4.2 Методы обеспечения безопасности

Гомосфера - пространство (рабочая зона), где находится человек в процессе рассматриваемой деятельности. Совмещение гомосферы и ноксосферы недопустимо с позиций безопасности. Обеспечение безопасности достигается тремя основными методами. Метод А состоит в пространственном и (или) временном разделении гомосферы и ноксосферы. Это достигается средствами дистанционного управления, автоматизации, роботизации, организации и др. Метод Б состоит в нормализации ноксосферы путем исключения опасностей. Это совокупность мероприятий, защищающих человека от шума, газа, пыли, опасности травмирования и т. п. средствами коллективной защиты. Метод В включает гамму приемов и средств, направленных на адаптацию человека к соответствующей среде и повышению его защищенности. Данный метод реализует возможности профотбора, обучения, психологического воздействия, СИЗ. В реальных условиях реализуется комбинация названных методов.

4.3 Средства обеспечения безопасности

Средства обеспечения безопасности делятся на средства коллективной (СКЗ) и индивидуальной защиты (СИЗ). В свою очередь СКЗ и СИЗ делятся на группы в зависимости от характера опасностей, конструктивного исполнения, области применения и т. д. В широком понимании к средствам безопасности следует относить все то, что способствует защищенности человека от опасности, а именно: воспитание, образование, укрепление здоровья, дисциплинированность, здравоохранение, государственные органы управления и т. п.

5. Антропогенные опасности

5.1 Взаимодействие человека с окружающей средой

Организм человека постоянно находится во взаимодействии с окружающей его средой. Жизнь человека на урбанизированной территории неразрывно связана со следующими этапами деятельности: труд, пребывание в городской среде, использование средств транспорта, пребывание в сфере быта, активный и пассивный отдых.

Энергообмен человека. Совершение всех видов деятельности организма осуществляется за счет потребляемой им химической энергии, содержащейся в биологическом «топливе» - пище.

Совокупность всех химических реакций в организме, необходимых для обеспечения его веществом и энергией, называется обменом веществ. Используют понятия основного обмена и обмена при различных видах деятельности.

Основной обмен характеризуется величиной всех затрат энергии в организме при полном мышечном покое, в стандартных условиях (при комфортной температуре окружающей среды, спустя 12... 16 ч после приема пищи, в положении лежа). Эта энергия тратится только на поддержание жизни в теле человека. Ее расход составляет 4,2 кДж/ч на 1 кг массы тела. Для человека массой 70 кг общие затраты энергии при основном обмене составляют 294 кДж/ч, что соответствует мощности 81,7 Вт.

При напряжении мышц туловища затраты энергии превышают уровень основного обмена на 5... 10 %, в положении стоя - на 10...25 %, при вынужденной неудобной позе - на 40...50 %.

При интенсивной интеллектуальной работе потребности мозга в энергии составляют 15...20 % основного обмена. Превышение 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 %.

Теплообразование и температура тела человека. Нормальная жизнедеятельность человека может осуществляться только при определенных метеорологических условиях: давлении Р, температуре Т, относительной влажности φ и скорости движения W окружающего воздуха. Эти параметры влияют на интенсивность тепломассообмена тела человека с окружающей средой, в процессе которого отводится вырабатываемая организмом теплота, а температура тела поддерживается на определенном уровне, обеспечивающим нормальное протекание обменных реакций в организме человека. Для человека температурный оптимум близок к температуре тела, составляющей около +37 ⁰С, под которой понимают температуру его внутренних органов или «ядра». Ее величина достаточно стабильна и лишь незначительно изменяется в течение суток и с возрастом. Максимальная величина температуры тела (37,0...37,1 ⁰С) наблюдается в 16÷18 часов, минимальная (36,0÷36,2 ⁰С) наблюдается в 3÷4 часа. У пожилых людей температура тела снижается до 35,0...36,0 ⁰С. Жизнедеятельность организма человека возможна лишь при температуре тела не ниже +25 ⁰С и не выше +43 ⁰С.

Теплообмен тела человека с окружающей средой осуществляется через кожные покровы, а также в процессе дыхания за счет нагрева вдыхаемого в легкие воздуха и испарения воды с их поверхности. При этом организм использует все существующие в природе механизмы теплообмена: радиационный (лучистый), конвективный и транспирационный (посредством испарения влаги). Поэтому количество отводимой в окружающую среду теплоты можно представить в виде суммы:

Q_отв = Q_к + Q_р + Q_n +Q_т +Q_д ,

где Q_к, Q_р , Q_n, Q_т, Q_д - количество теплоты, отводимой за счет конвекции, радиации (излучения), испарения пота, теплопроводности и дыхания соответственно, Вт.

Объем легочной вентиляции определяется как произведение объема воздуха, вдыхаемого за один вдох, м³, на частоту дыхания. Частота дыхания человека непостоянна и зависит от состояния организма и его физической нагрузки. В состоянии покоя она составляет 12÷15 вдохов-выдохов в минуту, а при тяжелой физической нагрузке 20÷25. Полный объем легких человека составляет 4÷4,5 л, однако в процессе жизнедеятельности он используется не полностью, так как это требует больших затрат энергии на работу грудных мышц. Объем легких, используемый при дыхании, зависит от интенсивности выполняемой человеком работы. В состоянии покоя объем вдыхаемого воздуха составляет около 0,5 л, а при выполнении тяжелой работы он увеличивается до 1,5÷1,8 л. Вклад каждого из представленных выше механизмов теплообмена в процесс теплоотдачи от тела человека в окружающую среду зависит от метеорологических условий и интенсивности выполняемой работы. Так, в состоянии покоя при температуре 20 ⁰С на долю излучения приходится 50÷65 %, испарения пота - 20÷25 %, конвекции - 15 %, дыхания - 5 %. При изменении температуры, относительной влажности и скорости движения окружающего воздуха это соотношение меняется.

Влияние параметров микроклимата на самочувствие человека.

Параметры микроклимата оказывают непосредственное влияние на тепловое самочувствие человека и его работоспособность. Например, понижение температуры и повышение скорости движения воздуха способствуют усилению конвективного теплообмена и процесса теплоотдачи при испарении пота, что может привести к переохлаждению организма.

При повышении температуры воздуха возникают обратные явления. Установлено, что при температуре свыше 25 ⁰С работоспособность человека начинает снижаться

Для человека определены максимальные значения допустимой температуры в зависимости от длительности их воздействия и используемых средств защиты. Переносимость организмом человека высоких температур зависит от влажности и скорости движения воздуха.

Высокая влажность воздуха уменьшает скорость испарения пота, что ухудшает теплосъем с поверхности кожи и ведет к перегреву тела человека. Особенно неблагоприятное воздействие на тепловое самочувствие человека оказывает высокая влажность воздуха при Т_ос > 30 ⁰С, когда практически вся теплота, вырабатываемая в теле человека, отдается в окружающую среду за счет испарения пота.

Интенсивное потовыделение при высоких температурах приводит к обезвоживанию организма. Обезвоживание на 6 % влечет за собой нарушение умственной деятельности, снижение остроты зрения, обезвоживание на 15÷20 % приводит к смертельному исходу.

Вместе с потом организм теряет значительное количество минеральных солей, микроэлементов и водорастворимых витаминов (С, B₁, В₂). При неблагоприятных условиях потери жидкости организмом человека могут достигать 8 - 10 л за смену. При этом потери соли NaCl (ее концентрация в поте составляет 0,3 ÷ 0,6 %) достигают 40 г, что составляет почти 30 % ее общего количества в организме человека. Потери соли крайне опасны для организма.

Длительное воздействие 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 поднимается до 38÷39 ⁰С. При гипертермии и, как следствие, тепловом ударе наблюдается головная боль, головокружение, общая слабость, искажение цветового восприятия, сухость во рту, тошнота, рвота, обильное потовыделение, учащение пульса и дыхания. При этом наблюдается бледность, синюшность, зрачки расширены, временами возникают судороги, потеря сознания. Предельная температура вдыхаемого воздуха, при которой человек в состоянии дышать в течение нескольких минут без специальных средств защиты, около 116 ⁰С.