U.P.B -Facultatea de Chimie Aplicata si Stiinta Materialelor  MASTER STIINTELE VIETII SI ECOLOGIE – SCIVECAnul I

Acţiunea sunetelor, ultrasunetelor şi infrasunetelor asupra organismelor vii

Masterand:Bulgaru Georgiana Irena

Sunetele sunt culorile care pictează aerul. (Ennio Morricone)

Sunetul s-a integrat in viata noastra cotidiana incat rareori suntem constienti de toate functiile sale. El ne ofera momente de distractie cand a ascultam muzica sau cantecul pasarilor,ne permite sa comunicam cu familia si prietenii nostrii prin intermediul vorbirii etc.Tot sunetul ne avertizeaza de apropierea unui automobil,ne atrge atentia atunci cand suna telefonul sau bate cineva etc., deci are un important rol in viata noastra si anume acela de a face legatura dintre noi si mediul inconjurator. Cele mai importante semnale care străbat această lume sunt imperceptibile. Ele nu numai că depăşesc auzul nostru, dar ne învăluie fiinţa în murmurul lor imperceptibil .

ACŢIUNEA SUNETELOR

Urechea umana percepe sunetele cu frecventa situata intre 16-20000 vibratii/s sau hertzi,in timp ce gama acoperita de un pian de la tonul cel mai grav pana la tonul cel mai ridicat este de la 27,5Hz-4186Hz.Sunetul se propaga sub forma de unde elastice numai in substante(gaze lichide si solide) dar nu se propaga in vid.El se propaga cu 331m/s in aer.Caracteristicile sunetelor sunt:a)inaltimea(exprimata in frecventa vibratiei);b)intensitatea(exprimata in energia vibratiei);

Inaltimea sunetului este proprietatea sa de a fi mai profund sau mai acut. Experimental s-a demonstrat ca inaltimea sunetului depinde de frecventa oscilatiilor sonore.Inaltimea sunetelui se exprima numeric prin frecventa undei sonore. Intensitatea sunetului reprezinta puterea sunetului pe unitatea de suprafata. Intensitatea se masoara in watti(W)/m patrat.Puterea sunetului=intensitate*arie. Nivelul intensitati sunetului(dB)=10*log(IS/IS referinta). Intensitatea este caracterul cel mai important care depinde de trasaturile sursei,de distanta si posibilitatile de transmitere sau multiplicare.Ea se masoara in decibeli sau foni.Decibelul(d.B.)este o marime fizica si reprezinta unitatea logaritmica calculata pornind de la pragul absolut de audibilitate 0 d.B. pentru un sunet de 1000Hz. Durata reprezinta timpul cat excitantul sonor(zgomotul)actioneaza asupra analizatorului auditiv.Efectul nociv al zgomotului este direct proportional cu durata acestuia iar peste anumite limite de suportabilitate se ajunge la o pshihoza periculoasa.S-a observat ca daca zgomotul intens actioneaza un anumit timp asupra urechii drepte iar apoi asupra celei stangi,persoana respectiva are senzatia ca zgomotul este mult mai intens decat cel pe care il auzea anterior cu urechea dreapta.In acest caz se poate spune ca urechea dreapta s-a adaptat la zgomot. Frecventa reprezinta numarul de vibratii acustice intr-o secunda si se masoara in numar de perioade pe secunde sau Hz.In banda de frecvente 1000-5000Hz in care urechea are sensibilitatea cea mai ridicata,inaltimea este direct proportionala cu frecventa.Sunetele joase cuprind gama de frecvente cuprinse intre 30-400Hz;cele mijlocii 400-1000Hz iar cele inalte peste 100Hz.

ACŢIUNEA ULTRASUNETELOR Ultrasunetele sunt vibratii sonore situate intre 20000-1000000Hz.Unele fiinte cum ar fi liliacul percepe si ultrasunetele.Ele se propaga ca si sunetele sub forma de unde

elastice,mai greu prin aer decat prin lichide sau solide,avand o lungime de unda mai mica decat sunetele. Ultrasunetele pot fi produse prin mijloace mecanice(generatorul Hartman),mijloace electromagnetice,sau mijloace termice.Efectele ultrasunetele diferitelor stari de agregare a materiei si asupra organismelor vii sunt variate:unele fiind utile altele fiind daunatoare.Este funcţie de: parametrii câmpului ultrasonic care acţionează, de nivelul de organizare a materiei, de condiţiile de mediu, de condiţiile stabilite de cei care realizează iradierea cu ultrasunete ( timpul de iradiere, etc.) . Dintre parametrii câmpului ultrasonic cei mai importanţi sunt: intensitatea şi frecvenţa acestui câmp]. Proprietăţile fizice, chimice şi biologice ale sistemului biologic depind de unele constante ale mediului care influenţează proprietăţile câmpului ultrasonic: impedanţa acustică, viteza de propagare, compresibilitatea, absorbţia şi depind de unii parametrii fizici şi chimici ai sistemului: concentraţia, volumul probei, densitatea, temperatura, viscozitatea, dimensiunile celulelor, structura sau rezistenţa membranei celulare. Condiţiile stabilite pentru iradierea cu ultrasunete sunt: timpul de ultrasonore, distanţa dintre traductor şi proba, presiunea ambiantă de lucru, tipurile de unde ultrasonore: continue sau în pulsuri, etc. In natura ultrasunetele pot fii evidenţiate urmarind zborul liliecilor care ocolesc cu siguranţa obstacolele intalnite in cale.Cel mai dezvoltat simt al liliecilor este auzul, cu care se orienteaza uimitor de bine. Un studiu anatomic al laringelui liliacului arata ca poseda muschi puternici, care permit tensionarea corzilor vocale. Liliacul inghite un flux de aer si faringele sau il expulzeaza cu o forta exploziva. Presiunea aerului aruncat este egala cu dublul presiunii masurata intr-un cazan cu abur. Impulsul ultrasonic emis de liliac, dupa ce a intalnit un obstacol in calea lui, se reflecta, si ecoul produs este receptionat prin intermediul aparatului sau auditiv. Delfinii si anumite specii de balene emit suntete cu o frecventa mai mare, de la nivelele scazute folosite in vorbirea umana (ca. 250 hertzi) la ultrasunte (ca. 220.000) care sunt cu mult peste limita auzului uman. Emiteri scurte si puternice de sunete au cel mai bun rezultat. Sunetele sunt pulsate, lasand cate o mica pauza intre ele, moment in care animalele asculta eventualele ecouri. Atunci cand pradatorii se apropie de prada, sunetele emise cresc de la 1 la 5 impulsuri pe secunda maxim 500 la balena ucigasa. Pentru a nu surzi in timp ce sunetul este produs, pradatorul foloseste muschi pentru a imobiliza oasele mici ce transmit sunetul in interiorul urechii.Sunetele cu ecou ale balenelor cu dinti, produse in canalele nazale, sunt directionate printr-un corp (melon) din parte frontala a capului. Ecourile sunt receptionate prin falca de jos si trec prin sinusurile urechii interioare. In momentul in care se apropie de prada, balenele ucigase pot emite sunete suficient de puternice pentru a ameti prada. Studiile efectuate demonstreaza ca balenele pot face diferenta intre anumite tipuri de peste utilizand aceasta abilitate. Intensităţile mici (0,5 - 1,5 W/cm2 ) produc în cea mai mare parte acţiuni biopozitive. La nivel celular se realizează : creştere a permeabilităţii membranelor celulare, activare moleculară prin creşterea treptei energetice a electronilor exteriori atomici. Prin variaţia alterativă a presiunii, se declanşează un efect intracelular de amestec caracterizat de apariţia unor curenţi protoplasmatici în interiorul celulei.

Tot la doze mici de intensitate se accelerează procesele fiziologice normale: creşte activitatea de respiraţie celulară, sunt activaţi fermenţii glicolitici, sunt activate procesele oxidative, se produc efecte reducătoare. La intensităţi mari (3 - 10 W/cm2 ), în celule şi ţesuturi apar reacţii funcţionale, care determină efecte ireversibile parţiale sau totale. Aceste modificări pot să ajungă până la necroze locale şi rupturi capilare.Ultrasunetele sunt utilizate la distrugerea unor bacterii sau virusuri ale unor boli contagioase cum sunt bacilul tuberculozei, virusul gripei, insa ultrasunetele au si multe efecte nocive asupra omului atunci cand acesta se afla in imediata apropiere a sursei. Terapia cu ultrasunete poate dezintegra globulele rosii din sange si afecteaza chiar globulele albe. In cazul folosirii ultrasunetelor pentru stabilirea unui diagnostic intensitatea lor este mult mai redusa, dar totusi reclama prudenta.

APLICAŢII ALE ULTRASUNETELOR ÎN MEDICINĂ

Ecografia este utilizata in aproape toate domeniile medicale (maladii cardiovasculare,pulmonare, renale, hepato-biliare, pancreatice, splenice, vezicale, prostatice. Prin ecografie se poate investiga: -ficatul (dimensiune si forma, parenchim, vasele intrahepatice, leziuni focale ca chiste, abcese, tumori, traumatisme, parazitoze, colectii lichidiene perihepatice), - vezica si caile biliare (dimensiune, perete, continut, calculi, dilatarea canalelor biliare), -pancreasul (atingeri difuze, leziuni focale ca chiste, abcese, tumori, calcificari), -splina (dimensiuni, leziuni focale difuze, traumatisme), -rinichi (dimensiune, forma, atingeri parenchimatoase, leziuni focale, uropatia obstructiva, colectii lichidiene perirenale), uretere si vezica (obstructii, paraziti, tumori, infectii, diverticuli, calculi), -cavitatea peritoneala si caile digestive (colectii lichidiene, intraperitoneale, obstructii, invaginatii, stenoza pilorica), spatiul retroperitoneal (dimensiune, anevrismul aortei, tromboza venei cave inferioare), -torace (diafragm, colectii lichidiene, sub- si supradiafragmatice, pleurite, adenopatii mediastinale etc), -pelvisul, -evolutia sarcinei, sanul, -tiroida, prostata, -aparatul cardiovascular.Ecografia cardio-vasculara Transductorul emitator de ultrasunete se aplica pe torace la nivelul zonelor in care cordul sau vasele mari vin in contact nemijlocit cu peretele, fara interpunerea unor formatiuni osoase (parasternal stang, apical, subcostal, suprasternal). Metoda se poate efectua uniplan, biplan sau bidimensional si tridimensional. Ecocardiografia Doppler (fascicul pulsatil sau continuu) furnizeaza informatii asupra fluxului intracardiac. Metoda Doppler confirma sau exclude diagnosticul de stenoza. Doppler-ul codificat color codifica fluxul sanguin prin culori. Ecocardiografia

transesofagiana asigura o foarte buna evaluare a modificarilor patologice.                        Ultrasonografia in oftalmologie: Nici un alt organ nu este asa de usor accesibil examinarii cu ajutorul fascicului ultrasonic ca ochiul,pentru ca investigatia nu este deranjata de tesuturi vecine,care ar da ecouri improprii globului ocular. In scop diagnostic,ultrasunetele se utilizeaza, la diagnosticarea tumorilor,dezlipirilor de retina,la stabilirea hemoragiilor,la localizarea corpurilor straine. Ultrasunete in neurologie: Un alt domeniu in care ultrasonografia a devenit o metoda foarte utila este explorarea sistemului nervos central. Investigatia ecoencefalografica se bazeaza pe proprietatea fasciculului ultrasonor de a traversa masa cranio-encefalica si de a fi reflectata. Medicul specialist in timpul diagnosticarii bolii cerceteaza pozitia ecourilor normale si existenta ecourilor suplimentare.Ultrasonoterapia in tratarea celulitei: Stimulii sonori nu numai ca asigura penetrarea in profunzime a produselor active de slabire, dar s-a dovedit faptul ca efectul lor cel mai important consta in faptul ca au un extraordinar rezultat asupra nodulilor celulitici si a celulelor adipoase, si asta datorita functiei mecanico-termice a ultrasunetelor care le dizolva si le face astfel mult mai usor de eliminat din organism. S-a desoperit ca muschii si oasele absorb mult mai multa energie ultrasono decat alte tesuturi heterogene, pentru ca reflecta mult mai bine undele sonore longitudinale, transformandu-le in unde transversale care creeaza efect de masaj cald. Ultrasunetele creeaza MICRO-VIBRATII invizibile, localizate profund in interiorul celulelor, spargand depozitele de grasime calcifiate, asa cum tonalitatea ridicata a unei cantarete de opera poate sparge un pahar. De asemenea, este stimulata eliberarea toxinelor din celule si transferarea lor in sistemul limfatic. Experimente recente au dovedit ca ultrasunetele au efecte benefice si asupra fracturilor oasoase, micsorand timpul de vindecare. Nu se cunosc pana acum efecte secundare ale ecografiei: In limitele frecventei folosite pentru ecografia obstetricala nu exista nici un pericol al examinarii cu ultrasunete. Se stie insa ca exista efecte biologice ale ultrasunetelor: experimental, dupa expunerea de lunga durata, chiar si la frecvente obisnuite de lucru, pot aparea arderea sau incalzirea tesuturilor, producerea de radicali liberi, chiar hemoragii sau modificari genetice. Se stie si ca nu este recomandat sa se foloseasca ecografia Doppler cu emisie continua in ecografia obstetricala, iar metoda nu are o vechime chiar atat de mare incat sa se poata afirma categoric ca este absolut inofensiva. Pentru asta ar fi nevoie de studii epidemiologice, biologice, toxicologice pe termen lung si pe un numar foarte mare de cazuri. Totusi, ultrasunetele nefiind nelipsite de efecte biologice se recomanda ca tehnica sa se utilizeze prudent, mai ales in primul trimestru de sarcina deoarece nu exista date suficiente privind eventualele efecte datorate expunerii repetate si cumulative la doze mici si repetate.

Asa cum nu pecepe vibratiile de frecvente foarte joase(infrasunetele), urechea umana nu le percepe nici pe cele de frecvente foarte inalte(ultrasunetele).

ACŢIUNEA INFRASUNETELOR Infrasunetele sunt oscilatii sonore de frecvente foarte joase,situate sub 16Hz,deci urechea umana nu le aude.Fiintele marine,cum ar fi pestii,meduzele aud infrasunetele si simt aparitia furtunilor si uraganelor care coboara si sub frecventa de 16Hz.Oamenii nu sesizeaza in mod direct prezenta infrasunetelor dar unele modificari ale starilor fizico-pshice confirma ca si organismele umane sunt totusi influentate.O recenta ipoteza lansata de savanti incearca sa dea o explicatie absolut stiintifica unor "misterioase" accidente si catastrofe. Deşi nu provoacă senzaţii auditive, infrasunetele reprezintă totuşi propagarea unor perturbaţii care sunt resimţite ca trepidaţii ale corpului. S-a constatat ca infrasunetele de intensitati mari,la frecventa de 7Hz pot traumatiza grav sistemul nervos,sistemul circulator,provocand chiar moartea. Infrasunetele cu nivele acustice ridicate (140 dB sau mai mult, pentru două minute) provoacă oamenilor stări de anxietate, greaţă, le perturbă echilibrul şi orientarea. Infrasunetele sunt folosite în seismologie la detectarea cutremurelor iar animalele pot simţi infrasuntele create de dezastrele naturale fiind astfel un mijloc de a avertiza asupra apropierii unui dezastru natural. Cu toate că animalele comunică prin infrasunete, infrasunetele generează asupra oamenilor sentimente negative şi senzaţii paranormale fiind responsabile pentru multe din apariţiile fantomelor. Este cunoscut faptul că animalele pot percepe infrasuntele care circulă prin pământ şi pot servi ca un semnal de avertizare. Un exemplu recent este tsunamiul din 2004 din Asia. Animalele au fost observate fugind cu mult înainte ca tsunamiul să ajungă pe coasta Asiei, însă nu se ştie dacă acesta este motivul exact deoarece anumiţi cercetători au sugerat că poate fi influenţa undelor electromagnetice şi nu a celor infrasonice care le-au determinat pe animale să fugă. Elefanţii sunt cunoscuţi pentru capacitatea lor de a auzi infrasunetele de la 3-4Km distanţă

Bibliografie

• 1. Carsium,M.A.;Postelnicu M.-Indreptar de cultura generala,ed.Porto-Franco,1993.

• 2Mohan Ghe.; .Enciclopedia de biologie,ed ALL,Bucuresti,2007• 3.Dorobont,A.;Costin,A. -Poluarea sonora si civilizatia

contemporana,ed.Tehnica,Bucuresti,1982.• 4.Ursoniu,C;Dumitrescu C.-Poluarea sonora si consecintele ei,ed.Faclia,1976.• www.wikipedia.ro