CC BY
8
УДК 113.644
О ВЛИЯНИИ НИЗКОЧАСТОТНЫХ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ И ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ НА ОРГАНИЗМ РАБОТАЮЩИХ
В. К. Добросердов
Московский научно-исследовательский институт гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана Министерства здравоохранения РСФСР
Расширяющееся применение в промышленности ультразвука для технологических целей поставило перед гигиеной труда вопрос об изучении характера и особенностей действия его на организм человека с целью разработки гигиенических нормативов и предупредительных мер. Низкочастотный ультразвук распространяется в воздухе и может действовать на работающих так же, как и соприкосновение с деталями и инструментом, в которых возбуждаются колебания (контактное воздействие). Однако низкочастотный ультразвук в чистом виде в производственных условиях не существует, а всегда сопровождается высокочастотным шумом. Так, при изучении спектральных характеристик технологического ультразвукового оборудования мы установили, что интенсивность ультразвука и шума, генерируемых при работе установок, колеблется в значительных пределах в зависимости от их мощности и назначения.
Весьма различен и удельный вес как ультразвуковой, так и шумовой составляющей акустического комплекса. Интенсивность ультразвука и слышимого шума промышленных установок изменялась нами в '/з октавных полосах аппаратурой фирмы Брюель и Къер, она представлена в табл. 1.
Из табл. 1 видно, что при работе ультразвуковых установок давление на ультразвуковых частотах заметно выше, чем на звуковых; чаще
Таблица 1
Интенсивность ультразвука и слышимого шума промышленных установок
Вид оборудования Место измерения Звуковое и ультразвуковое давление (в дб) на частоте Примечание
2 500 гц 16 000 гц 20 000 гц
Станок УЗСН-2 Рука 91 88 109 Измере-
ния про-
изведены
Ухо 76 70 95 на ВДНХ
Эмульгатор УМЗ-0,1 » 72 82 105 То же
Станок конструкции Акустического
института АН СССР Рука 70 72 132
Ухо 70 90 107 » »
Станок МЭ-34 Рука 74 90 116
Ухо 86 78 103
» 4772 Рука 78 78 110
Ухо 79 99 114
Ванна для очистки № 1 » 88 99 105
» » I № 2 Рука 88 102 124
Ухо 91 95 115
» » I № 3 Рука 100 101 124
Ухо 91 100 117
всего оно находится в пределах 100—120 дб. Так, при работе станка > МЭ-34 интенсивнрсть ультразвука на частоте 20 кгц равна 116 дб, а на частотах 12 500 гц и 16 000 гц интенсивность шума составляет 74 и 90 дб.
2 Гигиена и санитария, № 2
17
Действие на работающих комплекса низкочастотных ультразвуковых колебаний и высокочастотного шума показано в ряде исследований (3. С. Лисичкина, 1961; Н. А. Ефимов и В. С. Лукьянов; А. С. Мельку-мова и В. А. Королева; Я. С. Темкин и П. С. Кубланова; И. В. Рощин и соавторы; Н. Н. Шаталов и соавторы). Кроме того, в единичных сообщениях раскрыто влияние на человека практически чистого ультразвука и высокочастотного звука (В. К. Добросердов, 1963, 1965; В. М. Григорьева, 1964; В. А. Королева). Однако раздельное влияние составляющих акустического комплекса на организм до сих пор не изучено. Не выявлено, в частности, какой именно составляющей обусловлены особенности действия на работающих указанного комплекса. Это и побудило нас провести экспериментальное исследование действия на организм людей отдельно ультразвука и высокочастотного звука.
Проведены физиологические наблюдения над рабочими, обслуживающими заводские ультразвуковые установки. В качестве раздражителя применяли практически чистый ультразвук частотой 20 600 гц и высокочастотный звук 14 ООО гц. Ультразвуковые волны генерировали серийно выпускаемой промышленностью ультразвуковой установкой УЭМ-1,5 и воспроизводили в камере магнитострикционным преобразователем.
Высокочастотный звук подавали в камеру 2 звуковыми головками 1А17 от генератора ГЗ-ЗЗ. Акустические параметры систематически измеряли аппаратурой датской фирмы Брюель и Кьер. Исследования осуществляли в специальной звукоизолированной камере. Воздействию ультразвука и шума подвергли 25 здоровых молодых людей 18—25 лет с нормальным слухом. Источники ультразвука и шума были расположены на фиксированном расстоянии от головы испытуемых (по горизонтали). Каждого из них озвучивали от 3 до 10 раз по каждой методике. Время экспозиции 1 час. В I серии опытов изучали действия низкочастотного ультразвука интенсивностью 100—120 дб, во II серии — действие высокочастотного звука интенсивностью 80—100 дб.
Для оценки действия колебаний на испытуемых изучали аудиометрию, стабилогра-фию и хронорефлексометрию. Слуховую чувствительность исследовали моноурально, в свободном звуковом поле генератором ГЗ-2 со ступенчатым магазином затухания в 1 дб. Напряжение на выходе генератора контролировали ламповым вольтметром. Частоты сигналов: 4000, 10 000, 14 000, 15 000 гц и др. Запись качаний тела (стабило-графия) производили аппаратурой, сделанной в Институте им. Ф. Ф. Эрисмана, которая состояла из площадки с тензодатчиками, усилителя и прибора НЮ. Принцип стабило-графии разработали В. С. Гурфинкель, Я. С. Якобсон и др. (1955); он состоит в преобразовании механических движений тела испытуемого в электрические сигналы, которые записываются на фотопленку. Латентный период зрительно- и слухомоторной реакции замеряли электромеханическим хронорефлексометром конструкции С. И. Горшкова и К- Н. Куликова. Вся физиологическая аппаратура действовала так, чтобы исключить присутствие экспериментатора в камере с испытуемым. Функции исследовали до действия раздражителя, в период опыта и после его окончания.
Оказалось, что под влиянием ультразвука, равно как и звука, реакция слухового органа была в подавляющем большинстве случаев направлена в сторону понижения чувствительности. При аудиометрни на частоте звукового сигнала 14 000 и 15 000 гц сразу после воздействия ультразвуковым раздражителем интенсивностью 120 дб у половины обследуемых слуховая чувствительность снизилась на 11—17 дб, а у остальных— на 5—10 дб. Ультразвуковые колебания интенсивностью 100 дб повышали пороги слышимости до 10 дб с восстановлением их в пределах 3 мин. Высокочастотный звук 100 дб вызывал понижение слуховой чувствительности на 10—40 дб, в среднем на 20 дб. Даже при звуке 80 дб оно составляло в среднем 12 дб. При воздействии колебаний ультразвукового диапазона в большинстве случаев восстановление слуха происходило 3—5 мин. Под влиянием звука интенсивностью 100 дб слуховая чувствительность возвращалась к первоначальному уровню более чем за 3—5 мин. (см. рисунок).
Исследование слуха на более низких частотах (10 000 и 4000 гц) указывало на то, что звуковой раздражитель вызывал большие изменения по сравнению с ультразвуковым. Таким образом, низкочастотный ультразвук вызывал понижение слуховой чувствительности.
Адекватным раздражителем вестибулярного аппарата является перемещение самого человеческого тела в пространстве или любая сила,
влияющая на его устойчивость (Г. И. Гринберг и Р. А. Засосов). Для оценки устойчивости равновесия человека мы применяли стабилографи-ческую методику. Установлено, что тотчас после действия ультразвука интенсивностью 120 дб у всей группы обследованных максимальная амплитуда колебаний тела увеличилась в среднем на 2,658 мм, а количество колебаний возросло на 4,32 в 1 мин. Последующая статистическая I проверка показала высокую достоверность разницы. Отклонение индексов устойчивости, вызванное ультразвуком интенсивностью 100 дб и и звуковыми волнами 100 и 80 дб, было настолько незначительным, что оказалось недостоверным. Соответствующие данные приведены в табл.2.
Как полагают Г. И. Гринберг и Р. А. Засосов, вестибулярный аппарат не обладает адаптационными свойствами, которые присущи другим органам чувств. Исходя из таких функциональных особенностей вестибулярной системы, можно отнести выявлен-к ные нами изменения у испытуемых за счет неблагоприятного действия ультразвука интенсив-I ностью 120 дб. Поэтому правы Я- С. Темкин и П. С. Кубланова, утверждая, что нарушения вестибулярной функции, наблюдаемые у рабочих, занятых на ультразвуковых установках, могут быть обусловлены высокими уровнями их ультразвука.
Для изучения влияния ультразвука и шума на состояние центральной нервной системы мы определили у испытуемых скрытое время двигательных реакций на свет и звук. Известно, что И. П. Павлов придавал большое значение этому показателю, считая, что его удлинение соответствует развитию процессов торможения, а укорочение — расторма-живанию и развитию процессов возбуждения. Об этом же пишут и многие другие авторы (С. И. Горшков; Е. И. Бойко; Г. С. Юньев). Как показали наши исследования, после воздействия ультразвука 120 дб обнаруживалось достоверное для всей группы испытуемых удлинение скрытого времени реакции на свет и звук. Достоверное удлинение этого времени констатировано также и при воздействии на испытуемых звуковых колебаний интенсивностью 100 дб. При воздействии же ультразвука 100 дб и звука 80 дб достоверных сдвигов скрытого времени реакции на свет и звук ввиду слабых отклонений найдено не было. Все эти данные приведены в табл. 3.
дб ■40
ЗО
го ю о /о го зо
А А ——
3
40
ЗО
го го о /о го
3° I После шума ^ ^ После шума
з 1 /о нгогз*^ / з ^ ю /у го гз Минуты
Сдвиги порогов слышимости на частоте 14 000 гц после действия низкочастотного ультразвука и высокочастотного звука с разными уровнями интенсивности (средние данные).
/ — ультразвук 120 дб; 2 — ультразвук 100 дб; 3 — высокочастотный звук 100 дб\ 4 — высокочастотный звук 80 дб.
Таблица 2
Результаты статистической обработки показателей стабилограммы
Внд раздражителя и его интенсивность (в дб) Показатель стабилограммы
максимальная амплитуда количество колебаний (в минуту)
Ультразвук 120 . . . • 2,66 ±0,55 12 4,83 4,32 4-0,13 12 3,32
> 100 ... • 0,70 ±1,04 5 0,67 1,10 ±2,34 5 0,48
Звук 100....... 1,71 ±1,57 10 1,08 2,33 +4,39 10 0,53
* 80....... 0,20 ±0,31 4 2,06 2,90 ±3,90 4 0,74
2*
19
Таким образом, при воздействии ультразвука 120 дб и звука 100 дб в центральной нервной системе возникают такие изменения, которые в соответствии с принятой в литературе трактовкой могут указывать на развитие процессов торможения. Ввиду того что такое торможение возникает под действием посторонних факторов, а не в порядке осуществления межцентральной координации или дифференцировки, оно должно рассматриваться как показатель неблагоприятного влияния на организм ультразвука и звука примененных параметров. Сравнительный анализ действия ультразвука и звука позволяет утверждать, что
Таблица 3
Результаты статистической обработки скрытого времени реакции на свет и звук
Вид раздражителя и его интенсивность(в дб) Вид реакции Обозначение статистического индекса
Ультразвук 120 . . . На звук 5,05 ±2,09 18 2,41
» 100 .. . » свет 8,36 ±2,65 18 3,25
> » 3,45 ±5,40 10 0,64
» звук 2,30 ±2,65 9 0,89
Звук 100 ...... * » 19,04 ±5,10 9 3,73
» свет 9,70 ±2,95 16 3,29
» 80...... » звук 5,66 ±3,08 9 1,85
» свет 3,10 ±2,21 9 1,40
последний вызывает большие сдвиги скорости рефлекторных реакций, ультразвуковые же волны давлением 120 дб вызывают меньшие, хотя и существенные изменения этого показателя. Характер и величины отмеченных отклонений примерно одинаковы при световом и звуковом раздражителе во время воздействия волн ультразвукового диапазона. При этом звук вызывает более глубокие изменения времени слухомоторной реакции по сравнению со зрительномоторной. Следовательно, ультразвук интенсивностью 120 дб является физиологически активным раздражителем и не может считаться безразличным для работающих. Учитывая, что такая интенсивность колебаний часто наблюдается при эксплуатации большинства ультразвуковых установок, необходимо ставить перед конструкторами вопрос о дополнительных мерах по снижению уровней ультразвука в промышленности.
На обследованных нами участках ультразвуковое оборудование работало в среднем 6—7 часов в смену. Каждую установку обслуживало 1—2 человека. Их работа не была связана с тяжелым физическим напряжением. Контакт с жидкими и плотными средствами, где распространяются колебания, был минимальным и не играл существенной роли. Мы проводили физиологические исследования на производстве при ультразвуковых процессах очистки деталей, сверления, резки кристаллов и паяния. Применяли стабилографию и высокочастотную аудио-метрию 10 000 и 14 000 гц.
Рабочих обследовали динамически в течение 3—5 дней до начала я смены и в конце ее. В качестве контроля была взята группа рабочих с аналогичными условиями труда, но не испытывавших действие шума и ультразвука.
Исследования показали, что у работающих на ультразвуковых установках наиболее выражены сдвиги слуховой чувствительности. В конце смены отмечено понижение остроты слуха при частоте 10 000 гц на 11—20 дб. При частоте 14 000 гц в конце рабочего дня у более чем половины обследуемых слуховые пороги повысились на 11—20 дб, а в единичных случаях — более чем на 20 дб. Статистическая обработка по- '
лученных данных подтвердила достоверность этих сдвигов. В контроль- ' ной группе ни у одного из обследованных отклонения порогов слуха не
превышали 10 дб. Стабилографические исследования выявили определенное снижение устойчивости прямостояния. Очевидно, ухудшение слуха зависит преимущественно от звука, а преобладающую роль в изменении вестибулярного анализатора играют ультразвуковые колебания. Пороговая интенсивность ультразвука равняется 100 дб.
Выводы
1. Низкочастотный ультразвук интенсивностью 120 дб вызывает статистически достоверные отклонения слуховой и вестибулярной функции, изменяет время рефлекторных реакций. Ультразвук интенсивностью 100 дб приводит к слабым, недостоверным изменениям физиологических функций.
2. Пороговые интенсивности ультразвука выше, чем пороговые интенсивности шума.
3. Характер действия ультразвука и высокочастотного звука на исследуемые функции существенно не отличается друг от друга.
4. Изменения в состоянии здоровья работающих, занятых на ультразвуковых установках, обусловлены воздействием ультразвука и звука.
5. Для обоснования гигиенических нормативов ультразвука необходимы дальнейшие экспериментальные исследования и клинические наблюдения над лицами, обслуживающими ультразвуковые установки.
ЛИТЕРАТУРА
Бабский Е. Б., Гурфинкель В. С., Р о м е л ь Э. Л. и др. Физиол. ж. СССР, 1955, № 3, с. 423. — Бойко Е. И. Время реакции человека. М., 1964. — Григорьева В. М. Ультразвуковая техника, 1963, № 2, с. 65. — Гринберг Г. И., Засосов Р. А. Основы физиологии и методы функционального исследования слухового вестибулярного и обонятельного анализатора. Л., 1957. — Добросердов В. К. В кн.: Материалы 10-й научно-практической конференции молодых гигиенистов и санитарных врачей. М., 1965, с. 148. — Ефимов Н. А., Лукьянов В. С. Учен, записки Московск. научно-исслед. ин-та гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана. М., 1963, № 11, с. 15. — Королева В. А. Там же. В кн.: Вопросы профпатологии. М., 1964, с. 183.—Л и с и ч к и н а 3. С. Гиг. и сан., 1961, № с. 23.— Она же. Ученые записки Московск. научно-исслед. ин-та гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана. М., 1963, № 11, с. 5. — М е л ь к у м о в а А. С., Короле-в а В. А. Там же, № 11, с. 29. — Рощин И. В., Ефимов Н. А., Горшков С. И. Труды 2-го Всероссийск. съезда гигиенистов и санитарных врачей. М., 1964, с. 8. — Темкин Я. С., Кубланова П. С. Там же, с. 41. — Шаталов Н. Н., Рыжков М. Н., К о з л о в Л. А. и др. Гиг. труда, 1961, № 7, с. 28. — Ю н ь е в Г. С. Скорость распространения возбуждения в центральной нервной системе. Минск, 1963.
Поступила 6/XI 1965 г.
THE EFFECT OF LOW FREQUENCY ULTRASONIC AND HIGH FREQUENCY SOUND
WAVES ON WORKERS
V. K. Dobroserdov
The paper contains findings of observations carried out over persons subjected to the action of low frequency ultrasonic and high frequency sound waves. The author investigated the auditory sensitivity to frequencies of 150.000, 14.000, 10.000 and 4000 c/s, the latent period of oculomotor and auditomotor reactions and the vestibular apparatus by means of stabilography. The finding was that ultrasonic waves of an intensity of 120 db are physiologically active and may not be permitted in the industry; however, ultrasonic waves of an intensity of 100 db produced no significant shifts in the investigated physiological functions. The effect produced by the high frequency sound was much more pronounced than that of the ultrasonic waves. The author supposes that the disturbances of health of workers result from the action of ultrasonic waves and that of noise prevailing in the industry.
