WPŁYW HAŁASU NA ORGANIZM CZŁOWIEKA

Negatywny wpływ hałasu na organizm człowieka dotyczy przede wszystkim narządu słuchu czyli ucho. Jest to narząd o bardzo złożonej budowie ale dzięki temu najsłabszy dźwięk słyszany przez człowieka posiada amplitudę 5 000 000 000 razy mniejszą od średniego ciśnienia atmosferycznego. Wychylenie błony bębenkowej jest wówczas porównywalne do wymiarów najmniejszych molekuł. Równocześnie człowiek jest w stanie tolerować ciśnienia dźwięku miliony razy większe.

Ucho ludzkie, którego budowę pokazano na rysunku 1 można podzielić na trzy części: ucho zewnętrzne, ucho środkowe i ucho wewnętrzne.

Rys. 1. Budowa ucha ludzkiego.

Ucho zewnętrzne składa się z małżowiny usznej oraz przewodu słuchowego zamkniętego błona bębenkową. Zadaniem ucha zewnętrznego jest odpowiednie przeniesienie drgań rozprzestrzeniających się w powietrzu w postaci fali akustycznej do ucha środkowego. Dzięki swojej budowie pozwala na selektywne wzmacnianie docierających do ucha dźwięków, odgrywa podstawową rolę w lokalizacji źródeł dźwięku oraz pełni funkcję ochronną dla błony bębenkowej (ochrona mechaniczna, zapewnienie właściwej temperatury i wilgotności).

Ucho środkowe składa się z błony bębenkowej i trzech kosteczek słuchowych: młoteczka, kowadełka i strzemiączka. Drgania błony bębenkowej przenoszone są poprzez przymocowany do niej młoteczek na kowadełko a następnie na strzemiączko, które swoją podstawą wnika do okienka owalnego stanowiącego wejście do ucha środkowego. Zadaniem ucha środkowego i znajdujących się w nim kosteczek słuchowych jest przeniesienie jak największej energii akustycznej z ośrodka powietrznego do cieczy wypełniającej ślimak będący jednym z podstawowych elementów ucha środkowego. Pełni on zatem rolę układu dopasowującego impedancję akustyczną ośrodka powietrznego do impedancji nieściśliwego płynu znajdującego się w uchu wewnętrznym. Inną dodatkową funkcją ucha środkowego jest ochrona ucha środkowego przed zbyt silnymi dźwiękami. Kosteczki słuchowe są zawieszone za pomocą specjalnych mięśni w taki sposób, że może następować przesunięcie strzemiączka zmniejszające sprzężenie ucha środkowego z wewnętrznym jak również może następować ruch obrotowy strzemiączka przy silnym pobudzeniu błony bębenkowej. Zjawisko to nosi nazwę odruchu strzemiączkowego i zabezpiecza ucho wewnętrzne przed zbyt silnymi drganiami akustycznymi. Czas zadziałania tego mechanizmu wynosi około 150ms natomiast czas trwania to około 1,5s. Nie chroni on zatem przed hałasem impulsowym.

Ucho wewnętrzne składa się z trzech kanałów półkolistych decydujących o zmyśle równowagi oraz spiralnie skręconego kanału zwanego ślimakiem, który zawiera komórki czuciowe wrażliwe na dźwięk. Ślimak wypełniony jest płynem i podzielony jest na dwie części przez błonę podstawną. Drgania strzemiączka przekazywane przez okienko owalne znajdujące się w podstawie ślimaka powodują przemieszczanie się cieczy, która naciska na błonę podstawną. na błonie podstawnej znajduje się organ Cortiego z uporządkowanymi w rzędach komórkami rzęskowymi wyposażonymi w rzęski (rysunek 2). Gdy błona podstawna wprawiana jest w ruch przez drgania cieczy wypełniającej ślimak następuje zginanie rzęsek i pobudzanie tym samym nerwu słuchowego. Wytwarzane w ten sposób impulsy nerwowe interpretowane są jako dźwięk.

Rys. 2. Komórki rzęskowe (prawidłowe).

Wrażenie słuchowe wywołane dźwiękiem zależy od jego częstotliwości i poziomu ciśnienia akustycznego. Na rysunku 3 pokazano typowy zakres dźwięków słyszanych przez osoby o prawidłowym słuchu. Przedstawione na wykresie krzywe odpowiadają dźwiękom które postrzegane są jako mające tą samą głośność.

Rys. 3. Zakres dźwięków słyszalnych - krzywe jednakowej głośności.

Najniższa krzywa odpowiada najcichszym dźwiękom jakie jest w stanie usłyszeć człowiek, stanowi zatem tzw. próg słyszenia. Najwyższa krzywa odpowiada dźwiękom wywołującym ból (tzw. próg bólu).

Podstawowym skutkiem długotrwałego narażenia na hałas o wysokich poziomach jest nieodwracalne uszkodzenie komórek rzęskowych w organie Cortiego (rysunek 4) i związane z tym trwałe podwyższenie progu słyszenia (przesunięcie w kierunku wyższych poziomów). Uszkodzenie komórek rzęskowych jest nieodwracalne i rozwija się stopniowo w ciągu lat narażenia na hałas. Przebieg tego uszkodzenia jest fazowy. Początkowo, po 3-5 latach narażenia na hałas dotyczy częstotliwości w zakresie 4kHz (wyższe częstotliwości). Po 5-10 latach pracy w hałasie przesunięcie progu słyszenia obejmuje już częstotliwość 2kHz. po 10-20 latach przesunięcie progu słyszenia występuje już w całym zakresie częstotliwości i oznacza zaawansowaną głuchotę.

Rys. 4. Komórki rzęskowe (uszkodzone).

Podstawową konsekwencją przesunięcia progu słyszenia jest pogorszenie zrozumiałości mowy. Na rysunkach 5 i 6 pokazano schematycznie zakres dźwięków słyszalnych oraz zakresy dźwięków odpowiadających typowemu sygnałowi muzyki i sygnałowi mowy dla słuchu prawidłowego (rysunek 5) i uszkodzonego (rysunek 6). Przesunięcie progu słyszenia (rysunek 6) powoduje, że część sygnału mowy (w zakresie wyższych częstotliwości), mająca decydujący wpływ na zrozumiałość mowy znajduje się poza obszarem dźwięków słyszalnych.

Rys. 5. Obszar dźwięków słyszalnych oraz obszary muzyki i mowy dla osoby ze słuchem prawidłowym.

Rys. 6. Obszar dźwięków słyszalnych oraz obszary muzyki i mowy dla osoby ze słuchem uszkodzonym.

Innym konsekwencjami uszkodzenia słuchu są problemy w ocenie głośności dźwięków, utrata zdolności rozróżniania wysokości dźwięku oraz ograniczenia zdolności określania kierunku dochodzenia dźwięku.

Skutki oddziaływania hałasu na organ słuchu zależą przede wszystkim od poziomu ciśnienia akustycznego hałasu i czasu narażenia. Przyjmuje się, że dla hałasów dla których równoważny poziom dźwięku A wynosi 85dB i czasu narażenia 40 lat (przy 8-godzinnym dniu pracy) ryzyko utraty słuchu wynosi 10%. Bardzo niebezpieczne dla słuchu są hałasy o charakterze impulsowym. Negatywny wpływ hałasu działającego w sposób ciągły na narząd słuchu może być ograniczony przez wspomniany już odruch strzemiączkowy. W przypadku hałasów impulsowych czas zadziałania tego odruchu jest zbyt duży i w konsekwencji energia akustyczna docierająca do ucha wewnętrznego nie zostaje ograniczona powodując szybsze uszkadzanie słuchu.

Hałasy o wysokich poziomach szczytowych, powyżej 130dB, mogą powodować natychmiastowe uszkodzenie struktur anatomicznych narządu słuchu prowadzące do głuchoty.

Innym czynnikiem, który obok hałasu może mieć negatywny wpływ na narząd słuchu są szkodliwe substancje chemiczne oddziałujące toksycznie na narząd słuchu, nazywane substancjami ototoksycznymi. W śród substancji ototoksycznych wymienia się niektóre leki (np. aspiryna), metale ciężkie (ołów, arsen, rtęć, mangan) czy też rozpuszczalniki (trichloroetylen, ksylen, toluen). Łączne oddziaływanie substancji ototoksycznych i hałasu może prowadzić do uszkodzeń słuchu w czasie o wiele krótszym niż wynika to z samego narażenia na hałas.

Pozasłuchowe skutki oddziaływania hałasu na człowieka nie są jeszcze w pełni rozpoznane. Hałas o równoważnych poziomach dźwięku A przekraczającym 80dB ma przede wszystkim wpływ na zdolność koncentracji a tym samym utrudnia wykonywanie prac precyzyjnych i koncepcyjnych. Niektóre badania wykazują również wpływ hałasu na funkcje fizjologiczne organizmu (np. zaburzenia snu, trawienia i inne).