1、4.5 振动与空气环境振动与空气环境振动环境振动环境n一、振动及其分类一、振动及其分类n二、振动变量二、振动变量n三、人体对振动频率的反应三、人体对振动频率的反应n四、振动对人体的影响四、振动对人体的影响n五、振动对工效的影响五、振动对工效的影响n六、振动的评价与控制六、振动的评价与控制n一、振动及其分类一、振动及其分类n一个质点或物体沿直线或弧线相对于基准位置作来回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。运动的形式称为振动。n根据振动作用于人体的部位不同，振动又可分为根据振动作用于人体的部位不同，振动又可分为全身全身振动振动和和局部振动局部振动。n n二、振动变量二
2、、振动变量n振动的基本物理量主要包括振动的基本物理量主要包括位移（振幅）、频率、速位移（振幅）、频率、速度和加速度。度和加速度。n在研究振动对人的影响时，常以在研究振动对人的影响时，常以位移位移表示振动作用的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。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。频率是寻找振源、分析振动的重要依据。频率和加速度是频率和加速度是评价振动对人健康影响的重要参量。评价振动对人健康影响的重要参量。n与噪声度量相似，振动的度量也常用到与噪声度量相似，振动的度量也常用到“级级”的概念。的概念。相当于上述物理参
3、量，分别有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。位移级、速度级和加速度级的单位均为分贝（位移级、速度级和加速度级的单位均为分贝（dB）。在）。在振动研究中，振动研究中，国际上最常用的是加速度级国际上最常用的是加速度级，是振动加速度，是振动加速度与基准加速度之比的对数乘以与基准加速度之比的对数乘以20，基准加速度值为，基准加速度值为10-5m/s2。n三、人体对振动频率的反应三、人体对振动频率的反应n人体对人体对低频反应低频反应的主要现象是的主要现象是身体共振身体共振，使某些器官，使某些器官或结构比其相邻的组织结构发生更大的振动，从而引起人或结构比其相邻的组
4、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。体的不舒适、工效降低或危及健康。n而当频率高至而当频率高至1000Hz范围时，振动在人体组织内传范围时，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，其量在人体内的传递率逐渐衰减，其生物效应也相应减弱生物效应也相应减弱。n四、振动对人体的影响四、振动对人体的影响n1全身振动对人体的影响全身振动对人体的影响n在地面重力加速度条件下，人体各部位共振的大致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。频率如表所示。身体部位身体
5、部位共振频率共振频率/Hz/Hz身体部位身体部位共振频率共振频率/Hz/Hz全身全身(放松站立放松站立)4 45 5腹部实质器官腹部实质器官4 48 8全身全身(坐姿坐姿)5 56 6手一臂手一臂10104040全身全身(横向横向)2 2胸腹内脏胸腹内脏(半仰半仰卧位卧位)7 78 8头部头部20203030头部头部(仰卧位仰卧位)50507070眼睛眼睛20202525胸部胸部(仰卧位仰卧位)6 61212脊柱脊柱8 81212腹部腹部(仰卧位仰卧位)4 48 8人体各部位共振的大致频率人体各部位共振的大致频率n振动频率为振动频率为36Hz时，正好接近头部的固有频率，就会时，正好接近头部的固
6、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、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。胃溃疡等病症。n812 Hz时发生背痛；时发生背痛；n1020 Hz的振动会引起眼睛疲劳等症状。的振动会引起眼睛疲劳等症状。n2局部振动对人体的影响局部振动对人体的影响n局部振动病是长期使用振动工具引起的。局部振动病是长期使用振动工具引起的。局部振动能引起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神经系统、循环系统、骨关节肌肉运动系统的障碍及其他
7、系统不同程度的机能改变系统不同程度的机能改变。振动的早期影响以神经系统受振动的早期影响以神经系统受损为主损为主。一般情况下先出现神经末梢病变（功能受损），。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。及生殖功能也可能发生影响。n3.振动的心理效应振动的心理效应n振动引起的心理
8、效应主要是感觉不舒适和烦恼，甚振动引起的心理效应主要是感觉不舒适和烦恼，甚至疼痛，进而影响工效至疼痛，进而影响工效。不同的振动参数下人体受振时的。不同的振动参数下人体受振时的主观感觉不同。坐姿的人，主观感觉不同。坐姿的人，对对12 Hz的轻度振动感觉轻的轻度振动感觉轻松和舒适松和舒适；对对48 Hz的中度振动，感觉十分不适的中度振动，感觉十分不适。n五、振动对工效的影响五、振动对工效的影响n振动对工效的影响主要体现在振动对工效的影响主要体现在视觉辨认视觉辨认和和操作动作操作动作两个方面。两个方面。n1.对视觉辨认绩效的影响对视觉辨认绩效的影响n振动对视觉绩效的影响主要有两种情形振动对视觉绩效的
9、影响主要有两种情形：视觉对视觉对象处在振动环境中；象处在振动环境中；观察者处于振动环境中。观察者处于振动环境中。n视觉对象处在振动环境中时，振动对视觉绩效的影响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主要取决于振动频率振动频率和和强度强度。当视觉对象振动频率低于。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，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。当振动频率为但很快会产生疲劳。当振动频率为12 Hz时，人眼跟踪时，人眼跟踪目标运动的能力开始破坏，绩效显著下降；当频率高于目标运动的能力开始破坏，绩效显著下降；当频率高于24 H
10、z时，人眼无法跟踪目标。当振动频率逐渐增大时，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，清晰度。研究表明，当频率高于当频率高于5Hz时，视觉辨认的错误时，视觉辨认的错误率与振动频率和振幅的均方根成正比率与振动频率和振幅的均方根成正比。n.对操作动作的影响对操作动作的影响n研究表明，操作绩效的减少与操纵控制器的躯体部研究表明，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，位所受的振动有关。从频率考虑，35Hz时追踪成绩下时追踪成绩下降最大降最大。n另有人研究表
11、明，另有人研究表明，人的平均错误与振动的强度和频人的平均错误与振动的强度和频率的均方根成正比率的均方根成正比，这说明在操作动作中，这说明在操作动作中，振动强度比振动强度比频率更重要。频率更重要。n六、振动的评价与控制六、振动的评价与控制n1.振动评价标准振动评价标准nGBZl-2002工业企业设计卫生标准工业企业设计卫生标准中对工作场中对工作场所的振动强度规定如下所的振动强度规定如下：局部振动作业，其接振强度：局部振动作业，其接振强度4h等等能量频率计权振动加速度不得超过能量频率计权振动加速度不得超过5 m/s2，接振时间少于，接振时间少于4h可按下表适当放宽。可按下表适当放宽。日接振时间日接
12、振时间/h卫生限值卫生限值/(m/s2)246128112表表 局部振动强度卫生限值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。作者配备有效的个人防护用具。n对全身振动作业，其接振作业垂直、水平振动强度则对全身振动作业，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。要求不应超过下表中的规定。工作日接工作日接触时间触时间/h卫生限值卫生限值dB(A)(m/s2)81160.624120.81.12.51231.41.01
13、27.62.40.5131.13.6表表 全身振动强度卫生限值全身振动强度卫生限值n2.振动控制振动控制n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：个方面考虑：n（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）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：方法：n 1）隔离振源。）隔离振源。n 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。）改进生产工艺，如用液压、焊接代替铆接可消除或减少振动。n 3）增加设备的阻尼，如采用吸振材料、安装阻尼器或阻尼环、）增加设备的阻尼，如采用
14、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。陈旧设备，应定期检查、维修或改造。n 4）采取隔振、吸振、阻尼等措施来消除或减小振动，）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。阻止振动的传播，最大限度地减少振动对人体的不良影响。例如设计例如设计减振座椅、弹性垫减振座椅、弹性垫，以缓冲振动对人的影响。，以缓冲振动对人的影响。n 5）采用钢丝弹簧类、橡胶类、软木类、毡板、空气采用钢丝弹簧类、橡胶类、软木类、毡
15、板、空气弹簧和油压减振器等多种形式的弹簧和油压减振器等多种形式的减振器减振器。n 6）降低设备减振系统的共振频率（小于）降低设备减振系统的共振频率（小于5Hz）。可通。可通过减少系统刚性系数或增加质量来降低共振频率。过减少系统刚性系数或增加质量来降低共振频率。n（2）个体防护。使用）个体防护。使用防振手套防振手套，在全身振动时使用，在全身振动时使用防振防振鞋鞋等。由于防振鞋内有由微孔橡胶做成鞋垫，利用其弹性等。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，可使用使全身减振。对于坐姿作业人员，可使用减振座椅减振座椅、弹性弹性垫垫，以缓冲振动对人的影响。，以缓冲振动对人
16、的影响。n（3）限制接触振动时间。）限制接触振动时间。有毒环境有毒环境n一、空气中的主要污染物及其来源一、空气中的主要污染物及其来源n二、几种现代空气污染的来源及其危害二、几种现代空气污染的来源及其危害n三、粉尘的危害及其防治三、粉尘的危害及其防治n一、空气中的主要污染物及其来源一、空气中的主要污染物及其来源n1.空气环境中的有害气体空气环境中的有害气体n空气环境中的有害气体主要有硫氧化物、氮氧化物、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。卤化物和有机物质气体等。n在一般情况下，在一般情况下，粉尘与二氧化硫、一氧化碳和二氧化粉尘与二氧化硫、一氧化碳和二氧化碳、碳氧
17、化合物碳、碳氧化合物是空气中的主要污染物，其中，粉尘与二是空气中的主要污染物，其中，粉尘与二氧化硫约占氧化硫约占40%，一氧化碳占，一氧化碳占30%，二氧化氮、碳氢化合，二氧化氮、碳氢化合物及其废气占物及其废气占30%。n2.固体尘粒固体尘粒n粉尘是指能够较长时间在空气中保持悬浮状态的固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。粉尘分为体微粒。粉尘分为降尘和飘尘降尘和飘尘。降尘颗粒大，粒径在。降尘颗粒大，粒径在10m以上，能较快地降落到地面。飘尘颗粒较小，粒径以上，能较快地降落到地面。飘尘颗粒较小，粒径在在10m以下，可以长时间在空气中悬浮飘动。以下，可以长时间在空气中悬浮飘动。n粉
18、尘的来源有以下几个方面：粉尘的来源有以下几个方面：固体物质的机械粉碎和固体物质的机械粉碎和研磨研磨。例如选矿、耐火材料车间中的破碎机、球磨机等散。例如选矿、耐火材料车间中的破碎机、球磨机等散发的粉尘。发的粉尘。生产过程使用的粉状原料或辅助材料生产过程使用的粉状原料或辅助材料。粉状物料的混合、过筛、运输以及包装粉状物料的混合、过筛、运输以及包装。物质不完全物质不完全燃烧燃烧。如汽车尾气、木材、煤炭等燃烧的烟气中会夹杂大。如汽车尾气、木材、煤炭等燃烧的烟气中会夹杂大量烟尘。量烟尘。某些物质在被加热时产生的蒸气在空气中凝某些物质在被加热时产生的蒸气在空气中凝结或被氧化结或被氧化。例如铸铜时形成的氧化
19、锌。例如铸铜时形成的氧化锌。系统性沙尘系统性沙尘天气或局地性沙尘天气天气或局地性沙尘天气（甘肃省部分地方出现因热对流引（甘肃省部分地方出现因热对流引起的局地性沙尘暴天气）起的局地性沙尘暴天气）扬起的沙尘扬起的沙尘。n3.金属粉尘金属粉尘n工业化发展常常导致各种重金属如工业化发展常常导致各种重金属如铅、汞、铬、镉以铅、汞、铬、镉以及诸如锌、钒、锰、钡及诸如锌、钒、锰、钡等粉尘混入大气，随时可能通过呼等粉尘混入大气，随时可能通过呼吸系统、消化系统和皮肤进入人体内。特别是近年来在我吸系统、消化系统和皮肤进入人体内。特别是近年来在我国国铅污染的现象十分严重铅污染的现象十分严重，有些地区近半数的儿童出现
20、铅，有些地区近半数的儿童出现铅中毒现象。中毒现象。n4.放射性物质放射性物质n主要是由房基土壤里和天然气中释放出来的氡和建筑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物中的天然石材里释放出来的镭、钍、钾镭、钍、钾三种放射性物质。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。统和消化系统造成损伤。n二、几种现代空气污染的来源及其危害二、几种现代空气污染的来源及其危害n1.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的来源及其危害n建筑物室内空气污染来源主要包括以下几种。
21、建筑物室内空气污染来源主要包括以下几种。n（1）建筑材料中的放射性物质。）建筑材料中的放射性物质。n（2）建筑装修材料和家具中的化学物质）建筑装修材料和家具中的化学物质 n（3）现代家用电器、电线等产生的电磁场）现代家用电器、电线等产生的电磁场 n2.车内空气污染的危害车内空气污染的危害n车内空气污染主要来源于以下几个方面：车内空气污染主要来源于以下几个方面：n一是新车内装饰材料中含有的有毒气体一是新车内装饰材料中含有的有毒气体，主要包括苯、甲，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
22、胶粘剂。这些有发垫、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、乏力等症害物质在不知不觉中使人中毒，渐渐出现头痛、乏力等症状；状；n二是汽车发动机产生的一氧化碳、汽油挥发成分二是汽车发动机产生的一氧化碳、汽油挥发成分，均会使，均会使车厢内的空气质量下降；车厢内的空气质量下降；n三是车用空调蒸发器若长时间不进行清洗护理，就会在其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内部附着大量污垢，所产生的胺、烟碱、细菌等有害物质，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；弥漫在车内狭小的空间里，导致
23、车内空气质量差甚至缺氧；n四是人体自身的污染四是人体自身的污染。由于车内开窗不多，当空气中二氧。由于车内开窗不多，当空气中二氧化碳浓度达到化碳浓度达到0.5%时，人就会出现头痛、头晕等不适感。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。乘客较多时就更容易造成污染。n3.铅污染的危害铅污染的危害n铅是一种对铅是一种对神经系统有害的重金属元素，铅会对人的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，吸收率高达生长发育迟缓。儿童对铅尤为敏感，吸收率高达50。国
24、。国际上公认，当儿童体内铅含量超过每升际上公认，当儿童体内铅含量超过每升100g时，儿童的时，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，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。便秘，腹泻，恶心，呕吐，注意力不集中。n三、粉尘的危害及其防治三、粉尘的危害及其防治n1、粉尘的危害、粉尘的危害 （1）粉尘对人体的危害）粉尘对人体的危害n
25、粉尘根据其物化特性和对人体作用部位不同，可造成多方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。其中面的危害。其中尘肺尘肺是最严重的危害。由于长期吸入一定浓度是最严重的危害。由于长期吸入一定浓度的某些粉尘，特别是游离的某些粉尘，特别是游离SiO2含量较高的粉尘后，使肺内粉尘含量较高的粉尘后，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。长期吸入含游离的损害健康。长期吸入含游离的SiO2粉尘所引起的尘肺为矽肺。粉尘所引起的尘肺为矽肺。（煤矿行业突出：煤矿行业突出：煤矿送尘肺病工人洗肺煤矿送尘肺病工人洗
26、肺 1人洗出人洗出48瓶黑水瓶黑水）n（2）粉尘对人的心理影响）粉尘对人的心理影响n空气中的粉尘还直接影响空气中的粉尘还直接影响人的心理人的心理。粉尘明显污染环。粉尘明显污染环境、衣服和身体，使人产生境、衣服和身体，使人产生不舒适、厌恶不舒适、厌恶的感觉，还会使的感觉，还会使人产生人产生急躁急躁。缺乏耐心的情绪，成为情绪和动作不稳定的。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，粉尘一个因素，甚至讨厌工作。另外，粉尘妨碍照明妨碍照明效果，使效果，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，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
27、都产生不利的影响。因此对工作质量和效率都产生不利的影响。n（3）粉尘爆炸）粉尘爆炸n某些物质的微小颗粒在空气中达到一定的浓度，当遇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，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。也可以是纺织纤维（如亚麻纤维）等。n2、粉尘的防治、粉尘的防治n（1）控制尘源。）控制尘源。n（2）除尘。当通风排气中粉尘含量超过排放标准时，必）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。（利用须进行除尘处理。（利用除尘器，喷雾洒水除尘器，喷雾洒水是降低空气尘是降低空气尘量的最简单、容易和极有效的措施之一量的最简单、容易和极有效的措施之一）n（3）个人防护。一般要在基本上消除工作环境粉尘危害）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。（如的前提下，再辅以个人防护用具。（如防尘口罩、气流安防尘口罩、气流安全帽全帽）n（4）改善劳动管理。制定合理的工作制度，适当缩短工）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。等。Northeastern UniversityNortheastern University
