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    次声的存在及其根本生物效应和研讨意义

      次声的存在及其根本生物效应和研讨意义
      当今以为:频率为0.000 1 Hz~20 Hz的声波即次声。它的发生和声波相反,都是由于物质(或物体)的机器性振动。次声在实质上与可听声和超声没有区别,但当声频处于次声频率范畴内时,可出现一些新的特征,比方:已知声在氛围中传达时频率高,衰减大,热传导和粘滞吸取效应与频率的平方成反比,故对次声波的吸取十分小(如0.1 Hz的次声在氛围中传达时,比频率为1 000 Hz的可听声吸取系数小1亿倍!);大气中的声波导对次声传达发扬正的作用,波导的作用与管子相称,它可使声波沿波导层传达,从而保证次声波可远间隔传达。基于上述原理,故次声在大气中具有衰减小,传达远的特征。据察看;一颗氢弹在空中爆炸时发生的次声波可绕地球数圈;由于次声波在氛围、水中、空中停滞物之间传达时的吸取效应很小,作用间隔远,穿透才能强,用通常的隔声或吸声质料难以拦截其作用,因而防护好不容易[hǎo bú róng yì]。
     
      次声在天然界和种种情况中比力普遍地存在,其声源次要有以下四个方面:
     
      1 在天然界存在次声的声源
     
      外地震或火山喷发时发生次声;在陆地中当风速大于8~10 m/s时,由于浪对浪的拍击可发生8~13 Hz的次声;呈现飓风时,所发生的次声功率可达数十千瓦,乃至数百千瓦,可传达数千公里,当这种壮大的次声困绕船只时,有敏捷致人殒命的伤害;当气候变坏,狂风大作时,在十几层的高楼内可发生1~10 Hz的次声,因此人们感触头晕、厌倦、恶心和心神不安[1]。
     
      2 在产业消费及交通运输等情况中存在次声声源
     
      次声是消费噪声和大众噪声的紧张构成局部,已惹起不少国度的器重!由于在消费情况中接纳吸声和隔声步伐,在噪声中可听声的比重降落,次声的比重上升。在冶金消费、呆板制造、修建、交通、运输、筑路等行业的消费情况中均有次声的存在,大功率的团结机器设置装备摆设、涡轮机、紧缩机、振动设置装备摆设、透风设置装备摆设、推土机、发掘机、各种汽车、火车、电机车、船舶、口岸设置装备摆设等在事情工夫均可发生次声[2,3]。
     
      3 人工次声安装
     
      实行用次声产生安装,即次声压力仓体系局部包罗次声信号产生器、功率缩小器、共振室(密闭仓和共振喇叭)、次声丈量安装(传声器、超低频信号数据收罗体系);另一范例为机器振荡式次声源,次要由活塞式次声源、声振动阻尼安装及隔声的密闭仓构成。其振动面为金属板,由电动活塞推进,与电动扬声器相比,其振动面积和振幅均明显增长,因而可发生高强度次声[4]。
     
      4 人体次声
     
      研讨次声之以是具有紧张的意义,最基本的缘故原由在于人体内存在次声。从物理角度看,人体器官是一系列多支点,多重心的弹簧模子,其固有振动频率在次声频率范畴,比方头部为8~12 Hz、胸腔为4~6 Hz、心脏为5 Hz、腹腔为6~9 Hz、盆腔为6 Hz;据陈诉:在人体经络也可测到次声;心音频率范畴在5~400 Hz以内,此中也含次声身分;人在呼吸时可发生次声;人在运动时,如走路、跑步、游泳也可发生次声,但强度较低,作用工夫较短[1,5]。
     
      次声的物感性质及其生物学作用题目起首由法国粹者加夫洛(Gavreau)于1966年提出[6]、1972年巴黎国际噪声专业集会正式确定了次声的界说,并就有关次声的研讨题目睁开了讨论。今后,次声研讨渐渐在法、前苏联、美、英、日等国睁开、故其研讨的汗青较短。
     
      在国际上有关次声的生物效应研讨次要包罗关于次声的盛行病学观察及响应的临床研讨和植物实行研讨。盛行病学观察发明:临时受情况中的低、中、强度次声影响次要惹起人体的应激反响及动物神经和内排泄体系功效混乱,进而可致脑皮质功效失调,比方:对寓居在高速公路左近,临时遭到67~92 dB次声作用的909名住民观察后果,主诉体现为:易怒(62.4%)、头痛(57.6%)、头重(52.8%)、肢体痛苦悲伤(52.4%)、疲乏(48.0%)、失眠(47.6%)、头脑停滞(42.6%)等共21种症状[7]。加夫洛把古代化的都市委顿(city fatigue)归罪于次声表露。据卫生学观察:消费情况中存在的次声对中枢神经体系、前庭剖析器、心血管体系、呼吸体系以及事情服从等有不良影响,且次声与可听声综互助用于人体时,不良作用减轻[1]。
     
      在有关次声的实行研讨方面,国际上次要是前苏联、法、英、美、日等国的报道,其内容触及次声对红细胞膜及酶的作用效应,比方:2 Hz、90 dB的次声作用后,与红细胞膜联合的乙酰胆碱脂酶活性降低,而4 Hz或8 Hz、90 dB作用后其活性低落[8];次声对神经体系的作用效应,比方:8 Hz、大于90 dB的次声作用后,植物定向反响埋伏期延伸,拮抗肌时价比低落;以8 Hz、120 dB的次声作用后,大鼠大脑皮层第3、4层神经元的布局变革分明,淡染色细胞增多、血管中度扩张且四周水肿,作用到第5 d,在上述部位有出血灶,作用到第10~14 d,呈现殒命的神经元。当140 dB的次声作用时,不管作用天数几多,均可见软脑膜充血、蛛网膜下腔出血、皮质区点状出血、病变神经元内神经纤维剖析[9];次声对垂体-肾上腺皮质体系的作用,比方:8 Hz、16 Hz、110~135 dB的次声作用小鼠20 min后,血浆中ACTH含量分明降低,血清中皮质醇含量也分明上升;辨别以动摇(2~20 Hz、100~110 dB)次声和稳态(16 Hz、110 dB)次声作用15 min后,大鼠血浆中ACTH含量均上升,但动摇次声的作用较稳态次声强[10];次声对听觉体系的作用效应,当今以为:在一样平常条件下人耳听不到次声,而当其声压到达肯定强度时,则可听到,此时所听到的是次声在中耳、内耳失真所形成的综合谐音;在8 Hz或16 Hz、90~120 dB的次声作用下,电镜察看到耳蜗毛细胞呈现多形性核,中止作用后可规复正常核形;次声与低频噪声或低频振动团结作用,对听力及前庭器官影响更大[11];次声对心脏的作用效应,比方:以10 Hz、100~110 dB的次声,天天6 h作用于兔,可惹起心肌细胞线粒体内琥珀酸脱氢酶和细胞色素氧化酶活性低落,其部位次要范围在左心室和室距离的内膜上层;以8 Hz、16 Hz、120 dB、140 dB的次声作用后,大鼠心脏动脉管径变小,毛细血管扩展,血液循环停滞,构成血虚区和范围性的肌原纤维消融、氧化复原酶活性低落、线粒体肿胀、内质网扩张[12];次声对肝脏的作用效应,比方:8 Hz、90 dB的次声作用2 h后,呈现大鼠一般肝细胞活性丢失的病灶,135 dB作用后呈现肝细胞颗粒样和脂肪样萎缩,140 dB次声作用后起首毁伤肝细胞核,局部肝细胞殒命[13]。
     
      国际有关次声的生物效应、卫生学观察等展开的事情未几,中国迷信院声学所建有电动扬声器式次声压力仓体系,并察看了次声对人体的血压、脉搏的影响[14];厦门大学接纳低频信号产生器推进单个扬声器发生的次声场研讨了次声对酶的影响[15];卫生部产业卫生实行所察看了次声作用对血中ACTH及皮质酮含量的影响、次声对小鼠生养才能及免疫功效的影响[16];第四军医大学在迷信院声学所和航天产业总公司第41所的引导和协作下创建了两套声源为电动扬声器的次声压力仓体系,而且开端了次声对学习才能的影响[17]、次声惹起的脑应激反响及分子机制[18]、次声对听觉体系[19]、视觉体系的作用效应和机制、次声对一些次要体系器官的危害评价等方面的实行研讨,以为进一步研讨次声的防护和使用奠基底子。
     
      次声对机体的根本作用原理是生物共振,即次声惹起的原发性作用机制是惹起器官、构造直至分子程度的共振反响。次声的作用效应与其种种参数如频率、声压级程度、作用工夫(每次作用工夫和作用次数)等有关。在消费情况中事情职员遭到次声作用的最高声能响应在16 Hz,其次在8 Hz[1]。
     
      关于次声的宁静阈程度,Johnson提出:120 dB是惹起次声效应的阈程度,但只限短工夫作用;美国环保局以为:低于130 dB的次声不组成公害;前苏联学者以为:90 dB根本是次声的生物效应阈程度、90~110 dB次声临时作用是一种激烈的应激因子,可毁坏机体的顺应性能[1]。
     
      关于次声的生物学作用研讨存在的题目,总的看来,至今关于次声的生物学作用研讨在国际范畴尚不敷广泛,一些国度对其效应的实行察看尚不敷体系,其作用的分子机理不敷明白,尚无公认的卫生宁静尺度。我国展开此项研讨事情的单元甚少。
     
      展开次声的生物学作用研讨具有多方面的紧张意义,次要是:①次声在各种产业消费情况、交通情况、天然情况以及军事情况中比力普遍存在,已成为大众噪声和消费噪声的紧张构成局部,且难于防护。因而,关于次声的生物学作用及防护题目研讨应予器重,这一研讨偏向触及情况医学、大众卫生学、休息卫生与职业病学、军事医学、航空航天医学、帆海医学等;②人体从脑到各内脏器官存在次声频率范畴内的固有振动,人体的这一根本物理信息在生命运动中的作用,尚不明白。体内次声频率的振动在体外次声作用下一定会产生共振反响,因而它又是人类与外界情况举行信息和能量交换的方法之一,故研讨人体次声也具有非常紧张的意义,这一研讨偏向触及生命迷信、生物物理学、底子医学等;③低强度、小剂量的次声对人体大概另有精良的作用,如俄罗斯学者提出弱次声对人体的精力心情有奋发作用[20];已有报道创造了次声诊断骨质松散、次声推拿医治先生的渐进性远视[21];据开端剖析,次声频段的心音变革大概反应心脏某些病变。进一步研讨次声在临床诊断和医治中的使用具有肯定的实际和实践意义。总之,在生物医学范畴,展开次声研讨的内容是丰厚的,具有名贵的迷信代价、社会代价和经济代价。
     
      参 考 文 献
     
      1 陈景藻.次声的发生及生物学效应.外洋医学物理医学与病愈分册,1999,19:15-17.
     
      2 Backteman O,Kohler J,Sjoberg L.Infrasound-tutorial and review:part 2.J Low Freq Noise Vib,1983,2:176-210.
     
      3 妙中启子.超低周波氛围振动にすゐ的研讨.日本耳鼻喉迷信会学报,1989,92:1399-1415.
     
      4 马大猷.声学手册.北京:迷信出书社,1984.20-34.
     
      5 Backteman O,Kohler J,Sjoberg L.Infrasound-tutorial and review:part 4.J Low Freq Noise Vib.1984,3:28-67.
     
      6 Gavreau V.Infrasound:generateurs detecturs proprietes physiques,effects biollgiques.Acustica,1966,17:1-4.
     
      7 Naoko N,Masanobu M,Yasukiyo Y,et al.Process and emergence on the effects of infrasounic and low frequency noise on inhabitants.J Low Freq Noise Vib,1989,8(3):87-99.
     
      8 Свидовый ВИ,Колмаков ВН,Кузнецова Г В.Изменение активности аминотрансфераз и проницаемости эритроцитарных мембран при воздействии инфразвука и низкочастотного шума Гиг.н Санит,1985,10:73-74.
     
      9 Нехорошев А С.Патологическое изменение в слуховой зоне коры головного мозга,вызванное инфразвуком Гиг.и Санит,1992,78,62-64.
     
      10 Yamsumi Y.The pituitary adrenocortical response in rats exposed to fluctuating infrasound.J Low Freq Noise Vib,1994,13(3):89-90.
     
      11 Нехорошев АС.Механизм эффекта придлействии инфразвука Косм-Биол-Авиакосм Мед,1990,24(6):39-41.
     
      12 Нехорошев АС,Глинчиков ВВ.Морфофункциональные изменения в миокарде при действии инфразвука.Гиг.и Санит,1991,12:56.
     
      13 Нехорошев АС,Глинчиков В В.Реакция гепатоцитов на воздействие инфразвука.Гиг.и Санит,1991,2:45-47.
     
      14 田时秀,李金锡,胡冰.次声对人血压和脉搏的影响.声学学报,1996,21:254-258.
     
      15 沈持衡,欧阳培.次声信号对碱性磷酸酶生机的影响.生归天学与生物物理停顿,1987,5:38-43.
     
      16 赵乃坤,杜维霞,刘秀敏,等.次声对植物生物效应的研讨.中华休息卫生与职业病杂志,1993,11:338-340.
     
      17 王斌,陈景藻,易南.差别声强8 Hz次声对小鼠学习才能的影响.第四军医大学学报,1997,18:442-445.
     
      18 袁华,陈景藻,李玲.次声作用后大鼠皮质和海马HSP70表达的实行研讨.束缚军医学杂志,1998,23:472-473.
     
      19 邢晓辉,贾克勇,陈景藻.次声安慰诱导中枢Fos表达.中国大众卫生学报,1998,17:259-260.
     
      20 Арабаджи ВИ.Инфразвук и биоритмы мозга человека биофизика,1992.153-154.
     
      21 Sidorenko EI.Experience of clinical use infrasound pneumomassage in the treatment of progressive myopia in schoolchildren.Vestn Oftalmol,1997,113(3):18-20.