Климатические факторы среды обитания Влияние метеоусловий на организм человека

Метеоусловия (или климатические) определяются в основном следующими физическими факторами атмосферы: температурой (t), относительной влажностью (w), скоростью движения воздуха (v) и тепловым излучением. Эти факторы определяют погоду (на открытом воздухе) или микроклимат на рабочих местах и в производственных помещениях. Все метеоявления, в совокупности образующие то, что мы называем погодой или микроклиматом, оцениваются нами, прежде всего по тому: холодно или жарко, сухо или сыро, ветрено или тихо, – так как все погодные факторы влияют на теплоощущение человека и определяют его баланс с окружающей средой.

При оценке погоды (метеоусловий) можно выделить ее прямое и не прямое, сигнальное (условно-рефлекторное) действие. Так, находясь даже в теплом сухом и светлом помещении, человек может испытывать удручающее влияние сырой, промозглой погоды, страх при завывании ветра, пурги, во время ударов грома. В данном случае сигнальный, а не прямой характер действия погоды выступает с полной очевидностью, и ухудшение состояния больных или работоспособности здоровых людей часто вполне объясняется этим вторичным действием удрученного, заторможенного психического состояния на вегетативные процессы в организме. Влияние сигнального характера крайне индивидуальны и изменчивы.

В последние десятилетия проводятся исследования с целью обнаружить прямые связи между заболеваемостью и смертностью населения с одной стороны, и уровнем космической и солнечной радиации, напряженностью электромагнитных полей, прохождением метеофронтов и т. п. – с другой.

Отличительной особенностью этих работ является их феноменологический характер: в них сопоставляются явления разной природы, иногда не вскрывая механизма их внутренней связи. Не касаясь достижений и недостатков этого направления, считаем необходимым подчеркнуть, что при гигиенической оценке влияния метеоусловий на организм исходят, прежде всего, из их прямого влияния на тепловое состояние человека, работоспособность, самочувствие, возникновение или течение некоторых заболеваний.

Теплоощущение человека зависит от теплообмена с окружающей средой и терморегуляции организма.

Система терморегуляции – одна из важнейших для организма. Ее назначение – поддерживать постоянную температуру тела (для человека – 36,5–36,8 ºС) независимо от температуры окружающей среды.

Постоянство температуры тела в обычных условиях объясняется равновесием между расходом тепла в окружающую среду (теплоотдачей) и теплом, образующимся внутри организма (теплообразованием или теплопродукцией). Образование тепла в организме человека происходит за счет усвоения продуктов питания, в результате работы мышц, окислительных и других сложных процессов, непрерывно совершающихся в клетках, тканях и органах человеческого тела.

Суммарное количество тепла, образующегося в теле взрослого человека за сутки, составляет обычно от 2900 до 4060 Вт; 81 Вт во время сна, 93 Вт при бодрствовании в покое, во время физической работы 290–464 Вт и даже больше в зависимости от степени ее напряженности.

Тепло в организме человека расходуется на нагрев вдыхаемого воздуха и принимаемой пищи и воды – 5–10 %). Остальная часть тепла (90–95 %) рассеивается в окружающее пространство через кожу: излучением (лучеиспусканием), конвекцией и испарением пота и влаги с поверхности кожи и легких.

Для сохранения постоянной температуры тела организм должен находиться в термостабильном состоянии, которое оценивается по состоянию теплового баланса. Тепловой баланс достигается координацией процессов теплопродукции и теплоотдачи. Он осуществляется аппаратом физиологической терморегуляции, а также путем приспособительных действий человека («поведенческая терморегуляция»), направленных на создание соответствующего микроклимата в помещении, использование адекватной условиям жизнедеятельности человека одежды, регламентацию времени воздействия внешней термической нагрузки.

Правильная терморегуляция в организме может осуществляться только при определенном состоянии внешней среды, т. е. при определенных сочетаниях температуры, влажности и скорости движения воздуха. У человека, находящегося в покое и пребывающего в условиях метеорологического комфорта (температура 18–20 ºС; относительная влажность 40–60 %; скорость движения воздуха 0,2–0,3 м/сек) отдача тепла осуществляется не в одинаковой мере:

• излучением (нагревание на расстоянии предметов, имеющих более низкую температуру  45 %);

• конвекцией (теплопроведением) на нагрев одежды и близлежащих к телу слоев воздуха  30 %;

• испарение пота и испарение влаги с поверхности кожи и легких  25 %.

При увеличении температуры доля тепла отдаваемая за счет лучеиспускания и конвекции уменьшается и при температуре 30 ºС практически равна нулю. При такой температуре главным (и подчас единственным) источником теплопотерь человека является потоотделение. Необходимо иметь в виду, что отдача тепла происходит только тогда, когда пот испаряется с поверхности кожи, так как на испарение 1 г пота расходуется около 2500 Дж тепла, а если пот стекает каплями, то потовыделение оказывает на теплоотдачу слабое влияние.

Чем выше относительная влажность воздуха, тем больше затрудняется испарение с поверхности кожи. Поэтому высокая температура воздуха переносится значительно легче при сухом воздухе, чем при влажном. Большая влажность (70–75 % и более) при высоких температурах (25–30 ºС и более) способствует перегреванию организма.

Важным фактором для терморегуляции организма является скорость движения воздуха, которое способствует увеличению отдачи тепла с поверхности тела путем конвекции, так как в этом случае сдуваются прилегающие к коже слои воздуха и заменяются более холодными. Естественно, что это обстоятельство будет иметь место только при температуре воздуха до 30–36 ºС, а при более высокой температуре воздушные потоки не производят охлаждения кожи и способствуют только потовыделению. Движение воздуха при низких температурах крайне нежелательно вследствие резкого увеличения отдачи тепла за счет конвекции.

Таким образом, метеоусловия определяются сочетанием температуры, влажности, скорости движения воздуха и тепловым излучением. В зависимости от значения этих физических факторов атмосферы, каждый из которых может изменяться в широких пределах, самочувствие человека и его работоспособность могут быть различными.

Так, физическая работа при высокой температуре вызывает изменения в сердечно-сосудистой системе, дыхании, водном и солевом балансе и температуре тела; обычно учащается пульс и дыхание, артериальное давление падает, температура тела повышается.

Эти изменения являются следствием потери организмом воды, доходящей до 5–8 (10) л в смену за счет обильного потоотделения. Человек на солнцепеке, идущий со скоростью 5,5 км/ч при температуре в тени 37,7 ºС выделит примерно 1 л/ч пота. Вдвое большее количество воды, чем остальные ткани, теряет кровь, которая вследствие этого становится более вязкой, что нарушает кровообращение и питание тканей. Вследствие того, что в поту содержится 0,5–0,6 % поваренной соли, при большом потовыделении потери ее доходят до 50 г в смену, а это в свою очередь лишает кровь способности удерживать воду и приводит к быстрому выделению из организма выпитой жидкости. Обильное питье пресной воды утоляет жажду, как правило, на короткое время и не возмещает соли, которая выделяется вместе с потом. Поэтому необходимо пить подсоленную воду (газ-вода содержит 0,5 % соли).

При длительном воздействии на организм атмосферы с повышенной температурой, особенно при отсутствии движения воздуха и при высокой влажности терморегуляция нарушается, организм перегревается и обезвоживается, что приводит к нарушению физиологических процессов, вызывает серьезные расстройства здоровья. При этом возникают тепловое и дегидратационное истощение, судороги, коллаж, тепловой удар.

Наиболее опасным является дегидратационное истощение и тепловой удар. Дегидратационное истощение выражается в сильной усталости, удрученности, частом пульсе, одышке, сонливости, обморочном состоянии, стремлении сесть или лечь. Для выведения из этого состояния необходим покой и интенсивное обильное питье. Тепловой удар характеризуется высокой температурой, возбуждаемостью, прострацией (угнетенным подавленным состоянием, сопровождающимся полным упадком сил, безразличием к окружающему), бредом, уменьшением или приостановкой потоотделения.

Микроклимат по степени его влияния на тепловой баланс человека подразделяется на нейтральный, нагревающий, охлаждающий.

При нейтральном микроклимате сочетание его составляющих при воздействии на человека в течение рабочей смены обеспечивает тепловой баланс организма. При этом разность между величиной теплопродукции и суммарной теплоотдачей находится в пределах 2 Вт, а доля теплоотдачи испарением не превышает 30 %.

Охлаждающий микроклимат – сочетание параметров, при котором суммарная теплоотдача в окружающую среду превышает величину теплопродукции организма (2 Вт). Это приводит к образованию общего и/или локального дефицита тепла в теле человека.

Нагревающий микроклимат – сочетание параметров, при котором имеет место изменение теплообмена человека с окружающей средой, проявляющееся в накоплении тепла в организме ( 2 Вт) и/или в увеличении доли потерь тепла испарением влаги ( 30 %).