Важнейшим физическим фактором окружающей (производственной) среды, от которого зависят работоспособность и состояние здоровья работающего населения является микроклимат. Производственный микроклимат характеризуется такими параметрами, как уровень температуры и влажности воздуха, скоростью его движения и интенсивностью тепловой радиации преимущественно в инфракрасной и частично в ультрафиолетовой области спектра электромагнитных излучений.
Температура воздуха, определяя метеорологические условия производственной среды, играет важнейшую роль в создании комфортных условий труда промышленных рабочих. На многих производствах — металлургических (доменные, конверторные, мартеновские, прокатные цеха), машиностроительных (литейные, кузнечные, термические цехи), а также тепловых электростанциях, текстильных, резиновых, швейных, стекольных, пищевых производствах, выпуске строительных материалов (кирпич, бетон) труд рабочих сопряжен с влиянием неблагоприятного нагревающего климата. В то же время, ряд производств, напротив, характеризуются пониженной температурой воздуха рабочих мест — труд работников, занятых на элеваторах, в складских помещениях, в некоторых цехах судостроительных заводов, мясо-молочной промышленности.
Работы на открытом воздухе (строительство, лесозаготовка, рыбный промысел, добыча нефти и газа, геологоразведка и др.) в осенний, зимний, весенний и летний периоды года зачастую проходят в крайне неблагоприятных климатических условиях. Порой разница между самой низкой и самой горячей точкой температуры воздуха достигает очень больших значений (диапазон колебаний составляет от 50 С до 80 С).
В этой связи, является несомненно актуальным гигиеническая оценка основных закономерностей формирования микроклимата, адаптации организма к нагревающему и охлаждающему климату, обоснование соответствующих нормативов, разработка комплексных профилактических мероприятий по обеспечению комфортного микроклимата.
Характеристика микроклимата. Параметрами микроклимата, при которых выполняет работу человек и от которой зависит теплообмен между организмом человека и окружающей средой, являются температура окружающей среды, скорость движения воздуха и влажность воздуха.
Температура окружающей среды и скорость движения атмосферного воздуха зависят от очень многих параметров, определяемых временем года и целым комплексом других гидро-метеорологических факторов, которые формируют климат региона. Движение воздуха в производственных помещениях создается конвекционными потоками, в результате неравномерного нагревания воздушных масс от источников тепловыделения.
Влажность воздуха зависит от содержания в нем паров воды и подразделяется на абсолютную влажность (выражается парциальным давлением водяных паров [Па] или в весовых единицах в определенном объеме воздуха [г/м ]); максимальную влажность (выражается количеством влаги при полном насыщении воздуха при данной температуре); относительную влажность (выражается отношением абсолютной влажности к максимальной, выраженной в процентах). Дефицит насыщения — это разница между максимальной и абсолютной влажностью воздуха.
Комфортный (нейтральный) микроклимат характеризуется комфортным тепловым ощущением, а тепловой баланс в организме обеспечивается без напряжения процессов терморегуляции.
Нагревающий микроклимат характеризуется тем, что на рабочих местах параметры микроклимата значительно выше средних значений границы зоны комфорта.
Охлаждающий микроклимат характеризуется температурами воздуха значительно меньшими, чем нижние границы зоны комфорта.
Терморегуляция — взаимосочетание процессов теплообразования и теплоотдачи, регулируемых нервно-эндокринным путем.
Теплообразование — тепло, продуцируемое организмом, за счет окислительно-восстановительных реакций при сгорании белков, жиров и углеводов.
Теплоотдача — переход теплоты, освобождаемой в процессе жизнедеятельности, из организма в окружающую среду.
Теплоотдача осуществляется путем радиационной теплоотдачи (излучением тепла телом человека по отношению к окружающим поверхностям, имеющим более низкую температуру); конвекции (отдача тепла с поверхности тела человека притекающими к нему менее нагретым слоям воздуха); проведения тепла (отдача тепла предметам, непосредственно соприкасающимся с поверхностью тела); испарения воды с поверхности кожи и дыхательных путей. В условиях метеорологического комфорта, теплоотдача излучением составляет в среднем 5065%, испарением воды (пота) — 20-25%, конвекцией — 15-30% от общих потерь тепла организмом.
Влияние нагревающего и охлаждающего микроклимата на организм.
Являясь саморегулирующей системой, организм человека, используя целый каскад физиолого-биохимических реакций, поддерживает постоянство температуры тела за счет усиления или ослабления механизмов теплопродукции и теплоотдачи.
Динамическое соотношение процессов теплообразования и теплоотдачи регулируются терморегуляторными центрами и корой головного мозга. При этом совокупность физиолого-биохимических процессов, обусловленная деятельностью центральной нервной системы, направленной на поддержание температурного гомеостаза, определяет саму суть процесса терморегуляции.
Терморегуляция является одним из наиболее важных физиологических механизмов, с помощью которых поддерживается относительное динамическое постоянство функций организма при различных метеорологических условиях и разной тяжести выполняемой работы. Система терморегуляции включает тепловой центр, расположенный в гипоталамусе, термочувствительные нервные клетки в различных отделах центральной нервной системы, терморецепторы внутренних органов, слизистых оболочек и кожи с соответствующими нервными проводящими путями, эфферентные нервные пути и эффекторные органы в виде кожных сосудов, эндокринных и потовых желез, скелетных мышц.
Среди физиологических механизмов, с помощью которых устанавливается соответствующее соотношение химической и физической терморегуляции, большую роль играет симпатическая нервная система. По симпатическим нервным волокнам импульсы от центральной нервной системы передаются мускулатуре и печени, участвующим в процессе химической терморегуляции. Характер и интенсивность теплоотдачи с поверхности кожи, в реализации механизма которого важное значение отводится сосудистой реакции в ответ на раздражение температурным фактором, также во многом определяется деятельностью симпатической нервной системы.
При воздействии на организм нагревающего климата механизм терморегуляции способствует увеличению теплоотдачи через систему кровообращения и повышенным потоотделением. Роль системы кровообращения состоит в увеличении частоты сердечных сокращений и минутного объема крови, в результате чего происходит усиление тока крови через кожу в следствие расширения кожных сосудов и капилляров. Указанный механизм приводит к увеличению теплопроводности тканей и поступлению тепла в окружающую среду.
При воздействии на организм охлаждающего климата, механизмы терморегуляции направлены на уменьшение теплоотдачи и увеличение количества тепла, вырабатываемого организмом. Уменьшение теплоотдачи происходит в результате сужения (спазма) кровеносных сосудов поверхностных тканей и снижения их температуры. Увеличение теплообразования осуществляется преимущественно за счет повышения мышечного тонуса и рефлекторно возникающей дрожи скелетной мускулатуры.
Сложный процесс физической химической терморегуляции в производственных условиях характеризуется многообразными изменениями и взаимодействием физиологических функций работающего организма. При перегревании и переохлаждении в организме возникают значительные изменения в поведенческих, физиологических реакциях, включая и эндокринную систему.
Охлаждение организма, как правило, сопровождается усиленной секрецией адреналина, который стимулирует клеточный обмен и уменьшает теплоотдачу. В таблице № 12 представлена классификация тепловых состояний организма человека, построенная на данных о характере изменения приспособительных механизмов системы терморегуляции в условиях теплового равновесия, перегревания и охлаждения.
Таблица № 12. Показатели теплового состояния организма
| Показатель | Уровень физиологических показателей в условиях | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| перегревания | теплового равновесия | охлаждения | |||||
| предельно переносимые | предельно допустимые | допустимые | оптимальные | допустимые | предельно допустимые | предельно переносимые | |
| Теплоощущения | очень жарко | жарко | тепло | комфорт | прохладно | холодно | очень холодно |
| Ректальная температура, °С | 39,5-38,5 | 38,4-37,7 | 37,6 | 37,0-37,4 | 36,7 | 36,6-35,5 | Ниже 35,5 |
| Оральная температура, °С | 40,0-38,4 | 38,3-37,5 | 37,4 | 36,6-37,0 | 36,0 | 35,9-34,5 | Ниже 34,5 |
| Средневзвешенная температура кожи, °С | 40,5-38,0 | 38,5-36,1 | 36,0 | 32,5-33,5 | 30,0 | 29,9-27,0 | Ниже 27,0 |
| Средняя температура тела, °С | 39,5-38,5 | 38,4-37,6 | 37,5 | 36,0-36,7 | 34,5 | 34,4-31,7 | Ниже 31,7 |
| Разность температур туловища и конечностей (грудь-стопа), °С | -2,5-+1,5 | -1,5-0 | 0 | +4,0-+2,0 | +6,0 | +6,0-+10,0 | Выше 10,0 |
| Внутренний градиент температур, °С | +1,0-0 | 0—1,6 | -1,6 | -4,5—3,5 | +6,7 | -6,7—8,5 | >-8,5 |
| Теплоизоляция поверхностных тканей, кло | <0,05 | 0,05-0,10 | 0,10 | 0,35-0,25 | 0,50 | 0,50-0,60 | >0,60 |
| Потеря веса, г/ч | 1200-650 | 650-250 | 250 | 40-60 | 80 | 80-100 | — |
| Частота пульса, уд/мин | 160-120 | 120-90 | 90 | 60-80 | 60 | 60-50 | — |
| Теплопродукция организма, Вт/м2 | 80-65 | 65-45 | 45 | 60-45 | 70 | 70-140 | Повышение до 350 с последующим уменьшением |
| Теплоотдача испарением влаги, Вт/м2 | 185-150 | 150-60 | 60 | 10-20 | 25 | 25-35 | — |
| Изменение теплосодержания организма, кДж/м2 | +420-+250 | +250-+15 0 | +150 | -50-+50 | -250 | -250—60 | >-600 |
Оптимальный микроклимат характеризуется сочетанием таких параметров, которые обусловливают сохранение нормального функционального состояния организма без напряжения реакции терморегуляции. Он создает ощущение теплового комфорта и предпосылки для сохранения высокого уровня работоспособности.
Допустимым микроклиматом является сочетание параметров, которые вызывают изменение функционального состояния организма и напряжение реакции терморегуляции, не выходящие за пределы физиологических приспособительных возможностей.