Мікроклімат і його вплив на організм людини

Щоб фізіологічні процеси в організмі протікали нормально, теплота, що виділяється організмом, повинна повністю відводитися в довкілля. Порушення теплового балансу може привести до перегріву або до переохолодження організму і як наслідок до втрати працездатності, швидкого стомлення, втрати свідомості і теплової смерті.

Одним з важливих інтегральних показників теплового стану організму є середня температура тіла (внутрішніх органів) близько 36,5 °С. Вона залежить від міри порушення теплового балансу і рівня енерговитрат при виконанні фізичної роботи. При виконанні роботи середнього тягаря і важкою при високій температурі повітря вона може підвищуватися від декількох десятих градуса до 1...2°С.

Найвища температура внутрішніх органів, яку витримує людина, складає 43 °С.   Мінімальна температура навколишнього середовища – мінус 25 °С.

Температура тіла людини характеризує процес терморегуляції організму. Вона залежить від швидкості втрати теплоти, яка, у свою чергу, залежить від температури і вологості повітря, швидкості його руху, наявності теплових випромінювань і теплозахисних властивостей одягу. Виконання робіт категорій Пб і III супроводжується підвищенням температури тіла на 0,3...0,5 °С. При підвищенні температури тіла на 1°С починає погіршуватися самопочуття, з'являються млявість, дратівливість, частішають пульс і дихання, знижується уважність, зростає вірогідність нещасних випадків. При температурі 39 °С людина може втратити свідомість.

Температура шкірного покриву людини, що знаходиться в стані спокою в комфортних умовах, знаходиться в межах 32...34 °С. З підвищенням температури повітря вона також зростає до 35 °С, після чого виникає потовиділення, що обмежує подальше збільшення температури шкіри, хоча в окремих випадках (особливо при високій вологості повітря) вона може досягати 36...37 °С. Встановлено, що при різниці температур на центральних і периферичних ділянках поверхні тіла менше 1,8 °С людина відчуває жару; 3...5°С — комфорт; більш 6°С — холод. При збільшенні температури повітря також зменшується різниця між температурою шкіри на відкритих і закритих ділянках тіла.

Тепловідчуття людини найчастіше оцінюють за п'яти- або семибальною шкалою:

за п'ятибальною - «холодно», «прохолодно», «комфорт», «тепло», «гаряче»;

 за  семибальною - «дуже холодно», «холодно», «прохолодно» , «комфорт», «тепло», «гаряче (спекотно)», «дуже спекотно».

Ці відчуття людини залежать також від термічного опору Rj його одягу, що представляє собою відношення товщини шару одягу (товщина бавовняних тканин коливається в межах 0,10 ... 0,22 мм, а шовкових - 0,043 ... 0,07 мм) до коефіцієнта теплопровідності матеріалу X, з якого вона зроблена. Для натурального шовку Х = 0,043 ... 0,053 Вт / (м*К), вовняної тканини-0, 052, лляної тканини -0,088, шкіри -0,15, для капрону X = 0,24 Вт / (м*К).

Серцево-судинна система відчуває велику напругу при виконанні важкої роботи в умовах підвищених температур. Порушується водний обмін, згущується кров, посилюється її приплив до шкіри і підшкірної жирової клітковини, розширюються периферичні судини, частішає пульс і знижується артеріальний тиск. При одному і тому ж фізичному навантаженні частота пульсу тим більше, чим вище температура навколишнього повітря людини.

Працездатність людини значною мірою знижується при праці в умовах, що сильно відрізняються від комфортних. Негативний вплив відповідних параметрів мікроклімату на центральну нервову систему, інші органи і системи проявляється в послаблені уваги, уповільнення реакцій, погіршення координації рухів, в результаті чого зменшується продуктивність праці і можуть виникати травми. В окремих випадках робота при високій температурі повітря веде до зниження продуктивності праці до 80% в порівнянні з аналогічним показником, зафіксованим в комфортних умовах.

Процеси регулювання тепловиділень здійснюються в основному трьома способами: біохімічним шляхом; шляхом зміни інтенсивності кровообігу та інтенсивності потовиділення.

Терморегуляція біохімічним шляхом (хімічна терморегуляція) полягає у зміні теплопродукції в організмі за рахунок регулювання швидкості окислювальних реакцій. Зміна інтенсивності кровообігу і потовиділення змінює віддачу теплоти в навколишнє середовище і тому називається фізичною терморегуляцією.

Параметри мікроклімату безпосередньо впливають на теплове самопочуття людини і його працездатність. Встановлено, що при температурі повітря понад 30°С працездатність людини починає падати. Гранична температура вдихуваного повітря при якій людина в стані дихати протягом декількох хвилин без спеціальних засобів захисту, близько 116 °С.

При високій температурі повітря в приміщенні кровоносні судини шкіри розширюються, при цьому відбувається підвищений приплив крові до поверхні тіла, і тепловіддача в навколишнє середовище значно збільшується. Однак при температурах навколишнього повітря і поверхонь устаткування і приміщень 30 - 35 °С віддача теплоти конвекцією і випромінюванням в основному припиняється. При вищій температурі повітря велика частина теплоти віддається шляхом випару з поверхні шкіри. У цих умовах організм втрачає певну кількість вологи, а разом з нею і солі, що грають важливу роль в життєдіяльності організму. Тому в гарячих цехах робітникам дають підсолену воду.

При пониженні температури навколишнього повітря реакція людського організму інша: кровоносні судини шкіри звужуються, приплив крові до поверхні тіла сповільнюється, і віддача теплоти конвекцією і випромінюванням зменшується. Таким чином, для теплового самопочуття людини поважно певне поєднання температури, відносній вологості і швидкості руху повітря в робочій зоні.

Переносимість людиною температури, як і його тепловідчуття, значною мірою залежить від вологості і швидкості навколишнього повітря. Чим більше відносна вологість, тим менше випаровується поту в одиницю часу і тим швидше настає перегрів тіла.

Вологість повітря надає великий вплив на терморегуляцію організму. Підвищена вологість (ϕ>85%) затрудняє терморегуляцію із-за зниження випару поту, а дуже низька вологість (ϕ<20%) викликає пересихання слизових оболонок дихальних доріг. Оптимальні величини відносної вологості складають 40 - 60%.

Для відновлення водного балансу людей, що працюють в гарячих цехах, встановлюють пункти підживлення підсоленою газованою питною водою з розрахунку 4...5 л на людину в зміну. На ряді заводів для цих цілей застосовують білково-вітамінний напій. У жарких кліматичних умовах рекомендується пити охолоджену питну воду або чай.

Тривала дія високої температури особливо у поєднанні з підвищеною вологістю може привести до значного накопичення теплоти в організмі і розвитку перегрівання організму вище за допустимий рівень - до 38-39°С.

У гарячих цехах промислових підприємств більшість технологічних процесів протікають при температурах, що значно перевищують температуру повітря довкілля. Нагріті поверхні випромінюють в простір потоки променистої енергії, які можуть привести до негативних наслідків. Інфрачервоні промені мають на організм людини в основному теплову дію, при цьому настає порушення діяльності серцево-судинної і нервової систем. Промені можуть викликати опік шкіри і очей. Найбільш частою і важкою поразкою очей унаслідок дії інфрачервоних променів є катаракта ока.

Виробничі процеси, що виконуються при зниженій температурі, великій рухливості і вологості повітря, можуть бути причиною охолоджування і навіть переохолодження організма—гипотермії. У початковий період дії помірного холоду спостерігається зменшення частоти дихання, збільшення об'єму вдиху. При тривалій дії холоду дихання стає неритмічним, частота і обсяг вдиху збільшуються. Поява м'язового тремтіння, при якому зовнішня робота не відбувається, а вся енергія перетворюється в теплоту, може протягом деякого часу зтримувати зниження температури внутрішніх органів. Результатом дії низьких температур є холодові травми.

 

Рух повітря в приміщеннях є важливим чинником, що впливає на теплове самопочуття людини. У жаркому приміщенні рух повітря сприяє збільшенню віддачі теплоти організмом і покращує його стан, але надає несприятливу дію при низькій температурі повітря в холодний період року.

Мінімальна швидкість руху повітря, що відчувається людиною, складає 0,2 м/с. У зимову пору року швидкість руху повітря не повинна перевищувати 0,2 - 0,5 м/с, а влітку - 0,2 - 1,0 м/с. У гарячих цехах допускається збільшення швидкості обдування робітників (повітряне душування) до 3,5 м/с.

Відповідно до ГОСТ 12.1.005 - 88 встановлюються оптимальні і допустимі метеорологічні умови для робочої зони приміщення, при виборі яких враховуються:

1) пора  року - холодний і перехідний періоди  з середньодобовою температурою  зовнішнього повітря нижче +10°  З; теплий період з температурою +10°С і вище;

2) категорія роботи; категорії робіт розмежовуються на основі інтенсивності енерговитрат організму в ккал/ч (Вт)(табл.1)

Таблиця 1 Класифікація робіт за тягарем

легкі фізичні  роботи	Категорія Іа, Іб	Роботи, що виконуються сидячи, стоячи або пов'язані з ходьбою, але не потребують систематичного фізичної напруги.   Енерговитрати до 174 Дж/с
фізичні роботи   середньої тяжкості	Категорія ІІа	Роботи, пов'язані з постійною ходьбою, що виконуються стоячи або сидячи, але не  вимагають переміщення тяжкості. Енерговитрати 175-232 Дж/с
фізичні роботи   середньої тяжкості	Категорія ІІб	Роботи, пов'язані з ходьбою або  перенесенням невеликих (до 10 кг) вантажів. Енерговитрати 232-290 Дж/с
важкий фізичні  роботи	Категорія ІІІ	Роботи, пов'язані з систематичним фізичним напряженіяем, зокрема, з постійними пересуваннями і  перенесенням значних (понад 10 кг) тягарів. Енерговитрати понад  290 Дж/с

 

 

3) характеристика приміщення по надлишках явної теплоти: всі виробничі приміщення діляться на приміщення з незначними надлишками явної теплоти, що доводяться на 1 м3 об'єму приміщення, 23,2 Дж/( м3с) і менш, і із значними надлишками - більш 23,2 Дж/(м3с).

Явна теплота - теплота, що поступає в робоче приміщення від устаткування, опалювальних приладів, нагрітих матеріалів, людей і інших джерел, в результаті інсоляції і що впливає на температуру повітря в цьому приміщенні.

 

3.3. Оптимальні умови мікроклімату

 

Оптимальні мікрокліматичні умови встановлені по критеріях оптимального теплового і функціонального стану людини. Вони забезпечують загальне і локальне відчуття теплового комфорту протягом 8-годинної робочої зміни при мінімальній напрузі механізмів терморегуляції, не викликають відхилень в стані здоров'я, створюють передумови для високого рівня працездатності і є переважними на робочих місцях.

Оптимальні величини показників мікроклімату необхідно дотримувати на робочих місцях виробничих приміщень (ГОСТ 12.1.005-88, на яких виконуються роботи операторського типа, пов'язані з нервово-емоційною напругою (у кабінах, на пультах і постах управління технологічними процесами, в залах обчислювальної техніки і ін.). Перелік інших робочих місць і видів робіт, при яких повинні забезпечуватися оптимальні величини мікроклімату визначаються Санітарними правилами по окремих галузях промисловості і іншими документами, погодженими з органами Державного санітарно-епідеміологічного нагляду в установленому порядку.

Оптимальні параметри мікроклімату на робочих місцях повинні відповідати величинам, приведеним в табл.1, стосовно виконання робіт різних категорій в холодний і теплий періоди року.

Перепади температури повітря по висоті і по горизонталі, а також зміни температури повітря протягом зміни при забезпеченні оптимальних величин мікроклімату на робочих місцях не повинні перевищувати 2°С і виходити за межі величин, вказаних в табл.2 для окремих категорій робіт.

 

Таблиця 2 Оптимальні величини показників мікроклімату на робочих місцях виробничих приміщень

Період року	Категорія робіт за рівнєм єнерговитрат, Вт	Температура повітря, °С	Температура поверхонь, °С	Відносна вологість повітря, %	Швидкість руху повітря, м/с
Холодний	Іа (до 139) Іб (140-174) ІІа (175-232) ІІб (233-290) ІІІ (більш 290)	22-24 21-23 19-21 17-19 16-18	21-25 20-24 18-22 16-20 15-19	60-40 60-40 60-40 60-40 60-40	0,1 0,1 0,2 0,2 0,3
Теплий	Іа (до 139) Іб (140-174) ІІа (175-232) ІІб (233-290) ІІІ (більш 290)	23-25 22-24 20-22 19-21 18-20	22-26 21-25 19-23 18-22 17-21	60-40 60-40 60-40 60-40 60-40	0,1 0,1 0,2 0,2 0,3

 

 

 

3.4. Допустимі умови мікроклімату

 

Допустимі мікрокліматичні умови встановлені по критеріях допустимого теплового і функціонального стану людини на період 8-годинної робочої зміни. Вони не викликають пошкоджень або порушень стану здоров'я, але можуть приводити до виникнення загальних і локальних відчуттів теплового дискомфорту, напруги механізмів терморегуляції, погіршення самопочуття і пониження працездатності.

Допустимі величини показників мікроклімату встановлюються у випадках, коли по технологічних вимогах, технічним і економічно обгрунтованим причинам не можуть бути забезпечені оптимальні величини.

Допустимі величини показників мікроклімату на робочих місцях повинні відповідати значенням, приведеним в табл.2 стосовно виконання робіт різних категорій в холодний і теплий періоди року(ГОСТ 12.1.005-88).

При забезпеченні допустимих величин мікроклімату на робочих місцях:

- перепад  температури повітря по висоті має бути не більш 3°С;

 - перепад температури повітря по горизонталі, а також її зміни протягом зміни не повинні перевищувати:

при категоріях робіт Iа та Iб - 4° С;

при категоріях робіт IIа та IIб - 5° С;