Физиологические основы труда и профилактика утомления

Физиологические изменения, происходящие в организме во время работы.Любой вид трудовой деятельности представляет собой сложный комплекс физиологических процессов, в ко­торый вовлекаются все органы и системы человеческого тела. Огромную роль в этой деятельности играет центральная нерв­ная система, обеспечивающая координацию функциональных изменений, развивающихся в организме при выполнении ра­боты.

В основе любого трудового действия лежит целевая уста­новка, на базе которой в центральной нервной системе созда­ется определенная программа действий, реализующаяся в сис­темно организованном поведенческом акте. Такие запрограмми­рованные действия носят название "динамического стереотипа". Сущность динамического стереотипа заключается в том, что в ЦНС формируются длительно текущие нервные процессы, со­ответствующие пространственным, временным и порядковым особенностям воздействия на организм внешних и внутренних раздражителей. При этом обеспечивается точность и своевре­менность реакции организма на привычные раздражители, что особенно важно в формировании различных трудовых навы-

2.2. Физиологические основы труда и профилактика утомления 31

ков. Наличие динамического стереотипа исключает излишние действия в процессе выполнения работы, экономит энергию и отдаляет наступление утомления. Кроме того, динамический стереотип обеспечивает приспособление организма к меняю­щимся условиям трудовой деятельности.

В процессе трудового действия в ЦНС поступает инфор­мация о ходе выполнения программы, на основании которой возможны текущие поправки к действиям. Точность програм­мирования и успешность выполнения программы зависят от опыта и количества предшествующих повторений этого дейст­вия, т.е. автоматизма или навыков.

В ходе трудового процесса активизируются различные фи­зиологические системы. Если преобладают физические усло­вия, то прежде всего приходит в состояние активности мы­шечная система и система так называемого "вегетативного" обеспечения мышечной деятельности (кровообращение, ды­хание); при интенсивной физической работе возрастает уро­вень обменных процессов, а также количество потребляемого в минуту кислорода, минутный объем и частота дыхания, число сердечных сокращений и т.д.

В процессе умственной деятельности наиболее напряжен­но работают различные отделы коры головного мозга, в кото­ром возрастает кровоток и потребление кислорода. При увели­чении степени умственного или эмоционального напряжения наблюдается учащение пульса, повышение артериального дав­ления, возрастает интенсивность обменных процессов.

В физиологии труда важнейшими являются понятия рабо­тоспособности и утомления.

Под работоспособностью понимают потенциальную воз­можность человека выполнять на протяжении заданного вре­мени и с достаточной эффективностью работу определенного объема и качества. Под влиянием множества факторов работо­способность изменяется во времени и условно подразделяется на следующие фазы:

1-я — фаза врабатываемости, в этот период повышается активность центральной нервной системы, возрастает уровень обменных процессов, усиливается деятельность сердечно-сосу­дистой системы, что приводит к нарастанию работоспособности;

2-я — фаза относительно устойчивой работоспособности, в этот период отмечается оптимальный уровень функциониро­вания ЦНС, эффективность труда максимальная;

3 – я фаза снижения работоспособности связанная с

развитием утомления.

Продолжительность каждой из этих фаз зависит как

от индивидуальных особенностей ЦНС, так и от условий,

в ко­торых совершается работа, от вида и характера

деятельности, от эмоционального и физического состояния

организма. По­нимание процессов изменения работоспособности позволяет предупредить или отдалить наступление утомления.

Напри­мер, у студентов первых курсов высших учебных заведений в соответствии с биологическими ритмами "пик" работоспособ­ности приходится на 11 часов утра; фаза относительно устой­чивой работоспособности наблюдается приблизительно до 16 часов, а затем начинается третья фаза — снижение работоспо­собности. В соответствии с этим основной задачей является продление второй фазы. Оно может быть достигнуто исполь­зованием целого комплекса мероприятий, среди которых наи­более эффективными являются смена видов деятельности, производственная гимнастика, перерывы в работе и так далее, т.е. все мероприятия, направленные на предупреждение утом­ления.

Утомление — это снижение работоспособности, наступаю­щее в процессе работы. Если в работе преобладает умственное напряжение, то снижается внимание, падает продуктивность умственного труда, увеличивается количество допускаемых ошибок, наблюдается утомление анализаторов. Если в работе пре­обладают физические усилия, — утомление проявляется в сни­жении мышечной силы. Утомление может накапливаться изо дня в день и перерасти в переутомление.

Переутомление — это патологическое состояние, болезнь, которая не исчезает после обычного отдыха и требует специ­ального лечения. Симптомы переутомления — различные на­рушения со стороны нервно-психической сферы (например, ослабление внимания и памяти, головные боли, расстройство сна, ухудшение аппетита, повышенная раздражительность).

Хроническое переутомление обычно вызывает ослабление организма, снижение его сопротивляемости внешним воздей­ствиям, что ведет к повышению заболеваемости и росту случа­ев травматизма. Довольно часто это состояние предрасполага­ет к развитию неврастении и истерии.

2.2. Физиологические основы труда и профилактика утомления

Профилактика утомления. Важной мерой профилактики утомления является обоснование и внедрение в производствен­ную деятельность наиболее целесообразного режима труда и отдыха, т.е. рациональной системы чередования периодов ра-, боты и перерывов между ними; Это необходимо в производст­венных процессах, которые сопровождаются большими затра­тами энергии или постоянным напряжением внимания.

Большое значение в профилактике утомления имеет ак­тивный отдых, в частности физические упражнения, проводимые во время коротких производственных перерывов. Физ­культура на предприятиях повышает производительности труда от З до 14% и улучшает некоторые показатели физиологическо­го состояния организма работающих.

Для снятия нервно-психического напряжения, борьбы с утомлением, восстановления работоспособности довольно, успешно используют функциональную музыку, комнаты психо­логической разгрузки. В, основе благоприятного действия на организм музыки лежит вызываемый ею положительный эмо­циональный настрой, необходимый для любого вида работы.

Одним из элементов психологической разгрузки является аутогенная тренировка, основанная на комплексе взаимосвя­занных приемов психической саморегуляции и несложных физических упражнении со словесным самовнушением., Главное внимание при этом уделяется приобретению и закреплению навыков мышечного расслабления, позволяющих нормализо­вать психическую деятельность, эмоциональную сферу и веге­тативные функции.

Мероприятия по профилактике утомления: физиологичес­кая рационализация трудового процесса по экономии и огра­ничению движений при работе; равномерное распределение нагрузки между различными мышечными группами; приведе­ние в соответствие производственных движений привычным движениям человека; рационализация рабочей позы; освобож­дение от излишних подсобных операций и т.п.

Большое значение для борьбы с утомлением имеют меха­низация и автоматизация производства, значительно снижаю­щие чрезмерные мышечные усилия при работе и устраняю­щие необходимость пребывания работающих в неблагоприят­ных условиях.

Важным фактором для профилактики утомления, бес­спорно, является санитарное благоустройство производствен-

ных помещений (кубатура, микроклиматические условия, вентиляция, освещенность, эстетическое оформление) [2].

Значительное место в вопросах физиологии труда занима­ют понятия тяжести и напряженности труда.

Понятие "тяжесть" чаще всего связывают с работами, при выполнении которых преобладают мышечные усилия. Критериями тяжести труда при динамической нагрузке явля­ются: мощность внешней механической работы, максималь­ная величина поднимаемого вручную груза, величина ручного грузооборота за смену, частота шагов в одну минуту, наклоны туловища свыше 50° в 1 минуту при работе стоя; при статиче­ской нагрузке тяжесть труда оценивают по величине статической нагрузки в кг/с при удержании усилия одной рукой, двумя руками, с участием мышц корпуса и ног, времени пре­бывания в вынужденной позе.

Понятие "напряженность труда" чаще относят к работам с преобладанием нервно-эмоционального напряжения. Крите­риями напряженности труда являются: напряжение внимания (число производственно-важных объектов наблюдения, дли­тельность сосредоточенного наблюдения — в процентах от обще­го времени смены, плотность сигналов или сообщений в сред­нем в 1 час), эмоциональное напряжение и интеллектуальное напряжение анализаторов, объем оперативной памяти, моно­тонность работы.

Существует способ оценки тяжести работы по потребле­нию кислорода и энерготратам (см. табл.1). Уровень энерго­затрат определяют методом непрямой калориметрии, т.е. ме­тодом полного газового анализа (учитывается объем потребле­ния кислорода и выделенного углекислого газа).

Таблица 1

Напряженность труда в каждом конкретном случае зависит от его тяжести (будь то умственный или физический труд) и от индивидуальных особенностей работающего. Труд одинако-

2.2. Физиологические основы труда и профилактика утомления 35

вой тяжести может вызвать у разных людей разную степень напряженности [25].

Энергия, необходимая человеку для жизнедеятельности, выделяется в его организме в процессе окислительно-восста­новительного распада углеводов, белков, жиров и других ор­ганических соединений, содержащихся в продуктах питания. Окислительно-восстановительные реакции в живых организ­мах могут протекать как с участием кислорода (аэробное окис­ление), так и без него (анаэробное окисление). Анаэробное окисление характеризуется меньшим количеством высвобож­даемой энергии и имеет ограниченное значение у высших ор­ганизмов.

Совокупность химических реакций в организме человека на­зывается обменом веществ.Для характеристики суммарного энергетического обмена веществ используют понятия основ­ного обмена и обмена при различных видах деятельности.

Основной обмен характеризуется величиной энергетических затрат в состоянии полного мышечного покоя в стандартных условиях (при комфортной температуре окружающей среды, спустя' 12—16 часов после приема пищи в положении лежа). Энергозатраты на процессы жизнедеятельности в этих услови­ях для человека массой 75 кг составляют 87,5 Вт.

Изменение позы, интенсивности мышечной деятельности, информационной насыщенности труда, степени эмоциональ­ного напряжения и других факторов приводит к дополнительным затратам энергии. Так, в положении сидя за счет работы мышц туловища затраты энергии превышают уровень общего обмена на 5—10%, в положении стоя — на 10—15, при вы­нужденной неудобной позе — на 40—50%.

При интенсивной интеллектуальной работе потребность мозга в энергии составляет 15—20% основного обмена (масса мозга составляет 2% массы тела). Повышение суммарных энер­гетических затрат при умственной работе определяется степенью нервно-эмоциональной напряженности. Так, при чтении вслух сидя расход энергии повышается на 48%, при выступлении с публичной лекцией — на 94%, у операторов вычисли­тельных машин — на 60—100%. Повышение обмена веществ и расхода энергии приводит к повышению теплообразования. При тяжелой физической работе температура тела может по­вышаться на 1—1,5° С [3].

36 Гл. 2. Физиология труда и комфортные условия жизнедеятельности

При физической работе важное значение имеет правиль­ная организация рабочих движений, чередование статических и динамических усилий. Статические мышечные усилия ха­рактеризуются преобладанием напряжения над расслаблени­ем. При этом работа мышц осуществляется в анаэробных, т.е. в бескислородных, условиях. Клетки и ткани мышц получают энергию в результате диссимиляции, расщепления сложных органических веществ до углекислого газа и воды. Примером может служить гликолиз — расщепление глюкозы, которое протекает в два основных этапа — бескислородный и кисло­родный (см. схему):

Этапы

бескислородный кислородный

+О₂

С ₆ Н ₁₂ О ₆ 2С₃ Н ₆ О₃ С О ₂ + Н ₂ О

50 тыс.ккал 650 тыс. ккал

(2 мол АТФ) (36 мол АТФ)

На бескислородном этапе молекулы глюкозы расщепляют­ся до молочной кислоты, причем при этом выделяется неболь­шое количество энергии и образуется всего две молекулы аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). АТФ — основное энер­гетическое вещество клетки, единица измерения энергии в клетке, источник химической энергии, превращающейся в механическую работу мышц. Все процессы превращающейся энергии сопровождаются синтезом или распадом АТФ. При статических усилиях, когда мышцы сжаты, кровеносные сосуды сдавлены, кислород в клетки не поступает, гликолиз останавливается на бескислородном этапе, энергия не образу­ется, в клетках накапливается молочная кислота (С₃Н₆О₃), по­является чувство утомления, боль в мышцах. При чередовании напряжения мышц и расслабления гликолиз идет в два этапа, молочная кислота расщепляется до углекислого газа (СО₂) и воды (Н₂О) и клетка получает в 18 раз больше энергии — 36

молекул АТФ [25].

Таким образом, при правильном чередовании статических и динамических усилий можно добиться преобладания кисло-

родного расщепления над бескислородным, что способствует более длительному сохранению работоспособности. В этой связи исключительно важной является физиологическая раци­онализация, основными направлениями которой являются: рациональная организация трудового процесса, создание ус­ловий для быстрого овладения трудовыми навыками, рацио­нальная организация режимов труда и отдыха [25].

Решению этих задач служит эргономика — научная дис­циплина, изучающая трудовые процессы с целью оптимиза­ции орудий и условий труда, повышения эффективности тру­довой деятельности и сохранения здоровья работающих.

Основным объектом эргономики является сложная систе­ма "человек—машина", в которой ведущая роль принадлежит человеку. Эргономика тесно связана с инженерной психоло­гией. Инженерная психология рассматривает требования,предъявляемые к психическим особенностям человека, прояв­ляемым при его взаимодействии с техническими средствами. Эргономика осуществляет системный подход к трудовым про­цессам и оперирует эргономическими показателями: гигиени­ческими, антропометриче- скими, физиологическими, психо­физиологическими, эстетическими [11].

Эргономическая биомеханика на основе антропометриче­ских признаков (размера тела, конечностей, головы, кистей, стопы, угла вращения в суставах, досягаемости руки) дает рекомендации по организации рабочего места, конструирова­нию инструмента и оснастки.

Требования технической эстетики реализуются с помощью дизайна (художественного конструирования оборудования), его цветового оформления, оформления графических средств информации, конструирования спецодежды и обуви. При этом создаются условия для оптимальных зрительных нагру­зок, гармонии в эмоциональном содержании трудовых процессов, обеспечивается наименьшая травмоопасность и мини­мальные вредные психологические воздействия на человека трудового процесса.

Для современного этапа технического развития характерна незавершенность автоматизации и механизации труда, в связи с чем имеют место неблагоприятные условия труда и профес­сиональные заболевания. Например, установлено, что операторы клавишных ЭВМ работают в неудобной позе, которая характеризуется сильным наклоном головы вперед (59° от вер-

2. Физиология труда и комфортные условия жизнедеятельности

тикали) и положением рук на весу с отведением от корпуса под углом 87°; за 60 минут работы это приводит к перенапря­жению мышц шеи, плечевого пояса, предплечья, кистей рук. Неудобная поза ускоряет наступление утомления и ведет к снижению качества труда.

Общие принципы гигиенического нормирования произ­водственных факторов распространяются на всех работающих. Вместе с тем необходимо учитывать биологические, анатомо-физиологические, биохимические и другие особенности жен­ского организма и организма подростков. Так, женщины в сравнении с мужчинами в среднем имеют меньший рост (на 10—15 см) и массу тела (на 10—12 кг), меньшие размеры и массу сердца (на 25—30%), ударный объем сердца и минутный объем крови (на 20—30%), меньшую жизненную емкость лег­ких, массу мышечной ткани, ее сократительную способность и способность к тренировке.

Анатомо-физиологические особенности женского орга­низма в некоторых случаях при неудовлетворительной произ­водственной обстановке могут способствовать возникновению гинекологических заболеваний и повлиять на репродуктивную функцию женщин. Неблагоприятное влияние на состояние здоровья женщин оказывают повышенная трудоемкость, нерв­ная напряженность и монотонность труда. Для работающих женщин регламентируют предельные величины переноски и перемещения грузов; вводят более благоприятные режимы труда и отдыха; ограничивают использование труда в ночное время; устанавливают режим работы с неполным рабочим днем или с неполной рабочей неделей.

Максимальная масса поднимаемого и перемещаемого женщинами груза при условии чередования этого процесса с другими видами работ (до двух раз в час) согласно Сан П и Н 2.2.0.555-96 составляет 10 кг, при подъеме и перемещении тя­жестей постоянно в течение рабочей смены - 7 кг. Величина динамической работы, совершаемой в течение каждого часа рабочей смены, не должна превышать; с рабочей поверхности — 1750, с пола 875 кгм (в массу поднимаемого и перемещаемого груза включается масса тары и упаковки). При перемещении грузов на тележках или в контейнерах прилагаемое усилие не должно превышать 10 кг.

Поскольку организм женщины особенно уязвим в период беременности, запрещается применение труда беременных жен-

2.3. Микроклимат и комфортные условия жизнедеятельности 39

щин на работах, которые могут нанести вред здоровью жен­щины или ее потомства. Беременные женщины в соответст­вии с медицинским заключением должны быть переведены на более легкую работу или работу, исключающую воздействие вредных и опасных производственных факторов, с сохранение ем среднего заработка по прежней работе.

Не допускается привлечение беременных женщин и жен­щин, имеющих детей в возрасте до трех лет, к работам в ноч­ное время, к сверхурочным работам, к работам в выходные дни, а также их направление в командировки [3].

Большое значение для сохранения и стабилизации трудо­вых резервов общества имеет правильная организация труда подростков. Основными особенностями подросткового воз­раста являются резкий подъем всех жизненных функций, энер­гичный рост и физическое развитие тела. В этом возрасте наблю­даются ускоренный рост костей скелета и мускулатуры, особенно конечностей, слабость связочного аппарата, более быстрая утомляемость мышц, нередки отклонения в развитии органов дыхания, кровообращения и желудочно-кишечного тракта.

Для лиц в возрасте 16—18 лет установлена сокращенная рабочая неделя — 36 часов, а для лиц в возрасте 15 лет — 24 часа. Подростков запрещено привлекать к ночным и сверх­урочным работам в выходные дни. Ограничено применение их труда по переноске тяжестей, если же работа связана с пере­ноской тяжестей, то масса груза не должна превышать 4,1 кг. Все лица моложе 18 лет при поступлении на работу обязатель­но проходят профилактические медицинские осмотры [3].

2.3. Микроклимат и комфортные условия жизнедеятельности

Говоря о биосфере в целом, необходимо отметить, что человек обитает в самом нижнем, прилегающем к Земле слое атмосферы, который называется тропосферой. Атмосфера является непосредственно окружающей человека средой, и этим определяется ее первостепенное значение для осуществления процессов жизнедеятельности.

Тесно соприкасаясь с воздушной средой, организм чело­века подвергается воздействию ее физических и химических факторов: состава воздуха, температуры, влажности, скорости

движения воздуха, барометрического давления и др. Одним из необходимых условий нормальной жизнедеятельности чело­века является обеспечение оптимальных метеорологических условий в помещениях, оказывающих существенное влияние на тепловое самочувствие человека. Метеорологические усло­вия, или микроклимат, зависят от теплофизических особен­ностей технологического процесса, климата, сезона года, ус­ловий отопления и вентиляции. Микроклимат, оказывая непо­средственное воздействие на один из важнейших физиологи­ческих процессов — терморегуляцию, имеет огромное значе­ние для поддержания комфортного состояния организма.

Терморегуляция — это совокупность в организме процес­сов, обеспечивающих равновесие между теплопродукцией и теплоотдачей, благодаря которому температура человека оста­ется постоянной.

Теплопродукция организма (производимое тепло) в состо­
янии покоя составляет для "стандартного" человека (масса
70 кг, рост 170 см, поверхность тела 1,8 м²) до 283 кДж/ч,
при легкой физической работе — более 283 кДж/ч, при работе средней тяжести — до 1,256 кДж/ч и при тяжелой — 1256' и более кДж/ч. Метаболическое, лишнее тепло должно удалять­ся из организма.

Нормальная жизнедеятельность осуществляется в том слу­чае, если тепловое равновесие, т.е. соответствие между теп­лопродукцией вместе с теплотой, получаемой из окружающей среды, и теплоотдачей, достигается без напряжения процес­сов теплорегуляции. Отдача тепла организмом зависит от ус­ловий микроклимата, который определяется комплексом фак­торов, влияющих на теплообмен: температурой, влажностью, скоростью движения, воздуха и радиационной температурой окружающих человека предметов.

Чтобы понять влияние того или иного показателя микро­климата на теплообмен, нужно знать основные пути отдачи тепла организмом. При нормальных условиях организм чело­века теряет примерно 85% тепла через кожу и 15% тепла расхо­дуется на нагревание пищи, вдыхаемого воздуха и испарение воды из легких. 85% тепла, отдаваемого через кожу, распре­деляется следующим образом: 45% приходится на излучение, 30 — на проведение и 10% — на испарение. Эти соотношения Могут изменяться в зависимости от условий микроклимата [25].

2.3. Микроклимат и комфортные условия жизнедеятельности 41

Потеря тепла телом человека путем излучения может ори­
ентировочно оцениваться по закону Стефана—Больцмана и
рассчитывается по формуле:

Е= К (Т⁴₁ - Т⁴₂) где Е- энергия электромагнитного излучения с единицы по­верхности тела в единицу времени; К— коэффициент; Т₁ — абсолютная температура кожи человека; Т₂ — абсолютная тем­пература окружающих поверхностей.

Из уравнения следует, что при Т₁ > Т₂ радиационный ба­ланс отрицательный; человек теряет тепла больше, чем полу­
чает; при Т₁ <Т₂ — радиационный баланс положительный,
человек получает тепла больше, чем отдает, при этом возмож­но перегревание организма; На потерю тепла излучением
влияет только температура окружающих предметов, темпера­
тура же воздуха, его подвижность, относительная влажность
влияния на потерю тепла не отказывают. Электромагнитное
излучение испускается любыми нагретыми телами и при тем­
пературе тела человека лежит в области инфракрасных), тепловых волн.

Потеря тепла испарением осуществляется в результате со­прикосновения тела человека с окружающим воздухом (кон­векция) или с окружающими предметами (кондукция). Основ­ное количество тепла теряется конвекцией. Эта потеря прямо пропорциональна разности между температурой тела и темпера­турой окружающего воздуха: чем больше разница, тем больше теплоотдача. Если температура воздуха возрастает, потеря тепла конвекцией уменьшается и при температуре 35—Зб°С прекра­щается. Потеря тепла конвекцией увеличивается при увеличе­нии скорости движения воздуха, которая не должна превы­шать 2—3 м/с, так как это может привести к переохлаждению организма. Ускоряет теплоотдачу повышение влажности воз­духа, влажный воздух более теплоемкий.

Потеря тепла испарением зависит от количества влаги (пота), испаряющейся с поверхности тела. При испарении 1 г влаги организм теряет 2,43 кДж тепла, при нормальных усло­виях с поверхности кожи человека испаряется около 0,5 л. влаги в сутки, с которыми отдается около 1200кДж энергии.

С повышением температуры воздуха и окружающих поверх­ностей потеря тепла излучением и конвекцией уменьшается и

42 Гл. 2. Физиология труда и комфортные условия жизнедеятельности

резко увеличивается теплоотдача испарением. Если темпера­тура внешней среды выше, чем температура тела, то единст- венным путем теплоотдачи остается испарение. Количество пота может достигать 5—10 л в день. Этот вид теплоотдачи очень эффективен, если есть условия для испарения пота: уменьшенная влажность и увеличенная скорость движения воздуха. Таким образом, при высокой температуре окружающей среды увеличение скорости движения воздуха является благо­приятным фактором. При низких температурах воздуха увели-чение его подвижности усиливает теплоотдачу конвекцией, что неблагоприятно для организма, так как может привести к его переохлаждению, простуде и отморожениям. Большая влажность воздуха (свыше 70%) неблагоприятно влияет на теплообмен как при высоких, так и при низких температурах. Если температура воздуха выше 30° (высокая), то большая влажность, затрудняя испарение пота, ведет к перегреванию. При низкой температуре высокая влажность способствует силь­ному охлаждению, так как во влажном воздухе, как мы уже говорили, усиливается отдача тепла конвекцией. Оптималь­ная влажность, таким образом, составляет 40—60%.

Комфортными (оптимальными) для организма человека являются показатели микроклимата производственных поме­щений, представленные в табл. 2 в соответствии с ГОСТом 12.1.005.

Таблица 2

Допустимые нормы параметров микроклимата в производ­ственных помещениях для постоянных рабочих мест представ­лены в табл. 3.

2.3.1.

При комфортном микроклимате физиологические процессы. терморегуляции не напряжены, теплощущение хорошее, функциональное состояние нервной системы оптимальное, физическая и умственная работоспособность высокая, орга­низм устойчив к воздействию негативных факторов среды [25]. Дискомфортный микроклимат вызывает напряжение про­цессов терморегуляции, имеет место плохое теплоощущение, ухудшается условно-рефлекторная деятельность и качество труда, снижается устойчивость организма к воздействию не­благоприятных факторов.

Дискомфортный микроклимат может быть перегреваю­щим (гипертермия) и охлаждающим (гипотермия). При дис­комфортном микроклимате наблюдается напряжение процес­сов терморегуляции. Верхняя граница терморегуляции челове­ка в состоянии покоя составляет: температура воздуха 30—51С при относительной влажности 85% или температура воздуха 40°С, при относительной влажности 50%.

При изменениях микроклимата, выходящих за границы приспособительных физиологических колебаний, дискомфорт проявляется в виде изменения самочувствия. У человека появ­ляется апатия, шум в ушах, мерцание перед глазами, тошно­та, помрачение сознания, повышение температуры тела, су­дороги и другие симптомы.

Рекомендуемые нормами параметры микроклимата долж­ны обеспечить в процессе терморегуляции такое соотношение физиологических и физико-химических процессов, при кото­ром поддерживалось бы устойчивое тепловое состояние в тече-

44 Гл. 2. Физиология труда и комфортные условия жизнедеятельности

ние длительного времени, без снижения работоспособности

человека.

Существенное влияние на организм человека оказывают изменения атмосферного давления в сторону его повышения или понижения. Влияние повышенного давления связано с механическим (компрессионным) и физико-химическим дей­ствием газовой среды. Оптимальная диффузия кислорода в кровь из газовой смеси в легких осуществляется при атмосферном давле­нии около 760 мм рт. ст. Проникающий эффект при повы­шенном атмосферном давлении может привести к токсическому действию кислорода и индифферентных газов, повышение со­держания которых в крови может вызвать наркотическую реакцию. При увеличении парциального давления кислорода в легких более чем на 0,8—1,0 атм. проявляется его токсическое дейст­вие — поражение легочной ткани, судороги, коллапс.

Понижение давления оказывает на организм еще более выраженное действие. Значительное уменьшение парциально­го давления кислорода во вдыхаемом воздухе, а затем в альве­олярном воздухе, крови и тканях через несколько секунд при­водит к потере сознания, а через 4—5 минут — к гибели. По­степенное нарастание дефицита кислорода вызывает расстрой­ство функций жизненно важных органов, затем необратимые структурные изменения и гибель организма. Понижение дав­ления на значительных высотах, не связанное с недостатком кислорода — "высотная болезнь", вызывает в организме серьез­ные нарушения, так называемые "декомпрессионные рас­стройства", к которым относятся: высотный метеоризм (рас­ширение газов в желудочно-кишечном тракте), высотная де-компрессионная болезнь (выход газов и жидкостей из тканей, в которых они были растворены, и образование пузырьков газа в организме, например азота), высотная тканевая эмфи­зема ("закипание" тканевой и межклеточной жидкости вслед­ствие появления в них пузырей водяного пара).

Пузырьки газов вызывают эмболию, т.е. закупорку крове­носных сосудов. Декомпрессия может быть плавной и взрыв­ной. При постепенном снижении давления, применении ска­фандров, кислородных масок, герметизации кабин летатель­ных аппаратов можно преодолеть или снизить воздействие де­компрессии на организм [25].

ГЛАВА 3

Обеспечение комфортных условий жизнедеятельности

3,1. Влияние параметров микроклимата на самочувствие человека

Жизнедеятельность человека сопровождается непрерыв­ным выделением теплоты в окружающую среду. Ее количество зависит от степени физического напряжения в определенных климатических условиях и составляет от 85 Вт (в состоянии покоя) до 500 Вт (при тяжёлой работе). Для того чтобы фи­зиологические процессы в организме протекали нормально, выделяемая организмом теплота должна полностью отводиться в окружающую среду. Нарушение теплового баланса может привести к перегреву либо переохлаждению организма и как следствие — к потере трудоспособности, быстрой утомляемос­ти, потере сознания и тепловой смерти.

Одним из важных показателей теплового состояния орга­низма является средняя температура тела (внутренних орга­нов) порядка 36,5°С. Она зависит от степени нарушения теп­лового баланса и уровня энергозатрат при выполнении физи­ческой работы. При высокой температуре воздуха в период выполнения работы средней тяжести и тяжелой температура тела может повышаться от нескольких десятых градуса до 1—2° С. Наивысшая температура внутренних органов, которую выдер­живает человек, составляет +43°С, минимальная +25С. Тем­пературный режим кожи играет основную роль в теплоотдаче. Ее температура меняется в довольно значительных пределах, и при нормальных условиях средняя температура кожи под одеждой составляет 30—34°С. При неблагоприятных метеоро­логических условиях на отдельных участках тела она может по­нижаться до 20° С, а иногда и больше [3].

Нормальное тепловое самочувствие бывает тогда, когда тепловыделение Q_тп человека полностью воспринимается окру­жающей средой Q_то, т.е. когда имеет место тепловой баланс Q_{тп =}Q_то при таких условиях температура внутренних, органов

Гл. 3. Обеспечение комфортных условий жизнедеятельности

остается постоянной. Если теплопродукция организма не может быть полностью передана окружающей среде {Q_тп > Q_то), то происходит рост температуры внутренних органов, такое теп­ловое самочувствие характеризуется понятием "жарко". Теп­лоизоляция человека, находящегося в состоянии покоя (отдых сидя или лежа) от окружающей среды, приведет к повыше­нию температуры внутренних органов уже через 1 час на 1,2°С. Теплоизоляция человека, производящего работу сред­ней тяжести, вызовет повышение температуры на 5°С и вплот­ную приблизится к максимально допустимой. В случае когда окружающая среда воспринимает больше теплоты, чем ее вос­производит человек (Q_тп < Q_то), происходит охлаждение орга­низма. Такое тепловое самочувствие характеризуется понятием "холодно". Тепловое самочувствие человека, или тепловой ба­ланс, в системе "человек — среда обитания" зависит от темпера­туры среды, подвижности и относительной влажности воздуха, атмосферного давления, температуры окружающих предметов и интенсивности физической нагрузки на организм [3].

Такие параметры, как температура окружающих предметов и интенсивность физической нагрузки организма, характери­зуют конкретную производственную обстановку и отличаются большим многообразием. Температура, скорость, относи­тельная влажность и атмосферное давление окружающего воз­духа получили название параметров микроклимата.

Параметры микроклимата оказывают непосредственное влияние на тепловое самочувствие человека и его работоспо­собность. Исследователями установлено, что при температуре воздуха более 30° С работоспособность человека начинает па-дать. 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^ОС.

Переносимость человеком температуры, как и его теплоо-щущение, в значительной мере зависит от влажности и ско­рости окружающего воздуха. Особенно неблагоприятное воз­действие на тепловое самочувствие человека оказывает высо­кая влажность при t_ос > 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 назы-

3.1. Влияние параметров микроклимата на самочувствие человека 47

ваемое "проливное" течение пота, изнуряющее организм и не обеспечивающее необходимой теплоотдачи.

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 потовыделе-ния мало зависит от недостатка воды в организме или от ее чрезмерного потребления. У человека, работающего в течение 3 часов без приема жидкости, образуется только на 8% меньше пота, чем при полном возмещении потерянной влаги. При испарении влаги снижается и вес человека. Считается допус­тимым для человека уменьшение масса его тела 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 [3].

Вместе с потом организм теряет значительное количество минеральных солей (до 1%, в том числе 0,4—0,6% NаС1). При неблагоприятных условиях потеря жидкости может достигать 8—10 л за рабочую смену, а в ней содержится до 60 г поварен­ной соли (всего в организме человека 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 [3].

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 ряде заводов для этих целей применяют белково-витаминный напиток. В жарких климатических ус­ловиях рекомендуется пить охлажденную питьевую воду или чай.

Длительное воздействие на человека высокой температу­ры, особенно в сочетании с повышенной влажностью, может привести к значительному накоплению теплоты в организме и развитию его перегревания выше допустимого уровня - гипер­термии — состоянию, при котором температура тела поднима-

Гл. 3. Обеспечение комфортных условий жизнедеятельности

ется до 38—39°С. Гипертермия и как следствие тепловой удар сопровождаются головной болью, головокружением, общей слабостью, искажением цветового восприятия, сухостью во рту, тошнотой, рвотой, обильным потовыделением. Пульс и дыхание учащаются, в крови увеличивается содержание азота и молочной кислоты. При этом наблюдается бледность, си-нюшность, расширение зрачков, временами возникают судо­роги и 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 на человека происходит уменьшение частоты дыхания и увеличение объема вдоха. При продолжи­тельном действии холода дыхание становится неритмичным, частота и объем вдоха увеличиваются, изменяется углеводный обмен. Увеличение обменных процессов при повышении тем­пературы на 1С составляет около 10%, а при интенсивном охлаждении может возрасти в 3 раза по сравнению с уровнем основного обмена. Результатом действия низких температур являются холодовые травмы [3].