Параметры микроклимата

Жизнедеятельность человека сопровождается непрерывным взаимо­действием его со средой обитания. Одним из основных моментов механиз­ма взаимодействия человека со средой обитания является теплообмен. Ус­ловием нормальной жизнедеятельности человека служит соблюдение теп­лового баланса взаимодействия "человек – среда обитания". Тепловыделение организма человека осуществляется за счет физиче­ского процесса радиации, конвекции, потоотделения, выдыхания теплового воздуха и теплопроводности, т.е.

Q_тв=q_р+q_к+q_п+q_д+q_т,

где: q_р, q_к, q_п, q_д, q_т – соответствующие составляющие тепловыделения. Соотношение между со­ставляющими тепловыделения непостоянно. Оно зависит от многих объек­тивных (температуры окружающего воздуха, его влажности, скорости дви­жения и др.) и субъективных факторов (физической нагрузки, индивиду­альных особенностей человека). Нарушение теплового баланса приводит к росту температуры тела че­ловека или его охлаждению, что может привести к его гибели. Известно, что увеличение температуры внутренних органов человека до 43°С или ох­лаждение их до +25°С приводит к летальному исходу.

Основными факторами среды обитания, влияющими на теплоотвод от организма человека, являются температура воздуха, его относительная влажность, скорость движения и температура окружающих предметов, определяющая внешний тепловой поток, падающий на человека. Указанные характеристики среды обитания принято называть параметрами микроклимата.

Несмотря на изменения параметров микроклимата, температура тела человека сохраняется постоянной: 36,5-37°С. Постоянство температуры те­ла обеспечивается механизмом терморегуляции, включающим процесс те­плообразования и процесс тепловыделения, которые регулируются нервно-эндокринным путем. Теплообразование осуществляется в организме в ходе окислительного процесса аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Интенсивность этого процесса определя­ется мышечной активностью: в состоянии покоя 111/125 Вт, а при мышеч­ной работе 313/418 Вт. Отвод теплоты от организма происходит в ходе рассмотренных выше процессов радиации, конвекции, потоотделения и т.д.

При рассмотрении работы механизма терморегуляции организм чело­века делится на "ядро" и "оболочку". Температура "ядра" - это температура внутренних органов 37+0,5°С, она относительна постоянна. "Оболочку" со­ставляют ткани поверхностного слоя тела толщиной в 2,5 см. Изменения теплопроводности "оболочки" определяют постоянство температуры "яд­ра". Теплопроводность изменяется за счет изменения кровоснабжения и кровенаполнения тканей "оболочки". Механизмы терморегуляции очень сложны и представляют собой рефлекторные реакции, возникающие в ответ на температурное раздражение рецепторов кожи, кожных и подкожных сосу­дов. При обосновании оптимального и допустимого теплового состояния организма человека в качестве показателей состояния принимаются темпе­ратура тела и кожи, теплосодержание, влагопотери, плотность теплового потока поверхности тела, частота сердечных сокращений и др.

На механизм терморегуляции оказывают воздействие многочисленные факторы. Так, в производственных условиях, когда температура воздуха и окружающих поверхностей ниже температуры поверхности кожи, теплоот­дача идет главным образом за счет излучения и конвекции. При температу­ре воздуха и окружающих поверхностей такой же, как температура кожи, или выше ее теплоотдача возможна только испарением влаги с поверхно­сти тела и с верхних дыхательных путей при условии малого насыщения воздуха водяными парами. Уровень потоотделения повышается пропор­ционально тяжести выполняемой работы и при тяжелой мышечной работе в горячем цехе может достигать 12 л за смену.

Отклонение параметров микроклимата от нормальных значений суще­ственно влияет на здоровье и производительность труда.

Высокая температура вызывает интенсивное потоотделение, что приводит к обезвоживанию организма, потере минеральных солей и водо­растворимых витаминов. Следствием этих процессов является сгущение крови, нарушение солевого обмена, желудочной секреции, раз­витие витаминного дефицита. Допустимое снижение веса при испарении 2-3%, при потере веса от испарения в 6% нарушается умственная деятель­ность, а при 15-20% потери веса наступает смерть. Систематическое действие высокой температуры вызывает изменения в сердечно-сосудистой сис­теме: учащение пульса, изменение артериального давления, ослабление функциональной способности сердца.

Высокая температура вызывает учащение дыхания (до 50%), ослабле­ние внимания, ухудшение координации движения, замедление реакции. Длительное воздействие высокой температуры приводит к накоплению те­пла в организме, при этом температура тела может повышаться до 38-41°С и может возникнуть тепловой удар с потерей сознания. Способствующими условиями являются: тяжелая физическая работа, высокая температура, наличие инфракрасного излучения, высокой влажности и т.п.

Низкие температуры могут быть причинами охлаждения и переох­лаждения организма. При охлаждении организма в нем рефлекторно уменьшается теплоотдача и усиливается теплопродукция. Уменьшение те­плоотдачи происходит за счет спазма (сужения) сосудов, увеличения тер­мического сопротивления тканей организма. Длительное воздействия низ­кой температуры приводит к стойкому сосудистому спазму, нарушению питания тканей. Рост теплопродукции при охлаждении достигается усили­ем окислительных обменных процессов в организме (понижение темпера­туры тела на 1°С сопровождается приростом обменных процессов на 10%).

Воздействие низких температур сопровождается увеличением артери­ального давления, объемом вдоха и уменьшением частоты дыхания. Охла­ждение организма изменяет углеводный обмен. Большое охлаждение со­провождается снижением температуры тела, угнетением функций органов и систем организма.

Последствием действия низких температур, особенно при высокой влажности и ветре, являются холодовые травмы; систематическое местное и общее охлаждение вызывает развитие нервно-сосудистых расстройств.

Барометрическое давление существенно влияет на процесс дыхания. При дыхании происходит диффузия кислорода в кровь. Оптимальным для дыхания является давление 95-120 мм рт.ст. При уменьшении давления снижается насыщение крови кислородом, наступает кислородное голода­ние, нарушается обмен веществ, появляется головная боль и т.п. Резкое изменение давления (декомпрессия) может вызвать кессонную болезнь.

При воздействии факторов среды на человека сигналы от рецепторов идут в функциональные системы для восприятия неблагоприятных измене­ний в среде и компенсации этих изменений за счет компенсаторных реак­ций организма (холода, нагрузки, давления и т.п.)

Благодаря способности организма к адаптации он находится в дина­мическом равновесии с внешней средой при изменениях температур. Ос­нову адаптации организма к изменению температуры составляют процес­сы, обеспечивающие поддержание взаимодействия физиологических сис­тем и органов (компенсаторные механизмы).

Адаптация к высоким температурам выражается в снижении основ­ного обмена, артериального давления, температуры тела и т.п. При адапта­ции к инфракрасному облучению снижается возбудимость рецепторов. Холодовая адаптация сопровождается усилением теплопродукции, большим кровоснабжении кожи. Адаптация действует, если колебания параметров микроклимата не выходят за пределы компенсаторных возможностей орга­низма. В противном случае наблюдается срыв адаптации.

Высокие и низкие температуры, инфракрасные излучения тормозят иммунологическую реактивность организма. Этим объясняется повышен­ный уровень заболеваемости рабочих горячих цехов. Низкие температуры, приводящие к переохлаждению организма, вызывают простудные заболе­вания, заболевания периферической нервной системы. Комбинированные действия химических и физических факторов при неблагоприятном микро­климате вызывают более выраженные сдвиги, чем действие одного из фак­торов.

Факторами метеорологических условий производственной среды яв­ляются: температура воздуха, его относительная влажность, скорость пе­ремещения воздуха и наличие теплоизлучений.

Для обеспечения нормальных условий деятельности человека пара­метры микроклимата нормируются. Нормы производственного микрокли­мата установлены уже упоминавшимся ГОСТ 12.1.005-88 «ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны». Они едины для всех производств и всех климатических зон. Параметры микроклимата в рабо­чей зоне должны соответствовать оптимальным или допустимым микро­климатическим условиям. Оптимальные условия обеспечивают нормаль­ное функционирование организма без напряжения механизмов терморегу­ляции. При допустимых условиях микроклимата возможно неко­торое напряжение системы терморегуляции без нарушения здоровья чело­века.

Параметры температуры, влажности и скорости движения воздуха регламентируются с учетом тяжести физического труда: легкая, средняя и тяжелая работа. Помимо этого, учитывается сезон года: холодный период года характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха ниже +10°С и теплый период с температурой +10°С и выше.