Влияние шума на психофизиологические параметры и работоспособность организма человека Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА

И.А.Погонышева и др.

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА

УДК 57.043; 612.014.45 И.А.Погонышева

Д.А.Погонышев

А.А.Крылова

Нижневартовск, Россия

ВЛИЯНИЕ ШУМА НА ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ И РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА

Аннотация. Проведена оценка воздействия высокого шумового фона на психофизиологические параметры нервной системы и работоспособность организма человека. Исследование динамики функционального состояния показателей нервной системы проводилось в двух группах обследуемых. Акустическая среда рабочей зоны контрольной группы не характеризовалась высоким шумовым фоном. В ходе исследования выявлено, что психофизиологические параметры нервной системы у обследуемых экспериментальной группы, находившейся в течение дня на рабочих местах, где зарегистрировано превышение предельно допустимых уровней звука, имеют динамику увеличения времени простой и сложной реакции на световой сигнал, уменьшения силы нервной системы, снижения подвижности процессов торможения и возбуждения, что приводит к ухудшению работоспособности, концентрации внимания, памяти, способности к восприятию и обработке информации. У представителей контрольной группы эти изменения были выражены в меньшей степени, работоспособность к концу рабочего дня оставалась на достаточно высоком уровне.

Ключевые слова: шумовое воздействие, работоспособность, нервная система.

Сведения об авторах: Погонышева Ирина Александровна, кандидат биологических наук, доцент кафедры экологии; Погонышев Денис Александрович, кандидат биологических наук, доцент кафедры экологии; Крылова Анна Александровна, студент.

Место работы: Нижневартовский государственный университет.

Контактная информация: 628600, г. Нижневартовск, ул. Дзержинского, 11, каб. 213, тел.: 3466576830, e-mail: d.pogonyshev@mail.ru

В сфере обеспечения экологической безопасности существенное место отводится решению вопроса защиты населения от воздействия шума. Если рассматривать шум как экологический фактор, то он является одним из существенных загрязнителей окружающей среды в городах, оказывающим весьма неблагоприятное влияние на здоровье и трудоспособность человека. Источниками шума являются промышленные и энергетические предприятия, средства наземного и воздушного транспорта, инженерное и санитарно-техническое оборудование, а также шумовой фон внутри кварталов, связанный с жизнедеятельностью людей. Исследования, проведенные в последние годы в ряде городов России, показали, что 25—40% городского населения уже сейчас проживает на территории, где уровень шума значительно превышает санитарные нормы [3].

Усугубляет данную проблему и тот факт, что человек не имеет надежной защиты от шума. В этой связи возникает острая необходимость в проведении наиболее тщательных санитарно-гигиенических и психофизиологических иссле-

дований по изучению влияния шума на организм человека с использованием наиболее чувствительных и адекватных методик [2].

Субъективное восприятие шума зависит от физической структуры шума и психофизиологических особенностей человека. Реакции на шум у населения неоднородны. 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 [4].

Центральная нервная система обладает высокой чувствительностью к шумовому влиянию, так как изменение ее функционирования происходит еще до тех уровней акустического давления, которые вызывают нарушение слухового анализатора. Важными показателями функционального состояния центральной нервной

Вестник НВГУ. № 1/2015

МА ТЕМА ТИЧЕСКИЕ И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НА УКИ

системы при воздействии различных факторов среды являются способность к концентрации внимания и умственная работоспособность. Нарушение состояния центральной нервной системы под воздействием шума приводит 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 [1].

Целью исследования явилась оценка воздействия высокого шумового фона на психофизиологические параметры и работоспособность организма человека.

Изучение влияния шума на организм человека проводилось на предприятии г. Нижневартовска ХМАО—Югры, сфера деятельности которого заключается в производстве и эксплуатации подъемно-транспортного оборудования, предоставлении услуг по его монтажу, ремонту и техническому обслуживанию. На территории предприятия находится станочный цех, цех гидравлики, моторный участок, участок ремонта подъемных установок и автомобильных кранов.

Был обследован персонал предприятия (экспериментальная, или I группа): инженеры, мастера ремонтно-механических мастерских (деятельность которых не относится к тяжелому физическому труду).

В категорию обследуемых вошли 35 человек. Исследование динамики функционального состояния параметров нервной системы проводилось в различные периоды рабочего дня: утром (до нагрузки), днем (во время нагрузки), вечером в конце смены (после нагрузки).

Контрольную группу составили работники офиса (II группа), рабочие места которых не характеризовались превышением допустимого уровня по шуму. Количество обследуемых— 35 человек. Психофизиологическое тестирование проводилось утром и вечером (в конце рабочего дня).

Оценку состояния акустической среды на производстве проводили с помощью шумомера SVAN-959 согласно ГОСТ 12.1.050-86. «Система стандартов безопасности труда. Методы измерения шума на рабочих местах».

Для определения влияния шума на психофизиологическое состояние обследуемых был использован прибор «Активациометр универсальный», модель АЦ6, методика Ю.А.Цагарелли. Для выявления функциональных состояний и ра-

ботоспособности обследуемых использовались результаты диагностики времени простой двигательной реакции и сложной реакции выбора. Проводилась диагностика силы/слабости нервной системы («Теппинг-тест»), подвижности/ инертности нервной системы, диагностика тремора. Определялась точность реакции на движущийся объект.

В результате измерения состояния акустической среды рабочей зоны экспериментальной группы получены следующие данные:

• уровень звукового давления: 85,2 дБ SPL;

• эквивалентный уровень звука: 75,4 дБА;

• максимальный уровень звука: 93,1 дБ;

• минимальный уровень звука: 72,8 дБ.

Это говорит о превышении предельно допустимых уровней звука на рабочих местах согласно СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки».

В результате измерения состояния акустической среды рабочей зоны контрольной группы получены следующие данные:

• уровень звукового давления: 42,5 дБ SPL;

• эквивалентный уровень звука: 40,9 дБА;

• максимальный уровень звука: 48,3 дБ;

• минимальный уровень звука: 33,3 дБ.

Полученные данные не превышают предельно допустимых уровней звука на рабочих местах.

Результаты измерения простой двигательной реакции и сложной реакции выбора позволяют диагностировать уровень утомления, при нарастании которого время простой и сложной реакции увеличивается.

Диагностика подвижности нервных процессов проводилась по средним значениям, полученным в результате исследований три раза в течение рабочего дня у обследуемых экспериментальной группы (табл. 1).

На основе измерения времени реакции определяется скорость и качество реагирования на зрительный стимул. Анализ результатов диагностики показывает, что время как простой, так и сложной реакции значительно увеличивается к завершению рабочего дня, что свидетельствует о быстром нарастании утомления, снижении концентрации внимания и замедлении процессов обработки и восприятия информации у обследуемых экспериментальной группы. У представителей контрольной группы наблюдалась лишь тенденция увеличения времени простой и сложной реакции (табл. 1).

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА

И.А.Погонышева и др.

Таблица 1

Простая двигательная реакция и сложная реакция выбора у обследуемых экспериментальной (I) и контрольной (II) групп

Время регистрации Время реакции, мс Подвижность общая, % Скорость переключаемости внимания, мс

I II I II I II

8:00—9:00 231±4,6 225±2,16 133,8±4,3 139,3±2,48 398±9,9 367±2,7

13:00—14:00 240±4,5 — 117,6±4,5 — 411±4,1 —

17:00—18:00 259±4,8 233±2,09 111,8±4,6 130,6±3,01 433±4,7 382±2,1

В процессе работы в условиях повышенного шумового фактора подвижность нервных процессов у обследуемых первой группы значительно снизилась к концу смены, что говорит о замедлении скорости возбуждения и торможения нервных процессов. Внешне это проявляется в неспособности быстро и адекватно реагировать на раздражители, быстро успокаиваться после сильного возбуждения, а также легко переходить в состояние возбуждения или в момент возбуждения быстро реагировать на тормозные команды. У обследуемых второй группы снижение подвижности нервных процессов происходит незначительно.

Скорость переключаемости внимания (сложная реакция выбора) у обследуемых экспериментальной группы имеет ту же динамику, что и простая двигательная реакция: к концу рабочего

дня происходит уменьшение скорости переноса внимания с одного объекта на другой, обследуемым стало сложнее оперативно реагировать на изменение текущей ситуации. У представителей второй группы эти изменения выражены в меньшей степени, работоспособность к концу рабочего дня остается на достаточно высоком уровне.

Точность реакции на движущийся объект (РДО) зависит от ощущения времени и пространства, а также от точности психомоторных действий. Обработка результатов осуществляется программой автоматически. По результатам десяти основных измерений вычисляется среднеарифметический показатель ошибок РДО, тенденция РДО к запаздыванию и тенденция РДО к упреждению (табл. 2).

Таблица 2

Результаты измерения реакции на движущийся объект у обследуемых

Время регистрации Показатель ошибок, уел. ед. Тенденция к запаздыванию, уел. ед. Тенденция к упреждению, уел. ед.

I II I II I II

8:00—9:00 54,19±1,2 46,6±1,16 49,08±2,0 58,6±2,04 47,6±1,8 47,08±1,14

13:00—14:00 46,28±1,2 — 39,8±1,9 — 41,6±1,9 —

17:00—18:00 78,28±1,4 48,1±1,06 79,35±2,0 44,15±2,01 80,1±2,0 52,07±1,83

Согласно полученным результатам, количество ошибок у обследуемых экспериментальной группы к концу рабочего дня увеличилось на 44,5%, что иллюстрирует степень снижения точности реакции на движущийся объект. В начале рабочего дня точность РДО имела оценку «ниже среднего», в середине дня — «низкую». У представителей второй группы количество ошибок увеличилось незначительно.

Тенденция РДО к запаздыванию свидетельствует о преобладании процессов торможения в моторных зонах ЦНС, а тенденция к упреждению — процессов возбуждения. Анализ полу-

ченных данных позволил выявить индивидуальные особенности РДО у обследуемых. До нагрузки 40% обследуемых первой группы имели очень сильную тенденцию к запаздыванию, сильная и существенная тенденция к упреждению была зарегистрирована у остальных 60% работников. После нагрузки наблюдалось увеличение до 65% обследуемых с очень сильной тенденцией к запаздыванию, что говорит о преобладании процессов торможения и снижении функциональных возможностей к завершению рабочей смены.

Вестник НВГУ. № 1/2015

МА ТЕМА ТИЧЕСКИЕ И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НА УКИ

Результаты диагностики подвижности/инертности нервной системы у обследуемых экспериментальной группы

Таблица 3

Время регистрации Коэффициент подвижности процессов возбуждения НС, уел. ед. Коэффициент подвижности процессов торможения НС, уел. ед.

8:00—9:00 0,97±0,01 (средний) 1,15±0,02 (средний)

13:00—14:00 0,74±0,04 (инертный) 0,80±0,03 (инертный)

18:00—19:00 0,39±0,02 (очень инертный) 0,43±0,02 (очень инертный)

Диагностика подвижности/инертности нервной системы на приборе «Активациометр» происходит с помощью кинематометрической методики Е.П.Ильина. Обработка результатов осуществляется программой анализа автоматически (табл. 3).

Подвижность возбуждения связана со скоростью реакции на неожиданные раздражители, быстротой включения в новую для человека деятельность. Полученные данные показывают, что в течение рабочего дня подвижность процессов возбуждения у обследуемых экспериментальной группы неуклонно снижалась (табл. 3). К концу рабочего дня коэффициент подвижности процессов возбуждения НС уменьшился в три раза.

Подвижность процессов торможения у обследуемых первой группы имеет ту же динами-

ку, что и подвижность возбуждения. К концу смены процесс торможения НС у обследуемых можно охарактеризовать как «очень инертный». У представителей второй группы оба определенных коэффициента НС имели средний уровень подвижности.

Обработка результатов измерения силы/ слабости нервной системы («Теппинг-тест») проводилась путем анализа кривых, представленных на графике, и отнесении их к одному из трех типов, указанных в методике. На следующем этапе интерпретировался коэффициент силы нервной системы (КСНС) по 25-балльной диагностической шкале силы/слабости нервной системы (табл. 4).

Усредненные результаты измерения силы/слабости НС

Таблица 4

Время регистрации Характеристика КСНС, уел. ед. Коэффициент силы НС, %

I II I II

8:00—9:00 7±0,04 9±0,03 11,2±0,09 7,2±0,04

13:00—14:00 9±0,07 — 14,4±0,07 —

17:00—18:00 15±0,03 10±0,01 16,3±0,03 12,9±0,02

Полученные данные о типах кривых показывают, что у 90% представителей первой группы до рабочей нагрузки отмечался ровный тип кривой, что говорит о среднесильной нервной системе, у 10% уже в начале рабочего дня была выявлена слабость нервной системы. Коэффициент силы нервной системы в среднем был равен 7 уел. ед., что соответствует небольшой выраженности слабости нервной системы у обследуемых.

В середине рабочего дня, в период нагрузки у 56% обследуемых экспериментальной группы отмечалась среднесильная НС, у 44% — слабая НС. КСНС был равен 9 уел. ед., что соответствует средней выраженности слабости НС. К кон-

цу рабочей смены отмечались следующие изменения: показатели среднесильной НС регистрировались у 32% испытуемых, слабой НС — у 68%. КСНС— 15 уел. ед., что говорит о высокой выраженности слабости нервной системы. Это свидетельствует о понижении общей работоспособности и функциональных резервов нервной системы к концу смены.

У 6% работников офиса до нагрузки отмечен выпуклый тип кривой, что свидетельствует о высокой силе нервной системы, у 47% — ровный тип кривой (среднесильная нервная система), у 47% уже в начале рабочего дня отмечалась слабость нервной системы. КСНС был равен 9 уел. ед.

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА

И.А.Погонышева и др.

К концу рабочей смены отмечались незначительные изменения: среднесильная НС у 46%, слабая НС у 54% обследуемых. Коэффициент силы НС соответствовал 10 уел. ед. — средняя выраженность слабости НС. Такая динамика свидетельствует о незначительном снижении работоспособности и функциональных резервов нервной системы.

раз 120 118 116 114 112 110 108 106

118

110

До нагрузки После нагрузки

а)

Тремор пальцев кисти рук диагностировался по степени дрожания путем подсчета количества касаний спицы о края прорезей и отверстий в металлической пластине активациометра. По результатам измерений была составлена гистограмма (рис. 1).

раз 166 ■

156

146

136

126

116

106

130

-гег

-»2-

До нагрузки Во время нагрузки После нагрузки

б)

Рис. 1. Результаты измерения тремора кистей у обследуемых экспериментальной (а) и контрольной (б) групп

Полученные данные показывают, что к концу смены тремор кистей рук обследуемых экспериментальной группы значительно усиливается, что свидетельствует о переутомлении обследуемых. Усиление тремора у человека обычно связано с утомлением или переживанием сильных эмоций, поэтому его увеличение может интерпретироваться как индикатор этих негативных явлений.

Результаты измерения тремора у обследуемой второй группы показывают, что к концу рабочего дня тремор кистей рук практически не изменился по сравнению с утренними показателями. Это означает, что нагрузка на нервную систему у работников офиса незначительна и может объясняться отсутствием шума как фактора-раздражителя.

С целью выявления факторов риска здоровью у обследуемых обеих групп было проведено анкетирование.

Основное количество обследуемых экспериментальной группы имеет стаж работы в условиях повышенного шумового фона более 10 лет.

В результате анализа влияния производственного микроклимата на функциональное со-

стояние организма представителей первой группы выявлено:

• у 60% респондентов отсутствуют конфликтные ситуации с коллегами;

• 40% оценили силу шума на рабочем месте как «умеренный», 50% — «сильный», остальные — «очень сильный»;

• на 85% обследуемых шум действует большую часть смены;

• 65% опрошенных плохо переносят шум на рабочем месте, он вызывает у них утомление, мешает сосредоточиться на работе;

• у 35% отмечается привыкание к шуму.

В результате анализа состоянии здоровья мы получили следующие данные (самооценка опрошенных) (рис. 3):

• 70% анкетируемых считают себя достаточно нервными и раздражительными;

• 45% отмечают нарушения сна (прерывистый сон, бессонница), столько же редко чувствуют себя отдохнувшими после сна;

• 10% употребляют лекарства, успокаивающие нервную систему.

Уходят на больничный раз в год — 40%, продолжают работать даже при сильном недомогании — 60%.

Вестник НВГУ. № 1/2015

МА ТЕМА ТИЧЕСКИЕ И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НА УКИ

Нарушения зрительного анализатора 0%

Заболевания мочеполовой системы 1 5%

Не имеют заболеваний 1 15%

Дисфункции слухового анализатора 1 25%

Болезни желудочно-кишечного тракта 50%

Нарушения нервной системы 1 35 °А

Сердечно-сосудистные заболевания 40%

1 1 1

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%

Рис. 2. Хронические заболевания у обследуемых экспериментальной группы

Не имеют хронических заболеваний всего 15% работников.

Хронические заболевания нервной системы (неврозы и неврозоподобные состояния, астенический синдром, нарушение сна) отмечают 35% работников.

Заболевания сердечно-сосудистой системы (гипертония, ишемическая болезнь сердца, стенокардия, вегето-сосудистая дистония) отмечают у себя 45% обследуемых.

Болезни ЖКТ (гастрит, дуоденит, панкреатит, язва желудка и двенадцатиперстной кишки, холецистит, колит) — 50%, т.е. половина коллектива.

Болезни органов слуха (отит, ушной шум, тугоухость) отмечают 25% анкетируемых (рис. 2).

В результате анализа состояния здоровья контрольной группы мы получили следующие данные (самооценка опрошенных):

• не имеют заболеваний или не знают о них 45% обследуемых;

• 30% отмечают хронические заболевания желудочно-кишечного тракта (гастрит, дуоденит);

• 15% имеют заболевания нервной системы, 10% — сердечно-сосудистые заболевания (рис. 3).

Нарушения в органах зрения Заболевания мочеполовой системы Не имеют заболеваний Болезни органов слуха Болезни желудочно-кишечного тракта Нарушения нервной системы Сердечно-сосудистные заболевания

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50%

Рис. 3. Хронические заболевания у обследуемых контрольной группы

В ходе исследования выявлено, что психофизиологические параметры нервной системы у обследуемых экспериментальной группы в течение рабочего дня имеют динамику увеличения

времени простой и сложной реакции на световой сигнал, уменьшения силы НС, снижения подвижности процессов торможения и возбуждения, что приводит к ухудшению работоспособности,

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА

И.А.Погонышева и др.

концентрации внимания, памяти, способности к восприятию и обработке информации. Динамика анализируемых показателей у представителей второй группы свидетельствует о незначительном снижении работоспособности и функциональных резервов нервной системы. Результаты психофизиологического тестирования были подтверждены данными анкетирования. Срав-

нение результатов измерения параметров нервной системы у обследуемых экспериментальной и контрольной групп подтвердило гипотезу о значительном влиянии шума на функциональную активность нервной системы, а следовательно, на производительность труда работников в условиях шумового загрязнения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Артамонова В.Г., Шаталов Н.Н. Профессиональные болезни. М, 1988.

2. Некипелов М.И., Некипелова О.О. и др. Влияние шума на оппонентные психофизиологические системы памяти человека // Успехи современного естествознания. 2005. № 9.

3. Некипелова О.О., Коновалова А.Н. и др. Шум как экологический фактор среды обитания // Современные наукоемкие технологии. 2004. № 2.

4. Шишелова Т.И., Малыгина Ю.С., Суан Дат Нгуен. Влияние шума на организм человека // Успехи современного естествознания. 2009. № 8.

REFERENCES

1. Artamonova V.G., ShatalovN.N. Professionalnye bolezni [Work-related diseases]. Moscow, 1988 (in Russian).

2. Nekipelov M.I., Nekipelova O.O. et al. Vliyanie shuma na opponentnye psihofiziologicheskie sistemy pamya-ti cheloveka [The effect of noise on opponent psychophysiologic systems of human memory] // Uspehi sovremenno-go estestvoznaniya. 2005. № 9 (in Russian).

3. Nekipelova O.O., Konovalova A.N. et al. Shum kak ekologicheskiy faktor sredy obitaniya [Noise as an environmental factor of human habitat] // Sovremennye naukoemkie tehnologii. 2004. № 2 (in Russian).

4. Shishelova T.I., Malygina Yu.S., Suan Dat Nguen Vliyanie shuma na organizm cheloveka [The impact of noise on a human organism] // Uspehi sovremennogo estestvoznaniya. 2009. № 8 (in Russian).

I.A. Pogonysh eva

D.A. Pogonysh ev A.A.Krylova

Nizhnevartovsk, Russia

NOISE IMPACT ON HUMAN PHYSIOLOGICAL PARAMETERS AND PERFORMANCE

Abstract. In the study the researchers have assessed the impact of high background noise on the physiological parameters of the nervous system and performance of human body. The study of the nervous system was conducted in two study groups. As for the control group, the acoustic environment of the working area was not characterized by high level of background noise. The study has revealed that the nervous system for those people in the experimental group who were subjected to the high level noise level exceeding the permissible limit at their workplace during the day showed certain changes in its physiological parameters, such as increase in time required for simple and complex reaction to the light signal, reduced strength of the nervous system, reduced mobility of the extinction and activation processes. This lead to poor performance, less concentration, memory degradation, and poor ability to perceive and process information in the experimental group. The representatives of the control group have showed much less changes in the performance by the end of the day, as their performance remained at a high level.

Key words: noise impact; performance; nervous system.

Authors: Irina Alexandrovna Pogonysheva, Candidate of Biology, Assistant Professor at the Department of Ecology; Denis Alexandovich Pogonyshev, Candidate of Biology, Assistant Professor at the Department of Ecology; Anna Alexandrovna Krylova, student.

Place of employment: Nizhnevartovsk State University.