Введение к работе
Актуальность работы. Изучению биологической активности шума с целью разработки эффективных мер профилактики его неблагоприятного влияния на организм человека посвящено большое количество работ (Андреевп-Гплашша E.LL и соовт., 1072; Суворов Г.А., Лихшшкий A.M., 1975; Меньшов А.А., 1977; Суворов Г.А. и соавг., 1985; и др.). Их результатом стало создание получившей широкое распространение энергетической концепции, выразившейся в доэном подходе к гигиенической оценке шума (Денисов Э.И., 1979; Суворов г.л. и соавг., 1985; Burns W.,Robinson D.W.,1970)
Ьместе с тем углубленные исследования показали (Суворов Г.А., ЛихнпцкиП A.M., 1075; Шипев В.Г., 1982; Мухин В.В., 1084), что между экспериментальными данным» и теорией имеются некоторые расхождения. Это касается, в частности, воздействия на организм шумов различного характера. Согласно энергетической концепции, их биологические эффекты должны быть одинаковыми. Однако влияние на организм непостоянных шумов в одних случаях оказалось более выраженным, чем равного по энергии постоянного, в других менее выраженным, в третьих достоверных различий не выявилось (Максимова Л.И., 1068; Андреева-Галаннна Е.Ц., Суворов Г.А., 1069; Меньшов А.А., 1972; Суворов Г.А. и соавт., 1988). Воздействие случайной и периодической последовательности импульсов с идентичными физическими характеристиками и одинаковой энергией вызывает в организме испытуемых различные ответные реакции (Суворов Г.А., Лихнинкий . A.M., 1975). Анализ данных литературы показывает, что такая закономэрность характерна для многих физических (а, возможно, и химических) факторов
- 4 -разной природы.
Эти эффекты объясняются, видимо, современными психофизиологическими представлениями о том, что при многократном повторении одного и того же раздражителя в нервной системе остается 'след*, конфигурация которого фиксирует все параметры сигнала (Соколов Е.Н., 1960; 1981;). Реакция организма зависит от разницы между реальными сигналами и теми предполагаемыми сигналами, которые в данной ситуации ожидались центральной нервной системой. Несоответствие между реальной и ожидаемой информацией ведет к формированию сигнала рассогласования, который, с одной стороны, вызывает модернизацию внутренней модели сигналов и, с другой стороны, возбуждает нервные центры (Соколов Е.Н., 1981), вызывающие ответные реакции организма - внешние признаки протекающего процесса адаптации.
Следовательно, чем меньше неопределенность в периодичности воспринимаемых сигналов, тем быстрее и с меньшими функциональными затратами организм приспособится к действующему раздражителю.
Кроме того, результаты электрофизиологических исследований дают основание полагать, что в коре головного мозга анализируются физическая и сигнальная характеристики стимула: ранние компоненты вызванных потенциалов мозга отражают, главным образом, поступление в кору информации об амплитудных, пространственных, временных и других объективных параметрах стимула, поздние же волны ответа являются отражением, в первую очередь, значимости данного стимула для орга -ннама (Иваниикий A.M., 1976; Иваницкьл A.M. и соавг., 1984). Это находит отражение в приспособительном поведении челове-
ка: влияние шума двигателя автобуса, например, вызывает различные субъективные реакции у водителя и пассажиров (Хак-кер В., 19Я5).
Несоответствие между экспериментальными данными о влиянии на организм непостоянного шума И результатами, вытекающими из энергетической концепции, является, по-видимому, следствием недоучета информирующей, сигнальной роли шума. Между тем, если она существенна в процессах приспособления к действующему шуму (а это вытекает из современной концепции теории жизни [Югай Г.А., 1985] ), то должна найти отражение в достаточно заметной статистической связи-между внешними проявлениями результата адаптации (изменениями показателей, характеризующих функциональное состояние организма) и степень неопределенности акустического поля, сигнальным значением его параметров.
Полученные результаты могут найти применение в теории и практике гигиенического нормирования, внести определенный вклад в понимание механизмов влияния на организм шума, других физических факторов производственной среды.
Цель исследования: выявить гигиеническую значи
мость роли информационных и энергетических характеристик
непостоянного шума для повышения степени соответствия
между теоретическими представлениями о его биологической активности и результатами экспериментальных исследований.
Задачи исследования:
изучить уровни энергии и энтропии производственного шума в угольной и металлургической промышленности;
изучить функциональное состояние организма рабочих, подвергающихся действию шума с различными уровнями энергии И энтропии;
выявить статические связи между показателями фумк-
цнонального состояния организма работающих и уровнями энергии и энтропии звукового раздражителя;
- оценить вклад энтропии, энергии и сигнальной значимо
сти шума в величину функциональных сдвигов в организме;
оценить характер реакций организма на действие шума с различной энергией, энтропией и сигнальной значимостью в зависимости от характера мотивации при восприятии акустических, сигналов;
разработать концептуальную информационно-энергетическую модель шума и дать заключение о целесообразности использования энтропии в качестве показателя для гигиенической оценки шума;
разработать практические рекомендации по борьбе с производственным шумом, направленные на уменьшение его неблагоприятного влияния на организм и внедрить в практику.
Н ауч пая новизна и теоретическая значимость. В выполненной работе впервые:
- в области гигиенической оценки шума обоснована и раз
вита концепция информационной значимости непостоянного шу
ма, согласно которой его биологическая активность зависит не
только от параметров, характеризующих энергию звукового
раздражителя (эквивалентный уровень, время действия, стаже-
вая экспозиционная доза), но и от информационных его харак
теристик (энтропия, сигнальная значисмость).
В основу информационно-энергетической модели положены, выявленные в ходе исследования, закономерности:
-
При постоянной энергии напряжение функциональной системы слуха и других систем организма, обеспечивающих его работоспособность, находится "в прямой зависимости от энтропии шума.
-
При равенстве интенсивностных и вероятностных характеристик воздействующих факторов среды, сдвиги показате-
лей функционального состояния организма больше, если один из параметров акустического раздражителя выполняет роль сигнала.
3. Независимо от энергии шума, мотивации восприятия информационных характеристик раздражителя доля влияния информационных параметров в дисперсии показателей функционального состояния организма, по дашн.м дисперсионного и регрессионного анализа, доходит до 36%;
- в области гнгнелнческого нормирования разработан алгоритм определения границ допустимых внешних воздействий по результатам производственных наблюдений. Его методология основана на предположении, что уровни факторов можно считать приемлемыми,если показатели функционального состояния некоторого контингента, длительное время (несколько лет) подввргаюшегосп воздействию этих факторов, но выходят за пределы среднестатистической нормы д"я лиц аналогичного возраста.
Для гигиенического нормирования шума с учетом ого информационной значимости предложен подход, заключающийся п том, что ПДУ по каждому из контролируемых параметров (энергия, энтропия) устанавливается в зависимости от уровня другого при условии, что их значения н9 выходят за границы области допустимых значений.
Разработанное направление исследований, связанное с оценкой энтропии н сигнальной начимостн шума дополняет имеющиеся представления о механизмах влияния звука на организм человека. Показано, в частности, что информационно-энергетическая модель непостоянного шума полностью согласуется с современными электро- и психофизиологическими представлениями об уровнях п этапах обработки информации в нервной системе. Развиваемое направление является перспективным (резолюция рабочего совещания по проблемо 'Шум, ви-
брання, инфразвук, ультразвук* Проблемной комиссии 'Научимо основы гигиены труда и г.рофпагологии", Москва, 26-27 февраля 1080 Г.). Научные исследования, направленные на научение гигиенической иначимостн информационных параметров шума включены в программу 0.74.ОЙ ГКНТ СССР (План-график выполнения НИР по изучению .производственных шумов, вибраций, ннфра, -ультразвука и совершенствование гигиенического нормирования дли выполнения заданий научно-технической программы на 1081-1GOO гг. 0.74.08).
Практическая значимость. Полученные результаты позволили усовершенствовать, создать новые и внедрить:
- рекомендации по борьбе с производственным шумом
для заводов черной металлургии, в том числе по а.с. № 1145842 'Глушитель шума*;
- рекомендации по оценке, контролю и оздоровлению усло
вий труда горнорабочих по шумовому фактору производственной
среды;
рекомендации по оздоровлению условий труда операторов сеПсмоакустнческнх станций угольных шахт;
методики для аттестации рабочих мест в угольной и металлургической промышленности, базирующиеся на дозном подходе;
- способ оценки функционального состояния слухового
анализатора (положительное решение от 27.02.89 г. по заявке
N) 33G9389 (0Я2047) от 30 мая 1983 г. 'Способ определения
устойчивости функции слуха*.
Их внедрение позволило оздоровить условия труда более чем для ^000 рабочих металлургических заводов Украины, объективизировать оценку условий труда, сократить время анализа, объем и количество документов при аттестации рабочих мест в 11 производственных обьединені їх МУП СССР, включить в комплексные планы улучшения условий, охраны труда и
- g -
санитарно-оздоровительных мероприятий на предприятиях угольной и металлургической промышленности, региональные программы "Здоровье' разделы, направленные на оздоровление акустической обстановки на рабочих местах.
Разработанные и апробированные фиэиолого-гигиеничес-кие рекомендации, результаты теоретических исследований нашли отражение в следующих документах;
'Санитарные правила для предприятий черной мегаллур- гни", № 2527-82, М., 1982.
ГОСТ 12.2.094-83' Система стандартов безопасности труда. Оборудование прокатное. Общие требования безопасности'.
ГОСТ 12.2.099-84 'Система стандартов безопасности труда. Агрегаты для выплавки стали. Обшив требования безопасности".
Методические рекомендации "Методика комплексной оценки условий труда горнорабочих угольных шахт по вредным физическим и химическим факторам проновг і.ственной среды (согласованы. МЗ СССР, утверждены МУП СССР), Макеевка.1987 г.
"Методические рекомендации по доэной оценке и контролю шумового фактора на предприятиях угольной промышленности* (согласованы МЗ УССР, утверждены МУП УССР), Донецк, ЦБНТИ МУП УССР, 1986 г.
Информационные письма:
"Методика расчета эквивалентного уровня шума, действующего на горнорабочих угольных шахт", Киев, 1985. - В.8.
"Система санитарного контроля безопасности труда в глубоких шахтах по физическим факторам (шум, вибрация, микроклимат)", Киев, 1987. - В.7.
Пресс-бюллетень для республиканских и областных газет "Производственньй шум и здоровье", М.: ЦНИИСП, 1981.
Предложения по предотвращению негативного воздействия производственного и транспортного шума, а так же других физических факторов (направлены в МЗ УССР 12.09.8*5., исх. 1251). Материалы -диссертации использованы:
для определения динамических диапазонов, формирования частотных полос для спектрального анализа шума, а также временных характеристик измерителя шума и вибрации ВШВ-003-М1 и шумомера ШМ-1-М1;
при чтении лекций л проведении практических занятий по разделу гигиены труда по теме 'Производственный шум* в
некоторых ВУЗах.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Биологическая активность непостоянного шума энергетической концепцией объясняется не полностью, состояние функциональной системы слуха и других подсистем организма, обеспечивающих ее работоспособность, обеспечивается, наряду с энергией (экспозиционной дозой), энтропией шума и его сигнальной значимостью. При гигиелической оценке акустической обстановки на рабочих местах необходимо учитывать не только часготно-ннтенсивностные, но и информационные (энтропийные) характеристики непостоянного шума.
-
Основываясь на представлениях о системном реагировании организма на воздействие шума с различными информационными и энергетическими параметрами в пространстве регистрируемых показателей функционального состояния всегда можно выделить точку, расстояние до которой может служить критерием соответствия параметров внешних воздействий допустимым значениям. Используя в качестве модели, например, регрессионные зависимости, с помощью критерия оптимальности можно определить допустимые границы внешних воздействий.
3. Средства и методы борьбы с непостоянными шумами,
содержащими сигнальные компоненты, не должны, обеспечивая
снижение уровня энергии, нарушать информационную структуру
шумов.
Апробация работы проведена на научной конференции Киевского научно-исследовательского института гигиены труда и профзаболеваний (1989 г.), секции 'Гигиена труда при воздей-
ствнн физических факторов* Проблемной комиссии "Научные основы гигиены трупа и профпатологпи" (1087 г.). Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на рабочем совещании по проблеме "Шум, вибрация, инфразвук, ультразвук" Проблемной комиссии "Научные основы гигиены труда и профпатологин" {1085 г,), Всесоюзном и республиканском съездах физиологического общоства им.П.П.Павлова (1982, 1083 гг.), украинских республиканских съездах гигиенистов и санитарных ораче/l (1G81, 198G* гг.),-Всесоюзном симпозиуме и конференциях (1081, 1082, 1085, 1086 гг.), республиканских .конференциях, совещаниях, школах передового опыта (1079,1081, 1082, 1083, 198-1, 1085 гг.).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав: "Анализ современных концепций влияния шума па организм", "Обоснование объема, методик исследования и методов математической статистики для анализа