5.2. Влияние параметров микроклимата на самочувствие человека

Параметры микроклимата оказывают непосредственное влияние на тепловое 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. При повышении температуры воздуха возникают обратные явления.

т, мин.

80

60

40

20

10

\
	ч.
		1
		чЧ
		3

70 80 90 100 /,°С

Рис. 5.1. Переносимость вы­соких температур в зависи­мости от длительности их воздействия:

Исследованиями 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.

На рис. 5.1 представлены ориентиро­вочные данные о переносимости темпера­тур, превышающих 60°С. Существенное значение имеет равномерность темпера­туры. Вертикальный градиент ее не дол­жен выходить за пределы 5°С.

1 — верхняя граница выносливости; 2— среднее время выносливости; 3 — граница появления симптомов перегрева

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 теп-

ловое самочувствие человека оказывает высокая влажность при t_oc... 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. Поэтому 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. У человека, работающего в течение 3 ч без приема жид­кости, образуется только на 8 % меньше пота, чем при полном возме­щении потерянной влаги. При потреблении воды вдвое больше поте­рянного количества наблюдается увеличение потовыделения всего на 6 % по сравнению со случаем, когда вода возмещалась на 100 %. 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 (до 1 %, в том числе 0,4...0,6 % NaCl). При неблаго­приятных условиях потеря жидкости может достигать 8—10 л за смену и в ней до 60 г поваренной соли (всего в организме около 140 г NaCl). 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.

Для восстановления водного баланса людям, работающим в горя­чих цехах, устанавливают автоматы с подсоленной (около 0,5 % NaCl) газированной питьевой водой из расчета 4...5 л на человека в смену. На многих заводах для этих целей применяют белково-вита- минный напиток. В жарких климатических условиях рекомендуется пить охлажденную питьевую воду или чай.

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 кото- ром 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, рвота, обильное потовыделение. Пульс и дыхание учащены, в крови увеличивается содержание азота и молочной ки­слоты. При этом 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 увеличиваются, изменяется углеводный обмен. Увеличение обменных процессов при понижении температуры на 1°С составляет около 10 %, а при интенсивном охлаждении может возрасти в 3 раза по сравнению с уровнем основного обмена. 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.

В горячих цехах промышленных предприятий большинство тех­нологических процессов протекает при температурах, значительно превышающих температуру воздуха окружающей среды. Нагретые поверхности излучают в пространство потоки лучистой энергии, ко­торые могут привести к отрицательным последствиям. При темпера­туре до 500° С с нагретой поверхности излучаются тепловые (инфра­красные) лучи с длиной волны 740...0,76 мкм, а при более высокой температуре наряду с возрастанием инфракрасного излучения появ­ляются видимые световые и ультрафиолетовые лучи.

Длина волны лучистого потока с максимальной энергией тепло­вого излучения определяется по закону смещения Вина (для абсо­лютного черного тела) А,_Етах = 2,9 • /Т. У большинства производст­венных источников максимум энергии приходится на инфракрасные лучи (А,_Етах > 0,78 мкм).

Инфракрасные лучи оказывают на организм человека в основном тепловое действие. Под влиянием теплового облучения в организме происходят биохимические сдвиги, уменьшается кислородная насы­щенность крови, понижается венозное давление, замедляется крово­ток и, как следствие, наступает нарушение деятельности сердеч- но-сосудистой и нервной системы.

По характеру воздействия на организм человека инфракрасные лучи подразделяются на коротковолновые с длиной волны 0,76... 1,5 мкм и длинноволновые с длиной более 1,5 мкм. Тепловые излучения ко­ротковолнового диапазона глубоко проникают в ткани и разогревают их, вызывая быструю утомляемость, понижение внимания, усилен­ное потовыделение, а при длительном облучении — тепловой удар. Длинноволновые лучи глубоко в ткани не проникают и поглощаются в основном в эпидермисе кожи. Они могут вызвать ожог кожи и глаз. Наиболее частым и тяжелым поражением глаз вследствие воздейст­вия инфракрасных лучей является катаракта глаза.

Кроме непосредственного воздействия на человека, лучистая теп­лота нагревает окружающие конструкции. Эти вторичные источники отдают теплоту окружающей среде излучением и конвекцией, в результате чего температура воздуха внутри помещения повышается.

Общее количество теплоты, поглощенное телом, зависит от раз­мера облучаемой поверхности, температуры источника излучения и расстояния до него. Для характеристики теплового излучения приня­та величина, названная интенсивностью теплового облучения. Ин­тенсивность теплового облучения /_Е — это мощность лучистого по­тока, приходящаяся на единицу облучаемой поверхности.

Облучение организма малыми дозами лучистой теплоты полезно, но значительная интенсивность теплового излучения и высокая тем­пература воздуха могут оказать неблагоприятное действие на челове­ка. Тепловое облучение интенсивностью до 350 Вт/м² не вызывает не­приятного ощущения, при 1050 Вт/м² через несколько секунд воз­можны ожоги. При облучении интенсивностью 700... 1400 Вт/м² час­тота пульса увеличивается на 5..7 ударов в минуту. Время пребывания в зоне теплового облучения лимитируется в первую очередь темпера­турой кожи, болевое ощущение появляется при температуре кожи 40...45°С (в зависимости от участка).

Интенсивность теплового облучения на отдельных рабочих мес­тах может быть значительной. Например, в момент заливки стали в форму она составляет 12 000 Вт/м²; при выбивке отливок из опок — 350...2000 Вт/м³, а при выпуске стали из печи в ковш достигает 7000 Вт/м².

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 (главным образом 0₂ и С0₂), является трахеобронхиальное дерево и большое число легоч­ных пузырей (альвеол), стенки которых пронизаны густой сетью ка- пиллярных сосудов. Общая поверхность альвеол взрослого человека составляет 90... 150 м². Через стенки альвеол кислород поступает в кровь для питания тканей организма.

Наличие кислорода во вдыхаемом воздухе — необходимое, но не­достаточное условие для обеспечения жизнедеятельности организма. Интенсивность диффузии кислорода в кровь определяется парциаль­ным давлением кислорода в альвеолярном воздухе (p_0v мм рт. ст.) Экспериментально установлено:

где В — атмосферное давление вдыхаемого воздуха, мм рт. ст.; 47 — парциальное давление насыщенных водяных паров в альвео­лярном воздухе, мм рт. ст.; V₀₂ — процентное (объемное) содержание кислорода в альвеолярном воздухе, %; р_С02 — парциальное давление углекислого газа в альвеолярном воздухе; р_С02 = 40 мм рт. ст.

Наиболее успешно диффузия кислорода в кровь происходит при парциальном давлении кислорода в пределах 95... 120 мм рт. ст. Изме­нение ро₂ вне этих пределов приводит к затруднению дыхания и уве­личению нагрузки на сердечно-сосудистую систему. Так, на высоте 2...3 км (ро₂ £ 70 мм рт. ст) 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 (р₀₂= 60 мм рт. ст.) диффузия ки­слорода из легких в кровь снижается до такой степени, что, несмотря на большое содержание кислорода ( Vq₂ = 21 %), 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 ( Vq₂ s 100 %) 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. Эффект воздействия взрывной декомпрессии на организм зависит от начального значения и скорости понижения давления, от сопротив­ления дыхательных путей человека, общего состояния организма.

В общем случае чем меньше скорость понижения давления, тем легче она переносится. В результате исследований установлено, что уменьшение давления на 385 мм рт. ст. за 0,4 с человек переносит без каких-либо последствий. 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 во- донасыщенных грунтах работающие находятся в условиях повышен­ного атмосферного давления. При выполнении кессонных и глубоко­водных работ обычно различают три периода: повышения давле­ния — компрессии; 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.

При работе в условиях избыточного давления снижаются показа­тели вентиляции легких за счет некоторого урежения частоты дыха­ния и пульса. Длительное пребывание при избыточном давлении (по­рядка 700 кПа) приводит к токсическому действию некоторых газов, входящих в состав вдыхаемого воздуха. Оно проявляется в наруше­нии координации движений, возбуждении или угнетении, галлюци­нациях, ослаблении памяти, расстройстве зрения и слуха.

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 наступает через 4 ч пребы­вания в условиях повышенного давления.

5-Белов 129

В процессе декомпрессии вследствие падения парциального дав­ления в альвеолярном воздухе происходит десатурация азота из тка­ней. Выделение азота осуществляется через кровь и затем легкие. Продолжительность десатурации зависит в основном от степени на­сыщения тканей азотом (легочные альвеолы диффундируют 250 мл азота в минуту). Если декомпрессия производится форсированно, 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. Развитию декомпресси­онной болезни способствует переохлаждение и перегревание орга­низма. Понижение температуры приводит к сужению сосудов, замед­лению кровотока, что замедляет удаление азота из тканей и процесс десатурации. При высокой температуре наблюдается сгущение крови и замедление ее движения.