Научные основы регламентации инфразвука в медицине труда : Медико-биологические аспекты Куралесин, Николай Алексеевич

Введение к работе

Актуальность проблемы. Низкочастотные акустические колебания (НАК) инфразвукового диапазона (ниже 20 Гц) широко представлены в окружающей среде. В природе они возникают вследствие турбулентности потоков жидкостей и газов, при штормовых волнениях моря, приливных волнах, движении воздуха над изрезанной горами Земной поверхностью, землетрясениях, извержениях вулканов, взрывах болидов, полярных сияниях, сильных грозах и других сейсмических явлениях (Шулейкин В.В., 1953; Новогрудский Е.Е. и др., 1989; Арабаджи В.И., 1992; Leventhall H.G. et al., 1976).

Развитие современной техники, транспортных средств, совершенствование технологических процессов и оборудования, сопровождающееся увеличением мощности и габаритов машин, привело к значительному увеличению инфразвукозых составляющих в окружающей среде и возрастанию их интенсивности. Они генерируются при возвратно - поступательном движении частей различных механизмов и в функционирующих сооружениях - доменных печах, дизельных моторах, кузнечных прессах, реакторах; НАК порождаются также движением самолетов, ракет, выстрелами артиллерийских орудий и др. (Малышев Э.Н., 1972; Реутов О.В., 1978; Ерохип В.Н. и др., 1979; Карпова Н.И., Малышев Э.Н., 1981; Суворов Г.А. и соавт., 1976, 1983; и др., Evans M.J. et al., 1972; Stephens R.W., 1974).

В целом ряде работ (Андреева-Галанина Е.Ц. и соавт., 1970; Клименкова О.И., 1977; Суворов Г.А. и соавт., 1979; Ерохин В.Н., Ру-кавцова О.М., Свидовый В.И., 1980; Карпова Н.И., Малышев Э.Н., 1981; Алексеев СВ. и соавт., 1982; Суворов Г.А., 1983; Мальцева И.Б., Шайпак ЕЛО., 1983; Измеров Н.Ф. и соавт., 1997; Cavreau V.R., 1965; Atherley G.R. et al., 1969; Stephens R.W., 1969; Tempest W., 1976; Pimonov L., 1976; Cook R.K. et a!., 1976; Izmerov N.F. et a!., 1996; Suvo-rov G.A. et al., 1997) показано, что источники инфразвука в современ-ном производстве и на транспорте многообразны, достигают уровней интенсивности 80 - 130 дБ.

Тенденция возрастания инфразвука и низкочастотных акустических колебаний (НАК), наряду со способностью фактора распространяться на огромные расстояния от источников образования (значительные амплитуды смещения, ничтожное поглощение в атмосфере и преградами, дифракция), обусловливают возможность неблагоприятного воздействия на огромные контингенты работающих.

2 Воздействию инфразвука человек может подвергаться во время работы и в период отдыха. Жители крупных городов, ежедневно пользующиеся метрополитеном, получают значительную дозу шума и инфразвука.

Особенности биологического действия инфразвука и НАК, их влияния на организм до настоящего времени остаются недостаточно изученными. Работы отечественных и зарубежных исследователей (Андреева-Галанина Е.Ц. и соавт., 1970, 1976; Алексеев СВ., Суворов Г.А., Кадыскина Е.Н., 1976; Крылов Ю.В., 1974; Реутов О.В., 1975, 1978; Карпова Н.И. и соавт., 1980; Шайпак Е.Ю., 1984; Нехорошев А.С., 1986, 1997; Алексеев СВ., Глинчиков В.В., Усенко В.Р., 1986; Самойлов В.О., Пономаренко Г.Н., Енин Л.Д., 1994; Свидовый В.И., 1994; Bekesy Н.Е., 1936, 1962; Johnson D.L., 1967; Yeovait N.S., Bryan M.E., 1969; YcovartN.S., 1974; Levcnthall H.G., 1974; Gierke H.E. fon., 1976; Parker D.E., 1976; Gono F., 1978; Ising H., 1982 и др.) свидетельствуют об изменении функционального состояния ряда систем организма под влиянием инфразвука.

Необходимость оценки степени вредности инфразвуковых колебаний и низкочастотного шума, их комплексного влияния с другими факторами производственной среды, изучение механизма влияния и биологического восприятия, уточнение норм допустимых уровней воздействия с учетом частоты и длительности действия фактора, разработка профилактических мероприятий требуют глубокого и планомерного исследования инфразвука и НАК.

Институт медицины труда РАМН, Санкт-Петербургская медицинская академия им. И.И. Мечникова, а также институты соисполнители, в том числе Государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко - г. Воронеж в течение многих лет занимались исследованием инфразвука. На основании полученных данных были разработаны гигиенические нормы фактора. Однако по вопросу о безопасном уровне ИЗ нет единого мнения: разброс составляет от 90 до 130-150 дБ Современные vdobhh гигиенической оценки (bаKTODOB предпола-гают учет таких базовых категорий как уровень время действия и вероятность заболевания или физиологических изменений Вот почему необходимы дополнительные исследования в области выявления па-

гигиенического Грмирования совершенствования

В частности, нерешенными являются вопросы уточнения сим-

птомокомплекса нарушений, вызванных действием фактора и крите-

риев оценки здоровья для разных экспозиций и уровней риска.

Поэтому является актуальным разработка гигиенических, кли-пико-физиологических и патогенетических критериев оценки неблагоприятного действия инфразвука на основе теории риска здоровью в медицине труда для прогнозирования, совершенствования научных основ регламентации и мер профилактики.

Такой взгляд на проблему предполагает необходимость сравнительной гигиенической оценки техногенного инфразвука с различными амплитудно-частотными характеристиками в производственной и окружающей среде, выявление закономерностей возрастания роли ИАК при современной тенденции развития техники.

Другой важный аспект проблемы касается экспериментальных исследований изолированного влияния ИЗ разных параметров на организм человека с разработкой классификации зон риска здоровью в зависимости от параметров фактора.

Третий аспект проблемы касается экспериментальных исследований на животных, включавших изучение влияния ИЗ на вестибулярный и слуховой анализаторы, морфологические и биохимические исследования головного мозга, нейроэндокринной системы, а также комплекс гомеостатических показателей. Изучалось также влияние ИЗ на внутренние органы: легкие, печень, поджелудочную железу, сердце и др., а также на морфологический состав белой крови, структуру костной ткани.

Реализация выше указанных аспектов проблемы создает научную основу для регламентации этого фактора, базирующегося на гигиенических, клинико-физиологических, медико-биологических и патогенетических критериях.

Настоящая тема выполнена по заданию 09.03.09. Д5 научно-технической программы 0.74.08 ГКНТ СМ СССР "Усовершенствовать предельно-допустимые уровни инфразвука с учетом биологической значимости спектральных характеристик фактора, одобрена секцией "Гигиена труда при воздействии физических факторов" Проблемной комиссии "Научные основы гигиены труда и профпатологии" АМН СССР (протокол № 8/35-03-01-09-235 от 09.10.1989 г.), запланирована и утверждена Ученым Советом Воронежской государственной медицинской академии им. Н.Н. Бурденко (протокол N» 4 от 30 II 1989 г номер государственной регистрации 01.9.10034540).

В связи с этим необходимо обоснование адекватных гигиено-экологических критериев оценки инфразвуковых воздействий на че-

"4 ловека для разработки эффективной профилактики неблагоприятных последствий.

Целью работы является разработка гигиенических, клинико-физиологических, медико-биологических и патогенетических критериев оценки неблагоприятного действия техногенного инфразвука на основе теории риска здоровью в медицине труда для прогнозирования, совершенствования научных основ регламентации и мер профилактики.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Сравнительная гигиеническая оценка инфразвука техногенного происхождения с различными амплитудно-частотными характеристиками в производственной и окружающей среде и уточнение критериев их адекватной оценки.

2. Выявление закономерностей возрастания роли НАК при современной тенденции развития техники, использовании способов шу-моглушения, виброизоляции и др.

3. Критерии определения возможных источников ИЗ по технологическим, конструктивным, архитектурно-строительным и др. признакам.

4. Классификация источников ИЗ по характеру спектра для определения тактики проведения профилактических мероприятий.

5. Анализ особенностей частотной коррекции G для оценки инфразвука в соответствии с международным стандартом ИСО/ДИС 7196.2.

6. Экспериментальные исследования влияния инфразвука разных амплитудно-частотных и временных характеристик на организм человека для разработки классификации неблагоприятного действия фактора с градацией по степени вредности, опасности и зонам риска здоровью.

7. Экспериментальные исследования на животных, включающие изучение влияния ИЗ на вестибулярный и слуховой анализаторы, морфологические и биохимические исследования головного мозга, нейроэндокринной системы, а также комплекс гомеостатических показателей и влияние ИЗ на внутренние органы.

8. Разработка научных основ регламентации ИЗ, базирующихся на гигиенических, клинико-физиологических, медико-биологических и патогенетических критериях.

9. Разработка гигиенических норм ИЗ.

5 Научная новизна работы:

комплексные гигиенические, клинико-физиологические и экспериментальные исследования на человеке и животных дают основание утверждать, что ИЗ является опасным фактором, влияющим на здоровье и работоспособность человека, его психо-эмоциональную сферу;

на основе сравнительных гигиенических исследований инфразвука техногенного происхождения с различными амплитудно-частотными характеристиками в производственной и окружающей среде уточнены физико-гигиенические критерии адекватной оценки фактора;

разработаны критерии определения существующих и возможных источников инфразвука по технологическим, конструктивным, архитектурно-строительным признакам, выделены основные группы источников фактора по уровням звукового давления, частотным характеристикам и разработана их классификация для определения тактики профилактических мероприятий, выявлены закономерности возрастания роли НАК при современной тенденции развития техники;

накопленные результаты по оценке влияния ИЗ на организм человека, а также литературные данные позволили впервые обосновать градацию фактора в зависимости от его параметров по зонам риска здоровью человека, а также по классам вредности и опасности (согласно руководству Р.2.2.013-94). Данная классификация ранжирует биологическое действие фактора на зоны: смертельных уровней; экстремальных эсЬфектов- высокого риска здоровью даже при перио-дических воздействиях; в'ысокого риска при кратковременных воздействиях- выраженного прогрессирования риска здоровью; умеренного риска, 'особенно при сочетанием действии с другими физическими гЬактппями (обшяя и локлпьняя вибрация iiivmV неясных стертых

трудно обнаруживаемых эббектов- экологически неблагоприятного
l^^^^^S^-_t' неолагоприятного

- на основании медико-биологических исследований разработа
ны количественные критерии регламентации ИЗ и НАК на функцио
нальное состояние организма по 23 патометрическим, морфологиче
ским и биохимическим показателям включающим, функциональную
морфологию центров слухового, вестибулярного анализаторов, струк
тур мозжечка и коры больщих полушарий; основные звенья нейроэн-
докринной системы (ГГНС, СТГ, КТФ, ТТФ, ГТФ, ПЗН и др.), неко-

торые показатели гомеостаза, обладающие выраженной зависимостью от состояния нейроэндокринной системы. Полученные материалы свидетельствуют о важной патогенетической роли реакции целостного организма в формировании непосредственных и отдаленных эффектов воздействия фактора;

основным теоретическим и научно-практическим итогом работы является развитие концепции регламентации ИЗ, базирующейся на комплексных гигиенических, клинико-физиологических, медико-биологических и патогенетических критериях, учитывающих не только состояние статоакустической системы, но и, в равной степени, широкий спектр реакций целостного организма. Указанная концепция использует в качестве теоретической основы методологию оценки и управления риском здоровью в медицине труда;

анализ собственных данных, а также ретроспективных материалов известных отечественных и зарубежных специалистов, касающихся объективных и субъективных признаков при интенсивных и кратковременных воздействиях ИЗ разных параметров, впервые дал основание постулировать представление об инфразвуковом сенсорно-сомaтo-вeгcтaтивнo-висцеральном гипоталамическом синдроме (диэнцефальном кризе). При этом делается допущение, что отдельные абортивные формы синдрома могут иметь место при менее интенсивных и длительных воздействиях фактора.

Практическая значимость работы. Разработаны научно-практические основы регламентации инфразвука в медицине труда, включающие обоснование ПДУ и степеней вредности, а также гигиенические принципы его ограничения. Показана необходимость инженерно-технических и медицинских решений в разработке средств защиты и профилактики работающих от неблагоприятного влияния инфразвука; разработана классификация источников ИЗ по характеру спектра, что определяет тактику проведения профилактических мероприятий.

Обоснована градация ИЗ в зависимости от его параметров по зонам риска здоровью, а также по классам вредности и опасности для состояния здоровья работающих и населения, что является существенным дополнением к Руководству "Гигиенические критерии оценки условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса" (Р.2.2.013-94); разработан вероятностный подход оценки развития ги-

7 поталамического симптомокомплекса при инфразвуковом воздействии. На основании проведенных исследований и полученных новых данных о механизме биологического действия ИЗ на организм предложен принципиально новый подход к регламентации безопасного уровня ИЗ. Предлагаемые предельные уровни в октавных полосах частот 2, 4, 8 и 16 Гц основаны на учете всего комплекса неблагоприятных изменений целостного организма. Считается, что воздействие ИЗ таких уровней в течение полной рабочей смены и на протяжении всего производственного стажа (до 40 лет) не приведет к развитию специфических и неспецифических нарушений Сформулированы гигиенические принципы ограничения неблагоприятного действия инфразвука учитывающие физические акустико-физиологические особенности фактора и соответствующие им медико-технические требования и направления профилактики Результаты исследований включены в лекционный материал и методическую разработку для практи-ческих занятий со студентами ВУЗов.

Внедрение результатов исследования:

Материалы исследований использованы при разработке следующих документов:

Предложения в дополнение к руководству Р. 2.2. 013-94 "Гигиенические критерии оценки условий труда по показателям вредноСти и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса";

СанПин 2.2.4/2.1.8.583-96 "Гигиенические нормативы ИЗ на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки";

Методическая разработка для студентов 4 курса лечебного, педиатрического и стоматологического факультетов медицинских ВУЗов "Шум, вибрация, инфразвук, ультразвук; действие на организм и профилактика" 1997, 15 с.

Личный вклад автора.

Автор является основным разработчиком концепции регламентации ИЗ, базирующейся на гигиенических, медико-биологических, клинико-физиологических и патогенетических критериях, в которой наряду со статоакустическими показателями учитывается равнозначный вклад широкого спектра реакций целостного организма, обусловленных влиянием фактора на нервные образования го-

лонного мозга разного иерархического уровня. Ему также принадлежит обоснование гипоталамического синдрома, наблюдающегося у человека при кратковременных, интенсивных воздействиях ИЗ. Автор принимал участие в сборе, систематизации и статистической обработке данных. Анализ и обобщение научного материала проводился автором самостоятельно. Автором сформулированы цель и задачи диссертационной работы, обоснованы положения, выносимые на защиту и выводы по результатам исследований.

Апробация работы. Результаты работы были доложены и обсуждены на: Всесоюзной конференции "Актуальные вопросы профилактики воздействия шума, вибрации, ультразвука в условиях современного производства", посвященной 100-летию со дня рождения Е.Ц. Андреевой-Галаниной, Ленинград, 1988; первом Ленинградском симпозиуме по проблеме "Акустика-здоровье-экономика", Ленинград, 1989; заседании секции "Гигиена труда при воздействии физических факторов" Всесоюзной проблемной комиссии "Научные основы гигиены труда и профпатологии", Каунас, 1989; Международном симпозиуме "Шум и здоровье", Минск, 1991; Первой Украинской межведомственной научно-практической конференции "Актуальные проблемы медицины транспорта", Одесса, 1993; Всероссийской научной конференции к 50-летию Российской академии медицинских наук "Актуальные проблемы медицины труда и промышленной экологии", Москва 1994; Первом национальном конгрессе по профилактической медицине Санкт-Петербург 1994- Пленуме Проблемной комиссии РАМН "Научные основы медицине труда" Воронеж 1994; Научно-практической конференции "Здоровье человека и действие факторов внешней среды" Губкин 1995 Юбилейной Всероссийской научной конГренГи посвященной 60 летию института Алойной и Кос ^ескоГГлиГньГ'АГашюнная и ^меікТмепииин* психоГгияиэп^^^

стояшее 7бчп2Те» Москва Wl^T^uZ^nu^^ ГГпГпппг^иппофГ ГянТпТе^ прнпиЙ^<Ге_Н

Москва, 1996, Научно-практической конференции Здоровье человека и действие факторов внешней среды , Воронеж-Липецк, 1996; Третьем национальном конгрессе по профилактической медицине и валео-логии, Санкт-Петербург, 1996; Первой международной научно-практической конференции Новое в безопасности жизнедеятельно-

9 сти и экологии", Санкт-Петербург, 1996; Юбилейной научной конференции, посвященной 125-летию первой в России кафедры гигиены "Современные проблемы военной гигиены", Санкт-Петербург, 1996; Первой научно-практической конференции "Актуальные проблемы человека в аэрокосмических системах", Москва, 1997; Научном совещании, посвященном 100-летию со дня рождения Н.Г. Хлопина "Гистогенетический анализ изменчивости и регенерации тканей", Санкт-Петербург, 1997; 2-nd Europian Conference on protection against noise, London, 1997; Второй международной научно-практической конференции "Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности", Санкт-Петербург, 1997; Научных чтениях "Белые ночи", Санкт-Петербург, 1997; Всероссийской конференции "Современные гигиенические проблемы охраны окружающей среды и здоровья населения в регионах России", Воронеж, 1997; 2-ом съезде Ассоциации клинических цитологов России, Воронеж, 1997. Апробация диссертационной работы была проведена на заседании факторной комиссии: "Медицина труда и клиника профзаболеваний при воздействии физических факторов" НИИ медицины труда РАМН, май 1997 г. По материалам диссертации опубликовано 29 работ.

Положения, выпоенные на защиту:

10. Проблема влияния ИЗ на организм приобретает все большую гигиеническую значимость в связи с его широким распространением. Он характерен для мощного крупноаббаритного оборудования и машин, многотоинажного производства, различных транспортных средств, а также при использовании мер шумоглушения мощных источников. Особенностью его является распространение на большие расстояния, что порождает проблемы для работающих и населения. Комплексные гигиенические, клинико-физиологические, экспериментальные исследования на человеке и животных дают основание утверждать, что ИЗ является опасным фактором, влияющим на здоровье и работоспособность человека, его пепхо-эмоциональную сферу.

11. По данным комплкксных гигиенических, экспериментальных исследований на добровольцах, морфологических исследований на животных, а также ретроспективного анализа литературных данных отечественных и зарубежных специалистов с позиции теории риска в медицине труда разработана классификация зон риска здоровью человека от смертельного действия до очень слабого, неясного, обуслов-1енньїх воздействием ИЗ разных параметров; разработана также па-

10 раллельная градация этих зон по классам вредности и опасности согласно гигиеническим критериям Руководства Р.2.2. 013-94.

3. Кратковременное интенсивное воздействие инфразвука на человека обусловливает высокую степень вероятности развития тягостного состояния сенсорно-сомато-вегетативно-висцерального сосудистого симптомокомплекса, что позволило впервые обосновать представление об инфразвуковом гипоталамическом синдроме (диэнце-фальном кризе).

4. Разработана концептуальная патогенетическая модель инфра-звукового воздействия на организм. Особенностью повреждающего действия ИЗ является развитие сочетанных взаимосвязанных патологических процессов. Один из них обусловлен закономерностями развития общего адаптационного синдрома, другой - альтерацией нервных образований головного мозга, органов мишеней эндокринной системы и внутренних органов. Основным патогенетическим звеном этого процесса является развитие тканевой гипоксии вследствие церебральной гипертензии из-за ликвор- гемодинамических и микро-циркуляторных нарушений. Универсальным следствием гипоксии является дезорганизация мембран, которая приводит к выходу ферментов из субклеточных структур и клеток в тканевую жидкость и кровь, что играет существенную роль в механизме вторичной гипоксической альтерации ткани.

5. На основании выше указанных комплексных исследований
показана необходимость введения частотной коррекции ИЗ с пониже
нием регламентируемого уровня на 5-6 дБ на октаву в отличие от
принятых в международном стандарте ISO 7196 уровней 12 и 14 дБ,
которые основаны на ауральных эффектах и субъективной оценке
раздражающего действия фактора.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на $jibj страницах машинописного текста. Состоит из введения, % глав, заключения, выводов. Список использованной литературы