4.5 振动与空气环境
振动环境
一、振动及其分类 二、振动变量 三、人体对振动频率的反应 四、振动对人体的影响 五、振动对工效的影响 六、振动的评价与控制
一、振动及其分类
一个质点或物体沿直线或弧线相对于基准位置作来回
运动的形式称为振动。
根据振动作用于人体的部位不同,振动又可分为全身
振动和局部振动。
二、振动变量
振动的基本物理量主要包括位移(振幅)、频率、速
度和加速度。
在研究振动对人的影响时,常以位移表示振动作用的
强度。加速度与作用力成正比,对人体是个重要的冲击量。
频率是寻找振源、分析振动的重要依据。频率和加速度是
评价振动对人健康影响的重要参量。
与噪声度量相似,振动的度量也常用到“级”的概念。
相当于上述物理参量,分别有位移级、速度级和加速度级。
位移级、速度级和加速度级的单位均为分贝( dB )。在
振动研究中,国际上最常用的是加速度级,是振动加速度
与基准加速度之比的对数乘以 20 ,基准加速度值为 10-5
m/s2 。
三、人体对振动频率的反应
人体对低频反应的主要现象是身体共振,使某些器官
或结构比其相邻的组织结构发生更大的振动,从而引起人
体的不舒适、工效降低或危及健康。
而当频率高至 1000Hz 范围时,振动在人体组织内传
播与声音相似,大部分能量经体表组织传播,同时振动能
量在人体内的传递率逐渐衰减,其生物效应也相应减弱。
四、振动对人体的影响 1 .全身振动对人体的影响 在地面重力加速度条件下,人体各部位共振的大致
频率如表所示。
身体部位 共振频率 /Hz 身体部位 共振频率 /Hz
全身 (放松站立 ) 4~ 5 腹部实质器官 4~ 8全身 (坐姿 ) 5~ 6 手一臂 10~ 40
全身 (横向 ) 2胸腹内脏 (半仰卧位 ) 7~ 8
头部 20~ 30 头部 (仰卧位 ) 50~ 70眼睛 20~ 25 胸部 (仰卧位 ) 6~ 12脊柱 8~ 12 腹部 (仰卧位 ) 4~ 8
人体各部位共振的大致频率
振动频率为 3 ~ 6Hz 时,正好接近头部的固有频率,就
会造成头痛、脑胀、昏眩、呕吐等症候。若长期处于这种
振动环境中,还会产生失眠、记忆力衰退、高血压、冠心
病、胃溃疡等病症。
8~12 Hz 时发生背痛;
10~20 Hz 的振动会引起眼睛疲劳等症状。
2 .局部振动对人体的影响 局部振动病是长期使用振动工具引起的。局部振动能引起
神经系统、循环系统、骨关节肌肉运动系统的障碍及其他
系统不同程度的机能改变。振动的早期影响以神经系统受
损为主。一般情况下先出现神经末梢病变(功能受损),
继而发生中枢神经系统病变(大脑皮层功能简下降,反应
时间延长,血压不稳)。振动对骨骼肌肉系统的影响表现
为肌无力,肌肉疼痛和萎缩。振动对胃肠功能、妇女生理
及生殖功能也可能发生影响。
3. 振动的心理效应
振动引起的心理效应主要是感觉不舒适和烦恼,甚
至疼痛,进而影响工效。不同的振动参数下人体受振时的
主观感觉不同。坐姿的人,对 1 ~ 2 Hz 的轻度振动感觉
轻松和舒适;对 4 ~ 8 Hz 的中度振动,感觉十分不适。
五、振动对工效的影响 振动对工效的影响主要体现在视觉辨认和操作动作
两个方面。。
1. 对视觉辨认绩效的影响
振动对视觉绩效的影响主要有两种情形:①视觉对
象处在振动环境中;②观察者处于振动环境中。
视觉对象处在振动环境中时,振动对视觉绩效的影响
主要取决于振动频率和强度。当视觉对象振动频率低于 1
Hz 时,观察者可以追踪目标,短时间内绩效不受影响,
但很快会产生疲劳。当振动频率为 1 ~ 2 Hz 时,人眼跟
踪目标运动的能力开始破坏,绩效显著下降;当频率高于
2 ~ 4 Hz 时,人眼无法跟踪目标。当振动频率逐渐增大
时,眼球跟踪无法进行,此时,绩效直接依赖于中央凹视
像的清晰度。研究表明,当频率高于 5Hz 时,视觉辨认的
错误率与振动频率和振幅的均方根成正比。
2 . 对操作动作的影响 研究表明,操作绩效的减少与操纵控制器的躯体部
位所受的振动有关。从频率考虑, 3 ~ 5Hz 时追踪成绩
下降最大 。
另有人研究表明,人的平均错误与振动的强度和频
率的均方根成正比,这说明在操作动作中,振动强度比
频率更重要。
六、振动的评价与控制
1. 振动评价标准
GBZl--2002《工业企业设计卫生标准》中对工作场
所的振动强度规定如下:局部振动作业,其接振强度 4h
等能量频率计权振动加速度不得超过 5 m/s2 ,接振时间少
于 4h 可按下表适当放宽。
日接振时间 /h 卫生限值 /(m/s2)
2~ 4 6
1~ 2 8
≤1 12
表 局部振动强度卫生限值
超过上述卫生限值应采取减振措施,若采取现
有的减振技术后仍不能满足卫生限值的,应对操
作者配备有效的个人防护用具。
对全身振动作业,其接振作业垂直、水平振动强度则要求不应超过下表中的规定。
工作日接触时间 /h
卫生限值
dB(A) (m/s2)
8 116 0.62
4 120.8 1.1
2.5 123 1.4
1.0 127.6 2.4
0.5 131.1 3.6
表 全身振动强度卫生限值
2. 振动控制 研究振动的根本目的是为了控制振动,振动控制主要从以下几
个方面考虑: ( 1 )减少和消除振源。这是减少振动最根本的措施。通常采取以下方法:
1 )隔离振源。 2 )改进生产工艺,如用液压、焊接代替铆接可消除或减少振动。 3 )增加设备的阻尼,如采用吸振材料、安装阻尼器或阻尼环、附加弹性阻尼材料等,以减轻设备的振动。对于可能引起机械振动的陈旧设备,应定期检查、维修或改造。
4 )采取隔振、吸振、阻尼等措施来消除或减小振动,阻止振动的传播,最大限度地减少振动对人体的不良影响。例如设计减振座椅、弹性垫,以缓冲振动对人的影响。
5 ) 采用钢丝弹簧类、橡胶类、软木类、毡板、空气弹簧和油压减振器等多种形式的减振器。
6 )降低设备减振系统的共振频率(小于 5Hz ) 。可
通过减少系统刚性系数或增加质量来降低共振频率。
( 2 )个体防护。使用防振手套,在全身振动时使用防振
鞋等。由于防振鞋内有由微孔橡胶做成鞋垫,利用其弹性
使全身减振。对于坐姿作业人员,可使用减振座椅、弹性
垫,以缓冲振动对人的影响。
( 3 )限制接触振动时间。
有毒环境
一、空气中的主要污染物及其来源
二、几种现代空气污染的来源及其危害
三、粉尘的危害及其防治
一、空气中的主要污染物及其来源
1. 空气环境中的有害气体
空气环境中的有害气体主要有硫氧化物、氮氧化物、
卤化物和有机物质气体等。
在一般情况下,粉尘与二氧化硫、一氧化碳和二氧化
碳、碳氧化合物是空气中的主要污染物,其中,粉尘与二
氧化硫约占 40% ,一氧化碳占 30% ,二氧化氮、碳氢化
合物及其废气占 30% 。
2. 固体尘粒
粉尘是指能够较长时间在空气中保持悬浮状态的固
体微粒。粉尘分为降尘和飘尘。降尘颗粒大,粒径在 10μ
m 以上,能较快地降落到地面。飘尘颗粒较小,粒径在 1
0μm 以下,可以长时间在空气中悬浮飘动。
粉尘的来源有以下几个方面:① 固体物质的机械粉碎和研
磨。例如选矿、耐火材料车间中的破碎机、球磨机等散发
的粉尘。② 生产过程使用的粉状原料或辅助材料。③ 粉
状物料的混合、过筛、运输以及包装。④ 物质不完全燃烧。
如汽车尾气、木材、煤炭等燃烧的烟气中会夹杂大量烟尘。
⑤ 某些物质在被加热时产生的蒸气在空气中凝结或被氧化。
例如铸铜时形成的氧化锌。⑥ 系统性沙尘天气或局地性沙
尘天气(甘肃省部分地方出现因热对流引起的局地性沙尘
暴天气)扬起的沙尘。
3.金属粉尘 工业化发展常常导致各种重金属如铅、汞、铬、镉以
及诸如锌、钒、锰、钡等粉尘混入大气,随时可能通过呼吸系统、消化系统和皮肤进入人体内。特别是近年来在我国铅污染的现象十分严重,有些地区近半数的儿童出现铅中毒现象。
4.放射性物质
主要是由房基土壤里和天然气中释放出来的氡和建筑
物中的天然石材里释放出来的镭、钍、钾三种放射性物质。
这些放射性物质都会给人类造血系统、神经系统、生殖系
统和消化系统造成损伤。
二、几种现代空气污染的来源及其危害
1.建筑物室内空气污染的来源及其危害
建筑物室内空气污染来源主要包括以下几种。
( 1 )建筑材料中的放射性物质。
( 2 )建筑装修材料和家具中的化学物质
( 3 )现代家用电器、电线等产生的电磁场
2.车内空气污染的危害 车内空气污染主要来源于以下几个方面: 一是新车内装饰材料中含有的有毒气体,主要包括苯、甲醛、丙酮、二甲苯等,车内空气超标甲醛多是来自座椅沙发垫、车顶装饰等装饰材料,而苯则来自胶粘剂。这些有害物质在不知不觉中使人中毒,渐渐出现头痛、乏力等症状;
二是汽车发动机产生的一氧化碳、汽油挥发成分,均会使车厢内的空气质量下降;
三是车用空调蒸发器若长时间不进行清洗护理,就会在其内部附着大量污垢,所产生的胺、烟碱、细菌等有害物质弥漫在车内狭小的空间里,导致车内空气质量差甚至缺氧;
四是人体自身的污染。由于车内开窗不多,当空气中二氧化碳浓度达到 0.5% 时,人就会出现头痛、头晕等不适感。乘客较多时就更容易造成污染。
3.铅污染的危害 铅是一种对神经系统有害的重金属元素,铅会对人的
大脑神经系统带来严重危害,导致智力下降,免疫力降低,生长发育迟缓。儿童对铅尤为敏感,吸收率高达 50%。国际上公认,当儿童体内铅含量超过每升 100μg 时,儿童的脑发育就会受到不良影响,就称为铅中毒。铅中毒对儿童危害主要体现在智力发育、学习能力、心理行为、生长发育等方面。儿童铅含量过高的反应是面色发黄,生长迟缓,便秘,腹泻,恶心,呕吐,注意力不集中。
三、粉尘的危害及其防治 1 、粉尘的危害
( 1 )粉尘对人体的危害 粉尘根据其物化特性和对人体作用部位不同,可造成多方
面的危害。其中尘肺是最严重的危害。由于长期吸入一定浓度的某些粉尘,特别是游离 SiO2含量较高的粉尘后,使肺内粉尘阻留并有肺组织反应,因此丧失正常的通气和换气功能,严重损害健康。长期吸入含游离的 SiO2粉尘所引起的尘肺为矽肺。(煤矿行业突出:煤矿送尘肺病工人洗肺 1 人洗出 48瓶黑水 )
( 2 )粉尘对人的心理影响 空气中的粉尘还直接影响人的心理。粉尘明显污染环
境、衣服和身体,使人产生不舒适、厌恶的感觉,还会使人产生急躁。缺乏耐心的情绪,成为情绪和动作不稳定的一个因素,甚至讨厌工作。另外,粉尘妨碍照明效果,使环境变得灰暗,人们完成同样的工作却要付出更大的努力,因此对工作质量和效率都产生不利的影响。
( 3 )粉尘爆炸 某些物质的微小颗粒在空气中达到一定的浓度,当遇
到明火时,会发生爆炸。这种微小颗粒可以是糖、面粉,也可以是纺织纤维(如亚麻纤维)等。
2 、粉尘的防治 ( 1 )控制尘源。 ( 2 )除尘。当通风排气中粉尘含量超过排放标准时,必须进行除尘处理。(利用除尘器,喷雾洒水是降低空气尘量的最简单、容易和极有效的措施之一 )
( 3 )个人防护。一般要在基本上消除工作环境粉尘危害的前提下,再辅以个人防护用具。(如防尘口罩、气流安全帽 )
( 4 )改善劳动管理。制定合理的工作制度,适当缩短工作时间和减轻作业强度;确定恰当的作业位置和作业姿势等。
Northeastern University