7.6.3. Источники инфразвука природного и техногенного происхождения

Инфразвуковые акустические колебания различной интенсивности постоянно окружают нас и широко представлены в окружающем пространстве. В природных условиях геофизические явления бывают источником инфразвуковых акустических колебаний. Они возникают при шторме, торнадо, морском прибое, движении воздуха над земной поверхностью, изрезанной горным рельефом, в районах Дальнего Севера в виде полярных сияний, при различных сейсмических явлениях, таких как извержения вулканов, землетрясе- ния, сильные грозы, молнии, падение болидов, метеоритов, а также вблизи больших водопадов, во время крупных ветровых потоков. Происхождение отдельных низкочастотных акустических колебаний инфразвукового диапазона до сих пор не выяснено.

Мощными источниками инфразвука в условиях города становятся ветровые потоки между зданиями, вокруг верхней части высотных зданий.

Уровни давления естественного инфразвука 75-95 дБ распространены довольно широко. Естественная деятельность человека: ходьба, вставание, приседание и прыжки - сама по себе является причиной инфразвукового воздействия. Так, бег, при котором происходит смещение головы на 15 см по высоте, обусловливает воздействие звукового давления уровнем 90 дБ (или 20 микропаскалей).

Низкочастотные акустические колебания, генерируемые производственными источниками, представляют собой определенную часть механической энергии, возникающей от работы различных механизмов, машин и транспортных средств. Наибольшую интенсивность инфразвуковых колебаний создают машины и механизмы, имеющие поверхности больших размеров, совершающие механические колебания менее чем 20 раз в секунду. Звуковые колебания в диапазоне ниже 20 Гц создают дизели, мощные компрессорные установки, двигатели самолетов, вертолетов, ракет, а также наземные транспортные средства. Современное производственное оборудование, помимо шума слышимого диапазона, генерирует инфразвуковые колебания. В частности, некоторое оборудование (компрессорные, вентиляционные установки, строительные вибрационные площадки, турбины и т.п.) имеет максимальные значения уровней звукового давления в инфразвуковом диапазоне частот. Если рассматривать абсолютные значения уровней, то, как правило, они превышают 100 дБ, достигая у некоторых производственных агрегатов 135 дБ. Так, у нагревательных и плавильных печей уровень инфразвука колеблется в пределах 90-115 дБ, а максимум энергии, соот- ветственно, приходится на инфразвуковые акустические колебания. В помещениях котельных регистрируются уровни инфразвукового давления в пределах 70-80 дБ. Вентиляционные системы и системы кондиционирования генерируют шум с уровнем звукового давления 60-65 дБ, причем на отдельных инфразвуковых частотах максимальные уровни звукового давления достигают 80-90 дБ. Помимо про- изводственных помещений, инфразвуковые акустические колебания были зарегистрированы также и в жилых домах, расположенных на значительном расстоянии от непосредственного производственного источника инфразвука.

При взлете и посадке реактивных и турбовинтовых самолетов зафиксированы высокие уровни инфразвука, однако максимум звуковой энергии лежит в области 125-250 Гц.

В вагонах электропоездов и дизельных поездов уровни инфразвуковых акустических колебаний превышают 100 дБ.

Конструкция морских судов, подвергающихся воздействию низкочастотных периодических сил и моментов сил, весьма благоприятна для инфразвуковых колебаний, легко распространяющихся как по воздушной среде, так и по структуре судна. Мощным источником инфразвука является выхлоп малооборотных дизелей. Поэтому на судах инфразвук можно зарегистрировать не только в помещениях, энергетических отделениях, но и на открытых палубах (в зонах отдыха, на рабочих местах).

Основными источниками инфразвука в помещениях судов служат возмущающие усилия, создаваемые поршневыми двигателями за счет неуравновешенных моментов и винтами - вследствие гидродинамического взаимодействия с корпусом судна. Инфразвук в помещениях судна возбуждается вибрацией ограждающих поверхностей: палуб, подволок, переборок, на открытых палубах - выхлопом главных дизелей и вибрацией внешних панелей, судового набора и надстройки, возбуждаемыми винтом и главным двигателем.

При наличии ветра могут образовываться аэродинамические вихревые эффекты, создающие низкочастотные колебания воздуха на открытых палубах в диапазоне октавных полос 1-4 Гц. Однако, если учитывать сравнительно невысокие уровни (60- 80 дБ), непредвиденность их возникновения и малозначительное влияние на человека на этих частотах, такой вид инфразвука может на данном этапе не приниматься в расчет. Следует отметить, что на судах нет слишком мощных инфразвуков. Максимальный уровень инфразвука был зафиксирован в пределах 117 дБ (в октаве 16 Гц) в рулевой рубке на одном из атомных ледоколов. В целом на судах октавные уровни инфразвука сравнительно редко выходят за пределы 110 дБ (Зинченко В.И., Нехорошев А.С.,

1997).

Инфразвук, воздействующий на экипажи судов, может также иметь естественное происхождение. При морских штормах, цунами, в результате срыва ветра с гребней волн возникают так называемые «голоса моря» - инфразвуковые поля с частотой 5-7 Гц и уровни 60-80 дБ Лин. Природные инфразвуки не превышают по уровню инфразвуки, создаваемые на судне.

7.6.4. Медико-биологические аспекты воздействия инфразвука

Ранее выполненные исследования показали, что биологическое действие инфразвука, вероятно, связано со звуковым давлением, а не со звуковой энергией, так как однотипные эффекты наблюдались и вблизи источника, и в закрытых объемах с изменяющимся давлением, где звуковая энергия равна нулю.

Акустические колебания инфразвуковой частоты способны вызывать как слуховые, так и неслуховые ощущения. Последние опреде- ляются как тактильные при относительно небольших уровнях, и как болевые - при достаточно высоких.

Действие инфразвука на статоакустическую систему освещено в литературе в гораздо меньшей степени, чем слышимого спектра. Они не являются адекватным раздражителем для органа слуха, однако оказывают патологическое влияние на барабанную перепонку, цепь слуховых косточек и слизистую оболочку барабанной полости, вызывая в них иньекцию кровеносных сосудов и многоточечные кровоизлияния, что можно объяснить в большей степени их механическим воздействием, чем акустическими свойствами. Воздействуя на среднее ухо, инфразвук неблагоприятным образом отражается также и на состоянии внутреннего уха.

Инфразвук высоких уровней интенсивности (от 120 дБ) может вызвать у человека головную боль, головокружение, тошноту, бес- покойство, дезориентацию в пространстве, ощущение давления на барабанную перепонку. Инфразвук производственных уровней интенсивности и частотного диапазона оказывает прямое ингибирующее влияние на транспортную функцию лимфатических сосудов. Под его влиянием в центральной нервной системе происходят изменения, напоминающие признаки утомления. Появляются периоды синхронизированного б-ритма, снижение общего уровня возбудимости коры головного мозга.

Инфразвук вызывает замедление реакции человека и снижение работоспособности. Отмечается чувство крайней усталости, что в свою очередь снижает производительность труда. Со стороны сердечно-сосудистой системы отмечается церебральный и периферический ангиодистонический синдром нарушения микроциркуляции, возникают признаки артериальной гипертензии,

а также функциональные нарушения со стороны сердца. В условиях производства действие инфразвука может привести к выражен- ной профессиональной гипертонии у предрасположенных к этому заболеванию людей. Со стороны дыхательной системы при высоких уровнях инфразвука увеличивается частота дыхательных движений, затрудняется дыхание, появляется кашель, а в некоторых случаях ощущение вибрации грудной клетки.

Экспериментальные исследования на лабораторных животных показали, что из инфразвуковых частот наиболее патологически воздействующими оказались 8 и 16 Гц (Нехорошев А.С., 1998).