Трудовая деятельность человека всегда протекает в определенных метеорологических условиях, которые определяются сочетанием температуры воздуха, скорости его движения и относительной влажности, барометрическим давлением и тепловым излучением от нагретых поверхностей. Если труд протекает в помещении, то эти показатели в совокупности (за исключением барометрического давления) принято называть микроклиматом производственного помещения.
По определению, приведенному в ГОСТ, микроклимат производственных помещений - это климат внутренней среды этих помещений, который определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температурой окружающих поверхностей.
Если работа выполняется на открытых площадках, то метеорологические условия определяются климатическим поясом и сезоном года. Однако и в этом случае в рабочей зоне создается определенный микроклимат.
Все жизненные процессы в организме человека сопровождаются образованием теплоты, количество которой меняется от 4....6 кДж/мин (в состоянии покоя) до 33...42 кДж/мин (при очень тяжелой работе).
Параметры микроклимата могут изменяться в очень широких пределах, в то время как необходимым условием жизнедеятельности человека является сохранение постоянства температуры тела.
При благоприятных сочетаниях параметров микроклимата человек испытывает состояние теплового комфорта, что является важным условием высокой производительности труда и предупреждения заболеваний.
При отклонении метеорологических параметров от оптимальных в организме человека для поддержания постоянства температуры тела начинают происходить различные процессы, направленные на регулирование теплопродукции и теплоотдачи. Эта способность организма человека сохранять постоянство температуры тела, несмотря на значительные изменения метеорологических условий внешней среды и собственной теплопродукции, получила название терморегуляции.
При температуре воздуха в пределах от 15 до 25°С теплопродукция организма находится на приблизительно постоянном уровне (зона безразличия). По мере понижения температуры воздуха теплопродукция повышается в первую очередь за
счет мышечной активности (проявлением которой является, например, дрожь) и усиления обмена веществ. По мере повышения температуры воздуха усиливаются процессы теплоотдачи. Отдача теплоты организмом человека во внешнюю среду происходит тремя основными способами (путями): конвекцией, излучением и испарением. Преобладание того или иного процесса теплоотдачи зависит от температуры окружающего воздуха и ряда других условий. При температуре около 20°С, когда человек не испытывает никаких неприятных ощущений, связанных с микроклиматом, теплоотдача конвекцией составляет 25...30%, излучением - 45%, испарением - 20...25%. При изменении температуры, влажности, скорости движения воздуха, характера выполняемой работы эти соотношения существенно меняются. При температуре воздуха 30°С отдача теплоты испарением становится равной суммарной отдаче теплоты излучением и конвекции. При температуре воздуха более 36°С отдача теплоты происходит уже полностью за счет испарения.
При испарении 1 г воды организм теряет около 2,5 кДж теплоты. Испарение происходит, главным образом, с поверхности кожи и в значительно меньшей степени через дыхательные пути (10...20%).
При нормальных условиях с потом организм теряет в сутки около 0,6 л жидкости. При тяжелой физической работе при температуре воздуха более 30 °С количество теряемой организмом жидкости может достичь 10...12 л. При интенсивном потоотделении, если пот не успевает испариться, наблюдается выделение его в виде капель. При этом влага на коже не только не способствует отдаче теплоты, а, наоборот, препятствует этому. Такое потоотделение ведет только к потере воды и солей, но не выполняет основную функцию - усиление отдачи теплоты.Значительное отклонение микроклимата рабочей зоны от оптимального может быть причиной ряда физиологических нарушений в организме работающих, привести к резкому снижению работоспособности даже к профессиональным заболеваниям.
Перегрев.При температуре воздуха более 30°С и значительном тепловом излучении от нагретых поверхностей наступает нарушение терморегуляции организма, что может привести к перегреву организма, особенно, если потеря пота в смену приближается к 5 л. Наблюдается нарастающая слабость, головная боль, шум в ушах, искажение цветного восприятия (окраска всего в красный или зеленый цвет), тошнота, рвота, повышается температура тела. Дыхание и пульс учащаются, артериальное давление вначале возрастает, затем падает. В тяжелых случаях наступает тепловой, а при работе на открытом воздухе - солнечный удар. Возможна судорожная болезнь, являющаяся следствием нарушения водно-солевого баланса и характеризующаяся слабостью, головной болью, резкими судорогами, преимущественно в конечностях. В настоящее время в производственных условиях такие тяжелые формы перегревов практически не встречаются. При длительном воздействии теплового излучения может развиться профессиональная катаракта.
Но даже если не возникают такие болезненные состояния, перегрев организма сильно сказывается на состоянии нервной системы и работоспособности человека. Исследованиями, например, установлено, что к концу 5-часового пребывания в зоне с температурой воздуха около 31°С и влажностью 80...90%; работоспособность снижается на 62%. Значительно снижается мышечная сила рук (на 30...50%), уменьшается выносливость к статическому усилию, примерно в 2 раза ухудшается способность к тонкой координации движений. Производительность труда снижается пропорционально ухудшению метеорологических условий.
Охлаждение.
Длительное и сильное воздействие низких температур может вызвать различные неблагоприятные изменения в организме человека. Местное и общее охлаждение организма является причиной многих заболеваний: миозитов, невритов, радикулитов и др., а также простудных заболеваний. Любая степень охлаждения характеризуется снижением частоты сердечных сокращений и развитием процессов торможения в коре головного мозга, что ведет к уменьшению работоспособности. В особо тяжелых случаях воздействие низких температур может привести к обморожениям и даже смерти.Влажность воздуха определяется содержанием в нем водяных паров. Различают абсолютную, максимальную и относительную влажность воздуха. Абсолютная влажность (А) -это масса водяных паров, содержащихся в данный момент в определенном объеме воздуха, максимальная (М) - максимально возможное содержание водяных паров в воздухе при данной температуре (состояние насыщения). Относительная влажность (В)определяется отношением абсолютной влажности Ак максимальной Ми выражается в процентах:
Физиологически оптимальной является относительная влажность в пределах 40…60%.Повышенная влажность воздуха (более 75…85%) в сочетании с низкими температурами оказывает значительное охлаждающее действие, а в сочетании с высокими - способствует перегреванию организма. Относительная влажность менее 25% также неблагоприятна для человека, так как приводит к высыханию слизистых оболочек и снижению защитной деятельности мерцательного эпителия верхних дыхательных путей.
Подвижность воздуха. Человек начинает ощущать движение воздуха при его скорости примерно 0,1 м/с. Легкое движение воздуха при обычных температурах способствует хорошему самочувствию, сдувая обволакивающий человека насыщенный водяными парами и перегретый слой воздуха. В то же время большая скорость движения воздуха, особенно в условиях низких температур, вызывает увеличение теплопотерь конвекцией и испарением и ведет к сильному охлаждению организма. Особенно неблагоприятно действует сильное движение воздуха при работах на открытом воздухе в зимних условиях.
Человек ощущает воздействие параметров микроклимата комплексно. На этом основано введение так называемых эффективной и эффективно-эквивалентной температур. Эффективная температура характеризует ощущения человека при одновременном воздействии температуры и движения воздуха.
Эффективно-эквивалентная температура учитывает еще влажность воздуха. Номограмма для нахождения эффективно-эквивалентной температуры и зоны комфорта была построена опытным путем (рис. 7).Тепловое излучение свойственно любым телам, температура которых выше абсолютного нуля.
Тепловое воздействие облучения на организм человека зависит от длины волны и интенсивности потока излучения, величины облучаемого участка тела, длительности облучения, угла падения лучей, вида одежды человека. Наибольшей проникающей способностью обладают красные лучи видимого спектра и короткие инфракрасные лучи с длиной волны 0,78... 1,4 мкм, которые плохо задерживаются кожей и глубоко проникают в биологические ткани, вызывая повышение их температуры, например длительное облучение такими лучами глаз- ведет к помутнению хрусталика (профессиональной катаракте). Инфракрасное излучение вызывает также в организме человека различные биохимические и функциональные изменения.
В производственных условиях встречается тепловое излучение в диапазоне длин волн от 100 нм до 500 мкм. В горячих цехах это в основном инфракрасная радиация с длиной волны до 10 мкм. Интенсивность облучения рабочих горячих цехов меняется в широких пределах: от нескольких десятых долей до 5,0...7,0 кВт/м 2 . При интенсивности облучения более 5,0 кВт/м 2
Рис. 7. Номограмма для определения эффективной температуры и зоны комфорта
в течение 2...5 мин человек ощущает очень сильное тепловое воздействие. Интенсивность же теплового облучения на расстоянии 1 м от источника теплоты на горновых площадках доменных печей и у мартеновских печей при открытых заслонках достигает 11,6 кВт/м 2 .
Допустимый для человека уровень интенсивности теплового облучения на рабочих местах составляет 0,35 кВт/м 2 (ГОСТ 12.4.123 - 83 «ССБТ. Средства защиты от инфракрасного излучения. Классификация. Общие технические требования»).
В процессе деятельности человек находится под влиянием определенных метеорологических условий или микроклимата. К основным показателям микроклимата относятся температура, относительная влажность, скорость движения воздуха. Существенное влияние на параметры микроклимата и состояние человеческого организма оказывает интенсивность теплового излучения различных нагретых поверхностей.
Относительная влажность воздуха представляет собой отношение фактического количества паров воды в воздухе при данной температуре к количеству водяного пара, насыщающего воздух при этой температуре.
Если в помещении находятся различные источники тепла, температура которых превышает температуру человеческого тела, то тепло от них самопроизвольно переходит к менее нагретому телу, т.е. человеку. Различают три способа распространения тепла: теплопроводность, конвекцию, тепловое излучение.
Теплопроводность- перенос тепла вследствие беспорядочного теплового движения микрочастиц (атомов, молекул, электронов).
Конвекция – перенос тепла вследствие движения и перемешивания макроскопических объемов газа или жидкости.
Тепловое излучение – процесс распространения электромагнитных колебаний с различной длиной волны, обусловленный тепловым движением атомов или молекул излучающего тела. В реальных условиях тепло передается комбинированным способом. Человек постоянно находится в состоянии теплового взаимодействия с окружающей средой. Для нормального протекания физиологических процессов в организме человека требуется поддержание практически постоянной температуры тела. Способность организма к поддержанию постоянной температуры называется терморегуляция (отвод выделяемого тепла в окружающее пространство).
Влияние температуры окружающего воздуха на человеческий организм в первую очередь с сужением и расширением кровеносных сосудов кожи. По действием низких температур сосуды сужаются, в результате чего замедляется поток крови к поверхности тела и снижается теплоотдача от поверхности тела за счет конвекции и излучения. При высоких температурах наблюдается обратная картина.
Повышенная влажность затрудняет теплообмен между организмом человека и внешней средой вследствие уменьшения испарения влаги с поверхности кожи, а низкая влажность приводит к пересыханию слизистых оболочек дыхательных путей. Движение воздуха улучшает теплообмен между телом и внешней средой.
Постоянное отклонение от нормальных параметров микроклимата приводит к перегреву или переохлаждению человеческого организма и связанным с ними негативным последствиям: обильному потоотделению, учащению пульса и дыхания, головокружению, появлению судорог, тепловому удару.
В нормативных документах введены понятия оптимальные и допустимые параметры микроклимата.
Радиация:первая помощь
Радиация – неотъемлемая часть окружающей среды. Она попадает в окружающую среду из природных источников, созданных человеком (атомные станции, испытания ядерного оружия). К природным источникам радиации относятся: космическое излучение, радиоактивные породы, радиоактивные химические вещества и элементы, обнаруженные в пище и воде. Ученые называют все виды природной радиации термином «радиационный фон».
Другие формы радиации поступают в природу в результате деятельности человека. Люди получают различные дозы радиации во время медицинского и стоматологического рентгена.
Радиоактивность и сопутствующие ей излучения существовали во Вселенной постоянно. Радиоактивные материалы входят в состав Земли, и даже человек слегка радиоактивен, т.к. в любой живой ткани присутствуют в малейших количествах радиоактивные вещества. Самое неприятное свойство радиоактивного излучения – его воздействие на ткани живого организма, поэтому необходимы измерительные приборы, которые давали бы оперативную информацию.
Особенность ионизирующего излучения состоит в том, что его воздействие человек начнет ощущать лишь по прошествии некоторого времени. Различные виды излучений сопровождаются высвобождением разного количества энергии и обладают различной проникающей способностью, поэтому они оказывают неодинаковое воздействие на ткани живого организма.
Альфа-излучение задерживается, например, листом бумаги и практически не способно проникнуть через наружный слой кожи. Поэтому оно не представляет опасности до тех пор, пока радиоактивные вещества, испускающие альфа-частицы, не попадут внутрь организма через открытую рану, с пищей, водой или воздухом, тогда они становятся чрезвычайно опасными.
Бета-частица обладает большей проникающей способностью: она проходит в ткани организма на глубину 1-2 см и более, в зависимости от величины энергии. Проникающая способность гамма-излучения очень велика, распространяется со скоростью света: его может задержать лишь толстая свинцовая или бетонная плита.
Можно принимать меры по защите, но полностью освободиться от воздействия радиации практически невозможно. Уровень радиации на Земле разный.
Если источники ионизирующего излучения попали при дыхании, с питьевой водой или пищей, то такое излучение называется внутренним.
Из всех естественных источников радиации наибольшую опасность представляет радон – тяжелый газ без вкуса, запаха и, при этом, невидимый: со своими дочерними продуктами. Радон высвобождается из земной коры повсеместно, но основное излучение от радона человек получает, находясь в закрытом, непроветриваемом помещении. Радон концентрируется внутри помещений лишь тогда, когда они в достаточной мере изолированы от внешней среды. Герметизация помещений с целью утепления только усугубляет дело, поскольку при этом еще более затрудняется выход радиоактивного газа из помещения.
Самые распространенные стройматериалы – дерево, кирпич и бетон – выделяют относительно немного радона. Гораздо большей радиоактивностью обладают гранит, пемза, изделия из глиноземного сырья. Еще одним источником поступления радона в жилые помещения является вода и природный газ. Вода из глубоких колодцев или артезианских скважин содержит очень много радона. При кипении или приготовлении горячих блюд радон практически полностью улетучивается. Большую опасность представляет попадание паров воды с высоким содержанием радона в легкие вместе с вдыхаемым воздухом в ванной комнате или парилке.
Другие источники радиации, к сожалению, созданы самим человеком. Источниками искусственной радиации служат созданные с помощью ядерных реакторов и ускорителей искусственные радионуклеиды, пучки нейронов и заряженных частиц. Они получили название – техногенные источники ионизирующего излучения.
Чрезвычайные ситуации, типа Чернобыльской аварии, могут оказать неконтролируемое воздействие на человека
Высокие дозы радиации представляют смертельную угрозу для человека. Полученная доза в 500 бэр или больше убивает практически любого человека в течение нескольких недель. Доза в 100 бэр может привести к серьезной лучевой болезни. Радиация способствует увеличению раковых заболеваний и вызывает различные дефекты плода.
Ученые утверждают, что человек в среднем ежегодно получает суммарную дозу радиации равную 150-200 милибэр. Большая часть радиации (около 80 миллибэр) поступает из естественных источников радиации или в результате медицинского обследования (около 90 миллибэр). Облучение, полученное вследствие проведения научных исследований составляет 1 миллибэр, от эксплуатации ядерных установок – 4-5, от использования бытовых приборов – 4-5 миллибэр. Доза излучения в воздухе измеряется в рентгенах, а доза, поглащенная живыми тканями, - в радах. Для оценки интенсивности заражения местности введено понятие «мощность дозы радиационного излучения» ЕЕ измеряют в рентгенах (Р), миллирентгенах (мР), микроренгенах (мкР) за час. С момента заражения территории при каждом семикратном увеличении времени уровень радиации снижается в 10 раз. Если через час уровень радиации на местности был 100Р/ч, то через 7 ч он будет равен 10 Р/ч, а через 49ч – 1 Р/ч.
Основы физиологии труда и комфортные условия жизнедеятельности.
Физиология труда - это наука, изучающая изменения функционального состояния организма человека под влиянием его трудовой деятельности и обосновывающая методы и средства организации трудового процесса, направленные на поддержание высокой работоспособности и сохранение здоровья работающих.
Основными задачами физиологии труда являются:
Изучение физиологических закономерностей трудовой деятельности;
Исследование физиологических параметров организма при различных видах работ;
Жизнедеятельность человека - это способ его существования, и нормальная повседневная деятельность и отдых.
Комфортными называются такие параметры окружающей среды, которые позволяют создать наилучшие для человека условия жизнедеятельности.
1. Освещённость (естественная, искусственная)
2. Микроклимат: Температура воздуха, Относительная влажность, Скорость движения воздуха, Ø Вредные вещества в воздушной среде (пары, газы, аэрозоли), мг/м 3
3. Механические колебания: Вибрации, Шум, ультразвук (то же что и шум)
4. Излучение инфракрасное, ультрафиолетовое, ионизирующее, ультрафиолетовое, ионизирующее, электромагнитное, волны радиочастот,
5. Атмосферное давление
Метеоусловия, их влияние на жизнедеятельность.
Факторами метеорологических условий являются: температура воздуха, его относительная влажность, скорость перемещения воздуха и наличие теплоизлучений.
Оптимальные условия обеспечивают нормальное функционирование организма без напряжения механизмов терморегуляции.
Вентиляция - это организованный воздухообмен, обеспечивающий удаление загрязненного воздуха и подачу на его место свежего.
Отопление предназначается для поддержания нормальных метеорологических условий в производственных помещениях.
Кондиционирование воздуха - это его автоматическая обработка с целью обеспечения необходимых метеорологических условий в помещении, включая температуру, влажность и др.
Влияние микроклимата на организм человека
Микроклимат производственного помещения оказывает значительное влияние на работника. Отклонение отдельных параметров микроклимата от рекомендованных значений, снижают работоспособность, ухудшают самочувствие работника и могут привести к профзаболеваниям.
Температура воздуха. Низкая температура вызывает охлаждение организма и может способствовать возникновению простудных заболеваний. При высокой температуре - перегрев организма, повышенное потовыделение и снижение работоспособности. Работник теряет внимание, что может привести к несчастному случаю.
Повышенная влажность воздуха затрудняет испарение влаги с поверхности кожи и легких, что ведет к нарушению терморегуляции организма, ухудшению состояния человека, снижению работоспособности. При пониженной влажности (< 20%) – сухость слизистых оболочек верхних дыхательных путей.
Скорость движения воздуха . Человек начинает ощущать движение воздуха при v » 0,15 м/сек. Движение воздушного потока зависит от его температуры. При t < 36°С поток оказывает на человека освежающее действие, при t > 40°С неблагоприятное.
Физиологические действия метеорологических условий на человека
Метеорологические условия включают в себя физические факторы, находящиеся во взаимосвязи друг с другом: температура, влажность и скорость воздуха, атмосферное давление, количество осадков, показания геомагнитного поля Земли.
Температура воздуха влияет на теплообмен. При физической нагрузке продолжительное пребывание в сильно нагретом воздухе сопровождается повышением температуры тела, ускорением пульса, ослаблением деятельности сердечно-сосудистой системы, снижением внимания, замедлением скорости реакций, нарушением точности и координации движений, потерей аппетита, быстрой утомляемостью, понижением умственной и физической работоспособности. Низкая температура воздуха, увеличивая теплоотдачу, создает опасность переохлаждения организма, возможность простудных заболеваний. Особенно вредны для здоровья быстрые и резкие перепады температуры.
В атмосферном воздухе постоянно присутствуют водяные пары. Степень насыщения воздуха водяными парами называется влажностью. Одна и та же температура воздуха в зависимости от его влажности ощущается человеком по-разному. К холоду наиболее чувствительны худощавые люди, у них понижается работоспособность, появляется плохое настроение, может быть состояние депрессии. Тучные люди тяжелее переносят жару – испытывают удушье, учащенное сердцебиение, повышается раздражительность. Артериальное давление имеет тенденцию понижаться в жаркие дни, а повышаться в холодные, хотя примерно у одного из трех оно в жару повышается, а понижается в холодные дни. При низких температурах отмечается замедление реакции диабетиков на инсулин.
Для нормального теплоощущения большое значение имеет подвижность и направление воздушного потока воздуха. Наиболее благоприятная скорость движения воздуха в зимний период – 0,15 м/с, а в летний – 0,2–0,3 м/с Воздух, движущийся со скоростью 0,15 м/с вызывает у человека ощущение свежести. Действие ветра на состояние организма связано не с его силой.
При ветре меняются температура, атмосферное давление, влажность, а именно эти перепады сказываются на здоровье человека: появляются тоска, нервозность, мигрень, бессонница, недомогание, учащаются приступы стенокардии.
Изменение электромагнитного поля вызывает обострение сердечно-сосудистых заболеваний, усиливаются нервные расстройства, появляется раздражительность, быстрая утомляемость, тяжелая голова, плохой сон. На воздействие электромагнитных изменений сильнее реагируют мужчины, дети и старики.
Понижение во внешней среде кислорода происходит при вторжении теплой воздушной массы, с повышенной влажностью и температурой, что вызывает ощущение нехватки воздуха, одышку, головокружение. Повышение атмосферного давления, усиливающийся ветер, похолодание ухудшают общее самочувствие, обостряет сердечно-сосудистые заболевания.
Профилактика неблагоприятного воздействия микроклимата
Комплекс физических факторов определяет метеорологические условия (микроклимат) производства.
Микроклимат закрытых помещений определяется климатическими условиями (Крайний Север, Сибирь и т. д.) и сезоном года и зависит от климатических факторов наружной атмосферы: температуры, влажности, скорости движения воздуха, теплового излучения и температуры ограждений, которые должны учитываться при проектировании, выборе строительных материалов, видов топлива, систем отопления, вентиляции и режима их эксплуатации.
Основную роль в тепловом состоянии организма играет температура воздуха, для чего санитарными требованиями определена величина теплового комфорта. Создание искусственного микроклимата направлено на нейтрализацию неблагоприятных климатических факторов и обеспечение определенных тепловых условий, соответствующих зоне теплового комфорта. Для этого производится установка систем и аппаратов кондиционирования воздуха и теплообеспечения, которые могут быть местными (печи) или централизованными (котельная). Средняя температура поверхности нагревательных приборов (радиаторов) должна быть не менее 60–70 °C. Повышенная влажность помещений (сырость) может появиться в результате неправильной эксплуатации зданий – недостаточного отопления и вентиляции, перенаселения, стирки в жилых помещениях.Устранению сырости в жилых помещениях способствует более частое проветривание и лучшее отопление.Окна в комнатах с повышенной влажностью следует в течение всего дня держать незашторенными, обеспечивая этим большую инсоляцию помещения.Стены в сырых помещениях не следует окрашивать масляной краской, так как усиливается конденсация влаги.
Тепловое равновесие организма с окружающей средой поддерживается за счет изменения интенсивности двух процессов – теплопродукции и теплоотдачи. Регуляция теплопродукции происходит главным образом при низких температурах. Более универсальное значение для теплообмена организма с окружающей средой имеет теплоотдача. При повышении температуры воздуха основным путем отдачи тепла становится испарение.
Усиленное потоотделение ведет к потере жидкости, солей и водорастворимых витаминов.
Действие теплового излучения и высокой температуры воздуха может обусловить возникновение ряда патологических состояний: перегревания, теплового удара, солнечного удара, судорожной болезни, заболевания глаз – профессиональной тепловой катаракты («катаракта стеклодувов»).Длительное воздействие нагревающего и в особенности радиационного микроклимата вызывает преждевременное биологическое старение организма.Местное и общее переохлаждение организма является причиной озноблений, невритов, миозитов, радикулитов и заболеваний простудного характера.
В промышленности строительных материалов и при производстве строительных работ возможны различные профессиональные заболевания. У рабочих, занятых производством цемента, возможны пневмокониозы, пылевой бронхит, дерматозы, бронхиальная астма. При производстве железобетонных изделий, изделий из стекла, кирпича и керамики, материалов на основе асбоцемента отмечаются случаи вибрационной болезни, невриты, дерматоз, пневмокониоз и бронхиальная астма. У машинистов, управляющих строительной техникой, возникает виброболезнь, у отделочников - отравления и заболевания кожного покрова, у сварщиков - заболевания глаз.
Условия труда зависят не только от окружающих человека производственных факторов, но в большей мере и от напряженности труда, от его тяжести. Все выполняемые человеком работы делятся по тяжести на три категории. Характеристика тяжести работ, энергозатраты и мероприятия, необходимые для восстановления исходного состояния организма, приведены в табл. 1.
Большое влияние на организм человека в производственных условиях оказывают метеорологические условия, или микроклимат. Они определяются сочетанием таких параметров, как температура t(°C), относительная влажность ф (%), скорость движения воздуха на рабочем месте v (м/с) и давление Р (Па, мм рт. ст.).
Относительная влажность воздуха (%) представляет собой отношение фактического количества паров воды в воздухе при данной температуре D (г/м3) к количеству пара, насыщающего воздух при этой же температуре, Do (г/м3), т. е.
Оптимальная относительная влажность установлена в пределах 40...60%, а допускаемая - до 75%.
Важным фактором для нормальных условий работы является подвижность воздуха, которая в зависимости от внешних условий может составлять 0,2... 1,0 м/с.
Таблица 4.1. Характеристика работ
| Вид работы | Категория | Энергозатраты, дж/с (ккал/ч) |
Мероприятия по восстановлению исходного состояния организма человека |
| Легкая |
I | До
170 (150) |
Отдых после ра бочего дня |
| Средней тяжести | I
I
а I I б |
170...225(150...200) 225...280(200...250) |
Оздоровительные мероприятия |
| Тяжелая | I I I | Более 280(250) | Лечебные мероприятия |
Движение воздуха улучшает теплообмен между телом человека и окружающей средой, но излишняя подвижность (сквозняки, ветер) создает опасность простудных заболеваний. Человек постоянно находится в процессе теплового взаимодействия с окружающей средой. Тепловыделение организмом человека зависит от степени его физического напряжения и окружающих метеорологических условий. Кроме физических нагрузок на теплообмен между организмом человека и внешней средой оказывает влияние избыточная теплота, поступающая в помещение в результате технологических процессов и отводимая строительными конструкциями и вентиляцией.
Повышенная влажность затрудняет теплообмен между организмом человека и окружающей средой, так как не испаряется пот, а низкая влажность вызывает пересыхание слизистых оболочек дыхательных путей.
Систематическое отклонение от нормального метеорологического режима приводит к хроническим простудным заболеваниям, хроническим заболеваниям суставов и др.
Оптимальные и допустимые метеорологические условия на рабочих местах в зависимости от времени года, категории работ по тяжести и характеристики помещения по теплоизбыткам нормируются СН 245-71 и ГОСТ 12.1.005-76 ССБТ. Оптимальными считаются такие условия труда, при которых проявляется наибольшая работоспособность и хорошее самочувствие. Допустимые микроклиматические условия предполагают возможность дискомфортных ощущений, но не выходящих за пределы приспособительных возможностей организма. Допустимая температура в зависимости от тяжести производимых работ и времени года может меняться от + 13°С (для тяжелых работ в холодное время года) до + 28°С (для легких работ в теплый период года).
Для обеспечения, нормальных метеорологических условий на рабочем месте все рассмотренные параметры должны быть взаимосвязаны. При низкой температуре окружающего воздуха его подвижность должна быть минимальной, так как большая подвижность его в этом случае создает ощущение еще большего холода, а недостаточная подвижность воздуха при высокой температуре создает ощущение жары. Оптимальное для организма человека сочетание температуры, влажности, скорости движения воздуха составляет комфортность рабочей зоны.
Параметры микроклимата измеряют комплектом приборов: температуру - термометром или термографом, влажность - гигрографом, аспирационным психрометром, гигрометром; скорость движения воздуха - крыльчатым или чашечным анемометром и кататермометром.
Основными мероприятиями для обеспечения нормальной метеорологической среды в рабочей зоне должны быть: механизация тяжелых ручных работ, защита от источников теплового излучения, перерывы в работе для отдыха в помещениях с нормальной температурой, использование утепленной спецодежды для работающих под открытым небом. Защиту от теплового излучения осуществляют применением теплоизоляционных материалов, устройством экранов, водяных завес, воздушного душирования рабочих мест. Температура нагретых поверхностей оборудования и ограждений на рабочих местах не должна превышать 45°С. Если теплоизоляция не позволяет достичь требуемых 45°С, на поверхности оборудования осуществляется экранирование теплоизлучающего оборудования. Экран представляет собой один или несколько тонких металлических листов, расположенных вблизи теплоизлучающих стенок.
Тепловой поток, излучаемый стенкой на экран:
где Єд.с - степень черноты экрана и стенки, характеризующая отношение коэффициента излучения данной поверхности к коэффициенту излучения абсолютно черного тела. Эта величина зависит от состояния поверхности тела; Со - коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м 2 xК 4); Тс, Тэ - соответственно температуры стенки и экрана, К; Ад - площадь поверхности экрана, м 2 .
Тепловой поток, полученный от стенки, экран отдает излучением в цех:
Так как весь тепловой поток стенки передается экрану, то можно записать:
после подстановки получаем тепловой поток, излучаемый экраном в цех:
а при отсутствии экрана стенка излучала бы в цех:
Сравнивая два последних выражения, можно сделать вывод, что при применении экрана тепловой поток, отдаваемый нагретой стенкой в цех, уменьшается в два раза. Если один экран не позволяет значительно уменьшить тепловой поток, излучаемый нагретой поверхностью, то необходимо устанавливать несколько экранов или выбирать материал экрана с меньшим значением степени черноты Є.
При установке n
экранов тепловой поток, излучаемый последним экраном в окружающее пространство:
Климат - многолетний режим погоды на данной территории. Погоду в любой момент времени характеризуют определенные комбинации температуры, давления, влажности, направления и скорости ветра. В некоторых типах климата погода существенно меняется каждый день или по сезонам, в других – остается неизменной. Климатические описания основываются на статистическом анализе средних и экстремальных метеорологических характеристик. Как фактор природной среды климат влияет на географическое распределение растительности, почв и водных ресурсов и, следовательно, на землепользование и экономику. Климат также оказывает воздействие на условия жизни и здоровье человека.
Климатология – наука о климате, изучающая причины формирования разных типов климата, их географическое размещение и взаимосвязи климата и других природных явлений. Климатология тесно связана с метеорологией – разделом физики, изучающим краткосрочные состояния атмосферы, т.е. погоду .
Большинство физических факторов внешней среды, во взаимодействии с которыми эволюционировал человеческий организм, имеют электромагнитную природу. Хорошо известно, что возле быстро текущей воды воздух освежает и бодрит: в нем много отрицательных ионов. По этой же причине людям представляется чистым и освежающим воздух после грозы. Наоборот, воздух в тесных помещениях с обилием разного рода электромагнитных приборов насыщен положительными ионами. Даже сравнительно непродолжительное нахождение в таком помещении приводит к заторможенности, сонливости, головокружениям и головным болям. Аналогичная картина наблюдается в ветреную погоду, в пыльные и влажные дни. Специалисты в области экологической медицины считают, что отрицательные ионы положительно влияют на здоровье человека, а положительные - негативно .
Ультрафиолетовое излучение.
Среди климатических факторов большое биологическое значение имеет коротковолновая часть солнечного спектра - ультрафиолетовое излучение (УФИ) (длина волн 295–400 нм).
Ультрафиолетовое облучение - обязательное условие нормальной жизнедеятельности человека. Оно уничтожает микроорганизмы на коже, нормализует обмен минеральных веществ, повышает стойкость организма к инфекционным заболеваниям и другим болезням. Специальные наблюдения установили, что дети, получавшие достаточное количество ультрафиолета, в десять раз менее подвержены простудным заболеваниям, чем дети, не получавшие достаточного количества ультрафиолетового облучения. При недостатке ультрафиолетового облучения нарушается фосфорно-кальциевый обмен, увеличивается чувствительность организма к инфекционным заболеваниям и к простуде, возникают функциональные расстройства центральной нервной системы, обостряются некоторые хронические заболевания, снижается общая физиологическая активность, а следовательно, и работоспособность человека. Особенно чувствительны к «световому голоду» дети, у которых он приводит к развитию авитаминоза Д (к рахиту) .
Температура.
Температура - один из важных абиотических факторов, влияющих на все физиологические функции живых организмов. Температура на земной поверхности зависит от географической широты и высоты над уровнем моря, а также времени года. Для человека в легкой одежде комфортной будет температура воздуха + 19…20°С, без одежды - + 28…31°С.
Когда температурные параметры изменяются, человеческий организм вырабатывает специфические реакции приспособления относительно каждого фактора, то есть адаптируется .
Основные холодовые и тепловые рецепторы кожи обеспечивают терморегуляцию организма. При различных температурных воздействиях сигналы в центральную нервную систему поступают не от отдельных рецепторов, а от целых зон кожи, так называемых рецепторных полей, размеры которых непостоянны и зависят от температуры тела и окружающей среды.
Температура тела в большей или меньшей степени влияет на весь организм (на все органы и системы). Соотношение температуры внешней среды и температуры тела определяет характер деятельности системы терморегуляции.
Температура окружающей среды преимущественно ниже температуры тела. Вследствие этого между средой и организмом человека постоянно происходит обмен теплом благодаря его отдаче поверхностью тела и через дыхательные пути в окружающее пространство. Этот процесс принято называть теплоотдачей. Образование же тепла в организме человека в результате окислительных процессов называют теплообразованием. В состоянии покоя при нормальном самочувствии величина теплообразования равняется величине теплоотдачи. В жарком или холодном климате, при физических нагрузках организма, заболеваниях, стрессе и т.д. уровень теплообразования и теплоотдачи может изменяться .
Условия, при которых организм человека адаптируется к холоду, могут быть различными (например, работа в неотапливаемых помещениях, холодильных установках, на улице зимой). При этом действие холода не постоянное, а чередующееся с нормальным для организма человека температурным режимом. Адаптация в таких условиях выражена нечетко. В первые дни, реагируя на низкую температуру, теплообразование возрастает неэкономно, теплоотдача еще недостаточно ограничена. После адаптации процессы теплообразования становятся более интенсивными, а теплоотдача снижается.
Иначе происходит адаптация к условиям жизни в северных широтах, где на человека влияют не только низкие температуры, но и свойственные этим широтам режим освещения и уровень солнечной радиации .
Что происходит в организме человека при охлаждении.
Вследствие раздражения холодовых рецепторов изменяются рефлекторные реакции, регулирующие сохранение тепла: сужаются кровеносные сосуды кожи, что на треть уменьшает теплоотдачу организма. Важно, чтобы процессы теплообразования и теплоотдачи были сбалансированными. Преобладание теплоотдачи над теплообразованием приводит к понижению температуры тела и нарушению функций организма. При температуре тела 35°С наблюдается нарушение психики. Дальнейшее понижение температуры замедляет кровообращение, обмен веществ, а при температуре ниже 25°С останавливается дыхание.
Одним из факторов интенсификации энергетических процессов является липидный обмен. Например, полярные исследователи, у которых в условиях низкой температуры воздуха замедляется обмен веществ, учитывают необходимость компенсировать энергетические затраты. Их рационы отличаются высокой энергетической ценностью (калорийностью). У жителей северных районов более интенсивный обмен веществ. Основную массу их рациона составляют белки и жиры. Поэтому в их крови содержание жирных кислот повышено, а уровень сахара несколько понижен.
У людей, приспосабливающихся к влажному, холодному климату и кислородной недостаточности Севера, также повышенный газообмен, высокое содержание холестерина в сыворотке крови и минерализация костей скелета, более утолщенный слой подкожного жира (выполняющего функцию теплоизолятора) .
Однако не все люди в одинаковой степени способны к адаптации. В частности, у некоторых людей в условиях Севера защитные механизмы и адаптивная перестройка организма могут вызвать дезадаптацию - целый ряд патологических изменений, называемых «полярной болезнью». Одним из наиболее важных факторов, обеспечивающих адаптацию человека к условиям Крайнего Севера, является потребность организма в аскорбиновой кислоте (витамин С), повышающей устойчивость организма к различного рода инфекциям.
Тропические условия также могут оказывать вредное влияние на организм человека. Отрицательные эффекты могут быть результатом агрессивных факторов окружающей среды, таких как ультрафиолетовое облучение, экстремальная жара, резкие смены температуры и тропические штормы. У метеочувствительных людей экспозиция к тропическим условиям среды увеличивает риск острых болезней, в том числе ишемической болезни сердца, астматических приступов и почечных камней. Отрицательные эффекты могут быть усилены внезапной сменой климата, например, при путешествии воздухом .
Наиболее чувствительно усиливает температурное ощущение ветер. При сильном ветре холодные дни кажутся еще холоднее, а жаркие - еще жарче. На восприятие организмом температуры влияет также влажность. При повышенной влажности температура воздуха кажется более низкой, чем в действительности, а при пониженной влажности - наоборот.
Восприятие температуры индивидуально. Одним людям нравятся холодные морозные зимы, а другим - теплые и сухие. Это зависит от физиологических и психологических особенностей человека, а также эмоционального восприятия климата, в котором прошло его детство.
На ранних этапах исторического развития температурный фактор играл важную роль в выборе мест поселения людей. Когда человек научился высекать огонь, появилась некоторая его независимость от отрицательных влияний среды. Но, несмотря на это, температурный фактор сохраняет свое значение и по сей день. Об этом свидетельствует зависимость плотности населения от среднегодовой температуры конкретной географической зоны. Важным показателем является сезонная разница. Минимальные сезонные колебания температуры в тропических зонах очень благоприятны для жизни. В северных районах народонаселение увеличивается преимущественно за счет увеличения городов, где есть условия для частичной изоляции человека от неблагоприятных влияний окружающей среды .
Одним из самых метеопатических факторов является температура воздуха. Изменение теплового режима атмосферы вызывает соответствующие изменения теплообмена человека с окружающей средой. Температурные раздражения воспринимаются нами как ощущения тепла или холода. Человек ощущает тепло не только от прихода солнечной энергии и температуры воздуха, но и от влажности и ветра. Теплоощущение зависит не только от прихода солнечной энергии и температуры воздуха. Как показали многочисленные научные исследования зона комфорта, то есть такие внешние условия при которых здоровый человек не испытывает ни жары, ни холода, ни духоты и лучше всего себя чувствует, не является чем-то стандартным для всех людей, разных по климату районов и всех времен года. Она зависит от уклада жизни, возрастных социально-экономических условий.
Влияние температуры воздуха на организм человека зависит от влажности воздуха. При одной и той же температуре изменение содержания водяного пара в приземном слое атмосферы может оказать значительное воздействие на состояние организма. При повышении влажности воздуха, препятствующей испарению с поверхности тела человека, тяжело переносится жара и усиливается действие холода. При влажном воздухе опасность воздушной инфекции выше. Из-за выпадения осадков изменяется суточный ход температуры и влажность воздуха. Биометеорологические исследования показали, что сами осадки благоприятно воздействуют на человека: понижается смертность, уменьшаются инфекционные заболевания, жалобы, вызванные метеорологическими явлениями. Здоровый человек во время выпадения осадков ощущает комфортные условия, бодрость .
Разнообразно влияние ветра.
В холодную погоду ветер оказывает охлаждающее действие на организм человека, унося прогретые им прилегающие к телу слои воздуха и прижимая к нему все новые порции холодного. При прохладной погоде сказывается коварное свойство большой влажности воздуха. Если же при этом погода ветреная, то теплоощущение еще ухудшается, так как ветер все время относит от тела обогретые и просушенные слои воздуха и нагоняет новые порции влажного и холодного воздуха, что усиливает процесс дальнейшего охлаждения тела .
Наиболее неопределенное влияние на самочувствие человека оказывает атмосферное давление , которое характеризуется значительными непериодическими колебаниями. При понижении атмосферного давления газы, находящиеся в желудочно-кишечном тракте, расширяются, вызывая растяжение органов. Кроме того, связанное с пониженным давлением высокое стояние диафрагмы может привести к затруднению дыхания и нарушению функций сердечно-сосудистой системы.
Было установлено, что при резком понижении давления или при очень низком давлении воздуха электрическое сопротивление кожи человека значительно выше обычного. При высоком атмосферном давлении оно, напротив, бывает значительно пониженным.
Исследования показали, что при повышении атмосферного давления уменьшается число лейкоцитов в крови, главным образом за счет нейтрофилов; понижение атмосферного, напротив приводит к увеличению числа лейкоцитов.
Синоптическая ситуация влияет и на химический состав воздуха. Из всех химических факторов абсолютное значение для жизненных процессов имеет кислород. Изменение содержания кислорода влияет на течение многих биологических процессов. При изменении метеорологических условий объемное содержание кислорода, его парциальное давление изменяются незначительно, тогда, как плотность колеблется в широких пределах и может характеризовать комплексное влияние этих метеорологических факторов на человека.
Земной шар окружен сильным магнитным полем, напряженность которого уменьшается с высотой и изменяется во времени. Изменение магнитного поля тесно связано с изменением наземного атмосферного давления, появления засух, образованием фронтов, другими процессами в атмосфере .
Также огромнейшим фактором, влияющим на здоровье человека является загрязнение атмосферы. Загрязнение атмосферы приводит к изменению температуры воздуха. Существуют территории, где нагревание в процессе человеческой деятельности повышает на 10% температуру, определенную солнечной радиации. Загрязняющие вещества вступают во взаимодействие с составляющими элементами тропосферы и оказывают губительное влияние на здоровье человека. Формируется климат города.