Влияние шума на организм человека и животных

 

Человек всегда жил в мире звуков, и абсолютная тишина его пугает, угнетает.

При проектировании конструкторского бюро в Ганновере архитекторы предусмотрели все меры, чтобы ни один посторонний звук с улицы не проникал в здание: рамы с тройным остеклением, звукоизоляционные панели из ячеистого бетона и специальные пластмассовые обои, гасящие звук. Буквально через неделю сотрудники стали жаловаться, что не могут работать в условиях гнетущей тишины. Они нервничали, теряли работоспособность. Администрации пришлось купить магнитофон, который время от времени автоматически включался и создавал эффект “тихого уличного шума”. Рабочая атмосфера не замедлила восстановиться.

Ученые из лаборатории психологии Кембриджского университета (Англия) после многолетних исследований пришли к неожиданному выводу: звуки определенной силы стимулируют процесс мышления и в особенности процесс счета. Во время эксперимента лица, которые решали математические задачи при звуках музыки, либо разговорах, справлялись со своими заданиями быстрее, чем те, которые выполняли такое же задание в тишине.

В Японии продаются подушки, в которые вмонтирован аппарат, имитирующий звуки дождевых капель, падающих в ритме человеческого пульса. Такой шум быстро навевает сон.

Каждый человек воспринимает шум по-своему. Много зависит от возраста, темперамента, состояния здоровья, окружающих условий.

Орган слуха человека может приспосабливаться к некоторым постоянным или повторяющимся шумам (слуховая адаптация). Но эта приспособляемость не может защитить от патологического процесса ─ потери слуха, а лишь временно отодвигает сроки его наступления. В условиях городского шума происходит постоянное напряжение слухового анализатора. Это вызывает увеличение порога слышимости на 10-25 дБ А. Шум затрудняет разборчивость речи, особенно при уровне шума более 70 дБ А. Ущерб, который причиняет слуху сильный шум, зависит от спектра звуковых колебаний и характера их изменения. В первую очередь человек начинает хуже слышать высокие звуки, а затем постепенно и низкие.

Опасность потери слуха из-за шума в значительной степени зависит от индивидуальных особенностей человека. Некоторые теряют слух даже после короткого воздействия шума сравнительно умеренной интенсивности, другие могут работать при сильном шуме почти всю свою жизнь без сколько-нибудь заметной утраты слуха.

Постепенное воздействие сильного шума может не только отрицательно повлиять на слух, до и вызывать другие вредные последствия - звон в ушах, головокружение, головную боль, повышение усталости.

Шум в больших городах сокращает продолжительность жизни человека. По данным австрийских исследователей, это сокращение жизни колеблется в пределах 8-12 лет. Чрезмерный шум может стать причиной нервного истощения, психической угнетенности, вегетативного невроза, язвенной болезни, расстройства эндокринной и сердечно-сосудистой систем. Шум мешает людям работать и отдыхать, снижает производительность труда.

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, связано 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 умственным 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.

А. П. Шицкова и И. Л. Карагодина (1981) впервые осуществили массовые обследования (по типу эпидемических) населения, подвергающегося воздействию транспортного шума в условиях проживания и трудовой деятельности. Была поставлена цель определить суммарное (в течение суток и более длительного периода) шумовое воздействие на состояние здоровья и заболеваемость лиц различных возрастно-половых и профессиональных групп.

Физиолого-гигиенические исследования показали, что изменения функционального состояния центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, слуховой чувствительности зависели от уровня воздействующей звуковой энергии, пола и возраста обследуемых. Наиболее, выраженные изменения выявлены улиц опытных групп, испытывавших шумовое воздействие в условиях как труда, так и быта. Результаты наблюдений указывают на активацию центральной и вегетативной нервной системы и снижение слуховой чувствительности.

Результаты поликлинического обследования 1200 человек подтвердили, что высокие уровни шума в городской среде (один из агрессивных раздражителей центральной нервной системы) способны вызвать ее перенапряжение. Об этом свидетельствуют данные неврологических исследований: у лиц опытных групп установлена явная тенденция к увеличению частоты вегетососудистой дисфункции, церебрального атеросклероза, функциональных нарушений со стороны центральной нервной системы по типу астенического синдрома. Городской шум оказывает неблагоприятное влияние и на сердечно-сосудистую систему: ишемическая болезнь сердца, гипертоническая болезнь, повышение содержания холестерина у лиц отдельных возрастно-половых групп встречаются чаще в шумном районе, чем в тихом.

В зависимости от действующей шумовой нагрузки у населения выявлено статистически достоверное повышение частоты признаков изменения миокарда, сократительной способности сердца, преобладание симпатического компонента в регуляции сердечной деятельности. Эта зависимость прослеживается по классу заболеваний сердечно-сосудистой системы как в целом, так и по отдельным нозологическим формам: нейроциркуляторной дистонии, гипертонической болезни, хронической ишемической болезни сердца. Нарушения со стороны сердечно-сосудистой системы, как правило, появлялись раньше, чем повреждения органа слуха.

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. Так, 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.

Под влиянием шума с уровнем 85 дБ А обнаружена перестройка энергетического обмена в мышечной ткани, причем направленность перестройки зависела от времени воздействия.

Усиление сопряженности окисления и фосфорилирования после двухнедельного воздействия шума свидетельствует о повышении способности этого процесса генерировать аденозинтрифосфорную кислоту (АТФ). И действительно, вследствие интенсификации в митохондриях окислительного фосфорилирования намечается тенденция к повышению содержания АТФ в мышечном гомогенате при этом же сроке воздействия. Усиление энергообразования следует рассматривать как защитно-приспособительную перестройку энергетического обмена, направленную на создание резерва, необходимого для повышения жизнедеятельности мышечной клетки в ответ на неблагоприятное воздействие.

При удлинении сроков воздействия шума до одного месяца наблюдалась нормализация изучаемых показателей, а в дальнейшем (три месяца) и снижение интенсивности фосфорилирования (вдвое по сравнению с контролем). Снижение возможностей образования АТФ в митохондриях мышечной ткани, по-видимому, показатель повреждающего действия шума на организм, которое можно рассматривать как серьезный ущерб, способный дезорганизовать обмен и функцию мышечной ткани в целом. Несмотря на угнетение окислительного фосфорилирования, запасы АТФ и ее производных в мышце при трехмесячном шумовом воздействии не истощаются, а лишь снижаются.

Шум препятствует новообразованию богатых энергией фосфатных связей, которое зависит от состояния процессов окислительного фосфорилирования. Шум производственного характера при длительном воздействии на крыс вызывает угнетение основного звена образования энергии в клетке - окислительного фосфорилирования в митохондриях. Этот факт указывает на возможность использования данного показателя в качестве биологического критерия вредного действия шума на организм.

Нарушение процессов энергетического метаболизма - существенный признак неблагоприятного воздействия шума на организм, в свою очередь, может быть причиной нарушения сбалансированности целого ряда биохимических процессов в организме.

Нарушения энергетики мышц можно рассматривать как полученные в состоянии относительного покоя, потому что некоторое двигательное возбуждение у крыс отмечалось только в первые дни эксперимента. Таким образом, основной путь образования энергии в форме АТФ в состоянии относительного покоя животного под влиянием длительного воздействия шума нарушается. Известно, что при мышечной активности энергетические затраты организма увеличиваются и мышца при выполнении механической работы усиленно использует АТФ. При физическом напряжении в условиях шума нарушения интимных процессов энергетического обмена мышц будут усугубляться и это скажется на сократительной активности мышечной системы.

С. А. Солдаткина и О. С. Черкасский провели экспериментальное исследование по изучению длительного (в течение трех месяцев) воздействия транспортного шума 80 дБ А. Они установили учащение сердцебиений на 30 ударов/мин на первой неделе и к концу первого месяца испытаний. Физиологические исследования выявили изменения в центральной нервной и сердечно-сосудистой системах.

К концу первого месяца наблюдались повышение проницаемости гистогематических барьеров щитовидной железы, сердечной мышцы, почек, тенденция к увеличению проницаемости гематоэнцефалического барьера. Через три месяца отмечена лишь тенденция к снижению гистогематических барьеров почек и надпочечников.

Патоморфологическими исследованиями выявлены признаки раздражающего действия шума: некоторая активация нервных клеток коры больших полушарий головного мозга, обеднение липоидами надпочечников, увеличение количества плазматических клеток в селезенке, свидетельствующее о некотором повышении иммунных реакций.

Следовательно, транспортный шум 80 дБ А оказывает не только возбуждающее влияние на центральную нервную и сердечно-сосудистую системы, но и вызывает напряжение защитно-приспособительных механизмов (некоторое повышение иммунных реакций, повышение проницаемости гистогематических барьеров). Повышение содержания холестерина в сыворотке крови может способствовать развитию атеросклероза.

Исследования влияния транспортного шума 80 дБ А на организм животных в зависимости от длительности воздействия показали, что наибольшие изменения физиологических функций имели место на первом месяце экспозиции. К концу третьего месяца изменения стали менее выраженными. Это тоже может свидетельствовать о напряжении защитно-приспособительных сил и быть связано с процессом адаптации. Для окончательного решения этого весьма сложного вопроса необходимы дальнейшие исследования. Особый интерес представляет выяснение влияния городского шума на потомство. Имеющиеся материалы по этому вопросу весьма ограничены.

От опытной группы крыс (самок и самцов), находящихся 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. Физиологические исследования на крысах-самцах первого поколения в возрасте трех месяцев показали, что в опытной группе скрытое время рефлекторных реакций короче в среднем на 8,6 мс, а частота сердечных сокращений на 60 ударов/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 под воздействием шума, преобладает процесс возбуждения в центральной и вегетативной нервной системе. Эксперименты выявили неблагоприятное влияние транспортного шума на различные органы и системы организма в зависимости от длительности воздействия. Установлено влияние шума не только на родительский организм, но и па потомство.

Влияние шума на сон. Бытовой шум в значительной мере нарушает сон. Крайне неблагоприятно действуют прерывистые, внезапно возникающие шумы, особенно в вечерние и ночные часы, на только что заснувшего человека. Это объясняется тем, что в период засыпания мозг находится в состоянии “гипноидной” фазы. В это время развиваются парадоксальные отношения к окружающей действительности, поэтому даже слабые шумовые раздражители могут давать непропорциональный сверхсильный эффект. Внезапно возникающий во время сна шум (грохот грузовика, громкая музыка и др.) нередко вызывает сильный испуг, особенно у больных и у детей.

Шум уменьшает продолжительность и глубину сна. Установлено, что большую роль играет хронологическая конфигурация шумов, чередование шумов различной интенсивности. Так, неравномерное движение транспорта сильнее нарушает сон, чем интенсивное, но равномерное. Очевидно, адаптация к регулярным и частым шумам наступает гораздо легче, чем к нерегулярным и редким.

Люди по-разному реагируют на шум во время сна. Реакция на шумовое воздействие не зависит от возраста, пола и состояния здоровья человека. Так, при одной и той же интенсивности шума люди в возрасте 70 лет просыпаются в 72% случаев, а дети 7-8 лет- только в 1% случаев. Пороговой интенсивностью шума, вызывающей пробуждение детей, является 50 дБ А, взрослых - 30 дБ А, а пожилые люди реагируют на еще меньшую величину. Женщины более легко просыпаются при шуме. Это объясняется тем, что они чаще, чем мужчины, переходят от стадии глубокого сна к легкому сну.

Шум влияет на различные стадии сна. Так, стадия парадоксального сна, характеризующаяся сновидениями, быстрыми глазными движениями и другими признаками, должна занимать не менее 20% всего периода сна; уменьшение этой стадии сна приводит к серьезным расстройствам нервной системы и умственной деятельности человека. Сокращение стадии глубокого сна приводит к гормональным нарушениям, депрессии и другим психическим нарушениям.

Под влиянием шума в 50 дБ А срок засыпания увеличивается на час и более, сон становится поверхностным, после пробуждения люди чувствуют усталость, головную боль, а нередко и сердцебиение. Отсутствие нормального отдыха после трудового дня приводит к тому, что естественно развивающееся после работы утомление не исчезает, а постепенно переходит в хроническое переутомление, способствующее развитию ряда заболеваний, таких, как расстройство центральной нервной системы, гипертоническая болезнь.

Инфразвук. Звуковые колебания с частотой ниже 20 Гц получили название инфразвука. В природе сильный инфразвук - явление крайне редкое. Он наблюдается лишь при извержениях вулканов, землетрясениях, сильных штормах. Проблема инфразвука возникла в век огромных сооружений, мощных машин и установок. Именно их эксплуатация выявила эффекты, ранее не принимавшиеся медиками и строителями в расчет, инфразвуковые.

Звук очень низкой частоты вызывает резонанс в различных внутренних органах человека. Как следствие, раздражается множество проприо- и интерорецепторов, расположенных в зоне распространения инфразвуков. Колебания передают информацию о раздражителе в нервные центры и вызывают рефлекторные реакции других органов и систем. Этим путем механическая энергия инфразвуков трансформируется в тепловую, а отчасти в энергию биохимических и биоэлектрических процессов, характеризующих ответную реакцию всего организма на инфразвуковой раздражитель. Таковы механизмы возникновения болевых и других неприятных ощущений, а также реакции со стороны нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, а при определенных степенях интенсивности инфразвука и общей “реакции стресса”. Вследствие смещения глаз при воздействии инфразвука может нарушаться зрение. При очень высокой интенсивности испытуемые жаловались на полную темноту.

Большинство исследователей считают физиологически наиболее активным для человека диапазон частот от 2 до 17 Гц из-за резонансных явлений со стороны внутренних органов. Частота 7 Гц совпадает с ритмом биотоков мозга. Этим объясняют нервно-психические явления, наблюдаемые у человека при действии инфразвуков. Диапазон от 5 до 9 Гц из-за резонанса вызывает наибольшее увеличение амплитуды колебаний печени, селезенки, желудка, вследствие чего появляются болезненные ощущения в грудной клетке и нижней части живота. Инфразвук более высоких частот при глотании вызывает болезненные ощущения в полости рта, гортани, а также в мочевом пузыре и прямой кишке.

По данным О. И. Шутенко и др., при воздействии инфразвука в первую очередь нарушается функциональное состояние нервной системы. Эти изменения, а также сдвига в симпатикоадреналовой системе ведут к нарушению трофики тканей внутренних органов, в том числе головного мозга, миокарда, печени, изменению со стороны микроциркуляции и клеточных органелл миокарда (в особенности митохондрий). Это подтверждают данные биохимических, гистохимических и электронно-микроскопических исследований. Нарушаются биологическое окисление и биоэнергетические процессы. Определенную роль в патогенезе изменений играют изменения иммунобиологической реактивности.

Ряд исследователей подчеркивают особое влияние инфразвука на психическую сферу человека: поражаются все виды интеллектуальной деятельности, ухудшается настроение, иногда появляется ощущение растерянности, тревоги, испуга, страха, а при высокой интенсивности ─ чувство слабости до полной прострации, как после сильного нервного потрясения.

Американский ученый Р. Вуд провел такой эксперимент: во время одного из спектаклей он воспроизвел в театре звук частотой 13 Гц. Почти у всех зрителей действие этого звука вызвало ощущение неясной тревоги и безотчетного страха. Инфразвуки могут оказывать на человека существенное воздействие, в особенности, если они носят длительный характер. Они являются главным виновником нервной усталости жителей крупных городов. Низкочастотные шумы и инфразвуки даже при небольшой интенсивности занимают видное место среди причин, вызывающих астеническое состояние. Инфразвуковые и низкочастотные колебания возникают при взлете и посадке самолетов гражданской авиации, движении автотранспортных потоков и электропоездов.

Физиолого-гигиенические исследования, проведенные Шицковой А. П., Карагодиной И. Л., в специально сконструированной камере, показали, что уровень инфразвука в 90- 110 дБ вызывает изменения со стороны центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, а также органа слуха.

При проектировании различных строительных объектов и жилых зданий следует учитывать инфразвуковой резонанс. Используя ребристые и другого вида конструкции повышенной жесткости, можно снизить инфразвуковой шум в зданиях аэровокзалов, вблизи оживленных эстакад, на промышленных предприятиях.