по исходным показателям, так и по качественным характеристикам процесса обучения. Функциональное состояние нервно-мышечного аппарата определяли по показателям реобазы и хронаксии, измеренным импульсным стимулятором ИСЭ-01. На протяжении всего эксперимента наблюдали за поведением животных. Физиологические показатели измеряли до начала воздействия шума, через 3, 10, 20, 30 дней воздействия и в восстановительном периоде. Полученные результаты обрабатывали методами параметрической и непараметрической статистики.
В комплексе с физиологическими исследованиями в конце месячного воздействия изучали морфо-функциональное состояние нейронов 5-го слоя сенсомоторной зоны коры головного мозга (большие пирамидные клетки) посредством обзорных морфологических, гистохимических и морфометрических методов на серийных целлоидиновых срезах толщи-
Таблица I
Показатели двигательной и эмоциональной активности крыс
Число пересечен- Число переходов Число вертикаль- Число Время умы- Число
Время исследования ных квадратов от центра и обратно ных стоек умыван ий ваний дефекаций
А Б А Б А в А Б А Б А Б
До воздействия 27,1 39,3 0,9 1.9 4,9 4,9 2,4 2,1 13 13,6 0,6 0.7
После начала воз-
действия:
через 3 дня 27,6 39,7 2,3 4,2* 9,9 10,2* 1,6 1,7* 4,9* 14,2 0,7 0,2*
» 10 дней 19,1 30 2 1.6 4,4 4,6 1,1 1,9 9,2 10.4 0,5 0,6
» 20 » 31,2 21,3* 1,4* 0,4* 6,5 3,4 1.4 2,4 5* 21,8* 0* 0*
» 30 » 48,4* 39 3* 2.4* 12,7* 6.4 1* 1,6* 2,7* 11,8 0,1* 0,1*
Восстановительный
период 20,4 22,5 0,8 I* 4,6 3,4 0.9 1.1* 1,7* 12 0,3 0»
Примечание. Здесь и в табл. 2: А — при 60 дБ А, Б — при 80 дБ А; звездочка — значимые изменения по □арному критерию Вилкоксона при Ят< 0,05.
