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