Тема 10. Фізичні фактори негативного впливу на людину

1.         Шум і вібрації в навколишньому середовищі

2.         Електричне і магнітне випромінювання як негативні фактори впливу на людину

3.         Вплив іонізуючого випромінювання на людський організм

Шум, вібрація, різноманітні поля, електричний струм, іо­нізуюче випромінювання є факторами негативного впливу, які за сучасних умов постійно діють на людину. За переви­щення цими подразниками певних порогових значень люд­ський організм може зазнати дуже важких, а іноді не зворотних наслідків.

1.          Шум і вібрації в навколишньому середовищі

Шуми – сигнали, що реєструються органами слуху людини і тварини, які за частотою і силою зливаються в одноманітне незлагоджене звучання. Фізичними носіями сигналів, що доносяться до органів слуху, є акустичні (звукові) хвилі – механічні хвилі, які поширюються в по­вітрі і сприймаються слуховими органами.

До акустичних коливань належать не тільки хвилі, що реєструються органами слуху, а й механічні коливання пружних середовищ. Акустичні коливання в діапазоні 16–20 Гц (герц – одиниця частоти коливань) сприймаються вухом людини і тому називаються звуковими, із час­тотами менше 16 Гц – інфразвуковими (лат. infra – ниж­че), вище 20 Гц – ультразвуковими (лат. ultra – понад). Поширюючись у просторі, звукові коливання утворюють акустичні поля.

Поріг слуху людини становить 0 дБ (де­цибел – одиниця вимірювання інтенсивності звуку), а больовий поріг виникає від звуку у 140 дВ.

Розмова між людьми має інтенсивність 50–60 дБ, оркестрова музика – 70 дБ, автосирена – 100 дБ, політ літака – 120 дБ. Крім того, шуми розрізняють за спектральним складом (низько-, середньо- і високочастот­ні), за часовими характеристиками (постійні, періодичні), за тривалістю дії (тривалі, короткочасні).

Шум може негативно впливати на здоров'я людини, тваринний і рослинний світ.

Встановлено, що інтенсивний шум знижує увагу люди­ни, збільшує кількість помилок при виконанні робіт, пов'язаних із використанням інформації, управлінням ме­ханічними системами чи засобами.

Шум у 20–30 дБ не шкідливий; 35 дБ – не турбує людину; 40 – 70 дБ – викликає погіршення самопочуття; 75 дБ – може спричинити втрату слуху; 50–110 дБ, що виникає під час роботи відбійного молотка, двигуна вантажного автомобі­ля, звучання духового оркестру, є межею допустимого; вище 110 дБ, який створюється при грозових розрядах, гудінні двигуна реактивного літака, вибухах, може виклика­ти порушення здоров'я людей. Сильніший 140 дБ шум мо­же спричинити розриви барабанних перетинок, контузії, а при 160 дБ – смерть.

Адаптація до шуму неможлива. Нормативні рівні шу­му для житлових приміщень становлять до 30 дБ, навчаль­них закладів – до 40 дБ, торговельних, пасажирських за­лів, підприємств побутового обслуговування – до 60 дБ, мікрорайонів – до 45 дБ.

Дослідженнями встановлено, що шум може бути фізич­ним наркотиком, оскільки ритмічні звуки викликають зву­кове сп'яніння. Цей ефект використовують у шоу-бізнесі (рівень шуму сучасної електромузики сягає до 130 дБ).

Найчастіше шум супроводжується вібрацією – малими механічними коливаннями, які виникають у пружних тілах. Створюють її механізми, транспортні засоби, побутові прилади. Розрізняється вібрація за способом передавання (загальна, локальна), напрямом дії (вертикальна, горизон­тальна), тривалістю (постійна, непостійна). Вібрація нега­тивно впливає на біологічні об'єкти, насамперед на людину.

Ступінь вібраційних патологій залежить від частоти й амплітуди коливань, тривалості дії, спрямування осі вібра­ції. Особливо небезпечними є резонансні вібрації – вібрації, за яких частота коливання внутрішніх органів збігається з частотою коливання зовнішнього чинника. Вібрація наносить шкоду передусім нервовій системі, зо­ровому і вестибулярному апаратам. Під дією тривалої вібрації в людей виникають запаморочення, симптоми мор­ської хвороби, порушення координації рухів. В осіб, які систематично піддаються дії вібрації (трактористи, водії транспортних засобів), настають патологічні зміни в ниж­ній частині хребта, попереку, кінцівках. Локальна вібра­ція може спричинити спазми судин рук, передпліччя, кін­цівок, а також відкладання солей.

У сучасному урбанізованому світі постійно посилюєть­ся шкідлива дія шумових і вібраційних явищ. Особливо відчутні вібрації у великих містах, біля комунікаційних трас, на великих підприємствах тощо.

Фізичними джерелами шуму в довкіллі найчастіше є машини, механізми, обладнання, технологічні процеси з використанням пари, поїзди, літаки, транспортні засоби, будівельні машини і комунальне обладнання.

З погляду на джерело і місце виникнення розрізняють промисловий, комунікаційний (дорожній, залізничний, аварійний), комунальний (мікрорайони, помешкання) шум. Найпоширенішим і найзагрозливішим джерелом шуму і віб­рації, особливо в урбанізованому середовищі, є дорожні засо­би комунікації. Спричинено це тим, що автомобіль проникає навіть у місця, де обов'язковою є охорона від шуму. Рівень звуку комунікаційних засобів становить 75-90 дБ.

Ділянками найвищого забруднення шумом, створюва­ним автомобільним транспортом, є:

– автостради і дороги швидкого руху, вузли багаторів­невого руху;

– коридори прольоту літаків, аеродроми;

– вулиці, місця стоянок і паркування автотранспорту.

Сила звуку біля доріг коливається в межах 65-80 дБ, а біля будинків, розташованих на відстані 100 м, шум від транспорту досягає 57-65 дБ. Рівні шуму залежать і від покриття дороги (асфальт, бетон, бруківка), виду транспортного засобу (легковий автомобіль, вантажівка, трейлер). Автобуси і трамваї створюють у міському середовищі шум на рівні 80-88 дБ, до цього долучаються машини і обладнання на будівництві, в комунальному господарстві тощо.

Літаки належать до джерел шуму з найвищим рівнем. У місцях злету, посадки, в аеропортах вони створюють шум на рівні 80-110 дБ. Загальна площа шумового забруднення біля аеропорту з шумом 80 дБ досягає 45 км².

Шум залізниць, з огляду на його циклічність, а також високий рівень звуку може спричинити проблеми на сму­гах уздовж ліній руху поїздів. Вважається, що шум вище 60 дБ за невеликої швидкості поїздів поширюється на де­сятки метрів від носія, за інтенсивного руху – на 1 км.

Джерелами створюваних роботою машин і технологіч­ного обладнання шуму і вібрації є також промислові під­приємства. У приміщеннях деяких із них шум сягає 80-125 дБ, звідти він долинає до суміжних територій.

У міському середовищі, крім комунікаційного шуму, небезпечним є і шум побутовий. Понад 25% жителів міст підпадають під дію наднормативного шуму в приміщеннях внаслідок використання в будівництві недосконалих матеріалів і конструкцій (панелі). Згідно із санітарними нормами рівень шуму в будинках може ста­новити протягом дня 30-40 дБ, вночі – 2,5-3 дБ. Дош­кульним у сучасних містах є шум від петард, феєрверків.

Від комунікаційного шуму потерпає у великих містах 30% мешканців, в середніх – 40%, малих – до 25%, селах – 7%.

2.          Електричне і магнітне випромінювання як негативні фактори впливу на людину

Електричне і магнітне випромінювання природного по­ходження не є таким шкідливим для людини, як штучні поля.

Вплив електричного випромінювання на людський організм. При проходженні через організм людини елек­тричний струм викликає термічну, електролітичну, меха­нічну та біологічну дію. Термічна дія струму спричинює опіки окремих ділянок тіла, нагрівання до високих темпе­ратур органів на шляху руху струму, внаслідок чого вини­кають функціональні розлади. Електролітична дія супро­воджується розкладом розчинів, насамперед крові, що зу­мовлює зміну її фізико-хімічного складу. Механічна дія струму призводить до розривів тканин організму парою, що утворюються із тканинної рідини. Біологічна дія його спричиняє параліч, загибель живих організмів.

Перемінний струм небезпечніший за постійний. Із можливих шляхів руху струму через тіло людини найпо­тужнішим є рух через головний мозок, серце, легені.

Вплив електромагнітного випромінювання на люд­ський організм. У процесі використання побутових прила­дів, товарів народного споживання, що використовують електричний струм з частотою 50 Гц і напругою 220 Вт, проявляється електромагнітне випромінювання – періо­дично змінюване в просторі електромагнітне поле, в якому електричне і магнітне поля тісно взаємопов'язані і будь-яка зміна електричного поля викликає зміну магнітного.

Залежно від довжини електромагнітні хвилі поділяють на діапазони: γ-випромінювання, рентгенівське випромінювання, ультра­фіолетове, видиме світло, інфрачервоні хвилі та радіохвилі.

Усі електромагнітні хвилі поділяють на природні і штучні. Електромагнітні поля, які несуть інформацію про функціональний стан окремих органів, створюють усі жи­ві організми.

В екранованих електромагнітними по­лями приміщеннях змінюється обмін речовин. Хворі люди реагують на електромагнітні поля сильніше, ніж здорові, чоловіки – сильніше, ніж жінки. Електромагнітні поля прискорюють розвиток раку у тварин, які піддавались дії хімічних канцерогенів.

За тривалої дії електромагнітних полів різних діапазонів помірної інтенсивності виникають функціональні розлади центральної нервової системи, змінюються ендокринно-обмінні процеси і склад крові. У зв'язку з цим можуть з'яв­лятися головні болі, перепади тиску, нервово-психічні роз­лади, швидка втомлюваність, випадання волосся, ламкість нігтів, зниження маси тіла. З підвищенням частоти електро­магнітних полів їх вплив посилюється. Хвилі міліметрового діапазону поглинаються шкірою і діють на її рецептори, а сантиметрові і дециметрові хвилі проникають у глибину тіла і безпосередньо впливають на структури тканин і мозку. Під впливом сильного поля поведінці тварин властиві такі стадії: підвищення активності, пригнічення, судоми і смерть.

Утворюються електромагнітні поля і на електротранспортерах, ескалаторах. Монітори комп'ютерів, телевізори та інші електричні прилади також створюють електромаг­нітні поля широкого діапазону частот. Результати дослі­джень свідчать, що за тривалого їх використання у людей спостерігаються зміни в імунній системі. В осіб, які працю­ють з комп'ютерами 140-160 годин у місяць, спостеріга­ються порушення у функціонуванні нервової, серцево-судинної систем, у жінок можливі передчасні роди, аномалії розвитку плода.

Серйозну загрозу становлять радіопередавачі мобіль­них телефонів, які створюють мікрохвилі. Достовірно встановлений зв'язок між розташуванням телефонного апарата біля голови і місцем виникнення пухлин, тому не слід зловживати телефонними розмовами.

Інфрачервоне випромінювання здатне викликати тепло­вий ефект.

Шкідливе випромінювання і від освітлювальних при­ладів, моніторів, телевізорів, оскільки пульсація світла зу­мовлює звуження поля зору, впливає на нервову систему, загальну працездатність.

Ультрафіолетові випромінювання мають слабшу біоло­гічну дію. Лише при довжині хвилі 315-280 нм ультрафіо­лет зумовлює загар шкіри, набуває виражених антирахітичних властивостей, а при довжинах хвилі 280-200 нм – бактеріоцидну дію. Ультрафіолетове випромінювання стано­вить приблизно 5% щільності потоку сонячного світла. Під його дією відбувається інтенсивне виведення з організ­му марганцю, ртуті, свинцю, підвищується активність ферментів дихання, поліпшується кровотворення.

Рогівка ока найчутливіша до ультрафіолетового вип­ромінювання з довжиною хвилі 270-280 нм, а кришта­лик – в діапазоні 295-320 нм. Тривала його дія спричи­нює старіння шкіри, атрофію епідермісу, розвиток злоя­кісних новоутворень.

3.          Вплив іонізуючого випромінювання на людський організм

Рентгенівські і γ-промені мають здатність за рахунок енергії вивільняти з атомів електрони. В результаті цього утворюються іони (електрично заряджені частинки речо­вини, утворені з атомів або атомних груп унаслідок при­єднання до них електронів). Випромінювання, що супро­воджує такий процес, називають іонізуючим. Утворені іони зумовлюють зміни в клітинах, які зазнали опромінення. Для іонізуючих випромінювань немає перешкод, вони проникають через будівельні матеріали, метали то­що.

Іонізуюче випромінювання поділяють на електромаг­нітне і корпускулярне (утворене з дрібненьких частинок – корпускул). До електромагнітного іонізуючого випромі­нювання належать рентгенівські і γ-промені. Всі інші види іонізуючих випромінювань мають корпускулярну приро­ду. Ними є негативно заряджені β-частки електронів, по­зитивно заряджені β-частки (протони), дейтрони (ядра важкого водню), β-частки (ядра гелію) і важкі іони (ядра інших елементів).

Без перешкод у глибину тканин організму проникають окремі кванти (порції) гамма- і рентгенівських променів. Ефекти в опромінених живих організмах за різних поглинутих доз можуть бути різними.

Особливо критично реагу­ють на радіаційні ефекти кістковий мозок, тонкий кишеч­ник, центральна нервова система. Опромінення в дозах до 1000 Р (ренген) зумовлює кістково-мозковий синдром. На 7-15 день після опромінення настає смерть організму, спричинена пошкодженням системи кровотворення. При дозах від 1000 до 10 000 Р спостерігається кишковий син­дром, а через 3-5 днів організм гине. При дозах 15 000 Р проявляється церебральний синдром, гинуть нервові клі­тини. Людина помирає протягом першої години після опромінення у важких судомах. При 100 000 Р смерть настає миттєво внаслідок денатураційної інактивації клітин.

За малих доз з часом проявляються віддалені наслідки опромінення (скорочення тривалості життя, передчасне ста­ріння і виникнення пухлин). Нижчі летальних дози поро­джують детерміновані порогові ефекти (променева хвороба, променевий опік, променева катаракта, променеве безплід­дя, аномалії в розвитку плода) і стохастичні (випадкові) ефекти (злоякісні пухлини, лейкози, спадкові хвороби).

Джерелами іонізуючого випромінювання є радіоактив­ні елементи і їх ізотопи (різновиди хімічного елемента, що відрізняються масою атомів).

Гострі ушкодження проявляються внаслідок погли­нання більше 0,25 Гр (грей – доза, за якої 1 кг речовини поглинає 1 Дж): 0,25-0,5 Гр зумовлює тимчасові зміни в крові; 0,5-1,5 Гр – втому або блювоту, помірні зміни в крові; 1,5-2 Гр – легку форму гострої променевої хворо­би; променева хвороба середньої важкості виникає при дозах 2,5-4,0 Гр. її симптомами є блювота, зниження в крові вмісту лімфоцитів, підшкірні крововиливи, а в 20% випадків можлива смерть, яка настає через 2-6 тижнів після опромінення. При дозах 4-6 Гр розвивається важка форма променевої хвороби, яка зумовлює в 50% випадків смерть протягом першого місяця; при дозах вище 6 Гр виникає найважча форма променевої хвороби, яка в 100% випадків закінчується смертю.

Хронічна променева хвороба розвивається внаслідок безперервного або повторного опромінення в дозах, ниж­чих за ті, що викликають гостру форму. Найхарактерні­шими ознаками хронічної хвороби є зміни в формулі кро­ві, локальні ушкодження шкіри, кришталика ока, зни­ження імунореактивності організму.

Залежно від джерела випромінювання розрізняють природну і штучну радіоактивність. Встановлено, що се­редня доза опромінення від всіх природних джерел мож­лива в межах 50–1000 мР/рік .

Від природних джерел організми зазнають як зовніш­нього, так і внутрішнього опромінення (нукліди надходять з повітрям, водою, продуктами харчування всередину орга­нізму). При цьому внутрішнє опромінення становить 50-60% природного радіоактивного фону. Натепер посилю­ється природний фон унаслідок використання мінераль­них добрив (фосфорні добрива містять уран, калійні – ізо­топ ⁴⁰К), медичних обстежень, добування уранових руд, авіаційних польотів.

Таблиця 1

Штучні джерела опромінення

Радіоактивність визначають у таких одиницях: про­дуктів харчування – в Бк/кг; води, молока – в Бк/л; по­вітря – в Бк/л; поверхні ґрунту – в Бк/м² (беккерель – кількість імпульсів за певний час).

Природна радіоактивність властива урану, торію, штучна – радіонуклідам, отриманим в результаті ядерних реакцій з ними або штучним шляхом.

За характером розподілу в організмах радіонукліди поділяють на такі групи:

ü  радіонукліди, що відкладаються в скелеті (кальцій, стронцій, барій, радій);

ü  радіонукліди, що накопичуються в печінці (цезій, плутоній);

ü  радіонукліди, що розподіляються по всьому організ­му (кисень, водень, залізо);

ü  радіонукліди, що накопичуються в щитовидній за­лозі (йод).

Натепер основну роль у внутрішньому опроміненні організмів відіграють стронцій-90 та цезій-137, які в основному надходять в організм із м'ясом і молоком.