Воздействие шума на человека и животных
Ничто живое небезразлично к звуку, и, как доказано, даже растительная клетка тоже реагирует на звук. Только звуки, по своей акустической характеристике приближенные к звукам, рождаемым самой природой, оказывают благоприятное воздействие и на растительные, и на животные клетки. И наоборот, звуки (искусственные) высоких тонов, тем более длительно звучащие, приводят к угнетению, а часто и к гибели не только растительных, но и животных организмов. В Канзасе, например, звуковые волны высокой частоты использовались для уничтожения насекомых, попавших в зернохранилище. В Канаде для борьбы с гусеницами кукурузного мотылька был успешно использован звук в 50 кГц. Звук высокой частоты был так же применен для борьбы с комарами. Колебания с частотой в 200 кГц разрушает дыхательные органы личинок, и они погибают. В г. Горьком ученые медицинского института провели целый комплекс исследований на животных для выяснения одного вопроса: что происходит при шуме с организмом? Исследования проводили на собаках и кроликах. У собак проверяли действие высшей нервной деятельности методом условных рефлексов, измеряли артериальное давление и записывали биотоки мозга и сердца. У кроликов снимали электроэнцефалограммы. Было выяснено, что «у всех животных изменение условно-рефлекторной деятельности под воздействием шума протекает одинаково, в виде трех фаз – угнетение, затем некоторое возбуждение и снова новое, более глубокое и продолжительное подавленное состояние. Длительное пребывание животных в условиях интенсивного шума сопровождается значительным изменением артериального давления и ухудшением функциональных свойств сердечной мышцы, характер которых пока не объяснен». Многие специалисты считают, что из всех воздействий на чувства человека наиболее сильными являются звуки. Восприятие звуков человеком начинается ещё с эмбрионального периода развития. Многочисленные факты свидетельствуют, что плод, особенно в последние месяцы, не остается безразличным к звукам внешней среды. Люди очень чувствительны к звукам даже малой интенсивности и, естественно, серьезно страдают от шума. Наиболее чувствительны к действию шума лица старших возрастов. Так, в возрасте до 27 лет на шум реагируют 46,3% людей, в возрасте 28-37 лет - 57, в возрасте 38-57 лет - 62,4, а в возрасте 58 лет и старше - 72%. Большое количество жалоб у лиц пожилого возраста, очевидно связанное с возрастными особенностями и состоянием центральной нервной системы этой возрастной группы населения. Наблюдается зависимость между количеством жалоб и характером выполняемой работы. Данные опроса показывают, что беспокоящее действие шума сказывается больше на людях, занятых умственны трудом, чем на работающих физически (соответственно 60,2 и 55,0%). Большое количество жалоб лиц умственного труда, по-видимому, связано с большим утомлением нервной системы.
С возрастом слух меняется. Наибольшая острота слуха наблюдается в возрасте 15-20 лет, а затем он постепенно падает. Зона наибольшей чувствительности слуха у человека до 40 лет находится в области 3 тысяч колебаний в секунду, от 40 до 60 лет – 2 тысяч, а старше 60 лет - одной тысячи колебаний в секунду. Только у малого числа взрослых мужчин слух не поврежден шумом, поэтому, в частности, почти невозможно установить, какой слух следует считать «нормальным» для мужчин. Чем это вызвано? Здесь можно назвать несколько причин. Мало кто из мужчин среднего возраста ни разу не пользовался огнестрельным оружием, причем с незащищенными ушами, многие участвовали в военных действиях. Самая серьезная и распространенная причина тугоухости, вызванной шумом – это воздействие высоких уровней шума на рабочих местах, будь то кабина дизельного грузовика, литейный завод или другие самые различные предприятия. Шум может повлиять на слух трояким образом: вызвать мгновенную глухоту или повреждение органа слуха; при длительном воздействии – резко снизить чувствительность к звукам определенных частот, и, наконец, шум может снизить чувствительность слуха на ограниченное время – минуты, недели, месяцы, после чего слух восстанавливается почти полностью. Первый тип поражений – акустическая травма – обычно вызывается воздействием шума очень большой интенсивности, например взрыва. Но это не единственный источник импульсного шума: удар молотом по стальной пластине, звуковой хлопок, создаваемый самолетом. Однако, повреждение слуха импульсным шумом – это ещё не главная причина для беспокойства. Гораздо более пагубны для слуха длительные периоды непрерывного воздействия шума большой интенсивности. Этот вид действует двояко, причем первый вид воздействия может и не причинить серьезного вреда. Так, если человек подвергается долее чем несколько минут воздействию звука средней или высокой частоты, он испытывает после этого так называемый «сдвиг порога». Шумовая болезнь – это общее заболевание организма с преимущественным поражением органа слуха, центральной нервной и сердечнососудистой систем, развивающееся при длительном воздействии интенсивного шума. Клинические проявления шумовой болезни могут быть подразделены на специфические, возникающие в органе слуха, и не специфические – в различных органах и системах организма, причем изменения нервной системы могут предшествовать патологии органа слуха. Шумовая болезнь характеризуется сочетанием различных клинических симптомов с неодинаковой степенью выраженности. Исследования показали, что у рабочих «шумовых» профессий на ранних стадиях заболевания нейродинамические и нейроциркуляторные изменения преобладают над частотой кохлеарных невритов. С увеличением стажа работы чаще диагностируется нарушения нервной и сердечнососудистой системы при продолжающемся ухудшении слуха. В работах по клинике шумовой болезни отмечается однотипность субъективных симптомов. При обследовании рабочие, подвергающиеся воздействию шума, предъявляют, как правило, жалобы на раздражительность, головные боли, сонливость, повышенную утомляемость, плохой сон, головокружения, причем жалобы на снижение слуха присоединяются позднее. К объективным симптомам шумовой болезни относят, прежде всего, невротические, свидетельствующие о функциональных нарушениях нервной системы, снижение или повышение сухожильно-периостальных рефлексов на руках и ногах, тремор пальцев вытянутых рук, пошатывание в позе Ромберга. Наряду с этим отмечают выраженные вегетативные симптомы: нарушаются процессы терморегуляции и терморегуляционный процесс по Щербаку, изменяется топография температуры кожи по типу «температурной мозаики», наблюдается дистальный гипергидроз, яркий, стойкий дермографизм. Выявляются отклонения от нормы, как в частоте пульса, так и в динамике артериального давления, свидетельствующие о дисфункции вегетативной нервной системы с преобладанием тонуса симпатического или парасимпатического её отдела. Такие болезни, как гастрит, язва желудка и двенадцатиперстной кишки, чаще всего встречаются у людей, живущих или работающих в шумной обстановке. Шумовые явления обладают свойством кумуляции: накапливаясь в организме, они все больше и сильнее угнетают нервную систему. Да что нервы! Ведь сталь – и та разрушается от шума. И один только факт для иллюстрации справедливости данного факта: однажды в помещении, где проводились испытания реактивных двигателей, кто-то оставил металлический ковш. Через некоторое время он буквально был разорван на части шумом! Уровень шума в 20-30 дБ практически безвреден для человека. Это естественный шумовой фон, без которого невозможна человеческая жизнь.
Установлена зависимость между повышением уровня шума в квартире с 35 до 50 дБ и значительным увеличением как периода засыпания, так и коэффициента двигательной активности.
Уровень шума в ночное время (с 22 до 7 ч утра) не должен превышать 35 дБ. На шум 35-40 дБ реагирует 13% спящих, а на 45 дБ — 35%. Пробуждение наступает при уровне шума 50,3 дБ (изменение стадии сна — при 48,5 дБ).
По характеру нарушения физиологических функций шум разделяется на несколько категорий:
• раздражающий (96-114 дБ) — препятствует языковой связи, вызывает нервное напряжение, бессонницу, потерю аппетита и вследствие этого снижение работоспособности, общее переутомление;
• вредный (115-120 дБ) — нарушает физиологические функции на длительный период и вызывает развитие хронических заболеваний, которые непосредственно связаны со слуховым восприятием: ухудшение слуха, гипертония, туберкулез, язва желудка;
• травмирующий (до 150 дБ) — резко нарушает физиологические функции организма человека; человек его практически не переносит;
• смертельный (180 дБ) — приводит к летальному исходу.
Предельно допустимые уровни (ПДУ) шума в помещениях жилых, общественных зданий и территорий застройки
Шум бывает промышленный, транспортный, уличного движения и бытовой.
Мешающее действие шума.
Растет с увеличением громкости, но зависит от индивидуального восприятия шума и конкретной обстановки. Помехой для человека может стать даже едва слышимый звук: тиканье часов, жужжание мухи, писк комара, капанье воды из крана и т. д. Чем сильнее громкость внезапной шумовой помехи отличается от фонового шума, тем неприятнее она для слуха. Мешающее действие шума может быть связано и с информацией, которую он несет: уснувшая мать может не услышать раскатов грома, но просыпается от едва слышного плача ребенка: “сон матери”. Благодаря частичному привыканию человека к шуму, психологическое воздействие шума может ослабиться или совершенно исчезнуть. Так, человек, живущий в большом городе, на шумной магистрали, привыкает к постоянному шуму улицы и спит значительно спокойнее, чем житель тихой окраины, где за ночь 2–3 раза проедет машина..
Активация (возбуждение центральной и вегетативной нервной системы).
Активация организма человека шумом приводит к возбуждению ЦНС и вегетативной нервной системы, нарушению сна, неумению расслабиться в моменты отдыха, заметному усилению реакций, связанных с испугом. Реакция активации осуществляется независимо от сознания человека через системы ствола головного мозга. Раздражающие нервные импульсы поступают от слухового нерва. Так, у спящего человека порог слухового восприятия на 10–15 дБ ниже, чем у бодрствующего, что объясняется отсутствием тормозного действия головного мозга. При таком воздействие шума повышается артериальное давление, расширяются зрачки глаз, уменьшается подвижность желудка, повышается частота дыхания, пульса, увеличивается выделение гормонов. Порог некоторых реакций достаточно велик: кровоток кожи изменяется, начиная с 70–75 дБ, а изменение электрического сопротивления кожного покрова начинается с увеличения уровня шума на 3–6 дБ над фоновым уровнем.
Влияние шума на работоспособность человека.
Привычные и ожидаемые шумы не ухудшают выполнения заученных как умственных, так и механических действий, а часто и улучшают работоспособность благодаря реакции активации организма на привычный шум. Так, тихая, мелодичная музыка способствует повышению работоспособности, но неожиданный, непривычный шум может снизить результативность работы, требующей концентрации внимания человека (такой шум оказывает отвлекающее действие). Конкретное действие шума зависит от колебаний его уровня, информационного содержания, личности человека и трудности работы. Считалось, что на вегетативную нервную систему оказывают влияние шумы громче 65–90 дБ, но исследования последних лет показали, что на вегетативную нервную систему оказывают влияние шумы с интенсивностью ниже 65 дБ(А).
Глухота, тугоухость.
Глухота, вызванная шумом, относится к числу профессиональных заболеваний. Опасность глухоты возникает в случаях, если продолжительное время в течение рабочего дня на человека действует шум со средним уровнем выше 85 дБ. Такой шум достигается на некоторых производствах, в аппаратных залах объектов связи. По статистике 10–15% работающих в промышленности подвергаются шуму с уровнями выше 90 дБ, a 15–20% — выше 85 дБ. В ряде случаев установлена связь приступов стенокардии с внезапными шумовыми раздражениями в быту.
Спонтанные реакции организма на шум — результат возбуждения симпатической нервной системы и аналогичны реакциям на другие стрессовые факторы, такие, как тепло, холод, боль. Даже младенцы во чреве матери не ограждены от вредного влияния шума. Такие резкие звуки, как «звуковой удар», производимый самолетом при переходе на сверхзвуковую скорость, могут вызвать нервное напряжение в утробном плоде. Влияние шума на сердечно-сосудистую систему. Под влиянием шума может снижаться систолическое и повышаться дистолическое давление. При этом колебания артериального давления нередко достигают 20—30 мм рт. ст. В электрокардиограмме обнаруживают сдвиги: удлинение сердечного цикла и урежение частоты сердцебиений. Уменьшение амплитуды пульсовой волны свидетельствует о сужении кожных артерий.
Неожиданный сильный звук вызывает усиленное сердцебиение и повышает кровяное давление. После 10 недель воздействия прерывистого шума (100 дБ А в течение 4 ч в день) на крыс, например, кровяное давление повышается примерно со 120 до 150 мм рт. ст. Еще большее влияние на кровяное давленое оказывает шум в сочетании с другими стрессовыми факторами.
Непрерывный сильный шум способен вызывать сужение периферических кровеносных сосудов, а также перераспределение крови, увеличение ее поступления к мышцам, мозгу и другим органам, играющим важную роль. Под влиянием шума возможно увеличение выделения адреналина и норадреналина из мозгового вещества надпочечника. Адреналин влияет на работу сердца, способствует выделению свободных жирных кислот в кровь. Чтобы вызвать подобный эффект у человека, достаточно подвергать его в течение коротких промежутков времени воздействию шума интенсивностью 60—70 дБ А.
У кроликов, подвергавшихся действию шума в 102 дБ А в течение 10 недель, были обнаружены более высокий уровень холестерина в крови и более развитая форма атеросклероза аорты, чем у животных, находившихся на таком же рационе, но не испытывавших действия шума. Отложения холестерина в радужной оболочке были также более обширными у животных, подвергавшихся действию шума.
Влияние шума на другие органы и системы.
Проведенные за последние годы исследования показали, что под влиянием шума могут наблюдаться и другие серьезные изменения в деятельности различных органов и систем человека: замедление ритма сердечных сокращений, понижение секреции слюнных и желудочных желез, нарушение функции щитовидной железы и коры надпочечников, изменение электрической активности мозга. Шум, превышающий 80—90 дБ А, влияет на выделение большинства гормонов гипофиза, контролирующих выработку других гормонов. В частности, может возрасти выделение кортизона из коры надпочечника. Кортизон обладает свойством ослаблять возможности печени бороться с вредными для организма веществами, в том числе и с теми, которые способствуют возникновению рака.
Особый интерес представляет выяснение влияния городского шума на потомство, хотя имеющиеся материалы по этому вопросу весьма ограничены. От опытной группы крыс (самок и самцов), находившихся под воздействием транспортного шума, было получено поколение, которое в течение трех месяцев подвергалось влиянию того же шума. Контрольная группа — самки, самцы и крысята находилась в условиях тишины. По массе и росту опытные и контрольные эмбрионы и крысята существенно не отличались. На крысах — самцах первого поколения в возрасте трех месяцев проведены физиологические исследования, которые показали, что в опытной группе скрытое время рефлекторных реакций короче в среднем на 8,6 м, а частота сердечных сокращений на 60 уд/мин больше, чем в контрольной группе. Следовательно, можно предположить, что у крыс первого поколения, матери которых до и во время беременности, а сами они с рождения находились вод воздействием шума, преобладает процесс возбуждения в центральной и вегетативной нервной системе.