Влияние параметров микроклимата на организм человека

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

Показателями, характеризующими микроклимат в производственных помещениях, являются [1]:

- температура воздуха;

- температура поверхностей (температура поверхностей ограждающих конструкций (стены, потолок, пол), устройств (экраны и т.п.), а также технологического оборудования или ограждающих его устройств);

- относительная влажность воздуха;

- скорость движения воздуха;

- интенсивность теплового облучения.

Температура воздуха оказывает большое влияние на функционирование организма человека.

При нормальных климатических условиях в организме здорового человека поддерживается температура 36,5±0,5°С. При отклонении от нормы на несколько градусов ухудшаются окислительно-восстановительные процессы и нарушается жизнедеятельность организма. Организм человека вырабатывает определенное количество тепловой энергии, которая расходуется на поддержание обмена веществ (320-630 кДж/ч) и отдается окружающей среде (840-2100 кДж/ч).

Чрезмерный перегрев организма ухудшает работоспособность, резко учащает пульс и дыхание, нарушает водно-солевой баланс, замедляет мыслительную деятельность, рассеивает внимание, ухудшает восприятие информации, вызывает опасные сердечно-сосудистые, желудочно-кишечные и другие заболевания. При длительном воздействии теплового излучения может развиться профессиональная катаракта.

Наиболее тяжелые последствия перегрева организма - тепловой удар, на открытом воздухе из-за сильного облучения головы - солнечный удар. Их симптомы:

- рвота;

- головокружение,

- расширение кровеносных сосудов кожи;

- падение кровяного давления;

- нарушение кровообращения и дыхания;

- судороги;

- потеря сознания.

Тепловой удар может привести к смерти.

Первая помощь при тепловом (солнечном) ударе заключается в энергичных мерах по охлаждению организма человека путем принятия им душа или ванны, а при их отсутствии - обертывания мокрой простыней на 10-15 мин. Затем покой в тени или прохладном помещении и вызов врача.

При температуре воздуха в пределах от 15 до 25°С теплопродукция (выработка организмом тепла) организма находится на приблизительно постоянном уровне (зона безразличия). По мере понижения температуры воздуха теплопродукция повышается в первую очередь за счет мышечной активности (проявлением которой является, например, дрожь) и усиления обмена веществ.

При охлаждении человека резко падает работоспособность, теряется координация движений, их быстродействие, появляется сонливость, опасная заторможенность центральной нервной системы, рост числа ошибок и неправильных действий. При пониженной температуре окружающей среды сужаются кровеносные сосуды кожи и скорость протекания крови через них замедляется, а отдача тепла организмом человека в окружающую среду уменьшается. Длительное воздействие низких температур может привести к простудным заболеваниям - ангине, катару верхних дыхательных путей, пневмонии, а также является причиной таких заболеваний, как миозиты, невриты, радикулиты и др.

Организм человека наделен защитной функцией терморегуляции, заключающейся в способности человека при изменяющихся микроклиматических условиях регулировать процессы теплообразования в организме и теплоотдачи в окружающую среду, сохраняя постоянную температуру тела (36,1-37,0°С). Она обеспечивается установлением в организме человека определенного соотношения между теплообразованием и теплоотдачей. Отвод избыточной теплоты в окружающую среду осуществляется с поверхности тела человека следующими способами:

- инфракрасным излучением, или радиацией (от предметов более нагретых к менее нагретым),

- конвекцией (передача теплоты телом человека омывающему его воздуху),

- испарением влаги (скрытая теплота парообразования).

В обычных микроклиматических условиях человек 30% всего тепла отдает путем конвекции, 45% - теплоизлучением и 25% - испарением пота.

В зависимости от температуры окружающей среды (t_c) и других факторов удельная теплоотдача может изменяться. Так, при t_c > 30°С большая часть тепла отдается путем испарения влаги с поверхности кожи, а при t_c, близкой к температуре тела, - исключительно за счет испарения пота.

При испарении 1г воды организм теряет около 2,5 кДж теплоты. Испарение происходит главным образом с поверхности кожи и в значительно меньшей степени через дыхательные пути (10-20%). При нормальных условиях с потом организм теряет в сутки около 0,6 л жидкости. При тяжелой физической работе и температуре воздуха более 30°С организм человека теряет большое количество влаги (10-12 л в смену), а вместе с ней и некоторые жизненно важные для организма соли.

Температура воздуха наиболее сильно влияет на отвод теплоты из организма. С повышением температуры окружающего воздуха удельный вес теплоотдачи за счет испарения повышается, а за счет излучения и теплопроводности уменьшается.

Установлено, что при понижении температуры с 26 до 11°С выработка теплоты в организме увеличивается на 1670 кДж/с.

С ростом температуры воздуха линейно увеличиваются частота пульса работающих, расход энергии, коэффициент отдыха (отдых по отношению ко времени работы), нелинейно быстро падает производительность труда и повышается травматизм. Например, при влажности воздуха 80% повышение температуры окружающей среды до 30°С приводит к снижению производительности труда (по отношению к производительности труда при оптимальных климатических условиях, которые, как будет показано ниже, нормируются) на 8%, повышение t_c до 33,5°С - к снижению на 20% и повышение t_c до 40°С - к снижению на 40%.

Физиологически оптимальной является относительная влажность в пределах 40-60%. Повышенная влажность воздуха (более 75-85%) в сочетании с низкими температурами оказывает значительное охлаждающее действие, а в сочетании с высокими - способствует перегреванию организма. Относительная влажность менее 25% также неблагоприятна для человека, так как приводит к высыханию слизистых оболочек и снижению защитной деятельности мерцательного эпителия верхних дыхательных путей.

Движение воздуха способствует отдаче теплоты, если температура воздуха ниже температуры тела человека. Если температура воздуха выше температуры тела человека, то происходит перегрев организма. Минимально ощутимая человеком скорость движения воздуха равна 0,2 м/с.

Легкое движение воздуха при обычных температурах способствует хорошему самочувствию, сдувая обволакивающий человека насыщенный водяными парами и перегретый слой воздуха. В то же время большая скорость движения воздуха, особенно в условиях низких температур, вызывает увеличение теплопотерь конвекцией и испарением и ведет к сильному охлаждению организма. Особенно неблагоприятно действует сильное движение воздуха при работах на открытом воздухе в зимних условиях.

Действие температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха может быть антагонистическим (действие одних ослабляет действие других) или синкретическим (действие одних усиливает действие других).