1.3. Теплообмен человека с окружающей средой
Терморегуляция – это происходящие в организме процессы, позволяющие поддерживать температуру тела постоянной. Максимальная t внутренних органов, которую выдерживает человек, составляет +43оС, минимальная - +25оС. Средняя температура кожи под одеждой составляет 30-34оС. При неблагоприятных метеорологических условиях на отдельных участках тела она может понижаться до 20оС. Температурные анализаторы защищают организм от переохлаждения и перегрева, сохраняют постоянную t тела.
Жизнедеятельность человека сопровождается непрерывным выделением теплоты в окружающую среду. Ее количество зависит от степени физического напряжения в определенных климатических условиях и составляет от 85 Вт (в состоянии покоя) до 500 Вт (при тяжелой работе). Чтобы физиологические процессы в организме протекали нормально, выделяемая организмом теплота Qтп должна полностью отводиться в окружающую среду Qто, т.е. когда имеет место тепловой баланс Qтп= Qто. Нарушение теплового баланса может привести к перегреву Qтп Qто, либо к переохлаждению организма Qтп Qто.
Теплообмен между человеком и окружающей средой осуществляется конвекцией Qк, в результате омывания человека воздухом; теплопроводностью Qт; излучением на окружающие поверхности Qл; при испарении влаги, которая выводится на поверхность кожи потовыми железами Qп и при дыхании Qд.
Qтп = Qк + Qт + Qл + Qп + Qд
При этом около 80% тепла отдается через кожу, примерно 13% через органы дыхания, около 7% - на согревание пищи, воды, воздуха. Тепловой баланс в системе «человек – среда обитания» зависит от температуры среды, подвижности и относительной влажности воздуха, атмосферного давления, температуры окружающих предметов и интенсивности физической нагрузки организма: Qтп = f (tос; v; ; B; tоп; J).
Параметры tос; v; ; B окружающего воздуха получили название параметров микроклимата.
Температура. Установлено, что при tвоз 30оС работоспособность человека начинает падать. Длительное воздействие высокой t в сочетании с повышенной может привести к тепловому удару. При этом наблюдаются головокружения, тошнота, рвота, высокая t. В крови увеличивается содержание азота и молочной кислоты. Терморегуляция при высоких t: кровеносные сосуды кожи расширяются и к ним от внутренних органов притекает большое количество крови и, следовательно, больше теплоты отдается окружающей среде.
Действие низких t при большой подвижности и влажности воздуха приводит к сосудистому спазму, нарушению питания тканей. Понижение температуры тела на 1оС сопровождается приростом обменных процессов на 10%, за счет усиления окислительных процессов в организме. Охлаждение организма изменяет углеводный обмен, сопровождается снижением t тела. В результате могут развиваться невриты, радикулиты. Терморегуляция при низких t: мышечная дрожь, возникающая при сильном охлаждении организма, повышает выделение теплоты до 200 Дж/с.
Влажность. Чем больше , тем меньше испаряется пота в единицу времени и тем быстрее наступает перегрев тела. При повышении пот не испаряется, а стекает каплями с поверхности кожного покрова. Это приводит к изнурению организма и не обеспечивает необходимую теплоотдачу. Считается допустимым снижение массы тела на 2-3% за счет испарения влаги – обезвоживание организма. Обезвоживание на 6% влечет за собой нарушение умственной деятельности, снижение остроты зрения; на 15-20% - приводит к смертельному исходу. Потеря соли с потом лишает кровь способности удерживать воду и приводит к нарушению деятельности сердечно-сосудистой системы. Недостаточная влажность воздуха оказывает также неблагоприятное действие на организм, вследствие интенсивного испарения влаги со слизистых оболочек.
Атмосферное давление существенно влияет на процесс дыхания. При дыхании происходит диффузия кислорода в кровь. Наиболее успешно этот процесс протекает при давлении 95-100 мм рт.ст. На высоте 4 км может наступить кислородное голодание – гипоксия (при дыхании воздухом) и на высоте 12 км (при дыхании кислородом). На высоте 12 км объем желудка и кишечного тракта увеличивается в 5 раз за счет расширения газов в свободных полостях тела.
Избыточное давление воздуха (работы под водой) приводит к уменьшению объема легких, становится редкой частота дыхания и пульс. При давлении 700 кПа некоторые газы, входящие в состав вдыхаемого воздуха оказывают токсическое действие. При этом нарушается координация движений, появляются галлюцинации, расстройства зрения и слуха и при декомпрессии может развиться кессонная болезнь, в результате десатурация (выделения) N из тканей через кровь, а затем легкие. Если она происходит форсировано, то пузырьки N закупоривают сосуды.
Если колебания параметров микроклимата не выходят за пределы компенсаторных возможностей организма, то действует адаптация.