Л 15 МетеоролУсловия и безоп 2013

Г.Ф. Несоленов. Лекция 15. Метеорологические условия производственной среды и безопасность 2013 г.

ЛЕКЦИЯ 15. МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЫ И БЕЗОПАСНОСТЬ

Опорные темы:

1.Влияние метеорологических условий производственной среды на организм работающих.

2.Параметры, характеризующие метеорологические условия производственной среды.

3.Оптимальные условия микроклимата производственной среды.

4.Допустимые условия микроклимата производственной среды.

5.Эффективная температура и интенсивность труда.

6.Определение безопасного времени работы при температуре воздуха на рабочем месте выше или ниже допустимых величин.

Глоссарий:

ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПОМЕЩЕНИЕ – замкнутое пространство в специально предназначенных зданиях и сооружениях, в которых постоянно (посменно) или периодически (в течение рабочего дня) осуществляется трудовая деятельность людей.

РАБОЧЕЕ МЕСТО – участок помещения, на котором в течение рабочей смены или части еѐ осуществляется трудовая деятельность.

РАЗГРАНИЧЕНИЕ РАБОТ ПО КАТЕГОРИЯМ – разграничение интенсивности общих энерготрат организма [1].

СРЕДНЕСУТОЧНАЯ ТЕМПЕРАТУРА НАРУЖНОГО ВОЗДУХА – средняя величина температуры наружного воздуха, измеренная в определѐнные часы суток через одинаковые интервалы времени.

ТЕПЛОВАЯ НАГРУЗКА СРЕДЫ – сочетанное действие на организм человека параметров микроклимата производственной среды, выраженное одночисловым показателем.

ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ – совокупность физиологических и биохимических процессов в организме человека, направленных на поддержание постоянства температуры тела в пределах (36-37) °С.

ТЁПЛЫЙ ПЕРИОД ГОДА – период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха выше плюс 10 °С.

ХОЛОДНЫЙ ПЕРИОД ГОДА – период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха, равной плюс 10 °С и ниже.

ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ТЕМПЕРАТУРА – температура насыщенного неподвижного воздуха производственной среды, обладающего такой же охлаждающей способностью, как и воздух с заданными или нормированными значениями температуры и влажности.

ЭКВИВАЛЕНТНО ЭФФЕКТИВНАЯ ТЕМПЕРАТУРА – температура насыщенного подвижного воздуха производственной среды, обладающего такой же охлаждающей способностью, как и воздух с заданными или нормированными значениями температуры, влажности и скорости движения.

Г.Ф. Несоленов. Лекция 15. Метеорологические условия производственной среды и безопасность 2013 г.

1 ВЛИЯНИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЫ НА ОРГАНИЗМ РАБОТАЮЩИХ

Метеорологические условия производственной среды зависят от состояния этой среды, и характеризуется физическими параметрами среды: температурой, влажностью, скоростью движения воздуха, тепловым облучением, барометрическим давлением, которое соответствует атмосферному давлению окружающей среды.

Кроме перечисленных физических параметров производственная среда может дополнительно характеризоваться: радиацией, ионизационной способностью, электрическим состоянием воздушной среды, окружающей рабочее место.

Вусловиях авиа- и машиностроения основное гигиеническое значение по метеорологическим параметрам имеют первые четыре фактора.

Вгорячих цехах или при работе на холоде учитывается так называемая тепловая нагрузка среды (ТНС), характеризующаяся либо повышенным тепловым облучением, либо воздействием пониженных или отрицательных температур среды.

При высотных полѐтах в дополнение к метеорологическим параметрам учитывается радиация и ионизация воздушной среды.

Сочетанные друг с другом, перечисленные факторы, обладая кумулятивной способностью, могут оказывать как благоприятное (оптимальное или допустимое), так и отрицательное (вредное или опасное) воздействие на организм работающих людей.

К тому же, отклонения этих факторов могут влиять как на характеристики технологического процесса, так и качество выполняемой работы. Например, повышенная влажность воздуха при склеивании деталей или изделий ухудшает качество клеевых соединений.

Необходимость учѐта метеорологических условий может быть объяснена на основании рассмотрения теплового баланса в организме человека:

где Qт – отдача тепла организмом человека в производственную среду посредством теплопроводности через одежду, кал / ч;

Qк – за счѐт конвекции в результате омывания воздушным потоком тела человека, кал / ч;

Qизл – путѐм излучения (радиации) тепла телом человека на окружающие человека поверхности, кал / ч;

Qисп – посредством испарения влаги (потоотделения) с поверхности кожи человека, кал / ч;

Qв – за счѐт нагрева вдыхаемого воздуха, пищи и воды, кал / ч.

Г.Ф. Несоленов. Лекция 15. Метеорологические условия производственной среды и безопасность 2013 г.

Изменения параметров микроклимата вызывает изменение процентного содержания величин, определяющих тепловой баланс организма человека. Так, при нормальных условиях параметров микроклимата во время лѐгкой физической работы совместная доля (Qт + Qк) составляет примерно 30

% всей теплоотдачи, Qизл – 45, Qисп – 20 и Qв – примерно 5 %.

При температуре наружного воздуха 20 °С и относительной влажности от 40 до 60 % через кожный покров испаряется 22 % тепла, примерно 3 % этого испарения падает на испарение органами дыхания.

При повышении же температуры наружного воздуха и тех же значениях относительной влажности испаряемость кожного покрова увеличивается за счѐт потоотделения с поверхности кожи человека. Хотя потоотделение играет важную роль в сохранении комфортного состояния человека, оно выражается в потере тепла организмом. Так, при нормальных атмосферных условиях организм выделяет от 0,4 до 0,6 литра влаги в сутки, а на 1 г потовыделения затрачивается 0,6 ккал.

При работах в условиях повышенной температуры и влажности теплоотдача организмом затрудняется.

Некоторые работы требуют повышенной теплоотдачи, что приводит к значительному потовыделению, достигающему величины 2 л / сутки. Это уже представляет опасность для организма человека за счѐт значительной потери организмом минеральных солей и витаминов.

Соблюдение теплового баланса обеспечивает нормальное тепловое самочувствие человека благодаря защитным свойствам организма –

терморегуляции.

Терморегуляция осуществляется за счѐт совокупности физиологических и биохимических процессов в организме человека, направленных на поддержание постоянства температуры тела в диапазоне (36-37) °С. Следует также добавить, что система терморегуляции поддерживает постоянство температуры всех внутренних органов в необходимых температурных режимах и температуру кожного покрова. Например, для работников, связанных с воздействием локальной вибрации, проводят диагностику тепловидением, в которой выявляют термоассимметрию относительно температуры кистей (не ниже 28 °С), перепад температуры кистей свыше 0,6 °С и снижение абсолютной

температуры конечностей сигнализирует о профессиональной виброболезни

[2].

У мужчин, работа которых связана с длительным сидением на одном мест (более шести часов), падают шансы на счастливое отцовство, так как американскими учѐными доказано, что через час после сиденья на одном месте температура в мошонке становится на 2 °С выше общей температуры тела мужчины. В то время как для нормальной выработки спермы требуется совершенно обратная ситуация [3]

Г.Ф. Несоленов. Лекция 15. Метеорологические условия производственной среды и безопасность 2013 г.

Терморегуляция в организме человека осуществляется тремя способами: биохимическим, изменением интенсивности кровообращения и теплоотдачей.

Биохимическая терморегуляция организма достигается снижением уровня обмена веществ при угрозе перегревания организма или наоборот усилением обмена при его охлаждении за счѐт окислительных процессов в организме.

Теплоотдача происходит физическим путѐм: излучением, проведением тепла и испарением. Координирующая роль приведенных процессов принадлежит подкорковым центрам и коре головного мозга.

Дискомфортное состояние возникает в том случае, если система терморегуляции не в состоянии компенсировать отклонения величин метеорологических факторов производственной среды, определяемых СанПиН 2.2.4.548-96 [4].

Согласно [5] влияние метеорологических факторов на организм наиболее полно проявляется в изменении потери веса, величина превышения которого более чем на 3,2 г / мин соответствует состоянию дискомфорта при категории работы средней тяжести и отсутствии источников лучистого тепла. При длительном перегреве организма или высокой температуре тела (более 41 °С) через 12 ч кровь человека может вскипеть, что ведѐт, как правило, к летальному исходу.

1.1 Влияние изменения температуры производственной среды на организм человека

Анализ влияния температуры производственной среды на организм человека можно провести, рассмотрев уравнение теплового баланса (1.1).

Неблагоприятное действие высоких и низких температур окружающей среды в значительной мере зависит от влажности и скорости движения воздуха через рабочее место.

При повышенной влажности воздуха человек гораздо труднее переносит высокие и низкие температуры. В то же время при ускоренном движении воздуха человек легче переносит высокие температуры, чем низкие.

Оптимальными метеорологическими условиями для человека считаются температура воздуха 18-20 °С при относительной влажности 40-60 % и скорости движения воздуха 0,5-1,0 м / с.

Влияние изменения температуры производственной среды на состояние человека можно продемонстрировать следующим примером.

В воде, температура которой равна 0 °С, физически здоровый, но специально нетренированный человек может потерять сознание через 12 мин, через 18 может наступить летальный исход.

При 10 °С потеря сознания наступает через 25 мин, смерть – через 55. При 20 °С – через 135 и 360 мин соответственно.

Г.Ф. Несоленов. Лекция 15. Метеорологические условия производственной среды и безопасность 2013 г.

1.1.1 Воздействие высоких температур производственной среды на организм человека

Повышение температуры воздуха в производственном помещении способствует увеличению отдачи тепла за счѐт испарения Qисп., а также из-за интенсивности кровообращения, так как при повышенной температуре кровеносные сосуды человека расширяются. Но потеря тепла организмом человека за счѐт Qт, Qк и Qв уменьшается. Следовательно, продолжительность пребывания человека в условиях повышенной температуры производственной среды может вызвать нарушение теплового равновесия в организме, привести его к перегреванию.

Перегревание характеризуется активацией процессов теплоотдачи, которая сопровождается:

резким повышением частоты дыхания;

испариной тела;

увеличением температура кожи человека, что приводит к нагружению системы терморегуляции человека;

нехваткой кислорода;

расширением кровеносных сосудов кожи;

ускорением кровотока;

усилением потоотдачи. Потеря с потом больших количеств воды, соли (натрия хлорида) и некоторых органических веществ может привести к нарушению водно-солевого обмена, сгущению крови, а также расстройствам сердечнососудистой системы и желудочно-кишечного тракта;

нарушением тесной связи процессов дыхания и регуляции температуры тела. А чем экономнее и эффективнее работает у человека аппарат внешнего дыхания и газообмена, тем легче он переносит нехватку кислорода, в том числе и от перегрева.

При перегревах различают две формы заболевания: гипертермическую и судорожную форму. К перегревам относят и солнечный удар.

Гипертермическая форма перегрева может возникнуть внезапно или постепенно. В лѐгких случаях при этом отмечаются головная боль, головокружение, общая слабость, сухость во рту, жажда, шум в ушах, потемнение перед глазами; изменение цветности предметов (иногда предметы кажутся окрашенными в зелѐный или красный цвет), появляется рвота.

Температура тела повышается до 38-39 °С. Кожа, особенно кожа лица, гиперемирована, на ощупь горячая и влажная.

Дыхание поверхностное и учащѐнное. Пульс частый, слабого наполнения.

Все указанные явления при оказании соответствующей медицинской помощи быстро исчезают, и обычно спустя один - два дня наступает полное выздоровление.

Г.Ф. Несоленов. Лекция 15. Метеорологические условия производственной среды и безопасность 2013 г.

Тяжѐлое течение гипертермической формы перегрева наблюдается при так называемом тепловом ударе, который может сопровождаться коллапсом и потерей сознания. Кожные покровы при этом бледные, с цианотичным оттенком; температура тела повышена до 40-41 °С.

Отмечается выраженное потоотделение. В этом случае существенную роль играет дефицит насыщения – разность между максимальной и абсолютной влажностью в помещении.

Пульс и дыхание учащены.

Появляются болезненные ощущения в икроножных мышцах в виде чувства стягивания, подѐргивания отдельных групп мышц.

Возможны эпилептиформные припадки, расстройства психической сферы (двигательное возбуждение, галлюцинации, бредовое состояние) с последующим переходом в коматозное состояние.

Судорожная форма перегрева возникает обычно остро при резком нарушении водно-солевого обмена вследствие прогрессирующего обезвоживания организма. В этих случаях наряду с явлениями, характерными для теплового удара, наблюдаются выраженные титанические судороги, распространяющиеся в различные группы мышц, особенно икроножные, бѐдер, плеч, предплечий, и резкая болезненность их во время движений.

Больные адинамичны, черты лица их заострены, вокруг глаз тѐмные круги.

Кожа приобретает цианотичный оттенок, сухая, на ощупь холодная. Отмечается расстройство сердечно-сосудистой деятельности: пульс

учащѐнный до 110-120 ударов в минуту, нитевидный, артериальное давление низкое, тоны сердца глухие.

Диурез 50-100 мл в сутки, содержание хлоридов в моче резко снижено. Выявляются признаки сгущения крови: увеличение количества

эритроцитов и гемоглобина, повышается вязкость крови.

Втяжѐлых случаях появляются эпилептиформные припадки, иногда гемиплегии или расстройства психики.

После перенесѐнной судорожной формы перегрева возможно полное выздоровление; иногда восстановление здоровья протекает медленно, могут сохраняться нервно-психические расстройства.

Вредких случаях остаются стойкие очаговые изменения в центральной нервной системе (ЦНС).

Солнечный удар представляет собой опасность для лиц, работающих ве помещения на открытом пространстве. Является своеобразной формой перегрева, обусловленной непосредственным локальным воздействием солнечных лучей на незащищѐнную голову. При этом может не наблюдаться общего перегревания организма. Появляются общая слабость, чувство недомогания, головная боль, головокружение, мелькание «мушек» перед глазами, стеснение в грудной клетке, шум в ушах, иногда носовые кровотечения, тошнота, рвота, расстройства стула.

Г.Ф. Несоленов. Лекция 15. Метеорологические условия производственной среды и безопасность 2013 г.

Кожа лица становится красной, усиливается потоотделение.

В тяжѐлых случаях возникают выраженные нарушения со стороны ЦНС: затемнѐнное сознание, резкое возбуждение, судороги, непроизвольные движения, эпилептиформные припадки, галлюцинации, бред.

Повышение температуры тела нехарактерно.

Помимо указанных форм перегрева, у лиц, систематически работающих в условиях воздействия высоких температур, могут наблюдаться функциональные расстройства ЦНС и сердечнососудисто системы, желудочно-кишечного тракта, почек, которые обусловлены сдвигами в водно-солевом обмене и повышенным распадом белков.

Клинически такие изменения проявляются неврастенией, сосудистой гипотонией, угнетением секреторной функции желудочных желез, понижением концентрационной функции почек.

С воздействием повышенной температуры приходится встречаться в моечных цехах, при работе днѐм на открытых площадках в летний период года, в термических, литейных и других цехах, в которых имеются установки со значительными тепловыделениями.

Тепловое излучение в производственных условиях может сочетаться с инфракрасным (в горячих цехах) или ультрафиолетовым (при газо- и электросварке) излучением.

Инфракрасное излучение вызывает развитие катаракты, а ультрафиолетовое – острые кератоконъюнктивит (электроофтальмии).

Дополнительными медицинскими противопоказаниями, препятствующими работе в условиях воздействия высоких температур и интенсивного теплового излучения, являются следующие:

выраженная вегетативная дисфункция; острота зрения без коррекции ниже 0,7 на одном глазу и ниже 0,2 – на другом глазу;

нарушение цветоощущения, отсутствие бинокулярного зрения;

ограничение поля зрения на 20º, катаракта;

часто обостряющиеся хронические заболевания верхних дыхательных путей и бронхолѐгочного аппарата;

выраженный, часто обостряющийся хронический гастрит; хронические, часто рецидивирующие заболевания кожи.

1.1.2Воздействие пониженных температур производственной среды на организм

человека

Пониженная температура производственной среды представляет опасность для человека, если он не согласует свою одежду с параметрами среды, так как при этом снижается температура тела человека. Например, для легко одетого человека температура наружного воздуха должна соответствовать (22-23) °С. С понижением температуры тела на 1 °С организм теряет около 45 ккал за четыре минуты, что примерно в 10 раз превышает потерю тепла организмом.

Г.Ф. Несоленов. Лекция 15. Метеорологические условия производственной среды и безопасность 2013 г.

Таким образом, организм подвергается опасности при изменении холодовой нагрузки, которая классифицируется следующим образом:

сильная – соответствует потере тепла более 45 ккал / ч;

средняя – до 35;

слабая – менее 25 ккал / ч.

Холод опасен для организма ещѐ и тем, что изменяются условия потребления организмом кислорода из вдыхаемого воздуха. Так, потребление организмом кислорода увеличивается:

на 76 % при сильной холодовой нагрузке,

57 % – при средней,

37 % – при слабой.

Всвою очередь, это чревато переохлаждением организма за счѐт увеличения частоты дыхания, воспалением лѐгких и простудными заболеваниями.

Кроме того, из уравнения (1.1) следует, что низкая температура внешней среды по сравнению с высокой, наоборот, увеличивает теплоотдачу

организмом за счѐт изменения Qт, Qк и Qв. Это, в свою очередь способствует переохлаждению организма, возникновению озноба, обморожения, заболеваний органов дыхания, нервной периферической системы.

Длительное переохлаждение понижает сопротивляемость организма инфекционным заболеваниям.

Уместно отметить одинаковую реакцию организма на тепловую и холодовую нагрузку. Например, человек, находящийся в воде с температурой 25 °С, теряет от 7 до 8 ккал за 15 с, и примерно столько же за то же время при температуре наружного воздуха (минус 50) °С.

Появление «мурашек» на коже человека – одинаковый ответ организма как на повышенную, так и на пониженную температуру наружной среды.

При переохлаждении организма могут наблюдаться как местные повреждения, преимущественно открытых или мало защищѐнных участков тела, в том числе и волосяным покровом тела человека, так общие выраженные изменения некоторых органов и систем. В клинической картине изменений, возникающих при воздействии низких температур, выделяют облитерирующий эндартериит (ангиноспастические расстройства), отморожение и общее охлаждение.

Облитерирующий эндартериит обычно возникает при длительном охлаждении конечностей и встречается главным образом у рыбаков, рабочих торфоразработок и холодильных установок.

Клиническими признаками этого заболевания являются:

побеление кожи пальцев;

понижение кожной чувствительности;

Г.Ф. Несоленов. Лекция 15. Метеорологические условия производственной среды и безопасность 2013 г.

парестезии;

затруднѐнное движение конечностей;

ослабление пульса на периферических сосудах.

Различают четыре стадии облитерирующего эндартериита.

Стадия I (спастическая) характеризуется функциональными ангиоспастическими нарушениями. У поражѐнных холодом людей появляются боль, чувство похолодания и онемения в конечностях, ослабление пульса на периферических сосудах. Такие явления могут наблюдаться длительное время, периодически исчезая и вновь появляясь.

При II стадии (ишемической) ангиоспастический синдром становится более постоянным и выраженным вследствие развития стойких структурных изменений в стенках сосудов. Возможно образование в стенках сосудов тромбов.

Стадия III (некротическая) характеризуется появлением язв на конечностях, обусловленных нарушением питания тканей.

При IV стадии (гангренозной) наблюдается развитие сухой или влажной гангрены.

В возникновении облитерирующего эндартериита, помимо охлаждения, большое значение имеет повышенная влажность.

Отморожение, как и облитерирующий эндартериит, характеризуется локальными повреждениями тканей организма вследствие воздействия холода.

Первые признаки отморожения обычно появляются спустя некоторое время после согревания. Побелевшая кожа при холодовом воздействии становится синюшной, появляется отѐчность, боли, зуд становится синюшной, появляется отечность, боли, зуд [5]

Различают три степени отморожения.

Если отмеченные расстройства не нарастают и проходят через три - пять дней, то говорят об отморожении I степени, заканчивающемся покраснением поражѐнных участков тела. Предшествующие этому изменения быстро исчезают без каких-либо последствий.

Для II степени характерно снижение чувствительности кожи, сопровождающееся побелением еѐ и отѐчностью поражных участков. Кроме того, появляются пузыри, наполненные светлой жидкостью. Заживление наступает через семь - десять дней.

Отморожение III степени характеризуется нарастанием отѐчности, содержимое пузырей становится кровянистым и через несколько суток появляется омертвление кожи и подкожной клетчатки.

При отморожении IV степени – самой тяжѐлой – омертвевают самые глубокие ткани, включая костную, развивается гангрена.

Г.Ф. Несоленов. Лекция 15. Метеорологические условия производственной среды и безопасность 2013 г.

Отморожению способствуют сочетание холода с повышенной влажностью, гиподинамия, местные нарушения в кровоснабжении тканей при ношении тесной обуви или одежды.

Общее охлаждение тела (гипотермия, замерзание) наблюдается при длительном воздействии холода на весь организм.

Для гипотермии характерны нарушения углеводного и белкового обмена, замедление окислительных процессов, повышение проницаемости сосудистых стенок.

В клинической картине общего охлаждения тела отмечаются общая слабость, сонливость, синюшная окраска кожных покровов.

Температура тела и артериальное давление снижены. Частота пульса снижена, а дыхание редкое.

Сознание может быть спутанным. Обнаруживаются признаки сгущения крови.

При тяжѐлых формах возникают титанические судороги, непроизвольное мочеиспускание; возможны летальные исходы.

У лиц, перенѐсших тяжѐлые формы гипотермии, нередко наблюдаются гемиплегии, эпилептиформные припадки, изменения со стороны психической сферы.

1.2 Влияние изменения барометрического давления на организм человека

Нормальным атмосферным давлением считается давление атмосферы, которое уравновешивается столбом ртути высотой 760 мм при температуре 0 °С на уровне моря в широте 45°. При этом атмосфера давит на 1 см2 поверхности земли, в том числе и на человека, силой в 1 кг (точнее 1,0333 кг). В системе СИ за единицу давления принята величина 1 Н / м2. Давление равномерно распространяется по всему телу человека и уравновешивается изнутри организма давлением газов, содержащихся в крови, тканях и полых органах.

В связи с тем, что барометрическое давление влияет на парциальное давление основных компонентов воздуха – кислорода и азота, а следовательно, и на процесс дыхания, то некоторые категории лиц весьма чувствительны к небольшим колебаниям атмосферного давления.

Значительное отклонение от нормальной величины 760 мм рт.ст. может стать причиной серьѐзных нарушений состояния здоровья человека и даже привести к смертельным случаям.

Для здорового человека особо опасно быстрое изменение давления, а не сама величина этого давления. Это связано с тем, что жизнедеятельность человека может проходить в довольно широком диапазоне барометрических давлений порядка (550-950) мм рт.ст. Так, быстрое снижение давления всего на несколько мм рт.ст. по отношению к нормальной величине вызывает у человека болезненное ощущение.