Вплив параметрів мікроклімату на здоров'я людини

Через те, що такі параметри, як температура навколишніх предметів і інтенсивність фізичного навантаження організму характеризують конкретну виробничу обстановку і відрізняються великим різноманіттям, їхній вплив на здоров'я людини аналізується окремо. Параметри повітряного середовища: температура, швидкість руху повітряного потоку, відносна вологість навколишнього повітря і атмосферний тиск – одержали назву параметрівмікроклімату.

Параметри мікроклімату безпосередньо впливають на самопочуття людини і його працездатність. Наприклад, зниження температури повітря за інших рівних умов приводить до збільшення різниці температур між поверхнею тіла людини і навколишнього середовища, що у свою чергу приводить до збільшення тепловіддачі шляхом конвекції, інфрачервоного випромінювання і, отже, може привести до переохолодження організму. Підвищення швидкості руху повітря погіршує самопочуття, тому що сприяє посиленню конвективного теплообміну і процесу тепловіддачі тепломасообміном – при випарі вологи з поверхні тіла людини.

При підвищенні температури повітря виникають зворотні явища. Дослідженнями встановлено, що при температурі повітря вище 30 °С працездатність людини знижується. У зв’язку з цим для людини визначені максимальні температури повітря в залежності від тривалості їхнього впливу і використовуваних засобів захисту. Гранична температура вдихуваного повітря, при якій людина в стані дихати в плині декількох хвилин без спеціальних засобів захисту, складає близько + 116°С.

Істотне значення має також і рівномірність температури навколишнього середовища. Здатність людини переносити як низькі, так і високі граничні температури повітря значною мірою залежить і від швидкості руху та відносної вологості повітря навколишнього середовища. Чим більше відносна вологість, тим менше випаровується вологи в одиницю часу і тем швидше настає перегрів тіла. Особливо несприятливий вплив на теплове самопочуття людини справджує висока відносна вологість повітря при t_ос > 30ºС. Цей факт пояснюється тим, що при цій температурі та нормальній відносній вологості повітря практично усе виділюване тепло віддається в навколишнє середовище через випар вологи. При підвищенні відносної вологості повітря волога з тіла людини не випаровується, а стікає краплями з поверхні шкірного покриву. Виникає так називаний «заливний» плин поту, який розморює організм і не забезпечує необхідну тепловіддачу.

Знижена відносна вологість повітря також негативно впливає на самопочуття людини внаслідок інтенсивного випару вологи зі слизуватих оболонок, їхнього пересихання, розтріскування, а потім і можливого забруднення хвороботворними мікроорганізмами. Унаслідок цього при тривалому перебуванні людей у закритих приміщеннях рекомендується підтримувати відносну вологість повітря в межах ψ = 40...70%.

Існує думка, що потовиділення залежить від кількості води в організмі чи від надмірного її споживання. Відповідні дослідження показують, що це не так. У людини, яка працює протягом трьох годин без питва, утворюється тільки на 8% менше поту, ніж при повному відшкодуванні випареної вологи. При споживанні води вдвічі більше кількості вологи, яка була випарена, спостерігається збільшення потовиділення усього на 6% у порівнянні з випадком, коли вода в організмі відшкодовується на 100%.

Інтенсивність випару має свої граничні значення при яких забезпечується безпека життєдіяльності людини. Так, для людини припустимим є зниження його ваги в результаті випару вологи (так зване явище зневоднювання організму) у межах 2...3%. Зневоднювання організму на 6% спричиняє порушення розумової діяльності, зниження гостроти зору. Зневоднювання на 15...20% викликає необоротні біохімічні процеси і приводить до смертельного результату.

Разом з вологою організм утрачає значну кількість мінеральних солей (до 1%, у тому числі 0,4...0,6% NаСl), а також водорозчинні вітаміни. При несприятливих умовах утрата рідини організмом може досягати 8...10 л за зміну. При цьому відбувається випар до 60 г повареної солі (усього в організмі міститься близько 140 г мінеральних солей). Утрата солі веде до згущення крові, позбавляє кров здатності утримувати воду і приводить до порушення діяльності серцево-судинної системи. При високій температурі повітря і дефіциті води в організмі також посилено витрачаються вуглеводи, жири, руйнуються білки. Цей факт необхідно враховувати особливо при виконанні важких робіт в умовах підвищеної температури повітря. Таких випадках втрата мінеральних солей повинна відшкодовуватися.

Для відновлення водяного та солевого балансу працюючих у гарячих цехах установлюють пункти пиття підсоленої (~ 0,5% NаСl ) газованої питної води з розрахунку 4...5 л на людину в зміну. На ряді заводів України застосовують для цих цілей білково-вітамінний напій для компенсації втрати водорозчинних вітамінів. У жарких кліматичних умовах рекомендується пити охолоджену питну воду чи чай.

Тривалий вплив високої температури, особливо в сполученні з підвищеною відносною вологістю повітря, може привести до значного нагромадження теплоти в організмі і розвитку процесу його перегрівання, формування явища гіпертермії. У таких випадках температура тіла людини піднімається до 38...39°С. При гіпертермії і, як її наслідок –тепловому ударі спостерігається головний біль, запаморочення, загальна слабість, порушення нормального сприйняття кольору, сухість у роті, нудота, блювота, рясне потовиділення. Спостерігається прискорення пульсу і дихання, у крові збільшується зміст залишкового азоту і молочної кислоти. При цьому з’являється блідість шкіряного покриву, синюшність, зіниці у такому стані розширюються, часом виникають судороги, людина може знепритомніти.

Значний негативний вплив на самопочуття людини здійснює і низька температура повітря. Так, провадження виробничих процесів при зниженій температурі, великій рухливості і відносній вологості повітря можуть бути причинами охолодження і навіть переохолодження організму, визивати так зване явище гіпотермії. У початковий період впливу помірного холоду спостерігається зменшення частоти дихання, збільшення обсягу вдихуваного повітря. При тривалій дії холоду дихання стає неритмічним, частота й обсяг вдиху збільшуються, змінюється вуглеводний обмін. Приріст активності обмінних процесів при зниженні температури на 1°С складає близько 10%, а при інтенсивному охолодженні він може зрости в 3 рази в порівнянні з рівнем обмінних процесів при нормальній температурі повітря. Поява м'язового холодового тремтіння є однією з реакцій організму людини на переохолодження. При цьому зовнішня робота не виконується, а має місце перетворення всієї м'язової енергії в теплоту. У такому стані людина може протягом деякого часу затримувати зниження температури внутрішніх органів. Результатом тривалої дії низьких температур є холодові травми.

Розглядаючи наступний параметр мікрокліматичних умов – атмосферний тиск, формується висновок, що його величина також впливає на самопочуття людини. В частковості, ця характеристика позначається на процесі дихання людини. При пониженому атмосферному тиску частота дихання та об’єм вдихуваного повітря збільшуються. Це веде до інтенсифікації обмінних процесів у організмі людини.

Основним органом дихання людини, за допомогою якого здійснюється газообмін з навколишнім середовищем є трахибронхіальне дерево і велике число легеневих міхурів (альвеол), стінки яких пронизані густою мережею капілярних судин. Розміри альвеол 0,2...0,3 мм при товщині стінок 3...4 мкм. Загальна поверхня альвеол дорослої людини складає 100 –120 м². Через стінки альвеол кисень за допомогою дифузії надходить у кров для живлення тканин організму.

Виходячи з вищевикладеного випливає, що основними параметрами, що забезпечують процес теплообміну людини з навколишнім середовищем, є метеорологічні фактори: – температура; – відносна вологість; – швидкість руху повітря; – атмосферний тиск.

У природних умовах на поверхні Землі (на рівні моря) параметри повітряного середовища змінюються в істотних межах. Так, температура повітря може змінюватися в межах від - 88 до + 60°С; рухливість повітря – від 0 до 100 м/с; його відносна вологість – від 10 до 100% і барометричний тиск – від 680 до 810 мм. рт. ст.

Як було показано вище зміна кліматичних параметрів навколишнього середовища відбивається на тепловому балансі організму людини. Умови, що порушують тепловий баланс, викликають в організмі людини відповідні реакції, які сприяють його відновленню. У зв'язку з цим такі процеси регулювання інтенсивності тепловиділення, які підтримують постійну температуру тіла людини називаються терморегуляцією.

Терморегуляція дозволяє організму людини зберігати температуру тіла людини постійною, рівною 36,5 ± 0,5°С.

Процеси регулювання кількості продукування теплової енергії в організмі людини здійснюються, в основному, трьома такими способами:

1. Біохімічним.

2. Зміною інтенсивності кровообігу.

3. Зміною інтенсивності виділення вологи.

Терморегуляція в організмі людини здійснюється одночасно всіма перерахованими вище способами.

Так, при зниженні температури повітря збільшенню тепловіддачі в навколишнє середовище перешкоджають наступні процеси:

· зменшення вологості шкірного покриву і, отже, і тепловіддачі за рахунок випару;

· зниження температури шкірних покривів через зменшення інтенсивності транспортування крові від внутрішніх органів.

Терморегуляція біохімічним шляхом полягає в зміні інтенсивності окислювально-відновних реакцій, які відбуваються в організмі людини. Наприклад, холодове м'язове тремтіння, що виникає при сильному охолодженні організму, підвищує виділення теплоти до 125...200 Дж/с.

Другий з перерахованих вище видів терморегуляції заснований на здатності організму регулювати інтенсивність подачі крові (яка є в даному випадку теплоносієм) від внутрішніх органів до поверхні тіла людини шляхом звуження чи розширення кровоносних судин. Перенос теплоти з потоком крові має велике значення внаслідок низького коефіцієнту теплопровідності тканин організму людини. Значення цього коефіцієнту складає величину від 0,314 до 1,45 Вт/(м²·°С). При високих температурах навколишнього середовища кровоносні судини шкіри розширюються і до неї від внутрішніх органів притікає більша кількість крові, отже, більше теплоти віддається навколишньому середовищу. При низьких температурах відбувається зворотне явище – звуження кровоносних судин шкіри, що у свою чергу зменшує приплив крові до шкірного покриву і, отже, викликає зниження кількості теплоти, яка віддається в зовнішнє середовище.

Умови повітряного середовища, які забезпечують оптимальний обмін речовин в організмі людини і при яких відсутні неприємні суб'єктивні відчуття людини, не спостерігається напруженість роботи системи терморегуляції, називаються комфортними (оптимальними) умовами.

Житлова чи робоча зона, у якій мікрокліматичні параметри забезпечують необхідний відвід теплоти, виділюваної організмом людини, і при яких відсутня перенапруга в роботі механізму терморегуляції, називається зоною комфорту.

Кліматичні чи мікрокліматичні умови, при яких порушується нормальний тепловий стан людини, тобто спостерігається перенапруга в роботі механізму терморегуляції, називаються дискомфортними.

Параметри мікроклімату, при яких спостерігається незначна напруженість у роботі системи терморегуляції, тобто незначна дискомфортність, визначаються як припустимі метеорологічні умови.