Физиологические основы охраны труда. Учебное пособие

30

Большое значение для поддержания высокой работоспособности имеет равномерное распределение яркости в поле зрения работающих. Если в поле зрения находятся поверхности, значительно отличающиеся по яркости, то при переводе взгляда глаз вынужден постоянно адаптироваться, что ведет к быстрому утомлению зрения и снижению производительности труда.

Максимальная острота зрения наблюдается при яркости 500 кд/м2 и более. Излишне яркий свет слепит, нарушает зрительные функции, приводит к перевозбуждению нервной системы и снижению работоспособности. Воздействие чрезмерно яркого света (солнца, электрической дуги и др.) может вызывать ожоги, кератит (воспаление роговицы глаза), катаракту (помутнение хрусталика) и другие нарушения.

Учитывая высокие зрительные нагрузки и необходимость обеспечения безопасных условий труда, одним из основных гигиенических требований к производственным зданиям является устройство в них рационального естественного и искусственного освещения помещений и рабочих мест.

Наилучшие условия для работы зрительного анализатора создает естественное освещение. Естественный свет, проникая в помещение через световые проемы (окна, остекленные аэрационные фонари, верхние прозрачные перекрытия) и взаимодействуя с отраженным светом от стен, потолка, пола, оборудования, создает диффузное освещение помещения с относительно равномерным распределением яркости поверхностей, что оказывает положительный эффект не только на органы зрения, но и на общее состояния организма в целом. Естественное освещение успокаивает, тонизирует, повышает активность и работоспособность. В спектре естественного света присутствуют необходимые для нормальной жизнедеятельности организма человека ультрафиолетовые лучи.

В то же время освещенность в помещении, создаваемая естественным освещением, непостоянна и может оказаться недостаточной, так как в значительной мере зависит от времени суток и погодных условий. При недостаточном в светлое время суток естественном освещении, а также при работе в темное время суток применяют искусственное освещение.

Благоприятные условия работы зрительного анализатора при искусственном освещении обеспечиваются как соответствующей характеру зрительной работы величиной освещенности, так и качеством освещения.

Качество освещения оценивается наличием или отсутствием блескости и теней, равномерностью распределения яркости на рабочей поверхности и в пространстве, величиной пульсации освещенности, обусловленной изменением светового потока источников света (газоразрядных ламп), питающихся от электрической сети переменного тока.

Блескость – это повышенная яркость находящихся в поле зрения светящихся поверхностей, вызывающая нарушение зрительных функций (ослепленность). При появлении в поле зрения таких поверхностей включаются

31

защитные механизмы зрительного анализатора (смыкаются веки, увеличивается слезоотделение), и в первое время человек ослеплен, он ничего не видит. Только через 1 – 2 минуты за счет световой адаптации (понижения световой чувствительности глаза) зрение восстанавливается. В производственных условиях ослепленность ведет к быстрому зрительному утомлению, снижению работоспособности и может стать причиной несчастных случаев.

Прямая блескость создается в основном источниками света (электрическими лампами) и светильниками – световыми приборами, состоящими из источника света и осветительной арматуры.

Способом защиты от прямой блескости является понижение яркости видимой части источников света за счет применения светильников с непрозрачной арматурой или с рассеивающими свет стеклами, а также размещение светильников общего освещения в зависимости от величины их защитного угла на минимально допустимой высоте (но не ниже 3 м от пола).

Защитный угол светильника – угол между горизонталью и линией, соединяющей край светящей нити лампы накаливания (поверхности люминесцентной лампы) с противоположным краем арматуры (рис. 11).

Рис. 11. Защитный угол светильника: а – с лампой накаливания; б – с люминесцентными лампами

Отраженная блескость создается рабочими поверхностями, обладающими большим коэффициентом отражения (полированные поверхности, шлифованные и т.п.). Отраженная блескость уменьшает контраст между деталью и фоном, может вызывать ослепленность, что ведет к быстрому зрительному утомлению. При наличии в поле зрения отраженной блескости работающие часто жалуются на головную боль, ощущение рези в глазах и т.д.

Нарушение функции цветовосприятия (цветового зрения) у человека может возникнуть под действием химических веществ или при приеме некоторых лекарственных препаратов. Например, прием барбитуратов – снотворных и успокаивающих средств вызывает временные дефекты в желтозеленой части видимого спектра; кокаин повышает чувствительность к синему цвету и снижает к красному; кофеин, кофе, кока-кола ослабляет чувствительность к синему, усиливает красный цвет; табак вызывает дефекты цветовосприятия в красно-зеленой части спектра, особенно в красной.

32

2.2. Влияние показателей микроклимата на организм человека

Физическое и психическое состояние человека в процессе трудовой деятельности в значительной мере зависят от теплового состояния его организма, обусловленного микроклиматом помещения и тяжестью труда.

Микроклимат производственных помещений – это метеорологические условия внутренней среды этих помещений, которые определяются действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового излучения.

Источниками теплового излучения, вызывающего в организме при поглощении лучистой энергии тепловой эффект, могут быть все нагретые предметы и поверхности, энергия излучения которых приходится на инфракрасную часть электромагнитного спектра (инфракрасное излучение).

Показателями, характеризующими микроклимат помещения, являются: а) температура воздуха, оС; б) относительная влажность воздуха, %;

в) скорость движения воздуха, м/с; г) интенсивность теплового излучения, Вт/м2.

Показатели микроклимата, в первую очередь температура воздуха и интенсивность теплового излучения, оказывают большое влияние на тепловое состояние, самочувствие и работоспособность человека.

В ходе постоянного теплообмена между человеком и окружающей средой, тепловое состояние его организма формируется в результате двух одновременно протекающих процессов: теплообразования и теплоотдачи.

Образование тепла в организме человека происходит за счет обмена веществ (окислительных экзотермических реакций) и сокращения мышц, а также поглощения тепла, получаемого из окружающей среды.

Отдача тепла организмом человека осуществляется в основном через поверхностные ткани. К наружному кожному покрову тепло, образующееся в организме, подводится благодаря теплопроводности тканей и за счет конвекции (перемещения) потока крови.

Передача тепла с поверхности тела человека в окружающую среду происходит тремя основными путями: тепловым излучением в направлении предметов и поверхностей, имеющих более низкую температуру, чем температура кожи (одежды) человека; конвекцией в результате обтекания поверхности кожи слоем воздуха; испарением влаги, выводимой на поверхность кожи потовыми железами.

Количество тепла, отдаваемого организмом путем теплового излучения, Qизл рассчитывается с помощью обобщенного закона Стефана – Больцмана:

Qизл = к С1 С2 F ( Тч4 – То4 ),

где к – константа излучения абсолютно черного тела; С1, С2 – константы излучения тел, которые обмениваются теплом (тело человека и окружающие его предметы); F – площадь поверхности, излучающей лучистый поток, м²;

33

Тч, То – средняя абсолютная температура открытой поверхности тела человека и средняя абсолютная температура окружающих поверхностей, К.

Теплоотдача путем конвекции Qконв определяется законом Ньютона:

Qконв = αк Fэ ( tч – tв ),

где αк – коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м² °C); tч – температура поверхности тела человека, °C; tв – температура воздуха, обтекающего тело человека, °C; Fэ – эффективная внешняя поверхность тела человека, м².

Потери тепла организмом при испарении пота с поверхности тела Qисп определяются уравнением:

Qисп = αв WF ( Pк – Pв),

где αв – коэффициент потери тепла при испарении пота, ккал/(м²·мм рт ст), зависящий от скорости движения воздуха и свойств одежды; WF – часть поверхности тела, покрытая потом, м²; W – коэффициент увлажнения кожи; Pк – парциальное давление водяного пара в насыщенном воздухе при температуре поверхности кожи, Па; Pв – парциальное давление водяного пара в окружающем воздухе, Па.

В процессе теплообмена с окружающей средой удельный вес теплоотдачи каждым из трех основных путей в общих теплопотерях организмом зависит от величины тех или иных показателей микроклимата и вида деятельности человека. В состоянии покоя и нормальных метеорологических условиях теплопотери излучением составляют в среднем 44 – 59 % всей теплоотдачи организмом, конвекцией – 14 – 33 %, испарением пота – 22 – 29 %.

При пониженной температуре воздуха и окружающих поверхностей удельный вес теплоотдачи конвекцией и тепловым излучением возрастает.

При повышенной температуре воздуха теплопотери конвекцией и излучением значительно уменьшаются, но увеличиваются за счет испарения пота. В производственных помещениях с большими тепловыделениями (горячие цеха), а также в помещениях, где температура воздуха и ограждений, равна или выше температуры поверхности тела, теплоотдача излучением и конвекцией полностью теряет свое значение и единственным путем отвода тепла становится испарение пота. В этих случаях потери организмом влаги могут достигать 5 – 8 л в день (при нормальных условиях 0,5 – 1 л в сутки).

При температурах окружающей среды ниже температуры поверхности тела увеличению теплоотдачи конвекцией и испарением способствует повышение скорости движения воздуха.

При высокой температуре воздуха увеличение скорости его движения в отдельных случаях приводит к усилению тепловой нагрузки на организм за счет конвекции. При этом большое значение имеет как величина температуры и скорости движения воздуха, так и степень его влажности.

С повышением температуры воздуха влияние уровня его влажности возрастает. Увеличение содержания влаги в воздухе уменьшает физиологический дефицит его насыщения и тем самым ограничивает теплоотдачу испа-

34

рением пота. При низкой температуре воздуха повышенная влажность увеличивает теплоотдачу конвекцией и за счет интенсивного поглощения водяными парами энергии излучения человека.

Механизм терморегуляции. В производственных условиях количество образующегося в организме тепла Qобр и тепла, отдаваемого в окружающую среду, Qотд непостоянно и зависит не только от величины показателей микроклимата помещения, но и от тяжести труда.

При легкой физической работе в наиболее благоприятных (комфортных) метеорологических условиях в процессе теплообмена с окружающей средой устанавливается тепловой баланс (Qобр = Qотд), обеспечивающий нормальное тепловое состояние и оптимальный обмен веществ в организме человека, высокую работоспособность, максимальную производительность труда.

Уравнение теплового баланса можно представить следующей формулой:

Qобр = Qисп ± Qизл ± Qконв.

Знаки + и – перед Qизл и Qконв свидетельствуют о том, что в процессе теплообмена организм человека путем теплового излучения и конвекции может не только отдавать, но и получать тепло из внешней среды.

Образование тепла и отдача его в количественном отношении не всегда оказываются равными друг другу. При длительном воздействии низкой температуры окружающего воздуха наблюдается охлаждение организма, нарушается тепловой баланс и организм начинает в единицу времени вырабатывать тепла больше, чем отдавать (Qобр > Qотд). В результате в организме происходит накопление тепла, и, как следствие, повышается температура тела (внутренних органов и тканей: мозга, печени, желудка, легких). При высокой температуре воздуха, напротив, наблюдается превышение теплоотдачи над теплообразованием (Qобр < Qотд) и температура тела понижается.

Изменяя соотношение процессов теплообразования и теплоотдачи в зависимости от температуры внешней среды, организм человека способен поддерживать температуру тела в пределах, необходимых для нормальной жизнедеятельности, за счет одного из основных механизмов приспособления – терморегуляции.

Терморегуляция – совокупность физиологических процессов, обеспечивающих при изменении показателей микроклимата постоянство температуры тела человека в допустимых физиологических границах 36,4 – 37,5 °С. Этот диапазон температур наиболее благоприятен для протекания всех химических реакций в организме и деятельности головного мозга.

Система терморегуляции, основные компоненты которой представлены на рис. 12, состоит из терморецепторов (холодовых и тепловых), нервов и нервного центра, расположенного в гипотоламусе. Эффекторными органами служат эндокринные и потовые железы, скелетные мышцы, кожные кровеносные сосуды и т. д.

Терморегуляция осуществляется в основном тремя способами: биохи-

35

мическим путем; путем изменения интенсивности кровообращения; путем изменения интенсивности потоотделения.

Рис.12. Система регулирования температуры тела человека

Терморегуляция биохимическим путем заключается в изменении интен-

сивности обмена веществ (метаболических реакций).

Терморегуляция путем изменения интенсивности кровообращения за-

ключается в способности организма регулировать подачу крови, которая в данном случае является теплоносителем от внутренних органов к поверхности тела, за счет сужения или расширения кровеносных сосудов. При высокой температуре окружающей среды сосуды кожи расширяются, к коже притекает большое количество крови, и повышается температура поверхности тела, в результате увеличивается отдача тепла в окружающую среду. При низких температурах воздуха происходит сужение сосудов кожи, уменьшение притока крови к кожному покрову и, следовательно, меньше тепла отдается во внешнюю среду.

Терморегуляция путем изменения интенсивности потоотделения за-

ключается в изменении интенсивности процесса испарения, зависящей от количества влаги, выделяемой организмом через потовые железы. Так при температуре воздуха + 18 °С и относительной его влажности 60 % количество теплоты, отдаваемой организмом человека в окружающую среду за счет испарения пота, составляет около 18 % общей теплоотдачи. При увеличении температуры воздуха до + 27 °С доля отдачи тепла путем испарения

36

возрастает до 30 % и при температуре воздуха 36,6 °С достигает 100 %. Однако исследованиями установлено, что возможность сохранять тем-

пературу тела человека постоянной путем терморегуляции, даже осуществляемой одновременно всеми способами, ограничена.

При длительном пребывании в неблагоприятных метеорологических условиях с постоянным напряжением механизмов терморегуляции возможны стойкие изменения физиологических функций организма – нарушение деятельности сердечно-сосудистой системы, угнетение ЦНС, нарушение вод- но-солевого обмена, снижение иммунитета и общей сопротивляемости организма вредным факторам окружающей среды.

Воздействие высоких температур воздуха в производственных условиях вызывает у работающих обильное потоотделение, быструю утомляемость и негативно сказывается на функциональном состоянии ЦНС. Это проявляется в ослаблении внимания, нарушении точности и координации движений, замедлении ответных реакций, что может способствовать производственному травматизму. Интенсивное выделение из организма с потом ионов хлора на фоне приема большого количества воды ведет к угнетению желудочной секреции, снижению бактерицидности желудочного сока, что создает благоприятные условия для развития воспалительных процессов в желудочнокишечном тракте.

В условиях постоянного воздействия высоких температур воздуха и интенсивного теплового облучения ограничение или полное исключение отдельных путей теплоотдачи может привести к значительному напряжению и даже нарушению терморегуляции, в результате которого возможен перегрев организма. Это состояние характеризуется повышением температуры тела, учащением пульса, обильным потоотделением. Сильный перегрев организма может привести к тепловому удару, вызывающему расстройство координации движений, упадок сил, помрачение сознания или к судорожной болезни, в результате потери вместе с потом большого количества необходимых для нормальной жизнедеятельности солей и витаминов.

Инфракрасное излучение от окружающих нагретых поверхностей, помимо усиления теплового воздействия на организм, обладает и специфическим влиянием. С гигиенической точки зрения важной особенностью инфракрасного излучения является его способность проникать на разную глубину в живую ткань в зависимости от длины волны излучения.

Длинноволновое инфракрасное излучение задерживается в поверхностных слоях кожи и его воздействие на организм проявляется, главным образом, в повышении температуры кожи.

Коротковолновая часть спектра инфракрасного излучения характеризуется способностью проникать на несколько сантиметров в глубоколежащие ткани тела, вызывая повышение температуры головного мозга, легких, почек и других органов, и, как следствие, перегрев организма или тепловой

37

удар. Длительное облучение глаз вызывает помутнение хрусталика, в результате у человека развивается профессиональное заболевание – катаракта.

Под влиянием инфракрасного излучения в организме человека возникают биохимические сдвиги и изменения функционального состояния ЦНС: образуются специфические биологически активные вещества (типа гистамина, холина и др.), в ЦНС развиваются тормозные процессы, уменьшается нервно-мышечная возбудимость, усиливается секреторная деятельность желудка, понижается общий обмен.

Продолжительное действие на человека низких температур воздуха приводит к понижению температуры кожи и ее тактильной чувствительности, местному и общему охлаждению организма, проявлением чего является снижение температуры тела.

При общем охлаждении организма происходит изменение функционального состояния ЦНС, что проявляется в своеобразном наркотическом эффекте холода, ведущем к ослаблению мышечной деятельности, резкому снижению реакции на болевые раздражения, адинамии и сонливости. Из медицинской практики известно, что общее охлаждение организма может стать причиной простудных заболеваний – ОРВИ, гриппа, пневмонии, а также профессиональных заболеваний – полиневрита, радикулита. Способствует развитию простудных заболеваний и местное охлаждение, особенно ног. При частом и сильном охлаждении конечностей могут иметь место нейротрофические изменения в тканях, вызывающие нарушение обмена веществ и питания тканей.

2.3. Воздействиевредныхвеществ

Важнейшим фактором нормальной жизнедеятельности человека является воздух необходимого состава, чистоты и количества. Состав атмосферного воздуха: азота – 78,08 %; кислорода – 20,95 %; углекислого газа –

0,03 %; инертных газов – 0,94 %.

Однако воздух особенно в производственных условиях редко имеет свой естественный состав из-за выделений в помещениях вредных химических веществ в виде пыли, пара и газа.

Вредные вещества на производстве – это вещества, которые при контакте с организмом человека в случае нарушения требований безопасности могут вызывать производственные травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья.

Основными источниками вредных веществ на производстве являются технологические процессы (плавка металла, механическая и термообработка, сварка, склеивание, нанесение покрытий, окраска и т.п.) и технологическое оборудование (печи, ванны, газопроводы, газосварочные аппараты и др.); в сельском хозяйстве – применение ядохимикатов и минеральных удобрений; в бытовых условиях использование синтетических моющих

38

средств (детергентов), лаков, красок, растворителей и т.п.; в городах и населенных пунктах – общественный и личный транспорт.

В организм человека вредные вещества могут поступать: ингаляционным путем через дыхательный тракт; через желудочно-кишечный тракт при несоблюдении санитарных правил личной гигиены; через неповрежденный кожный покров за счет растворения ряда веществ в подкожном слое жира.

Поступление вредных веществ через органы дыхания является основным и наиболее опасным путем. Поверхность легочных альвеол при среднем их растяжении, (спокойное ровное дыхание) составляет 90 – 100 м2, толщина же альвеолярной стенки колеблется от 0,001 до 0,004 мм, в связи с чем в легких создаются условия для проникновения газов, паров, пыли непосредственно в кровь. Вредные вещества поступают в кровь путем диффузии вследствие разницы парциального давления паров или газов в воздухе и крови или за счет растворения в биологических средах организма.

По последствиям негативного воздействия на организм работающих все виды вредных веществ подразделяют на промышленные яды, вызывающие профессиональные отравления, и промышленную пыль фиброгенного действия, вызывающую разрастание в легких волокнистой соединительной ткани.

2.3.1. Промышленнаяпыль

Пыль представляет собой мельчайшие твердые частицы вещества, находящиеся в воздухе во взвешенном состоянии – в виде аэрозоля.

На многих предприятиях в силу особенностей технологических процессов, применяемых способов производства, характера сырьевых материалов, промежуточных и готовых продуктов и ряда других причин происходит интенсивное образование пыли. В подобных случаях пыль, находящаяся в воздухе производственных помещений, становится одним из вредных факторов производственной среды, определяющим условия труда как вредные, и может быть причиной развития пылевых заболеваний легких – пневмокониозов, занимающих по количеству заболевших первое место среди профессиональных заболеваний.

2.3.1.1 Гигиеническая характеристика пыли

По происхождению (роду исходного материала) различают пыль органическую, неорганическую и смешанную. К органической относятся: пыли растительного происхождения (древесины, хлопка, льна, табака, муки и др.), животного (шерсти, волос и др.), искусственного (пластмасс, резины и т. п.). В группу неорганических пылей входят: металлическая (пыль металлов и их окислов) и минеральная (пыль минералов, неорганических солей и других химических соединений).

По способу образования подразделяют пыль на аэрозоль дезинтеграции, поступающую в воздух при механической обработке или измельчении твердых материалов и аэрозоль конденсации, образовывающуюся при испа-

39

рении и последующей конденсации в воздухе твердых веществ (в процессе газорезки, электросварки, плавки металла и др.).

Пыль, находящаяся в воздухе производственных помещений, проникает в легкие, оседает на поверхности кожного покрова, попадает на слизистые оболочки полости рта, глаз, верхних дыхательных путей, со слюной заглатывается в пищеварительный тракт.

Фиброгенное, раздражающее и токсическое действие пыли зависит от ряда ее физических, физико-химических и химических свойств. Основную роль играют концентрация пыли во вдыхаемом воздухе, дисперсность (степень раздробленности) и форма пылинок, химический состав, растворимость в воде и биологических средах (крови, лимфе).

Концентрация пыли – это весовое содержание взвешенной пыли в единице объема воздуха (мг/м3). Чем выше концентрация пыли в воздухе, тем большее ее количество за тот же период проникает в организм через органы дыхания, попадает на слизистые оболочки и оседает на кожный покров.

Дисперсный состав пыли (размер частиц), зависящий в основном от механизма ее образования, имеет большое гигиеническое значение, так как чем мельче пыль, тем глубже она проникает в дыхательные пути и дольше находится в воздухе во взвешенном состоянии. Относительно крупные пылинки быстро оседают, а при вдыхании в основном задерживаются в верхних дыхательных путях и постепенно удаляются оттуда с кашлем.

Большое значение также имеет удельная поверхность пыли (см2/г), поскольку ее химическая активность при воздействии на организм зависит от общей площади поверхности. Мелкодисперсная пыль (менее 10 мкм) представляет большую опасность, чем средне- и крупнодисперсная, так как при одной и той же массе в случае поступления в организм эта пыль имеет большую поверхность соприкосновения с легочной тканью, и, как следствие, увеличивается активность воздействия. Из мелкодисперсной пыли наибольшей фиброгенной активностью обладают аэрозоли дезинтеграции с размером пылинок до 5 мкм и особенно фракция 1 – 2 мкм, а также аэрозоли конденсации с частицами менее 0,3 – 0,4 мкм, наиболее глубоко проникающие и оседающие в легких.

При оценке воздействия пыли на организм имеют определенное гигиеническое значение форма частиц, их твердость, острота, волокнистость. По форме частиц пыль может быть аморфной (пылинки округлой формы), кристаллической (с острыми гранями), волокнистой (удлиненной формы), пластинчатой (в виде слоистых пластинок) и др.

Пылинки с острыми гранями, особенно игольчатой формы (кристаллическая пыль, пластинчатая и т. п.), оказывают большее раздражающее действие в месте соприкосновения: на слизистых оболочках глаз, верхних дыхательных путей, а иногда и на кожном покрове. Аморфные и волокнистые пыли в меньшей степени вызывают местное раздражение. Волокнистые