Действие метеорологических условий на человека

Эффективность трудовой деятельности человека в значительной степени зависит от предмета и орудий труда, работоспособности организма, организации рабочего места, гигиенических факторов производственной среды.

Параметры - температура, скорость, относительная влаж­ность и атмосферное давление окружающего воздуха - получили на­звание параметров микроклимата.

Рассмотрим физиологическое действие на человека метеорологических условий.

Теплообмен человека с окружающей средой.

Одним из необходимых условий нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение нормальных метеорологических условий в помещениях, оказывающих существенное влияние на тепловое самочувствие человека.

Метеорологические условия, или микроклимат, зависят от теплофизических особенностей технологического процесса, климата, сезона года, условий отопления и вентиляции.

Жизнедеятельность человека сопровождается непрерывным выделением теплоты в окружающую среду. Ее количество зависит от степени физического напряжения в определенных климатических условиях и составляет от 85 Дж/с (в состоянии покоя) до 500 Дж/с (при тяжелой работе).

Для того чтобы физиологические процессы в организме протекали нормально, выделяемая организмом теплота должна полностью отводиться в окружающую среду. Нарушение теплового баланса может привести к перегреву либо к переохлаждению организма и как следствие к потери трудоспособности, быстрой утомляемости, потери сознания и тепловой смерти.

Одним из важных интегральных показателей теплового состояния организма является средняя температура тела - порядка 36,5º. Она зависит от степени нарушения теплового баланса и уровня энергозатрат при выполнении физической работы. При выполнении работы средней тяжести и тяжелой при высокой температуре воздуха температура тела может повышаться от нескольких десятых градуса до 1 - 2º.

Наивысшая температура внутренних органов, которую выдерживает человек, составляет + 43º, минимальная - +25º.

Температурный режим кожи играет основную роль в теплоотдаче. Ее температура меняется в довольно значительных пределах и при нормальных условиях средняя температура кожи под одеждой составляет 30 - 34º. При неблагоприятных метеорологических условиях на отдельных участках тела она может понижаться до 20º, а иногда и ниже.

Нормальное тепловое самочувствие имеет место, когда тепловыде­ление человека полностью воспринимается окружающей средой. В этом случае температура внутренних органов остается постоянной. Если теплопро­дукция организма не может быть полностью передана окружающей среде, то происходит рост температуры внутренних органов и такое тепловое самочувствие характеризуется понятием жарко.

Тепло­изоляция человека, находящегося в состоянии покоя (отдых сидя или лежа), от окружающей среды приведет к повышению температуры внутренних органов уже через 1 ч на 1,2 °С.

Теплоизоляция человека, производящего работу средней тяжести, вызовет повышение темпера­туры уже на 5°С и вплотную приблизится к максимально допустимой.

В случае, когда окружающая среда воспринимает больше теплоты, чем ее воспроизводит человек, то происходит охлаждение орга­низма. Такое тепловое самочувствие характеризуется понятием холод­но.

Параметры микроклимата оказывают непосредственное влияние на самочувствие человека и его работоспособность.

Например, понижение температуры и повышение скорости воздуха способствуют усилению конвективного теплообмена и процесса теплоотдачи при испарении пота, что может привести к переохлаждению организма. Повышение скорости воздуха ухудшает самочувствие, так как способствует усилению конвективного теплообмена и процессу теплоотдачи при испарении пота.

При повышении температуры воздуха возникают обратные явле­ния. Исследователями установлено, что при температуре воздуха более 30°С работоспособность человека начинает падать.

Для человека определены максимальные температуры в зависимости от длительности их воздействия и используемых средств защиты. Предельная темпера­тура вдыхаемого воздуха, при которой человек в состоянии дышать в течение нескольких минут без специальных средств защиты, около 116 °С

Переносимость человеком температуры, как и его теплоощущение, в значительной мере зависит от влажности и скорости окружающего воздуха.

Чем больше относительная влажность, тем меньше испаряется пота в единицу времени и тем быстрее наступает перегрев тела. Особенно неблагоприятное воздействие на тепловое самочувствие человека оказывает высокая влажность при tос > 30 °С, так как при этом почти вся выделяемая теплота отдается в окружающую среду при испарении пота. При повышении влажности пот не испаряется, а стекает каплями с поверхности кожного покрова. Возникает так назы­ваемое проливное течение пота, изнуряющее организм и не обеспечи­вающее необходимую теплоотдачу.

Недостаточная влажность воздуха также может оказаться неблагоп­риятной для человека вследствие интенсив­ного испарения влаги со слизистых оболочек, их пересыхания и растрескивания, а затем и загрязнения болезнетворными микроорга­низмами.

При длительном пребыва­нии людей в закрытых помещениях реко­мендуется ограничиваться относительной влажностью в пределах 30 - 70 %.

Вопреки установившемуся мнению величина потовыделения мало зависит от недостатка воды в организме или от ее чрезмерного потребления.

Считается допустимым для человека снижение его массы на 2 - 3 % путем испарения влаги - обезвоживание организма.

Обезвоживание на 6 % влечет за собой нарушение умственной деятельности, снижение остроты зрения.

Испарение влаги на 15 - 20 % приводит к смертельному исходу.

Вместе с потом организм теряет значительное количество мине­ральных солей. При неблагоприят­ных условиях потеря жидкости может достигать 8 -10 л, а в ней до 60 г поваренной соли (всего в организме ее около 140 г). Потеря соли лишает кровь способности удерживать воду и приводит к нарушению деятельности сердечно-сосудистой системы.

При высо­кой температуре воздуха легко расходуются углеводы, жиры, разруша­ются белки.

Длительное воздействие высокой температуры особенно в сочета­нии с повышенной влажностью может привести к значительному накоплению теплоты в организме и развитию перегревания организма выше допустимого уровня - гипертермии - состоянию, при котором температура тела поднимается до 38 - 39 °С.

При гипертермии и как следствие тепловом ударе наблюдаются:

- головная боль;

- головокруже­ние;

- общая слабость;

- искажение цветового восприятия;

- сухость во рту;

- тошнота и рвота;

- обильное потовыделение.

При этом пульс и дыхание учащены, в крови увеличивается содержание азота и молочной кислоты. Наблюдается бледность, синюшность, зрачки расширены, време­нами возникают судороги, потеря сознания.

Производственные процессы, выполняемые при пониженной тем­пературе, большой подвижности и влажности воздуха, могут быть причиной охлаждения и даже переохлаждения организма гипотермии.

В начальный период воздействия умеренного холода наблюдается уменьшение частоты дыхания, увеличение объема вдоха. При продол­жительном действии холода дыхание становится неритмичным, частота и объем вдоха увеличивается, изменяется углеводный обмен. Появление мышечной дрожи, при которой внешняя работа не совершается, а вся энергия превращается в теплоту, может в течение некоторого времени задер­живать снижение температуры внутренних органов. Результатом дей­ствия низких температур являются холодовые травмы.

Параметры микроклимата оказывают существенное влияние на производительность труда.

Атмосферное давление оказывает существенное влияние на про­цесс дыхания и самочувствие человека.

Если без воды и пищи человек может прожить несколько дней, то без кислорода — всего несколько минут. Основным органом дыхания человека, посредством которого осуществляется газообмен с окружающей средой, является трахибронхиальное дерево и большое число легочных пузырей (альвеол), стенки которых пронизаны густой сетью капилляр­ных сосудов. Общая поверхность альвеол взрослого человека составляет 90 - 150 м². Через стенки альвеол кислород поступает в кровь для питания тканей организма.

Наиболее успешно диффузия кислорода в кровь происходит при парциальном давлении кислорода в пределах 95 - 120мм рт. ст. Изме­нение давления вне этих пределов приводит к затруднению дыхания и увеличению нагрузки на сердечно-сосудистую систему.

Так, на высоте 2 - 3 км насыщение крови кислородом снижается до такой степени, что вызывает усиление деятельности сердца и легких. Но даже длительное пребывание человека в этой зоне не сказывается существенно на его здоровье, и она называется зоной достаточной компенсации.

С высоты 4 км диффузия кислорода из легких в кровь снижается до такой степени, что, несмотря на большое содержание кислорода, может наступить кисло­родное голодание - гипоксия.

Основные признаки гипоксии - головная боль, головокружение, замедленная реакция, нарушение нормальной работы органов слуха и зрения, нарушение обмена веществ.

Как показали исследования, удовлетворительное самочувствие че­ловека при дыхании воздухом сохраняется до высоты около 4 км, чистым кислородом до высоты около 12 км.

При дли­тельных полетах на летательных аппаратах на высоте более 4 км применяют либо кислородные маски, либо скафандры, либо гермети­зацию кабин. При нарушении герметизации давление в кабине резко снижается. Часто этот процесс протекает так быстро, что имеет харак­тер своеобразного взрыва и называется взрывной декомпрессией.

В общем случае, чем меньше скорость понижения давления, тем легче она переносится. Однако новое давление, которое возникает в результате декомпрессии, может привести к высотному метеоризму и высотным эмфиземам.

Высотный метеоризм - это расширение газов, имеющихся в свободных полостях тела. Так, на высоте 12 км объем желудка и кишечного тракта увеличивается в 5 раз.

Высотные эмфиземы, или высотные боли - это переход газа из растворенного состояния в газообразное.

В ряде случаев, например при производстве работ под водой, в водонасыщенных грунтах работающие находятся в условиях повышен­ного атмосферного давления. При выполнении кессонных и глубоко­водных работ обычно различают три периода: повышения давления - компрессия; нахождения в условиях повышенного давления и период понижения давления - декомпрессия. Каждому из них присущ спе­цифический комплекс функциональных изменений в организме.

Избыточное давление воздуха приводит к повышению парциаль­ного давления кислорода в альвеолярном воздухе, к уменьшению объема легких и увеличению силы дыхательной мускулатуры, необходимой для производства вдоха-выдоха. В связи с этим работа на глубине требует поддержания повышенного давления с помощью специального снаряжения или оборудования, в частности кессонов или водолазного снаряжения.

Наиболее опасен период декомпрессии, во время которого и вскоре после выхода в условиях нормального атмосферного давления может развиться декомпрессионная (кессонная ) болезнь.

Сущность ее состоит в том, что в период компрессии и пребывания при повышенном атмосферном давлении организм через кровь насыщается азотом. Полное насыщение организма азотом наступаетчерез 4 ч пребывания в условиях повышенного давления.

В процессе декомпрессии вследствие падения парциального давле­ния в альвеолярном воздухе происходит выделение азота из тканей через кровь, а затем легкие. Оно зависит в основном от степени насыщения тканей азотом (легочные альвеолы диффундируют 150 мл азота в минуту).

Если декомпрессия производится форсированно, то в крови и других жидких средах образуются пузырьки азота, которые вызывают газовую эмболию и как ее проявление - декомпрессионную болезнь.

Тяжесть декомпрессионной болезни определяется массовостью заку­порки сосудов и их локализацией.

Кроме того развитию декомпрессионной болез­ни способствует переохлаждение и перегревание организма. Понижение температуры приводит к сужению сосудов, замедлению кровотока, что замедляет удаление азота из тканей. При высокой температуре наблюдается сгущение крови и замедление ее движения.