OLAVI MANNINEN Melun, tärinän ja lämpötilan vaikutuksista ohimo- ja kielenaluslampötilan vaihteluihin eri kuormitustilanteissa YmpärlstOn IämpOtllaa ja työn kuormitt.avuutta pidetaän ylelsesti nlinä tekljblnä, jotka paaaslalllsestl valkuttavat Ihmlsen ellmlstön lammon tuoton ja IämmOn liukan vällseen tasapalnoon. Kokeellisten tutklmusten tulokset kultenkin osoittavat, etta ympitrlstön IAmpOtllan ja tyon IlsAksI melulla ja tarinalla on lisavalkutuksla verenklerron reaktloihin Ja edelleen kehon lampotilan muutokslln. LAmpOtasapalnon yllapitamisen kannalta mielenklintoisimmlksi altisteyhdlstelmlksi osoittautuvat ne, Joissa henkilot Istuma-asennossa joko tekivat hyvin kevytta valvontatyota 20 C huoneen kulvalampotilassa tai tekivat 8 Watln teholla lihastyota seka 20 C etta 30 C huoneen kuivalampotilassa ja altistuivat samanalkalsesti (slnimuotoiselle) 5 Hz:n taajulselle koko kehon tarinalle ja (laajakalstalselle) 90-95 db (A):n melulle. Pohjoisilla alueilla koko kehon tärinälle ja melulle altistuvien henkilöiden määrän arvioidaan Iisaantyvan Iähivuosien aikana. Tyovoiman lisaantymisen ohella näille tekijöille altistuvien henkiloiden määrän kasvu johtunee ennen kaikkea eri tarkoituksiin rakennettujen maa-, vesi- ja ilma-ajoneuvojen, tyokoneiden ja -laitteiden kayton lisaantymisesta. Tämä taas puolestaan ilmentää alati kasvavaa halua hyodyntaa syrjäistenkin seutujen maaperään, jäakenttiin, merlin tai metsiin katkeytyvat rikkaudet. Alueiden elinolojen uudelleen muotoutumisen lisäksi tama merkitsee sitä, että joudutaan silmatysten uudenlaisten ymparistaperäisten ongelmien kanssa ja että ihmisten lampotasapainoa ja lampoviihtyvyyttä säatelevien tavanomaisten säa- ja lämpöolojen joukkoon on liitettävä juuri nämä edellä mainitut vibro-akustiset tekijat. Lampotekijat, melu ja tärinä ovat ehkä yleisemmat tyosuorituksen aikana ihmisen suorituskykyyn ja elintoimintoihin vaikuttavat fysikaaliset ymparistotekijat myös muissa, jo rakennetuissa pienymparistöissä. Ympäristön eri lampotekijöiden (esim. kuivalampotilan) synnyttämän kehon alilampoisyyden kehittymista on tutkittu suhteellisen runsaasti. Yleensa ihon pintaosien jaahtyminen heijastaa herkästi ja nopeasti ympäristän lampatilan alenemista, kun taas samoissa ympäriston lampotiloissa kehon sisäosien lämpotilan on havaittu laskevan tai pysyvän muuttumattomana. Esimerkiksi maksimaalinen ihon verisuonten supistuminen saadaan jaandyttamalla iho 15 C yedessa. Varhaisemmat melun ja ke- hon lampotilan tai pintaosien verenkierron välisiä yhteyksia tarkastelleet tutkimukset ovat myos osoittaneet, että Iyhytaikaisen melualtistuksen seurauksena kädessä virtaavan yeren määrä ja Iampotila saattaa laskea. Jopa kolme minuuttia kestäneen melualtistuksen seurauksena sormien pintalampotila laski eräillä henkilöilla yhtä Celsiusastetta enemmän. Samansuuntaisia käden pintalämpotilan muutoksia on myos raportoitu pitkäaikaisen melualtistuksen seurauksena. Melun eri voimakkuuksia kaytettäessä on voitu edelleen havaita, että vasomotorisen reaktion suhteellinen taajuus lisääntyy sitä enemmän mitä voimakkaampaa melu on. Verisuonten supistumisina ilmenevät kehon pintaosien verenkiertohäiriot saattavat olla mandollisia melualtistuksen Iisäksi myös pelkän paikallisen, raajoihin kohdistuvan tarinäaltistuksen aikana. Eräässä käsitärinän, melun ja staattisen tyon vaikutuksia tarkastelleessa saksalaisessa tutkimuksessa todetaankin, että samanaikaisen melu- ja tärinäaltistuksen aiheuttamat muutokset ovat samansuuntaisia pelkan tärinäaltistuksen synnyttämien muutosten kanssa. Tärinään verrattuna melu aiheuttaisi helpommin verisuonten supistumisen, kun taas ihon pintalämpötilan aleneminen johtuisi pääasiallisesti mekaanisesta varähtelysta ja staattisesta iihastyosta. 32 TyOste 11982
Kuitenkin tietomme koko keskiarvoa 2.12 rn/s 2. Melualkehoon kohdistuvan tärinän tisteena käytettiin stabiilia A- tai samanaikaisen tärinän ja painotettua valkoista kohinaa, melun vaikutuksista kehon jonka kaistanleveys rajoitettiin lampotilan rnuutoksiin ovat 0.2 ja 16 khz:n välille. Melun hyvin vähäiset. Tutkimukset intensiteetti oli joko 75, 85 tai kolmen tai neljãn eri ympäristötekijän keskinäisten yhdispuen altistushuoneen kuiva- 95 desibeliä. Koekerrasta niptelmien aiheuttamista kehon lämpotilaksi säädettiin joko Iampotilan muutoksista puuttuvat kokonaan. Koska elimis- kosteus koejakson aikana oh 20 C tai 30 C. Suhteehlinen ton Iämmon tuoton ja lämmon noin 30 % ja ilmanvirtausnopeus koehenkilon paän koh- hukan välisen tasapainotilan muutokset heijastuvat suhteellisen nopeasti esimerkiksi ih- Toisessa (faktorikokeessa) dalla alle 0.1 rn/s. misen suorituskykyisyyden kokeessa koehenkilot altistettiin satunnaisesti yhdelle kah- muutoksiin, on lampofysiologisen perustietouden kartuttamisen lisaksi tyosuojelullisestitä, jotka muodostuivat kandesdestatoita alteisteyhdistelmaskin ensiarvoisen tärkeää saada ta kuivalampotilasta (20 C, tietoon ne muut tekijat, jotka 30 C), kandesta fyysiselta edesauttavat tai vaikeuttavat kuormitukseltaan eroavasta oikealla kädellä tehtävästä lihas- lämpotasapainon yllapitamistätyöstã (2W, 8W) ja kolmesta melutasosta. Melutasot olivat Koejárjostelyt Suoritettujen mittausten tarkoituksena olikin luonnehtia kehon pinta- ja sisäosien lampotilan muutoksia silloin, kun henkilot altistuivat yksinomaan koko kehon tärinälle tai voimakkuudeltaan vaihtelevalle melulle tai samanaikaisesti melulle ja tärinälle ympariston eri lampotiloissa ja erilaista tyotä tehden tai eri tyoteholla tyoskennellen. Kokeet toteutettiin kandella eri tavalla, joko Iohkokokeen tai faktorikokeen periaatetta noudattaen. Lohkokokeissa koehenkiloinä toirni 11 ja faktorikokeissa 72 miespuolista opiskelijaa. Päivittäin kokeet toteutettiin kello 8.00 ja kello 16.00 välisenä aikana. Altistustilanteissa koehenkilot käyttivat yhdenmukalsta vaatetustl EnsimmAisessä (lohkokokeessa) kokeessa tyo oli hyvin kevytta, ainoastaan silmä-käsi -koordinaatiota edehlyttavaa sorrnityotä. Sinimuotoisen tärinän taajuus oli 5 Hz:iä ja sen kiihtyvyys vastasi tehollista painotettu 90 desibelin melu ja 3) stabiili laajakaistainen (0.2-16 khz) A-painotettu 90 desibehin rnelu, johon liittyi samanaikainen sinimuotoinen - akselin suuntainen 5 Hz:n taajuinen (rms kiihtyvyys 2.12 rn/ s2) koko kehon tärinä. Tehtävã tyo oli kaksitahtista siten, että varsinainen tyo suoritettiin laitteiston kahvasta vedettäessä ja lepo vetokahvan lähtoasentoon palautumisen aikana. Suhteelhinen kosteus, ilmanvirtausnopeus ja valaistusvoirnakkuus säädettiin ensimrnäisen kokeen aikana olleita arvoja vastaaviksi. Kehon sisäosien IämpOtilan muutoksia arvioitiin kielen alta rnitatun lampotilan avuhla. Kehon symmetristen osien pintalampotilojen rnuutosten luonnehtimiseksi määritettiin puolestaan vasemman ja oikean 1) ei melua, 2) stabiili, Iaajakaistainen (0. 2-16 khz) A- lämpotilat mitattiin ohimon ihon lampotilat. Suukahibroi- p '2 w Ui w +0.1 0.5 1.0 -- 785d8/2O*C 0-05Hz(2.12m/s')120C 6-75d85Hzl20C 0 O85døISHzj2OC 5-095dBISHz/20C -- - - 8Sd8!3OC 0--- 05Hz(2.12mjs,)j30'C --- 75dB15Hz!3OC 0 --- 085dBI5H2I3OC U- - - G 95d8I5Hz!3OC altistus palautus 30 50 70 90 105 MIN KIJVA 1. Kesklmaaralnen k!elenaluslhmpotilan erotus ( C) altlsteylidlstelmlttatn. Käyrtt kuvaavat 30 m!nuuttla kestaneen kontrollljakson, sita seuranneen kolmen petakka!sen altlstusjakson Ja 15 mlnuuttla kestaneen palautumlsjakson kielenaluslampotilojen kesk1mo..ralstä erotusta. Kokeen alkana koehenk!- lot (II) suonittivat olkean kaden sormin valvontatolmia muistuttavia, lamppupaneellin syttyvien valojen kulttaustehtavlä. TyOste 1/1982 33
duilla elohopealampömittareilla ja ohimolampotilat digitaalisella tarkkuuslampomittarilla. Kaikki kokeet suoritettiin altistuslaboratoriossa. Kehitetyn altistusjärjestelmän eräitä yleisluontoisia ratkaisuperiaatteita on esitelty mm. tamän lehden aikaisemmissa numeroissa (ks. esim. TYOSTE 2:34-35, 1980 ja TYOSTE 2:23-26, 1981). Kokeissa koehenkilot toimivat itse itsensä kontrollina. Ennen tulosten varsinaista tilastollista käsittelya kehon lampotilan mittausarvoja korjattiin nun, että ensimmäisen, toisen, kolmannen altistuskerran ja näitä seuraavan palautumisjakson lämpötilalukemista vähennettiin kontrollijakson paattyessa määritetyt ohimo- ja kielenaluslämpotilan arvot. Tuloksista Mittausten tulokset osoittivat, että kielenaluslampotilat olivat yleensa keskimäärin kaksi astetta ohimolampotiloja korkeammat. Tästä tasollisesta erosta huolimatta suu- ja ohimolämpotilat heijastelivat varsin hyvin toinen toistensa vaihteluita. Kielenaluslampotilan (suulampotilan) erojen kehittymistä kolmen peräkkaisen altistusjakson aikana altistusyhdistelmittäin on iuonnehdittu Kuvassa 1. Kuten kielenaluslämpotilojen erojen keskiarvoja kuvaavat viivat osoittavat, lampotilojen erot kasvoivat (kehon sisäosien lampotila laski) varsin johdonmukaisesti ensimmäisen (vastaa kuvion vaaka-akselille merkittyja 50 minuutin arvoja), toisen (vastaa vaaka-akselille merkittyja 70 minuutin arvoja) ja kolmannen (vastaa 90 minuutin arvoja) altistuskerran jälkeen kaikille melun ja tärinän yhdistelmule 20 C ympäriston kuivalampötilassa altistuttaessa. Keskimääräiset kielenaluslämpotilojen erot olivat suurim- KESKIMAARAINEN OHIMOLAMPêTILAN EROTUS 1 95d8/5Hz(2 12ns) KUIVALAUPTILA WC a ALTISTUS 2 85dB/SM22 lamj$') 75dB/5Hz(212mM') 4 5Hz(2.12m,s} KUIVALhMPTILA 2OC b PALAUTUS 5 5dB KUVA 2. KesMmArA1nen ohlmolämpötllan erotus ( C) altlsteyiullstelm!ttaln. PylväAt kuvaavat kesklmäaraisen ohlmolämpotllan erotuksen keskiarvoja Ja keskiarvojen keskihajontoja. Arvot on saatu vähentämj1ä 30 mlnuuttla kestneen kontrollljakson ohlmolampotllat kohnannen altlstusjakson j 15 mlnuuttla kestaneen palautumlsjakson ommolampötllan arvoista. mat (-0.21 0.52 C) silloin, kun henkilöt altistuivat pelkälle tarinälle. Kymmenen astetta korkeammassa kuivalampotilassa (30 C) melun ja tärinän keskinäisten yhdistelmien aiheuttama kielenaluslampotilojen vaihtelu oli hyvin vähäistä ja arvot saattoivat joko hivenen laskea, hivenen nousta tai pysyä jokseenkin samana kontrolliarvoihin verrattuna. Keskimääräiset ohimolämpotilojen erot kasvoivat hyvin voimakkaasti silloin, kun henkilot altistuivat melun ja tannan keskinäisille parittaisille yhdistelmille 20 C kuivalämpotilassa (Kuva 2). Altistettaessa henkilöitä kyseisessä kuivalampotilassa samanaikaisesti täninälle ja voimakkaahle 95 db(a):n melulle, ohimot jäähtyivät kaikkein nopeimmin (keskimääräinen ero 0.87 C). Pelkän tärinäaltistuksen jälkeen keskimääräiset ohimo- lämpotilojen erot ohivat suuremmat kuin pelkan 85 db(a):n suuruisen melualtistuksen jälkeen. Kun taas altistushuoneen lämpotila oli 30 C, keskimääräiset ohimolämpötilojen erot altisteyhdistelmien välillä eivät poikenneet suuresti toisistaan. Molemmissa ympariston lampotiloissa ohimolampotilojen vaihtelun yhteinen piirre oli se, että 15-minuuttisen palautumisjakson aikana ohimolampotilojen erot pienenivat kontrohhiarvoihin verrattuna, ts. ohimot lampenivät. EdeIIä esitellyt tuhokset perustuivat ns. lohkokokeeseen, jossa henkilot kokeen aikana suorittivat oikean käden sormin valvontatehtäviä muistuttavia, hamppupaneeliin syttyvien lamppujen kuittaustehtävia. Tehtävä työ oli siten fyysisesti erittäin kevytta ja koehenkihöt saattoivat ty6sken- 34 TyOste 111982
KESKIMAARAINEN OHIMOLAMPOTILAN EROTUS 1 El MELUA El TARINAA KUIVALAMPOTILA 30C 2 MELU 90dBA El KUIVALAMPTILA 20C El TARINAA 3 MELU 9008A TARINA 5m KUVA 3. KesklmäärAinen ohlmolampotllan erotus ( C) aitisteyhdtsteirnitt.1n. PylvAAt kuvaavat keskimäaralsen ohlmolämpötllan erotuksen keskiarvoja. Arvot on saatu vähentamällä 30 mlnuuttla kestäneen kontrollljakson olilmolämpotilat kolmannen altlstusjakson ohimolampotilan arvoista. Kokeen alkana koehenkllöt (72) teldvät dynaamlsta llhastyotl nellä parhaaksi katsomassaan tandissa. Kun toisessa (ns. faktorikokeessa) kokeessa tehtävän työn luonnetta muutettiin Sisallyttamalla altisteyhdistelmiin fyysista lihastyota, ohimolampotiiojen erot muuttuivat mielenkiintoisella ja merkittävãllä tavalla edellisistä. Sekä 20 C että 30 C kuivalämpotilassa 2 Watin tyoteholla tyoskenneltaessa ohimolämpötilojen keskimääräiset erot ohvat yleensa pienemmat verrattuna niihin arvoihin, jotka saatiin 8 Watin tyoteholla tyoskenneltäessä (Kuva 3). Altistushuoneen kuivalämpotilan ollessa 30 C ohimolampotilojen erot olivat suurimmat pelkkaa lihastyota joko 2 Watin tai 8 Watin teholia tehtäessä. Ohi- molampotilojen erot pienenivat edellisistä arvoista jonkin verran silloin, kun lihastyohon liittyi samanaikainen melualtistus, ja erot pienenivät iähes olemattomiksi (ero 0.08 C), kun henkilöt altistettiin melun lisäksi samanaikaisesti koko kehon tärinälle. Kymmenta astetta aihaisemmassa huoneen lampotilassa (20 C) samoille altisteyhdistelmille altistumisen jälkeen ohimolampotilojen erot olivat edellisiin arvoihin verrattuna jokseenkin päinvastaiset, IämpOtilojen erot olivat hyvin pienet pelkkää hihastyötä 8 Watin tehohla tehtäessä, mutta erityisen suuret sihloin, kun kyseiseen rasittavaan Iihastyohon liittyi samanaikaisesti joko melualtistus tai melu- ja tärinäaltistus. Tulosten tarkastelu Kaiken kaikkiaan tulokset ovat sopusoinnussa sen olettamuksen kanssa, että ympariston lampotilaa säädehlen ja sopivan kuormittavaa lihastyota tehden voidaan verenkierron hetkelliset vibro-akustiset vaikutukset ehiminoida. Erityisesti hyvin kevyttä tyotä tehtäessä ja tavanomaista huoneen lampotilaa simuloivassa kuivalämpotilassa (20 C) ilmeni kuvatunlaisia vasomotorisia reaktioita, joiden voimakkuus ja kesto oli yhteydessa tärinän iisäksi iaajakaistaisen melun voimakkuuteen. Tavanomaista huoneen lämpötiiaa korkeammassa (30 C) lampotilassa koehenkiioiden vasomotorinen reaktio oil suhteeilisen vähäinen tai kuten rasittavaa hihastyota tehtäessä, peräti edellisun nähden vastakkainen. Vaikka reaktiot muuntuivatkin pääasiallisesti ympäriston lampotilan ja tyon kuormittavuuden vaihteiun johdosta, tulokset viittaavat melun ja tärinän iisävaikutuksiin, jotka iimeisestikin tuievat esiin nyt provosoituja reaktioita voimakkaammin johlain muuhla mittausmenetelmählä. Jatkotutkimusten avuhla on myos tarkemmin määriteltävä kuivalampotiian ja tyotehon raja-arvot, jotka soveltuvat sellaisiin tiianteisiin, joissa henkiiot altistuvat samanaikaisesti sekä mehuhie että tärinähle. Itse kehon hampotilan muutosten tulkinta on ongelmahhista. Vaikeus johtuu ensiksikin ilmion monivaiheisuudesta ja toiseksi siitä, että meiltä puuttuvat ympäristotekijoiden samanaikaisiin vaikutuksiin kohdistuneet tutkimukset. Eräitä aikaisempia tutkijoita lainaten todettakoon, että samanaikainen altistuminen melulie, tannahle ja poikkeaville lampoti- Joule aiheuttaa ensin verenkierrollisia muutoksia, mitkä myohemmin heijastuvat muun muassa kehon lamp6tasapai- TyOste1/1982 35
non häirioinä. Tähän samaan paatelmaan tultaneen myas melun, tärinän ja lampötilan omavaikutuksia eritellen: esimerkiksi tärinän vaikutuksesta hiussuonet supistuvat ja penfeeristen kudosten, erityisesti ihon, verenkierto vähenee. Toisaalta tiedetään, että lyhy - taikainenkin altistaminen sekä melulle että aihaiselle iämpötilalle synnyttää samankaltaisia suonensupistumisia. Toisaalta fyysista lihastyötä tehtäessä tai kuumassa ihon verisuonet laajenevat ja veren virtaus ihon kautta moninkertaistuu lepoarvostaan. Liian lämmon elimistöön kertymisen estämisek- si ihminen alkaa hikoilla ja hengittaa yaajemmin. Tietynlaisina yhdistelmina esiintyessään melun, täninän, lampoti- Ian ja tyon vaikutukset saattavat siten olla kasautuvia, ehkä additiivisia, millaiseen mahdollisuuteen myos metsureilla tehdyt kokeet viittaavat. Koko kehon tärinän sisäftyessa altisteyhdistelmaan tekijoiden yhteisvaikutukset voivat olla kasautuvia erityisesti silloin, kun henkilöt altistuvat istumaasennossa koko kehon melulle ja amplitudiltaan ja taajuudeltaan vakioidulle (sinimuotoiselle) matalataajuiselle tannalle. OLAVI MANNJNEN on Suomen Akatemian tutkija. Artikkelissa esitetyt tulokset perustuvat hdnen tutkimasohjelmaansa, jonka toteuttamista on rahoittanut Suomen Akate,nian idilketieteellinen toimikunta. Monivuotisessa tutkimusohjelmassa tarkastel/aan entyisesti me/un, koko kebon tdrinin, lampotilan ja psyykkisesti tai fyysisesti kuormittavan tyon oma- ja yhteisvaikutuksia kuuloon, kehon pystyasennon huojuntaan ja erdisiin fysiologisiin toimintoibin.