Лекция №10 Медико-биологические особенности, обусловленные воздействием физических факторов на организм человека




НазваниеЛекция №10 Медико-биологические особенности, обусловленные воздействием физических факторов на организм человека
страница1/4
Дата публикации21.05.2015
Размер0.49 Mb.
ТипЛекция
edushk.ru > Биология > Лекция
  1   2   3   4
Лекция № 10 Медико-биологические особенности, обусловленные воздействием физических факторов на организм человека

Вопросы

  1. Микроклимат и теплообмен человека с окружающей средой

  2. Влияние повышенной температуры на физиологические функции организма: высокая температура и состояние обменных процессов

  3. Особенности действия лучистого тепла на организм

  4. Заболевания, вызываемые воздействием нагревающего микроклимата: тепловой удар, подострые и хронические тепловые поражения (тепловое истощение, обморок, отек и др.);

  5. Влияние низких температур на организм

  6. Адаптация и акклиматизация при работе в неблагоприятных метеорологических условиях

  7. Гигиеническое нормирование параметров микроклимата производственных помещений (ГОСТ 12.1.005-88 и СН 2.2.4.548-96)


Влияние микроклимата на организм человека

Здоровый и производительный труд возможен только при хорошем содержании рабочего места, его правильной организации. Удобная рабочая поза, отсутствие суеты, лишних движений, уют в помещении важны для производительности труда, для борьбы с преждевременным утомлением.

Существенное влияние на состояние организма человека, его работоспособность оказывает микроклимат (метеорологические условия) в производственных помещениях - климат внутренней среды этих помещений, который определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового излучения нагретых поверхностей.

Вызываемое метеорологическими условиями интенсивное тепловое или холодовое воздействие может привести к значительным изменениям жизнедеятельности организма и вожет привести к значительным изменениям жизнедеятельности организма и вследствие этого к снижению производительности труда, повышению общей заболеваемости работающих. Поэтому проблема создания благоприятных метеорологических условий на производстве уделяется в гигиене труда большое внимание.

Микроклимат производственных помещений в целом, так и на отдельных рабочих местах, часто очень изменчив и зависит от метеорологических условий наружной атмосферы, мощности источников тепловыделений и теплопоглощения в производственных помещениях, расположения рабочего места среди тепловыделяющих и теплопоглощающих агрегатов, расстояния рабочего места до проемов, через которые поступает наружный воздух, а также воздухообмена. Вообщем, все, что в основном, влияет на тепловое состояние организма человека и его теплообмен с окружающей средой. Метеорологические условия, особенно температура воздуха и интенсивность инфракрасного излучения, меняются на протяжении рабочей смены, различны на отдельных участках одного и того же цеха, неравномерны по вертикали и горизонтали.

Отдельные компоненты метеорологического фактора характеризуются следующими особенностями.

Нагретость воздуха. Во многих цехах металлургической, машиностроительной, химической промышленности, на ряде производств промышленности строительных материалов, легкой и пищевой промышленности и др. производственный микроклимат характеризуется высокой температурой воздуха, часто в сочетании с инфракрасным излучением.

Это обуславливается:

  • Технологическим оборудованием, вмещающим высоконагретые продукты (плавильные, обжигательные, нагревательные, сушильные печи, паровые котлы и т.п.);

  • Нагретыми до высокой температуры обрабатываемыми материалами и готовыми предметами (расплавленный металл, стекло, поковки и т.п.);

  • Выделение тепла при экзотермических химических реакциях;

  • Выбиванием горячих паров и газов через неплотности печей, аппаратов, труб, паропроводов и др.;

  • Переходом в теплоту электрической и механической энергии движущихся станков и механизмов, например, в текстильной промышленности;

  • Нагревом помещения прямыми солнечными лучами, особенно в летнее время в южных районах (инсоляция).

Тепловыделения от указанных источников часто настолько велики, что значительно превышают теплопотери через наружные ограждения зданий и вызывают значительную нагретость воздуха. По существующим «Санитарным нормам проектирования промышленных зданий» (СН-245-71) тепловыделения, не превышающие 20 ккал на 1м2 помещения в час, считаются незначительными, и цехи с такими тепловыделениями относятся к холодным. Цехи же с тепловыделениями, превышающими 20 ккал на 1м2 помещения в час, относятся к горячим.

В отдельных цехах высокая нагретость воздуха сочетается с высокой влажностью (красильные цехи текстильной промышленности, целлюлозные комбинаты и др.).

В ряде производств работа выполняется при низкой температуре в специальных рабочих помещениях (бродильные отделения пивоваренных заводов, холодильники и др.) или на открытом воздухе в зимний и переходные периоды года (строительные работы, лесозаготовки, рыбные промыслы и др.). Близкие к этим условия могут наблюдаться в различных производствах при работах в неотапливаемых производственных помещениях в эти периоды года.

Инфракрасное излучение. Важной особенностью производственного микроклимата является инфракрасное излучение.

По своей физической природе оно представляет невидимое электромагнитное излучение с длиной волны от 0,76 мк до 1 мм в виде потока частиц, обладающих волновыми и квантовыми свойствами.

Инфракрасное излучение является функцией теплового состояния источника излучения. Общая мощность излучения и распределение его по отдельным участкам спектра зависят от абсолютной температуры излучающего тела. По классификации, предложенной МОК в 1963 г., выделяются три области инфракрасного излучения (ИК-излучения):

  • ИК-А (I от 0,78 до 1,4 мк),

  • ИК-В от 1,4 до 3 мк)

  • ИК-С (ХотЗжкдо 1 мм).

Распространяясь от источника излучения в виде электромагнитных волн, инфракрасные лучи, поглотившись тканями человеческого тела, вызывают наряду с разнообразными изменениями в организме их н агревание.

Инфракрасное излучение подчиняется следующим основным законам, установленным применительно к абсолютно черному, телу (т. е. поглощающему все направленное на него излучение):

  1. Лучеиспускание обусловливается только состоянием излучающего тела и не зависит от окружающей среды (закон Прево — Кирхгофа).

  2. С повышением температуры излучающего тела мощность излучения увеличивается пропорционально 4-й степени его абсолютной температуры (закон Стефана — Больцмана):

Е = КТ*,

где Е — мощность излучения; К — константа = 1,38-10~12 малых калорий в секунду.

3. Произведение абсолютной температуры излучающего тела на
длину волны излучения с максимальной энергией λmax есть величина
постоянная (первый закон Вина — закон смещения):

λmax . T = K

причем K=2960, если λmax выражается в микронах.

Из этих законов вытекает, что с повышением температуры излучающего тела:

а) возрастает энергия излучения во всех участках спектра;

б) максимум энергии излучения перемещается в сторону волн с
меньшей длиной.

Законы эти имеют очень важное гигиеническое значение, так как исходя из закона смещения Вина и данных о температуре излучающего тела, можно составить представление о спектральной характеристике излучающего тела. Используя в несколько измененном. виде формулу, вытекающую из закона Стефана — Больцмана, можно определить величину теплообмена излучением в производственных условиях.

Температура нагрева поверхности большинства производственных источников излучения (печи, электрические дуги, нагретый металл и др.) от 800 до 3500°; максимум излучения у них приходится на длину волны от 0,7 до 3—9 мк. Так, например, плавильные печи излучают поток с λmax =1,65 мк, электроплавильные печи —1,9 мк, жидкий чугун, шлак при температуре 1300°—1,8 мк, электрическая дуга электроплавильных печей — 0,95 мк.

Наряду с такими источниками излучения в производственных помещениях часто на одном и том же рабочем месте находятся предметы с более низкой температурой нагрева (50—100°), например, поверхности оборудования, трубопроводы, различного рода ограждения и др., которые излучают поток инфракрасной радиации иного спектрального состава. Этот вид излучения отличается преимущественно длинноволновыми лучами. Спектр инфракрасного излучения тела человека — от 2,5 до 20—25mk c λmах 9,3—9,4 мк.

Для оценки возможного воздействия инфракрасного излучения на работающих важное значение наряду со спектральной характеристикой имеет интенсивность излучения. Она измеряется количеством малых калорий, падающих на 1 см2 поверхности в минуту или больших калорий на 1 м2 в час. Интенсивность теплового излучения на рабочих местах при отдельных производственных операциях колеблется от 0,1 до 15— 18 кал/см2/мин и даже выше. Следует отметить, что тепловой эффект ирямого солнечного излучения на поверхности земли не превышает 1,3— 1,5 кал/см2/мин. По мере удаления рабочего места от источника излучения интенсивность потока уменьшается.

Влажность воздуха. В прямой зависимости от технологического процесса может быть и влажность воздуха производственных помещений. На ряде производств относительная влажность очень высока (80— 100%). Источниками влаговыделений являются заполненные растворами различные ванны, красильные и промывные аппараты, емкости с водой и водными растворами и др., особенно если эти растворы подвергаются нагреванию и создаются условия для свободного испарения (красильно-отделочные фабрики, травильные и гальванические отделения машиностроительных заводов, кожевенное, бумажное и другие производства) .

В отдельных цехах высокая влажность поддерживается искусственно, при помощи специальных увлажнительных установок (в прядильных и ткацких цехах). В цехах, где имеется высокая относительная влажность, способность воздуха воспринимать дополнительную влагу резко ограничена, поэтому понижение температуры воздуха в таких цехах приводит к образованию тумана и конденсации паров в более крупные капли.

Движение воздуха. Движение воздуха внутри производственных помещений вызывается неравномерным нагреванием воздушных масс в пространстве. В горячих цехах из-за наличия больших нагретых поверхностей мощные конвекционные воздушные потоки, направленные кверху, являются причиной возникновения в зимний период мощных потоков холодного воздуха, врывающихся снаружи с большой скоростью через двери, ворота и другие проемы; то же наблюдается в производственных помещениях с резким преобладанием объемов воздуха, отсасываемого вытяжными вентиляционными установками, над притоком.

Движение воздуха может быть использовано в качестве оздоровительного мероприятия при высокой температуре воздуха и при инфракрасном излучении — «воздушные души».

Для некоторых цехов характерна недостаточная подвижность воздуха, создающая тягостное ощущение духоты (текстильная, швейная промышленность и др.).

В зависимости от преобладания теплового или холодового воздействия на организм работающих можно выделить наиболее важные с гигиенической точки зрения комплексы метеорологических условий:

  1. нагревающий (например, на ряде участков в доменных, прокатных, кузнечно-прессовых, чугунолитейных, термических цехах, в котельных, печных цехах химических производств, на стекольных, сахарных и других производствах);

  2. охлаждающий (например, при низкой температуре окружающей среды на судостроительных верфях, торфо- и лесоразоаботках, строительных работах, рыбных промыслах, железнодорожном, водном транспорте, в холодильных цехах);

  3. переменно охлаждающий и нагревающий (например, некоторые участки в нефтяной, машиностроительной, металлургической промышленности);

  4. умеренного термического действия (большинство цехов типа механосборочных и др.).

^ ТЕПЛООБМЕН МЕЖДУ ОРГАНИЗМОМ И ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДОЙ

Тепловой обмен человеческого организма с окружающей средой заключается во взаимосвязи между образованием тепла в результате жизнедеятельности организма и отдачей или получением им тепла из внешней среды. Характер и интенсивность теплообмена между человеком и окружающей средой зависят от метеорологических условий среды, теплопродукции организма работающего, функционального состояния организма, передачи тепла от глубоколежащих тканей к коже.

Свойство человеческого организма поддерживать тепловой баланс называется терморегуляцией. Нормальное протекание физиологических процессов в организме возможно лишь тогда, когда выделяемое организмом тепло непрерывно отводится в окружающую среду. Несмотря на то, что параметры микроклимата производственных помещений могут значительно колебаться, температура тела человека остается постоянной (36,6 °С).

Отдача теплоты организмом человека во внешнюю среду происходит тремя основными способами (путями):

  • конвекцией,

  • излучением

  • испарением.



Под конвекцией понимается непосредственная отдача тепла с поверхности человеческого тела менее нагретым притекающим к нему слоям воздуха. Интенсивность теплоотдачи пропорциональна площади поверхности тела, разности температуры тела и окружающей среды и скорости движения воздуха.

По известному закону охлаждения Ньютона количество тепла, передаваемого посредством конвекции в единицу времени, определяется следующим уравнением:

Н = CS(T Тв) больших калорий /м2/ час. град. с,

где Н — теплоотдача в больших калориях в час; 5 — площадь поверхности в квадратных метрах; Т — температура тела; Тв — температура воздуха градусах Кельвина); С — коэффициент теплоотдачи (величина, не зависящая от этих температур, но зависящая от скорости движения воздуха).

По данным ряда авторов, теплоотдача конвекцией у людей в состоянии покоя в комфортных метеорологических условиях составляет 14,2— 33,1% общей теплоотдачи организма.

. Отдача тепла излучением происходит в направлении поверхностей с более низкой температурой. Передача тепла ИК-излучением в производственных условиях является одним из наиболее мощных путей теплообмена человека с окружающей средой и составляет в состоянии покоя в комфортных метеорологических условиях 43,8—59,1% общей теплоотдачи.

Количество передаваемой этим путем тепловой энергии определяется законом Стефана — Больцмана. По этому закону удельная мощность излучения с повышением температуры излучающего тела увеличивается пропорционально 4-й степени его абсолютной температуры. Для характеристики теплообмена излучением между двумя излучающими поверхностями принято следующее уравнение:

E = C1C2 K(T14 – T 24).

где Е— теплоотдача в малых калориях; С1 и С2 — константы излучения поверхностей; К — константа = 1,38·10-12 малых калорий в секунду; Т1 и Т2 — температура поверхностей (в градусах Кельвина), между которыми происходит теплообмен излучением.

Следовательно, чем выше температура источников тепловыделения, тем больше по сравнению с конвекцией удельное значение отдачи тепла излучением. Следует отметить, что в то время как интенсивность теплоотдачи конвекцией возрастает с повышением скорости движения воздуха, теплоотдача излучением не зависит от нее: воздух для инфракрасного излучения теплопрозрачен.

В ряде случаев в производственных условиях некоторое гигиеническое значение приобретает и передача тепла кондукцией, наблюдающаяся при соприкасании поверхности тела работающего с охлажденным или нагретым оборудованием, материалами.

Большое место в теплообмене между работающим и окружающей средой занимает отдача тепла испарением влаги с поверхности тела человека. При этом наиболее важное гигиеническое значение принадлежит так называемому физиологическому дефициту влажности, представляющему собой разность между максимальной влажностью при температуре кожи (не при температуре воздуха) и абсолютной влажностью воздуха. Эта величина характеризует возможность насыщения воздуха в данных условиях водяными парами при испарении влаги с поверхности кожи и верхних дыхательных путей. Чем больше физиологический дефицит влажности, тем больше испарение, тем выше теплоотдача этим путем. На испарение 1 г влаги требуется около 0,6 ккал. На долю испарения в состоянии покоя в комфортных метеорологических условиях приходится 21,7—29,1 всей теплоотдачи человека.

При высокой температуре воздуха и окружающих поверхностей теплоотдача испарением значительно возрастает, при низких температурах удельный вес ее ниже.

Наконец, на характер и величину теплообмена путем теплоотдачи с поверхности человеческого тела влияет также подвижность воздуха. Подвижный воздух благоприятствует отдаче тепла конвекцией вновь притекающим слоям воздуха более низкой температуры, ускоряется испарение влаги с поверхности тела.

Сложный процесс теплообмена в различной степени зависит от физических условий окружающей среды — от степени и сочетания нагретoсти, влажности и подвижности воздуха и нагретости окружающих поверхностей и, как будет показано в дальнейшем изложении, от состояния физиологических функций организма.

В качестве примера анализа теплообмена при одном из таких сочетаний можно привести следующее. Допустим, что работа средней тяжести (потребление 0,5—1 л кислорода) производится в условиях высокой температуры воздуха (33—35°), инфракрасного излучения (1,5 кал/см2/мин), высокой относительной влажности (70%) и незначительной скорости движения воздуха (порядка 0,2—0,3 м/сек).

Невозможность отдать тепло излучением (температура производственного источника излучения значительно выше температуры поверхности тела человека), конвекцией и проведением (температура воздуха близка к температуре кожи и внутри организма) способствует накоплению тепла в организме. Незначительная часть тепла отдается лишь испарением пота с поверхности тела, поскольку содержание водяных паров в воздухе достигает всего 70% максимального. При 33—35° это 26,11 г/м3, максимальная же влажность при этой температуре 37,37 г/м3. Следовательно, в воздух на рабочем месте может испариться всего 11,26 г/м3 и тем самым отнять 6,75 ккал. Подвижный воздух высокой температуры и небольшой скорости в приведенных условиях способствует лишь некоторому ускорению испарения пота.

Легче справился бы организм с тем же тепловым воздействием (нагретый воздух, нагретые окружающие поверхности) при меньшей влажности воздуха, хотя потоотделение связано со значительным напряжением ряда функций организма.

Наличие источников тепла и высокой влажности в окружающей среде при выполнении физически тяжелой работы даже при значительной подвижности воздуха затрудняет теплоотдачу организмом, предъявляет высокие требования к терморегуляции, а при нарушении ее приводит к возникновению патологических изменений в организме.

Такого же рода анализ позволит правильно оценить с гигиенической точки зрения и другие сочетания метеорологических условий, в частности, характеризующиеся в основном низкой температурой воздуха и окружающих поверхностей. Чрезмерно большая теплоотдача в этих условиях оказывается неблагоприятной для поддержания устойчивого теплового состояния организма и приводит в случае недостаточной терморегуляции к переохлаждению.

Таким образом, в производственных условиях, когда температура воздуха и окружающих поверхностей ниже температуры поверхности кожи, теплоотдача осуществляется преимущественно конвекцией и излучением. Если же температура воздуха и окружающих поверхностей такая же, как температура кожи, или выше ее, теплоотдача возможна лишь испарением влаги с поверхности тела и с верхних дыхательных путей, если воздух еще не насыщен водяными парами.

Гигиеническое значение отдельных видов отдачи или поглощения тепла не исчерпывается количеством тепла, отдаваемого или воспринимаемого организмом человека. Участие различных физиологических механизмов в процессе теплообмена приводит к тому, что при количественно одинаковой потере (или поступлении в организм) тепла, осуществляемой различными путями, реакции организма, лежащие в основе сложного координаторного процесса терморегуляции, различны и не всегда биологически равноценны для организма.
  1   2   3   4

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Лекция №10 Медико-биологические особенности, обусловленные воздействием физических факторов на организм человека iconЛекция №14 Ультразвук, инфразвук
Воздействие ультразвука на организм человека. Заболевания, вызываемые контактным ультразвуком. Оздоровление условий труда, нормирование...

Лекция №10 Медико-биологические особенности, обусловленные воздействием физических факторов на организм человека iconЛекция 24. Миокардиты. Классификация. Клиника. Диагностика. Лечение. Кардиомиопатии
Ы представляют собой поражение сердечной мышцы преимущественно воспалительного характера, обусловленное опосредованным через иммунные...

Лекция №10 Медико-биологические особенности, обусловленные воздействием физических факторов на организм человека iconДоклад о некоторых возможных физических механизмах энергоинформационных...
В докладе дан краткий обзор некоторых известных физических механизмов энергоинформационных воздействий на организм человека и способов...

Лекция №10 Медико-биологические особенности, обусловленные воздействием физических факторов на организм человека icon1. Влияние физических упражнений на организм человека
Мужчина 30 лет пострадал в результате аварии. Сознание отсутствует. Кожные покровы бледные. Пульс на сонных артериях не определяется....

Лекция №10 Медико-биологические особенности, обусловленные воздействием физических факторов на организм человека iconЛекция №13 Воздействие на организм механических и акустических колебаний
Воздействие шума на здоровье человека. Фоновый шум. Раздражающее, физиологическое, травмирующее, маскирующее действие шума

Лекция №10 Медико-биологические особенности, обусловленные воздействием физических факторов на организм человека iconОсобенности гражданско-правовой ответственности
Как разновидность юридической ответственности ответственность в гражданском праве обладает всеми указанными выше признаками, однако...

Лекция №10 Медико-биологические особенности, обусловленные воздействием физических факторов на организм человека iconЛекция №1. Тема «Введение в дисциплину»
Среда обитания человека, как определенная пространственно-временная организация его жизненно-важных факторов, является той системой,...

Лекция №10 Медико-биологические особенности, обусловленные воздействием физических факторов на организм человека iconБиология 8 класс. Виртуальная рабочая тетрадь
Человек в системе живой природы. Биологические науки, изучающие человека. Понятия о здоровье и болезнях человека. Валеология. 2

Лекция №10 Медико-биологические особенности, обусловленные воздействием физических факторов на организм человека iconЛекция №6
Лекция №6 Вредные вещества и их воздействие на человека. Основы промышленной токсикологии

Лекция №10 Медико-биологические особенности, обусловленные воздействием физических факторов на организм человека iconЛекция №5
Лекция №5 Вредные вещества и их воздействие на человека. Основы промышленной токсикологии

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
edushk.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов