Перегрузка

При действии на тело ускорений возникают силы инерции, направление которых всегда противоположно направлению ускорения. В БЖД для обозначения этих сил применяют термин «перегрузка».

Перегрузка (η) - отношение силы (F), действующей на тело человека, к массе его тела (m): η = F/m

Перегрузка не имеет размерности и выражается относительными единицами, показывающими во сколько раз увеличилась масса тела при данном ускорении по сравнению с обычной земной гравитацией. Направление сил инерции - вектор перегрузки - всегда противоположно направлению ускорения.

В зависимости от направления вектора перегрузки по отношению к вертикальной оси тела перегрузки делят на продольные и поперечные.

Продольные перегрузки бывают:

положительные - вектор перегрузки от головы к ногам (направление ускорения при этом от ног к голове, например, при подъеме в лифте);

отрицательная продольная перегрузка - вектор перегрузки от ног к голове (направление ускорения- от головы к ногам, например, при спуске в лифте);

поперечные перегрузки - вектор перегрузки спина - грудь или грудь - спина;

боковые перегрузки вектор перегрузки бок-бок.

Направление перегрузки имеет важные последствия для организма. Наибольшие повреждения при наименьшем времени действия оказывают на организм человека продольные отрицательные перегрузки.

Невесомость

Состояние невесомости человек испытывает только при космических полетах (если не считать очень кратковременных периодов невесомости, искусственно создаваемых в наземных условиях).

Невесомость - это состояние, когда на тело человека не действует сила тяжести или эквивалентные ей инерционные силы. В невесомости масса тела равна 0. Однако механические воздействия, исходящие из самого организма, в известной мере сохраняются. Так механические воздействия, оказываемые на механорецепторы сосудов и тканей, уменьшаются, но не исчезают полностью, остаются механические процессы, связанные с деятельностью сердца, сосудов, дыхательных мышц, проявления выпрямительных установочных рефлексов и др.

В состоянии невесомости в организме возникают сенсорные, двигательные и вегетативные изменения.

Действие микроклиматическим опасных и вредных факторов на организм человека

В процессе труда человек находится под влиянием метеорологических условий и микроклимата внутренней среды производственных помещений, которые оказывают влияние на состояние его организма.

Метеорологические условия деятельности человека, оказывающие основное влияние на состояние его организма, характеризуются холодным и теплым периодом года.

Холодный период года – это период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха, равной +10°С и ниже.

Теплый период года – это период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха выше +10°С.

Производственный микроклимат является основным критерием состояния воздуха рабочей зоны. оказывающего влияние на состояние организма человека и определяется совместно действующими на его организм температурой, относительной влажностью и скоростью движения воздуха, а также температурой окружающих поверхностей (ГОСТ 12.1.005 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны»). Он идентифицируется как вредный и (или) опасный фактор на рабочих местах, расположенных в закрытых производственных помещениях, на которых имеется технологическое оборудование, являющееся искусственным источником тепла и (или) холода.

Микроклимат производственных помещений, в основном, влияет на тепловое состояние организма человека и его теплообмен с окружающей средой.

Микроклимат по степени его влияния на тепловой баланс человека подразделяется на нейтральный, нагревающий, охлаждающий.

Нейтральный микроклимат представляет сочетание температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха, которое при воздействии на человека в течение рабочей смены обеспечивает тепловой баланс организма (разность между величиной теплопродукции и суммарной теплоотдачей). Для нейтрального микроклимата тепловой баланс находится в пределах ± 2 Вт от нормы, а доля теплоотдачи испарением влаги не превышает 30%).

Охлаждающий микроклимат представляет сочетание температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха приводящее к образованию общего и/или локального дефицита тепла в теле человека (превышение суммарной теплоотдачи в окружающую среду над величиной теплопродукции организма составляет более 2 Вт).

Нагревающий микроклимат представляет сочетание температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха, при котором происходит накопление тепла в организме (превышение теплопродукции организма над суммарной величиной теплоотдачи в окружающую среду составляет более 2 Вт) и/или в увеличение доли потерь тепла испарением влаги составляет более 30 Вт.

Показателями характеризующими оптимальное или допустимое тепловое состояния организма человека в ходе трудовой деятельности являются показатели процессов терморегуляции, теплопроводности и теплообмена.

Терморегуляция – это процессы регулирования тепловыделений для поддержания нормальной (36,5˚С) температуры человека биохимическим (изменение интенсивности окислительных процессов, происходящих в организме человека) путем (Q_Б), путем изменения интенсивности кровообращения (способность организма регулировать объем подаваемой крови, которая является переносчиком тепла от внутренних органов к поверхности тела человека) (Q_КР) и за счет интенсивности потовыделения (изменение теплоотдачи за счет испарения) (Q_ПВ). С помощью терморегуляции поддерживается относительное динамическое постоянство функций организма при различных метеоусловиях и разной тяжести выполняемой работы, которое обеспечивается установлением определенного соотношения между теплообразованием (химическая терморегуляция) и теплоотдачей (физическая терморегуляция). Обобщенный показатель терморегуляции выражается формулой: Q_ТР = (±Q_Б) + (±Q_КР) + (±Q_ПВ)

Теплопроводность – это процесс переноса тепла вследствие теплового движения микрочастиц, непосредственно соприкасающихся друг с другом. Процесс теплопроводности необратим (идет от теплого к холодному) и описывается законом Фурье (количество теплоты, переносимое системой через поверхность площадью S, расположенную перпендикулярно потоку, пропорционально величине градиента температуры и времени переноса Δτ с учетом свойств вещества). Показатель теплопроводности выражается формулой: Q_ТП = χ S Δτ(ΔТ/ΔХ), где: χ - коэффициент теплопроводности, зависящий от свойств частей организма; ΔТ - изменение температуры; ΔХ - слой вещества организма человека.

Теплообмен – это процесс обмена теплом между человеком и окружающей средой в результате теплопроводности. Теплообмен между человеком и окружающей средой происходит через одежду (Q_Т): в результате конвекции (перенос тепла вследствие движения и перемешивания макроскопических объемов газа или жидкости) из-за омывания тела воздухом (Q_К); в результате излучения (процесс распространения электромагнитных колебаний с различной длиной волны, обусловленный тепловым движением атомов или молекул излучающего тела) на окружающие поверхности (Q_И); в результате испарения (постоянной диффузии молекул воды через кожу и поверхность легких) влаги с поверхности кожи (Q_ИСП) и за счет нагрева выдыхаемого воздуха («легочная вентиляция - V_ЛВ» определяется как произведение объема воздуха (V_ВВ), вдыхаемого за один вдох, на частоту дыхания в секунду N: V_ЛВ = V_ВВN.) = Q_В). Таким образом суммарный теплообмен или уравнение теплового баланса выражается формулой: Q_∑ = Q_Т + Q_К + Q_И + Q_ИСП + Q_В.

Следует помнить, что теплоотдача излучением и конвекцией происходит, если температура воздуха и предметов ниже температуры тела. Если температура воздуха выше температуры тела человека, то теплоотдача идет в обратном направлении – от горячих поверхностей к человеку, а потери тепла происходят за счет выделения пота, на испарение 1г которого затрачивается количество теплоты около 2,5 Дж. Испарение зависит от влажности воздуха и от скорости движения воздуха. Длительное воздействие на человека неблагоприятных метеорологических условий резко ухудшает его самочувствие, снижает производительность труда и приводит к заболеваниям.

Высокая температура воздуха способствует быстрой утомляемости работающего, может привести к перегреву организма, тепловому удару.

Низкая температура воздуха может вызвать местное или общее охлаждение организма, стать причиной простудного заболевания либо обморожения.

Вклад перечисленных путей передачи тепла зависит от степени физического напряжения человеческого организма и параметров микроклимата в производственном помещении и составляет от 85 Вт в состоянии покоя до 500 Вт при тяжелой физической работе.

Все выполняемые работы по степени физической тяжести и, следовательно, энергетическим затратам организма подразделяются на следующие категории:

- легкая I а - до 139 Вт (работа производится сидя, стоя, не требует физического напряжения);

- легкая I б - 140÷174 Вт (работа, связанная с ходьбой и не требующая систематического физического напряжения или поднятия и переноса тяжести);

- средней тяжести II a - 175÷232 Вт (работа, связанная с постоянной ходьбой, выполняемая постоянно стоя);

- средней тяжести II б - 233÷293 Вт (работа, связанная с переноской небольших тяжестей - до 10 кг);

- тяжелая III - более 293 Вт (работа связана с систематическим напряжением, а также с постоянными передвижениями и переноской тяжестей свыше 10 кг).

Кроме того, по количеству избыточного тепла все производственные помещения делятся на помещения с незначительными избытками явной теплоты (Q_ЯТ ≤ 23,2 Дж/м³с) и помещения со значительным избытком явной теплоты (Q_ЯТ> 23,2 Дж/м³с). Явная теплота - это теплота, поступающая в производственное помещение от источников воздействия на температуру воздуха в этом помещении.

На терморегуляцию организма большое влияние оказывает влажность воздуха. Повышенная влажность (φ>85%) затрудняет терморегуляцию вследствие снижения испарения пота, а слишком низкая влажность (φ <20%) вызывает пересыхание слизистых оболочек дыхательных путей. Нормальные величины относительной влажности составляют 40-60%.

Подвижность воздуха эффективно способствует теплоотдаче организма человека и положительно проявляется при высоких температурах, но отрицательно - при низких. Скорость воздуха оказывает также влияние на распределение вредных веществ в помещении. Воздушные потоки могут распространять их по всему объему помещения, переводить пыль из осевшего во взвешенное.

Длительное влияние высокой температуры в сочетании со значительной влажностью может привести к накоплению тепла в организме и к гипертермии – состоянию, при котором температура тела повышается до 38-40˚С. При гипертермии, и как следствие, тепловом ударе, наблюдается головная боль, головокружение, общая слабость, изменение цветового восприятия, сухость во рту, тошнота, рвота, потовыделение. Пульс и частота дыхания ускоряется, в крови возрастает содержание остаточного азота и молочной кислоты. Наблюдается бледность, посинение кожи, зрачки расширены, иногда возникают судороги, потеря сознания.

При низкой температуре, значительной скорости и влажности воздуха возникает переохлаждение организма (гипотермия). На начальном этапе воздействия умеренного холода наблюдается снижение частоты дыхания, увеличение объема вдоха. При длительном воздействии холода дыхание становится неритмичным, частота и объем вдоха растут, изменяется углеводный обмен. Появляется мускульное сокращение (дрожь), при котором внешняя работа не выполняется и вся энергия сокращения мышц превращается в теплоту. Вследствие воздействия низких температур могут возникнуть холодовые травмы.

Для создания нормальных условий труда в производственных помещениях ГОСТ 12.1.005–88 и СанПиН 2.2.4.584–96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» устанавливают нормативные значения параметров микроклимата. Согласно ГОСТ 12.1.005–88 в рабочей зоне производственного помещения могут быть установлены оптимальные, комфортные и допустимые показатели микроклимата.

Оптимальные микроклиматические условия – это такое сочетание параметров микроклимата, которое при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивает ощущение теплового комфорта и создаёт предпосылки для высокой работоспособности.

Комфортной называют такую среду, охлаждающая способность которой соответствует отводимому теплу человека. В условиях комфорта у человека не возникает беспокоящих его тепловых ощущений – холода или перегрева. Высокая температура воздуха оказывает неблагоприятное влияние на сердечно-сосудистую, центральную нервную систему. Низкая температура может вызвать местное и общее охлаждение организма, стать причиной простудных заболеваний.

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.

Показатели микроклимата должны обеспечивать сохранение теплового баланса человека с окружающей средой и поддержание оптимального или допустимого теплового состояния организма.

Снижение неблагоприятного воздействия микроклимата достигается использованием технологических, санитарно-технических и медико-профилактических мероприятий.

В профилактике вредного влияния высоких температур инфракрасного излучения ведущая роль принадлежит техническим и технологическим мероприятиям: замена старого оборудования; внедрение новых технологий, автоматизация и механизация процессов.

К группе санитарно-технических мероприятий относятся средства локализации тепловыделений и теплоизоляции, направленные на снижение интенсивности теплового излучения и тепловыделений от оборудования, покрытие нагревающихся поверхностей, устройство вентиляционных систем. К медико-профилактическим мероприятиям относятся: организация рационального режима труда и отдыха, обеспечение питьевого режима и др.

Мероприятия по профилактике неблагоприятного воздействия холода предусматривают задержку тепла из производственных помещений, подбор рациональных режимов труда и отдыха, установление дополнительных перерывов для обогрева работников, мероприятия по повышению защитных сил организма человека, индивидуальные средства защиты.

Оптимальные микроклиматические условия установлены по критериям оптимального теплового и функционального состояния человека. Они обеспечивают общее и локальное ощущение теплового комфорта в течение 8-часовой рабочей смены при минимальном напряжении механизмов терморегуляции, не вызывают отклонений в состоянии здоровья, создают предпосылки для высокого уровня работоспособности и являются предпочтительными на рабочих местах. При этом учитывается температура поверхностей ограждающих конструкций (стены, потолок, пол), устройств (экраны и т. п.), а также технологического оборудования или ограждающих его устройств.

Оптимальные величины показателей микроклимата необходимо соблюдать на рабочих местах производственных помещений, на которых выполняются работы операторского типа, связанные с нервно-эмоциональным напряжением (в кабинах, на пультах и постах управления технологическими процессами, в залах вычислительной техники и др.).

Перечень других рабочих мест и видов работ, при которых должны обеспечиваться оптимальные величины микроклимата определяются Санитарными правилами по отдельным отраслям промышленности и другими документами, согласованными с органами Государственного санитарно-эпидемиологического надзора в установленном порядке.

Оптимальные параметры микроклимата на рабочих местах должны соответствовать величинам, приведенным в табл. 1, применительно к выполнению работ различных категорий в холодный и теплый периоды года.

Перепады температуры воздуха по высоте и по горизонтали, а также изменения температуры воздуха в течение смены при обеспечении оптимальных величин микроклимата на рабочих местах не должны превышать 2°С и выходить за пределы величин, указанных в табл. 1 для отдельных категорий работ.

Таблица 1.

Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений

Период года	Категория работ по уровню энергозатрат	Температура воздуха, град. С	Температура поверхностей, град. С	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с
Холодный	Iа	22-24	21-25	60-40	0,1
	Iб	21-23	20-24	60-40	0,1
	IIа	19-21	18-22	60-40	0,2
	IIб	17-19	16-20	60-40	0,2
	III)	16-18	15-19	60-40	0,3
Теплый	Iа	23-25	22-26	60-40	0,1
	Iб	22-24	21-25	60-40	0,1
	IIа	20-22	19-23	60-40	0,2
	IIб	19-21	18-22	60-40	0,2
	III	18-20	17-21	60-40	0,3

Допустимые микроклиматические условия установлены по критериям допустимого теплового и функционального состояния человека на период 8-часовой рабочей смены. Они не вызывают повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут приводить к возникновению общих и локальных ощущений теплового дискомфорта, напряжению механизмов терморегуляции, ухудшению самочувствия и понижению работоспособности.

Допустимые величины показателей микроклимата устанавливаются в случаях, когда по технологическим требованиям, техническим и экономически обоснованным причинам не могут быть обеспечены оптимальные величины.

Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах должны соответствовать значениям, приведенным в табл. 2 применительно к выполнению работ различных категорий в холодный и теплый периоды года.

Таблица 2

Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений

Период года	Категория работ по уровню энергозатрат	Температура воздуха, °С		Т поверхностей, °С	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с
		Диапазон ниже оптимальных величин	Диапазон выше оптимальных величин			Для Т воздуха ниже оптимальных величин, не более	Для Т воздуха выше оптимальных величин, не более
Холодный	Iа	20,0-21,9	24,1-25,0	19,0-26,0	15-75	0,1	0,1
	Iб	19,0-20,9	23,1-24,0	18,0-25,0	15-75	0,1	0,2
	IIа	17,0-18,9	21,1-23,0	16,0-24,0	15-75	0,1	0,3
	IIб	15,0-16,9	19,1-22,0	14,0-23,0	15-75	0,2	0,4
	III	13,0-15,9	18,1-21,0	12,0-22,0	15-75	0,2	0,4
Теплый	Iа	21,0-22,9	25,1-28,0	20,0-29,0	15-75	0,1	0,2
	Iб	20,0-21,9	24,1-28,0	19,0-29,0	15-75	0,1	0,3
	IIа	18,0-19,9	22,1-27,0	17,0-28,0	15-75	0,1	0,4
	IIб	16,0-18,9	21,1-27,0	15,0-28,0	15-75	0,2	0,5
	III	15,0-17,9	20,1-26,0	14,0-27,0	15-75	0,2	0,5

Работа в условиях превышения гигиенических нормативов является нарушением Законов Российской Федерации: "Основ законодательства Российской Федерации об охране здоровья граждан", "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения", "Об основах охраны труда в Российской Федерации" и основанием для использования органами государственного санитарно - эпидемиологического надзора и другими контролирующими организациями предоставленных им законом прав для применения санкций за вредные и опасные условия труда.

Превышение гигиенических нормативов, обусловленное особенностями профессиональной деятельности работника(ов) и регламентированное отраслевыми, национальными или международными актами (например, труд летчиков, моряков, водолазов и т.п.) является основанием для использования рациональных режимов труда и отдыха и мер социальной защиты в данных профессиях. При этом условия труда оценивают в соответствии с действующими гигиеническими критериями.

Работа в опасных (экстремальных) условиях труда (4 класс) не допускается, за исключением ликвидации аварий, проведения экстренных работ для предупреждения аварийных ситуаций. При этом работа должна проводиться в соответствующих средствах индивидуальной защиты и при строгом соблюдении режимов, регламентированных для таких работ.