Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Энергетические загрязнения биосферы. Учебное пособие
.pdf
1 Взаимодействие человека со средой обитания
Деятельность – необходимое условие существования человеческого общества.
Это специфическая человеческая форма активного отношения к окружающему
миру. Всякая деятельность включает в себя цель, средства, результат и сам процесс.
Система «человек – окружающая среда» является двух целевой. Одна цель
состоит в достижении определенного эффекта, вторая цель – в исключении
нежелательных последствий. К нежелательным последствиям относятся: ущерб
здоровью; угроза жизни человека; пожары; аварии; катастрофы.
Человеку необходимы постоянные сведения о состоянии и изменении
внешней среды. Непосредственную связь с окружающей средой человек
осуществляет при помощи органов чувств.
Органы чувств – это сложные сенсорные системы (анализаторы) ввода
информации в мозг для анализа этой информации. Анализаторы состоят из:
рецепторов, проводящих нервных путей, мозгового центра [3,7].
Датчиками сенсорных систем являются специфические структурные нервные
образования, называемые рецепторами. Это окончания чувствительных нервных
волокон, способные возбуждаться при действии раздражителя (сетчатка глаза,
внутреннее ухо). Основная функция рецептора - превращение энергии
действующего раздражителя в нервный процесс.
Полученная рецепторами информация, закодированная в нервных импульсах,
передается по нервным проводящим путям в кору головного мозга.
В коре головного мозга - высшем звене центральной нервной системы -
нервные возбуждения приобретают новые качества и превращаются в ощущения.
Здесь же анализируется и осуществляется выбор или разработка программы
ответной реакции так, чтобы изменения внешней среды не привели к повреждению
или гибели организма.
Между рецепторами и мозговым центром существует двусторонняя связь,
которая обеспечивает саморегуляцию анализатора.
11
Особенностью анализаторов человека является парность однотипных органов
CIКS
ощощ
lg
чувств. Парность анализаторов обеспечивает высокую надежность их работы за счет
частичного дублирования сигналов и динамической неоднозначной
функциональной асимметрии.
Основной характеристикой анализатора является чувствительность. Не
всякий раздражитель, воздействующий на анализатор, вызывает ощущение. Чтобы
оно возникло, интенсивность раздражителя должна достигнуть некоторой
определенной величины – порога чувствительности.
Психофизическими опытами установлено, что величина ощущения
изменяется медленнее, чем сила раздражителя. Основной психофизический закон
Вебера - Фехнера (1831 г.), имеющий приближенное значение, выражается
формулой
, (1)
где Sощ – интенсивность ощущения;
К
– постоянный коэффициент ощущения;
ощ
I – интенсивность раздражителя;
С – константа.
Все ощущения можно разделить на две группы.
К первой группе относятся ощущения, отражающие свойства вещей или
явлений, находящихся вне нас. Это ощущения зрительные, слуховые, обонятельные,
вкусовые, кожные. Органы этих ощущений (рецепторы) расположены на
поверхности тела или близко к ней.
Ко второй группе относятся ощущения, отражающие движения отдельных
частей нашего тела и состояние наших отдельных внутренних органов. Это
двигательные ощущения, ощущения равновесия, органическая чувствительность,
вибрационная чувствительность. Рецепторы расположены в глубине тканей
(например, мышц) или на поверхности внутренних органов (например, в стенках
желудка, дыхательных путей).
12
Рассмотрим некоторые характеристики анализаторов, которые тем или иным
способом могут влиять на условия безопасности.
Органы зрения несут человеку более 90 % информации о внешнем мире. При
анализе и оценке восприятия пространственных характеристик основными
понятиями являются: поле зрения, острота зрения, цветовосприятие.
Границы поля зрения зависят от анатомических факторов (размеров и формы
носа, век, орбит и т.д.). Любое уменьшение освещенности сетчатки, некоторые
болезни (особенно глаукома), дефекты сосудистой системы и недостаток кислорода
приводят к резкому сокращению поля зрения.
Острота зрения - способность различать и воспринимать раздельно мелкие
детали. С увеличением освещенности острота зрения увеличивается. С
уменьшением контрастности - уменьшается.
Цветовосприятие является способностью различать цвета предметов.
Цветовое зрение - это одновременно физическое, физиологическое, психическое
явление, которое заключается в способности глаза реагировать на воздействие
излучений различной длины волн в специфическом восприятии этих излучений.
Цветовые ощущения вызываются воздействием световых волн, имеющих длину
волн от 380 нм (фиолетовый) до 780 нм (красный).
На ощущение цвета влияют: яркость источника света, коэффициент
отражения, качество и интенсивность освещения, одновременный или
последовательный контраст. Различные заболевания органов зрения или
центральной нервной системы могут привести к цветовой слепоте. Цветовое зрение
обладает способностью меняться под влиянием принимаемых лекарственных
средств или других химических веществ. Наибольшая видимость днем
соответствует желтому цвету, а ночью и в сумерках – зелено-голубому.
Цвет не только окружает нас, но и постоянно воздействует на человека. Его
влияние сильно сказывается на состоянии нервной системы, поведении человека,
его работоспособности. Установлено, что красные, оранжевые, желтые цвета
(теплые тона) действуют на человека возбуждающе: расширяются зрачки,
учащается пульс, быстрее наступает общее утомление. Синие, голубые, зеленые
13
цвета (холодные тона) успокаивают и уменьшают зрительную утомляемость.
Существуют таблицы, из которых можно выбрать цветовую гамму для окраски
интерьера, соответствующего технологическому процессу и характеру труда.
В технике безопасности особое внимание уделяется цвету благодаря таким его
свойствам, яркость и броскость. Желтый цвет означает «внимание», оранжевый –
«опасно», красный – «стоп», зеленый – «путь свободен». В желтый и оранжевый
цвета окрашиваются движущиеся части машин, краны, шкивы. В красный цвет органы управления, останавливающие машины.
Раздражителем для органа слуха являются звуковые волны, т. е. продольные
колебания частиц воздуха, распространяющиеся во все стороны от источника звука.
Звуковые сигналы доставляют человеку значительную часть информации (до 5 %)
об окружающем мире. Они могут служить для передачи сигналов опасности.
В звуковых волнах различают: частоту колебаний, амплитуду колебаний,
форму колебаний. Соответственно этому слуховые ощущения имеют следующие
три стороны: высоту звука, которая является отражением частоты колебаний,
громкость – отражение амплитуды колебаний, тембр – отражение форм колебаний.
Наш орган слуха чувствителен к колебаниям в пределах от 16 до 20 000 Гц
(колебаний в секунду). Колебания с частотой менее 16 Гц (инфразвук) и более
20000 Гц (ультразвук) недоступны для нашего слуха. При этом чем старше
человек, тем меньшую частоту колебаний воспринимает его ухо. Так, по данным
физиологов, максимальная частота колебаний, которую может воспринимать
человек в 50-летнем возрасте составляет 1300 Гц.
Одной из особенностей слухового ощущения человека, имеющей отношение к
безопасности, является способность распознавать местонахождение источника без
поворота головы. Такое явление вязано с тем, что звук достигает обоих ушей не
одновременно.
Совмещение звуков различной частоты и интенсивности представляется по
определению физиков – шумом. Физиологи считают, что шумом является любой
неприятный или беспокоящий звук. Шум может мешать восприятию речи, вызывать
раздражение, ослаблять внимание. Он может способствовать снижению
14
производительности и отрицательно влияет на эффективность труда, вызывает
утомление. Шум, превышающий определенный уровень, способствует увеличению
выделения гормонов. Возникающая активация проявляется в виде изменения
частоты ударов сердца в минуту, кровяного давления, частоты дыхания, может
влиять на расширение зрачков и вызывать изменения в органах внутренней
секреции.
Величина порога слышимости зависит от частоты ощущаемых звуков.
Нижний предел – порог слышимости. Верхний предел - порог болевого ощущения
(от 130 до 140дБ). Физиологическое воздействие шума, не связанное с поражением
органов слуха, касается сна и стрессовой реакции. Для сохранения
восстановительного процесса сна эквивалентный уровень звука не должен
превышать 35 дБ(А).
Ниже приведены уровни шума наиболее распространенных источников: взлет
ракеты - 150 дБ(А); разряды атмосферного электричества (молнии) – 120 дБ(А);
самолет - 105дБ(А); станки и механизмы - 95дБ(А); улица - 80дБ(А), шумное
учреждение - 75 дБ(А); автомобиль - 75 дБ(А); разговорная речь - 60 дБ(А); шепот 30 дБ(А); тиканье часов - 20 дБ(А).
Кожа, а также слизистая оболочка рта и носа могут давать ощущения четырех
видов:
- ощущения прикосновения или тактильные ощущения;
- ощущения холода;
- ощущения тепла;
- ощущение боли.
Тактильный анализатор воспринимает ощущения, возникающие при действии
на кожную поверхность различных механических раздражителей (прикосновение,
давление).
Абсолютный порог тактильной чувствительности определяется по тому
минимальному давлению предмета на кожную поверхность, которое производит
едва заметное ощущение прикосновения.
15
Примерные пороги ощущения кончиков пальцев рук – 3 г/мм2 ; тыльной
стороны пальцев – 5 г/мм2 ; тыльной стороны кисти – 12 г/мм2 ; на животе –
26 г/мм
2
; на пятке – 250 г/мм2.
Характерной особенностью тактильного анализатора является быстрая
адаптация, т.е. исчезновение чувства прикосновения или давления. Опыты
показывают, что уже через 3 секунды ощущение давления составляет только 1/5 той
силы, которую оно имело сейчас же после прикосновения. Адаптация в тактильных
ощущениях сказывается, например, в том, что пока мы сидим неподвижно, мы
почти совсем не ощущаем давление одежды. А иногда можно наблюдать, как
человек тщетно ищет очки, сдвинутые на лоб. Происходит это потому, что кожа лба
очень быстро адаптируется к давлению очков и перестает ощущать его. Время
адаптации зависит от силы раздражителя и для различных участков тела изменяется
в пределах от 2 до 20 секунд.
Тактильная чувствительность совместно с другими видами чувствительности
кожи может в некоторой степени компенсировать отсутствие или недостаточность
функции других органов чувств (зрение, слух).
Терморецепторы – это нервные образования (окончания), специфически
чувствительные к изменению температуры окружающей среды. Различают
холодовые терморецепторы и тепловые.
Терморецепторы располагаются в поверхностных слоях кожи
непосредственно по эпителиям слизистых оболочек рта, дыхательных путей,
желудка и прямой кишки, стенках подкожных кровеносных сосудов. Наибольшая
плотность терморецепторов в коже лица, меньше их на туловище, еще меньше - на
нижних конечностях.
Легко простым опытом убедиться в существовании точек холода. Для этого
кончиком карандаша, слегка прикасаясь к коже, медленно провести по закрытым
векам: время от времени будет получаться мгновенное чувство холода.
Адаптация температурных ощущений очень сильна. Когда купаясь, входите в
реку, вода в первое мгновение кажется холодной, но уже после двух-трех минут
оказывается, что в воде совсем не так холодно.
16
Или другой опыт. Если в течение 1-2 минут подержать одну руку в горячей
воде (40
о
С), а другую в холодной (не более 20 оС) и затем обе руки сразу опустить в
воду средней температуры (30 оС), то эта вода будет одновременно казаться для
одной руки холодной, а для другой – горячей.
Температурная чувствительность свойственна организмам, обладающим
постоянной температурой тела, обеспечиваемой терморегуляцией.
В любом анализаторе возникают болевые ощущения, если величина
раздражения превышает верхний порог чувствительности. На этом основании
долгое время отрицалось существование специальных болевых рецепторов.
Впоследствии были обнаружены свободные нервные окончания в эпителиальном
слое кожи.
Между тактильными и болевыми рецепторами существуют противоречивые
отношения. Это проявляется в том, что наименьшая плотность болевых рецепторов
приходится на те участки кожи, которые наиболее богаты тактильными
рецепторами и наоборот. Противоречие обусловлено различием функций
рецепторов в жизни организма. Болевые ощущения вызывают оборонительные
рефлексы (в частности, рефлекс удаления от раздражителя). Тактильная
чувствительность интимно связана с ориентировочными рефлексами (в частности,
это вызывает рефлекс сближения с раздражителем).
Биологический смысл боли в том, что она является сигналом опасности,
мобилизует организм на борьбу за самосохранение. Под влиянием болевого сигнала
перестраивается работа всех систем организма и повышается его реактивность.
Порог болевой чувствительности кожи живота - 20 г/мм2; кончиков пальцев –
300 г/мм
2
.
В области боли основной психофизический закон не действует. Наблюдается
почти прямая зависимость между ощущением и раздражением в диапазоне до
порога чувствительности.
Рецепторы органических ощущений находятся в стенках большинства
внутренних органов: пищевода, желудка, кишечника, кровеносных сосудов, легких.
17
К числу органических относятся ощущения, которые человек имеет при
голоде, жажде, насыщении, тошноте, внутренних болях. Пока человек вполне
здоров, сыт, вообще, когда работа внутренних органов происходит нормально, он не
замечает почти никаких органических ощущений. Они главным образом дают
сигналы о нарушениях в работе внутренних органов. Внутренние анализаторы
контролируют, проверяют химический состав и давление крови, состояние органов
и их работу. При этом они могут вступать во временную связь с анализаторами,
приносящими сведения о внешних предметах.
Пороги органической чувствительности в настоящее время изучены
недостаточно.
Специальные рецепторы, воспринимающие вибрацию, недостаточно
изучены. Пороги вибрационной чувствительности различны для разных участков
тела. Наибольшей чувствительностью обладают участки тела, наиболее удаленные
от медианной плоскости (например, кисти рук). Вибрация относится к факторам,
обладающим высокой биологической активностью. Мощность колебательного
процесса в зоне контакта и время контакта являются главными параметрами,
определяющими в развитии вибрационной патологии. Воздействие вибрации
зависит от частоты и амплитуды колебаний, продолжительности воздействия, места
приложения и направления оси вибрационного воздействия, демпфирующих
свойств тканей, явления резонанса и других условий [5].
Вибрация высокой интенсивности при продолжительном воздействии
приводит к серьезным изменением деятельности всех систем организма и при
определенных условиях может вызвать тяжелое заболевание.
В реальных условиях жизнедеятельности человека на каждый анализатор
действуют одновременно несколько раздражителей, которые оказывают влияние на
всю систему анализаторов. Определяя оптимальные условия функционирования,
необходимо учитывать всю систему раздражителей, действующих на все
анализаторы. В настоящее время это требование на практике не всегда может быть
реализовано полностью.
18
2 Виброакустическое загрязнение биосферы
2.1 Источники виброакустических воздействий
Изменение виброакустических параметров окружающей среды связано с
возникновением либо малых механических колебаний (вибраций) в упругих телах
или телах, находящихся под воздействием переменного физического поля, либо
упругих колебаний (звуковых или акустических полей) в твёрдой, жидкой или
газообразной среде вследствие воздействия на среду какой-либо возмущающей
силы. Колебательные движения, или колебания, широко распространены в природе
и технике. Колебания - это движение, которое повторяется через определенные
промежутки времени. Одним из наиболее распространенных видов колебаний
являются механические. Они заключаются в периодическом изменении координат
тела и скорости его перемещения. С понятием «колебание» тесно связано другое
понятие - «волна». Отдельные частицы любого твердого, жидкого или газообразного
тела взаимодействуют друг с другом. Поэтому если какая-нибудь часть тела
начинает совершать колебательные движения, то, благодаря взаимодействию между
частицами, это движение с некоторой скоростью распространится во все стороны.
Колебания, распространяющиеся в пространстве, называют волной. Таким образом,
механические колебания обусловливают появление механических волн.
Необходимым условием их распространения является наличие твердой, жидкой или
газообразной среды. В вакууме механические волны отсутствуют [8,13].
Так, крыльчатка вентилятора передаёт энергию молекулам воздуха, которые, в
свою очередь, передают энергию соседним молекулам и т.д. – в воздушной среде
возникают колебания: в каждой точке окружающего воздушного пространства на
постоянное атмосферное давление накладывается периодическая (апериодическая)
составляющая давления, которую слуховой аппарат человека воспринимает как
звук. Если последний нежелателен для человека, то это – шум.
19
Деятельность человека в биосфере сопряжена с невольным и всё
возрастающим производством ненужных для людей, фауны, флоры звуков – шумов,
а также вибраций.
Шум в окружающей среде – в жилых и общественных зданиях, на
прилегающих к ним территориях, в городской среде в целом вызывается
одиночными или комплексными источниками, находящимися снаружи или внутри
здания: средства транспорта, оборудование предприятий, вентиляторы,
компрессорные установки, станции для испытания двигателей и генераторов,
аэрогазодинамические установки, средства аудиотехники, санитарно-техническое
оборудование жилых зданий, электрические трансформаторы. Нарастание шума
происходит и вне городской среды: шум наземного, водного, воздушного
транспорта, сельхозмашин, ЛЭП, ветровых электростанций, мобильных средств
аудиотехники. Очевиден шумовой прессинг на всё живое: растительный и
животный мир (дикие виды), на человека.
В городе интенсивность шума каждые 30 лет возрастает примерно в 10 раз,
т.е. на 10 децибел (дБ). Человек реагирует на шум в зависимости от субъективных
особенностей организма, привычного шумового фона. Раздражающее действие
шума зависит от его уровня, спектральных и временных характеристик. Считается,
что даже шумы с уровнем ниже 60 дБ вызывают нервное раздражение, и существует
прямая связь между уровнем шума в городах и увеличением числа нервных
заболеваний. Специфическим характером воздействия на организм человека
отличаются инфразвуковые волны. Они могут иметь естественное (обдувание
сильным ветром крупных неоднородностей ландшафта, строительных сооружений,
водных поверхностей) или искусственное происхождение (механизмы с большой
поверхностью с числом рабочих циклов не более 20 в секунду, реактивные
двигатели, двигатели внутреннего сгорания, турбины, вентиляторы, компрессоры и
другие установки, создающие большие турбулентные массы потоков газов,
транспорт) [10].
Источники вибраций: оборудование ударного действия (молоты, машины для
забивания свай под фундаменты зданий), рельсовый транспорт, мощные
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]