 |
Параметры микроклимата и жизнедеятельности человека
|
|
|
|
М3:Тема: «Воздействие опасностей на человека и техносферу»
ЛЕКЦИЯ 4 (интерактивная)
При оценке воздействия негативных факторов на человека следует учитывать степень влияния их на здоровье и жизнь человека, уровень и характер изменений функционального состояния и возможностей организма, его потенциальных резервов, адаптивных способностей и возможности развития последних.
Нормирование вредных факторов построено на базе закона Вебера-Фехнера. Чтобы исключить необратимые биологические эффекты, воздействие факторов ограничивается предельно допустимыми условиями (ПДУ) или предельно допустимыми концентрациями (ПДК).
Предельно допустимый уровень или предельно допустимая концентрация – это максимальное значение фактора, которое, воздействуя на человека (изолировано или в сочетании с другими факторами), не вызывает у него и у его потомства биологических изменений, даже скрытых и временно компенсируемых, в том числе заболеваний, изменений реактивности, адаптационно-компенсаторных возможностей, иммунологических реакций, нарушений физиологических циклов, а также психологических нарушений (снижения интеллектуальных и эмоциональных способностей, умственной работоспособности). ПДК и ПДУ устанавливают для производственной и окружающей среды. При их принятии руководствуются следующими принципами:
- приоритет медицинских и биологических показаний к установлению санитарных регламентов перед прочими подходами (технической достижимостью, экономическими требованиями).
- пороговость действия неблагоприятных факторов (в том числе химических соединений с мутагенным или канцерогенным эффектом действия, ионизирующего излучения);
|
|
|
- опережение разработки и внедрения профилактических мероприятий появления опасного и вредного фактора.
Параметры микроклимата и жизнедеятельности человека
Жизнедеятельность человека сопровождается непрерывным выделением теплоты в окружающую среду. Ее количество зависит от степени физического напряжения в определенных климатических условиях и составляет от 85 Вт (в состоянии покоя) до 500 Вт (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 потере трудоспособности, быстрой утомляемости, потере сознания и тепловой смерти.
Одним из важных интегральных показателей теплового состояния организма является средняя температура тела (внутренних органов) порядка 36,5º С. 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…2 ºС. Наивысшая температура внутренних органов, которую выдерживает человек, составляет +45 ºС, минимальная +25 ºС. 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…40 ºС. При неблагоприятных метеорологических условиях на отдельных участках тела она может понижаться до 20 ºС, а иногда и ниже.
Нормальное тепловое самочувствие имеет место, когда тепловыделение Q тп человека полностью воспринимается окружающей средой Q то, т.е. когда имеет место тепловой баланс Q тп = Q то. В этом случае температура внутренних органов остается постоянной. Если теплопродукция организма не может быть полностью передана окружающей среде (Q тп > Q 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 час на 1,2 ºС. Теплоизоляция человека, производящего работу средней тяжести, вызовет повышение температуры уже на 5 ºС и вплотную приблизится к максимально допустимой. В случае, когда окружающая среда воспринимает больше теплоты, чем ее воспроизводит человек (Q тп < Q то), происходит охлаждение организма. Такое тепловое самочувствие характеризуется понятием холодно.
|
|
|
Теплообмен между человеком и окружающей средой осуществляется конвекций Q к, в результате омывания тела воздухом, теплопроводностью Q т, излучением на окружающие поверхности Q л и в процессе тепломассообмена (Q тм = Q п + Q д), при испарении влаги, выводимой на поверхность кожи потовыми железами Q п, и при дыхании Q д[4]:
.
В нормальных условиях при слабом движении воздуха человек в состоянии покоя теряет в результате радиации около 45 % все вырабатываемой организмом тепловой энергии, конвекцией – до 30 % и испарением пота – до 25 %. При этом свыше 80 % тепла отдается через кожу, примерно 13 % через органы дыхания, около 5 % тепла расходуется на согревание принимаемой пищи, воды и вдыхаемого воздуха.
Соотношение между различными видами отдачи тепла может изменяться в зависимости от метеорологических факторов и их сочетания, суммарное же количество отдаваемого тепла при данной интенсивности мышечной работы остается почти постоянным. Количество отдаваемого тепла увеличивается при усилении мышечной работы, сопровождаемой увеличением теплообразования.
Теплоотдача радиацией и конвекцией может происходить только в том случае, если температура окружающей среды (воздуха, поверхностей предмета) ниже температуры тела, причем интенсивность теплоотдачи тем больше, чем выше разность этих температур. При температуре окружающей среды, равной или выше температуры поверхности тела (кожи), теплоотдача возможна только путем выделения пота, на испарение одного грамма которого затрачивается около 2,5 кДж (0,6 ккал).
|
|
|
Анализ уравнения теплового баланса позволяет сделать вывод, что тепловое самочувствие человека, или тепловой баланс, в системе «человек – среда обитания» зависит от температуры среды, подвижности и относительной влажности воздуха, атмосферного давления, температуры окружающих предметов и интенсивности физической нагрузки организма:
Параметры - температура окружающих предметов и интенсивность физической нагрузки организма - характеризуют конкретную производственную обстановку и отличаются большим многообразием. Остальные параметры - температура, скорость, относительная влажность и атмосферное давление окружающего воздуха – получили название параметров микроклимата.
Высокая температура воздуха способствует быстрой утомляемости работающего может привести к перегреву организма, тепловому удару или профзаболеванию. Низкая температура воздуха может вызвать местное или общее охлаждение организма, стать причиной простудного заболевания, либо обморожения.
Влажность воздуха оказывает значительное влияние на терморегуляцию организма человека. Высокая относительная влажность (отношение содержания водяных паров в 1 м3 воздуха их максимально возможному содержанию в этом же объеме) при высокой температуре воздуха способствует перегреванию организма, при низкой же температуре она усиливает теплоотдачу с поверхности кожи, что ведет к переохлаждению организма. Низкая влажность вызывает пересыхание слизистых оболочек дыхательных путей работающего.
Подвижность воздуха эффективно способствует теплоотдаче организма человека и положительно проявляется при высоких температурах, но отрицательно при низких.
Субъективные ощущения человека меняются в зависимости от изменения параметров микроклимата (табл. 3.1).
Таблица 3.1. Зависимость субъективных ощущений человека от параметров окружающей среды
| Температура воздуха, ºС | Относительная влажность воздуха, % | Субъективное ощущение |
| Наиболее приятное состояние. Хорошее, спокойное состояние. Отсутствие неприятных ощущений. Усталость, подавленное состояние. Отсутствие неприятных ощущений. Неприятные ощущения. Потребность в покое. Невозможность выполнения тяжелой работы. Неприятные ощущения отсутствуют Нормальная работоспособность. Невозможность выполнения тяжелой работы. Повышение температуры тела. Опасность для здоровья. |
|
|
|
Атмосферное давление оказывает влияние на процесс дыхания, т.к. интенсивность диффузии кислорода в кровь определяется его парциальным давлением во вдыхаемом воздухе. Наиболее благоприятно парциальное давление кислорода в пределах 95-120 мм. рт. ст. Отклонение от этих пределов приводит к затруднению дыхания и увеличению нагрузки на сердечно - сосудистую систему. В естественных условиях на поверхности Земли параметры метеоусловий изменяются в существенных пределах. Так, температура окружающей среды изменяется от –88 ºС до +60 ºС; подвижность воздуха - от 0 до 100 м/с; относительная влажность - от 10 до 100 % и атмосферное давление - от 680 до 810 мм рт. ст.
Вместе с изменением параметров микроклимата меняется и тепловое самочувствие человека. Условия, нарушающие тепловой баланс, вызывают в организме реакции, способствующие его восстановлению. Процессы регулирования тепловыделений для поддержания постоянной температуры тела человека называются терморегуляцией. Она позволяет сохранять температур внутренних органов постоянной, близкой к 36,5 ºС. Процессы регулирования тепловыделений осуществляются в основном тремя способами: биохимическим; за счет изменения интенсивности кровообращения и интенсивности потовыделения.
Терморегуляция биохимическим путем заключается в изменении интенсивности происходящих в организме окислительных процессов. Например, мышечная дрожь, возникающая при сильном охлаждении организма, повышает выделение теплоты до 125…200 Дж/с.
Терморегуляция путем изменения интенсивности кровообращения заключается в способности организма регулировать подачу крови (которая является в данном случае теплоносителем) от внутренних органов к поверхности тела путем сужения или расширения кровеносных сосудов.
Терморегуляция за счет изменения интенсивности потовыделения заключается в изменении процесса теплоотдачи за счет испарения влаги с поверхности кожи человека.
Параметры микроклимата воздушной среды, которые обусловливают оптимальный обмен веществ в организме и при которых нет неприятных ощущенгий и напряженности системы терморегуляции, называют комфортными или оптимальными. Зону, в которой окружающая среда полностью отводит тепло, выделяемое организмом, и нет напряжения системы терморегуляции, называют зоной комфорта. Условия, при которых нормальное тепловое состояние человека нарушается, называются дискомфортными. При незначительной напряженности системы терморегуляции и небольшой дискомфортности устанавливаются допустимые метеорологические условия.
|
|
|
Нормы производственного микроклимата установлены системой стандартов безопасности труда ГОСТ 12.1.005-88 и санитарными нормами СН 2.2.4.548-96. Они едины для всех производств и всех климатических зон с некоторыми незначительными корректировками.
В этих документах отдельно нормируется каждый компонент микроклимата в рабочей зоне производственного помещения: температура, относительная влажность, скорость воздуха в зависимости от способности организма человека к акклиматизации в разное время года, характера одежды, интенсивности производимой работы и характера тепловыделений в рабочем помещении.
Для оценки характера одежды (теплоизоляции) и акклиматизации организма в разное время года введено понятие периода года. Различают теплый и холодный периоды года. Теплый период года характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха +10 ºС и выше, холодный - ниже +10 ºС.
При учете интенсивности труда все виды работ исходя из общих энергозатрат организма делятся на три категории: легкие, средней тяжести и тяжелые. Характеристику производственных помещений по категории выполняемых в них работ устанавливают по категории работ, выполняемых 50 % и более работающих в соответствующем помещении.
К легким работам (категория I) с затратой энергии до 174 Вт относятся работы, выполняемые сидя или стоя, не требующие систематического физического напряжения (работа контролеров, в процессах точного приборостроения, конторские работы и др.). Легкие работы подразделяют на категорию Iа (затраты энергии до 139 Вт) и категорию Iб (затраты энергии 140…174 Вт).
К работам средней тяжести (категория II) относят работы с затратой энергии 175…232 Вт (категория IIа) и 233…290 Вт (категория IIб). В категорию IIа входят работы, связанные с постоянной ходьбой, выполняемые стоя или сидя, но не требующие перемещения тяжестей, в категорию IIб – работы, связанные с ходьбой и переноской небольших (до 10 кг) тяжестей.
К тяжелым работам (категория III) с затратой энергии более 290 Вт относят работы, связанные с систематическим физическим напряжением, в частности с постоянным передвижением, с переноской значительных (более 10 кг) тяжестей.
По интенсивности тепловыделений производственные помещения делят на группы в зависимости от удельных избытков явной теплоты.
Явной называют теплоту, воздействующую на изменение температуры воздуха помещения, а избытком явной теплоты - разность между суммарными поступлениями явной теплоты и суммарными теплопотерями помещений. Явная теплота, которая образовалась в переделах помещения (например, с газами от дымоходов или с воздухом местных отсосов от оборудования), при расчете избытков теплоты не учитывается. Незначительные избытки явной теплоты - это избытки теплоты, не превышающие или равные 23 Вт на 1 м3 внутреннего объема помещения. Помещения со значительными избытками явной теплоты более 23 Вт/ м3.
Интенсивность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования, инсоляции на постоянных и непостоянных рабочих местах не должны превышать 35 Вт/ м3 при облучении 50 % поверхности человека и более, 70 Вт/ м3 - при облучении 25…50 % поверхности и 100 Вт/ м3 - при облучении более 25 % поверхности тела.
Интенсивность теплового облучения работающих от открытых источников (нагретого металла, стекла, открытого пламени и др.) не должны превышать 140 Вт/ м3, при этом облучению не должно подвергаться более 25 % поверхности тела и обязательно использование средств индивидуальной защиты.
В рабочей зоне производственного помещения согласно ГОСТ 12.1.005–88 могут быть установлены оптимальные и допустимые микроклиматические условия. Оптимальные микроклиматические условия – это такое сочетание параметров микроклимата, которое при длительном систематическом воздействии на человека обеспечивает ощущение теплового комфорта и создает предпосылки для высокой работоспособности. Допустимые микроклиматические условия – это такие сочетания параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать напряжение реакций терморегуляции и которые не выходят за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не возникает нарушений в состоянии здоровья, не наблюдаются дискомфортные теплоощущения, ухудшающие самочувствие, и понижение работоспособности. Оптимальные параметры микроклимата в производственных помещениях обеспечиваются системами кондиционирования воздуха, а допустимые параметры - обычными системами вентиляции и отопления.
Нормируемые параметры микроклимата в производственных помещениях приведены в табл. 3.2.
Вредные вещества
В настоящее время известно около 7 млн химических веществ и соединений (далее вещество), из которых 60 тыс. находят применение в деятельности человека. На международном рынке ежегодно появляется 500…1000 новых химических соединений и смесей.
Вредным называется вещество, которое при контакте с организмом человека может вызывать травмы, заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами как в процессе контакта с ним, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.
Химические вещества (органические, неорганические, элементорганические) в зависимости от их практического использования классифицируются на:
- промышленные яды, используемые в производстве: например, органические растворители (дихлорэтан), топливо (пропан, бутан), красители (анилин);
- ядохимикаты, используемые в сельском хозяйстве: пестициды (гексахлоран), инсектициды (карбофос) и др.;
- лекарственные средства;
- бытовые химикаты, используемые в виде пищевых добавок (уксусная кислота), средства санитарии, личной гигиены, косметики и т.д.;
- биологические растительные и животные яды, которые содержатся в растениях и грибых (аконит, цикута), у животных и насекомых (змей, пчел, скорпионов);
- отравляющие вещества (ОВ): зарин, иприт, фосген и др.
Ядовитые свойства могут проявить все вещества, даже такие как поваренная соль в больших дозах или кислород при повышенном давлении. Однако к ядам принято относить лишь те, которые свое вредное действие проявляют в обычных условиях и в относительно небольших количествах.
Таблица 3.2. Оптимальные и допустимые нормы параметров микроклимата в рабочей зоне
|
|
|
