Теплообмен человека с окружающей средой

16. Теплообмен  человека с окружающей средой.

Атмосфера является непосредственно  окружающей человека средой и этим определяется ее первостепенное значение для осуществления процессов жизнедеятельности.

Тесно соприкасаясь с воздушной  средой, организм человека подергается  воздействию ее физических и химических факторов: состав воздуха, температуры, влажности, скорости движения воздуха, барометрического давления и других. Особое внимание следует уделить  параметрам микроклимата помещений  – аудиторий, производственных и  жилых зданий. Микроклимат, оказывая непосредственное воздействие на один из важнейших физиологических процессов  – терморегуляцию, имеет огромное значение для поддержания комфортного  состояния организма.

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

Теплопродукция организма (производимое тепло) в состоянии  покоя составляет для «стандартного  человека» (масса 70 кг, рост 170 см, поверхность тела 1,8 м кв) до 283 кДж в час. При легкой физической работе – более 283 кДж в час, при работе средней тяжести – до 1256 кДж в час и при тяжелой – 1256 и более кДж в час. Метаболическое, лишнее тепло должно удаляться из организма.

Жизнедеятельность человека сопровождается непрерывным выделением теплоты в окружающую среду. Ее количество зависит от степени физического  напряжения в определенных климатических  условиях. Для того чтобы физиологические  процессы в организме протекали  нормально, выделяемая организмом теплота  должна полностью отводится в  окружающую среду. Нарушение теплового  баланса может привести к перегреву  либо к переохлаждению организма  и как следствие к потере трудоспособности, быстрой утомляемости, потере сознания и тепловой смерти.

Нормальная жизнедеятельность  осуществляется в том случае, если тепловой баланс (тепловое равновесие), то есть соответствие между теплопродукцией вместе с теплотой, получаемой из окружающей среды, и теплоотдачей достигается без напряжения процессов терморегуляции. 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.

Температура, скорость, относительная  влажность и атмосферное давление окружающего воздуха получили название параметров микроклимата. 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 испарения 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.

Одним из важных интегральных показателей теплового состояния  организма является средняя температура  тела (внутренних органов) порядка 36,6 градусов по Цельсию. Она зависит от степени  нарушения теплового баланса  и уровня энергозатрат при выполнении физической работы. При выполнении работы средней тяжести и тяжелой  при высокой температуре воздуха, температура тела может повышаться от нескольких десятых градуса до 1…2 градусов по Цельсию. Наивысшая  температура внутренних органов, которую  выдерживает человек, составляет +43 градусов по Цельсию, минимальная +25 градусов по Цельсию.

При комфортном микроклимате физиологические процессы терморегуляции не напряжены, теплоощущение хорошее, функциональное состояние нервной  системы оптимальное, физическая и  умственная работоспособность высокая, организм устойчив к воздействию  негативных факторов среды.

Дискомфортный микроклимат  вызывает напряжение процессов терморегуляции, имеет место плохое теплоощущение, ухудшается условно-рефлекторная деятельность и функция анализаторов, понижается работоспособность и качество труда, снижается устойчивость организма  к воздействию неблагоприятных  факторов.

Рекомендуемые нормами параметры  микроклимата должны обеспечить в процессе терморегуляции такое соотношение  физиологических и физико-химических процессов, при котором поддерживалось бы устойчивое тепловое состояние в  течение длительного времени, без  снижения работоспособности человека.

 

41. Вибрация, шум,  ультра- и инфразвук, ударная волна:  действие на организм человека, нормативы.

Эксплуатация современного промышленного оборудования и средств транспорта сопровождается значительным уровнем шума и вибрации, негативно влияющих на состояние здоровья работающих. С точки зрения безопасности труда шум и вибрация – одни из наиболее распространенных вредных производственных факторов на производстве, которые при определенных условиях могут выступать как опасные производственные факторы.

Вибрация представляет собой  сложный колебательный процесс  в широком диапазоне частот, возникающий  в результате передачи колебательной  энергии от какого-то источника в  твердом теле.

Вибрация возникает при  работе машин и механизмов, имеющих  неуравновешенные и несбалансированные вращающиеся органы с движениями возвратно-поступательного и ударного характера. К такому оборудованию относятся металлообрабатывающие станки, ковочные и штамповочные молоты, электро- и пневмоперфораторы, механизированный инструмент, а также приводы, вентиляторы, насосные установки, компрессоры. С физической точки зрения между шумом и вибрацией принципиальных различий нет. Разница заключается в восприятии: вибрация воспринимается вестибулярным аппаратом и средствами осязания, а шум органами слуха. Колебания механических тел с частотой менее 20 Гц воспринимаются как вибрация, более 20Гц - как вибрация и звук.

Степень воздействия вибрации на физиологические ощущения человека определяется величиной колебательного ускорения и скоростью колебаний:

,м/c,

,м/c²,

 

Где,  f- число колебаний в 1 c;

А-амплитуда колебаний, м.

 

Предельно допустимые уровни локальной вибрации

Средне геометрические частоты  октавных полос, Гц	Предельно допустимые уровни по осях Xл,Yл,Zл
	Виброскорость		Виброускорение
	м/с*10-2	дБ	м/с2	дБ
8 16 31,5 63 125 250 500 1000	2,8 115 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4	115 109 109 109 109 109 109 109	1,4 1,4 2,7 5,4 10,7 21,3 42,5 85,0	73 73 79 85 91 97 103 109
Корректированный эквивалентный  уровень	2,0	112	2,0	76

 

Изменения в организме  человека при воздействии вибрации

Виды изменения в организме	Симптомы	Результат воздействия
Функциональные	Повышенная утомляемость; Увеличение времени двигательных реакций; Увеличение времени зрительных реакций; Нарушение вестибулярных  реакций и координации движений	Снижение производительности и качества труда Возникновение травм, связанных  с заторможенной реакцией человека на изменение обстановки
Физиологические	Развитие нервных заболеваний; Нарушение функций сердечно-сосудистой системы; Нарушение функций опорно-двигательного  аппарата; Поражение мышечных тканей и суставов; нарушение функций органов  внутренней секреции	Возникновение виброболезни

 

Шум как гигиенический  фактор — это совокупность звуков различной частоты и интенсивности, которые воспринимаются органами слуха человека и вызывают неприятное субъективное ощущение.

Шум как физический фактор представляет собой волнообразно распространяющееся механическое колебательное движение упругой среды, носящее обычно случайный характер.

Производственным шумом  называется шум на рабочих местах, на участках или на территориях предприятий, который возникает во время производственного процесса.

В зависимости от уровня и характера шума, его продолжительности, а также от индивидуальных особенностей человека шум может оказывать  на него различное действие.

Шум, даже когда он невелик (при уровне 50—60 дБА), создает значительную нагрузку на нервную систему человека, оказывая на него психологическое воздействие. Это особенно часто наблюдается у людей, занятых умственной деятельностью. Слабый шум различно влияет на людей. Причиной этого могут быть: возраст, состояние здоровья, вид труда, физическое и душевное состояние человека в момент действия шума и другие факторы. Степень вредности какого-либо шума зависит также от того, насколько он отличается от привычного шума. Неприятное воздействие шума зависит и от индивидуального отношения к нему. Известно, что ряд таких серьезных заболеваний, как гипертоническая и язвенная болезни, неврозы, в ряде случаев желудочно-кишечные и кожные заболевания, связаны с перенапряжением нервной системы в процессе труда и отдыха. Отсутствие необходимой тишины, особенно в ночное время, приводит к преждевременной усталости, а часто и к заболеваниям. В этой связи необходимо отметить, что шум в 30—40 дБА в ночное время может явиться серьезным беспокоящим фактором. С увеличением уровней до 70 дБА и выше шум может оказывать определенное физиологическое воздействие на человека, приводя к видимым изменениям в его организме.

Под воздействием шума, превышающего 85—90 дБА, в первую очередь снижается слуховая чувствительность на высоких частотах.

Сильный шум вредно отражается на здоровье и работоспособности  людей. Человек, работая при шуме, привыкает к нему, но продолжительное  действие сильного шума вызывает общее  утомление, может привести к ухудшению  слуха, а иногда и к глухоте, нарушается процесс пищеварения, происходят изменения  объема внутренних органов.

Воздействуя на кору головного  мозга, шум оказывает раздражающее действие, ускоряет процесс утомления, ослабляет внимание и замедляет  психические реакции. По этим причинам сильный шум в условиях производства может способствовать возникновению  травматизма, так как на фоне этого  шума не слышно сигналов транспорта, автопогрузчиков  и других машин. Таким образом, шум  вызывает нежелательную реакцию  всего организма человека. Патологические изменения, возникшие под влиянием шума, рассматривают как шумовую  болезнь.

Звуковые колебания могут  восприниматься не только ухом, но и  непосредственно через кости  черепа (так называемая костная проводимость). Уровень шума, передаваемого этим путем, на 20—30 дБ меньше уровня, воспринимаемого  ухом. Если при невысоких уровнях  передача за счет костной проводимости мала, то при высоких уровнях она  значительно возрастает и усугубляет вредное действие на человека.

При действии шума очень  высоких уровней (более 145 дБ) возможен разрыв барабанной перепонки.

Инфразвук — это колебание в воздухе, в жидкой или твердой средах с частотой меньше 16 Гц.

Инфразвук человек не слышит, однако ощущает; он оказывает разрушительное действие на организм человека. Высокий  уровень инфразвука вызывает нарушение  функции вестибулярного аппарата, предопределяя  головокружение, головную боль. Снижается  внимание, работоспособность. Возникает  чувство страха, общее недомогание.

Все механизмы, которые работают при частотах вращения меньше 20 об/с, излучают инфразвук. При движении автомобиля со скоростью более 100 км/час он является источником инфразвука, который возникает за счет срыва воздушного потока с его поверхности.

Согласно действующим  нормативным документам уровни звукового  давления в октавных полосах со среднегеометрическими  частотами 2, 4, 8, 16, Гц должен быть не больше 105 дБ, а для полос с частотой 32 Гц — не более 102 дБ. Благодаря большой  длине инфразвук распространяется _в атмосфере на большие расстояния. Действенным средством защиты является снижение уровня инфразвука в источнике его образования. Среди таких мероприятий можно выделить следующие:

• увеличение частот вращения валов до 20 и больше оборотов в секунду;
• устранение низкочастотных вибраций;
• внесение конструктивных изменений в строение источников, что позволяет перейти из области инфразвуковых колебаний в область звуковых; в этом случае их снижение может быть достигнуто применением звукоизоляции и звукопоглощения.
• Ультразвук высокой интенсивности возникает во время удаления загрязнений, при химическом травлении, обдувке струей сжатого воздуха при очистке деталей, при сборке.
• Ультразвук вызывает функциональные нарушения нервной системы, головную боль, изменения кровяного давления, состава и свойств крови, предопределяет потерю слуховой чувствительности, повышает утомляемость.
• Ультразвук влияет на человека через воздух, а также через жидкую и твердую среды.
• Ультразвуковые колебания распространяются во всех упомянутых выше средах с частотой более -16 000 Гц.
• Для защиты от ультразвука, который передается через воздух, применяется метод звукоизоляции. Звукоизоляция эффективна в области высоких частот.